JP5709169B2 - Spread spectrum communication system - Google Patents
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Description
本発明は、フレーム構成の送信データをスペクトル拡散変調して伝送する交流電力線通信(PLC)の通信システム、および通信装置に関するものである。 The present invention relates to a communication system and communication apparatus for AC power line communication (PLC) for transmitting transmission data having a frame structure by performing spread spectrum modulation.
節電対策を計画する際に、いつどこでどれだけの電力を使用しているかを把握することは必要不可欠なため、事業所ごと工場ごとの電力可視化システムの普及が始まっている。
よりきめ細やかな節電計画を立てるためには、事業所内の分電盤ごと、さらにはブレーカーごとの細分化した単位での電力可視化が必要となるが、必要な電力計測機数が多くなるため、そのコストが問題になっている。
このため、価格上昇や設置工事費用の増加を招くことのない、電力可視化システムが必要である。
When planning power saving measures, it is indispensable to know when and where how much power is being used, so the spread of power visualization systems for each office and factory has begun.
In order to make a more detailed power saving plan, it is necessary to visualize the power in each unit of distribution board in the office and further in each unit of breaker, but since the number of required power measuring machines increases, That cost is a problem.
Therefore, there is a need for a power visualization system that does not increase prices or increase installation costs.
従来の電力可視化システムでは、消費電力などの電力情報を有線もしくは無線を使用している。
LANを使用した有線通信の場合、計測機器数が多くなると配線が煩雑になり、配線にかかるコストが増加するため、汎用性は低い。
WiFi(登録商標)やZigbee(登録商標)といった無線通信を使用する場合、無線通信装置のコストがかかるほか、無線通信の低電力化が問題となる。
In a conventional power visualization system, power information such as power consumption is wired or wireless.
In the case of wired communication using a LAN, if the number of measuring devices increases, the wiring becomes complicated and the cost for wiring increases, so the versatility is low.
When wireless communication such as WiFi (registered trademark) or Zigbee (registered trademark) is used, the cost of the wireless communication device is increased, and low power consumption of wireless communication becomes a problem.
電力可視化システムは、多数の電力計測器が必要となるためコストが問題となっている。
低周波PLCを用いれば、あらたに通信ケーブル敷設することなく安価にシステムを構築できる。
しかし、交流電力線はノイズが強いため、通信に異常が発生し、通信できないおそれがある。
Since the power visualization system requires a large number of power measuring instruments, the cost is a problem.
If a low frequency PLC is used, a system can be constructed at low cost without newly laying a communication cable.
However, since the AC power line is noisy, there is a risk that communication will be abnormal and communication will not be possible.
一般に、劣悪な伝送環境においては、スペクトル拡散通信方式と、冗長ビットを多くした誤り訂正符号とが採用される。
送信データはフレームに組み立てられて伝送され、フレーム単位で再送制御(ARQ:Automatic Repeat reQuest)が実行される。
誤り検出及び誤り訂正もフレーム単位で行われることが多い。
そのため、フレームの先頭にフレーム同期信号を挿入したり、フレーム同期信号をフレーム内の送信データ内に分散配置したりして伝送し、フレーム同期を実行する(特許文献1参照、ただし、この技術はスペクトル拡散通信方式を用いていない)。
しかし、フレーム長が短い場合、送信データにフレーム同期信号を挿入すると、伝送効率が低下する。
例えば、64ビットのフレームに16〜32ビットのフレーム同期信号を挿入すると、伝送効率が大幅に低下するという問題がある。
In general, in a poor transmission environment, a spread spectrum communication method and an error correction code with a large number of redundant bits are employed.
Transmission data is assembled into a frame and transmitted, and retransmission control (ARQ: Automatic Repeat reQuest) is performed on a frame basis.
Error detection and error correction are often performed on a frame basis.
Therefore, frame synchronization is executed by inserting a frame synchronization signal at the beginning of the frame or by distributing the frame synchronization signal in transmission data within the frame and transmitting the frame synchronization (see
However, when the frame length is short, the transmission efficiency decreases if a frame synchronization signal is inserted into the transmission data.
For example, when a 16-32-bit frame synchronization signal is inserted into a 64-bit frame, there is a problem that transmission efficiency is significantly reduced.
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、ノイズの影響を受けにくく安定した通信が可能となるとともに、送信側でフレーム同期信号を挿入することなく、受信側でフレーム構成を識別できる交流電力線スペクトル拡散通信システムを提供することを目的とするものである。
なお、本発明者等は、先にスペクトル拡散通信システムに関し発明をして特許出願したが(特願2010−134937)、本発明は交流電力線に関するものである。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and enables stable communication that is not easily affected by noise, and has a frame configuration on the reception side without inserting a frame synchronization signal on the transmission side. It is an object of the present invention to provide an AC power line spread spectrum communication system.
In addition, although the present inventors previously invented the spread spectrum communication system and applied for a patent (Japanese Patent Application No. 2010-134937), the present invention relates to an AC power line.
(1) 本発明は、フレーム構成の送信データをスペクトル拡散変調して符号列に変換し、さらにそれぞれの符号に対してOFDM変調して生成した信号を伝送する交流電力線スペクトル拡散通信方式である。
送信するデータは、電力量を示す情報の他に誤り訂正符号で構成される。
データの送信では、まず初めに送信データに対して拡散変調を行う。
拡散変調では、複数の拡散符号を1フレーム毎に切り替えて使用する。
次に拡散変調したデータである拡散符号列の各符号に対してOFDM変調を行う。
逆フーリエ変換を使用して符号を構成する情報の一つ一つにサブキャリアを割り当て、全てのサブキャリアを合成して送信信号を生成し、電力線に重畳する。
使用するサブキャリアの周波数は、交流電力の周波数の整数倍にあたる周波数やノイズの影響を受けやすい周波数を使用しないように決定する。
データの受信では、まず受信した信号に対してOFDM復調を行う。
フーリエ変換をして各サブキャリアの示す情報を取り出す。
次にOFDM復調したデータに対して拡散復調を行う。
拡散復調では、拡散変調時に使用した複数の拡散符号に対応した複数の参照符号を使用して拡散復調を行い、参照符号を切り替えて拡散復調することでフレーム構成を識別して受信データを得る。
送信データは、スペクトル拡散変調して伝送するため、ノイズの影響を受けにくく安定した通信が可能となる。
さらに、OFDM変調を行うことにより、干渉やノイズへの耐性向上と伝送速度を向上が可能になる。
送信側で拡散符号を1フレーム毎に切り換えて使用することにより、受信側では、フレーム構成を識別することができる。
したがって送信側で送信データにフレーム同期信号を挿入することなく受信側でフレーム構成を識別できる。
(1) The present invention is an AC power line spread spectrum communication system in which transmission data having a frame structure is subjected to spread spectrum modulation to be converted into a code string, and a signal generated by OFDM modulation for each code is transmitted.
The data to be transmitted is composed of an error correction code in addition to information indicating the amount of power.
In data transmission, first, spread modulation is performed on transmission data.
In spread modulation, a plurality of spread codes are used by switching every frame.
Next, OFDM modulation is performed on each code of the spread code string that is spread-modulated data.
A subcarrier is assigned to each piece of information constituting a code using inverse Fourier transform, and a transmission signal is generated by combining all subcarriers, and is superimposed on the power line.
The frequency of the subcarrier to be used is determined so as not to use a frequency that is an integral multiple of the frequency of the AC power or a frequency that is susceptible to noise.
In data reception, first, OFDM demodulation is performed on the received signal.
Fourier transform is performed to extract information indicated by each subcarrier.
