JP3562264B2

JP3562264B2 - Power line carrier communication device

Info

Publication number: JP3562264B2
Application number: JP29821997A
Authority: JP
Inventors: 利康樋熊; 吉秋小泉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JPH11136203A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力線に信号を重畳し通信を行う電力線搬送通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は例えば特開昭６０−８３４４４号公報に示された電力線通信装置から想到される従来の電力線通信装置の構成図であり、図において、１は電力線通信装置、２は制御回路、３は信号入力端子、４は直接拡散変調器、５は結合回路、６は復調回路、７は信号出力端子、８は電力線である。
【０００３】
次に動作について説明する。
まず、送信動作について説明する。
制御回路２から出力されたデータ信号が直接拡散変調器４の信号入力端子３に入力され、直接拡散変調器４により周波数範囲が所定の拡散範囲に拡大され、結合回路５を介して電力線８に注入される。これにより、電力線８を伝送路としたデータ信号の送信が行われる。
【０００４】
次に、受信動作について説明する。
電力線８から結合回路５を介して受信した直接拡散された信号を復調回路６により復調させ、この復調されたデータ信号を信号出力端子７から制御回路２へ出力する。これにより、電力線８からデータ信号の受信が行われる。
以上のように、電力線８を伝送路とした通信において、直接拡散によるスペクトラム拡散通信（以下、ＳＳ通信という）が行われる。
【０００５】
ここで、電力線８上の周波数ゲイン特性や雑音は、電力線８に接続されている様々な電気機器の運転状況により時々刻々と変化する。このため、信号帯域内での大幅な位相・振幅変化や、周波数毎に遅延時間が異なる等の現象が生じる。これにより、拡散した周波数範囲中の広い範囲で信号の伝達が不能になる場合がある。さらに、広い範囲に雑音が出現する場合もある。
【０００６】
よって、このような場合の電力線８の環境下では、復調するために所定の「信号帯域幅」と「位相の直線性」を必要とする直接拡散方式のＳＳ通信は、その拡散による復調利得のメリットを生かすことができず、信頼性の高い通信を行うことはできないという問題点があった。
【０００７】
そこで、この問題点を解決するために、他の通信方法による信頼性向上策としては、無線通信方式の複数搬送波がある。
図１１は例えば特開昭５５−７３１４７号公報に示された従来の無線による複数搬送波通信方法の構成図であり、図において、９は発振器、１０は変調器、１１は送信器アンテナ、１２は信号入力端子、１３は受信器アンテナ、１４は復調器、１５は再生器である。
【０００８】
次に動作について説明する。
まず、発振器９は複数の周波数を出力し、変調器１０群の各々の変調器１０に搬送波を供給する。一方、信号入力端子１２に入力されたデータ信号は変調器１０群に入力され、発振器９による複数の搬送波により変調され、無線信号となり、送信器アンテナ１１を経て空間へ放出される。
【０００９】
この無線信号は受信器アンテナ１３により受信され、復調器１４群により復調され、再生器１５に各々入力される。再生器１５では復調器１４群の信号を電圧加算し、雑音に関しては電力加算を行い合成する。これによりデータ信号は搬送波の数ｎ倍（ｎは復調器１４の数）、雑音はｎ^1/2となり、このため、見かけ上データ信号のＳ／Ｎが改善される。
【００１０】
しかしながら、この複数搬送波通信方法の再生器１５による加算技術を電力線通信に用いた場合には、前述のように信号は搬送波毎に異なった位相ひずみや振幅ひずみを受けることがあり、例えば周波数によっては互いに位相が１８０度ずれることもある。このため、再生器１５により単純に電圧加算しただけでは、却って歪みを増加することになり、通信品質が悪化してしまい、信頼性の高い通信を行うことができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の電力線搬送装置では、電力線に接続されている様々な電気機器の運転状況により、電力線上の周波数ゲイン、位相特性、雑音が時々刻々変化する場合には、十分な信頼性をもって通信を行うことはできないという問題点があった。
【００１２】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、電力線を用いた信頼性の高い通信を行うことができる電力線搬送通信装置を得るものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
