DE69225229T2

DE69225229T2 - Stromnetzübertragungssystem zur verringerung der auswirkung einer signalauslöschung

Info

Publication number: DE69225229T2
Application number: DE69225229T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Shuey
Original assignee: ABB Power T&D Co Inc
Current assignee: ABB Inc USA
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: NO940083D0; AU648171B2; DE69225229D1; EP0594755A1; HU9400085D0; FI940119A0; NO940083L; EP0594755B1; NO305680B1; HUT68072A; WO1993001660A1; EP0594755A4; ES2118136T3; DK0594755T3; HU215320B; AU1712992A; US5185591A; FI940119A

Description

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Stromnetzübertragungssysteme und insbesondere ein Stromnetzübertragungssystem zur Verringerung der Auswirkungen einer Signallöschung an Orten entlang der Versorgungsleitung aufgrund von stehenden Wellen, die durch Reflektionen eines auf die Versorgungsleitung aufgedrückten Trägersignals verursacht werden.

Hintergrund der Erfindung

Übertragungssysteme für die Übertragung zwischen entfernt gelegenen Orten über eine Stromversorgungsleitung sind in der Technik allgemein bekannt. Stromversorgungsunternehmen benutzen solche Systeme gewöhnlich, um eine bidirektionale Übertragung zwischen einem Stromkraftwerk und entfernt gelegenen Kundenstandorten wie z.B. Wohnhäusern oder Bürogebäuden zu ermöglichen. Solche Stromnetzübertragungssysteme arbeiten gewöhnlich durch Modulieren eines einzelnen Trägersignals mit einem abgehenden Datensignal und Aufdrücken des modulierten Trägersignals auf die Versorgungsleitung zur Übertragung zu den entfernt gelegenen Orten. Das modulierte Trägersignal wird dann an den entfernt gelegenen Orten entlang der Versorgungsleitung demoduliert, um das abgehende Datensignal wiederherzustellen. So könnte beispielsweise ein Stromversorgungsunternehmen, das mit einem solchen System arbeitet, Meßdaten von Kundenstandorten empfangen, ohne den Kundendienst dorthin entsenden zu müssen.
Probleme mit dem Signalempfang an bestimmten entlegenen Orten entstehen jedoch daher, weil die Stromversorgungsleitung an einem Ende offen ist, oder aufgrund anderer Zustände, die Impedanz-Fehlanpassungen verursachen. Demzufolge wird ein einzelnes moduliertes Trägersignal, das sich über die Versorgungsleitung ausbreitet, an dem offenen Ende aufgrund der durch den offenen Stromkreis gegebenen großen Impedanz-Fehlanpassung reflektiert. Die Reflektion setzt sich in der entgegengesetzten Richtung mit derselben Frequenz fort und vereinigt sich mit dem übertragenen Signal, wodurch eine stehende Welle entlang der Versorgungsleitung entsteht. Die Folge ist, daß die Amplitude des modulierten Trägersignals an festen Orten entlang der Versorgungsleitung gelöscht wird, wodurch der Signalempfang an diesen festen Orten stark beeinträchtigt wird. Demzufolge sind beispielsweise Stromversorgungsunternehmen, die solche Systeme einsetzen, nicht in der Lage, mit Kunden an diesen festen Orten zu kommunizieren.
Der Abstand zwischen festen Orten der Signallöschung ist abhängig von der Frequenz des Trägersignals, und daher erfahren Trägersignale unterschiedlicher Frequenzen eine Signallöschung an verschiedenen Orten entlang derselben Versorgungsleitung. Aufgrund der gewöhnlich großen Zahl von entfernt gelegenen Orten in einem Stromnetzübertragungssystem erfahren einige entfernt gelegene Orte eine Signallöschung jedoch unabhängig davon, welcher Frequenzträger benutzt wird. Daher kann das Problem der Signallöschung an bestimmten entfernt gelegenen Orten nicht einfach durch Benutzen einer anderen Trägerfrequenz gelöst werden.
Die EP-A-34,466 offenbart ein Stromnetzübertragungssystem das folgendes umfaßt: Datengenerierungsmittel zum Generieren eines abgehenden Datensignals; Trägersignal-Generierungsmittel zum Generieren einer Mehrzahl von Trägersignalen, wobei jedes der Trägersignale eine andere Frequenz hat, wobei jede Frequenz so ausgewählt wird, daß nicht alle Trägersignale am selben Ort auf der Versorgungsleitung gelöscht werden; Modulationsmittel, die betrieblich mit dem Datengenerierungsmittel und dem Trägersignal- Generierungsmittel gekoppelt sind, um jedes der Trägersignale mit dem abgehenden Datensignal zu modulieren; und ein Verstärkungsmittel, das betrieblich mit dem Modulationsmittel und mit der Versorgungsleitung gekoppelt ist, um jedes der modulierten Trägersignale gleichzeitig auf die Stromversorgungsleitung zum Senden zu einer Mehrzahl von entfernt gelegenen Orten aufzudrücken.
Trotzdem besteht die Notwendigkeit für ein verbessertes Stromnetzübertragungssystem und ein Verfahren zum Verringern der Auswirkungen einer Signallöschung aufgrund von stehenden Wellen, um auf diese Weise einen kontinuierlichen Empfang von Daten an jedem entfernt gelegenen Ort zu gewährleisten.
Demzufolge befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem Stromnetzübertragungssystem zum Verringern der Auswirkungen einer Signallöschung an Orten entlang der Versorgungsleitung aufgrund von stehenden Wellen, die durch Reflektionen eines auf die Versorgungsleitung aufgedrückten Trägersignals verursacht werden, wobei die Orte der Signallöschung abhängig sind von der Frequenz des Trägersignals, dadurch gekennzeichnet, daß das abgehende Datensignal ein binäres Datensignal ist, die Trägersignale Phasenumtastsignale sind, die mit dem abgehenden binären Datensignal moduliert wurden, und jedes Trägersignal ein Phasenumtastsignal ist, das mit seiner eigenen Trägerdatenrate moduliert wurde.
Eine Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Stromnetzübertragungssystems mit einem Sender und einem Empfänger an jedem einer Mehrzahl von entfernt gelegenen Orten gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein detailliertes Blockdiagramm des Senders und Empfängers von Fig. 1;
Fig. 3 eine Kurve der Spannungsgröße eines einzelnen Trägersignals an verschiedenen Orten entlang einer Stromversorgungsleitung in einem Übertragungssystem des Standes der Technik;
Fig. 4 eine Kurve der Spannungsgröße von drei Trägersignalen, jedes mit einer anderen Frequenz, die gleichzeitig über dieselbe Stromversorgungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung gesendet werden; und
Fig. 5 ein Zeitsteueruhgsdiagramm, das die Einleitung und den Abschluß der Übertragung von drei modulierten Trägersignalen gemäß der vorliegenden Erfindung anzeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltung

