JP2013501450A - 電力線を用いた時刻放送情報の送受信装置及びその送受信方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ホームオートメーションの実行又は各種の産業設備の使用において、常用電力線により時刻情報を伝送する。電力線放送は、時刻情報のような少量のデータを単方向に伝送し、低周波帯域の搬送波を用いて、遠距離電力線放送ができる。このため、所定の電力を伝送することができる電力線(110)と、時刻情報に対応する時刻情報信号を出力する時刻出力手段(120)と、 電力線(110)と時刻出力手段(120)との間を連結し、出力された時刻情報信号を電力線(110)内の電力信号に結合する信号結合手段(130)と、電力線(110)の線路末端に連結され、電力線(110)から所定の周波数帯域を有する時刻情報信号を抽出するフィルタ(140)と、フィルタ(140)に連結され、抽出された時刻情報信号を基に、所定の同期化技法で時刻情報に同期化される時刻獲得手段(150)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時計が提供される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力線を用いた時刻放送情報の送受信装置及びその送受信方法に関する。さらに詳しくは、電力線を介して、低周波に載せられた時刻放送情報を不特定多数へ放送し受信するようにすることで、正確な時刻情報を簡便に伝達可能な時刻放送情報を伝達する電力線を用いた時刻放送情報の送受信装置及びその送受信方法に関する。

＜通信及び放送＞
通信とは、２つの地点又はその以上の地点の間で、符号・音響・映像などの情報を送信、受信、交流する作用を総称する用語である。その中で、電力線通信(Power Line Communication、PLC)は、電力を供給する電力線を介して、音声とデータを電力信号に載せて、通信する技術である。
通信に対比される概念として、放送(Broadcasting)があるが、放送とは、適切な受信装置を備えた不特定多数の大衆が同時に見るか聞くことができるように、エンタテインメント、情報、教育といった様々な情報を伝播することを言う。

本発明で開示される発明は、少量のデータを単方向に送信し、不特定多数の大衆が受信するようにすることから、電力線放送(PLB、Power Line Broadcasting)と定義することができる。その中でも、本発明は、電力線の電力信号に時刻放送情報を載せて、各種の機器に伝送する送受信装置及び方法に関するものであって、電力線時間放送(PLTB、Power Line Time Broadcasting)と定義することができる。

このような電力線放送は、電力線通信とは異なり、低周波を用いて電力線を介して遠距離送信が可能であり、単方向の情報伝達が目的である場合に、既存の電力線通信と比較して、更に効率よく目的を達成することができる。

上述した電力線放送は、電力線通信が有する下記のような理由で、その概念及び技術の導入が必要である。

電力線通信は有線通信であって、媒体として電力線を用いるため、電波の漏れで他の無線設備に影響する可能性があり、多量のデータを受け渡しするための周波数帯域が、場合によっては、電波法により制限される周波数帯域であることもある。

また、電力線通信に用いられる電力線は、電話線又は非対称デジタル加入者回線(ADSL)のように単一の目的に単一の機器からなる通信線ではなく、家庭の冷蔵庫、ＴＶ、韓国電力の計量設備など、様々な機器が接続されている。このため、回線の雑音レベルが非常に高く、信号の歪み又は遮断される現象が頻発して、データ通信回線としては不向きである。特に、高い負荷、干渉現象、変動するインピーダンス、信号減衰現象などの特殊な環境を克服し、制限された信号電力を介して、データを伝達しなければならない。

＜時刻情報放送の必要性＞
近来、時間は、最も正確に測定できる物理量である。このような正確性により、時刻情報は、産業全般に活用される価値が十分であり、このため、時刻情報を管理し、正確に維持するのが重要となっている。

このような時刻情報の中には、国際原子時(TAI)及び世界協定時(UTC)の他にも、多数の国家で管理・維持される各国の標準時が、長波の形態で放送されており、また、ＧＰＳ(Global Positioning System)衛星に搭載された原子時計の基準時も、時刻情報として活用される。

標準周波数放送は、簡単な長波又は短波ラジオ受信装置で受信が可能であり、広く利用されており、船舶、及び軍通信などの通信電子装備を使用する現地で時間周波数の矯正が可能である。放送されている標準周波数は、多数の原子時計から生成され、国際比較による国際溯及性が確保された上、時刻符号発生装置で作られたＢＣＤ(Binary Coded Decimal)タイムコード、秒信号などの時刻情報を搬送周波数に載せて放送する。

しかし、短波帯通信は、空間波を主に使用しているため、室内受信が困難であり、電離層の状態、及び受信アンテナの設置場所による受信感度の劣化といった不都合がある。

また、インターネット網又は電話網を用いて、標準時情報のような時刻情報を獲得する方法も、各種の電子製品、工場の設備及び研究所などの各種の計測器に時刻情報を供給することにおいて、迂回的であるか、一定の限界がある。
従って、別の専用配線を設置することなく、時刻情報(例えば、長波放送、ＧＰＳを用いた基準時)を伝送し、既に設置されている電気設備をそのまま利用することができ、ホームオートメーションの実行、各種の計測器又はシステム装備を備えた産業現場、そして、各種の国策、民間課題事業などに時刻情報を活用することができる電力線を用いた時刻情報の放送伝送に対する技術が必要である。

従って、本発明は、上記のような必要により案出されたものであって、本発明の目的は、ホームオートメーション又は各種の産業設備を実行するため、常用の電力線を通じて時刻情報を伝送し、これを活用することのできる送受信装置及び方法を提供することにある。

また、本発明の目的は、所定の周波数帯域の時刻情報信号を、電力線を通じて伝送し、これを受信する時刻獲得手段が同期化技法で伝送された時刻に同期化するようにして、各種機器が時刻を容易に獲得・活用する送受信装置及び方法を提供することにある。

更に、本発明の目的は、電力線通信が、多量のデータを両方向に伝送するため高周波帯域の搬送波を要することに対し、時刻情報のような少量のデータを単方向に伝送し、低周波帯域の搬送波を用いて遠距離電力線放送が可能な送受信装置及び方法を提供することにある。

そして、本発明の目的は、停電後、各種の計測装備の時間設定が電力信号に応じて自動に行われ、別にユーザが時間設定を行うことが不要であり、既存の電力線をそのまま使用することのできる送受信装置及び方法を提供することにある。

上述したところのような本発明の目的は、 所定の電力を伝送する電力線１１０と、時刻情報に対応する時刻情報信号を出力する時刻出力手段１２０と、前記電力線１１０と前記時刻出力手段１２０との間に連結され、前記出力された時刻情報信号を前記電力線１１０内の電力信号に結合する信号結合手段１３０と、前記電力線１１０の線路末端に連結され、前記電力線１１０から、所定の周波数帯域を有する前記時刻情報信号を抽出するフィルタ１４０と、前記フィルタ１４０に連結され、前記抽出された時刻情報信号を基に、所定の同期化技法で前記時刻情報に同期化される時刻獲得手段１５０とを含むことを特徴とする電力線を用いた時計により達成される。

また、 前記フィルタ１４０と前記時刻獲得手段１５０との間に連結され、搬送波信号を除去して、前記時刻情報信号を出力する復調手段１４１と、符号化された前記時刻情報信号を復号するデコード手段１４３と、同期化により獲得された前記時刻情報信号をディスプレイする時刻表示手段１６０とを、更に含むことが望ましい。

一方、本発明の目的は、時刻出力手段１２０が、前記時刻情報信号が電力線１１０内の電力信号に結合されるように、時刻情報信号を出力するステップ(Ｓ１１０)と、前記電力線１１０と前記時刻出力手段１２０との間に連結された信号結合手段１３０が、前記出力された時刻情報信号を前記電力線１１０内の電力信号に結合するステップ(Ｓ１２０)と、前記電力線１１０の線路末端に連結されたフィルタ１４０が、前記電力線１１０から所定の周波数帯域を有する前記時刻情報信号を抽出するステップ(Ｓ１３０)と、前記フィルタ１４０に連結された時刻獲得手段１５０が、前記抽出された時刻情報信号を基に所定の同期化技法で前記時刻情報に同期化されるステップ(Ｓ１４０)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時刻送信方法により達成される。

また、時刻獲得手段１５０の同期化ステップ(Ｓ１４０)は、時刻獲得手段１５０が時刻情報信号に含まれているタイムコードの開始に合わせて、同期のための開始信号を入力されるステップ(Ｓ１４２)と、時刻獲得手段１５０が時刻同期化のためのタイムコードを一定の周期で入力されるステップ(Ｓ１４４)とを行うことが望ましい。

