DE69804837T2

DE69804837T2 - Ankoppeln von kommunikationssignalen an eine netzleitung

Info

Publication number: DE69804837T2
Application number: DE69804837T
Authority: DE
Inventors: Robin Paul Rickard
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2018-10-03
Also published as: AU9275798A; CA2304678C; GB9803827D0; EP1021867A2; US6037678A; EP1021867B1; WO1999018675A2; WO1999018675A3; DE69804837D1; CA2304678A1; ATE216158T1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ankoppeln von Kommunikationssignalen an eine Netzleitung.

Hintergrund der Erfindung

Es wurde vorgeschlagen, Telekommunikationssignale über eine Netzleitung zu transportieren. Die internationale Patentanmeldung WO 94/09572 A1 beschreibt in derartiges Netz. Die Bereitstellung eines Telekommunikaionsdienstes auf diese Weise ist attraktiv, weil sie die Notwendigkeit der Installation einer Verkabelung zu jedem Teilnehmer beseitigt, was den größten Teil der Kosten bei der Bereitstellung eines neuen Telekommunikationsnetzes darstellt. Vorhandene Netzleitungen werden dazu verwendet, die Telekommunikationssignale zu Teilnehmern zu übertragen.
Es gibt eine Anzahl von unterschiedlichen Verfahren zur Übertragung von Telekommunikationssignalen über eine Netzleitung. Ein Verfahren moduliert einen Hochfrequenzträger mit der Telekommunikationsinformation und koppelt den modulierten Hochfrequenzträger auf die Netzleitung. Eines der möglichen Probleme beim Transport von Hochfrequenzsignalen über ein Netzleitung besteht in der unerwünschten Abstrahlung von Hochfrequenzenergie von der Netzleitung und anderen Teilen des Elektrizitätsverteilungsnetzes. Dies ergibt sich daraus, dass das Elektrizitätsverteilungsnetz nicht zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen ausgelegt wurde.
Ein wesentlicher Punkt, an dem eine Abstrahlung auftreten kann, befindet sich an den Unterstationen, an denen die Elektrizität von der Hochspannung (beispielsweise 6,6 oder 11 kV) auf eine Niederspannung (400 V) transformiert wird. Unterstationen weisen Sammelschienen auf, die typischerweise als eine Gitteranordnung auf der Unterstationswand befestigt sind. Die Sammelschienen sind gegenüber einer Betrachtung abgedeckt, sind jedoch in vielen Fällen elektrisch nicht abgeschirmt. Dies ergibt sich daraus, dass die Abschirmung bei der Netzfrequenz von 50 Hz als unnötig betrachtet wird. Bei Hochfrequenzen wirkt die Sammelschienen-Anordnung als eine Antenne und strahlt die Hochfrequenzsignale, die sie über die Verteilungskabel empfängt, in den umgebenden Bereich ab. Dies ist unerwünscht, weil es Störungen an Geräten hervorruft, die auf diesen Frequenzen arbeiten. Diese Abstrahlung kann weiterhin Vorschriften hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMC) verletzen.
Eine der Lösungen zur weitestgehenden Verringerung der Abstrahlung von den Sammelschienen besteht darin, die Sammelschienen-Anordnung abzuschirmen oder das gesamte Unterstations-Gebäude abzuschirmen. Einige moderne Unterstationen sind mit einem Metallgehäuse um die Sammelschienen herum ausgerüstet. Die Vielzahl der Unterstationen sind jedoch nicht abgeschirmte Ziegelstrukturen. Es ist unerwünscht, alle diese Strukturen zu erneuern, um ihre Abschirmung zu verbessern, weil dies die Kosten der Bereitstellung eines Telekommunikationsdienstes über das Stromnetz vergrößert.
