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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022132979
(43)【公開日】2022-09-13
(54)【発明の名称】電力線搬送通信システム
(51)【国際特許分類】
H04B 3/54 20060101AFI20220906BHJP
【ＦＩ】
H04B3/54
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021031752
(22)【出願日】2021-03-01
(71)【出願人】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】391006773
【氏名又は名称】ＯＫＩネクステック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】吉川 正臣
(72)【発明者】
【氏名】古澤 博行
(72)【発明者】
【氏名】妙川 俊英
(72)【発明者】
【氏名】宮 健二
(72)【発明者】
【氏名】市川 博則
(72)【発明者】
【氏名】鮫田 芳富
【テーマコード（参考）】
5K046
【Ｆターム（参考）】
5K046AA03
5K046BB06
5K046DD01
5K046DD29
5K046PS02
5K046PS03
5K046PS43
5K046PS48
5K046ZZ16
(57)【要約】
【課題】電力線搬送通信を行う親局と子局の間で、通信に関わるパラメータの柔軟な変更が可能な電力線搬送通信システムを提供する。
【解決手段】実施形態の電力線搬送通信システムは、第１の伝送局と第２の伝送局が電力線を通じて通信し、第１の伝送局は、送信部を備え、第２の伝送局は、受信部と検出部を備える。送信部は、電力線を通じて教師信号を送信する。受信部は、電力線を通じて信号を受信する。検出部は、受信部が教師信号を受信する際に得た信号強度の波形に基づいて、第１の伝送局との通信に関わるパラメータを検出する。
【選択図】 図１
【解決手段】実施形態の電力線搬送通信システムは、第１の伝送局と第２の伝送局が電力線を通じて通信し、第１の伝送局は、送信部を備え、第２の伝送局は、受信部と検出部を備える。送信部は、電力線を通じて教師信号を送信する。受信部は、電力線を通じて信号を受信する。検出部は、受信部が教師信号を受信する際に得た信号強度の波形に基づいて、第１の伝送局との通信に関わるパラメータを検出する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の伝送局と第２の伝送局が電力線を通じて通信する電力線搬送通信システムにおいて、
前記第１の伝送局は、
前記電力線を通じて教師信号を送信する送信部を備え、
前記第２の伝送局は、
前記電力線を通じて信号を受信する受信部と、
前記受信部が前記教師信号を受信する際に得た信号強度の波形に基づいて、前記第１の伝送局との通信に関わるパラメータを検出する検出部と
を備えることを特徴とする電力線搬送通信システム。
前記第１の伝送局は、
前記電力線を通じて教師信号を送信する送信部を備え、
前記第２の伝送局は、
前記電力線を通じて信号を受信する受信部と、
前記受信部が前記教師信号を受信する際に得た信号強度の波形に基づいて、前記第１の伝送局との通信に関わるパラメータを検出する検出部と
を備えることを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項2】
前記検出部は、前記信号強度の波形に基づいて前記教師信号による信号強度の波形の立ち上がりのタイミングを検出し、前記立ち上がりタイミングに基づいて、通信のタイミングについての前記パラメータを検出することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項3】
前記検出部は、前記信号強度の波形に基づいて、前記電力線を通じて供給される電力のゼロクロス点と、前記教師信号による信号強度の波形の立ち上がりのタイミングを検出し、前記ゼロクロス点と前記立ち上がりタイミングに基づいて、通信のタイミングについての前記パラメータを検出することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項4】
前記検出部は、前記立ち上がりのタイミングに、前記教師信号の搬送波周波数に応じた信号強度偏差に起因する係数を乗じて、前記パラメータを検出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項5】
前記検出部は、前記信号強度の波形に基づいて、前記教師信号による信号強度の波形の立ち上がりのタイミングと、前記教師信号による信号強度の波形の立ち下がりのタイミングとを検出し、前記立ち上がりタイミングと前記立ち下がりタイミングとシンボル速度に基づいて、シンボル数についての前記パラメータを検出することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項6】
前記検出部は、前記立ち上がりのタイミングと前記立ち下がりタイミングに、前記教師信号の搬送波周波数に応じた信号強度偏差に起因する係数を乗じて、前記パラメータを検出することを特徴とする請求項５に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項7】
前記送信部は、複数の異なる周波数の搬送波を用いて、前記電力線を通じて前記教師信号を送信し、
前記検出部は、前記複数の異なる周波数の信号を受信して各周波数についてＳ／Ｎ比を求め、この各周波数のＳ／Ｎ比に基づいて、通信に用いる周波数を決定することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信システム。
前記検出部は、前記複数の異なる周波数の信号を受信して各周波数についてＳ／Ｎ比を求め、この各周波数のＳ／Ｎ比に基づいて、通信に用いる周波数を決定することを特徴とする請求項１に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項8】
前記検出部は、前記教師信号が注入されていない部分の信号強度の波形に基づいて、ノイズ成分を検出し、このノイズ成分と、前記信号強度の波形に基づいて、前記第１の伝送局との通信に関わるパラメータを検出することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電力線搬送通信システム。
【請求項9】
前記第１の伝送局は、さらに、前記第２の伝送局に接続される灯火器に対する指示を受信する指示受信部を備え、
前記送信部は、前記指示受信部が受信した指示に応じて、前記電力線を通じて教師信号を送信することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電力線搬送通信システム。
前記送信部は、前記指示受信部が受信した指示に応じて、前記電力線を通じて教師信号を送信することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電力線搬送通信システム。
【請求項10】
前記第１の伝送局は、さらに、前記電力線に電力を供給する電源装置を監視する監視部を備え、
前記送信部は、前記監視部の監視結果に応じて、前記電力線を通じて教師信号を送信することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電力線搬送通信システム。
前記送信部は、前記監視部の監視結果に応じて、前記電力線を通じて教師信号を送信することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電力線搬送通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明の実施形態は、電力線を通信回線として用いる電力線搬送通信システムに関する。
【背景技術】
【0002】
周知のように、通信ケーブルの敷設や無線システムの利用が困難な環境において、電力線搬送通信システムが適用されることがある。その一例として、空港フィールドがある。空港フィールドにおいては、RWSL（Runway Status Light、滑走路状態表示灯）やSTBL（ Stop Bar Light、ストップバー灯）などの各種誘導灯の断芯などの故障状態を、電力線搬送通信にて監視や点灯制御する灯火監視制御システムシステムがある。
【0003】
このような灯火監視制御システムシステムでは、制御装置からの指示を受ける親局と、誘導灯が接続された子局の間で電力線搬送通信を行うが、親局と子局の間での通信に関わるパラメータの柔軟な変更が課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第３７７６６３９号公報
【特許文献2】特許第４８８９９７１号公報
【特許文献3】特開２０１９－９６９７３号公報
【特許文献4】特開２０１８－１４６８５号公報