また、信号を変調し、この変調信号と複数の異なるキャリア周波数を用いて複数の狭帯域変調信号を作成し電力線へ注入する変調手段と、電力線から複数の狭帯域変調信号を受信し、この複数の狭帯域変調信号を各キャリア周波数毎に周波数変換し、複数の変調信号を抽出して復調する復調手段と、この復調手段による復調された複数の信号の中から最も大きな信号を選択する選択手段とを備え、選択手段により所定回数の判定を行なった結果、同じキャリアによる信号が選択される傾向にある場合には、そのキャリア周波数を特定し、この特定したキャリア周波数を用いて周波数変換手段により周波数変換するとともに、キャリア周波数を特定した以降は、選択手段により所定の時間間隔で所定回数の判定を行い特定するキャリア周波数を見直すようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である電力線搬送通信装置による通信システム全体の構成図、図２はこの発明の実施の形態１である電力線搬送通信装置の構成図、図３はこの電力線搬送通信装置の変調回路の構成図、図４は送信データ信号とキャリア周波数の関係を示す図、図５は送信データ信号を周波数変換した送信信号のスペクトラム分布を示す図、図６は電力線の周波数−ゲイン特性の一例を示す図、図７は受信信号の信号スペクトラム分布を示す図、図８はこの電力線搬送通信装置の復調回路の構成図である。
【００１６】
図において、１６は電力線搬送通信装置（以下、電力線搬送ノードという）、１７は電力線であり、各電力線搬送通信装置１６間でやりとりされる情報を伝える媒体として使用される。
電力線搬送ノード１６は、送信信号の出力、受信信号の処理などを制御する制御回路１８、送信信号を変調し電力線１７に注入する変調回路１９、電力線１７から信号を受信し、受信信号を復調する復調回路２０から構成される。
なお、変調回路１９、復調回路２０はそれぞれ請求項１の変調手段、復調手段を示す。
【００１７】
２１はＰＳＫ（位相偏位キーイングｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ）やＦＳＫ（周波数偏移変調ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ）等の変調器（ｍｏｄｕｌａｔｏｒ以下、ＭＯＤという）であり、送信データを一次変調し、請求項２の変調手段を示す。２２は一次変調された送信データ信号が入力される周波数変換装置（ミキサー以下、ＭＩＸという）であり、第１の周波数変換手段を示す。
【００１８】
２３は多周波を同時に発信可能に構成された発振器（多周波ｏｓｃｉｌｌａｅｒ以下、多周波ＯＳＣという）であり、ＭＩＸ２２へ複数のキャリア周波数を同時に供給する。この実施の形態１では複数のキャリア周波数に図４に示すｆ１、ｆ２、ｆ３の３波を用いる。２４はＭＩＸ２２からの出力を電力線１７に供給するための所定の周波数に帯域制限するフィルタ回路、２５はフィルタ回路２４からの出力を所定の出力レベルに増幅するパワーアンプ、２６は電力線１７と結合する結合回路であり、変調回路１９における結合回路２６は第１の結合回路を示し、復調回路２０における結合回路２６は第２の結合回路を示す。
【００１９】
２７はプリアンプ、２８は第２の周波数変換手段を示す周波数変換装置（以下、ＭＩＸという）であり、電力線１７上の信号は結合回路２６とプリアンプ２７を経て３つのＭＩＸ２８に各々入力される。各ＭＩＸ２８には発振器（以下、多周波ＯＳＣという）２９から個々にｆ１、ｆ２、ｆ３のキャリアが供給されている。３０は請求項２の復調手段を示す復調器（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｒ以下、ＤＥＴという）であり、ＭＩＸ２８からの一次変調波が各々入力され、信号セレクタ３３へ各々のデータ信号であるｄａｔａ１、ｄａｔａ２、ｄａｔａ３を出力する。
【００２０】
また、このｄａｔａ１、ｄａｔａ２、ｄａｔａ３は、各ＤＥＴ３０において信号セレクタ３３へ出力する前にそれぞれ所定レベルになるようにＡＧＣ（自動利得制御ａｕｔｏｍａｔｉｃｇａｉｎｃｏｎｔｒｏｌ）を行っており、各ＤＥＴ３０からはＡＧＣのレベルを示すＡＧＣ信号３１を受信周波数選択手段３２へ出力している。さらに、ＤＥＴ３０は一次変調波ｆ０に選択度を持つよう構成されている。
受信周波数選択手段３２の出力は信号セレクタ３３に入力される。
なお、受信周波数選択手段３２は選択手段を示す。
【００２１】
次に動作について説明する。
まず、電力線１７への信号の送信動作について説明する。
制御回路１８が送信データを変調回路１９へ入力する。変調回路１９では、ＭＯＤ２１により送信データを一次変調し、中心周波数がｆ０である狭帯域の送信信号にする。次に、ＭＩＸ２２により、この狭帯域の送信信号を多周波ＯＳＣ２９からの３波のキャリア周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３とかけ算し、ｆ０±ｆ１、ｆ０±ｆ２、ｆ０±ｆ３なる周波数に変換して、６本の狭帯域変調信号を得る。
【００２２】
フィルタ回路２４により、この６本の狭帯域変調信号うちのｆ０＋ｆ１、ｆ０＋ｆ２、ｆ０＋ｆ３の狭帯域変調信号を切り分け、パワーアンプ２５により図５に示すように所定の強度に増幅した後、結合回路２６を介して電力線１７へ注入する。
【００２３】
ここで、電力線１７の周波数ゲイン特性はたとえば図６に示すように一様でない。これは電力線１７に接続される様々な機器のインピーダンス特性の組み合わせにより変化するためである。このような特性の電力線１７を伝わった信号は図７の様に周波数毎に異なる減衰を受ける。この実施の形態１ではｆ０＋ｆ２の変調波が最もレベル高く伝送される場合を示す。
【００２４】
次に、電力線１７からの信号の受信動作について説明する。
電力線ノード１６は、結合回路２６を介して図７に示すように周波数毎に異なる減衰を受けた信号を受信し、プリアンプ２７によりこれらの信号を所定の倍数に増幅した後、３つのＭＩＸ２８へ入力する。
