JPS6116633A - 電力線通信方式及び送受信装置 - Google Patents

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情報信号を伝送する通信方式に
関するものである。

（従来技術） 従来、電力線を介した情報信号の伝送における通信方式
は、伝送路の種類により種々の変調方式が用いられてい
る。たとえば、送電線伝送路の場合は単側波￥ＩＩ変調
号式、配電線伝送路の場合は周波数変調方式あるいは位
相変調方式が採用されていた。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り長・短時間及
び瞬時的にも変動する。信号電力は、他システムへの悪
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・トラングアクシ１ンズ・オン・コンシューマ−φ
エレクトロニクス、パートワン、オーガスト、　１９８
２．　ＯＫ−あ。

ナンｔｌ−３（ＩＢＥＢ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　
ｏｎ　Ｏｏｎｓｕ−ｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、
　Ｐａｒｔ　ｌ、　Ａｕｇｕｓｔ　１９８２゜Ｖｏｌ　
、　０Ｂ−２８，Ａ　３　）のミツチー／Ｌ／−リー（
ＭｉｔｃｈｅｌｌＬｅｅ）著のア・ニュー・キャリア・
カレント・トランシーバ−アイシー（Ａ　Ｎｅｗ　Ｃａ
ｒｒｉｅｒ　０ｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ　
ＩＣ）に記載されているようなＦ８に変調による従来方
式では徴送特性の平滑化は困難であり、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うことは困難であった。さ
らに電力線の定損は電力線の長さ、接続される機器の動
作状態により大きく変動し、これを受信側の自動利得制
御にすべて行なわせるには受＠側のダイナミックレンジ
を極めて大きくしなければならず、実現が困難であった
＠ （発明の目的） 本発明の目的は、上記従来方式の欠点を除去し、電力線
を介した高品質なデータ伝送方式及び送受信装置を提供
することにある。

（発明の構成） 本発明によれば、情報信号をスペクトラム拡散変調し、
電力線を介して伝送を行うスペクトラム拡散電力線通信
方式において送信側においては電力線上のスペクトラム
拡散信号を相関受信することにより得られる情報信号レ
ベルに対応する検出信号を得て、該検出信号により電力
線への送信電力を増減して、前記情報信号レベルが一定
となる様に制御することにより、電力線のスペクトラム
拡散信号伝送特性の変動を補正し、その結果、受信側に
おいては電力線からのスペクトラム拡散信号を逆拡散し
て得られる情報信号レベルが一定となる様にして、前記
目的を達成している。

（発明の原理） スペクトラム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疑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、ビ−り電力制限下にても高い受信８Ｎ（
信号対雑音）比を得る方式である。疑似ランダム系列と
しては、ｍ系列（最大長系列）がよく用いられる。こう
したスペクトラム拡散通信は、狭帯域雑音奢こ強いこと
、フェージング等伝送路変動に強いこと、秘匿性が高い
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路に比べ良
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にすぎない。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
くせねばならない。

このような劣悪な高周波回線環境にて、スペクトラム拡
散通信方式が良好な伝送を行な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り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。

次にスペクトラム拡散通信方式について図を参照しなが
ら説明する。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（ａ）に示Ｔ狭帯域情報
信号を、第４図（ｂ）に−例として示す高いクロック周
波数ｔこて生成される疑似ランダム系列奢こて乗積変調
し、広帯域にスペクトラムを拡散するものである。第４
図（ｃ）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４図では、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５図（ａ）は狭帯
域情報信号のスペクトラムの一例であり、第５図Φ）は
疑似ランダム系列のスペクトラムの一例であり、第５図
（ｃ）はスペクトラム拡散変調信号の一例である。なお
、第５図（ｅ）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５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５００（１）〜５００（
へ）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は疑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疑似ラン
ダム系列により相関検波を行ない第５図（ｃ）のスペク
トラムを有する拡散信号から第５図（ａ）のスペクトラ
ムを有Ｔ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、負荷状態により大きく変動し、複数の零
点を生じる可能性もある。

第６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６図（ａ）の特性は、ｆｌ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、周波数変調、位相変調のいずれによっても、ｆ
ｌ　の周波数が中心数であるならば、受信信号パワーは
極端に小さくなり、伝送品質は大きく劣化する。スペク
トラム拡散電力線通信号式によると、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ほとんど全ての信号パワーが
受信されることになる。この効果は疑似ランダム系列の
周期長Ｎが大きくなるにつれ顕著なものとなる。

第６図（ｂ）　、　（ｃ）に従来方式による信号スペク
トラムと第６図（ａ）の伝送路を通して復調された復調
スペクトラム例、第６図（ｄ）　、　（ｅ）に本発明の
方式による信号スペクトラム第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５図
（ｃ）。

（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。このような状況で、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
急激に減少する。