【特許文献5】特開２０１９－２０５０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、電力線搬送通信を行う親局と子局の間で、通信に関わるパラメータの柔軟な変更が可能な電力線搬送通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の電力線搬送通信システムは、第１の伝送局と第２の伝送局が電力線を通じて通信し、第１の伝送局は、送信部を備え、第２の伝送局は、受信部と検出部を備える。送信部は、電力線を通じて教師信号を送信する。受信部は、電力線を通じて信号を受信する。検出部は、受信部が教師信号を受信する際に得た信号強度の波形に基づいて、第１の伝送局との通信に関わるパラメータを検出する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】この発明に係わる電力線搬送通信システムの全体的な概略構成例を示す図。
【図7】親伝送局から子伝送局に対するティーチングを説明するための図。
【図8】ティーチングで用いられる通信フレームの構成例を示す図。
【図9】教師信号に基づく受信タイミングの算出を説明するための図。
【図10】親伝送局から子伝送局に対するティーチングを説明するための図。
【図11】教師信号に基づく受信タイミングの算出を説明するための図。
【図13】教師信号に基づくシンボル数の算出を説明するための図。
【図15】教師信号に基づくＳ／Ｎ比の算出を説明するための図。
【図16】教師信号に基づく受信タイミングの算出を説明するための図。
【図17】この発明に係わる電力線搬送通信システムの概略構成の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、一実施形態に係る電力線搬送通信システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、電力線搬送通信システムを灯火監視制御システムに適用した一実施形態に係わるものであり、システムの構成を概略的に示している。灯火監視制御システムは、空港フィールドにおいて使用される誘導灯などの灯火や断芯などの故障診断を行うものである。
図１は、電力線搬送通信システムを灯火監視制御システムに適用した一実施形態に係わるものであり、システムの構成を概略的に示している。灯火監視制御システムは、空港フィールドにおいて使用される誘導灯などの灯火や断芯などの故障診断を行うものである。
【0009】
この灯火監視制御システムは、交流電源１００と、定電流電源装置１０１と、灯火監視制御装置１０２と、フィルタ１０３と、交流器１０４と、電源供給路１０５と、親伝送局２００と、子伝送局３００－１～３００－ｎと、灯火器４００－１～４００－ｎとを備える。
【0010】
交流電源１００は、例えば電力会社にて発電及び送電された電力を供給するものである。
定電流電源装置１０１は、交流電源１００からの電力を当該灯火監視制御システム内部の電圧に変換し、出力電流を常に一定に制御することが可能な電源回路である。そして定電流電源装置１０１は、親伝送局２００や子伝送局３００－１～３００－ｎ、灯火器４００－１～４００－ｎに動作電力を供給するものであって、この動作電力には、親伝送局２００と子伝送局３００－１～３００－ｎとの間の伝送信号が重畳される。
定電流電源装置１０１は、交流電源１００からの電力を当該灯火監視制御システム内部の電圧に変換し、出力電流を常に一定に制御することが可能な電源回路である。そして定電流電源装置１０１は、親伝送局２００や子伝送局３００－１～３００－ｎ、灯火器４００－１～４００－ｎに動作電力を供給するものであって、この動作電力には、親伝送局２００と子伝送局３００－１～３００－ｎとの間の伝送信号が重畳される。
【0011】
灯火監視制御装置１０２は、パーソナルコンピュータやサーバなどのコンピュータであって、空港のオペレータが使用する上位装置からの指示に応じて、定電流電源装置１０１の起動や停止、親伝送局２００を通じた、後述する灯火器４００－１～４００－ｎの灯火の監視や制御、障害の発生の監視などを行う。なお、この実施形態では、説明を簡明にするために１つの回路を示すが、複数の回路を制御することも可能である。ここでいう回路とは、灯火監視制御装置１０２の制御対象を電源供給路１０５でつないだものである。
【0012】
フィルタ１０３は、インダクタ（Ｌ）や、キャパシタ（Ｃ）を組み合わせて構成されたフィルタであって、親伝送局２００と子伝送局３００－１～３００－ｎとの間の伝送信号の搬送波周波数に対し高インピダンスとなるようにフィルタの定数が設定されている。このフィルタ１０３より、親伝送局２００と子伝送局３００－１～３００－ｎの間の伝送信号が定電流電源装置１０１側に漏れにくくなるとともに、電源供給路１０５における伝送信号の減衰を軽減させることができる。
【0013】
交流器１０４は、フィルタ１０３と、親伝送局２００や子伝送局３００－１～３００－ｎとの間に設けられたとナンスなどにより構成された結合器である。また子伝送局３００－１～３００－ｎと電源供給路１０５との間にも交流器が設けられる。
【0014】
電源供給路１０５は、空港フィールド内に敷設される電力線であって、定電流電源装置１０１の二次側出力を親伝送局２００、子伝送局３００－１～３００－ｎおよび灯火器４００－１～４００－ｎに対して動作用電力として供給する。また、電源供給路１０５は、親伝送局２００と子伝送局３００－１～３００－ｎとの間の電力線搬送通信の通信回線として機能する。
【0015】
親伝送局２００は、フィルタ１０３、交流器１０４および電源供給路１０５を介して動作用電力が供給されるとともに、灯火監視制御装置１０２によって制御され、電源供給路１０５を介して子伝送局３００－１～３００－ｎと電力線搬送通信を行う。そして、親伝送局２００は、灯火監視制御装置１０２からの指示に従って、子伝送局３００－１～３００－ｎに対して灯火に関する指示を送信し、子伝送局３００－１～３００－ｎから灯火器４００－１～４００－ｎについての情報を受信し、この情報を灯火監視制御装置１０２に通知する。詳細な構成例については、別の図を参照して後述する。
【0016】
子伝送局３００－１～３００－ｎは、電源供給路１０５を介して動作用電力が供給されるとともに、親伝送局２００と電力線搬送通信を行う。そして、子伝送局３００－１～３００－ｎは、親伝送局２００からの指示にしたがって、それぞれ接続された灯火器４００－１～４００－ｎの灯火を制御、故障や障害を検出する機能を有する。詳細な構成例については、別の図を参照して後述する。
【0017】
灯火器４００－１～４００－ｎは、それぞれ対応する子伝送局３００－１～３００－ｎに接続され、子伝送局３００－１～３００－ｎによって、灯火が制御される。制御内容としては、点灯と消灯、照度の制御、故障の診断（断線などの検出）などがある。また灯火器としての具体例としては、RWSL（Runway Status Light、滑走路状態表示灯）やSTBL（ Stop Bar Light、ストップバー灯）などである。
【0018】
次に、図２を参照して、親伝送局２００の構成例について説明する。
親伝送局２００は、灯火監視制御装置通信部２０１と、制御部２０２と、データ送信部２０３と、変調処理部２０４と、信号送信部２０５と、信号受信部２０６と、位相検出部２０７と、復調処理部２０８と、データ受信部２０９と、記憶部２１０と、外部通信部２１１とを備える。
親伝送局２００は、灯火監視制御装置通信部２０１と、制御部２０２と、データ送信部２０３と、変調処理部２０４と、信号送信部２０５と、信号受信部２０６と、位相検出部２０７と、復調処理部２０８と、データ受信部２０９と、記憶部２１０と、外部通信部２１１とを備える。
【0019】
なお、図２において、ブロックにて表現されている各部は、各々ＩＣチップのような個別のハードウェアにて実現されていてもよいし、コンピュータプログラムをプロセッサが実行することにより実現されるものであってもよい。
【0020】
灯火監視制御装置通信部２０１は、有線通信あるいは無線通信に対応した通信インタフェース回路を備え、灯火監視制御装置１０２と通信する。具体的には、灯火監視制御装置１０２から灯火器４００－１～４００－ｎについての制御（例えば、点灯や消灯、点灯時の照度、断線などの故障の診断や監視など）の指示を受信するとともに、灯火監視制御装置１０２に対して、診断や監視などの結果を送信する。
【0021】
制御部２０２は、当該親伝送局２００の各部を統括して制御するものであって、プロセッサやメモリなどにより構成され、メモリが記憶する制御プログラムや制御データにしたがってプロセッサが動作し、各種制御機能を実現する。
【0022】
具体的な制御機能の一例としては、制御部２０２は、灯火監視制御装置通信部２０１が灯火監視制御装置１０２から受信した指示に基づいて、灯火器４００－１～４００－ｎを制御（例えば、点灯や消灯、点灯時の照度、断線などの故障の診断や監視など）するためのコマンドを生成する。
【0023】
また、制御部２０２は、予め設定された通信シーケンスにしたがい、子伝送局３００－１～３００－ｎから送信された情報などに基づいて、子伝送局３００－１～３００－ｎとの通信制御を行い、上記情報を灯火監視制御装置１０２に送信するように灯火監視制御装置通信部２０１を制御する。
【0024】