また、ＭＩＸ２８へは多周波ＯＳＣ２９から個々にｆ１、ｆ２、ｆ３のキャリアが供給され、ｆ０＋ｆ１、ｆ０＋ｆ２、ｆ０＋ｆ３の３波の変調信号はＭＩＸ２８毎に周波数変換され、ＤＥＴ３０へそれぞれ周波数ｆ０の狭帯域の一次変調波として入力される。
【００２５】
ＤＥＴ３０ではこのキャリア毎の信号の大きさに比例した一次変調波が入力されると、復調するための必要な強度の信号にするため、ＡＧＣを働かせた後、復調を行う。これにより、元の送信データを得ることができる。すなわち、元の送信データとしてｄａｔａ１、ｄａｔａ２、ｄａｔａ３を得る。その後、ｄａｔａ１、ｄａｔａ２、ｄａｔａ３を信号セレクタ３３へ出力する。
【００２６】
このとき、受信周波数選択手段３２には各ＤＥＴ３０のＡＧＣレベルを示すＡＧＣ信号３１が入力されており、受信周波数選択手段３２はこれらのＡＧＣ信号３１からレベルの一番浅い信号（最も信号の強度が強く、復調に必要なレベル信号にするためのレベルアップ度合が一番浅い信号）が入力されたＤＥＴ３０からの出力データ（この実施の形態１ではｄａｔａ２）を選択するよう信号セレクタ３３を制御する。制御セレクタ３３からはこの復調された最も強いデータ信号を制御手段１８へ出力する。これにより、制御手段１８がデータ信号を受信する。
【００２７】
この実施の形態によれば、第２の周波数変換手段および復調手段をそれぞれ複数個備え、各第２の周波数変換手段毎に別々のキャリア周波数により周波数変換して変調された信号を抽出し、この複数の変調された信号をそれぞれ別々に各復調手段により復調するので、別々のキャリア周波数による周波数変換を同時に行え、複数の変調された信号を同時に復調し、選択手段により最も大きな信号の選択をすぐ行うことができ、通信の遅延時間が発生せず、通信のオーバーヘッドがなく、即時性に優れた電力線搬送通信装置を得ることができるという効果がある。
【００２８】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２である電力線搬送通信装置の復調回路の構成図である。図において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付ける。３４は所定の時間間隔を置いて単独の周波数が順に供給されるように周波数切り換え可能に構成した発振器（周波数切換ｏｓｃｉｌｌａｅｒ以下、周波数切換ＯＳＣという）である。また、ＭＩＸ２８およびＤＥＴ３０はそれぞれ１つだけ用いる。なお、電力線搬送通信装置の復調回路以外の部分については、実施の形態１と同じである。
【００２９】
次に動作について説明する。
電力線１７への信号の送信動作については、実施の形態１を同様のため、説明を省略し、電力線１７からの信号の受信動作について説明する。
電力線ノード１６は、結合回路２６を介して、図７に示すように周波数毎に異なる減衰を受けた信号を受信し、プリアンプ２７によりこれらの信号を所定の倍数に増幅した後、１つのＭＩＸ２８に入力する。
【００３０】
また、ＭＩＸ２８へ周波数切換ＯＳＣ３４からｆ１、ｆ２、ｆ３の３つのキャリア周波数信号が所定の時間間隔を置き、単独の周波数で順に供給されるように、受信周波数選択手段３２が周波数切換ＯＳＣ３４を制御する。これにより、ＭＩＸ２８では、ｆ０＋ｆ１、ｆ０＋ｆ２、ｆ０＋ｆ３の３波の変調信号がそれぞれ所定の時間間隔で周波数変換され、ＤＥＴ３０へそれぞれ周波数ｆ０の狭帯域の一次変調波として入力される。
【００３１】
ＤＥＴ３０は１次変調波ｆ０に選択度を持つように構成されているため、ＤＥＴ３０に印加されたキャリア周波数毎の一次変調波のみ復調することになる。
ＤＥＴ３０ではキャリア周波数毎の信号の大きさに比例した一次変調波が入力されると、復調するための必要な強度の信号にするため、ＡＧＣを働かせ、復調を行う。このときＤＥＴ３０から受信周波数選択手段３２へキャリア毎の一次変調波のＡＧＣレベルを示すＡＧＣ信号３１を入力する。
【００３２】
受信周波数選択手段３２ではＡＧＣレベルの一番浅い信号（強度の強い）のキャリア周波数（この実施の形態２ではｆ２）を判定し、そのキャリア周波数において復調された最も強いデータ信号を復調出力として制御手段１８へ出力するよう決定する。これにより制御手段１８がデータ信号を受信する。
この実施の形態によれば、周波数変換手段および復調手段をそれぞれ１つ備え、所定の時間間隔をおいて、周波数変換手段によりキャリア周波数毎に周波数変換して変調された信号を抽出し、この変調された信号を復調手段により復調するので、通信のオーバーヘッドが生じるが、周波数変換手段および復調手段が１つのため、電力線搬送通信装置全体を小型化することができるとともに、装置が安価に構成できるという効果がある。
【００３３】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、電力線１７からの信号の受信動作時毎に、受信周波数選択手段３２がＡＧＣレベルの一番浅い信号（強度の強い）のキャリア周波数を判定し、そのキャリア周波数において復調されたデータ信号を出力するものを示したが、現実には電力線１７に電力線搬送ノード１６を設置し、何回か判定していると、その電力線１７に接続される様々な機器の状態が大きく変化しない限り、ＡＧＣレベルの一番浅い信号（強度の強い）のキャリア周波数はほぼ特定される。
【００３４】