また、時刻表示手段１６０が、更に、同期化で獲得された時刻情報をディスプレイするステップ(Ｓ１５０)を含むことが望ましい。

一方、本発明の目的は、所定の電力信号を送る電力線２１０と、年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を符号化して、時刻放送信号を生成する放送信号生成手段２２０と、前記時刻放送信号を搬送波に変調して、変調信号を生成する変調手段２３０と、前記変調信号を前記電力信号に結合する放送信号結合手段２４０とを含む電力線を用いた時刻放送情報の送信装置により達成される。

また、所定の電力信号を伝送する電力線２１０から、前記電力信号に結合された変調信号を抽出するフィルタ２５０と、前記変調信号から時刻放送信号を復調する復調手段２７０と、前記復調された時刻放送信号を復号化して、年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得する放送情報獲得手段２８０とを含む電力線を用いた時刻放送情報の受信装置により提供される。

一方、本発明の目的は、放送信号生成手段２２０が、年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を符号化するステップ(Ｓ２１０)と、前記放送信号生成手段２２０が、前記符号化された時刻放送情報を基に、時刻放送信号を生成するステップ(Ｓ２２０)と、変調手段２３０が、前記時刻放送信号を搬送波に変調して、変調信号を生成するステップ(Ｓ２３０)と、放送信号結合手段２４０が、前記変調信号を電力線２１０の電力信号に結合するステップ(Ｓ２４０)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時刻放送情報の送信方法により達成される。

また、本発明の目的は、電力線２１０に連結されたフィルタ２５０が、前記電力線２１０の電力信号と結合された変調信号を抽出するステップ(Ｓ２５０)と、復調手段２７０が、前記変調信号から時刻放送信号を復調するステップ(Ｓ２６０)と、放送情報獲得手段２８０が、前記復調された時刻放送信号から符号化された時刻放送情報を復号化するステップ(Ｓ２７０)と、前記放送情報獲得手段２８０が、前記復号化された時刻放送情報を獲得するステップ(Ｓ２８０)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時刻放送情報の受信方法により達成される。

更に、本発明の目的は、 所定の電力信号を伝達する電力線３１０と、前記電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を符号化し、前記時刻放送信号が、前記符号化された時刻放送情報に対応するように、複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を生成する放送信号生成手段３２０と、前記時刻放送信号を前記電力信号に結合する放送信号結合手段３３０とを含むことを特徴とする電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送信装置により達成される。

なお、本発明の目的は、電力線３１０に連結され、前記電力線３１０から複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を抽出して、前記互いに異なる周波数を個別の周波数に分離するフィルタリング手段３５０と、前記分離された個別周波数の結合を基に、時刻放送情報を復号化して、復号化された時刻放送情報を獲得する放送情報獲得手段３６０とを含むことを特徴とする電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の受信装置により達成される。

また、本発明の目的は、放送信号生成手段３２０が、年、月、日、時、分及び秒の少なくとも一つの時刻放送情報を符号化するステップ(Ｓ３１０)と、前記放送信号生成手段３２０が、前記符号化された時刻放送情報に対応するように、合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を生成するステップ(Ｓ３２０)と、放送信号結合手段３３０が、前記時刻放送信号を電力線３１０の電力信号に結合するステップ(Ｓ３３０)とを含むことを特徴とする電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送信方法により達成される。

また、本発明の目的は、電力線３１０に連結されたフィルタリング手段３５０が、前記電力線３１０から複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を抽出するステップ(Ｓ３５０)と、前記フィルタリング手段３５０が、前記時刻放送信号から前記互いに異なる周波数を個別周波数に分離するステップ(Ｓ３５３)と、放送情報獲得手段３６０が、前記分離された個別周波数の結合を基に、時刻放送情報を復号化するステップ(Ｓ３６０)と、前記放送情報獲得手段３６０が、前記復号化された時刻放送情報を獲得するステップ(Ｓ３７０)とを含むことを特徴とする電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の受信方法により達成される。

また、本発明の目的は、所定の電力信号を伝達する電力線４１０と、前記電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を受信し、２進数に符号化する符号化手段４２０と、前記符号化された時刻放送情報に対応するように、互いに異なる２つのトーン周波数信号を周波数偏移変調して、時刻放送信号を生成する放送信号生成手段４３０と、前記時刻放送信号を前記電力信号に結合する放送信号結合手段４４０とを含むことを特徴とする電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送信装置により達成される。

更に、本発明の目的は、所定の電力信号を伝送する電力線４１０から、前記電力信号に結合されており、互いに異なる２つのトーン周波数信号に周波数偏移変調された変調信号を抽出するフィルタ４５０と、前記変調信号から、前記２つのトーン周波数信号を復調する復調手段４７０と、前記復調された２つのトーン周波数信号を復号化して、前記電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得する放送情報獲得手段(480)とを含むことを特徴とする電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の受信装置により達成される。

なお、本発明の目的は、符号化手段４２０が、電力線４１０の電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を２進数に符号化するステップ(Ｓ４１０)と、放送信号生成手段４３０が、前記符号化された時刻放送情報に対応するように、２つのトーン周波数信号を周波数偏移変調して、時刻放送信号を生成するステップ(Ｓ４２０)と、放送信号結合手段４４０が、前記生成された時刻放送信号を前記電力信号に結合するステップ(Ｓ４３０)とを含むことを特徴とする電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送信方法により達成される。

また、本発明の目的は、フィルタ４５０が、所定の電力信号を伝送する電力線４１０から、前記電力信号に結合されており、互いに異なる２つのトーン周波数信号に周波数偏移変調された変調信号を抽出するステップ(Ｓ４５０)と、復調手段４７０が、前記変調信号から前記２つのトーン周波数信号を復調するステップ(Ｓ４６０)と、放送情報獲得手段４８０が、前記復調された２つのトーン周波数信号を復号化して、前記電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得するステップ(Ｓ４７０)とを含むことを特徴とする電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の受信方法により達成される。

上記のような本発明の好適な一実施形態によると、ホームオートメーション又は各種の産業設備の実行において、常用の電力線を通じて時刻情報を伝送してこれを活用することができる。

また、所定の周波数帯域の時刻情報信号を電力線を通じて伝送し、これを受信する線路末端の時刻獲得手段が、同期化技法で伝送された時刻に同期化するようにして、各種機器の時刻獲得及び活用が容易である。

更に、従来の電力線通信が、多量のデータを両方向に伝送するため、高周波帯域の搬送波を要することに対して、時刻情報のような少量のデータを単方向に伝送し、低周波帯域の搬送波を用いて、遠距離の電力線放送が可能であるという効果がある。

なお、停電後、各種の計測装備の時間設定が電力信号に応じて自動に行われ、別にユーザが時間設定を行う必要がなく、既存の電力線をそのまま使用することができるという効果がある。

本発明の第１の実施形態による電力線を用いた時計の構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態による電力線を用いた時刻送信方法を順次示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による電力線を用いた時刻放送情報の送受信装置の構成を示す構成図である。 従来の無線通信を用いた時間周波数標準の伝播方法である標準周波数局の２値数１０進化タイムコードの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態による２値数１０進化タイムコードの周波数偏移変調を説明する図である。 本発明の第２の実施形態による電力線を用いた時刻放送情報の送信方法を順次示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による電力線を用いた時刻放送情報の受信方法を順次示すフローチャートである。 本発明の第３の実施形態による電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送受信装置の構成を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態による時刻放送信号である複合周波数符号の数字に対応する周波数合成ペアを示す図である。 本発明の第３実施形態による時刻放送信号の生成に用いられる複合周波数符号タイムコードで１０秒のタイムフレームを示す図である。 本発明の第３実施形態による電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送信方法を順次示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態による電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の受信方法を順次示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態による電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送受信装置の構成を示す構成図である。 本発明の第４実施形態による電力信号の交流信号に時刻放送信号を結合した状態を示すグラフである。 本発明の第４実施形態による電力信号の交流信号に結合された時刻放送信号を示すグラフと、これに対応する符号化された時刻放送情報を示すグラフである。 本発明の第４実施形態による電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送信方法を順次示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態による電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の受信方法を順次示すフローチャートである。