Eine Alternative für das Strahlungsproblem besteht in der Beschränkung der Leistung, mit der die Hochfrequenz-Signale über das Netz übertragen werden, so dass die an den Unterstationen auftretende Strahlung unter annehmbare Grenzwerte absinkt. Dies ruft Probleme mit den Ausrüstungen der Teilnehmer hervor, insbesondere bei den Teilnehmern, die sich am weitesten entfernt von dem Punkt befinden, an dem Hochfrequenz-Signale auf das Netz eingespeist werden. Teilnehmerausrüstungen benötigen ein annehmbares Signal-/Störverhältnis, um die Nutz-Hochfrequenzsignale zu erfassen. Bei erheblicher Störung auf dem Netz erfordert dies eine ziemlich hohe Sendeleistung.
Das Problem der Strahlung an der Unterstation wird weiter durch die Tatsache vergrößert, dass Hochfrequenzsignale in vielen Fällen benachbart zu der Unterstation in das Verteilungsnetz eingespeist werden. Der Grund für eine Einspeisung an diesem Punkt ergibt sich daraus, dass eine Basisstation leicht mit jeder einer Gruppe von Niederspannungs- (400 V-) Kabeln gekoppelt werden kann, die alle an der Unterstation zusammenlaufen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung ist darauf gerichtet, das vorstehende Problem der Abstrahlung von einer Netzleitung so weit wie möglich zu verringern.
Ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ergibt ein Verfahren zum Ankoppeln von Telekommunikationssignalen an eine Netzleitung, die eine Mehrzahl von Leitern hat, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- Ankoppeln eines Satzes von Kommunikationssignalen an einen Satz der Mehrzahl von Leitern, wobei jedes Signal mit einem jeweiligen des Satzes von Leitern gekoppelt wird, und
- Einstellen der Phasor-Beziehung des Satzes von Kommunikationssignalen derart, dass die Abstrahlung von Kommunikationssignalen von der Netzleitung zu einem Minimum gemacht wird.
Das Ankoppeln eines Satzes von Kommunikationssignalen an die Netzleitung und die Einstellung der Phasor-Beziehung der Kommunikationssignale derart, dass die Abstrahlung der Kommunikationssignale von der Netzleistung zu einem Minimum gemacht wird, hat mehrere Vorteile. Erstens ermöglicht es dies, dass Telekommunikationssignale mit einem höheren Leistungspegel auf die Netzleitung gekoppelt werden, wobei immer noch die abgestrahlte Leistung innerhalb einer bestimmten Grenze gehalten wird. Die abgestrahlte Leistung stellt ein besonderes Problem dar, wenn die Kommunikationssignale Frequenzbänder einnehmen, die nicht speziell für die Netzleitungs-Kommunikation zugeteilt sind, und die daher ein Störproblem mit anderen Benutzern ergeben könnten. Es wurde festgestellt, dass eine Vergrößerung von einigen 10 oder 20 dB des Pegels der übertragenen Leistung bei dieser Technik verglichen mit der Ankopplung eines Satzes von gleichphasigen Kommunikationssignalen auf die Leiter möglich ist. Dies ermöglicht es einer Basisstation, Teilnehmer zu versorgen, die sich weiter entfernt von der Basisstation befinden, wodurch der Überdeckungsbereich der Basisstation zu einem Maximum gemacht wird, und die Anzahl der zusätzlichen Basisstationen oder Zwischenverstärker, die benötigt werden, zu einem Minimum gemacht wird.
Zweitens hat dies den Vorteil, dass Kommunikationssignale auf die Netzleitung an den Sammelschienen einer Verteilungs-Unterstation angekoppelt werden können. Die Ankopplung der Signale an die Netzleitung an einer Unterstation hat den Vorteil, dass sich die Signale entlang aller Verteilungsleitungen ausbreiten, die mit dieser Unterstation gekoppelt sind, wodurch die Notwendigkeit beseitigt wird, Signale getrennt auf jede der Verteilungsleitungen zu koppeln. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass das Fließen von Rückführungsströmen, die von den Kommunikationssignalen beigetragen werden, zu einem Minimum gemacht wird. Dies beseitigt die Notwendigkeit einer Verbesserung der Stromführungskapazität des Rückführleiters und macht weiterhin die Abstrahlung von dem Rückführleiter zu einem Minimum. Vorzugsweise ist die Phasor-Beziehung der Kommunikationssignale so ausgebildet, dass die vektorielle Summe des Satzes von Kommunikationssignalen im Wesentlichen gleich Null ist. Der Satz von Kommunikationssignalen kann zwei oder mehr Signale umfassen.