そこで、図８および図９において、受信周波数選択手段３２に学習機能を備え、特定回数の判定を行った結果、毎回同じキャリア周波数が判定される傾向がある場合には、判定動作を省略してそのキャリア周波数に特定する。
また、キャリア周波数を特定した以降は、抜き打ち試験のように定期的に所定回数の判定を行い、その都度、特定するキャリア周波数を見直す。
なお、受信周波数選択手段３２に学習機能を備え、キャリア周波数の特定および見直しする動作以外の動作については、実施の形態１、２と同じである。
【００３５】
なお、上記実施の形態１〜３では、キャリア周波数信号としてｆ１、ｆ２、ｆ３の３つ使用した場合について説明したが、複数個のキャリア周波数信号を使用を用いてもよく、３つの限定されるものではない。
また、結合回路２６は変調回路１９と復調回路２０にそれぞれ別々に設けたものを示したが、共通のものを１つ用いてもよい。
【００３６】
さらに、上記実施の形態１〜３では、ｆ０±ｆ１、ｆ０±ｆ２、ｆ０±ｆ３の６本の狭帯域変調信号のうち、ｆ０＋ｆ１、ｆ０＋ｆ２、ｆ０＋ｆ３の３波の変調信号を用いたものを示したが、ｆ０をｆ１、ｆ２、ｆ３よりも高い周波数に設定した場合には、ｆ０−ｆ１、ｆ０−ｆ２、ｆ０−ｆ３の３波の変調信号を用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００３８】
電力線搬送通信装置の設置場所、時間などで様々に変わる電力線の特性により伝送可能な周波数帯が変化するような環境にあっても、同一のデータを同時に複数の周波数で送信し、その中から十分復調に値する信号のみを選択して復調するため、信頼性が高く、かつ、様々な電力線に対応可能な電力線搬送通信装置を得ることができるという効果がある。また、伝送可能な周波数は自動的に受信側のみで選択されるため、複雑なキャリア周波数の切り換え、管理等が不要となり簡単に高品質の伝送システムを構築することができるという効果がある。
【００３９】
また、選択手段に学習機能を有し、選択手段により選択される信号に対応したキャリア周波数を特定し、この特定したキャリア周波数を用いて周波数変換手段により周波数変換するので、学習機能により、初回以降の通信において電力線搬送通信装置の設置された電力線の個々の特性に対応してキャリア周波数を特定していき、通信の遅延時間の発生を少なくし、通信のオーバーヘッドをなくし、安価で効率的な通信を行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す電力線搬送通信装置による通信システム全体の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す電力線搬送通信装置の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示す電力線搬送通信装置の変調回路の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す送信データとキャリア周波数との関係を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１を示す送信信号の信号スペクトラム分布を示す図である。
【図６】電力線の周波数−ゲイン特性を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１を示す受信信号の信号スペクトラム分布を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１を示す電力線搬送通信装置の復調回路の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態２を示す電力線搬送通信装置の復調回路の構成図である。
【図１０】従来の電力線搬送装置の構成図である。
【図１１】従来の複数搬送波通信方法の構成図である。
【符号の説明】
１６電力線搬送通信装置、１７電力線、１９変調回路、２０復調回路、２１変調器、２２周波数変換装置、２３発振器、２６結合回路、２８周波数変換装置、２９発振器、３０復調器、３２受信周波数選択手段、３３信号セレクタ、３４発振器。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power line carrier communication device that performs communication by superimposing a signal on a power line.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional power line communication device conceived from a power line communication device disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-83444. In the figure, reference numeral 1 denotes a power line communication device; A signal input terminal, 4 is a direct spread modulator, 5 is a coupling circuit, 6 is a demodulation circuit, 7 is a signal output terminal, and 8 is a power line.