＜第１実施形態の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態による電力線を用いた時計の構成を示す構成図である。図１に示すように、電力線１１０は、電力線通信(PLC: Power Line Communication)において必須構成要素であって、別のレン線や無線通信装備なしに、コンセントに電源が挿入されると、電力線１１０を通じて音声又は各種の情報を高周波信号に乗せて送ることができる。電力を供給する電力線１１０が媒体として使用されるので、通信線を更に設置することなく、既存の電力線１１０を使用することができる。また、本発明の一実施形態で使用される電力線１１０の電力信号は、５０Hz〜６０Hzの交流信号であって、１１０Vrms又は２２０Vrmsの電圧を有することができるが、これに限るものではなく、電圧の変動を有する配電線、又は送電のための送電線であってもよい。

時刻出力手段１２０は、時刻情報を含む時刻情報信号を、有無線通信を通じて受信し、電力線１１０へ出力する。時刻情報は、標準時(ST)情報、又はＧＰＳを用いた基準時情報を含む。標準時情報は、国家標準機関のセシウム原子時計から直接受信されることができる。ここで、時刻情報は、日、時、分、秒といった現在の標準時だけではなく、地域別の時刻情報及び世界時刻情報を含む。
また、国家標準機関で送出する短波帯域を用いる無線放送を通じて受信されるか、インターネット網(例えば、T1/E1専用線、ADSL、HFCなど)又は電話網上に受信されることもできる。このような時刻出力手段１２０は、アパート団地(例えば、団地内の管理事務所)や、大型ビル、又は工場などの大規模施設に設置されることができる。

信号結合手段１３０は、時刻出力手段１２０で出力された時刻情報信号を、誘導結合(inductive coupling)で電力線１１０に乗せる役割を果たす。電力信号の１周期内のある時点に時刻情報信号を結合することができ、この時、信号の歪みを最小化するため、電力信号に基づく電力線１１０内の信号が０Ｖ近くになると、信号を結合するのが好適である。しかし、信号品質が良好であって、復調に問題がないと、所定の位相によらず、結合することもできる。

フィルタ１４０は、電力線１１０から各種信号を入力されて、所定の周波数帯域を有する時刻情報信号を抽出する手段であって、帯域通過フィルタで構成することができる。ここで、所定の周波数帯域の電源周波数は、通常、６０Hzを有するので、これと区別するため、高周波の搬送波を用いる。また、所定の周波数帯域は、電力線通信の国家標準に関連し、さらには、世界標準とも結びつけるものであって、適正な周波数に割り当て、使用禁止帯域として指定することができなければならない。

時刻獲得手段１５０は、フィルタ１４０と連結され、標準時情報又はＧＰＳを用いた基準時情報のような時刻情報を獲得することで、時刻情報を活用可能な各種の装備及びシステムとなる。例えば、家庭では、冷蔵庫、電気釜、洗濯機、テレビ、АＶシステムなどの家電製品と、ノートＰＣなどが該当し、研究室や工場などでは、各種の計測器及び産業機器が該当する。また、交通信号、官公庁などのように正確な時刻を要求し、ここに統一され得る全てのシステムであることができる。そして、どんな場所でも、電力線１１０が設置されていると、時刻獲得手段１５０から時刻情報を抽出し、標準時などを表示できる小、中、大型の時計にも利用することができる。

時刻獲得手段１５０は、同期化技法で時刻情報を獲得する。時刻獲得手段１５０は、時刻情報信号に、時刻情報以外の周期的なタイムコードと、タイムコードの開始を報知するスタートコードとを含み、これを受信し、ここに合わせることで、時刻情報に同期化する。勿論、周期的な同期化だけでなく、その周期を短くして、ほとんど連続的に時刻情報を獲得することもできる。そして、時刻獲得手段１５０は、電源がオフすると、自体クロックで現在時刻を表示するオシレータを含む。

時刻獲得手段１５０の第１例として、家庭毎に設置されている積算電力計(図示せず)の累積電力量を計算するための手段を含むことであるが、時刻情報が獲得されると、家庭毎に正確な時間に使用された正確な電力量を算出することで、遠隔検針が行われる。

また、時刻獲得手段１５０の第２例として、ホームオートメーション(図示せず)の場合、時刻情報が獲得されると、照明制御、防犯などが、正確な時刻に自動に行える。

更に、時刻獲得手段１５０の第３例として、交通信号灯の制御手段(図示せず)を含むことができるが、交通信号灯の制御手段が時刻情報を獲得すると、多数の交通信号灯が正確な時刻に基づいて一体として統制される。

その他に、時刻獲得手段１５０は、ＣＣＴＶ、Ｗｅｂカメラ、出入管理システム、産業現場のタイマー、時計、ＶＴＲ又はＤＶＲの制御手段を含むことができ、ユビキタスネットワークに基づくセンサーネットワークで又は制御産業での基準時刻提供手段を含むことができる。

復調手段１４１は、時刻情報信号が搬送波周波数に変調(例えば、帯域拡散方式又は位相変調方式)されている場合、フィルタ１４０を通過した時刻情報信号から搬送波を除去することで時刻情報を得られる。この時、通常、変調及び復調が可能なモデムを用い、復調手段１４１とデコード手段１４３との間に増幅手段(図示せず)を含むことで、復調され、微弱な時刻情報信号を増幅することもできる。

デコード手段１４３は、時刻情報信号がデジタル信号に符号化又は暗号化した場合において、これを解除して時刻情報を得るための構成であって、フィルタ１４０及び復調手段１４１を通過した時刻情報信号から時刻情報を得る。この場合、デコード手段１４３は、チップスケールの大きさを有するデコードチップ(図示せず)を用いて、各種機器などに装着することができ、これにより、デコードされた時刻情報は、時刻獲得手段１５０で獲得される。

時刻表示手段１６０は、時刻獲得手段１５０で獲得された時刻情報を、ＬＣＤ又はＬＥＤなどのディスプレイ装置により表示できる。

＜第１実施形態の方法＞
図２は、本発明の第１実施形態による電力線を用いた時刻送信方法を順次示すフローチャートである。図２に示すように、時刻出力手段１２０は、電力線１１０内の電力信号に結合させるため、時刻情報信号を出力する(Ｓ１１０)。ここで、時刻出力手段１２０は、有無線通信(例えば、インターネット網、電話網)を通じて、時刻情報を入力し出力する。ここで、時刻情報は、日、時、分、秒の現在の時刻だけでなく、地域別の時刻情報及び世界時刻情報を含むことができる。

次いで、信号結合手段１３０は、出力された時刻情報信号を、電力線１１０内の電力信号に結合する(Ｓ１２０)。

ついで、電力線１１０の線路末端に連結されたフィルタ１４０が、電力線１１０から、所定の周波数帯域を有する時刻情報信号を抽出する(Ｓ１３０)。

ついで、フィルタ１４０に連結された時刻獲得手段１５０が、抽出された時刻情報信号を基に、同期化技法で時刻情報に同期化される(Ｓ１４０)。もって、時刻情報は各種機器で獲得されて、時刻情報による機器の作動が行われ、このような機器を含むシステムが一元化される。

ついで、時刻表示手段１６０が同期化で獲得された時刻情報を時刻的に又は聴覚的に認知可能にディスプレイする(Ｓ１５０)。

上記のような過程で時刻情報が獲得され、ディスプレイが行われると、次の時刻情報が獲得されるまで時刻を維持するため、内部のローカルオシレータを用いて、内部クロックに設定されることができる。また、電力線１１０の通信を用いるので、６０Hzの電力信号を用いて、時刻を維持することもできる。

図２に示したように、時刻獲得手段１５０の同期化ステップ(Ｓ１４０)は、下記のように行われる。

時刻獲得手段１５０は、時刻情報信号に含まれているタイムコードの開始に同期して、同期化のための開始信号を入力される(Ｓ１４２)。

ついで、時刻獲得手段１５０は、一定の周期で時刻同期化のためのタイムコードを入力される(Ｓ１４４)。この場合、タイムコードは、１分の周期で時刻情報信号に含まれるようにして、時間の分単位に符合されるか、１秒の周期で時刻情報信号に含まれるようにして、時間の秒単位に符合されるようにすることもできる。また、時刻獲得手段１５０にＺカウンタのような機能を与えると、任意の周期で時刻情報を伝送し獲得することができ、伝送された時刻情報(例えば、標準時、又はＧＰＳを用いる基準時)に同期化される。そして、タイムコードの場合、デコード手段１４３によりデコードされたＢＣＤ(Binary Coded Decimal)タイムコードが、同期化のため使用される。