Next, spread demodulation is performed on the OFDM demodulated data.
In spread demodulation, spread demodulation is performed using a plurality of reference codes corresponding to a plurality of spread codes used at the time of spread modulation, and frame data is identified and received data is obtained by performing spread demodulation by switching the reference codes.
Since the transmission data is transmitted after being subjected to spread spectrum modulation, it is less susceptible to noise and enables stable communication.
Furthermore, by performing OFDM modulation, it is possible to improve resistance to interference and noise and to improve transmission speed.
By switching and using spreading codes for each frame on the transmission side, the frame configuration can be identified on the reception side.
Therefore, the frame structure can be identified on the receiving side without inserting a frame synchronization signal into the transmission data on the transmitting side.
(2) 本発明は、交流電力線スペクトル拡散通信方式通信システムにおいて、複数の拡散符号として第1、第2の拡散符号がそれぞれ割り当てられ、フレーム構成の送信データを第1、第2の拡散符号とを1フレーム毎に交互に切り換えて使用することにより拡散変調し、拡散変調したデータに対して交流電力の周波数の整数倍にあたる周波数やノイズの影響を受けやすい周波数を使用しないサブキャリアを使用したOFDM変調を行い、第1、第2の拡散符号に対応した第1、第2の参照符号を使用して、参照符号を交互に切り替えて拡散復調することでフレーム構成を識別するものである。
従って送信側に少ない個数の拡散符号を割り当てるだけで、受信側でフレーム構成を識別できる。
(2) In the AC power line spread spectrum communication system communication system according to the present invention, first and second spreading codes are respectively assigned as a plurality of spreading codes, and frame-structured transmission data is referred to as first and second spreading codes. OFDM that uses subcarriers that do not use a frequency that is an integral multiple of the frequency of AC power or a frequency that is susceptible to noise for spread-modulated data by alternately switching and using for each frame Modulation is performed, and the first and second reference codes corresponding to the first and second spreading codes are used, and the frame structure is identified by alternately switching the reference codes and performing spread demodulation.
Therefore, the frame structure can be identified on the receiving side only by assigning a small number of spreading codes to the transmitting side.
本発明は、スペクトル拡散通信方式通信システムにおいて、伝送路は交流電力線であり交流電源が供給されている。
拡散変調されたデータをOFDM変調して生成した送信信号は、伝送路の電圧値の微少変化として交流電力に重畳されて送信され、伝送路を経由して受信される拡散変調されたデータをOFDM変調して生成した信号は、伝送路の電圧値の微少変化として受信されるものである。
In the spread spectrum communication system communication system according to the present invention, the transmission line is an AC power line and is supplied with AC power.
A transmission signal generated by OFDM modulation of spread-modulated data is transmitted as a slight change in the voltage value of the transmission line superimposed on AC power, and the spread-modulated data received via the transmission line is OFDM The signal generated by modulation is received as a slight change in the voltage value of the transmission line.
(3) 本発明は、上述の交流電力線スペクトル拡散通信システムに使用する交流電力線スペクトル拡散受信装置であって、前記拡散変調した拡散符号列の各符号に割り当てたサブキャリアをすべて合成して生成された信号のOFDM復調手段と、前記複数の拡散符号に対応した複数の参照符号を同じ符号位相で発生する参照符号発生手段と、前記参照符号発生手段により発生された複数の参照符号をそれぞれ使用し、前記伝送路を経由して受信される拡散変調された信号を拡散復調する複数系統の拡散復調手段と、前記複数系統の拡散復調手段において復調される復調信号に基づいて、OFDM復調手段におけるサブキャリアの同期を検出する同期検出手段と、該同期検出手段において、前記拡散変調された受信信号と前記複数の参照符号のいずれか1つとが対応している状態から、前記拡散変調された信号と前記複数の参照符号の他の1つとが対応する状態に切り替わるタイミングに基づいて、前記フレーム同期信号を取得するフレーム同期検出手段を有するものである。
従って、交流電力線スペクトル拡散通信システムに使用する交流電力線スペクトル拡散受信装置を簡単な構成で実現することができる。
(3) The present invention is an AC power line spread spectrum receiver used in the above-described AC power line spread spectrum communication system, and is generated by synthesizing all the subcarriers assigned to the respective codes of the spread modulation code sequence. OFDM signal demodulating means, reference code generating means for generating a plurality of reference codes corresponding to the plurality of spreading codes at the same code phase, and a plurality of reference codes generated by the reference code generating means, respectively. A plurality of systems of spread spectrum demodulation means for spreading and demodulating a spread modulated signal received via the transmission line, and a sub demodulator in the OFDM demodulation means based on the demodulated signals demodulated by the plurality of systems of spread spectrum demodulation means Synchronization detecting means for detecting carrier synchronization; and in the synchronization detecting means, the spread modulated received signal and the plurality of reference codes Frame synchronization detection for acquiring the frame synchronization signal based on a timing at which any one of the signals corresponds to a state in which the spread modulated signal and the other one of the plurality of reference codes correspond to each other It has a means.
Therefore, the AC power line spread spectrum receiver used in the AC power line spread spectrum communication system can be realized with a simple configuration.
(4) 本発明は、複数の送信装置と1つの受信装置との間において符号分割多元接続をする通信システムに使用される、(1)または(2)に記載の交流電力線スペクトル拡散通信システムであって、前記複数の各送信装置に対し、前記複数の拡散符号が、前記送信装置毎に異なるように割り当てられ、前記1つの受信装置は、前記複数の送信装置に割り当てられた全ての各拡散符号に対応した各参照符号をそれぞれ使用する複数の拡散復調系統を有し、前記拡散変調された信号と前記参照符号との対応がとれている拡散復調系統で使用する参照符号を識別することにより、当該拡散復調系統の出力を選択することにより得られたデータを送信した送信装置を特定するものである。
従って、複数の送信装置と1つの受信装置とが共通の伝送路を用いることができる。
(4) The present invention is an AC power line spread spectrum communication system according to (1) or (2), which is used in a communication system that performs code division multiple access between a plurality of transmission apparatuses and one reception apparatus. The plurality of spreading codes are assigned to each of the plurality of transmitting devices so as to be different for each of the transmitting devices, and the one receiving device has all the spreading codes assigned to the plurality of transmitting devices. A plurality of spread demodulation systems each using a reference code corresponding to a code, and identifying a reference code used in a spread demodulation system in which the spread modulated signal and the reference code are associated with each other The transmission device that transmits the data obtained by selecting the output of the spread demodulation system is specified.
Accordingly, a common transmission path can be used by a plurality of transmission apparatuses and one reception apparatus.
(5) 本発明は、(4)に記載の交流電力線スペクトル拡散通信システムにおいて、前記複数の送信装置は、それぞれ、複数の機器について当該機器の電力量データを前記フレーム構成の送信データとして、前記1つの受信装置に送信するものであり、前記機器は、当該機器を特定する固有のデータを有し、前記各送信装置に割り当てられた複数の拡散符号は、当該送信装置が送信する電力量データを得た機器を特定する固有のデータに対応付けて、予め、前記各送信装置に割り当てられたものであり、前記1つの受信装置は、前記拡散変調された信号と前記参照符号との対応がとれている拡散復調系統で使用する参照符号を識別することにより、当該拡散復調系統の出力を選択することにより得られたデータに対応する電力量データを得た機器を特定するものである。
従って、各送信装置において、電力量データを得ている機器を特定する固有のデータを送信データに挿入して送信しなくても、1つの受信装置において、受信したデータに対応する電力量データが得られた機器を特定することができる。
(5) The present invention provides the AC power line spread spectrum communication system according to (4), wherein each of the plurality of transmission devices uses the power amount data of the device as transmission data of the frame configuration for a plurality of devices, respectively. Transmitting to one receiving device, the device has unique data for specifying the device, and a plurality of spreading codes assigned to each transmitting device are power amount data transmitted by the transmitting device. In association with the specific data for specifying the device that has obtained the signal, it is assigned in advance to each of the transmission devices, and the one reception device has a correspondence between the spread-modulated signal and the reference code. By identifying the reference code used in the spread demodulation system, the energy data corresponding to the data obtained by selecting the output of the spread demodulation system was obtained. The device is specified.