[0003]
Next, the operation will be described.
First, the transmission operation will be described.
The data signal output from the control circuit 2 is input to the signal input terminal 3 of the direct spread modulator 4, the frequency range is expanded to a predetermined spread range by the direct spread modulator 4, and the power signal is transmitted to the power line 8 via the coupling circuit 5. Injected. Thereby, transmission of the data signal using the power line 8 as a transmission path is performed.
[0004]
Next, the receiving operation will be described.
A directly spread signal received from the power line 8 via the coupling circuit 5 is demodulated by the demodulation circuit 6, and the demodulated data signal is output from the signal output terminal 7 to the control circuit 2. Thereby, the data signal is received from the power line 8.
As described above, in communication using the power line 8 as a transmission path, spread spectrum communication (hereinafter, referred to as SS communication) by direct spreading is performed.
[0005]
Here, the frequency gain characteristics and noise on the power line 8 change every moment depending on the operating conditions of various electric devices connected to the power line 8. For this reason, phenomena such as a large phase / amplitude change in the signal band and a delay time different for each frequency occur. This may make it impossible to transmit a signal over a wide range of the spread frequency range. Further, noise may appear in a wide range.
[0006]
Therefore, under the environment of the power line 8 in such a case, the SS communication of the direct spreading method that requires a predetermined “signal bandwidth” and “linearity of a phase” for demodulation is not applicable to the demodulation gain due to the spreading. There was a problem that the merits could not be utilized and highly reliable communication could not be performed.
[0007]
Therefore, as a measure for improving reliability by another communication method to solve this problem, there is a plurality of carriers of a wireless communication system.
FIG. 11 is a block diagram of a conventional wireless multi-carrier communication method disclosed in, for example, JP-A-55-73147. In the figure, 9 is an oscillator, 10 is a modulator, 11 is a transmitter antenna, and 12 is a transmitter antenna. A signal input terminal, 13 is a receiver antenna, 14 is a demodulator, and 15 is a regenerator.
[0008]
Next, the operation will be described.
First, the oscillator 9 outputs a plurality of frequencies and supplies a carrier to each of the modulators 10 in the modulator group. On the other hand, the data signal input to the signal input terminal 12 is input to a group of modulators 10, modulated by a plurality of carriers by the oscillator 9, becomes a radio signal, and is emitted to the space via the transmitter antenna 11.
[0009]
The radio signal is received by the receiver antenna 13, demodulated by the demodulators 14, and input to the regenerator 15. In the regenerator 15, the signals of the demodulators 14 are added by voltage, and the noise is combined by performing power addition. As a result, the data signal becomes n times the number of the carrier wave (n is the number of demodulators 14), and the noise becomes n ^1/2 . Therefore, the S / N of the data signal is apparently improved.
[0010]
However, when the addition technique by the regenerator 15 of the multi-carrier communication method is used for power line communication, the signal may receive different phase distortion and amplitude distortion for each carrier as described above. The phases may be shifted from each other by 180 degrees. For this reason, if the voltage is simply added by the regenerator 15, the distortion is rather increased, the communication quality is degraded, and highly reliable communication cannot be performed.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional power line carrier as described above has sufficient reliability when the frequency gain, phase characteristics, and noise on the power line change every moment due to the operating conditions of various electric devices connected to the power line. There was a problem that communication could not be performed.
