CN1319281A - 产生总信号的装置和方法、产生电流信号及第一通信信号的装置和方法、以及传输第一总信号及第二总信号的的通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在产生总信号时,为第一通信信号设置一个第一频率范围,并为可以在电流信号上加调制的第二通信信号设置一个第二频率范围,其中,与所述第二频率范围相比,所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。

Description

产生总信号的装置和方法、 产生电流信号及第一通信信号的装置和方法、 以及传输第一总信号及第二总信号的通信系统和方法
本发明涉及一种从电流信号及第一通信信号中产生总信号的装置和方法、一种从总信号中产生电流信号及第一通信信号的装置和方法、以及一种在通信系统中传输第一总信号和第二总信号的通信系统和方法。
这种设备和装置、以及这种通信系统可以从[1]中得知。该设备具有一种可从其上提取总电信号的端子。该总信号具有电流信号(载频信号)和在该电流信号上加调制的电信号。而该加调制的电信号是一种通信信号。
通信信号可以理解为一种能传输电子数据的电信号，譬如传输文本数据、图像数据或视频数据等。
原则上可以采用任何调制方式进行调制，譬如调幅、调频或调相等。
利用这种方式，通过采用譬如以频率为50Hz的三相交流电压给任意数量的用户提供供电的普通能量供给网，也可以传输用于通信的电子数据(通信信号)，由此便实现了能量供给网在数据传输范围内的应用。
由[1]公开的设备具有与能量供给网相耦合的耦合单元。在该耦合单元中，可以在第一工作模式下从总信号中获取通信信号。在第二工作模式下，通信信号在电流信号上进行加调制，由此产生总信号。
另外还设有与该耦合单元相接的第二端子。在该第二端子上，可按照耦合单元的工作模式提取或输入通信信号。
因此，该第二端子上具有表示通信数据的待调制的通信信号，或者将通信信号输至该端子中。
此外，由[2]还公开了这种装置在图2所示的布置中的应用。
图2示出了一种能量供给网201，其上连有一座房子202。
而且，由[3]公开的基站203通过接口204被接到所述的能量供给网201上。
所述基站203通过网络接口205同通信网206相接。
基站203具有一个处理器207，它通过总线208与同样由[3]公开的数据转换卡209相连，而该数据转换卡通过同轴导线210被连接在接口204上。此外，在能量供给网201中还设有中压/低压变压器单元211。
在下文中，中压情况下的电压可理解为几个千伏(KV)，通常为10KV，而在低压情况下，通常的工作电压大小可理解为约230V。
房子202通过房子接口212和能量供给网201相接。
房子接口212与上述已知的、在图2中用213标示的设备相接。
对于在能量供给网201的能量线路214上传输的低压信号，由基站203在其上加调制一个通信信号，下文将其称为待调制信号。
低压信号在下文被称为载频信号。该载频信号通常为220V，并具有50Hz的频率。
由此通过导线214向房子202输入第一信号215，该信号具有载频信号220和一个由基站203产生的、在该载频信号上加调制的通信信号221。
该第一信号通过房子接口212被输入到上述设备213中。
在设备213内，以已知的方式把载频信号220输入到电计数器216中，而且，从载频信号解调出来的调制信号221通过同轴导线217被输入到第一计算机218和第二计算机219之中。
该布置的缺点在于，在房子202内必须分别从设备213向每个计算机单元218、219敷设同轴电缆217，也就是说，在房子202的每个设有计算机的房间内都必须敷设新的导线，以便通过能量供给网201实现数据通信。在设计房子202时这会导致很大的附加费用，而且在设计和安装房子202时还会带来极大的不灵活性。
另外还已知，通信信号在电流信号上加调制时是处于几MHz的频率范围之内，通常为1MHz至约8MHz的范围。
该频率范围限制是由所使用的传输介质的衰减曲线决定的。在约8MHz的情况下，通信信号的衰减强得足以使通信信号的传输不能跨越较大的距离。为了传输需要较大带宽的信号，可以采用固有的传输介质，譬如同轴电缆。