Kommunikationssignale können auf alle oder lediglich einige der Leiter gekoppelt werden, die die Netzleitung bilden. Eine typische Netzleitung weist drei Phasenleitungen (Rot, Blau, Gelb) und eine neutrale/Erdleitung auf. Eine bevorzugte Anordnung legt drei Kommunikationssignale an die Phasenleitungen (Rot, Blau, Gelb) der drei Phasenleitungen an, wobei jedes Signal mit einer jeweiligen der Phasenleitungen gekoppelt wird, und wobei die Kommunikationssignale zwischen einer Phasenleitung und der Neutral-/Erdleitung angelegt werden. Vorzugsweise werden n-Kommunikationssignale gekoppelt, eines an jeden der n Leiter, wobei die n Signale gegeneinander um im Wesentlichen 360º/n versetzt sind.
Der Satz von Kommunikationssignalen kann auf verschiedene Weise abgeleitet werden. Eine erste Möglichkeit besteht in dem Empfang eines Kommunikations-Eingangssignals, in der Unterteilung des Eingangssignals auf den Satz von Kommunikationssignalen, und in dem Wählen der Phasor-Beziehungen des Satzes von Kommunikationssignalen durch Verschieben der Phase von zumindest einem der unterteilten Signale. Diese Phasenverschiebung kann mit Hilfe einer geeigneten Gewichtungseinrichtung erzielt werden.
Eine alternative Möglichkeit besteht in der direkten Erzeugung eines Satzes von Kommunikationssignalen, beispielsweise durch eine direkte digitale Synthese, eines für jeden Leiter des Satzes von Leitern, wobei die so erzeugten Signale eine Phasor-Beziehung derart aufweisen, dass die Abstrahlung der Kommunikationssignale von der Netzleitung zu einem Minimum gemacht wird. Die erzeugten Signale werden entsprechend einem Kommunikations-Eingangssignal moduliert, das sie übertragen sollen.
Eines oder mehrere des Satzes von Kommunikationssignalen kann hinsichtlich seiner Amplitude skaliert werden. Dies hat den Vorteil, dass unterschiedliche Lasteffekte auf die Netzleitungs-Leiter berücksichtigt werden können.
In vorteilhafter Weise umfasst das Verfahren weiterhin die Überwachung einer Größe, die den Erfolg des Schrittes der Einstellung der Phasor-Beziehung der Kommunikationssignale derart anzeigt, dass die Abstrahlung der Kommunikationssignale zu einem Minimum gemacht wird, und die Änderung der Phasor-Beziehung des Satzes von Kommunikationssignalen entsprechend der überwachten Größe. Die überwachte Größe kann die Abstrahlung des Kommunikationssignals von der Netzleitung oder eine Größe sein, die die Belastung der Leiter der Netzleitung anzeigt.
Die Phasor-Beziehung des Satzes von Kommunikationssignalen kann dadurch geändert werden, dass Perturbationen auf die Phasor-Einstellungen für eines oder mehrere der Kommunikationssignale angewandt werden.
Wenn es wünschenswert ist, Teilnehmer zu bedienen, die sich auf einer Seite eines Punktes auf der Netzleitung befinden, auf die die Signale gekoppelt sind, so ist es vorteilhaft, das vorstehend beschriebene Verfahren mit einer Technik zu kombinieren, bei der für jeden Leiter in dem Satz von Leitern eines des Satzes von Kommunikationssignalen auf den Leiter an einer ersten Position gekoppelt wird, und dass ein Kompensationssignal auf den Leiter an einer zweiten Position gekoppelt wird, die in Abstand von der ersten Position angeordnet ist, so dass das Kommunikationssignal und das Kompensationssignal so angeordnet sind, dass sie sich in einer einzigen Ausbreitungsrichtung entlang der Leitung in destruktiver Weise kombinieren, während eine Ausbreitung des Kommunikationssignals entlang der Leitung in der anderen Richtung ermöglicht wird.