Therefore, in each transmitting apparatus, even if it is not necessary to insert and transmit unique data for identifying a device that obtains power amount data to the transmission data, the power amount data corresponding to the received data is received by one receiving apparatus. The obtained device can be specified.
上述した本発明によれば、フレーム構成の送信データをノイズの影響を受けにくく安定して効率よく伝送することが可能となるという効果がある。
その結果、ノイズに起因する通信異常を防止し、通信のための配線を新設することなく、交流電力線に効率よく信号を重畳して通信する信頼性の高い交流電力線スペクトル拡散通信システムが実現される。
According to the present invention described above, there is an effect that transmission data having a frame configuration can be transmitted stably and efficiently without being affected by noise.
As a result, a communication abnormality caused by noise can be prevented, and a highly reliable AC power line spread spectrum communication system that efficiently superimposes signals on an AC power line and communicates without providing a new wiring for communication is realized. .
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明の交流電力線スペクトル拡散通信システムの具体例を示すシステム構成図である。
1又は複数の電子機器等の各負荷6aに対して一つの電力センサー4aを使用して計測した電力使用量のデータを、電子機器の電源プラグ1aと電源ソケット1dとの間に、1又は複数の負荷毎に設けた通信子機5a(送信装置)で送信し、1又は複数の電子機器負荷毎の電力使用量データを、交流電力線2に重畳して伝送し、この交流電力線に接続する1つの通信親機3(受信装置)で、その送信データを受信する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a specific example of an AC power line spread spectrum communication system of the present invention.
One or a plurality of data on the power consumption measured using one power sensor 4a for each load 6a such as one or a plurality of electronic devices is provided between the power plug 1a and the
この実施形態では、交流電力線2に接続される各負荷にそれぞれ電力センサー4aと通信子機5a〜5cを設ける。
各電力センサーは、対応する負荷の電力使用状況を監視するものである。
通信子機5aは、対応する負荷6aに設けられた電力センサー4aにより検出された電力を示す値を、交流電力線2を伝送路として、通信親機3に送信する送信装置である。
従って各通信子機5a〜5cは、計測通信回路ということもできる。
In this embodiment, each load connected to the
Each power sensor monitors the power usage status of the corresponding load.
The
Accordingly, each of the
本発明の実施形態においては、伝送方法として、直接方式スペクトル拡散(Direct Spread Spectrum)変調方式(以下、単に「拡散変調」という)と、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式(以下、単に「OFDM」という)を採用し、多重化通信システムとして、符号分割多重アクセス(CDMA:Code Division Multiple Access、符号分割多元接続ともいう)を採用している。以下、図4、図5a乃至図5d、図2、図3、を参照して説明する。
図4は、本発明の実施の一形態を示す通信子機5aおよび通信親機3のブロック構成図である。
このブロック構成図は、一つの通信子機と一つの通信親機との間で、交流電力線2を伝送路として、フレーム構成の送信データをスペクトル拡散変調し、得られたデータをOFDM変調して生成した送信信号を伝送する、1対1構成のスペクトル拡散通信方式及びOFDM方式による通信システムを示している。
In the embodiment of the present invention, as a transmission method, a direct spread spectrum modulation method (hereinafter simply referred to as “spread modulation”) and an orthogonal frequency division multiplexing method (hereinafter simply referred to as “spread modulation”) are used. "OFDM") is adopted, and code division multiple access (CDMA: also called code division multiple access) is adopted as a multiplexed communication system. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 4, 5 a to 5 d, 2, and 3.
FIG. 4 is a block configuration diagram of the
In this block diagram, transmission data in a frame configuration is spread spectrum modulated between one communication slave unit and one communication base unit using the
通信子機5a(送信装置)においては、拡散変調部41、拡散符号発生器42、OFDM変調部48で構成される。
1つの通信子機において、予め複数の拡散符号、図示の例では2つの拡散符号SCai,SCbi(i=1)が割り当てられている。
ここで、iは通信子機5a〜5cに対応する整数値であり、複数の通信子機5a〜5cに対し、複数の拡散符号SCai,SCbiが個別に割り当てられる。
拡散符号SCai,SCbi(1〜n(nは自然数))は全て相違なるものである。
通信子機5aにおいて、拡散符号発生器42は、拡散符号SCai,SCbiを1フレーム毎に切り換えて拡散変調部41に出力する。
拡散変調部41はフレーム構成の送信データを拡散符号発生器42から出力される拡散符号SCai又はSCbiを使用することにより拡散変調し、拡散変調されたデータをOFDM変調部48に出力する。
OFDM変調部48は、拡散変調部41から出力されたデータに対してOFDM変調し、OFDM変調された信号を交流電力線2(伝送路)に送信する。
The
In one communication slave, a plurality of spreading codes, in the example shown, two spreading codes SCai and SCbi (i = 1) are assigned in advance.
Here, i is an integer value corresponding to the
The spread codes SCai and SCbi (1 to n (n is a natural number)) are all different.
In the
The
The
通信親機3(受信装置)においては、OFDM復調部49で受信データをOFDM復調し、参照符号発生部44は、通信子機に割り当てられた複数の拡散符号SCai,SCbiに対応した複数の参照符号SCai,SCbi(拡散符号と同じもの)を、同じ符号位相で発生する。
また、通信親機3において、複数の参照符号SCai,SCbiをそれぞれ使用する複数の拡散復調系統は、図示の例でa系列とb系列を有する。
a系列の参照符号SCaiはa系列の拡散復調部49に供給され、b系列の参照符号SCbiはb系列の拡散復調部49に供給される。
In the communication master unit 3 (receiving device), the
In
The a-sequence reference code SCai is supplied to the a-sequence spread
OFDM復調部49は、交流電力線2を経由して受信されるOFDM変調された信号に対してOFDM復調し、OFDM復調されたデータを拡散復調部43aおよび43bに出力する。
a系列拡散復調部43a、b系列拡散復調部43bは、OFDM復調部から出力されたOFDM復調されたデータを参照符号発生部44から供給される参照符号SCai,SCbiを使用して拡散復調、すなわち逆拡散して、a系統、b系統の拡散復調データ(積和演算の累積加算値のレベル判定後の値)を選択部に出力する。
この拡散復調処理の過程において、同期検出部45は、拡散復調部において復調される復調信号(レベル判定前の相関出力値)に基づいて、上述した拡散変調された信号と、複数の参照符号SCai,SCbiのいずれか1つとが対応してかつ拡散復調信号の相関出力値が最大となるように、OFDMの基本周波数の位相を制御する。
位相の制御は、電力線の周波数の周期の刻みでOFDMの基本周波数の位相を切り替える。
The
The a-sequence spread
In the process of the spread demodulation process, the
In the phase control, the phase of the OFDM fundamental frequency is switched in increments of the frequency of the power line frequency.