因此，本发明以下述问题为基础，即提供一种从电流信号及第一通信信号中产生总信号的装置和方法、以及一种从总信号中产生电流信号及第一通信信号的装置和方法，利用所述的装置或方法，在设计和安装房子时可实现更高的灵活性，并能改善带宽的使用。
此外，本发明还以下述问题为基础，即提供一种在通信系统中传输第一总信号和第二总信号的通信系统和方法，利用所述的装置或方法，在设计和安装房子时可实现更高的灵活性，并能改善带宽的使用。
该问题由独立权利要求的特征部分所述的装置和方法来解决。
从电流信号及第一通信信号中产生总信号的装置包括如下特征：
a)可输入所述电流信号的第一端子，
b)可输入所述第一通信信号的第二端子，
c)从其上可提取总信号的总端子，
d)用于从所述电流信号及第一通信信号中产生总信号的耦合单元，该耦合单元同所述的第一端子、第二端子以及总端子相耦合，
e)其中，如此地装设所述的耦合单元，使得在产生所述的总信号时，为第一通信信号设置一个第一频率范围，并为可以在所述电流信号上加调制的第二通信信号设置一个第二频率范围，其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
从总信号中产生电流信号及第一通信信号的装置包括如下特征：
a)可从其上提取所述电流信号的第一端子，
b)可从其上提取所述第一通信信号的第二端子，
c)可输入总信号的总端子，
d)用于从所述总信号中产生电流信号及第一通信信号的耦合单元，该耦合单元同所述的第一端子、第二端子以及总端子相耦合，
e)其中，如此地装设所述的耦合单元，使得在产生所述的第一通信信号时设置一个第一频率范围，并为可以在所述电流信号上加调制的第二通信信号设置一个第二频率范围，其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
带有第一通信单元、第二通信单元和用于提供电流信号的能量供给网的通信系统包括如下特征：
对于由所述第一通信单元产生的、被加到所述电流信号中以便产生第一总信号的第一通信信号，为其设置一个第一频率范围，
对于由所述第二通信单元产生的、被加到所述电流信号中以便产生第二总信号的第二通信信号，为其设置一个第二频率范围，
与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
在一种用于从电流信号及第一通信信号中产生总信号的方法中，在产生所述的总信号时，为第一通信信号设置一个第一频率范围，并为可以在所述电流信号上加调制的第二通信信号设置一个第二频率范围，其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
在一种从总信号中产生电流信号及第一通信信号的方法中，在产生所述的第一通信信号时设置一个第一频率范围，并为可以在所述电流信号上加调制的第二通信信号设置一个第二频率范围，其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
在带有第一通信单元、第二通信单元和用于提供电流信号的能量供给网的通信系统中传输第一总信号和第二总信号的方法包括如下步骤：
-由所述第一通信单元产生一个第一通信信号，该信号被加到所述电流信号中以便产生第一总信号，
-在所述第一总信号中，为所述第一通信信号设置一个第一频率范围，
-将所述第一总信号传输给所述第二通信单元，
-由所述第二通信单元产生一个第二通信信号，该信号被加到所述电流信号中以便产生第二总信号，
-在所述第二总信号中，为所述第二通信信号设置一个第二频率范围，
-将所述第二总信号传输给所述第一通信单元，
-与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
显然，从本发明可以看出，通信信号是在一个至少部分地包含有如下频率的频率范围内而在电流信号上进行加调制的，即所述频率大于迄今传输通信信号的频率范围的频率。由此还可看出，尤其在大房子具有多个居住单元的情况下，在每个居住单元内，从与能量供给网相接的、居住单元的相应端子到计算机单元只跨接了一个很小的距离，这样，所述的衰减不会强烈到使通信信号的传输不能进行。
利用这种方法，在设计和安装房子时可实现更高的灵活性，并能优化可用的带宽。
本发明的优选扩展方案由从属权利要求给出。
优选地，所述第二通信信号是在第二频率范围内而在电流信号上加调制的。