上記のようなステップを通じて、時刻獲得手段１５０がタイムコードに同期することで、時刻情報に同期化する。

＜第２実施形態の構成＞
図３は、本発明の第２実施形態による電力線を用いた時刻放送情報の送受信装置の構成を示す構成図である。図３に示すように、本発明の電力線を用いた時刻放送情報の送受信装置は、電力線２１０を通じて、二進数１０進化タイムコードを放送することで、電力線２１０に連結され、時刻情報を要する全ての計量及び計測機器に、時刻放送情報を提供する。

電力線２１０は、上記と同様であって、その説明は省略する。放送信号生成手段２２０は、年(year)、月(month)、日(day)、時(hour)、分(minute)、及び秒(second)の少なくとも１つの時刻放送情報を符号化して、時刻放送信号を生成する機能を有する。特に、放送信号生成手段２２０は、時刻放送情報を符号化して、時刻放送信号を生成する。本実施形態において、時刻放送情報は、二進数１０進化タイムコードに符号化され、その一例は、後述する。

変調手段２３０は、時刻放送信号を搬送波に変調して変調信号を生成する機能を有する。復調手段２７０は、変調信号から搬送波を除去して、時刻放送信号に復調する機能を有する。ここで、変調手段２３０と復調手段２７０とは、変復調方式により適切な搬送波を用いて、変復調回路(図示せず)で構成されることができる。特に、本発明では、デジタル信号を変復調する方式である周波数偏移変調(ＦＳＫ、Frequency Shift Keying)、振幅偏移変調(АＳＫ、Amplitude Shift Keying)、及び位相偏移変調(ＰＳＫ、Phase Shift Keying)のいずれか１つの変調方式が使用される。

放送信号結合手段２４０は、変調信号を電力信号に結合する機能を有する。即ち、変調手段２３０が、放送信号生成手段２２０から出力された時刻放送信号を変調信号に変調すると、放送信号結合手段２４０が変調信号を、電磁気誘導結合(inductive coupling)で電力線２１０に乗せる。

放送信号結合手段２４０は、電力信号の１周期内の任意の時点で変調信号を結合することができる。ここで、信号の歪を最小化し、受信装置で信号の検出を容易にするため、電力線２１０内の電力信号が０Ｖとなる瞬間を検出し、変調に使用することで、変調を容易にし、放送端と受信端との間の時刻放送信号が意味する時刻時点の一致化を期することができる(Zero Crossing)。

フィルタ２５０は、電力線２１０から結合された変調信号を抽出する機能を有する。数〜数十kHzの周波数帯域を有する変調信号は、６０Hzの電力信号と容易に区分することができるので、帯域通過フィルタを使用して構成される。

また、電力信号の零クロス点で変調信号が結合された場合、零クロス点を検出するゼロクロス検出回路２４５を更に含み、その時点での変調信号を抽出する。

復調手段２７０は、上述と同様であって、その説明を省略する。放送情報獲得手段２８０は、時刻放送情報を要する各種の計測及び計量機器に対応する。 放送情報獲得手段２８０は、ノートＰＣ、交通信号灯、家電製品などを含むことができる。放送情報獲得手段２８０は、復調された時刻放送信号を復号化して、時刻放送情報を獲得する機能を有する。

また、放送情報獲得手段２８０は、時刻放送信号を復号化する機能を有する。本発明の実施形態において、二進数１０進化タイムコードに符号化された時刻放送情報を復号化し、結果として、秒、分、時、日、月、年の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得する。時刻放送情報は、秒(second)、分(minute)、時(hour)、日(day)を基本的に含むことが好適である。さらに、放送情報獲得手段２８０は、電力線２１０の６０Hz交流信号を用いて、別の内部クロック発生手段を備えなくても、時刻を維持することができる。

エコー回路２６０は、共に受信された各種のノイズ信号と区別して、抽出された変調信号のパターンを容易に分析するため、抽出された変調信号を同一のパターンで繰り返し出力する機能を有する。

本発明での時刻放送情報の符号化及び変調方式は、多様にあり得る。符号化方法の場合、放送される時刻放送情報の内容により変更され得る。また、変調方式も、周波数偏移方式、振幅偏移方式、及び位相偏移方式のいずれか１つを使用することができる。以下では、従来の無線通信により送出される二進数１０進化タイムコードの例と共に、本発明で使用される二進数１０進化タイムコードの周波数偏移変調の実施形態について説明する。

図４は、従来の無線通信を用いた時間周波数標準による伝播方法である標準周波数局の二進数１０進化タイムコードの一例を示す図である。図４に示すように、従来の無線通信を用いた時間周波数標準の伝播方法において、全体のタイムフレームを１分として、分(minute)、時(hour)、日(day)といった時刻情報を送出する。

具体的には、毎秒信号にＭ１００Hz信号変調の長さを調整する４ビット二進数１０進化タイムコードが、毎秒１ビットずつ連続的に送出され、ここで、送出されるパルスは、'０'の場合、аで表した２００ｍｓ、'１'の場合、ｂで表した５００ｍｓの間送出され、パルスの同期のため、毎１０秒毎に位置認識用のパルスが、ｃで表した８００ｍｓの間、挿入される。

図５は、本発明の第２実施形態による二進数１０進化タイムコードの周波数偏移変調を説明する図である。図５に示すように、タイムフレームを１秒として、１/６秒ずつ、秒(second)、分(minute)、時(hour)、日(day)、月(month)、年(year)の時刻放送情報を符号化して、周波数偏移変調により表すことができる。この場合、符号化される時点は、電力線の電力信号の位相がゼロクロスする瞬間を選択する。

時刻放送情報に対応する数字は、２進数化して、０と１に符号化される。ここで、４ビットは、時刻放送情報のそれぞれの数字に割り当てられる。更に、０及び１に、高い周波数(Ｆ１)のパルス及び低い周波数(Ｆ２)のパルスを対応させ、１/６秒毎に、同期のための位置認識用のパルスを出力させる。ここで、位置認識用のパルスの周波数として、Ｆ１とＦ２に区別される周波数が使用されるが、それぞれのパルスの出力にかかる時間は、タイムフレームにより異なるが、１秒の場合は、１/６０秒となる。

一方、符号化及び変調方式の第１の変形例として、時刻放送情報のうち、秒(second)、分(minute)、時(hour)、日(day)までは、図５の周波数偏移変調と同一であるが、場合によっては、月(month)、年(year)を、３６５日に取り替えることもできるので、このような場合、月(day)は、３桁数字が必要である。従って、日(day)に、３番目の数字に対応する２ビットを更に割り当てることができる。そして、タイムフレーム(１秒)の残りの時間は、低い周波数の信号に割り当てて、信号を区分することができる。

また、符号化及び変調の第２の変形例として、時刻放送情報のうち、秒(second)、分(minute)、時(hour)、日(day)のみを放送することは、第１の変形例と同様である。但し、１/６秒ずつ、時刻放送情報を割り当てた結果、残りの時間の場合は、初めの１/６秒に何らの信号も伝送しない沈黙(silence)を付加することで、信号を明確に区分することができる。

＜第２実施形態の方法＞
図６は、本発明の第２実施形態による電力線を用いた時刻放送情報の送信方法を順次示すフローチャートである。図６を参照して、本発明の時刻放送情報の送信方法を説明すると、まず、放送信号生成手段２２０が、年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を符号化する(Ｓ２１０)。符号化する時刻は、電力線の電力信号の位相がゼロクロスする時刻を選択する。

次いで、放送信号生成手段２２０は、符号化された時刻放送情報を基に、時刻放送信号を生成する(Ｓ２２０)。

ついで、変調手段２３０は、時刻放送信号を搬送波に変調して、変調信号を生成する(Ｓ２３０)。 更に、変調信号のビットの遷移時点は、電力線の交流信号の零クロス点を用いる。一方、毎秒信号に、１００Hz信号変調の長さを調整する４ビット二進数１０進化タイムコードが、毎秒１ビットずつ、連続的に送出される。この時、送出されるパルスは'０'の場合、аで表した２００ｍｓ、'１'の場合、ｂで表した５００ｍｓの間送出され、パルスの同期のため、１０秒毎に、位置認識用のパルスが、ｃで表した８００ｍｓの間、挿入される。
最後に、放送信号結合手段２４０は、変調信号を、電力線２１０の電力信号に結合することで(Ｓ２４０)、電力線を通じて、時刻放送情報の送信が行われる。