フレーム同期検出部46は、同期検出部45における拡散符号と参照符号の対応に基づいて、フレーム同期信号を出力する。
すなわち、a系統拡散復調部43a、b系統拡散復調部43bのうち、拡散変調された受信信号と複数の参照符号SCai,SCbiのいずれか1つ(例:SCai)とが対応している状態から、拡散変調された受信信号と複数の参照符号SCai,SCbiの他の1つ(例:SCbi)とが対応する状態に切り替わるタイミングに基づいて、フレーム構成を識別するフレーム同期信号を出力する。
The frame
That is, from the state in which the spread-modulated received signal corresponds to one of a plurality of reference codes SCai and SCbi (for example, SCai) among the a-system
言いかえれば、使用している参照符号との対応がとれている拡散復調系統が、ある1つの拡散復調系統から他の拡散復調系統に切り替わるタイミング(a系統→b系統、b系統→a系統)に基づいてフレーム同期信号を出力する。
参照符号の各ビットとOFDMの各サブキャリアは所定の対応付けがなされているため、拡散復調系統が切り替わっても、符号位相同期がずれることはない。
In other words, the timing at which the spread demodulation system that corresponds to the reference code used switches from one spread demodulation system to another spread demodulation system (a system → b system, b system → a system) A frame synchronization signal is output based on
Since each bit of the reference code is associated with each subcarrier of OFDM in a predetermined manner, even if the spread demodulation system is switched, the code phase synchronization does not shift.
選択部47は、フレーム同期信号が出力される毎に、拡散符号の対応がとれている方のa系統拡散復調部43a,b系統拡散復調部43bが出力する拡散復調データを選択することにより、通信子機5aの送信データに対応した受信データを出力する。
なお、選択部47は、フレーム同期検出部46から、a系統からb系統へ切り替わるタイミングか、この逆へ切り替わるタイミングかの情報を取得することにより、対応がとれている拡散復調系統を識別できる。
フレーム同期信号は、選択部47が出力する受信データを、後続の処理部においてフレーム構成を識別し、冗長符号を取り出しエラー検出訂正をしたり、複数の計測データに分離したりするために使用される。
Each time the frame synchronization signal is output, the
Note that the
The frame synchronization signal is used to identify the frame structure of the received data output from the
図5cは図4に示した通信子機および通信親機のブロック構成図におけるデータ変換手順を示す説明図である。
図5c(j)は、図4の通信子機5aにおいて送信データを拡散変調したデータをOFDM変調して送信信号を生成する手順を、図5a(b)の送信データ1ビットに注目して示す。
送信データはまず初めに拡散符号SCai又は拡散符号SCbiを使用して拡散変調される。
すなわち、1ビットの送信データは、1023チップの拡散符号に置換される。
そして、拡散変調されたデータは、図4のOFDM変調部48に入力され、OFDM変調して生成した送信信号を交流電力線2に重畳してデータを伝送する。
OFDM変調部48では、逆フーリエ変換により拡散変調された信号を複数のサブキャリアに分割して割り当て、それらを足し合わせることにより送信信号を生成している。
FIG. 5c is an explanatory diagram showing a data conversion procedure in the block configuration diagram of the communication slave and the communication master shown in FIG.
FIG. 5c (j) shows a procedure for generating a transmission signal by OFDM-modulating data obtained by spread-modulating transmission data in the
Transmission data is first spread-modulated using the spreading code SCai or spreading code SCbi.
That is, 1-bit transmission data is replaced with a spreading code of 1023 chips.
Then, the spread-modulated data is input to the
The
図5aは、図4に示した通信子機5aのブロック構成図における拡散変調処理の概要を示す説明図である。
図5a(a)は通信子機3におけるフレーム同期信号である。符号51はフレーム同期信号の発生タイミングを示す。
横軸は時間経過を表す。
図5a(b)は通信子機における送信データのビットストリームである。
図に示す例は、1フレームを75ビットとするフレーム構造である。
一例として、送信データの伝送速度(ビットレート)は、12bpsである。
図4の拡散変調部41においては、図5a(c)に示すように、送信するデータフレーム(フレーム構成の送信データ)に対応して、拡散符号SCaiと拡散符号SCbiとを、フレーム毎に、交互に切り換えて拡散変調する。
図5a(c)は、拡散符号発生部42が出力する拡散符号SCai,SCbi(i=1)である。
いずれも符号長(1周期の長さ)は1023である。
図中、「a」は拡散符号SCaiを表し、「b」は拡散符号SCbiを表す。
図示されている拡散符号SCai,「1111…110」、SCbi「10101…111」は、説明用に記載したもので、実際のものではない。
図5a(b)の送信データの1ビット期間に、図5a(c)の拡散符号SCai,SCbiの1周期が対応する。
この1ビット期間は、OFDMの基本周波数の周期に等しい。
また、OFDMの基本周波数が低いのでOFDM伝送のガードインターバルは設けていない。
FIG. 5a is an explanatory diagram showing an overview of the spread modulation process in the block configuration diagram of the
FIG. 5 a (a) is a frame synchronization signal in the
The horizontal axis represents the passage of time.
FIG. 5a (b) is a bit stream of transmission data in the communication slave unit.
The example shown in the figure has a frame structure in which one frame is 75 bits.
As an example, the transmission rate (bit rate) of transmission data is 12 bps.
In the
FIG. 5a (c) shows spreading codes SCai and SCbi (i = 1) output from the spreading
In both cases, the code length (length of one cycle) is 1023.
In the figure, “a” represents the spreading code SCai, and “b” represents the spreading code SCbi.
The spreading codes SCai, “1111... 110” and SCbi “10101... 111” shown in the figure are described for explanation and are not actual.
One period of the spread codes SCai and SCbi in FIG. 5a (c) corresponds to one bit period of the transmission data in FIG. 5a (b).
This 1-bit period is equal to the period of the fundamental frequency of OFDM.
Also, since the OFDM fundamental frequency is low, no OFDM transmission guard interval is provided.