さらに、制御部２０２は、子伝送局３００－１～３００－ｎとの間で高速通信を行うために、後に詳述するようなティーチングフローを実行する。ティーチングフローでは、当該親伝送局２００の各部を制御して、教師信号の送信制御やパラメータ設定、変復調方式の切り替え制御などを行う。なお、教師信号とは、受信側にとっても既知の信号であることが望ましい。
【0025】
データ送信部２０３は、例えば、マイクロコンピュータチップや伝送制御用回路等により構成され、送信制御に関わるパラメータ情報２１０ａに基づいて、制御部２０２が生成した、１つまたは複数のコマンドに基づくコマンドデータを生成するとともに、このコマンドデータを送信先が正確に受信するための誤り検出や訂正のための各種ＦＥＣ符号をコマンドデータに付加して、送信データ生成する。そしてデータ送信部２０３は、上記送信データを含む所定のフォーマットの通信フレームを生成する。
【0026】
なお、パラメータ情報２１０ａには、例えば、送信出力レベル、通信するタイミング情報、通信可能時間、搬送周波数、シンボル数、シンボル速度、交流電圧に割り当てられた通信区間に対応した通信可能時間などが定義されており、この定義に合わせた送信データをデータ送信部２０３は生成する。
【0027】
また、上記通信フレームには、自局、すなわち当該親伝送局２００を識別する情報を含ませるとともに、宛先となる子伝送局３００－１～３００－ｎの識別情報を含ませるようにしてもよいし、コマンド毎に宛先となる子伝送局３００－１～３００－ｎの識別情報を含ませるようにしてもよい。
【0028】
すなわち、上記コマンドデータには、送信元を示す自局の識別情報に加えて、灯火器４００－１～４００－ｎを個々、又はグループにまとめて制御（例えば、点灯や消灯、点灯時の照度、断線などの故障の診断や監視など）するためのコマンドや制御情報と、宛先の識別情報などを含みうる。
【0029】
変調処理部２０４は、例えば、マイクロコンピュータチップや伝送制御用回路などにより構成され、制御部２０２からの指示や、パラメータ情報２１０ａおよび通信フレームに基づいて、搬送波を変調するための変調信号を生成するものである。
【0030】
具体的には、例えば制御部２０２からの指示やパラメータ情報２１０ａにしたがった変調方式（例えば、振幅変調（ＡＭ）、位相変調（ＰＭ）あるいは周波数変調（ＦＭ））により、パラメータ情報２１０ａで定義される送信出力レベル、通信するタイミング情報、通信可能時間、搬送周波数、シンボル数、シンボル速度、交流電圧に割り当てられた通信区間に対応した通信可能時間などの情報に基づき、変調信号を生成する。例えば、位相変調方式の場合、１ｂｉｔ～複数ｂｉｔ単位で規定したシンボルを、シンボル毎に対応した位相、時間間隔、搬送周波数で変調データを生成する。
【0031】
信号送信部２０５は、例えば、デジタル－アナログ変換用のＩＣチップや回路などにより構成され、搬送波を生成するとともに、制御部２０２からの指示や、パラメータ情報２１０ａ、後述する位相検出部２０７が検出した電力信号の位相（電源波形の位相）に基づいて、変調処理部２０４により作成された変調信号を用いて上記搬送波を変調し、増幅した後、電源供給路１０５の電力信号に重畳して結合器を介して送信を行う。
【0032】
なお、送信される情報量が過大であるために１回の送信タイミングで全ての情報を送信できない場合には、信号送信部２０５は、複数回に分けて送信を行うように送信タイミングを調整する。例えば、信号送信部２０５は、全データ量を、１回で送信できるデータ量で除算した回数で送信を行うようにしてもよい。
【0033】
信号受信部２０６は、例えば、アナログ－デジタル変換用のＩＣチップや回路などにより構成され、制御部２０２からの指示や、受信制御に関わるパラメータ情報２１０ｂに基づいて、電源供給路１０５の電力信号に重畳されている子伝送局３００－１～３００－ｎからの送信信号を、結合器を介して受信（検波）し、上記電力信号の波形の情報（時系列の信号強度など）を検出して位相検出部２０７に出力するとともに、上記送信信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号に変換する。
【0034】
なお、パラメータ情報２１０ｂには、例えば、通信するタイミング情報、通信可能時間、搬送周波数、シンボル数、シンボル速度、交流電圧に割り当てられた通信区間に対応した通信可能時間などが定義されており、この定義に合わせた受信を信号受信部２０６は行う。
【0035】
位相検出部２０７は、例えば、デジタルまたはアナログのコンパレータ回路などにより構成され、信号受信部２０６からの情報に基づき、電源供給路１０５の電力信号の位相やゼロクロス点の位相、ノイズの位相などの位相情報を検出する。ここで検出された位相情報は、制御部２０２、信号送信部２０５、復調処理部２０８、データ受信部２０９に通知される。
【0036】
復調処理部２０８は、例えば、マイクロコンピュータチップや伝送制御用回路などにより構成され、制御部２０２からの指示や、位相検出部２０７が検出した位相情報、パラメータ情報２１０ｂに基づいて、信号受信部２０６にて得られたデジタル信号を復調し、子伝送局３００－１～３００－ｎから送られた通信フレームのデータを得る。
【0037】
具体的には、例えば制御部２０２からの指示やパラメータ情報２１０ｂにしたがった変調方式（例えば、振幅変調あるいは位相変調）により、パラメータ情報２１０ｂで定義される、通信するタイミング情報、通信可能時間、搬送周波数、シンボル数、シンボル速度、交流電圧に割り当てられた通信区間に対応した通信可能時間などの情報と、位相検出部２０７が検出した位相情報に基づいて、上記デジタル信号に対して復調処理を施して、通信フレームのデータを得る。なお、上記復調処理は、上記デジタル信号から、一定の時間間隔でシンボルを抽出し、フーリエ変換などを施して、信号強度と位相を検出することを含みうる。
【0038】
データ受信部２０９は、例えば、マイクロコンピュータチップや伝送制御用回路等により構成され、制御部２０２からの指示や、位相検出部２０７が検出した位相情報、パラメータ情報２１０ｂに基づいて、復調処理部２０８で得られた通信フレームのデータに対して、各種ＦＥＣ符号を適用して誤り検出や訂正を行って、通信フレームの異常の有無を検出し、子伝送局３００－１～３００－ｎから送られた子伝送局情報を得る。なお、子伝送局情報には、子伝送局３００－１～３００－ｎより発せられたコマンド、各種制御情報、診断や監視などの結果を示す応答情報などが含まれうる。
【0039】
記憶部２１０は、半導体メモリやハードディスクのような記憶媒体を用いたものであって、パラメータ情報２１０ａやパラメータ情報２１０ｂを記憶し、制御部２０２が制御や処理を行うためのワークエリアとして使用される。記憶部２１０に記憶される情報は、工場出荷時やシステムの運転開始時に初期設定されるものであり、また、システムの運転中に逐次設定により更新されうる。
【0040】
外部通信部２１１は、保守用端末と通信するための通信インタフェースである。この外部通信部２１１に接続された保守用端末により記憶部２１０に記憶される情報を更新し、あるいは、その情報を保守端末に出力する。また外部通信部２１１に接続された保守用端末により各部の制御の他、診断や監視、ログの出力を行うことができる。
【0041】
次に、図３を参照して、子伝送局３００－１～３００－ｎの構成例について説明する。
子伝送局３００－１～３００－ｎは、親伝送局２００と比較して、通信機能については同様の構成を備え、親伝送局２００が灯火監視制御装置１０２と通信する機能を備えるのに対して、子伝送局３００－１～３００－ｎは、灯火器４００－１～４００－ｎに対する直接的な制御、故障や障害を検出する機能を備える。
子伝送局３００－１～３００－ｎは、親伝送局２００と比較して、通信機能については同様の構成を備え、親伝送局２００が灯火監視制御装置１０２と通信する機能を備えるのに対して、子伝送局３００－１～３００－ｎは、灯火器４００－１～４００－ｎに対する直接的な制御、故障や障害を検出する機能を備える。
【0042】
子伝送局３００－１～３００－ｎは、灯火制御部３０１と、制御部３０２と、データ送信部３０３と、変調処理部３０４と、信号送信部３０５と、信号受信部３０６と、位相検出部３０７と、復調処理部３０８と、データ受信部３０９と、記憶部３１０と、外部通信部３１１とを備える。
【0043】
なお、図３において、ブロックにて表現されている各部は、各々ＩＣチップのような個別のハードウェアにて実現されていてもよいし、コンピュータプログラムをプロセッサが実行することにより実現されるものであってもよい。
【0044】
灯火制御部３０１は、接続された灯火器（４００－１～４００－ｎのいずれか）を直接的に、制御、灯火器の故障や障害を検出するものである。具体的には、後述するデータ受信部３０９が得たコマンド、すなわち親伝送局２００からの指示にしたがって、灯火器４００－１～４００－ｎに対して、例えば、点灯や消灯、点灯時の照度、断線などの故障の診断や監視などを行うとともに、診断や監視の結果を示す応答情報を生成し、制御部３０２に出力する。
【0045】
制御部３０２は、当該子伝送局（３００－１～３００－ｎのいずれか）の各部を統括して制御するものであって、プロセッサやメモリなどにより構成され、メモリが記憶する制御プログラムや制御データにしたがってプロセッサが動作し、各種制御機能を実現する。