特に、時刻放送情報の符号化ステップ(Ｓ２１０)、及び時刻放送信号の生成ステップ(Ｓ２２０)は、予めプログラム化して、外部(例えば、 無線網、電話網、インターネット網など)から受信される時刻放送情報を自動に符号化し、時刻放送信号を生成するようになる。

図７は、本発明の第２実施形態による電力線を用いた時刻放送情報の受信方法を順次示すフローチャートである。図７を参照して、本発明の時刻放送情報の受信方法について説明すると、まず、電力線２１０に連結されたフィルタ２５０は、電力線２１０の電力信号と結合された変調信号を抽出する(Ｓ２５０)。

ついで、エコー回路２６０は、パターン分析を容易にするため、抽出された変調信号を繰り返し出力する(Ｓ２５５)。

ついで、復調手段２７０は、変調信号から時刻放送信号を復調する(Ｓ２６０)。この時、ゼロクロス検出器(２５５)の出力を、ビット同期及び時点判別の手段として用いる。

ついで、放送情報獲得手段２８０は、復調された時刻放送信号から符号化された時刻放送情報を復号化する(Ｓ２７０)。

ついで、放送情報獲得手段２８０は、復号化された時刻放送情報を獲得し(Ｓ２８０)、これにより、電力線から時刻放送情報を受信する。

フィルタ２５０の変調信号の抽出ステップ(Ｓ２５０)は、ゼロクロス検出回路(図示せず)による零クロス点の検出過程を更に含むことができるが、エコー回路２６０の変調信号の繰返し出力ステップ(Ｓ２５５)は、検出出力が良好であるとすると、省略することもできる。

更に、放送情報獲得手段２８０が時刻放送情報を獲得するステップ(Ｓ２８０)後に、放送情報獲得手段２８０を備えた各種の計測及び計量機器(例えば、 ノートＰＣ、交通信号灯、電子製品など)により、正確な時刻放送情報に基づく機器作動が行われるか、ディスプレイ手段(図示せず)によって、現在時刻情報のディスプレイが行われる。

＜第３実施形態の構成＞
図８は、本発明の第３実施形態による電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送受信装置の構成を示す構成図である。図８に示すように、電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送受信装置は、電力線３１０を通じて複合周波数符号タイムコードを放送することで、電力線３１０に連結され、時刻情報を要する全ての計量及び計測機器に、時刻放送情報を提供することになる。

電力線３１０及び放送信号生成手段３２０は、上記と同様であって、その説明を省略する。但し、放送信号生成手段３２０は、時刻放送情報を複合周波数符号(dual tone multi-frequency、ＤＴＭＦ)の十進数に符号化した複合周波数符号タイムコードを用いて、時刻放送信号を生成する。ここで、複合周波数符号とは、８個の可聴トーン周波数のうち、ペアとして指定された２つのトーンを用いて、１６つのコードを伝送する方式であって、電話網で広く使用される信号方式である。

本発明では、交流周波数の非直線特性により発生される高調波信号の相互の影響を排除するため設定された、低周波数グループの４つの周波数と、高周波数グループの３つの周波数を用いて、グループ間合成で１２個の合成信号である時刻放送信号を生成する。

従って、放送信号生成手段３２０は、図８に示すように、外部から入力される多様な形態の時刻情報を、複合周波数符号タイムコードに符号化するための符号化器３２１を含むと、ゼロクロス検出器３４０から、電力線３１０の交流信号の零クロス点を提供されて、同期される。そして、符号化された時刻放送情報を時刻放送信号に生成するため、低周波数グループの周波数信号を発振する低周波群オシレータ３２３と、高周波数グループの周波数信号を発振する高周波群オシレータ３２５とを含む。

複合周波数符号タイムコードに対応する一対の周波数と、複合周波数符号タイムコードの１周期のタイムフレームの１例については、後述する。

放送信号結合手段３３０は、一対の周波数の合成信号である時刻放送信号を、電力信号に結合する機能を有する。即ち、放送信号結合手段３３０は、放送信号生成手段３２０で出力された一対の周波数の合成信号である時刻放送信号を、放送信号結合手段３３０が電力線３１０に、電磁気誘導結合で乗せる。

放送信号結合手段３３０は、電力信号の半周期内のゼロクロスの通過後に、初半部の時点で時刻放送信号を結合し、終了することが可能であり、但し、零クロス点の電力信号を同期信号として使用すると、時刻放送情報の放送時間エラーを最小化する。

フィルタリング手段３５０は、電力線３１０に連結され、電力線３１０から放送信号抽出手段３５８を用いて電力線の交流周波数を除去し、複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を抽出して、互いに異なる周波数を個別周波数に分離する。

従って、フィルタリング手段３５０は、７つの周波数を区分して通過させる７つの周波数帯域通過フィルタ３５１、３５２、３５３、３５４、３５５、３５６、３５７を有し、時刻放送信号を繰り返し出力するエコー回路３５９を更に含むことができる。

７つの周波数帯域通過フィルタ３５１、３５２、３５３、３５４、３５５、３５６、３５７は、複合周波数符号に用いられる低周波数グループと高周波数グループとのそれぞれに属する７つの互いに異なる周波数を個別的に通過させる。互いに異なる周波数は、互いに異なる可聴周波数である数百〜数千Hzの周波数帯域を有するので、６０Hzの電力信号とは容易に区分することができるだけでなく、７つの周波数も、帯域通過フィルタを通過した周波数信号の強度が異なり、容易に区分することができる。

ゼロクロス検出器３７０は、電力信号の零クロス点で、時刻放送信号が結合された場合において、時刻放送信号の抽出を容易にするため、電力信号の零クロス点を検出する。

更に、エコー回路３５９は、共に抽出された各種のノイズ信号を分別し、パターン分析を容易にするため、抽出された時刻放送信号を繰り返し出力する。
放送情報獲得手段３６０は、フィルタリング手段３５０により分離した個別周波数の組み合わせに基づいて、時刻放送情報を復号化して、時刻放送情報を獲得する。 従って、放送情報獲得手段３６０は、一対の周波数の組み合わせに対応する複合周波数符号タイムコードに復号化する復号化器３６１を備える。この場合、復号化された時間情報が示す正確な時点は、ゼロクロス検出器３７０から提供される。

なお、放送情報獲得手段３６０は、時刻放送情報を直接獲得して、制御のための基準時として用いられる計測器制御手段３６３を備えることができる。但し、ここで、計測器制御手段３６３は、例示のためのものであり、各種の計測及び計量機器、ノートＰＣ、交通信号灯、家電製品など、時刻放送情報を要する全ての電子機器の制御手段を含むことができる。また、放送情報獲得手段３６０は、時刻情報をディスプレイする時刻表示手段を更に備えることができる。

放送情報獲得手段３６０は、復号化器３６１で、時刻放送信号を十進数時刻放送情報に復号化することにより、秒、分、時、日、月、年の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得する。時刻放送情報は、基本的に、秒(second)、分(minute)、時(hour)、日(day)を含むのが好適である。また、放送情報獲得手段３６０は、電力線３１０の６０Hzの交流信号を用いて、別の内部クロック発生手段を備えなくても、時刻を維持することができる。

一方、本発明は、複合周波数符号を用いた電力線による時刻放送情報の放送に関するものであるので、基本的に、複合周波数符号方式で、時刻放送情報の符号化及び時刻放送信号の生成が行われる。即ち、複合周波数符号は、一対の周波数の組み合わせに対応する１つの十進数に符号化され、一対の周波数を合成又は変調することで、時刻放送信号を生成する。

図９は、本発明の第３実施形態による時刻放送信号である複合周波数符号の数字に対応する周波数合成ペアを示す図である。図９に示すように、本発明で用いられる周波数群は、４つの周波数の低周波数グループ(６９７Hz、７７０Hz、８５２Hz、９４１Hz)と、３つの周波数の高周波数グループ(１２０９Hz、１３３６Hz、１４４７Hz)を含む。これらの周波数を組み合わせると、１２個のコードとなる。即ち、０から９までの複合周波数符号の数字と、＊及び＃とを、周波数の合成で表わすことができる。ここで、＊と＃は、後述する時刻放送情報の区分信号として使用されることができる。