Es wird nunmehr ausführlich auf die zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugsziffern überall gleichartige Elemente bedeuten. Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Übertragungssystems für die Bereitstellung einer Zweiweg-Übertragung unter einer Mehrzahl von entfernt gelegenen Orten 4 über eine Stromversorgungsleitung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in der Figur zu sehen ist, hat in der bevorzugten Ausgestaltung jeder der entfernt gelegenen Orte 4 einen Sender 5 und einen Empfänger 7 zum Senden abgehender Signale bzw. zum Empfangen eingehender Signale. Es liegt jedoch im Rahmen des Wesens und des Umfangs der vorliegenden Erfindung, daß bestimmte der entfernt gelegenen Orte 4 nur einen Sender 5 und andere der entfernt gelegenen Orte nur einen Empfänger 7 haben. So ist das erfindungsgemäße Übertragungssystem nicht auf ZweiwegÜbertragung begrenzt, sondern kann Einweg-Übertragung (einseitige Datenübermittlung), Zweiweg-Übertragung oder beides bereitstellen. Das erfindungsgemäße Übertragungssystem verringert die Auswirkungen einer Signallöschung an Orten entlang der Versorgungsleitung 2, wodurch gewährleistet wird, daß abgehende Datensignale an jedem entfernt gelegenen Ort 4 empfangen werden können.
In den Stromnetzübertragungssystemen des Standes der Technik wird ein abgehendes Datensignal gewöhnlich auf einem sinusförmigen Einzeltägersignal mit einer bestimmten Frequenz moduliert. Das modulierte Trägersignal wird dann zum Übertragen zu verschiedenen entfernt gelegenen Orten auf die Versorgungsleitung aufgedrückt. An den entfernt gelegenen Orten wird das modulierte Trägersignal empfangen und demoduliert, um eine Reproduktion des abgehenden Datensignals wiederherzustellen.
Stromversorgungsleitungen sind gewöhnlich an einem Ende qffen. Demzufolge wird ein über eine Versorgungsleitung wanderndes Trägersignal aufgrund der durch den offenen Stromkreis entstehenden großen Impedanz- Fehlanpassung an dem offenen Ende reflektiert. Die Reflektion setzt sich in der entgegengesetzten Richtung mit derselben Frequenz fort und vereinigt sich mit dem ursprünglichen Trägersignal, wodurch eine stehende Welle entlang der Versorgungsleitung entsteht. Die Folge ist, daß die Amplitude des Trägersignals an festen Orten entlang der Versorgungsleitung gelöscht wird, wodurch der Signalempfang an diesen festen Orten stark beeinträchtigt wird. Diese Situation ist in Fig. 3 graphisch dargestellt. In der Figur wird die Spannungsgröße eines einzelnen Trägersignals 38 in bezug auf verschiedene Orte entlang einer Stronversorgungsleitung dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird die Spannungsgröße aufgrund der stehenden Wellencharakteristik periodisch an festen Orten 39 entlang der Versorgungsleitung gelöscht. Empfänger an diesen Orten können das abgehende Datensignal nicht wiederherstellen. Um dieses Problem zu überwinden, werden derzeit Signalverstärker (nicht dargestellt) eingesetzt, um das Trägersignal in der Nähe dieser Orte zu verstärken. Die Installation von Signalverstärkern ist jedoch kostspielig und setzt voraus, daß der Installateur den besten Ort für die Verstärker bestimmt.
Um die Notwendigkeit für Signalverstärker zu umgehen, erkennt die vorliegende Erfindung, daß der Abstand zwischen festen Orten einer Signallöschung abhängig ist von der Frequenz des Trägersignals; Trägersignale mit verschiedenen Frequenzen erfahren eine Signallöschung an verschiedenen Orten entlang derselben Versorgungsleitung. Das Übertragungssystem und das Verfahren der vorliegenden Erfindung machen sich dieses Prinzip zunutze, indem dasselbe abgehende Datensignal auf einer Mehrzahl von Trägersignalen mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert wird und gleichzeitig die modulierten Trägersignale für eine Übertragung zu entfernt gelegenen Orten auf die Versorgungsleitung aufgedrückt werden. Die Trägersignalfrequenzen werden so ausgewählt, daß nicht alle Trägersignale am selben Ort auf der Versorgungsleitung gelöscht werden. Somit hat wenigstens ein Trägersignal eine erhebliche Amplitude an jedem entfernt gelegenen Ort, wodurch sich Signalverstärker erübrigen. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 graphisch dargestellt. In der Figur haben Trägersignale 40, 42 und 44 unterschiedliche Frequenzen, die so ausgewählt sind, daß nicht alle Signale am selben Ort entlang der Versorgungsleitung gelöscht werden. Wenn diese Signale 40, 42, 44 dann mit demselben abgehenden Datensignal moduliert und gleichzeitig auf die Versorgungsleitung aufgedrückt werden, dann liegt an jedem Ort entlang der Versorgungsleitung ein Signal mit der Amplitude 46 vor.