【0046】
具体的な制御機能の一例としては、制御部３０２は、自局の状態に応じた各種制御情報や、灯火制御部３０１からの応答情報などに応じたコマンドを生成する。また、制御部３０２は、予め設定された通信シーケンスにしたがい、親伝送局２００から送信された情報などに基づいて、親伝送局２００との通信制御を行い、上記応答情報などを送信するように各部を制御する。
【0047】
上記通信制御では、制御部３０２は、親伝送局２００との間で高速通信を行うために、後に詳述するようなティーチングフローを実行する。ティーチングフローでは、当該子伝送局（３００－１～３００－ｎのいずれか）の各部を制御して、教師信号の受信制御やパラメータ設定、変復調方式の切り替え制御などを行う。
【0048】
データ送信部３０３は、例えば、マイクロコンピュータチップや伝送制御用回路等により構成され、送信制御に関わるパラメータ情報３１０ａに基づいて、制御部３０２が生成した、１つまたは複数のコマンドに基づくコマンドデータを生成するとともに、このコマンドデータを送信先が正確に受信するための誤り検出や訂正のための各種ＦＥＣ符号をコマンドデータに付加して、送信データ生成する。そしてデータ送信部３０３は、上記送信データを含む所定のフォーマットの通信フレームを生成する。
【0049】
なお、パラメータ情報３１０ａには、例えば、送信出力レベル、通信するタイミング情報、通信可能時間、搬送周波数、シンボル数、シンボル速度、交流電圧に割り当てられた通信区間に対応した通信可能時間などが定義されており、この定義に合わせた送信データをデータ送信部３０３は生成する。
【0050】
また、この通信フレームには、自局、すなわち当該子伝送局（３００－１～３００－ｎのいずれか）を識別する情報を含ませるとともに、宛先となる親伝送局２００の識別情報を含ませるようにしてもよいし、コマンド毎に宛先となる親伝送局２００の識別情報を含ませるようにしてもよい。さらには、上記コマンドデータには、送信元を示す自局の識別情報に加えて、診断や監視の対象となる灯火器（４００－１～４００－ｎのいずれか）を示す識別情報を含みうる。
【0051】
変調処理部３０４は、例えば、マイクロコンピュータチップや伝送制御用回路などにより構成され、制御部３０２からの指示や、パラメータ情報３１０ａおよび通信フレームに基づいて、搬送波を変調するための変調信号を生成するものである。
【0052】
具体的には、例えば制御部３０２からの指示やパラメータ情報３１０ａにしたがった変調方式（例えば、振幅変調あるいは位相変調）により、パラメータ情報３１０ａで定義される送信出力レベル、通信するタイミング情報、通信可能時間、搬送周波数、シンボル数、シンボル速度、交流電圧に割り当てられた通信区間に対応した通信可能時間などの情報に基づき、変調信号を生成する。例えば、位相変調方式の場合、１ｂｉｔ～複数ｂｉｔ単位で規定したシンボルを、シンボル毎に対応した位相、時間間隔、搬送周波数で変調データを生成する。
【0053】
信号送信部３０５は、例えば、デジタル－アナログ変換用のＩＣチップや回路などにより構成され、搬送波を生成するとともに、制御部３０２からの指示や、パラメータ情報３１０ａ、後述する位相検出部３０７が検出した電力信号の位相（電源波形の位相）に基づいて、変調処理部３０４により作成された変調信号を用いて上記搬送波を変調し、増幅した後、電源供給路１０５の電力信号に重畳して結合器を介して送信を行う。
【0054】
なお、送信される情報量が過大であるために１回の送信タイミングで全ての情報を送信できない場合には、信号送信部３０５は、複数回に分けて送信を行うように送信タイミングを調整する。例えば、信号送信部３０５は、全データ量を、１回で送信できるデータ量で除算した回数で送信を行うようにしてもよい。
【0055】
信号受信部３０６は、例えば、アナログ－デジタル変換用のＩＣチップや回路などにより構成され、制御部３０２からの指示や、受信制御に関わるパラメータ情報３１０ｂに基づいて、電源供給路１０５の電力信号に重畳されている親伝送局２００からの送信信号を、結合器を介して受信（検波）し、上記電力信号の波形の情報（時系列の信号強度など）を検出して位相検出部３０７に出力するとともに、上記送信信号をアナログ－デジタル変換してデジタル信号に変換する。
【0056】
なお、パラメータ情報３１０ｂには、例えば、通信するタイミング情報、通信可能時間、搬送周波数、シンボル数、シンボル速度、交流電圧に割り当てられた通信区間に対応した通信可能時間などが定義されており、この定義に合わせた受信を信号受信部３０６は行う。
【0057】
位相検出部３０７は、例えば、デジタルまたはアナログのコンパレータ回路などにより構成され、信号受信部３０６からの情報に基づき、電源供給路１０５の電力信号の位相やゼロクロス点の位相などの位相情報を検出する。ここで検出された位相情報は、制御部３０２、信号送信部３０５、復調処理部３０８、データ受信部３０９に通知される。
【0058】
復調処理部３０８は、例えば、マイクロコンピュータチップや伝送制御用回路などにより構成され、制御部３０２からの指示や、位相検出部３０７が検出した位相情報、パラメータ情報３１０ｂに基づいて、信号受信部３０６にて得られたデジタル信号を復調し、親伝送局２００から送られた通信フレームのデータを得る。
【0059】
具体的には、例えば制御部３０２からの指示やパラメータ情報３１０ｂにしたがった変調方式（例えば、振幅変調あるいは位相変調）により、パラメータ情報３１０ｂで定義される、通信するタイミング情報、通信可能時間、搬送周波数、シンボル数、シンボル速度、交流電圧に割り当てられた通信区間に対応した通信可能時間などの情報と、位相検出部３０７が検出した位相情報に基づいて、上記デジタル信号に対して復調処理を施して、通信フレームのデータを得る。なお、上記復調処理は、上記デジタル信号から、一定の時間間隔でシンボルを抽出し、フーリエ変換などを施して、信号強度と位相を検出することを含みうる。
【0060】
データ受信部３０９は、例えば、マイクロコンピュータチップや伝送制御用回路等により構成され、制御部３０２からの指示や、位相検出部３０７が検出した位相情報、パラメータ情報３１０ｂに基づいて、復調処理部３０８で得られた通信フレームのデータに対して、各種ＦＥＣ符号を適用して誤り検出や訂正を行って、通信フレームの異常の有無を検出し、親伝送局２００から送られたコマンドデータを得る。
【0061】
記憶部３１０は、半導体メモリやハードディスクのような記憶媒体を用いたものであって、パラメータ情報３１０ａやパラメータ情報３１０ｂを記憶し、制御部３０２が制御や処理を行うためのワークエリアとして使用される。記憶部３１０に記憶される情報は、工場出荷時やシステムの運転開始時に初期設定されるものであり、また、システムの運転中に逐次設定により更新されうる。
【0062】
外部通信部３１１は、保守用端末と通信するための通信インタフェースである。この外部通信部３１１に接続された保守用端末により記憶部３１０に記憶される情報を更新し、あるいは、その情報を保守端末に出力する。また外部通信部３１１に接続された保守用端末により各部の制御の他、診断や監視、ログの出力を行うことができる。
【0063】
次に、図４を参照して、図２に示した親伝送局２００の制御部２０２の処理機能と処理フローの概略について説明する。
灯火監視制御装置１０２からの指示に対する制御として制御部２０２は、コマンド受信処理４０１として、灯火監視制御装置通信部２０１を制御して、灯火監視制御装置１０２からの指示（コマンド）を受信する。次に、制御部２０２は、コマンド判定・データ処理４００として、受信した指示を判定する。ここで、上記指示が灯火器４００－１～４００－ｎの制御に関するものであれば、上記指示に応じたコマンドを生成して、このコマンドをデータ送信部２０３に出力する。つづいて、制御部２０２は、データ送信処理４０２として、データ送信部２０３、変調処理部２０４、信号送信部２０５を制御して、上記コマンドを子伝送局３００－１～３００－ｎに送信する。
灯火監視制御装置１０２からの指示に対する制御として制御部２０２は、コマンド受信処理４０１として、灯火監視制御装置通信部２０１を制御して、灯火監視制御装置１０２からの指示（コマンド）を受信する。次に、制御部２０２は、コマンド判定・データ処理４００として、受信した指示を判定する。ここで、上記指示が灯火器４００－１～４００－ｎの制御に関するものであれば、上記指示に応じたコマンドを生成して、このコマンドをデータ送信部２０３に出力する。つづいて、制御部２０２は、データ送信処理４０２として、データ送信部２０３、変調処理部２０４、信号送信部２０５を制御して、上記コマンドを子伝送局３００－１～３００－ｎに送信する。
【0064】
一方、子伝送局３００－１～３００－ｎからの受信に対する制御として制御部２０２は、データ受信処理４０３として、信号受信部２０６、位相検出部２０７、復調処理部２０８、データ受信部２０９を制御して、子伝送局３００－１～３００－ｎから送られる情報を受信する。次に、制御部２０２は、コマンド判定・データ処理４００として、受信した情報を判定する。
【0065】