另外，在一种扩展方案的装置中装设了一个与总端子相耦合的调制/解调单元，利用该单元可以使第一通信信号和/或第二通信信号在电流信号上进行加调制，由此产生总信号，或者，利用该单元可以使第一通信信号和/或第二通信信号从电流信号中解调出来。
所述调制/解调单元被优选地耦合在一种电气设备上，其中该电气设备可以是计算机(计算机单元)。
下面利用附图示出的实施例来详细讲述本发明。
图中：
图1示出了本实施例的转换单元的简图；
图2示出了一种能量供给网的简图，它具有基站和连接在该能量供给网上的房子，所述房子带有现有技术的设备；
图3示出了一种能量供给网的简图，它具有基站和连接在该能量供给网上的房子，所述房子带有本实施例的设备；
图4示出了一种简略图解，它说明了第二通信信号401和第一通信信号402在调制时所采用的频率的衰减变化曲线。
如同图2一样，在为相同的部件使用相同的参考符号的情况下，图3也示出了基站203，它通过接口204与能量供给网201相连。另外，房子202通过房子接线端212和能量供给网201相接。
在图3中，所画出的房子202具有第一居住单元301和第二居住单元310。在第一居住单元301内设有第一计算机302，在第二居住单元310内设有第二计算机311。
第一计算机302通过通信电缆303被连接在下文将要讲述的第一调制/解调单元304上。第一调制/解调单元304通过第二电流电缆305被连接到下文同样将要讲述的第一转换单元306上。
第二计算机311通过第三电流电缆312与下文将要讲述的第二调制/解调单元313相接，其中，所述第二调制/解调单元313同第一调制/解调单元304的构造方式是一样的。第二调制/解调单元313通过第四电流电缆314被连接到下文同样将要讲述的第二转换单元315上，其中，所述第二转换单元315同第一转换单元306的构造方式是一样的。
第一转换单元306、100的结构如图1所示。
第一转换单元306、100具有一个第一端子101，按照工作模式，在该端子上可以输入或提取电流信号102。在第一工作模式下，第二通信信号在载频信号形式的电流信号102上进行加调制。
在第一工作模式下，将实现从第一计算机302到能量供给网201或通信网206的通信，这将在下文讲述。
在第二工作模式下，将实现从能量供给网201或通信网206到第一计算机302的通信，这也将在下文讲述。
此外，第一转换单元306、100还具有一个第二端子103，在该端子上可以按照工作模式输入或提取第一通信信号104。
第一转换单元306、100还具有一个总端子105，在该端子上可以按照工作模式输入或提取总信号106。
在第一工作模式下，总信号106含有载频信号形式的电流信号102、以及在电流信号102上加调制的第二通信信号。该第二通信信号是在约为4～8MHz的第二频率范围内而在所述电流信号102上加调制的。
图4示出了简略的图解400，它说明了在频率404上升的情况下，第二通信信号401和第一通信信号402的调制频率的衰减变化曲线403。
该衰减用单位分贝(dB)来表示。
图解400示出了能量分配网络201、305、314在频率范围内的过渡特性，其中，由于在网络201之内的距离较长，因此，按照衰减，对第二通信信号401只能采用约至1～8MHz的调制频率，其它频率不能用来传输第二通信信号。
在本实施例的范围内，对于从第一转换单元306或第二转换单元315至第一计算机302或第二计算机311的路径，由于跨越的距离较小，所以可用的调制频率能达到20～30MHz，由此可以为第一通信信号402提供多个带宽。这可通过第一通信信号402的衰减变化曲线来说明。在该情形下，衰减在约10～20MHz的范围内被抬高了，且只有到20MHz时，传输对于第一通信信号401的调制频率才是不可能的。
约10～20Mbps(兆比特每秒)的范围在下文被称作第一频率范围。
在该认识的基础上，如此来构建第一转换单元306，使得总信号106在第二工作模式下具有载频信号形式的电流信号102和在该电流信号102上加调制的第一通信信号402、104。
所述第一通信信号402、104是在第一频率范围内在电流信号102上进行加调制的，也就是说，为了在居住单元内传输该第一通信信号402，均采用了一个频率范围，该频率范围所包含的频率要大于所述第二频率范围的频率。