図１０は、本発明の第３実施形態による時刻放送信号の生成に用いられる複合周波数符号タイムコードで、１０秒のタイムフレームを示す図である。図１０に示すように、時刻放送情報が、秒(second)、分(minute)、時(hour)、日(day)の場合において、１０秒周期で時刻放送情報が更新されるタイムフレームを構成することができる。このようなタイムフレームは、フレーム区分信号(＊)、複合周波数符号数字信号(０〜９)、及び数字区分信号(＃)から構成される。

図１０に示したタイムフレームは、３１２日２３時４３分５１秒の時刻放送情報を含む。この時、フレーム区分信号及び複合周波数符号数字信号はそれぞれ、０．９秒の間、出力され、数字区分信号の場合、１秒毎に０．１秒の間、出力されている。そして、タイムフレームは、１０秒周期であるので、時刻放送情報の次のタイムフレームは、３１２日２３時４４分０１秒となる。勿論、 １０秒間隔のタイムフレームは、複合周波数符号タイムコードの一例であり、これを応用した他の表現があり得る。

＜第３実施形態の方法＞
図１１は、本発明の第３実施形態による電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送信方法を順次示すフローチャートである。図１１を参照して、本発明の第３実施形態を説明すると、まず、放送信号生成手段３２０は、年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を符号化する(Ｓ３１０)。

ついで、ゼロクロス検出器３４０は、現在の電力信号の交流位相を判別する(Ｓ３１１)。 以後、現在の交流位相から、伝送が開始される交流位相までの待機時間と、伝送が終了される交流位相の後尾の零クロス点までの所要時間とを加算して、符号化された放送情報を更新する(Ｓ３１３)。

ついで、放送信号生成手段３２０は、時刻放送信号が更新された時刻放送情報に対応するように、複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を生成する(Ｓ３２０)。

ついで、放送信号結合手段３３０は、時刻放送信号と、電力線３１０の交流位相の初期に電力線３１０の電力信号とを結合することで(Ｓ３３０)、複合周波数符号を用いた時刻放送情報の電力線の放送送信方法が行われる。この場合、伝送の終了も交流半周期位相の初期に行われるように、トーンの長さが調節される。このような調節は、電力線のように、インピーダンスが不均一の環境でトーンが伝送される場合、厳しい遅延及び分散が存在しても、放送情報が意味する時点を正確に判別する。

ここで、符号化された時刻放送情報は、十進数の複合周波数符号タイムコードであり、互いに異なる周波数の合成信号は、６９７Hz、７７０Hz、８５２Hz、及び９４１Hzの周波数を含む低周波数グループと、１２０９Hz、１３３６Hz、及び１４４７Hzの周波数を含む高周波数グループとのそれぞれに属する個別周波数のグループ間の合成信号である。

また、時刻放送信号は、時刻放送情報が周期的に更新されるタイムフレームで構成することができ、タイムフレームは、フレーム区分信号(＊)、複合周波数符号数字信号(０〜９)、及び数字区分信号(＃)を含む。

更に、放送信号結合手段３３０が時刻放送信号を結合するステップ(Ｓ３３０)は、電力信号が０Ｖで零クロス点を検出して、適切な交流位相(半周期位相の初期)で時刻放送信号を結合し、終了するステップであることができる。

一方、図１２は、本発明の第３実施形態による電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の受信方法を順次示すフローチャートである。図１２を参照して本発明の一実施形態を説明すると、まず、電力線３１０に連結されたフィルタリング手段３５０が、電力線３１０から複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を抽出する(Ｓ３５０)。

ついで、フィルタリング手段３５０は、時刻放送信号の互いに異なる周波数を個別周波数に分離する(Ｓ３５３)。

ついで、放送情報獲得手段３６０は、分離された個別周波数の組み合わせを基に、時刻放送情報を復号化する(Ｓ３６０)。

ついで、放送情報獲得手段３６０は、復号化された時刻放送情報を獲得することで(Ｓ３７０)、複合周波数符号を用いた時刻放送情報の電力線の放送受信方法が行われる。

フィルタリング手段３５０が時刻放送信号を抽出するステップ(Ｓ３５０)において、時刻放送信号の受信後に、ゼロクロス検出器３７０は、最初の電力信号が０Ｖ時点で零クロス点を検出して、受信された時刻情報が意味する時点を判別する。このような零クロス点の検出と時点の判別とは、放送端で時刻情報を送信するためのデータフレーム及びトーン送信時間長さが任意に設定され変更されても、伝送された符号が示す時点は、送信の終了後、最初の零クロス点であるので、放送網の受信感度の向上、拡張などに非常に有用な柔軟性を供する。

そして、フィルタリング手段３５０が時刻放送信号を抽出するステップ(Ｓ３５０)と、フィルタリング手段３５０が周波数を分離するステップ(Ｓ３５３)との間には、エコー回路３５９が、パターン分析の容易性のため、抽出された時刻放送信号を繰り返し出力するステップ(Ｓ３５１)を更に含むことができる。また、必要な場合、ゼロクロス検出器３７０から時刻放送信号出力の時点を提供されて、より正確な時刻情報を出力することができる。

＜第４実施形態の構成＞
図１３は、本発明の第４実施形態による電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送受信装置の構成を示す構成図である。図１３に示すように、本発明である電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送受信装置は、電力線４１０と、符号化手段４２０、放送信号生成手段４３０、及び放送信号結合手段４４０を含む電力線放送送信装置と、フィルタ４５０、復調手段４７０、及び放送情報獲得手段４８０を含む電力線放送受信装置とからなる。そして、送受信装置には、ゼロクロス検出器４４５、４５５が備えられる。ここで、放送信号生成手段４３０は、オシレータ４３３と変調手段４３１とを含み、放送情報獲得手段４８０は、復号化手段４８５を含む。

本発明の一実施形態について簡単に説明すると、符号化手段４２０は、時刻放送情報を２進数に符号化し、放送信号生成手段４３０は、符号化された時刻放送情報に対応する２つのトーン周波数信号で周波数偏移変調により、変調信号である時刻放送信号を生成する。そして、放送信号結合手段４４０は、時刻放送信号と電力線４１０の電力信号とを結合して、電力線放送が行われる。

電力線放送受信装置の場合、フィルタ４５０が電力信号である交流信号を除去して、２つのトーン周波数信号からなる変調信号を抽出すると、復調手段４７０は、抽出された変調信号を２つのトーン周波数信号に復調する。そして、放送情報獲得手段４８０は、復号化手段４８５を通じて ２つのトーン周波数信号を復号化して、時刻放送情報を獲得するようになる。もって、時刻情報を要する全ての計量及び計測機器に時刻放送情報を提供するようになる。

電力線４１０は、上記と同様で、その説明を省略する。符号化手段４２０は、年(year)、月(month)、日(day)、時(hour)、分(minute)、及び秒(second)の少なくとも１つの時刻放送情報を２進数に符号化する機能を有する。

放送信号生成手段４３０は、符号化された時刻放送情報に対応する時刻放送信号を生成する機能を有する。放送信号生成手段４３０は、オシレータ４３３と変調手段４３１とを含むことができる。オシレータ４３３は、符号化された時刻放送情報の０と１に対応する２つのトーン周波数信号を生成する。変調手段４３１は、時刻放送信号が時刻放送情報に対応するように、２つのトーン周波数信号に対して、周波数偏移変調(FSK、Frequency Shift Keying)を行って、時刻放送信号を生成する。

更に、放送信号生成手段４３０の変調手段４３１は、図１３に示すように、時刻放送情報を受信する受信装置において、正確な時刻放送情報として活用されるように、ゼロクロス検出器４４５から電力線４１０交流信号の零クロス点を提供されて同期される。従って、時刻放送信号は、電力信号である交流信号の零クロス点を基準として、特定の時点で電力信号に結合することができるようになる。これは、時刻放送情報を受信する受信装置が、零クロス点の検出でどの時点に対する時刻放送情報であるかを知らせるためである。

放送信号結合手段４４０は、変調信号である時刻放送信号を、電力線の電力信号に結合する機能を有する。即ち、放送信号結合手段４４０は、放送信号生成手段４３０から出力された時刻放送信号を、電力線４１０に、電磁気誘導結合で乗せる。

放送信号結合手段４４０により結合される時刻放送信号は、２つのトーン周波数信号に変調された変調信号である。１つのトーン周波数信号が、通常、５０ｍｓ〜４１０ｍｓのトーン持続時間を有すると仮定すると、６０Hzの周波数を有する電力信号に周波数信号を載せる場合、１つのトーン周波数信号が数周期持続することができる。