ここで、上記情報が灯火器４００－１～４００－ｎの診断や監視に関する応答情報であれば、上記応答情報に応じたコマンドを生成して、このコマンドを灯火監視制御装置通信部２０１に出力する。つづいて、制御部２０２は、応答送信処理４０４として、灯火監視制御装置通信部２０１を制御して、上記コマンドを灯火監視制御装置１０２に送信する。
【0066】
また制御部２０２は、算出処理４０５を行う。算出処理４０５は、灯火監視制御装置１０２あるいは子伝送局３００－１～３００－ｎからのコマンドに応じて、送信タイミング算出処理４０５ｂや受信タイミング算出処理４０５ａを実施するものである。
【0067】
受信タイミング算出処理４０５ａでは、子伝送局（３００－１～３００－ｎいずれか）から受信した信号の波形を分析して、当該子伝送局からの受信に適した受信タイミングを算出し、この受信タイミングで受信するためのパラメータを生成し、このパラメータをパラメータ情報２１０ｂに反映（更新）する。
【0068】
送信タイミング算出処理４０５ｂでは、子伝送局（３００－１～３００－ｎのいずれか）から受信した信号の波形を分析して、当該子伝送局への送信に適した送信タイミングを算出し、この送信タイミングで送信するためのパラメータを生成し、このパラメータをパラメータ情報２１０ａに反映（更新）する。
【0069】
なお、受信タイミング算出処理４０５ａや送信タイミング算出処理４０５ｂは、後述する子伝送局（３００－１～３００－ｎのいずれか）における波形分析により得た受信タイミングや送信タイミングについての情報を当該子伝送局よりコマンドとして受信し、そのコマンドで示される受信タイミングや送信タイミングのパラメータをパラメータ情報２１０ａや２１０ｂに反映させるようにしてもよい。
ただし、親伝送局２００が子伝送局３００－１～３００－ｎに向けて一括して指示を行う場合には、親伝送局２００の一括送信に対して、子伝送局３００－１～３００－ｎがそれぞれ受信タイミングを調整する。
ただし、親伝送局２００が子伝送局３００－１～３００－ｎに向けて一括して指示を行う場合には、親伝送局２００の一括送信に対して、子伝送局３００－１～３００－ｎがそれぞれ受信タイミングを調整する。
【0070】
次に、図５を参照して、図３に示した子伝送局３００－１～３００－ｎの制御部３０２の処理機能と処理フローの概略について説明する。
親伝送局２００からの受信に対する制御として制御部３０２は、データ受信処理５０１として、信号受信部３０６、位相検出部３０７、復調処理部３０８、データ受信部３０９を制御して、親伝送局２００からの指示（コマンド）を受信する。
親伝送局２００からの受信に対する制御として制御部３０２は、データ受信処理５０１として、信号受信部３０６、位相検出部３０７、復調処理部３０８、データ受信部３０９を制御して、親伝送局２００からの指示（コマンド）を受信する。
【0071】
次に、制御部３０２は、コマンド判定・データ処理５００として、受信した指示を判定する。ここで、上記指示が灯火器（４００－１～４００－ｎのいずれか）の点灯に関するものであれば、灯火制御部３０１を通じて指示に応じた点灯制御を行う。
【0072】
一方、上記指示が診断や監視に関するものであれば、上記指示に応じて灯火制御部３０１から灯火器（４００－１～４００－ｎのいずれか）の診断や監視に関する応答情報を取得する。つづいて、制御部３０２は、データ送信処理５０２として、上記応答情報に応じたコマンドを生成した後、データ送信部３０３、変調処理部３０４、信号送信部３０５を制御して、上記コマンドを親伝送局２００に送信する。
【0073】
また制御部３０２は、算出処理５０３を行う。算出処理５０３は、親伝送局２００からのコマンドに応じて、あるいは制御部３０２が自律的に、送信タイミング算出処理５０３ｂや受信タイミング算出処理５０３ａを実施するものである。
【0074】
受信タイミング算出処理５０３ａでは、親伝送局２００から受信した信号の波形を分析して、親伝送局２００からの受信に適した受信タイミングを算出し、この受信タイミングで受信するためのパラメータを生成し、このパラメータをパラメータ情報３１０ｂに反映（更新）する。なお、受信タイミング算出処理５０３ａにおける処理の内容は、実質的に、受信タイミング算出処理４０５ａと同様である。
【0075】
送信タイミング算出処理５０３ｂでは、親伝送局２００から受信した信号の波形を分析して、親伝送局２００への送信に適した送信タイミングを算出し、この送信タイミングで送信するためのパラメータを生成し、このパラメータをパラメータ情報３１０ａに反映（更新）する。なお、送信タイミング算出処理５０３ｂにおける処理の内容は、実質的に、送信タイミング算出処理４０５ｂと同様である。
【0076】
なお、受信タイミング算出処理５０３ａや送信タイミング算出処理５０３ｂは、上記波形分析により得た受信タイミングや送信タイミングについての情報を親伝送局２００にコマンドとして送信し、親伝送局２００側において、受信タイミングや送信タイミングを調整するようにしてもよい。
ただし、親伝送局２００が子伝送局３００－１～３００－ｎに向けて、一括して指示を行う場合には、親伝送局２００の一括送信に対して、子伝送局３００－１～３００－ｎがそれぞれ受信タイミングを調整する。
ただし、親伝送局２００が子伝送局３００－１～３００－ｎに向けて、一括して指示を行う場合には、親伝送局２００の一括送信に対して、子伝送局３００－１～３００－ｎがそれぞれ受信タイミングを調整する。
【0077】
なお、親伝送局２００は、第１の伝送局の一例であり、子伝送局３００－１～３００－ｎは、第２の伝送局の一例である。また第１の伝送局の送信部は、例えば、制御部２０２、データ送信部２０３、変調処理部２０４、信号送信部２０５、信号受信部２０６、位相検出部２０７によって構成できる。また第２の伝送局の受信部および検出部は、制御部３０２、信号受信部３０６、位相検出部３０７、復調処理部３０８、データ受信部３０９によって構成できる。
【0078】
すなわち、第１の伝送局の送信部は、電力線を通じて教師信号を送信し、第２の伝送局の受信部は、電力線を通じて信号を受信し、検出部は、受信部が教師信号を受信する際に得た信号強度の波形に基づいて、第１の伝送局との通信に関わるパラメータを検出する。
【0079】
次に、上記構成の灯火監視制御システムの動作について説明する。
まず、図６を参照して、子伝送局３００－１～３００－ｎの受信タイミングと送信タイミングについて説明する。図６は、子伝送局３００－１～３００－ｎの受信タイミングと送信タイミングのタイミングチャートの一例を示すものである。なお、図６（ｃ）の受信と、図６（ｄ１）～（ｄ３）の送信は、同時に行われるわけではなく、図６（ａ）の電源波形や図６（ｂ）のノイズとの関係を示すものである。
まず、図６を参照して、子伝送局３００－１～３００－ｎの受信タイミングと送信タイミングについて説明する。図６は、子伝送局３００－１～３００－ｎの受信タイミングと送信タイミングのタイミングチャートの一例を示すものである。なお、図６（ｃ）の受信と、図６（ｄ１）～（ｄ３）の送信は、同時に行われるわけではなく、図６（ａ）の電源波形や図６（ｂ）のノイズとの関係を示すものである。
【0080】
図６（ａ）は、電源供給路１０５の電力信号の波形、すなわち電源波形の例を示しており、交流周期により、例示するようなゼロクロス点が発生する。当該灯火監視制御システムでは、ゼロクロス点の位相は、親伝送局２００の位相検出部２０７や子伝送局３００－１～３００－ｎの位相検出部３０７によってそれぞれ検出される。また親伝送局２００および子伝送局３００－１～３００－ｎは、ゼロクロス点に同期して、電源供給路１０５を通じた送受信を行う。
【0081】
子伝送局３００－１～３００－ｎが受信する場合、親伝送局２００が送信した信号は、すべての子伝送局３００－１～３００－ｎにて受信することが可能である。親伝送局２００は、位相検出部３０７が検出したゼロクロス点やノイズの位相に基づき、ノイズを避けたタイミングで送信を行う。
【0082】
例えば、図６（ｂ）に示すように、電源波形にノイズが発生している場合、このノイズを避けるために図６（ｃ）に示すタイミングＡとＢのように、制御部２０２が複数のタイミングを定義し、子伝送局３００－１～３００－ｎに対して定義したタイミングを示すコマンドを送信する。
【0083】
一方、子伝送局３００－１～３００－ｎが送信する場合、子伝送局３００－１～３００－ｎから親伝送局２００に向けた送信のタイミングが衝突することを避けるために、親伝送局２００は子伝送局３００－１～３００－ｎ毎にコマンドを送信して、ユニークなタイミングを割り当てる。
【0084】
図６（ｄ１）は、タイミングＡが割り当てられた子伝送局３００－１が送信を行う様子を示し、図６（ｄ２）は、タイミングＢが割り当てられた子伝送局３００－２が送信を行う様子を示している。また送信のタイミングは変復調方式が低速であるほどリソースが限られるため、半周期後の同じタイミングＡは、図６（ｄ３）に示すように、子伝送局３００－ｎが送信を行うようにタイミングを割り当てる。
【0085】
なお、本実施形態の一例としては、親伝送局２００が子伝送局３００－１～３００－ｎ毎に送信タイミングを割り当てる場合、ノイズに対しクリティカルな影響を受けないように十分なシンボル長が確保された低速な変復調方式（例えば、振幅変調方式）を利用する。