In der bevorzugten Ausgestaltung umfaßt die Mehrzahl der Trägersignale ein erstes, ein zweites und ein drittes Signal, jeweils mit Frequenzen von 9,615 kHz, 12,5 kHz und 14,7 kHz. Diese Frequenzen werden gewählt, da experimentell festgestellt wurde, daß nicht alle Trägersignale am selben Ort entlang der Versorgungsleitung gelöscht werden. Für eine Fachperson wird es jedoch verständlich sein, daß in der bevorzugten Ausgestaltung die Trägersignale Frequenzen von jeweils 9,615 kHz, 12,5 kHz bzw. 14,7 kHz haben, daß jedoch auch andere Frequenzen gewählt werden können, vorausgesetzt, daß nicht alle Trägersignale am selben Ort entlang der Versorgungsleitung gelöscht werden.
Es ist ferner ersichtlich, daß es innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegt, mehr oder weniger als drei Trägersignale zu benutzen.
In der bevorzugten Ausgestaltung wird eine der Trägerfrequenzen so gewählt, daß sie gleich der Trägerfrequenz eines existierenden Einzelträger- Übertragungssystems (nicht dargestellt) ist, um die Kompatibilität mit diesem System zu erhalten. So wird beispielsweise in der genannten Ausgestaltung die niedrigste Frequenz von 9,615 kHz für eine Kompatibilität mit einem existierenden Einzelträger-Übertragungssystem (nicht dargestellt) gewählt, das mit einer Trägerfrequenz von 9,615 kHz arbeitet. Für eine Fachperson wird es verständlich sein, daß Einzelträger-Übertragungssysteme existieren, die mit anderen Frequenzen arbeiten, daher kann die niedrigste Frequenz entsprechend geändert werden, um die Kompatibilität mit solchen Systemen zu erhalten. Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Senders 5 und des Empfängers 7 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, werden ein Teil der Funktionalität des Senders 5 und ein Teil der Funktionalität des Empfängers 7 durch eine Mikrosteuerung 36 mit einem Datenausgang, einem ersten, einem zweiten und einem dritten Abtasttakteingang sowie einem ersten, einem zweiten und einem dritten modulierten Trägereingang bereitgestellt.
Der Sender 5 umfaßt Datengenerierungsmittel, Trägersignal-Generierungsmittel, Modulationsmittel und Verstärkungsmittel. In der bevorzugten Ausgestaltung wird das Datengenerierungsmittel durch die Mikrosteuerung 36 bereitgestellt, die ein abgehendes binäres Datensignal generiert, das für eine oder mehrere der entfernt gelegenen Orte bestimmt ist.
Weiter bezugnehmend auf Fig. 2, umfaßt das Trägersignal-Generierungsmittel in der bevorzugten Ausgestaltung eine erste, eine zweite und eine dritte Signalgenerierungsschaltung 6, 8, 10, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Trägersignal sowie ein erstes, ein zweites und ein drittes Abtast-Taktsignal generieren. Wie oben erwähnt, sind in der bevorzugten Ausgestaltung das erste, das zweite und das dritte Trägersignal sinusförmige Trägersignale mit Frequenzen von jeweils 9,615 kHz, 12,5 kHz und 14,7 kHz, wobei die Frequenzen so ausgewählt werden, daß nicht alle drei Trägersignale am selben Ort entlang der Versorgungsleitung gelöscht werden. Die Abtast-Taktsignale umfassen jeweils eine binäre Impulskette mit Bitraten von jeweils 72,8 Bit/s, 76,22 Bit/s und 73,5 Bit/s. Wie nachfolgend beschrieben, zeigen die Taktsignale die Datenrate an, mit der jedes der entsprechenden Trägersignale moduliert wird. Für eine Fachperson wird es verständlich sein, daß die Taktsignale mit einer beliebigen geeigneten Rate arbeiten können und nicht auf die hier beschriebenen Raten begrenzt sind. Ebenso ist die Funktionalität der ersten, der zweiten und der dritten Signalgenerierungsschaltung 6, 8, 10, wie hierin beschrieben, einer Fachperson bekannt und kann auf vielerlei Weise implementiert werden.
Wiederum bezugnehmend auf Fig. 2, das Modulationsmittel umfaßt jeweils einen ersten, einen zweiten und einen dritten Modulator 12, 14 bzw. 16. Jeder der Modulatoren 12, 14, 16 hat einen Dateneingang, einen Trägersignaleingang und einen modulierten Trägersignalausgang. Der Dateneingang jedes Modulators 12, 14, 16 ist mit dem Datenausgang der Mikrosteuerung 36 gekoppelt, so daß jeder Modulator dasselbe abgehende Datensignal von der Mikrosteuerung 36 empfängt. Die Trägersignaleingänge des ersten, des zweiten und des dritten Modulators sind jeweils mit den Trägersignalausgängen der ersten, der zweiten und der dritten Signalgenerierungsschaltung 6, 8, 10 gekoppelt, um von diesen das erste, das zweite und das dritte Trägersignal zu empfangen. Die Trägersignale werden dann individuell durch die jeweiligen Modulatoren 12, 14, 16 moduliert, um ein erstes, ein zweites und ein drittes moduliertes Trägersignal zu erzeugen.