拡散変調部41は、図5a(b)の送信データが「1」のとき、拡散符号SCaiをそのまま出力し、送信データが「0」のとき、拡散符号SCaiを反転して出力する。
このようにして75ビットの一連の送信データを出力すると、次のフレームに切り替わるので、拡散符号発生器42は、拡散符号をSCbiに切り替える。
拡散変調部41は、送信データが「1」のとき、拡散符号SCbiをそのまま出力し、送信データが「0」のとき、拡散符号SCbiを反転して出力する。
このようにして75ビットの一連の送信データを出力すると、次のフレームに切り替わるので、拡散符号発生器42は、拡散符号をSCaiに切り替える。
The
When a 75-bit series of transmission data is output in this way, the next frame is switched, so that the
The
When a 75-bit series of transmission data is output in this way, the next frame is switched, so that the
図5dは、図4に示した通信子機のブロック構成図におけるOFDM変調の概要を示す説明図である。
図5dのサブキャリア用周波数は、OFDM変調において信号を分割して割り当てる各サブキャリアの周波数を表し、拡散変調したデータは図5cの(j)の拡散符号である。
OFDMのサブキャリアの基本周波数は、交流電力線の周波数の1/8とする。
交流電力線の周波数が50Hzの場合、OFDMのサブキャリアの基本周波数は6.25Hzである。
すなわち、交流電力線の周期の8倍がOFDMの基本周波数の周期である。
交流電力線の電圧がマイナスからプラスに変移する点(ゼロクロス点)をOFDMの基本周波数の位相基準にすると、OFDMを復調する際にもこのゼロクロス点を位相基準にすることでOFDM復調の信号処理が簡単にできる。
サブキャリア用周波数は、交流電力の周波数の整数倍にあたる周波数や交流電力からのノイズの影響を受けやすい周波数を使用しないように決定する。
例えば、サブキャリアの基本周波数を6.25Hzとし、500Hz以上かつ、50Hzの整数倍の周波数を使用しないように各サブキャリアの周波数を決定する。
サブキャリアは拡散符号の1チップにつき一つ割り当たるように1023個のサブキャリアを使用する。
従って、図5dの例では、サブキャリアの最大周波数は、7086.25Hzである。
図5dのサブキャリアの波形は、各サブキャリアに対応する波形を模式的に示す。
使用する波形は拡散変調したデータに基づいて決定する。
拡散変調したデータの1チップが「1」である場合には、対応するサブキャリアが示す波形をそのまま使用する。
拡散変調したデータの1チップが「0」である場合には、対応するサブキャリアが示す波形は使用せず、何もない状態として扱う。
これによって決定された使用する波形1023個を全て足し合わせることによって、送信信号を生成する。
拡散変調された送信データは、拡散変調した「1」,「0」出力に対応して図5のようにサブキャリアをオン・オフすることにより、送信信号を生成し、伝送路に重畳する。
サブキャリアのオン・オフはOOK(オンオフキーイング)である。
OFDM変調された波形をあらかじめ計算しておいてデータメモリに格納しておき、それを読み出して使用することもできる。
OFDM変調された送信波形は、使用した拡散符号SCai、SCbiと送信データの「0」、「1」の組み合わせに対応して一意に決定する。
このため、あらかじめデータメモリに全ての拡散符号に対応する送信波形を計算した結果を保存しておくことで、OFDM変調のデジタル信号処理演算を行わずに送信波形を格納してあるデータメモリを参照するだけで送信波形が得られる。
このように、あらかじめ送信波形を計算しておいて、そのデータメモリを参照する構成とすることが可能で、この場合、信号処理回路の簡単化や子機における消費電力の低減が可能である。
FIG. 5d is an explanatory view showing an outline of OFDM modulation in the block diagram of the communication slave shown in FIG.
The frequency for subcarrier in FIG. 5d represents the frequency of each subcarrier allocated by dividing the signal in OFDM modulation, and the data subjected to spread modulation is the spreading code of (j) in FIG. 5c.
The fundamental frequency of the OFDM subcarrier is 1/8 of the frequency of the AC power line.
When the frequency of the AC power line is 50 Hz, the fundamental frequency of the OFDM subcarrier is 6.25 Hz.
That is, 8 times the period of the AC power line is the period of the fundamental frequency of OFDM.
If the point at which the AC power line voltage shifts from minus to plus (zero cross point) is used as the phase reference for the OFDM fundamental frequency, OFDM demodulation signal processing can also be performed by using this zero cross point as the phase reference when demodulating OFDM. Easy to do.
The subcarrier frequency is determined so as not to use a frequency that is an integral multiple of the frequency of the AC power or a frequency that is susceptible to noise from the AC power.
For example, the basic frequency of the subcarrier is set to 6.25 Hz, and the frequency of each subcarrier is determined so as not to use a frequency of 500 Hz or more and an integer multiple of 50 Hz.
1023 subcarriers are used so that one subcarrier is assigned to one chip of the spread code.
Therefore, in the example of FIG. 5d, the maximum frequency of the subcarrier is 7086.25 Hz.
The waveform of the subcarrier in FIG. 5d schematically shows a waveform corresponding to each subcarrier.
The waveform to be used is determined based on the spread modulated data.
When one chip of spread-modulated data is “1”, the waveform indicated by the corresponding subcarrier is used as it is.
When one chip of spread-modulated data is “0”, the waveform indicated by the corresponding subcarrier is not used, and is handled as an empty state.
A transmission signal is generated by adding all the 1023 waveforms to be used determined in this way.
The transmission data subjected to spread modulation generates transmission signals by turning on / off the subcarriers as shown in FIG. 5 in correspondence with the spread modulated “1” and “0” outputs, and superimposes them on the transmission path.
On / off of the subcarrier is OOK (on / off keying).
An OFDM-modulated waveform can be calculated in advance, stored in a data memory, and read out for use.
The OFDM-modulated transmission waveform is uniquely determined corresponding to the combination of the used spreading codes SCai and SCbi and the transmission data “0” and “1”.
Therefore, by storing the transmission waveform calculation results corresponding to all spreading codes in the data memory in advance, refer to the data memory that stores the transmission waveform without performing OFDM modulation digital signal processing operation. A transmission waveform can be obtained simply by doing.
In this way, it is possible to calculate the transmission waveform in advance and refer to the data memory. In this case, the signal processing circuit can be simplified and the power consumption in the slave unit can be reduced.
図5c(k)は、図4の通信親機3において受信した信号をOFDM復調してから拡散復調して受信データを取り出す手順を、図5a(i)の受信データ1ビットに対応させて示す。
受信信号は、まず図4のOFDM復調部49に入力されてOFDM復調される。
OFDM復調部49では、フーリエ変換により、足し合わされた信号から各サブキャリアが示すデータを取り出す。
取り出すデータは図5c(j)でOFDM変調を行う前の拡散符号の符号長と同じ1023のデータである。
次にOFDM復調された信号は図4の拡散復調部49において拡散復調される。
拡散復調されたデータは、送信データに対応する受信データとなる。
位相同期に関しては、交流電力線の周期の8倍がOFDMの基本周波数の周期であるので、交流電力線のゼロクロス点を位相の基準にして受信信号をFFT演算することにより、容易にOFDMサブキャリアの同期を補足可能である。
また、一旦OFDMのサブキャリアの同期が確立されると、交流電力線を通してタイミングの情報が連続して得られることから、交流電力線の周波数をもとに同期追従もきわめて容易である。
OFDM復調部49では、フーリエ変換により各サブキャリアの信号を復調する。
周波数が高いサブキャリアでは、わずかなタイミングのずれがあっても位相が大きく変わってしまうが、オンオフキーイングの変調を行っているので、復調された各サブキャリアの位相に情報はなく、各サブキャリアの振幅が各サブキャリアの示すデータに相当する。
OFDM復調部49では、フーリエ変換の後、各サブキャリアの振幅を出力する。
FIG. 5c (k) shows a procedure for extracting the received data by performing OFDM demodulation after the signal received by
First, the received signal is input to the
The
The extracted data is
Next, the OFDM demodulated signal is spread and demodulated in the
The spread demodulated data becomes reception data corresponding to transmission data.
Regarding the phase synchronization, since the period of the fundamental frequency of OFDM is 8 times the period of the AC power line, the OFDM signal can be easily synchronized by performing an FFT operation on the received signal using the zero cross point of the AC power line as a phase reference. Can be supplemented.
In addition, once synchronization of OFDM subcarriers is established, timing information can be obtained continuously through the AC power line, so synchronization tracking is very easy based on the frequency of the AC power line.
The
For subcarriers with high frequency, even if there is a slight timing shift, the phase changes greatly, but because on-off keying modulation is performed, there is no information on the phase of each demodulated subcarrier, and each subcarrier Corresponds to the data indicated by each subcarrier.