【0086】
ところで、子伝送局３００－１～３００－ｎでは、ゼロクロス点に同期して送受信を行うが、灯火器４００－１～４００－ｎなどの負荷変動の影響により、子伝送局３００－１～３００－ｎ間で時には数１００μＳ程度の誤差が生じ得る。この場合、本来の単位時間あたりの情報量と即時応答性で要求される高速な変復調方式で通信した際に差異が発生し、通信品質に影響する可能性がある。
【0087】
そこで、本実施形態に係る灯火監視制御システムでは、親伝送局２００と子伝送局３００－１～３００－ｎとの間で、送信側から受信側に（例えば、親伝送局２００から子伝送局３００－１～３００－ｎに）対してティーチングを行うことによって、高速通信に対応する変調方式のためのパラメータ設定を行い、通信品質への影響を軽減する。
【0088】
以下に、上記ティーチングの具体例について説明する。以下の説明では、親伝送局２００が、子伝送局３００－１～３００－ｎに対してティーチングを行う場合を例に挙げて説明する。なお、子伝送局３００－１～３００－ｎが、親伝送局２００に対してティーチングを行うことも可能である。
【0089】
図７は、親伝送局２００による、子伝送局３００－１～３００－ｎにおける受信タイミングについてのティーチングのフローを示す図である。なお、以下の説明において、子伝送局３００－１～３００－ｎに共通する説明については、「子伝送局３００」と表現する。
【0090】
まず、親伝送局２００は、ステップ７１１として、制御部２０２が送信系の各部を制御し、電源供給路１０５を介して子伝送局３００に向け、受信タイミングについてのティーチングフロー開始を示すコマンド（以下、開始コマンドＳＲと称する）を送信する。具体的には、制御部２０２は、上記開始コマンドＳＲを生成するとともに、変調処理部２０４に対して振幅変調を指示し、これにより上記開始コマンドＳＲは、一般に低速とされる振幅変調により送信される。
【0091】
これに対して、子伝送局３００は、ティーチングフローを実行する前は、振幅変調による信号の受信を待機した状態にある。すなわち、制御部３０２は受信系の各部を制御し、例えば、復調処理部３０８に対して振幅変調に対する受信を指示し、電源供給路１０５を介して送信される信号に対して振幅変調に対する復調を行って、親伝送局２００から送信されるコマンドを待機している。
【0092】
やがて、子伝送局３００は、ステップ７２１を実行する。すなわち、データ受信部３０９が上記開始コマンドＳＲを受信して制御部３０２に出力すると、これに応動して制御部３０２は、送信系の各部を制御して、上記開始コマンドＳＲに対するＡｃｋコマンドを親伝送局２００へ返す送信制御を行った後、ステップ７２２に移行する。
【0093】
これに対して、親伝送局２００は、ステップ７１２を実行する。すなわち、データ受信部２０９が子伝送局３００からＡｃｋコマンドを受信して制御部２０２に出力し、これに応動して制御部２０２は、送信系の各部を制御して、子伝送局３００における受信タイミングを示すための教師信号ＴＲを生成して送信する。図８は、教師信号ＴＲを含む通信フレームの一例を示している。
【0094】
制御部２０２は、図８に例示するように、複数の異なる周波数ｆ１，ｆ２の搬送波に対して振幅変調による送信を行うために、送信系の各部を制御する。具体的には、開始コマンドＳＲと、後述する終了コマンドＥＲを注入した通信フレームをそれぞれ振幅変調により送信する。また開始コマンドＳＲと終了コマンドＥＲとの間に、信号注入のない区間（通信フレーム）を挟んで、教師信号ＴＲを含む通信フレームを送信する。
【0095】
なお、教師信号ＴＲは、一般に高速な通信に対応する変調方式（例えば位相変調）の信号や無変調信号により生成し、連続する２つのゼロクロス点の間（以下、スロットと称する）で送信する。また開始コマンドＳＲ、終了コマンドＥＲ、信号注入のない区間、教師信号ＴＲは、それぞれ、連続する複数のスロットにおいてそれぞれ送信する。
【0096】
ステップ７２２において子伝送局３００は、受信タイミングの算出処理を実行する。具体的には、制御部３０２の制御により、信号受信部３０６は、教師信号ＴＲに応じた搬送周波数、時間幅またはサンプリング数、時間間隔またはサンプリング間隔で検波し、時系列の信号強度の分布データを生成する。
【0097】
なお、複数のスロットを通じて受信した複数の教師信号ＴＲは、ゼロクロスを基準に信号強度を平均化することにより、突発的な変動に影響しにくいものになる。また、検波には、高速通信時のシンボル速度（時間幅またはサンプリング数）、または、任意のシンボル速度であって構わない。
【0098】
そして、位相検出部３０７は、信号受信部３０６によって得られた上記分布データに対して位相検出を行う。制御部３０２は、信号受信部３０６によって得られた上記分布データと、これに対応する、位相検出部３０７が検出した位相情報とに基づく受信タイミング算出処理５０３ａを実行して、受信タイミングを算出する。
【0099】
受信タイミングの具体的な算出例について、図９を参照して説明する。
図９は、周波数ｆ１についてゼロクロス点を起点とした、教師信号ＴＲの信号強度の時間的な分布データである。制御部３０２は、信号強度について、ゼロクロスから立ち上がりまでの間の最大レベルをＭＩＮとし、信号強度の立ち上がり後の最初の極大レベルをＭＡＸとする。そして、ＭＩＮとＭＡＸの和の１／２を閾値強度とする。
図９は、周波数ｆ１についてゼロクロス点を起点とした、教師信号ＴＲの信号強度の時間的な分布データである。制御部３０２は、信号強度について、ゼロクロスから立ち上がりまでの間の最大レベルをＭＩＮとし、信号強度の立ち上がり後の最初の極大レベルをＭＡＸとする。そして、ＭＩＮとＭＡＸの和の１／２を閾値強度とする。
【0100】
そして、制御部３０２は、ゼロクロス点を起点とした上記閾値強度のタイミングから、上記シンボル速度の１／２に相当する時間を引いたタイミングを、周波数ｆ１についての受信タイミングとして算出（検出）する。このようにして、受信タイミングが得られると、ステップ７２３に子伝送局３００は移行して、親伝送局２００から送信される終了コマンドＥＲを待機する。
【0101】
一方、親伝送局２００は、所定数の教師信号を送信すると、ステップ７１３として、制御部２０２が送信系の各部を制御し、電源供給路１０５を介して子伝送局３００に向け、受信タイミングについてのティーチングフロー終了を示す終了コマンドＥＲを送信する。具体的には、制御部２０２は、上記終了コマンドＥＲを生成するとともに、変調処理部２０４に対して振幅変調を指示し、これにより終了コマンドＥＲは、再び振幅変調により送信される。
【0102】
これに対して、子伝送局３００は、ステップ７２２で受信タイミングを求めた後は、ステップ７２３として、振幅変調による信号の受信を待機した状態にある。すなわち、制御部３０２は受信系の各部を制御し、例えば、復調処理部３０８に対して振幅変調に対する受信を指示し、電源供給路１０５を介して送信される信号に対して振幅変調に対する復調を行って、親伝送局２００から送信される終了コマンドＥＲを待機している。
【0103】
やがて、子伝送局３００は、データ受信部３０９が上記終了コマンドＥＲを受信して制御部３０２に出力すると、これに応動して制御部３０２は、送信系の各部を制御して、上記終了コマンドＥＲに対するＡｃｋコマンドを親伝送局２００へ返す送信制御を行った後、ステップ７２４に移行する。
【0104】
ステップ７２４において子伝送局３００は、ステップ７２２で得た受信タイミングに応じて、記憶部３１０に記憶されるパラメータ情報３１０ａおよび３１０ｂを更新する。以後、これらのパラメータにしたがって、位相変調に対する受信を開始する。
【0105】
一方、親伝送局２００は、データ受信部２０９が子伝送局３００からＡｃｋコマンドを受信して制御部２０２に出力すると、これに応動して制御部２０２は、送信系の各部を制御し、以後、位相変調によるコマンド送信を実行する。かくして、親伝送局２００から子伝送局３００へのコマンド伝送は、位相変調により行われる。
【0106】
次に、図１０を参照して、親伝送局２００による、子伝送局３００－１～３００－ｎにおける送信タイミングについてのティーチングのフローを示す図である。なお、以下の説明においても、図７の説明と同様に、子伝送局３００－１～３００－ｎに共通する説明については、「子伝送局３００」と表現する。
【0107】
まず、親伝送局２００は、ステップ１０１１として、制御部２０２が送信系の各部を制御し、電源供給路１０５を介して子伝送局３００に向け、送信タイミングについてのティーチングフロー開始を示すコマンド（以下、開始コマンドＳＴと称する）を送信する。具体的には、制御部２０２は、上記開始コマンドＳＴを生成するとともに、変調処理部２０４に対して振幅変調を指示し、これにより上記開始コマンドＳＴは、一般に低速とされる振幅変調により送信される。
【0108】
これに対して、子伝送局３００は、ティーチングフローを実行する前は、振幅変調による信号の受信を待機した状態にある。すなわち、制御部３０２は受信系の各部を制御し、例えば、復調処理部３０８に対して振幅変調に対する受信を指示し、電源供給路１０５を介して送信される信号に対して振幅変調に対する復調を行って、親伝送局２００から送信されるコマンドを待機している。