[0012]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power line carrier communication device capable of performing highly reliable communication using a power line.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Further, a modulating means for modulating a signal, creating a plurality of narrowband modulation signals using the modulated signal and a plurality of different carrier frequencies and injecting the signals into a power line, and receiving a plurality of narrowband modulation signals from the power line, Demodulation means for frequency-converting the narrow-band modulated signal for each carrier frequency, extracting and demodulating a plurality of modulated signals, and selecting means for selecting the largest signal from the plurality of signals demodulated by the demodulating means When the signal of the same carrier tends to be selected as a result of performing the predetermined number of determinations by the selecting unit, the carrier frequency is specified, and the frequency converting unit uses the specified carrier frequency. After performing the frequency conversion and specifying the carrier frequency, the selection means performs a predetermined number of determinations at predetermined time intervals and determines the carrier frequency to be specified. It is obtained by correct way.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of an entire communication system using a power line communication device according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a power line communication device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a transmission data signal and a carrier frequency, FIG. 5 is a diagram illustrating a spectrum distribution of a transmission signal obtained by frequency-converting the transmission data signal, and FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a gain characteristic, FIG. 7 is a diagram illustrating a signal spectrum distribution of a received signal, and FIG. 8 is a configuration diagram of a demodulation circuit of the power line communication device.
[0016]
In the figure, reference numeral 16 denotes a power line carrier communication device (hereinafter, referred to as a power line carrier node), and 17 denotes a power line, which is used as a medium for transmitting information exchanged between the power line carrier communication devices 16.
The power line carrier node 16 controls the output of the transmission signal, the processing of the reception signal, etc., the modulation circuit 19 that modulates the transmission signal and injects it into the power line 17, receives the signal from the power line 17, and demodulates the reception signal. It comprises a demodulation circuit 20.
The modulating circuit 19 and the demodulating circuit 20 correspond to the modulating means and the demodulating means, respectively.
[0017]
Reference numeral 21 denotes a modulator (hereinafter, referred to as MOD) such as PSK (phase shift keying) or FSK (frequency shift keying-shift keying), which primary modulates transmission data. 3 shows a modulating means. Reference numeral 22 denotes a frequency conversion device (mixer, hereinafter referred to as MIX) to which the primary-modulated transmission data signal is input, and represents a first frequency conversion means.
[0018]
Reference numeral 23 denotes an oscillator (multi-frequency oscillator, hereinafter referred to as multi-frequency OSC) configured to transmit multiple frequencies simultaneously, and supplies a plurality of carrier frequencies to the MIX 22 at the same time. In the first embodiment, three waves f1, f2, and f3 shown in FIG. 4 are used for a plurality of carrier frequencies. Reference numeral 24 denotes a filter circuit for band-limiting the output from the MIX 22 to a predetermined frequency for supplying to the power line 17; 25, a power amplifier for amplifying the output from the filter circuit 24 to a predetermined output level; The coupling circuit 26 in the modulation circuit 19 indicates a first coupling circuit, and the coupling circuit 26 in the demodulation circuit 20 indicates a second coupling circuit.
[0019]
Reference numeral 27 denotes a preamplifier, and reference numeral 28 denotes a frequency conversion device (hereinafter, referred to as MIX) representing second frequency conversion means. A signal on the power line 17 is input to three MIXs 28 via a coupling circuit 26 and a preamplifier 27. Each MIX 28 is supplied with carriers f1, f2 and f3 from an oscillator (hereinafter referred to as multi-frequency OSC) 29 individually. Reference numeral 30 denotes a demodulator (hereinafter, referred to as "DET") representing the demodulation means according to claim 2, which receives the primary modulated waves from the MIX 28 and outputs the data signals data1, data2, and data3 to the signal selector 33. I do.
[0020]
The data1, data2, and data3 perform AGC (automatic gain control) so that each of them has a predetermined level before being output to the signal selector 33 in each DET 30, and the level of the AGC is output from each DET 30. The AGC signal 31 shown in FIG. Further, the DET 30 is configured to have selectivity for the primary modulation wave f0.
The output of the reception frequency selection means 32 is input to the signal selector 33.
Note that the reception frequency selection means 32 indicates a selection means.
[0021]
Next, the operation will be described.
First, the operation of transmitting a signal to the power line 17 will be described.
The control circuit 18 inputs the transmission data to the modulation circuit 19. In the modulation circuit 19, the transmission data is primarily modulated by the MOD 21 to be a narrow-band transmission signal whose center frequency is f0. Next, the MIX 22 multiplies the narrow band transmission signal by three carrier frequencies f1, f2, and f3 from the multi-frequency OSC 29, and converts them into frequencies f0 ± f1, f0 ± f2, and f0 ± f3. Six narrowband modulated signals are obtained.