In der bevorzugten Ausgestaltung, bei der das abgehende Datensignal ein Binärsignal ist, sind der erste, der zweite und der dritte Modulator Phasenumtastmodulatoren für eine individuelle Phasenumtastungsmodulation der jeweiligen Trägersignale mit demselben abgehenden Datensignal. In der bevorzugten Ausgestaltung werden das erste, das zweite und das dritte Trägersignal mit Datenraten phasenumgetastet, die jeweils von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Abtast-Taktsignal bestimmt werden. So wird das erste Trägersignal mit dem abgehenden Datensignal mit einer Rate von 72,8 Bit/s phasenumgetastet; das zweite Trägersignal wird mit einer Rate von 76,22 Bit/s phasenumgetastet; und das dritte Trägersignal wird mit einer Rate von 73,5 Bit/s phasenumgetastet.
Kurz bezugnehmend auf Fig. 5, die ein Zeitdiagramm des ersten, des zweiten und des dritten modulierten Trägersignals zeigt, es ist ersichtlich, daß die Übertragung jedes modulierten Trägersignals zwar gleichzeitig gestartet werden kann, daß die Übertragungen aber aufgrund der unterschiedlichen Datenraten zu verschiedenen Zeitpunkten abschließen können. Die Ausgabe von Antwortmeldungen kann erst dann eingeleitet werden, wenn die langsamste Übertragung (72,8 Bit/s) abgeschlossen ist. Um die Kompatibilität mit existierenden Einzelträger- Übertragungssystemen zu erhalten, ist der Bittakt für die Einleitung von allen drei Übertragungen gleich dem Bittakt des Einzelträgersystems. Wenn natürlich kein existierendes Einzelträger-Übertragungssystem vorhanden ist, dann wird der Bittakt für die Einleitung der drei Übertragungen nicht auf diese Weise beschränkt.
Die hier beschriebene Phasenumtastungs- Modulationstechnik ist der Fachwelt bekannt, und es gibt zahlreiche Möglichkeiten zur Umsetzung einer solchen Technik. Weiterhin unter Bezugnahme auf Fig. 2,die modulierten Trägersignalausgänge des ersten, des zweiten und des dritten Modulators sind mit einem Verstärkungsmittel zum Verstärken der modulierten Trägersignale gekoppelt. In der bevorzugten Ausgestaltung umfaßt das Verstärkungsmittel einen Standardverstärker 18 eines Typs, der der Fachwelt bekannt ist.
Daher ist eine weitere Beschreibung des Verstärkers 18 aus rein praktischen Gründen weder notwendig noch begrenzend. Wie in der Figur dargestellt ist, hat der Verstärker 18 einen Ausgang, der betrieblich mit der Versorgungsleitung 2 gekoppelt ist&sub1; um gleichzeitig die verstärkten Trägersignale auf die Versorgungsleitung 2 zur Übertragung zu anderen entfernt gelegenen Orten 4 aufzudrücken. Der Fachwelt ist verständlich, daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 18 nach Bedarf geändert werden kann, um eine ausreichende Verstärkung für verschiedene Versorgungsleitungslängen bereitzustellen.
Während des Betriebs des Senders generiert die Mikrosteuerung 36 ein abgehendes binäres Datensignal, das für den Empfang durch eine oder mehrere entfernt gelegene Orte 4 bestimmt ist, und sendet das Datensignal zu jedem der Modulatoren 12, 14, 16. Die erste, die zweite und die dritte Signalgenerierungsschaltung 6, 8, 10 generieren jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Trägersignal mit Frequenzen von jeweils 9,615 kHz, 12,5 kHz bzw. 14,7 kHz. Die Trägersignale werden jeweils zu dem ersten, dem zweiten und dem dritten Modulator 12, 14, 16 gesendet, die durch Phasenumtastung jedes der Trägersignale mit demselben abgehenden Datensignal mit Bitraten von jeweils 72,8 Bit/s, 76,22 Bit/s bzw. 73,5 Bit/s modulieren, wodurch ein erstes, ein zweites und ein drittes moduliertes Trägersignal erzeugt werden. Die modulierten Trägersignale werden dann zu dem Verstärker 18 gesendet, der die Signale verstärkt und gleichzeitig auf die Versorgungsleitung 2 zur Übertragung zu dem/den entfernt gelegenen Ort(en) 4 aufdrückt. Die Trägerfrequenzen werden so gewählt, daß nicht alle modulierten Trägersignale am selben Ort entlang der Versorgungsleitung gelöscht werden, und somit kann das abgehende Datensignal im wesentlichen an jedem entfernt gelegenen Ort 4 wiederhergestellt werden, ohne daß Signalverstärker benutzt werden müssen.