安定した通信が不可能となることは明らかである。

第７図は本発明の電力線通信システムを示すプロ、り図
である。図において、７００は電力線を示し、７０１　
（１）〜７０１（へ）は送受信装置を示す。７０２　（
１）〜７０２輪は端末を示す。７０１　（１）〜７０１
　ｆＱの送受信装置は７００の電力線に受動的に接続さ
れており、該端末どうしの通信を行うための周波数拡散
変復調を実行する。

第８図は本発明による送受信装置の送信側の動作原理を
示すブロック図である。増幅器８０１の出力信号８５１
は負荷８０２に供給されるとともに、出力監視回路８０
３によって監視されている。出力監視回路８０３は出力
信号８５１が一定となる様に増幅器８０１に対して制御
信号８５２を出している。従っ゛て負荷８０２の状態が
変動しても出力信号８５１は一定に保たれる。

（実施例） 次に本発明による実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本発明の方式を実現する送信装置）、　−例を示
すブロック図である。変調されたスペクトラム拡散信号
１５４は可変利得増幅器１０４で増幅され、結合器１０
５で商用電力信号の周波数と重ならないよう低周波成分
を減衰した後電力線へ送出Ｊれる。この時に、電力線上
の信号を結合器１０５を介して取り出し、信号線１５８
に送出し、増幅器１０６で十分増幅する。信号線１６０
からの疑似ランダム系列は送信の疑似ランダム系列発生
器のクロックとわすかｌこ異なるクロックをもとに動作
する疑似ランダム系列発生器１０７により生成され、乗
算器１０８により、増幅器１０６の出力信号１５９に逆
拡散を行う。逆拡散された信号１６１の不必要な帯域成
分を低域通過フィルタ１０９により除去すると、信号線
１６２には電力線上のスペクトラム拡散信号のパワーに
対応する尖頭値を有するパルスが現われるので尖頭値検
出器１１０にて尖頭値をとらえ、信号線１６３に出力す
る。尖頭値保持部Ｉｌｌにて信号線１６３の信号を保持
し、増幅器１０４の利得制御信号１６４を得る。この利
得制御信号１６４は、前記尖頭値が大きいとき、すなわ
ち、電力線上のスペクトラム拡散信号のパワーが大きい
ときは、増幅ｍ　１０４の利得を下げる様にし、逆に前
記尖頭値が小さいとき、すなわち、電力線上のスペクト
ラム拡散信号のパワーが小さいときは増幅器１０４の利
得を上げる様にする。

従って、電力線上のスペクトラム拡散信号のパワーは常
に一定になる様に制御されることになる。

この制御の結果、受Ｊ＠側においてはスペクトラム拡散
信号のパワーの変動は小さくなり、受信の自動利得制御
のダイナミックレンジを大きくとるされたスペクトラム
拡散信号は可変利得増幅器により増幅され結合器を通し
て電力線へ送出される。

同時に電力線上のスペクトラム拡散信号を結合器。

２０５を介して取り出し、信号線２５８に送出し、増＠
器２０６で十分増幅する。疑似ランダム系列発生器２１
０はスペクトラム拡散する際に使用するものであるが、
遅延手段２１１によりスペクトラム拡散から逆拡散する
までの遅砥時間分遅れた疑似ランダム系列２６４により
乗算器２０７にて逆拡散を行い、低域通過フィルタ２０
８を通すことにより逆拡散出力２６１が得られる。この
逆拡散出力は電力線の伝送特性の影響を受けている。従
って、平均値検出器２０９により前記逆拡散出力をもと
に増幅器２０４の利得制御信号２６２を得て、逆拡散出
力の平均値が大きいときは利得を小さくし、逆に逆拡散
出力の平均値が小さいときは利得が大きくなるように増
幅器２０４を制御することにより電力線の伝送特性の影
響を打ち消して電力線上のスペクトラム拡散信号のパワ
ーは一定となる様に制御することができる。

上記、制御により、受信側においてはスペクトラム拡散
信号のパワーの変動は小さくなり、受信の自動利得制御
のダイナミックレンジを大きくとる必要がなくなるので
安定した受信が可能になる。

第３図は、第１図および第２図の結合器の具体例を回路
図とブロック図により表わしたものである。変調された
スペクトラム拡散信号１５５は高域通過フィルタ１０６
（１）により低周波成分を減衰した後、トランス巻線Ｔ
１とＴ２の電磁結合により電力線へ送出される。コンデ
ンサ０１と０２は商用電力信号成分の遮断するものであ
る。またトランス巻線Ｔ１とＴ３の電磁結合により電力
線上のスペクトラム拡散信号を取り出し高域通過フィル
タ１０６　（ｇ）で、低周波成分を減衰した後信号線１
５８へ送出される。なお、商用電力信号はコンデンサ０
１゜０２を通さずに電力線から直接信号線１５６へ出力
声れる。

（発明の効果） 以上説明したように、電力線上のスペクトラム拡散信号
のパワーに対応する検出信号を得て、電力線への増幅器
の利得を制御することにより、電力線上のスペクトラム
拡散信号のパワーは一定となり、受信側において安定な
受信が可能になる。