[0022]
The filter circuit 24 separates the narrow-band modulated signals of f0 + f1, f0 + f2, and f0 + f3 out of the six narrow-band modulated signals, and amplifies the power amplifier 25 to a predetermined strength as shown in FIG. Into the power line 17 via the
[0023]
Here, the frequency gain characteristic of the power line 17 is not uniform, for example, as shown in FIG. This is because it changes depending on a combination of impedance characteristics of various devices connected to the power line 17. The signal transmitted on the power line 17 having such characteristics is subjected to different attenuation for each frequency as shown in FIG. The first embodiment shows a case where the modulated wave of f0 + f2 is transmitted at the highest level.
[0024]
Next, an operation of receiving a signal from the power line 17 will be described.
The power line node 16 receives signals that have undergone different attenuation for each frequency as shown in FIG. 7 through the coupling circuit 26, amplifies these signals to a predetermined multiple by the preamplifier 27, and inputs the signals to the three MIXs 28. I do.
The MIX 28 is individually supplied with the carriers of f1, f2, and f3 from the multi-frequency OSC 29, and the modulated signals of the three waves of f0 + f1, f0 + f2, and f0 + f3 are frequency-converted for each MIX 28, and transmitted to the DET 30 in the narrow band of the frequency f0. It is input as a primary modulation wave.
[0025]
In the DET 30, when a primary modulated wave proportional to the magnitude of the signal for each carrier is input, demodulation is performed after activating the AGC in order to obtain a signal having a necessary strength for demodulation. Thereby, the original transmission data can be obtained. That is, data1, data2, and data3 are obtained as original transmission data. After that, data1, data2, and data3 are output to the signal selector 33.
[0026]
At this time, the AGC signal 31 indicating the AGC level of each DET 30 is input to the reception frequency selection means 32, and the reception frequency selection means 32 outputs the signal with the lowest level (the signal strength is the lowest) from these AGC signals 31. The signal selector 33 is controlled so as to select output data (data 2 in the first embodiment) from the DET 30 to which a signal that is strong and has the lowest level-up degree to obtain a level signal necessary for demodulation is input. The control selector 33 outputs the strongest demodulated data signal to the control means 18. As a result, the control means 18 receives the data signal.
[0027]
According to this embodiment, a plurality of second frequency conversion means and a plurality of demodulation means are provided, and a signal modulated by frequency conversion with a different carrier frequency for each second frequency conversion means is extracted. Since a plurality of modulated signals are separately demodulated by the respective demodulating means, frequency conversion can be performed simultaneously with different carrier frequencies, a plurality of modulated signals can be demodulated simultaneously, and a selecting means can immediately select the largest signal. Therefore, there is an effect that a power line carrier communication device excellent in immediacy without a communication delay time, no communication overhead, and excellent in immediacy can be obtained.
[0028]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram of a demodulation circuit of the power line communication device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same or corresponding parts as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 34 denotes an oscillator (hereinafter, referred to as a frequency switching OSC) configured to be capable of frequency switching so that a single frequency is sequentially supplied at predetermined time intervals. Also, only one MIX 28 and one DET 30 are used. Note that parts other than the demodulation circuit of the power line carrier communication device are the same as in the first embodiment.
[0029]
Next, the operation will be described.
Since the operation of transmitting a signal to the power line 17 is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted, and an operation of receiving a signal from the power line 17 will be described.
The power line node 16 receives, through the coupling circuit 26, signals that have undergone different attenuation for each frequency as shown in FIG. 7, amplifies these signals to a predetermined multiple by the preamplifier 27, and outputs the signals to one MIX 28. input.
[0030]
Further, the reception frequency selection means 32 controls the frequency switching OSC 34 so that three carrier frequency signals f1, f2, and f3 are supplied to the MIX 28 at predetermined time intervals and sequentially at a single frequency. . As a result, the MIX 28 frequency-converts the three modulated signals f0 + f1, f0 + f2, and f0 + f3 at predetermined time intervals, and inputs the modulated signals to the DET 30 as narrow-band primary modulated waves having the frequency f0.
[0031]
Since the DET 30 is configured to have a selectivity for the primary modulation wave f0, only the primary modulation wave for each carrier frequency applied to the DET 30 is demodulated.
In the DET 30, when a primary modulation wave that is proportional to the magnitude of a signal for each carrier frequency is input, the AGC is operated and demodulation is performed to obtain a signal having a necessary strength for demodulation. At this time, an AGC signal 31 indicating the AGC level of the primary modulation wave for each carrier is input from the DET 30 to the reception frequency selection means 32.
[0032]
The reception frequency selection means 32 determines the carrier frequency (f2 in the second embodiment) of the signal having the lowest AGC level (strongest), and controls the strongest data signal demodulated at the carrier frequency as a demodulated output. It is determined to output to the means 18. As a result, the control means 18 receives the data signal.