Wiederum bezugnehmend auf Fig. 2, der Empfänger 7 umfaßt ein Demodulationsmittel und ein Datensignal- Wiederherstellungsmittel. Kurz ausgedrückt, der Empfänger 7 wird an einem entfernt gelegenen Ort eingesetzt, um ein eingehendes erstes, ein zweites und ein drittes moduliertes Trägersignal zu empfangen, die wie oben beschrieben von einem anderen Ort gesendet wurden. Nach dem Empfang werden das eingehende erste, das zweite und das dritte modulierte Trägersignal demoduliert, um daraus ein erstes, ein zweites und ein drittes eingehendes Datensignal wiederherzustellen. Jedes der wiederhergestellten Datensignale ist eine Reproduktion desselben abgehenden Datensignals. Da jedoch verschiedene Trägerfrequenzen von einer Signallöschung an einem bestimmten Ort unterschiedlich beeinflußt werden, sind einige der wiederhergestellten Datensignale eine genauere Reproduktion des abgehenden Datensignals als andere. Demzufolge ermittelt das Datenwiederherstellungsmittel, wie nachfolgend ausführlicher erörtert wird,, welches der wiederhergestellten Datensignale die genaueste Reproduktion des abgehenden Datensignals ist, oder erzeugt alternativ ein zusammengesetztes Signal auf der Basis einer Analyse aller drei wiederhergestellten Datensignale.
Ein Großteil der Funktionalität des Empfängers wird, wie nachfolgend beschrieben wird, durch die Mikrosteuerung 36 bereitgestellt. Wie jedoch in Fig. 2 dargestellt ist, weist ein Teil des Demodulationsmittels folgendes auf: einen Hochpaßfilter 20, der betriebsmäßig mit der Versorgungsleitung gekoppelt ist; einen zweiten Verstärker 22, der betriebsmäßig mit dem Hochpaßfilter gekoppelt ist; einen ersten, einen zweiten und einen dritten Bandpaßfilter 24, 26 und 28, die jeweils betriebsmäßig mit dem Verstärker gekoppelt sind; und eine erste, eine zweite und eine dritte Begrenzerschaltung 30, 32, 34, die jeweils betriebsmäßig mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Bandpaßfilter 24, 26 und 28 gekoppelt sind. Die Ausgänge der ersten, der zweiten und der dritten Begrenzerschaltung sind jeweils betriebsmäßig mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten modulierten Trägersignaleingang der Mikrosteuerung 36 gekoppelt, die, wie nachfolgend beschrieben wird, den Rest der Funktionalität des Empfängers 7 bereitstellen.
Während des Betriebs des Empfängers filtert der Hochpaßfilter 20 die Versorgungsleitungsfrequenz von 60 Hz aus, so daß das erste, das zweite und das dritte modulierte Trägersignal zur Verstärkung zum Verstärker 22 passieren können. Die Funktionalität des Hochpaßfilters 20 und des Verstärkers 22 sind der Fachwelt bekannt und können auf verschiedene Weisen in die Tat umgesetzt werden. Ohne vom Wesen und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, sind der Hochpaßfilter 20 und der Verstärker 22 nicht auf eine bestimmte Implementation begrenzt. Die modulierten Trägersignale werden dann zu dem ersten, dem zweiten und dem dritten Bandpaßfilter gesendet, die in der bevorzugten Ausgestaltung jeweils auf 9,615 kHz, 12,5 kHz und 14,7 kHz abgestimmt sind. Diese Filter haben die Aufgabe, jeweils das erste, das zweite und das dritte modulierte Trägersignal für eine separate Demodulation zu isolieren. Auch hier ist die Funktionalität des ersten, des zweiten und des dritten Bandfilters der Fachwelt bekannt und kann auf vielerlei Arten implementiert werden.
Das erste, das zweite und das dritte modulierte Trägersignal werden, wenn sie durch die Bandpaßfilter 24, 26, 28 isoliert sind, jeweils zur ersten, zur zweiten und zur dritten Begrenzerschaltung 30, 32, 34 weitergeleitet, die die modulierten Trägersignale in Vorbereitung für die Demodulation durch die Mikrosteuerung 36 aufbereiten. Auch die Funktionalität der Begrenzerschaltungen ist der Fachwelt bekannt, und die Schaltungen sind nicht auf eine bestimmte Implementation begrenzt. Das erste, das zweite und das dritte modulierte Trägersignal werden dann zur Demodulation zu der Mikrosteuerung 36 gespeist.
Wie oben in der Beschreibung des Senders 5 erwähnt, werden in der bevorzugten Ausgestaltung die modulierten Trägersignale durch eine Phasenumtastungs-Modulationstechnik erzeugt, bei der das erste, das zweite und das dritte Trägersignal individuell durch Phasenumtastung mit Datenraten von jeweils 72,8 Bit/s, 76,22 Bit/s und 73,5 Bit/s moduliert werden. Demzufolge arbeitet die Mikrosteuerung 36 in der bevorzugten Ausgestaltung des Empfängers 5 mit einer Phasenumtastungs- Demodulationstechnik, um jedes der eingehenden modulierten Trägersignale individuell zu demodulieren. Das erste, das zweite und das dritte Abtast-Taktsignal, die wie oben beschrieben von der ersten, der zweiten und der dritten Signalgenerierungsschaltung 6, 8, 10 an die Mikrosteuerung 36 gesendet werden, versorgen die Mikrosteuerung 36 mit den für die Demodulation benötigten Abtastraten von jeweils 72,8 Bit/s, 76,22 Bit/s und 73,5 Bit/s.
Als eine Folge der Demodulation des ersten, des zweiten und des dritten modulierten Trägersignals werden ein erstes, ein zweites und ein drittes eingehendes Datensignal wiederhergestellt. Jedes der wiederhergestellten Datensignale ist eine Reproduktion desselben abgehenden Datensignals, und daher sind sie ebenso binäre Datensignale. Wie oben erörtert, sind einige der wiederhergestellten Datensignale eine genauere Reproduktion des abgehenden Datensignals als andere, da verschiedene Trägerfrequenzen von einer Signallöschung an einem bestimmten Ort unterschiedlich beeinflußt werden.