すなわち雑音、伝送特性の変動の多い電力線においてス
ペクトラム拡散信号のレベル変動を押え、受信側の自動
利得制御のダイナミックレンジを大きくする必要がな（
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかわる送信器の一実施例を示すプロ
、り図、第２図は本発明にかかわる送信器の他の実施例
を示Ｔブロック図である。第３図は結合器の構成を示す
図、第４図（ａ）〜（ｃ）はスペクトラム拡散通信方式
における変調過程のタイミングを示す図、第５図（ａ）
〜（ｃ）はスペクトラム拡散変調過程の周波数スペクト
ラムを示す図、第６図（ａ）〜（ｅ）は電力線の伝送特
性例及び本方式、従来方式図において、 １０７　、２１０−・・・・・疑似ランダム符号系列発
生器、１０８　、２０２　、２０７・・−・・・乗算器
、　２０３−・−加算器、１０４　、２０４・・・・・
・可変利得増幅器、１０６　、２０６・−・・・増幅器
、　１０５　、２０５・・・・・・結合器、１０９　、
２０８・・・低域通過フィルタ、　１１０・・・・・・
尖頭値検出器、１１１　・−・・・・尖頭値保持部、　
２０９・・・・・・平均値検出器、６００・・・・・・
電力線、６０１　（１）〜６０１Ｎ・・・・・・送受信
装置、６０２　（１）〜６０２Ｍ・・・−・・端末−，
０１，０２・・・・・・コンデンサ、ＴＩ　、Ｔ２　、
Ｔ３・・・・・・トランス巻線、１０６　（１）　、　
１０６　（ｇ）・−・・−・高域通過フィルタ、８０１
・・・・・・可変利得増幅器、　８０２・・・・・・負
荷、８０３・・・・・・出力監視回路、　をそれぞれ表
わす。 亭　６　圀 （ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力線からのスペクトラム拡散信号を相関受信する
   ことにより得られる情報信号レベルに対応する検出信号
   を得て、該検出信号により電力線への送信電力を増減し
   て、前記情報信号レベルが一定となる様に制御すること
   を特徴とするスペクトル拡散電力線通信方式。 ２、情報信号をスペクトラム拡散変調し電力線を介して
   伝送を行うスペクトラム拡散電力線送受信装置であって
   、 （ａ）前記電力線にスペクトラム拡散信号を送出すると
   ともに電力線から該スペクトラム拡散信号の一部を取り
   出す結合手段、 （ｂ）該結合手段により取り出されたスペクトラム拡散
   信号を増幅する増幅手段、 （ｃ）送信の疑似ランダム系列発生器のクロックとわず
   かの周波数だけずれたクロックにより動作する疑似ラン
   ダム系列発生器、 （ｄ）該増幅器により増幅されたスペクトラム拡散信号
   を該疑似ランダム系列発生器の疑似ランダム系列により
   逆拡散する逆拡散手段、 （ｅ）該逆拡散手段により逆拡散された信号のうち必要
   な帯域だけを取り出すフィルタ、 （ｆ）フィルタの出力信号の尖頭値を検出する尖頭値検
   出手段と、該尖頭値を保持する尖頭値保持手段、（ｇ）
   該尖頭値保持手段の出力が大きいときには利得を小さく
   し、該尖頭値保持手段の出力が小さいときは利得を大き
   くしてスペクトラム拡散信号を増幅し前記結合手段へス
   ペクトラム拡散信号を供給する可変利得増幅手段 とを具備することを特徴とする電力線送受信装置。 ３、情報信号をスペクトラム拡散変調し電力線を介して
   伝送を行うスペクトラム拡散電力線送受信装置であって
   、 （ａ）電力線にスペクトラム拡散信号を送出するととも
   に電力線から該スペクトラム拡散信号の一部を取り出す
   結合手段、 （ｂ）該結合手段により取り出されたスペクトラム拡散
   信号を増幅する増幅手段、 （ｃ）スペクトラム拡散を実行する際に用いた疑似ラン
   ダム系列を、前記情報信号をスペクトラム拡散し再び逆
   拡散するまでの時間遅れについて補正する遅延手段、 （ｄ）該遅延手段により遅れ時間を補正された疑似ラン
   ダム系列を用いて前記増幅手段により増幅されたスペク
   トラム拡散信号を逆拡散する逆拡散部、（ｆ）該逆拡散
   部により逆拡散された信号のうち必要な帯域だけを取り
   出すフィルタ、 （ｇ）該フィルタの出力信号の平均値パワーを検出し平
   均値に対応する制御信号を出力する平均値検出手段、 （ｈ）該制御信号により利得を制御され該平均値が大き
   いときは利得を小さくし、該平均値が小さいときは利得
   を大きくしてスペクトラム拡散信号を増幅し、前記結合
   器へスペクトラム拡散信号を供給する可変利得増幅手段
   、 とを具備することを特徴とする電力線送受信装置。