それで、長距離の時刻放送情報の伝送において、同一信号の長い持続時間による受信装置のデータ検出の容易性(又は、復調の容易性)を維持しながら、データの推移時点を正確に判別する。そして、伝送時、誤差を減らすため、零クロス点を検出し、これを基準時点にして、ゼロクロッシング前後の交流位相に結合するようにする。零クロス点の検出のため、ゼロクロス検出器４４５を付加して、変調手段４３１に同期するようにすることは、上述したようである。

ここで、トーン周波数信号の持続時間は、簡単な操作で変更可能であるので、電力信号である交流信号の１電力信号の半周期内のゼロクロスの通過後、初期時点で時刻放送信号を結合し、終了することも可能である。そして、零クロス点の電力信号を同期信号として使用して、時刻放送情報の放送時間の誤差を最小化する。

フィルタ４５０は、電力信号を伝送する電力線４１０の電力信号に結合されており、互いに異なる２つのトーン周波数信号が、周波数偏移変調された変調信号を抽出する。電力信号は、通常、６０Hzの低周波数帯域であるので、２つのトーン周波数信号とは区別される。従って、電力信号を除去するため、フィルタ４５０は、高域通過フィルタ、又は、電力線交流周波数除去器を含む。

復調手段４７０は、変調信号を、２つのトーン周波数信号に復調し、２つのトーン周波数信号が混じっている変調信号を、２つのトーン周波数信号のそれぞれに対応する２進化されたデジタル信号に復調するようになる。

この時、復調手段４７０は、ゼロクロス検出器４５５に同期して、時刻放送情報の正確な時点を提供されるが、これは、時刻放送情報が、電力信号の特定の零クロス点の前後に変調及び結合されており、時刻放送情報というデータの他にも、時刻放送情報に時点の情報を提供する必要があるからである。

放送情報獲得手段４８０は、復調された２つのトーン周波数信号を復号化して、電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得する機能を有する。したがって、放送情報獲得手段４８０は、２進化された時刻放送情報を復号化する復号化手段４８５を備える。 そして、放送情報獲得手段４８０は、更に、時刻放送情報を活用する計測及び計量器などの計測器制御手段(図示せず)を含むことができる。この場合、復号化された時刻放送情報が意味する正確な時点は、ゼロクロス検出器４５５により検出された特定の零クロス点となる。

更に、放送情報獲得手段４８０に含まれることができる計測器制御手段は、直接的に時刻放送情報を獲得して、制御の基準時として使用する。

なお、放送情報獲得手段４８０は、電力線４１０の６０Hz交流信号を用いられるので、別の内部クロック発生手段を備えなくても、時刻を維持することができるようになる。

エコー回路４６０は、フィルタ４５０から、時刻放送信号とともに抽出された各種のノイズ信号を分別し、パターン分析を容易に行うため、抽出された時刻放送信号を繰り返し出力する。

図１４は、本発明の第４実施形態による電力信号の交流信号に時刻放送信号を結合した状態のグラフである。ここで、横軸は、時間軸であり、縦軸は、電圧信号の強度軸であり、図１４に示されている正弦波は、交流位相を有する電力信号である。

図１４に示すように、電力信号の０Ｖ時点である特定の零クロス点を前後に、２つのトーン周波数信号(fH、fL)が結合されている。上述したように、通常、１つのトーン周波数信号の持続時間が、電力信号の３〜５周期を占め、時刻情報の誤差を引き起こすが、操作で持続時間を制御することができる。そして、零クロス点を同期点として、受信装置に時刻放送情報の時点の情報を提供することで、時刻情報の誤差を減らすことができる。

図１５は、本発明の第４実施形態による電力信号の交流信号に結合された時刻放送信号を示すグラフと、ここに対応する符号化された時刻放送情報を示すグラフである。ここで、横軸は、時間軸であり、縦軸は、電圧信号の強度軸であり、図示されている正弦波は、交流位相を有する電力信号である。図１５に示すように、ｆ_Hは２進数の１に対応し、ｆ_Lは２進数の０に対応する。

これにより、一連のビット単位の情報を受信して、時刻放送情報として活用し、特定の零クロス点を同期点として使用して、正確な時刻放送情報が獲得される。

＜第４実施形態の方法＞
図１６は、本発明の第４実施形態による電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送信方法を順次示すフローチャートである。図１６を参照すると、まず、符号化手段４２０は、電力線４１０の電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を、２進数に符号化する(Ｓ４１０)。

ついで、放送信号生成手段４３０は、ゼロクロス検出器４４５を用いて、現在の電力信号の交流位相を判別する(Ｓ４１１)。以後、放送信号生成手段４３０は、現在の交流位相から、伝送が開始される交流位相までの待機時間と、伝送が終了される交流位相の後尾の零クロス点までの所要の時間とを加算して、符号化された時刻放送情報を更新する(Ｓ４１３)。

ついで、放送信号生成手段４３０は、時刻放送信号が符号化された時刻放送情報に対応するように、２つのトーン周波数信号を周波数偏移変調して、時刻放送信号を生成する(Ｓ４２０)。

ついで、放送信号結合手段４４０は、生成された時刻放送信号を電力信号に結合することで(Ｓ４３０)、２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調による時刻放送情報の電力線放送送信方法が行われる。

この時、送信の終了も、交流半周期位相の開始時に行われるように、トーンの長さが調節されることができる。このような調節は、電力線のように、インピーダンスが不均一な環境でトーンが伝送された時、厳しい遅延及び分散が存在しても、時刻放送情報が意味する時点を正確に判別することができる。

一方、図１７は、本発明の第４実施形態による電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の受信方法を順次示すフローチャートである。図１７を参照すると、まず、フィルタ４５０は、電力線４１０により伝送された電力信号に結合されており、互いに異なる２つのトーン周波数信号に周波数偏移変調された変調信号を抽出する(Ｓ４５０)。

ついで、エコー回路４６０は、パターン分析の容易のため、抽出された変調信号を繰り返し出力する(Ｓ４５１)。

ついで、復調手段４７０は、変調信号を、２つのトーン周波数信号に復調する(Ｓ４６０)。

ついで、放送情報獲得手段４８０は、復調された２つのトーン周波数信号を復号化して、電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得することで(Ｓ４７０)、２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調による時刻放送情報の電力線放送受信方法が行われる。

ここで、放送情報獲得手段４８０が時刻放送情報を獲得するステップ(Ｓ４７０)において、ゼロクロス検出器４５５が検出した電力信号の０Ｖの時点である零クロス点に基づいて、復調手段４７０が、変調信号を特定の零クロス点の時刻放送情報に復調する場合、放送情報獲得手段４８０は、時刻放送情報を獲得するようになる。

このような零クロス点の検出と、時点の判別とは、放送端で時刻情報を送信するためのデータフレームとトーン送信時間(又は、トーン持続時間)との長さが任意に設定され変更されても、伝送された符号(時刻放送情報)が意味する時点は、伝送終了後の最初の零クロス点であるので、放送網の受信感度の向上及び拡張などに非常に有用な柔軟性を供する。

Claims (25)