【0109】
やがて、子伝送局３００は、ステップ１０２１を実行する。すなわち、データ受信部３０９が上記開始コマンドＳＴを受信して制御部３０２に出力すると、これに応動して制御部３０２は、送信系の各部を制御して、上記開始コマンドＳＴに対するＡｃｋコマンドを親伝送局２００へ返す送信制御を行った後、ステップ１０２２に移行する。
【0110】
これに対して、親伝送局２００は、ステップ１０１２を実行する。すなわち、データ受信部２０９が子伝送局３００からＡｃｋコマンドを受信して制御部２０２に出力し、これに応動して制御部２０２は、送信系の各部を制御して、子伝送局３００における送信タイミングを示すための教師信号ＴＴを生成して送信する。なお、教師信号ＴＴを送信するための通信フレームは、教師信号ＴＲを送信するための通信フレームと同様であることより、図８を参照して説明する。
【0111】
制御部２０２は、図８に例示するように、複数の異なる周波数ｆ１，ｆ２の搬送波に対して振幅変調による送信を行うために、送信系の各部を制御する。具体的には、開始コマンドＳＴと、後述する終了コマンドＥＴを注入した通信フレームをそれぞれ振幅変調により送信する。また開始コマンドＳＴと終了コマンドＥＴとの間に、信号注入のない区間（通信フレーム）を挟んで、教師信号を含む通信フレームを送信する。
【0112】
なお、教師信号ＴＴは、一般に高速な通信に対応する変調方式（例えば位相変調）の信号や無変調信号により生成し、連続する２つのゼロクロス点の間（以下、スロットと称する）で送信する。また開始コマンドＳＲ、終了コマンドＥＲ、信号注入のない区間、教師信号ＴＲは、それぞれ、連続する複数のスロットにおいてそれぞれ送信する。
【0113】
ステップ１０２２において子伝送局３００は、送信タイミングの算出処理を実行する。具体的には、制御部３０２の制御により、信号受信部３０６は、教師信号ＴＴに応じた搬送周波数、時間幅またはサンプリング数、時間間隔またはサンプリング間隔で検波し、時系列の信号強度の分布データを生成する。
【0114】
なお、複数のスロットを通じて受信した複数の教師信号ＴＴは、ゼロクロスを基準に信号強度を平均化することにより、突発的な変動に影響しにくいものになる。また、検波には、高速通信時のシンボル速度（時間幅またはサンプリング数）、または、任意のシンボル速度であって構わない。
【0115】
そして、位相検出部３０７は、信号受信部３０６によって得られた上記分布データに対して位相検出を行う。制御部３０２は、信号受信部３０６によって得られた上記分布データと、これに対応する、位相検出部３０７が検出した位相情報とに基づく送信タイミング算出処理５０３ｂを実行して、送信タイミングを算出する。
【0116】
送信タイミングの具体的な算出例について説明する。図９のおける「受信」を「送信」と読み替えて図９を参照することにする。
図９は、周波数ｆ１についてゼロクロス点を起点とした、教師信号ＴＴの信号強度の時間的な分布データである。制御部３０２は、信号強度について、ゼロクロスから立ち上がりまでの間の最大レベルをＭＩＮとし、信号強度の立ち上がり後の最初の極大レベルをＭＡＸとする。そして、ＭＩＮとＭＡＸの和の１／２を閾値強度とする。
図９は、周波数ｆ１についてゼロクロス点を起点とした、教師信号ＴＴの信号強度の時間的な分布データである。制御部３０２は、信号強度について、ゼロクロスから立ち上がりまでの間の最大レベルをＭＩＮとし、信号強度の立ち上がり後の最初の極大レベルをＭＡＸとする。そして、ＭＩＮとＭＡＸの和の１／２を閾値強度とする。
【0117】
そして、制御部３０２は、ゼロクロス点を起点とした上記閾値強度のタイミングから、上記シンボル速度の１／２に相当する時間を引いたタイミングを、周波数ｆ１についての送信タイミングとして算出（検出）する。このようにして、送信タイミングが得られると、ステップ１０２３に子伝送局３００は移行して、親伝送局２００から送信される終了コマンドＥＴを待機する。
【0118】
一方、親伝送局２００は、所定数の教師信号を送信すると、ステップ１０１３として、制御部２０２が送信系の各部を制御し、電源供給路１０５を介して子伝送局３００に向け、送信タイミングについてのティーチングフロー終了を示す終了コマンドＥＴを送信する。具体的には、制御部２０２は、上記終了コマンドＥＴを生成するとともに、変調処理部２０４に対して振幅変調を指示し、これにより終了コマンドＥＴは、再び振幅変調により送信される。
【0119】
これに対して、子伝送局３００は、ステップ１０２２で送信タイミングを求めた後は、ステップ１０２３として、振幅変調による信号の受信を待機した状態にある。すなわち、制御部３０２は受信系の各部を制御し、例えば、復調処理部３０８に対して振幅変調に対する受信を指示し、電源供給路１０５を介して送信される信号に対して振幅変調に対する復調を行って、親伝送局２００から送信される終了コマンドＥＴを待機している。
【0120】
やがて、子伝送局３００は、データ受信部３０９が上記終了コマンドＥＴを受信して制御部３０２に出力すると、これに応動して制御部３０２は、送信系の各部を制御して、上記終了コマンドＥＴに対するＡｃｋコマンドを親伝送局２００へ返す送信制御を行った後、ステップ１０２４に移行する。
【0121】
ステップ１０２４において子伝送局３００は、ステップ１０２２で得た送信タイミングに応じて、記憶部３１０に記憶されるパラメータ情報３１０ａおよび３１０ｂを更新する。以後、これらのパラメータにしたがって、位相変調による送信を開始する。
【0122】
一方、親伝送局２００は、データ受信部２０９が子伝送局３００からＡｃｋコマンドを受信して制御部２０２に出力すると、これに応動して制御部２０２は、受信系の各部を制御し、以後、位相変調によるコマンド受信を実行する。かくして、子伝送局３００から親伝送局２００へのコマンド伝送は、位相変調により行われる。
【0123】
以上のように、上記構成の灯火監視制御システムでは、親伝送局２００が子伝送局３００に対して教師信号を送信し、この教師信号に基づいて子伝送局３００は受信あるいは送信に関わるパラメータを検出して設定し、以後は、このパラメータに基づいて、より高速な通信方式により通信を行うようにしている。
【0124】
したがって、上記構成の灯火監視制御システムによれば、高速な通信に対応する変調方式を用いる場合でも、状況に応じたパラメータ設定ができるので、各子伝送局３００－１～３００－ｎにおける固有の負荷変動等の影響を抑制でき、安定した通信品質を得ることができる。
【0125】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0126】
例えば、上記実施形態では、図９を参照して説明したように、周波数ｆ１の搬送波を通じて送られた教師信号ＴＲあるいはＴＴに基づいて、周波数ｆ１についての受信タイミングや送信タイミングを算出（検出）するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、周波数ｆ２の搬送波を通じて送られた教師信号ＴＲあるいはＴＴに基づいて、周波数ｆ１についての受信タイミングや送信タイミングを算出（検出）するようにしてもよい。
【0127】
以下、図１１を参照して、受信タイミングを例に具体的な算出方法について説明する。
図１１は、周波数ｆ２についてゼロクロス点を起点とした、教師信号ＴＲの信号強度の時間的な分布データである。制御部３０２は、信号強度について、ゼロクロスから立ち上がりまでの間の最大レベルをＭＩＮとし、信号強度の立ち上がり後の最初の極大レベルをＭＡＸとする。そして、ＭＩＮとＭＡＸの和の１／２を閾値強度とする。
図１１は、周波数ｆ２についてゼロクロス点を起点とした、教師信号ＴＲの信号強度の時間的な分布データである。制御部３０２は、信号強度について、ゼロクロスから立ち上がりまでの間の最大レベルをＭＩＮとし、信号強度の立ち上がり後の最初の極大レベルをＭＡＸとする。そして、ＭＩＮとＭＡＸの和の１／２を閾値強度とする。
【0128】
そして、制御部３０２は、ゼロクロス点を起点とした上記閾値強度のタイミングから、上記シンボル速度の１／２に相当する時間を引いたタイミングを、周波数ｆ２についての受信タイミングとして算出（検出）するとともに、周波数ｆ１とｆ２の周波数差や比に基づく係数を乗算して、周波数ｆ１についての受信タイミングを算出（検出）する。
【0129】
このように、周波数ｆ１とｆ２の周波数差や比に基づく係数、すなわち、教師信号の搬送波周波数に応じた信号強度偏差に起因する係数を用いることで、異なる周波数の教師信号で得たタイミングを用いて送受信のタイミングを求めることができる。
【0130】
また上記実施形態では、教師信号に基づいて送受信のタイミングを検出する場合について説明したが、シンボル数を通知するための教師信号ＴＳに基づいてシンボル数を算出することもできる。シンボル数は伝達する情報量に相当するものであり、教師信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間で、送信側は受信側に対してシンボル数を示すことができる。
【0131】