In der bevorzugten Ausgestaltung untersucht die Mikrosteuerung 36, um die genaueste Reproduktion des abgehenden Datensignals zu erzielen, nacheinander die Bits des ersten, des zweiten und des dritten eingehenden Datensignals und wendet eine Mehrheitswahltechnik an, um ein zusammengesetztes Signal zu erzeugen, das eine genauere Reproduktion des abgehenden Datensignals ist, als irgendeines der eingehenden Datensignale. Man gehe beispielsweise davon aus, daß die Bitsequenz in dem abgehenden Datensignal (111011110....) ist und daß aufgrund von Fehlern, die durch variierende Grade einer Signallöschung am Empfangsort verursacht werden, die Bitsequenz in dem ersten, dem zweiten und dem dritten eingehenden Datensignal jeweils (111011010....), (110011110.... )bzw. (111011110....) lautet. Das zusammengesetzte Signal ist, auf der Basis einer bitweisen Mehrheitswahl der drei eingehenden Datensignale (111011110....), eine genaue Reproduktion des abgehenden Datensignals.
Alternativ kann anstatt der Erzeugung eines zusammengesetzten Signals durch die Mikrosteuerung 36 bestimmt werden, welches der eingehenden Datensignale die genaueste Reproduktion des abgehenden Datensignais ist.
Eine solche Bestimmung erfordert eine Form von Fehlererfassung wie beispielsweise Paritätsfehlererfassung; das genaueste eingehende Datensignal ist das Signal mit den wenigsten Fehlern. Für eine Fachperson wird es verständlich sein, daß es viele Methoden zur Erfassung von Fehlern in Binärübertragungen gibt, und jedes solches Fehlererfassungsverfahren kann angewendet werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Es ist der Fachperson ebenso verständlich, daß die Demodulation des ersten, des zweiten und des dritten modulierten Trägersignals alternativ durch getrennte erste, zweite und dritte Phasenumtastungs-Demodulatoren erfolgen kann, und nicht durch die Mikrosteuerung 36 durchgeführt wird. So können beispielsweise die Ausgänge der ersten, der zweiten und der dritten Begrenzerschaltung jeweils mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Phasenumtastungs- Demodulator (nicht dargestellt) gekoppelt werden. Phasenumtastungs-Demodulatoren, wie sie im US-Patent-Nr. 4,311,964 offenbart sind, sind in der Technik bekannt. Die Mikrosteuerung 36 würde lediglich benutzt, um die wiederhergestellten Datensignale wie oben beschrieben zu verarbeiten, wodurch ihre Funktionalität vereinfacht würde. Außerdem wird es der Fachperson verständlich sein, daß das hier beschriebene Übertragungssystem zwar auf einer einzigen Versorgungsleitung eingesetzt wird, daß jedoch Stromversorgungssysteme häufig auch mehrere Versorgungsleitungen oder Phasenleiter benutzen. In der Vergangenheit wurde mit bekannten Übertragungssystemen wie dem, das im US-Patent-Nr. 4,357,598 offenbart ist, versucht, die Zuverlässigkeit durch Senden eines einzelnen modulierten Trägersignals über jede der Versorgungsleitungen zu erhöhen, wodurch eine Form von Redundänz geschaffen wurde. Es ist verständlich, daß die vorliegende Erfindung auch zusammen mit solchen Systemen als Verbesserung eingesetzt werden könnte, indern die Sender und Empfänger der vorliegenden Erfindung mit jeder der Versorgungsleitungen in dem Mehrleitungssystem gekoppelt würden. Somit würde, anstatt eines modulierten Einzelträgersignals, wie im Stand der Technik, über jede Versorgungsleitung zu senden, eine Mehrzahl von modulierten Trägersignalen gemäß der vorliegenden Erfindung über jede Versorgungsleitung gesendet.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung ein Stromnetzübertragungssystem und ein Verfahren zum Verringern der Auswirkungen einer Signallöschung an Orten entlang der Versorgungsleitung aufgrund von stehenden Wellen umfaßt, die durch Reflektionen eines auf der Versorgungsleitung aufgedrückten Trägersignals verursacht werden. Das Übertragungssystem verringert solche Auswirkungen durch Modulieren eines abgehenden Datensignals auf jedem aus einer Mehrzahl von Trägersignalen mit verschiedenen Frequenzen, die so ausgewählt werden, daß nicht alle Trägersignale am selben Ort entlang der Versorgungsleitung gelöscht werden. Die modulierten Trägersignale werden dann gleichzeitig auf die Versorgungsleitung aufgedrückt und zu entfernt gelegenen Orten gesendet. Das erfindungsgemäße Übertragungssystem umgeht die Notwendigkeit für Signalverstärker entlang der Versorgungsleitung, deren Installation sowohl kostspielig als auch schwierig sein kann.