The
図5bは、図4に示した通信親機3のブロック構成図における拡散復調処理の概要を示す説明図である。
図4の通信親機において受信された、OFDM復調された信号(各サブキャリアの振幅の値)は、a系統の拡散復調部43a、b系統の拡散復調部43bにおいて、それぞれ、参照符号SCaiとSCbiとの各チップと乗算され、参照符号のすべてのビット(1023 チップ)において累積加算することにより拡散復調される。
同期検出部45における同期検出は、この積和演算の累積加算値の絶対値が最大になるOFDM基本周波数の位相(基本周期の開始タイミング)を探索することで実現される。
図5b(d)、図5b(e)は、それぞれ、各系統の拡散復調データであり、選択部47に出力される。
拡散復調データは、上述した積和演算の累積加算値の絶対値が最大になるタイミングにおける、この累積加算値の大小を判定することにより取得される。
ここで、「−」の記号は、大小の判定の結果、累積加算値が所定の閾値を超えなかったために、データビット「0」、「1」のいずれにもレベル判定できなかったことを表している。
なお、レベル判定の方法については、各サブキャリアの振幅に変えて、各サブキャリアの振幅の大きさの順位とすることもできる。
すなわち、各サブキャリアの復調結果の振幅の大きさの順位が大きい順に、
拡散符号の半分の数については、そのサブキャリアの振幅を「1」とし、残りのサブキャリアの振幅を「0」として累積加算値を計算する。
この場合、ノイズ等の影響で振幅が過大となってしまったサブキャリアが存在しても、そのノイズの影響を抑制でき、より信頼性の高いレベル判定が可能である。
これにより、通信品質のノイズ耐性が向上できる。
FIG. 5b is an explanatory diagram showing an overview of the spread demodulation process in the block configuration diagram of the
The OFDM demodulated signals (amplitude values of the subcarriers) received by the communication master unit of FIG. 4 are respectively referred to as reference codes SCai in the a system spreading
The synchronization detection in the
FIG. 5 b (d) and FIG. 5 b (e) are spread demodulated data of each system, and are output to the
The spread demodulated data is acquired by determining the magnitude of the cumulative addition value at the timing when the absolute value of the cumulative addition value of the product-sum operation described above is maximized.
Here, the symbol “−” indicates that the level determination could not be performed for either the data bit “0” or “1” because the cumulative addition value did not exceed the predetermined threshold as a result of the determination of magnitude. ing.
As for the level determination method, the order of magnitude of the amplitude of each subcarrier may be used instead of the amplitude of each subcarrier.
That is, in descending order of the magnitude of the amplitude of the demodulation result of each subcarrier,
For half the number of spreading codes, the subcarrier amplitude is set to “1” and the remaining subcarrier amplitude is set to “0” to calculate the cumulative added value.
In this case, even when there is a subcarrier whose amplitude is excessive due to the influence of noise or the like, the influence of the noise can be suppressed, and a more reliable level determination can be performed.
Thereby, noise tolerance of communication quality can be improved.
図5b(f)は、拡散復調部43aにおいて対応する符号が検出されたときに出力される符号検出信号である。
符号52は符号検出信号の発生タイミングを示す。
図5b(g)は、拡散復調部43bにおいて対応する符号が検出されたときに出力される符号検出信号である。
符号53は符号検出信号の発生タイミングを示す。
図5b(d)と図5b(f)とは対応し、位相同期信号の発生タイミングにおいて、「0」又は「1」が出力される。図5b(e)と図5b(g)も同様に対応する。
FIG. 5B (f) shows a code detection signal output when a corresponding code is detected in the
FIG. 5B (g) shows a code detection signal output when a corresponding code is detected in the
5b (d) and FIG. 5b (f) correspond to each other, and “0” or “1” is output at the generation timing of the phase synchronization signal. FIG. 5 b (e) and FIG. 5 b (g) correspond similarly.
図4のフレーム同期検出部46は、図5b(f)、図5b(g)に示す位相同期信号が出力される系統が変更されるタイミング(フレーム境界のタイミング)を検出し、図5b(h)に示すフレーム同期信号を出力する。
54はフレーム同期信号の発生タイミングを示す。
図4の選択部47は、フレーム同期検出部から対応がとれている拡散復調系統の指示を受けて、対応がとれている拡散復調系統の、図5b(d)に示す拡散復調部43aの復調データ、又は、図5b(e)に示す拡散復調部43bの復調データを択一的に選択して、図5b(i)に示す受信データを出力する。
The frame
The
上述した通信親機3における受信処理は、一例であり、同期の検出方法、対応がとれている系統の選択には、種々の方法を採用することができる。
例えば、拡散復調部43aの復調結果(レベル判定される前の積和演算の累積加算値)をR_SCai、拡散復調部43bの復調結果をR_SCbiとする。このとき、R_SCaiの絶対値とR_SCbiの絶対値について、絶対値の大きい方が、符号位相同期した受信データであり、復調結果の大小が受信データの「1」と「0」にそれぞれ対応する。
受信データが得られる系統が、R_SCaiとR_SCbiの一方から他方に切り替わることにより、フレームの切り替わりを判定する。
このことにより、受信処理におけるフレーム同期が容易に確立できる。
The reception process in the
For example, the demodulation result of the
The system from which received data is obtained is switched from one of R_SCai and R_SCbi to the other, thereby determining frame switching.
Thereby, frame synchronization in the reception process can be easily established.
上述した説明では、1つの通信子機5aに2つの拡散符号SCaiとSCbiを割り当てていた。
しかし、1つの通信子機5aにさらに他の拡散符号SCciを割り当ててもよい。通常の監視データを送信するのに代えて、通信子機5aから通信親機3に対する、制御用の割込データ等を送信するときのフレームに対し、他の拡散符号SCciを使用してもよい。
この場合、通信親機3においては、1つの通信子機5aに割り当てられた拡散符号に対応する参照符号SCai,SCbi,SCciを使用して、同時に3系統の拡散復調系統を同時に処理する。
In the above description, two spread codes SCai and SCbi are assigned to one
However, another spread code SCci may be assigned to one
In this case, the
また、通常の監視データを送信する際に、3以上の複数の拡散符号を割り当ててもよい。
例えば、拡散符号SCai,SCbi,SCciを、フレーム単位で切り替えて送信する。
通信親機3においては、参照符号SCai,SCbi,SCciをそれぞれ使用する拡散復調系統において、符号位相の同期がとれる拡散復調系統、すなわち、同期がとれる参照符号の切り替わりにより、フレーム同期検出ができる。
Further, when transmitting normal monitoring data, a plurality of spread codes of 3 or more may be assigned.
For example, the spread codes SCai, SCbi, and SCci are switched in units of frames and transmitted.
In the
図4、図5a乃至を図5d参照した説明は、1つの通信子機5aを送信装置として1つの通信親機3を受信装置とする交流電力線スペクトル拡散変調通信システムについてのものであった。
これに対し、図1に例示する屋内交流電力線配線システムにおいては、複数の通信子機5a〜5cを送信装置として、1つの通信親機3を受信装置とする交流電力線スペクトル拡散変調通信システムである。
各通信子機5a〜5cは、箇々に独立して拡散変調された信号を、互いに非同期で交流電力線2に重畳する。
The description with reference to FIG. 4, FIG. 5 a to FIG. 5 d is for an AC power line spread spectrum modulation communication system in which one
On the other hand, the indoor AC power line wiring system illustrated in FIG. 1 is an AC power line spread spectrum modulation communication system in which a plurality of
Each of the
図1の場合には、通信親機3は、複数の通信子機5a〜5cから送信された拡散変調された信号を分離して受信する必要がある。
そのために、図1に示した実施形態では、複数の通信子機毎に異なる拡散符号を割り当てる。
通信子機5a〜5cに、それぞれ、Scai,Scbi(i=1〜3)を割り当てる。
従って、互いに異なる、合計(2×i)種類の拡散符号を使用する。
通信親機3は、合計(2×i)種類の参照符号Scai,Scbi(i=1〜3)を同時に使用して、各通信子機5a〜5cに対し、参照符号Scai,Scbi(i=1〜3)を使用してa系統、b系統の拡散復調をして受信データを取得する。拡散変調された信号と前記参照符号との対応がとれている拡散復調系統で使用する参照符号の種類を識別することにより、拡散復調系統の出力を選択することにより得られたデータを送信した送信装置、すなわち、送信元の通信子機を特定する。
相異なる拡散符号Scai,Scbi(i=1〜3)は、通信子機に対し、任意に割り当て可能である。
In the case of FIG. 1, the
For this purpose, in the embodiment shown in FIG. 1, a different spreading code is assigned to each of a plurality of communication slave units.