このために、教師信号の送信側、例えば、親伝送局２００は、実際の通信で使用するシンボル数のシンボルを有する送信信号を教師信号ＴＳとして送信する制御機能を制御部２０２に備え、一方、教師信号を受信する側、例えば子伝送局３００は、制御部３０２に新たな機能として、図１２に示すようなシンボル数算出処理５０３ｃを備える。
【0132】
このシンボル数算出処理５０３ｃは、受信タイミング算出処理５０３ａ（あるいは、送信タイミング算出処理５０３ｂ）と同様にして、図１３に示すように、教師信号ＴＳについて、ゼロクロス点を起点とした教師信号ＴＳの立ち上がりから、信号注入部分の始まりのタイミングＢを検出するとともに、加えて、教師信号ＴＳの立ち下がりから、信号注入部分の終わりのタイミングＡを検出する。
【0133】
タイミングＢについてシンボル数算出処理５０３ｃは、信号強度について、ゼロクロスから立ち上がりまでの間の最大レベルをＭＩＮ１とし、信号強度の立ち上がり後の最初の極大レベルをＭＡＸ１とする。そして、ＭＩＮ１とＭＡＸ１の和の１／２を閾値強度１とする。
【0134】
そしてシンボル数算出処理５０３ｃは、ゼロクロス点を起点とした上記閾値強度１のタイミングから、上記シンボル速度の１／２に相当する時間を引いたタイミングを、この搬送波周波数（例えば、ｆ１）についてのタイミングＢとして算出（検出）する。
【0135】
一方、タイミングＡについてシンボル数算出処理５０３ｃは、信号強度について、立ち下がり直前の極大レベルをＭＡＸ２とし、信号強度の立ち下がり後の最大レベルをＭＩＮ２とする。そして、ＭＩＮ２とＭＡＸ２の和の１／２を閾値強度２とする。
【0136】
そしてシンボル数算出処理５０３ｃは、ゼロクロス点を起点とした上記閾値強度２のタイミングから、上記シンボル速度の１／２に相当する時間を引いたタイミングを、この搬送波周波数（例えば、ｆ１）についてのタイミングＡとして算出（検出）する。
【0137】
その後、シンボル数算出処理５０３ｃは、タイミングの差（Ａ－Ｂ）をシンボル速度で除することで、シンボル数を算出する。これにより、受信側、例えば子伝送局３００は、高速通信に対応する変調方式で送られる信号のシンボル数を把握することができる。
【0138】
また、シンボル数算出処理５０３ｃによれば、立ち上がりのタイミングＢと立ち下がりのタイミングＡを検出できるので、例えば、ノイズなどの影響により１つのスロット内で通信に利用できる期間（以下、通信可能期間と称する）が複数に分割される場合でも、各通信可能期間のタイミング（始まりと終わり）を検出できる。このため、通信リソースを有効に活用して、例えば、通信フレームを任意に分割した通信も可能である。
【0139】
なお、ここでの説明では、教師信号ＴＳを教師信号ＴＲやＴＴと区別して説明したが、教師信号ＴＲやＴＴによって、送信側が受信側にシンボル数を伝達することは可能であり、その場合、教師信号ＴＲやＴＴとして、実際の通信で使用するシンボル数のシンボルを有する信号を送信すればよい。
【0140】
また、シンボル数を算出する場合でも、図１１を用いて説明したように、教師信号の搬送波周波数に応じた信号強度偏差に起因する係数を乗算する演算は可能である。このため、例えば、搬送波周波数ｆ１の信号波形を分析して、搬送波周波数ｆ２の信号についてシンボル数を検出することができる。
【0141】
また上記実施形態では、複数の異なる周波数（ｆ１，ｆ２）の搬送波を用いて教師信号を送信するようにしているので、Ｓ／Ｎ比に応じて、良好な周波数を選択することができる。このため、教師信号を受信する側、例えば子伝送局３００は、制御部３０２に新たな機能として、図１４に示すようなＳ／Ｎ比算出処理５０３ｄを備える。
【0142】
搬送波周波数ｆ１と搬送波周波数ｆ２について、それぞれゼロクロス点を起点として、例えば、図１５に示すような教師信号が受信できたとする。Ｓ／Ｎ比算出処理５０３ｄは、各周波数ｆ１、ｆ２についてそれぞれ、教師信号が送信信号に注入されない期間、すなわちノイズの区間と、教師信号の信号強度とを時系列で比較して、Ｓ／Ｎ比を算出する。
【0143】
そしてＳ／Ｎ比算出処理５０３ｄは、Ｓ／Ｎ比を比較して、良好なＳ／Ｎ比の周波数（図１５の例ではｆ１）を、送受信タイミングの検出や、シンボル数の検出、あるいは通信に使用する周波数として選択する。これによれば、通信品質の安定化に寄与できる。
【0144】
なお、教師信号が送信信号に注入されない期間、すなわちノイズ成分を表す部分は、前述した信号波形の立ち上がりのタイミングや立ち下がりのタイミングに基づいて特定できる。
【0145】
さらに、教師信号が送信信号に注入されない期間、すなわちノイズ成分を表す部分に着目し、ノイズを除去した教師信号に対して、前述したような送受信タイミングの検出やシンボル数の検出を行うようにしてもよい。すなわち、算出処理４０５および算出処理５０３は、タイミングやシンボル数の検出に先立って、ノイズの除去を行う。
【0146】
例えば、図１６に示すような教師信号（図１６（ａ））が受信できたとする。この信号には、ノイズ（図１６（ｂ））が含まれているため、算出処理４０５（または算出処理５０３）は、教師信号が送信信号に注入されない期間、すなわちノイズの区間の平均強度レベル分だけ差し引いた信号波形（図１６（ｃ））を求める。
【0147】
そして、算出処理４０５（または算出処理５０３）は、信号強度の立ち上がり後の最初の極大レベルをＭＡＸとし、ＭＡＸの１／２を閾値強度とする。そして、算出処理４０５（または算出処理５０３）は、ゼロクロス点を起点とした上記閾値強度のタイミングから、上記シンボル速度の１／２に相当する時間を引いたタイミングを、受信タイミング（あるいは送信タイミング）として算出（検出）する。
【0148】
なお、立ち下がりのタイミングについても、同様に求めることができ、またこのようにして求めた、立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングに基づいて、シンボル数算出処理５０３ｃは同様にして、シンボル数の算出を行うことができる。
【0149】
またティーチングの開始のタイミングや、事前のティーチングによって求めておいたパラメータの使用開始のタイミングは、さまざまな設定により、より有効な効果を発揮できる。例えば、親伝送局２００は、灯火監視制御装置１０２からの指示を受け付けるので、灯火監視制御装置通信部２０１が灯火監視制御装置１０２から受けた指示（例えば、灯火器の点消灯制御や輝度制御）を制御部２０２が監視し、指示に応じて、図７や図１０に示したティーチングのフローを開始、あるいは、事前のティーチングによって求めておいたパラメータの使用を開始するようにしてもよい。これによれば、灯火監視制御装置１０２の制御に応じて、通信品質を確保することができる。
【0150】
また親伝送局２００に対する灯火監視制御装置１０２からの直接的な指示ではなく、間接的な情報からティーチングやパラメータの使用を開始することもできる。例えば、図１７に示すように、灯火監視制御装置１０２は、灯火器の輝度制御のために、定電流電源装置１０１を制御することがある。
【0151】
このため、制御部２０２が、灯火監視制御装置１０２から定電流電源装置１０１に対する制御を監視したり、定電流電源装置１０１が供給する電力量（灯火器の消費電力）や電流値などを計測して監視し、この監視結果に応じて、ティーチングを開始したり、事前のティーチングによって得たパラメータに基づく制御を開始するようにしてもよい。
【0152】
また上記実施形態では、教師信号の送受信のために、ノイズに対してクリティカルな影響を受けにくい低速な変調方式として振幅変調を用い、その後の相対的な高速な通信のための変調方式として位相変調を用いるものとして説明したがこれらの変復調方式に限定されるものではなく、その他の変復調方式を適用してもよい。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0153】
１００…交流電源、１０１…定電流電源装置、１０２…灯火監視制御装置、１０３…フィルタ、１０４…交流器、１０５…電源供給路、２００…親伝送局、２０１…灯火監視制御装置通信部、２０２…制御部、２０３…データ送信部、２０４…変調処理部、２０５…信号送信部、２０６…信号受信部、２０７…位相検出部、２０８…復調処理部、２０９…データ受信部、２１０…記憶部、２１０ａ…パラメータ情報、２１０ｂ…パラメータ情報、２１１…外部通信部、３００－１～３００－ｎ…子伝送局、３０１…灯火制御部、３０２…制御部、３０３…データ送信部、３０４…変調処理部、３０５…信号送信部、３０６…信号受信部、３０７…位相検出部、３０８…復調処理部、３０９…データ受信部、３１０…記憶部、３１０ａ…パラメータ情報、３１０ｂ…パラメータ情報、３１１…外部通信部、４００…コマンド判定・データ処理、４００－１～４００－ｎ…灯火器、４０１…コマンド受信処理、４０２…データ送信処理、４０３…データ受信処理、４０４…応答送信処理、４０５…算出処理、４０５ａ…受信タイミング算出処理、４０５ｂ…送信タイミング算出処理、５００…コマンド判定・データ処理、５０１…データ受信処理、５０２…データ送信処理、５０３…算出処理、５０３ａ…受信タイミング算出処理、５０３ｂ…送信タイミング算出処理、５０３ｃ…シンボル数算出処理、５０３ｄ…Ｓ／Ｎ比算出処理。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