Claims

1. Stromnetzübertragungssystem zum Verringern der Auswirkungen der Signallöschung an Orten entlang der Versorgungsleitung (2) aufgrund von stehenden Wellen, die durch Reflektionen eines auf die Versorgungsleitung aufgedrückten Trägersignals verursacht werden, wobei die Orte der Signallöschung abhängig sind von der Frequenz des Trägersignals, umfassend:

Datengenerierungsmittel (36) zum Generieren eines abgehenden Datensignals;

Trägersignal-Generierungsmittel (6, 8, 10) zum Generieren einer Mehrzahl von Trägersignalen, wobei jedes der Trägersignale eine andere Frequenz hat, wobei jede Frequenz so ausgewählt wird, daß nicht alle Trägersignale am selben Ort auf der Versorgungsleitung gelöscht werden; Modulationsmittel (12, 14, 16), die betrieblich mit dem Datengenerierungsmittel und dem Trägersignal- Generierungsmittel gekoppelt sind, um jedes der Trägersignale mit dem abgehenden Datensignal zu modulieren; und ein Verstärkungsmittel (18), das betrieblich mit dem Modulationsmittel und mit der Versorgungsleitung gekoppelt ist, um jedes der modulierten Trägersignale (40, 42, 44) gleichzeitig auf die Stromversorgungsleitung zum Senden zu einer Mehrzahl von entfernt gelegenen Orten aufzudrücken, dadurch gekennzeichnet, daß das abgehende Datensignal ein binäres Datensignal ist, die Trägersignale Phasenumtastsignale sind, die mit dem abgehenden binären Datensignal moduliert wurden, und jedes Trägersignal ein Phasenumtastsignal ist, das mit seiner eigenen Trägerdatenrate moduliert wurde.

2. Übertragungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Trägersignalen ein erstes Trägersignal, ein zweites Trägersignal und ein drittes Trägersignal umfaßt.

3. Übertragungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Frequenzen des ersten, des zweiten und des dritten Trägersignals jeweils 9,615 kHz, 12,5 kHz bzw. 14,7 kHz betragen.

4. Übertragungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine der Trägerfrequenzen gleich der Frequenz eines existierenden Einzelträger- Übertragungssysterns ist, um die Kompatibilität mit dem existierenden Übertragungssystem zu erhalten.

5. Übertragungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend:

ein Empfänger (7), das sich an jedem der entfernt gelegenen Orte befindet und betriebsmäßig mit der Versorgungsleitung (2) gekoppelt ist, um jedes der modulierten Trägersignale zu demodulieren und ein eingehendes Datensignal von jedem der demodulierten Trägersignale wiederherzustellen, wobei jedes der eingehenden Signale im wesentlichen eine Reproduktion des abgehenden Datensignals ist.

6. Übertragungssystem nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Mittel zum Verarbeiten jedes eingehenden Datensignals, zum Bestimmen, welches der eingehenden Datensignale eine genaueste Reproduktion des abgehenden Datensignals ist, und zum Wählen des eingehenden Datensignals, das die genaueste Reproduktion des abgehenden Datensignals ist.

7. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 6, ferner umfassend ein Mittel (36) zum Analysieren jedes eingehenden Datensignals und zum Erzeugen eines zusammengesetzten Signals auf der Basis einer Analyse der eingehenden Datensignale.