Scai and Scbi (i = 1 to 3) are assigned to the
Therefore, a total of (2 × i) types of spreading codes different from each other are used.
The
Different spreading codes Scai and Scbi (i = 1 to 3) can be arbitrarily assigned to the communication slave unit.
図3は、図1に示した通信子機5aにおける送信信号出力のためのドライバ回路の具体例を示す回路図である。
図3において、ドライバ回路の出力は、交流電力線2a、2bとの間に接続される。
ドライバ回路は、図2に示すCPU16から出力されるOFDM変調された送信信号の波形データを入力し、波形データの示す波形が出力されるようにPWM変調回路31の時比率を設定する。
このPWM変調回路の出力によりFETをオン/オフして、インダクタL1およびコンデンサC1により平滑化して送信信号を生成する。
この送信信号は、コンデンサC2を介して交流電力線に接続する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of a driver circuit for outputting a transmission signal in the
In FIG. 3, the output of the driver circuit is connected between
The driver circuit receives the waveform data of the OFDM-modulated transmission signal output from the
The FET is turned on / off by the output of the PWM modulation circuit and smoothed by the inductor L1 and the capacitor C1 to generate a transmission signal.
This transmission signal is connected to the AC power line via the capacitor C2.
さらにまた、図3のドライバにおいて、通信子機5aの動作に必要な電源を得ることが可能である。
すなわち、図3のドライバにおいて、電源周波数に同期した50Hzないし60Hzの交流成分を交流電力線と同じ位相で送信信号波形に重畳させることで、交流電力線から電力が得られる。
これにより、従来は別途備えていた電源回路の一部が省略可能であり、通信子機5aの回路の部品点数を削減することができる。
Furthermore, in the driver of FIG. 3, it is possible to obtain a power source necessary for the operation of the
That is, in the driver of FIG. 3, power is obtained from the AC power line by superimposing an AC component of 50 Hz to 60 Hz synchronized with the power supply frequency on the transmission signal waveform in the same phase as the AC power line.
Thereby, a part of the power supply circuit that has been separately provided in the past can be omitted, and the number of parts of the circuit of the
図6は、本発明の実施における効果について通信子機および通信親機の各1台を用いた通信性能の計算機シミュレーションの結果を示す図である。
図の縦軸はビットエラーレート(BER)、横軸は信号対雑音比(SNR)をdB値である。
図上の実線は、本発明の実施例として通信子機1台と通信親機1台を交流電力線で接続した環境において、各信号対雑音比となる通信路を仮定して通信を行った時の通信後のビットエラーレートを表している。
このシミュレーション結果より、SNRが−13dB、すなわち信号よりもノイズが約20倍の大きさであってもビットエラーレートが十分小さく、通信が可能であることが示される。
FIG. 6 is a diagram showing a result of computer simulation of communication performance using one each of the communication slave unit and the communication master unit with respect to the effect in the implementation of the present invention.
In the figure, the vertical axis represents the bit error rate (BER), and the horizontal axis represents the signal-to-noise ratio (SNR) in dB.
The solid line in the figure represents an example of the present invention when communication is performed assuming a communication path with each signal-to-noise ratio in an environment in which one communication slave unit and one communication master unit are connected by an AC power line. Represents the bit error rate after communication.
This simulation result shows that the bit error rate is sufficiently small and communication is possible even when the SNR is −13 dB, that is, the noise is about 20 times larger than the signal.
図1に示した交流電力線スペクトル拡散通信システムは、電子機器等の負荷6a〜6cを測定して得た電力使用量データを受信装置側に送信するものである。
従って、測定対象は電子機器等の負荷6a〜6cである。
電子機器等の負荷6a〜6cには、それらを特定する固有のデータ、図1に記載したSN001〜SN003のような、メーカの製造番号が割り当てられている。
そこで、通信子機5a〜5cのそれぞれに個別に割り当てる拡散符号Scai,Scbi(i=1〜3)は、この通信子機5a〜5cのそれぞれが送信する測定データが得られる負荷6a〜6cを特定する固有のデータ、例えば、メーカの製造番号に対応付けて、予め、複数の通信子機5a〜5cに割り当てる。
通信親機3は、拡散変調された信号と参照符号との対応がとれている拡散復調系統で使用する参照符号を識別することにより、この拡散復調系統の出力を選択することにより得られたデータに対応する測定データを得た負荷6a〜6cを特定する。
このようにすれば、送信データに上述した製造番号等を挿入することなく、測定対象の負荷6a〜6cを、受信装置側で識別することができる。
The AC power line spread spectrum communication system shown in FIG. 1 transmits power usage data obtained by measuring loads 6a to 6c such as electronic devices to the receiving device side.
Accordingly, the measurement object is loads 6a to 6c such as electronic devices.
Manufacturers' serial numbers such as SN001 to SN003 described in FIG. 1 are assigned to the loads 6a to 6c such as electronic devices.
Accordingly, spreading codes Scai and Scbi (i = 1 to 3) individually assigned to each of the
Data obtained by selecting the output of the spread demodulation system by identifying the reference code used in the spread demodulation system in which the correspondence between the spread modulated signal and the reference code is taken. The loads 6a to 6c that have obtained the measurement data corresponding to are specified.
In this way, it is possible to identify the loads 6a to 6c to be measured on the receiving device side without inserting the above-described manufacturing number or the like into the transmission data.
商用交流電力線(屋内配線のみの場合を含む)を伝送路としたPLC(Power Line Communication)に適用する交流電力線スペクトル拡散通信システムについて説明した。
スマートメータにおける通信へ適用した場合には、電力会社が配電している各施設の電力メータや積算電力量データの監視やデータ収集が可能となり、電力メータが示す積算電力量、太陽光などからの発電量から、必要に応じて負荷を制御できるようになり、また負荷の状態監視や異常検出などができるようになる。
An AC power line spread spectrum communication system applied to PLC (Power Line Communication) using a commercial AC power line (including only indoor wiring) as a transmission path has been described.
When applied to smart meter communication, it is possible to monitor and collect data on the power meter and accumulated energy data of each facility distributed by the power company. The load can be controlled as necessary from the amount of power generation, and the load status can be monitored and an abnormality can be detected.