According to this embodiment, one frequency conversion means and one demodulation means are provided, and at predetermined time intervals, a frequency-converted signal is extracted for each carrier frequency by the frequency conversion means, and a modulated signal is extracted. Since the demodulated signal is demodulated by the demodulation means, communication overhead is generated. However, since the frequency conversion means and the demodulation means are one, the entire power line carrier communication device can be reduced in size and the device can be configured at low cost. effective.
[0033]
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, each time the signal from the power line 17 is received, the reception frequency selecting means 32 determines the carrier frequency of the signal having the shallowest AGC level (the strongest signal). Although the output of the demodulated data signal is shown, in reality, when the power line carrier node 16 is installed on the power line 17 and it is determined several times, the state of various devices connected to the power line 17 is changed. As long as there is no large change, the carrier frequency of the signal having the lowest AGC level (strongest signal) is almost specified.
[0034]
Therefore, in FIG. 8 and FIG. 9, if the reception frequency selection means 32 is provided with a learning function and the same carrier frequency tends to be determined every time as a result of performing a specific number of determinations, the determination operation is omitted. Specify the carrier frequency.
After the carrier frequency is specified, a predetermined number of determinations are made periodically as in a sampling test, and the specified carrier frequency is reviewed each time.
The operation other than the operation of providing the learning function in the reception frequency selection means 32 and specifying and reviewing the carrier frequency is the same as in the first and second embodiments.
[0035]
In the above first to third embodiments, the case where three carrier frequencies f1, f2, and f3 are used has been described. However, a plurality of carrier frequency signals may be used, and the number of carriers is limited to three. Not something.
Although the coupling circuit 26 is provided separately for the modulation circuit 19 and the demodulation circuit 20, one common circuit may be used.
[0036]
Further, in the first to third embodiments, among the six narrow-band modulated signals of f0 ± f1, f0 ± f2, and f0 ± f3, three narrow-band modulated signals of f0 + f1, f0 + f2, and f0 + f3 are used. However, when f0 is set to a frequency higher than f1, f2, and f3, a modulated signal of three waves of f0-f1, f0-f2, and f0-f3 may be used.
[0037]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
[0038]
Even in an environment where the transmittable frequency band changes depending on the characteristics of the power line, which varies depending on the installation location of the power line communication device, time, etc., the same data is transmitted simultaneously at multiple frequencies and sufficient Since only a signal worthy of demodulation is selected and demodulated, there is an effect that a highly reliable power line carrier communication device that can support various power lines can be obtained. Further, since the transmittable frequency is automatically selected only on the receiving side, there is no need to perform complicated switching and management of carrier frequencies, and there is an effect that a high quality transmission system can be easily constructed .
[0039]
In addition, the selection means has a learning function, specifies a carrier frequency corresponding to the signal selected by the selection means, and performs frequency conversion by the frequency conversion means using the specified carrier frequency. In communication, the carrier frequency is specified according to the individual characteristics of the power line on which the power line carrier communication device is installed, so that the occurrence of communication delay time is reduced, communication overhead is eliminated, and inexpensive and efficient communication is performed. There is an effect that can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an entire communication system using a power line carrier communication device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a power line carrier communication device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a modulation circuit of the power line communication device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between transmission data and a carrier frequency according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a signal spectrum distribution of a transmission signal according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating frequency-gain characteristics of a power line.
FIG. 7 is a diagram showing a signal spectrum distribution of a received signal according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a demodulation circuit of the power line communication device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a demodulation circuit of a power line communication device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional power line carrier.
FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional multi-carrier communication method.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 16 power line carrier communication device, 17 power line, 19 modulation circuit, 20 demodulation circuit, 21 modulator, 22 frequency conversion device, 23 oscillator, 26 coupling circuit, 28 frequency conversion device, 29 oscillator, 30 demodulator, 32 reception frequency selection means , 33 signal selector, 34 oscillator.

Claims

In a power line carrier communication device that performs communication by superimposing a signal on a power line,
Modulating means for modulating a signal, creating a plurality of narrow-band modulated signals using the modulated signal and a plurality of different carrier frequencies, and injecting them into a power line,
Demodulating means for receiving a plurality of narrow-band modulated signals from the power line , frequency-converting the plurality of narrow-band modulated signals for each carrier frequency, extracting and demodulating the plurality of modulated signals,
Selecting means for selecting the largest signal from the plurality of signals demodulated by the demodulating means ,
As a result of performing the predetermined number of determinations by the selection unit, if a signal using the same carrier tends to be selected, the carrier frequency is specified, and the frequency conversion unit performs frequency conversion using the specified carrier frequency. After the carrier frequency is specified, the selection means makes a predetermined number of determinations at predetermined time intervals and reviews the specified carrier frequency .