1. 所定の電力を伝送する電力線(110)と、
   時刻情報に対応する時刻情報信号を出力する時刻出力手段(120)と、
   前記電力線(110)と前記時刻出力手段(120)との間に連結され、前記出力された時刻情報信号を前記電力線(110)内の電力信号に結合する信号結合手段(130)と、
   前記電力線(110)の線路末端に連結され、前記電力線(110)から、所定の周波数帯域を有する前記時刻情報信号を抽出するフィルタ(140)と、
   前記フィルタ(140)に連結され、前記抽出された時刻情報信号を基に、所定の同期化技法で前記時刻情報に同期化される時刻獲得手段(150)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時計。
2. 前記信号結合手段(130)は、前記結合された時刻情報信号の歪を最小化するため、前記電力線(110)の通信良好度による結合位相を調節することを特徴とする請求項１に記載の電力線を用いた時計。
3. 前記同期化技法は、時刻同期化のためのタイムコードを一定の周期で送出し、前記タイムコードの開始に同期して、同期化のための開始信号を送出することを特徴とする請求項１に記載の電力線を用いた時計。
4. 前記時刻獲得手段(150)は、内部のローカルオシレータを用いて、時刻を維持することを特徴とする請求項１に記載の電力線を用いた時計。
5. 前記フィルタ(140)と前記時刻獲得手段(150)との間に連結され、搬送波信号を除去して、前記時刻情報信号を出力する復調手段(141)と、
   符号化された前記時刻情報信号を復号するデコード手段(143)と、
   同期化により獲得された前記時刻情報信号をディスプレイする時刻表示手段(160)とを、更に含むことを特徴とする請求項１に記載の電力線を用いた時計。
6. 時刻出力手段(120)が、前記時刻情報信号が電力線(110)内の電力信号に結合されるように、時刻情報信号を出力するステップ(S110)と、
   前記電力線(110)と前記時刻出力手段(120)との間に連結された信号結合手段(130)が、前記出力された時刻情報信号を前記電力線(110)内の電力信号に結合するステップ(S120)と、
   前記電力線(110)の線路末端に連結されたフィルタ(140)が、前記電力線(110)から所定の周波数帯域を有する前記時刻情報信号を抽出するステップ(S130)と、
   前記フィルタ(140)に連結された時刻獲得手段(150)が、前記抽出された時刻情報信号を基に所定の同期化技法で前記時刻情報に同期化されるステップ(S140)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時刻送信方法。
7. 所定の電力信号を送る電力線(210)と、
   年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を符号化して、時刻放送信号を生成する放送信号生成手段(220)と、
   前記時刻放送信号を搬送波に変調して、変調信号を生成する変調手段(230)と、
   前記変調信号を前記電力信号に結合する放送信号結合手段(240)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時刻放送情報の送信装置。
8. 前記符号化された時刻放送情報は、二進数１０進化タイムコードであり、
   前記時刻放送信号は、前記二進数１０進化タイムコードの０と１に対応するそれぞれのパルス波信号と、位置認識用のパルス波信号であることを特徴とする請求項７に記載の電力線を用いた時刻放送情報の送信装置。
9. 前記時刻放送信号の生成及び変調の基準時点を提供するゼロクロス検出器(245)を、更に含むことを特徴とする請求項７に記載の電力線を用いた時刻放送情報の送信装置。
10. 所定の電力信号を伝送する電力線(210)から、前記電力信号に結合された変調信号を抽出するフィルタ(250)と、
    前記変調信号から時刻放送信号を復調する復調手段(270)と、
    前記復調された時刻放送信号を復号化して、年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得する放送情報獲得手段(280)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時刻放送情報の受信装置。
11. 前記電力信号の０Ｖ時点を検出して、前記復調手段２７０に基準時点を提供するゼロクロス検出器(255)と、
    パターン分析を容易にするため、前記抽出された変調信号を同一パターンで繰り返し出力するエコー回路(260)とを、更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の電力線を用いた時刻放送情報の受信装置。
12. 放送信号生成手段(220)が、年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を符号化するステップ(S210)と、
    前記放送信号生成手段(220)が、前記符号化された時刻放送情報を基に、時刻放送信号を生成するステップ(S220)と、
    変調手段(230)が、前記時刻放送信号を搬送波に変調して、変調信号を生成するステップ(S230)と、
    放送信号結合手段(240)が、前記変調信号を電力線(210)の電力信号に結合するステップ(S240)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時刻放送情報の送信方法。
13. 電力線(210)に連結されたフィルタ(250)が、前記電力線(210)の電力信号と結合された変調信号を抽出するステップ(S250)と、
    復調手段(270)が、前記変調信号から時刻放送信号を復調するステップ(S260)と、
    放送情報獲得手段(280)が、前記復調された時刻放送信号から符号化された時刻放送情報を復号化するステップ(S270)と、
    前記放送情報獲得手段(280)が、前記復号化された時刻放送情報を獲得するステップ(S280)とを含むことを特徴とする電力線を用いた時刻放送情報の受信方法。
14. 前記フィルタ(250)の変調信号の抽出ステップ(S250)と、前記復調手段(270)の時刻放送信号の復調ステップ(S260)との間には、エコー回路(260)が、パターン分析を容易性にするため、前記抽出された変調信号を繰り返し出力するステップ(S255)とを、更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の電力線を用いた時刻放送情報の受信方法。
15. 所定の電力信号を伝達する電力線(310)と、
    前記電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を符号化し、前記時刻放送信号が、前記符号化された時刻放送情報に対応するように、複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を生成する放送信号生成手段(320)と、
    前記時刻放送信号を前記電力信号に結合する放送信号結合手段(330)とを含むことを特徴とする電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送信装置。
16. 前記放送信号生成手段(320)は、前記時刻放送情報を符号化する符号化器(321)を、更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送信装置。
17. 電力線(310)に連結され、前記電力線(310)から複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を抽出して、前記互いに異なる周波数を個別の周波数に分離するフィルタリング手段(350)と、
    前記分離された個別周波数の結合を基に、時刻放送情報を復号化して、復号化された時刻放送情報を獲得する放送情報獲得手段(360)とを含むことを特徴とする電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の受信装置。
18. 前記放送情報獲得手段(360)は、前記時刻放送情報を復号化するための復号化器(361)を含むことを特徴とする請求項１７に記載の電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の受信装置。
19. 放送信号生成手段(320)が、年、月、日、時、分及び秒の少なくとも一つの時刻放送情報を符号化するステップ(S310)と、
    前記放送信号生成手段(320)が、前記符号化された時刻放送情報に対応するように、複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を生成するステップ(S320)と、
    放送信号結合手段(330)が、前記時刻放送信号を電力線(310)の電力信号に結合するステップ(S330)とを含むことを特徴とする電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の送信方法。
20. 電力線(310)に連結されたフィルタリング手段(350)が、前記電力線(310)から複合周波数符号の互いに異なる周波数の合成信号である時刻放送信号を抽出するステップ(S350)と、
    前記フィルタリング手段(350)が、前記時刻放送信号から前記互いに異なる周波数を個別周波数に分離するステップ(S353)と、
    放送情報獲得手段(360)が、前記分離された個別周波数の結合を基に、時刻放送情報を復号化するステップ(S360)と、
    前記放送情報獲得手段(360)が、前記復号化された時刻放送情報を獲得するステップ(S370)とを含むことを特徴とする電力線及び複合周波数符号を用いた時刻放送情報の受信方法。
21. 所定の電力信号を伝達する電力線(410)と、
    前記電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を受信し、２進数に符号化する符号化手段(420)と、
    前記符号化された時刻放送情報に対応するように、互いに異なる２つのトーン周波数信号を周波数偏移変調して、時刻放送信号を生成する放送信号生成手段(430)と、
    前記時刻放送信号を前記電力信号に結合する放送信号結合手段(440)とを含むことを特徴とする電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送信装置。
22. 前記放送信号生成手段(430)は、
    前記２つのトーン周波数信号を発振するオシレータ(433)と、
    前記２つのトーン周波数信号を、前記符号化された時刻放送情報に対応するように変調する変調手段(431)とを含むことを特徴とする請求項２１に記載の電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送信装置。
23. 所定の電力信号を伝送する電力線(410)から、前記電力信号に結合されており、互いに異なる２つのトーン周波数信号に周波数偏移変調された変調信号を抽出するフィルタ(450)と、
    前記変調信号から、前記２つのトーン周波数信号を復調する復調手段(470)と、
    前記復調された２つのトーン周波数信号を復号化して、前記電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得する放送情報獲得手段(480)とを含むことを特徴とする電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の受信装置。
24. 符号化手段(420)が、電力線(410)の電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を２進数に符号化するステップ(S410)と、
    放送信号生成手段(430)が、前記符号化された時刻放送情報に対応するように、２つのトーン周波数信号を周波数偏移変調して、時刻放送信号を生成するステップ(S420)と、
    放送信号結合手段(440)が、前記生成された時刻放送信号を前記電力信号に結合するステップ(S430)とを含むことを特徴とする電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の送信方法。
25. フィルタ(450)が、所定の電力信号を伝送する電力線(410)から、前記電力信号に結合されており、互いに異なる２つのトーン周波数信号に周波数偏移変調された変調信号を抽出するステップ(S450)と、
    復調手段(470)が、前記変調信号から前記２つのトーン周波数信号を復調するステップ(S460)と、
    放送情報獲得手段(480)が、前記復調された２つのトーン周波数信号を復号化して、前記電力信号である交流信号の特定の零クロス点に対応する年、月、日、時、分、及び秒の少なくとも１つの時刻放送情報を獲得するステップ(S470)とを含むことを特徴とする電力線、及び２つのトーン周波数信号の周波数偏移変調を用いた時刻放送情報の受信方法。