1a〜1c、1g コンセントプラグ
1d〜1f コンセントソケット
2 交流電力線
2a、2b 交流電力線
3 通信親機
4a〜4c 電力センサー
5a〜5c 通信子機
6a〜6c 負荷
11 分圧器
12 分流器
13 電流アンプ
14 信号切替器
15 A/D変換器
16 CPU
18 ドライバ
31 PWM変調回路
41 拡散変調部
42 拡散符号発生器
43a a系統拡散復調部
43b b系統拡散復調部
44 参照符号発生部
45 同期検出部
46 フレーム同期検出部
47 選択部
48 OFDM変調部
49 OFDM復調部
1a-1c, 1g Outlet plug 1d-
18
Claims (5)
複数の拡散符号が割り当てられ、前記フレーム構成の送信データを、前記拡散符号を1フレーム毎に切り替えて使用することにより拡散変調し、
拡散変調した拡散符号列の各符号に割り当てたサブキャリアをすべて合成して生成された信号を伝送路に送信し、
前記複数の各拡散符号に対応した複数の各参照符号を、それぞれ使用する複数の拡散復調系統を有し、
前記複数の拡散復調系統は、前記伝送路を経由して受信される前記送信された信号を分解して得たサブキャリア情報から前記拡散符号列を拡散復調し、
前記拡散変調された信号と前記参照符号との対応がとれている拡散復調系統が、ある一つの拡散復調系統から他の拡散復調系統に切り替わるタイミングに基づいて、前記フレーム構成を識別するとともに、
前記対応がとれている拡散復調系統の出力を選択することにより受信データを出力する、
ことを特徴とする交流電力線スペクトル拡散通信システム。 An AC power line spread spectrum communication system for transmitting a signal generated by OFDM modulation of each code of a code string obtained by performing spread spectrum modulation conversion on transmission data in a frame configuration,
A plurality of spreading codes are assigned, and the transmission data of the frame configuration is spread and modulated by switching the spreading codes for each frame,
A signal generated by combining all the subcarriers assigned to each code of the spread code sequence subjected to spread modulation is transmitted to the transmission line,
A plurality of spread demodulation systems using a plurality of reference codes corresponding to the plurality of spread codes, respectively,
The plurality of spreading demodulation systems spread and demodulate the spreading code string from subcarrier information obtained by decomposing the transmitted signal received via the transmission path,
The spread demodulation system in which the spread modulated signal and the reference code are associated with each other identifies the frame configuration based on the timing at which one spread demodulation system is switched to another spread demodulation system,
The received data is output by selecting the output of the spread spectrum demodulation system that takes the above-mentioned correspondence,
An AC power line spread spectrum communication system.
前記フレーム構成の送信データを、前記第1の拡散符号と前記第2の拡散符号とを1フレーム毎に交互に切り替えて使用することにより拡散変調し、
前記サブキャリアは、交流電力の周波数およびその整数倍の周波数を除いた周波数に割り当てられ、
前記複数の拡散復調系統として、第1,第2の拡散復調系統を有し、
前記拡散変調された信号と前記参照符号との対応がとれている拡散復調系統が、前記第1の拡散復調系統と前記第2の拡散復調系統との間で、交互に切り替わるタイミングに基づいて、前記フレーム構成を識別する、
ことを特徴とする請求項1に記載の交流電力線スペクトル拡散通信システム。 A first spreading code and a second spreading code are assigned as the plurality of spreading codes;
The frame-structured transmission data is spread-modulated by alternately switching the first spreading code and the second spreading code every frame,
The subcarriers are assigned to frequencies excluding the frequency of AC power and integer multiples thereof,
As the plurality of spread demodulation systems, there are first and second spread demodulation systems,
Based on the timing at which the spread demodulation system in which the spread modulated signal and the reference code are associated with each other is alternately switched between the first spread demodulation system and the second spread demodulation system, Identifying the frame configuration;
The AC power line spread spectrum communication system according to claim 1.
前記拡散変調した拡散符号列の各符号に割り当てたサブキャリアをすべて合成して生成された信号のOFDM復調手段と、
前記複数の拡散符号に対応した複数の参照符号を同じ符号位相で発生する参照符号発生手段と、
前記参照符号発生手段により発生された複数の参照符号をそれぞれ使用し、前記伝送路を経由して受信される拡散変調された信号を拡散復調する複数系統の拡散復調手段と、
前記複数系統の拡散復調手段において復調される復調信号に基づいて、OFDM復調手段におけるサブキャリアの同期を検出する同期検出手段と、
該同期手段において、前記拡散変調された受信信号と前記複数の参照符号のいずれか1つとが対応している状態から、前記拡散変調された信号と前記複数の参照符号の他の1つとが対応する状態に切り替わるタイミングに基づいて、前記フレーム同期信号を取得するフレーム同期検出手段、
を有することを特徴とする交流電力線スペクトル拡散受信装置。 An AC power line spread spectrum receiver used in the AC power line spread spectrum communication system according to any one of claims 1 to 2,
OFDM demodulating means for a signal generated by synthesizing all subcarriers assigned to each code of the spread code sequence subjected to the spread modulation;
Reference code generating means for generating a plurality of reference codes corresponding to the plurality of spreading codes at the same code phase;
A plurality of spread demodulation means for spreading and demodulating a spread modulated signal received via the transmission path using a plurality of reference codes generated by the reference code generation means,
Synchronization detection means for detecting the synchronization of subcarriers in the OFDM demodulation means based on the demodulated signals demodulated in the spread demodulation means of the plurality of systems;
In the synchronization means, the spread-modulated signal and the other one of the plurality of reference codes correspond from the state in which the spread-modulated received signal corresponds to any one of the plurality of reference codes. Frame synchronization detection means for acquiring the frame synchronization signal based on the timing of switching to a state of
An AC power line spread spectrum receiving apparatus comprising:
前記複数の各送信装置に対し、前記複数の拡散符号が、前記送信装置毎に異なるように割り当てられ、
前記1つの受信装置は、
前記複数の送信装置に割り当てられた全ての各拡散符号に対応した各参照符号をそれぞれ使用する複数の拡散復調系統を有し、
前記拡散変調された信号と前記参照符号との対応がとれている拡散復調系統で使用する参照符号を識別することにより、当該拡散復調系統の出力を選択することにより得られたデータを送信した送信装置を特定する、
ことを特徴とする交流電力線スペクトル拡散通信システム。 The AC power line spread spectrum communication system according to any one of claims 1 to 2, which is used in a communication system that performs code division multiple access between a plurality of transmission devices and one reception device. ,
For each of the plurality of transmission devices, the plurality of spreading codes are assigned to be different for each transmission device,
The one receiving device is:
A plurality of spreading demodulation systems each using each reference code corresponding to each spreading code assigned to the plurality of transmission devices,
A transmission that transmits data obtained by selecting an output of the spread demodulation system by identifying a reference code used in a spread demodulation system in which the spread modulated signal and the reference code are associated with each other Identify the device,
An AC power line spread spectrum communication system.
前記機器は、当該機器を特定する固有のデータを有し、
前記各送信装置に割り当てられた複数の拡散符号は、当該送信装置が送信する前記電力量データを得た機器を特定する固有のデータに対応付けて、予め、前記各送信装置に割り当てられたものであり、
前記1つの受信装置は、前記拡散変調された信号と前記参照符号との対応がとれている拡散復調系統で使用する参照符号を識別することにより、当該拡散復調系統の出力を選択することにより得られたデータに対応する電力量データを得た機器を特定する、
ことを特徴とする、
請求項4に記載の交流電力線スペクトル拡散通信システム。 Each of the plurality of transmission devices transmits the power amount data of the device as a transmission data of the frame configuration to the one reception device for a plurality of devices,
The device has unique data that identifies the device,
The plurality of spreading codes assigned to each of the transmission devices is assigned in advance to each of the transmission devices in association with unique data that identifies the device that has obtained the power data transmitted by the transmission device. And
The one receiving device is obtained by selecting an output of the spread demodulation system by identifying a reference code used in a spread demodulation system in which the spread modulated signal and the reference code are associated with each other. Identify the device that obtained the energy data corresponding to the received data,
It is characterized by
The AC power line spread spectrum communication system according to claim 4.
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