由此实现了可供使用的带宽的优化利用。
此外，第一转换单元306还具有一个与第一端子101、第二端子103及总端子105相耦合的耦合单元107。
所述耦合单元107包含有如此构建的电路装置108，使得在第一工作模式下，所述第一通信信号104、402在第一频率范围内在电流信号102上进行加调制，由此产生总信号106。
另外，所述耦合单元107还如此地构建，使得在第二工作模式下，所述在第二频率范围内在电流信号102上加调制的第二通信信号401通过网络被输入到与中央端子320相连的转换/解调单元203之中。
在中央端子320中，所述第一通信信号402和第二通信信号401以已知的方式合并在一起，并被输入到通信网206中。
利用其它一些实施方案来进一步说明各个部件的相互作用。
此处的出发点在于，第一计算机302通过采用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)来发送请求消息330。利用该请求消息330从构造为通信网206形式的因特网请求信息。该请求消息330被输入到第一调制/解调单元304中。在该第一调制/解调单元304内，所述请求消息330作为第二通信信号401在电流信号102上进行加调制，由此产生总信号506。该调制在所述第二频率范围内进行。
通过第二电流电缆305，总信号506从第一调制/解调单元304输至第一转换单元306、100的总端子105。
在该第一工作模式范围内，总信号106通过第一端子101以具有加调制的第二通信信号401的电流信号102的形式从第一转换单元306、100连接到第一通信电缆340上，以便与图2所示的能量供给网相接，并由此在该能量供给网内以加调于电流信号之上的第二通信信号的形式进行传输。在该能量供给网内装设一个设备203，由它对加调于电流信号之上的第二通信信号进行解调，并把请求消息330输入到中央端子320内。
在可以位于能量供给网中任意位置的中央端子320之内，请求消息330被输至通信网206。
通信网206接有其它的计算机360、361、362、363…。
请求消息被发送给其按单值的因特网地址(IP地址)所指向的其它计算机360、361、362、363，在本实施例中是指向以因特网服务器形式安装的第一个其它的计算机360。
在接收到请求消息330后，所述第一个其它的计算机360便产生应答消息370，其中包含有第一计算机302所请求的消息。
所述第一个其它的计算机360把该应答消息370发送给第一计算机302。该应答消息370通过通信网206输至中央端子320。
在该第二工作模式范围内，应答消息370通过第二通信电缆350以第一通信信号402的形式从中央端子320输入到同样与所述第二通信电缆350相连的第一转换单元306上。
在第一转换单元306内，第一通信信号402在电流信号102上进行加调制，由此产生总信号106。
所述第一通信信号402的调制是在第一频率范围内实现的。
总信号106被输至第一调制/解调单元304内。在第一调制/解调单元304内，把第一通信信号402形式的所述应答消息370从总信号106中解调出来，并将其输入第一计算机302。
下面讲述上述实施例的选择方案：
作为传输数字数据的通信协议，可以采用任意的通信协议，也就是说，所述的方法和装置并不局限于遵照TCP-IP标准的通信协议。
在本文件范围内引用了如下公开出版物：[1]GB 2 272 350 B[2]D.Clark，电力线通信：
最后准备黄金时间?(Finally ready for prime time？),IEEE
因特网计算，1998,1月，2月，第10-11页，1998[3]北部电信和诺尔网公司的展望(Prospekt der Firma NothernTelekom und Norweb)，数字电力线：世界范围内电力事业的巨大新商业机遇，通信数字电力线，1998年3月18日公开

Claims (14)

1．从电流信号及第一通信信号中产生总信号的装置，
a)具有可输入所述电流信号的第一端子，
b)具有可输入所述第一通信信号的第二端子，
c)具有从其上可提取总信号的总端子，
d)具有用于从所述电流信号及第一通信信号中产生总信号的耦合单元，该耦合单元同所述的第一端子、第二端子以及总端子相耦合，以及