8. Übertragungssystem nach Anspruch 7, bei dem das Mittel zum Analysieren eine Mehrheitswahltechnik anwendet.

9. Übertragungssystem nach Anspruch 5, bei dem das Empfänger einen kohärenten Phasenumtastungs-Demodulator zum Demodulieren jedes der modulierten Trägersignale umfaßt.

10. Übertragungssystem zum Bereitstellen einer Zweiweg- Übertragung unter einer Mehrzahl von entfernt gelegenen Orten über eine Stromversorgungsleitung (2) und zum Verringern der Auswirkungen der Signallöschung an Orten entlang der Versorgungsleitung aufgrund von stehenden Wellen, die durch Reflektionen eines auf die Versorgungsleitung aufgedrückten Trägersignals verursacht werden, wobei die Orte der Signallöschung abhängig sind von der Frequenz des Trägersignals, wobei jeder der entfernt gelegenen Orte einen Sender (5) und einen Empfänger (7) hat, wobei der Sender folgendes umfaßt:

Datengenerierungsmittel (36) zum Generieren eines abgehenden Datensignals;

Trägersignal-Generierungsmittel (6, 8, 10) zum Generieren einer Mehrzahl von Trägersignalen, wobei jedes der Trägersignale eine andere Frequenz hat, wobei jede Frequenz so ausgewählt wird, daß nicht alle Trägersignale am selben Ort auf der Versorgungsleitung gelöscht werden; Modulationsmittel (12, 14, 16), die betrieblich mit dem Datengenerierungsmittel und dem Trägersignal Generierungsmittel gekoppelt sind, um jedes der Trägersignale mit dem abgehenden Datensignal zu modulieren; ein Verstärkungsmittel (18), das betrieblich mit dem Modulationsmittel und mit der Versorgungsleitung gekoppelt ist, um jedes der modulierten Trägersignale (40, 42, 44) gleichzeitig auf die Stromversorgungsleitung zum Senden zu wenigstens einem der entfernt gelegenen Orte aufzudrücken,

wobei der Empfänger (7) folgendes umfaßt:

ein Demodulationsmittel (36), das betriebsmäßig mit der Versorgungsleitung gekoppelt ist, um eine Mehrzahl von modulierten Trägersignalen zu demodulieren; und

ein Datensignal-Wiederherstellungsmittel (36) zum Wiederherstellen eines eingehenden Datensignals von jedem der demodulierten Trägersignale, wobei jedes der eingehenden Datensignale im wesentliche eine Reproduktion desselben abgehenden Datensignals ist, dadurch gekennzeichnet, daß

das abgehende Datensignal ein binäres Datensignal ist, die Trägersignale Phasenumtastsignale sind, die mit dem abgehenden binären Datensignal moduliert wurden, und jedes Tragersignal ein Phasenumtastsignal ist, das mit seiner eigenen Trägerdatenrate moduliert wurde.

11. Verfahren zur Verringerung der Auswirkungen der Signallöschung an Orten entlang einer Versorgungsleitung aufgrund von stehenden Wellen, die durch Reflektionen eines auf die Versorgungsleitung aufgedrückten Trägersignals verursacht werden, in einem Stromnetzübertragungssystem, wobei die Orte der Signallöschung abhängig sind von der Frequenz des Trägersignals, umfassend die folgenden Schritte:

(a) Generieren eines abgehenden Datensignals;

(b) Generieren einer Mehrzahl von Trägersignalen mit verschiedenen Frequenzen, wobei die Frequenz jedes Trägersignals so ausgewählt wird, daß nicht alle Trägersignale am selben Ort auf der Versorgungsleitung gelöscht werden;

(c) Modulieren jedes der Trägersignale mit dem abgehenden Datensignal; und

(d) gleichzeitiges Aufdrücken der modulierten Trägersignale auf die Stromversorgungsleitung für die Übertragung zu einer Mehrzahl von entfernt gelegenen Orten, dadurch gekennzeichnet, daß das abgehende Datensignal ein binäres Datensignal ist, und dadurch, daß das Verfahren den folgenden Schritt umfaßt:

(e) Phasenumtastungs-Modulierung der Trägersignale mit ihrer eigenen Trägerdatenrate mit dem abgehenden binären Datensignal.

12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend die folgenden Schritte:

(f) Demodulieren jedes der modulierten Trägersignale an wenigstens einem der entfernt gelegenen Orte; und

(g) Wiederherstellen eines eingehenden Datensignals von jedem der demodulierten Trägersignale.

13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend die folgenden Schritte:

(h) Verarbeiten jedes der eingehenden Datensignale;

(i) Bestimmen, welches der eingehenden Datensignale die genaueste Reproduktion des abgehenden Datensignals ist; und

(j) Wählen des eingehenden Datensignals, das die genaueste Reproduktion des abgehenden Datensignals ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend die folgenden Schritte:

(k) Analysieren jedes der eingehenden Datensignale; und

(l) Erzeugen eines zusammengesetzten Signals auf der Basis einer Analyse der eingehenden Datensignale.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei in dem Schritt des Analysierens jedes der eingehenden Datensignale eine Mehrheitswahltechnik zur Anwendung kommt.