e)其中，如此地装设所述的耦合单元，使得在产生所述的总信号时，为第一通信信号设置一个第一频率范围，并为可以在所述电流信号上加调制的第二通信信号设置一个第二频率范围，其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
2．如权利要求1所述的装置，
a)其中，可为所述的第一端子提取所述电流信号，
b)其中，可为所述的第二端子提取所述第一通信信号，
c)其中，可向所述的总端子输入所述总信号。
3．从总信号中产生电流信号及第一通信信号的装置，
a)具有可从其上提取所述电流信号的第一端子，
b)具有可从其上提取所述第一通信信号的第二端子，
c)具有可输入总信号的总端子，
d)具有用于从所述总信号中产生电流信号及第一通信信号的耦合单元，该耦合单元同所述的第一端子、第二端子以及总端子相耦合，以及
e)其中，如此地装设所述的耦合单元，使得在产生所述的第一通信信号时设置一个第一频率范围，并为可以在所述电流信号上加调制的第二通信信号设置一个第二频率范围，其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
4．如权利要求1～3之一所述的装置，
其中，所述第二通信信号是在所述第二频率范围内而在电流信号上加调制的。
5．如权利要求1～5之一所述的装置，
具有一个与总端子相耦合的调制/解调单元，利用该单元可以使第一通信信号和/或第二通信信号在电流信号上进行加调制，由此产生总信号，或者，利用该单元可以使第一通信信号和/或第二通信信号从电流信号中解调出来。
6．如权利要求5所述的装置，
其中，所述调制/解调单元被耦合在一种电气设备上。
7．如权利要求6所述的装置，
其中，所述的电气设备是计算机。
8．带有第一通信单元、第二通信单元和用于提供电流信号的能量供给网的通信系统，
a)其中，对于由所述第一通信单元产生的、被加到所述电流信号中以便产生第一总信号的第一通信信号，为其设置一个第一频率范围，
b)其中，对于由所述第二通信单元产生的、被加到所述电流信号中以便产生第二总信号的第二通信信号，为其设置一个第二频率范围，
c)其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
9．一种用于从电流信号及第一通信信号中产生总信号的方法，
其中，在产生所述的总信号时，为第一通信信号设置一个第一频率范围，并为可以在所述电流信号上加调制的第二通信信号设置一个第二频率范围，其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
10．一种从总信号中产生电流信号及第一通信信号的方法，
其中，在产生所述的第一通信信号时设置一个第一频率范围，并为可以在所述电流信号上加调制的第二通信信号设置一个第二频率范围，其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
11．如权利要求9或10所述的方法，
其中，所述第二通信信号是在所述第二频率范围内而在电流信号上加调制的。
12．如权利要求9～11之一所述的方法，
其中，所述第一通信信号和/或第二通信信号在所述电流信号上进行加调制，由此产生总信号。
13．如权利要求9～11之一所述的方法，
其中，所述第一通信信号和/或第二通信信号从所述电流信号中被解调出来。
14．在带有第一通信单元、第二通信单元和用于提供电流信号的能量供给网的通信系统中传输第一总信号和第二总信号的方法，
a)其中，由所述第一通信单元产生一个第一通信信号，该信号被加到所述电流信号中以便产生第一总信号，
b)其中，在所述第一总信号中，为所述第一通信信号设置一个第一频率范围，
c)其中，将所述第一总信号传输给所述第二通信单元，
d)其中，由所述第二通信单元产生一个第二通信信号，该信号被加到所述电流信号中以便产生第二总信号，
e)其中，在所述第二总信号中，为所述第二通信信号设置一个第二频率范围，
f)其中，将所述第二总信号传输给所述第一通信单元，
g)其中，与所述第二频率范围相比，所述第一频率范围至少部分地包含有较高频率的频率范围。
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