Die Kommunikationssignale können direkt auf die Leiter einer Netzleitung an den Sammelschienen an einer Unterstation oder mit irgendeinem anderen Teil eines Elektrizitäts- oder Leistungsverteilungsnetzes gekoppelt werden. Das Netz kann Erdleitungen oder Freileitungen oder eine Kombination hiervon umfassen. Die Abstrahlung von Hochfrequenz-Signalen kann ein besonderes Problem bei einigen Arten von Freileitungen haben, die keine koaxialartige Struktur aufweisen oder von der Abschirmung profitieren, die sich daraus ergibt, dass sie im Boden eingebettet sind. Die Technik kann zur Übertragung von Signalen in einer Abwärtsrichtung von einer Basissation in Richtung auf Teilnehmerstationen verwendet werden. Wenn Teilnehmerstationen Zugang an zwei oder mehr Leiter einer Netzleitung haben, so kann die Technik zur Übertragung von Signalen in einer Aufwärtsrichtung von der Teilnehmerstation in Richtung auf die Basisstation verwendet werden.
Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ergibt eine Vorrichtung zur Ankopplung von Telekommunikationssignalen auf eine Netzleitung, die eine Mehrzahl von Leitern hat, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:
- eine Kopplungseinrichtung zum Ankoppeln eines Satzes von Kommunikationssignalen an einen Satz der Vielzahl von Leitern, wobei jedes Signal mit einem des Satzes von Leitern gekoppelt ist, und
- Einrichtungen zur Einstellung der Phasor-Beziehung des Satzes von Kommunikationssignalen derart, dass die Abstrahlung von Kommunikationssignalen von der Netzleitung zu einem Minimum gemacht wird.
Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ergibt ein Netzleitungs-Kommunikationsnetz, das Vorrichtungen einschließt, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
Bevorzugte Merkmale können in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden, und sie können mit irgendeinem der Gesichtspunkte der Erfindung kombiniert werden, wie dies für einen Fachmann ersichtlich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der Erfindung und um anhand eines Beispiels zu zeigen, wie sie praktisch ausgeführt werden kann, werden nunmehr Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein Elektrizitätsverteilungsnetz zeigt, das für die Übertragung von Telekommunikationssignalen angepasst ist,
Fig. 2 im Querschnitt ein Beispiel eines Verteilungskabels zeigt, das in dem Netz nach Fig. 1 verwendet werden kann,
Fig. 3 die Phasor-Beziehung für einen Satz von drei Kommunikationssignalen zeigt, die auf das Netz nach Fig. 1 gekoppelt werden,
Fig. 4 eine erste Anordnung zum Anlegen eines Satzes von Kommunikationssignalen an eine Netzleitung mit einer Phasor-Beziehung zeigt,
Fig. 5 eine zweite Anordnung zum Anlegen eines Satzes von Kommunikationssignalen an eine Netzleitung mit einer Phasor-Beziehung zeigt,
Fig. 6 Anordnungen zur Überwachung der Wirksamkeit der Anordnungen nach den Fig. 4 und 5 zeigt,
Fig. 7 ein Beispiel einer Steuereinheit zur Verwendung mit den Anordnungen nach den Fig. 4 und 5 zeigt.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt ein Elektrizitätsverteilungsnetz, das für die Übertragung von Telekommunikationssignalen angepasst ist. Die Netzelektrizität tritt in das Netz von einer Hochspannung-6,6-kV- oder 11-kV-Übertragungsleitung 15 aus ein und wird durch einen Transformator 20 an einer Unterstation 10 in eine 400-V-Versorgung transformiert, die über Sammelschienen 25 und ein Verteilungskabel 40 zum Standort der Kunden 51 und 52 zugeführt wird. Eine Unterstation 10 weist typischerweise zwischen 4 und 8 derartiger Verteilerkabel von der Art auf, wie als 30, 40 bezeichnet sind und von der Unterstation abgehen, wobei jedes Verteilerkabel eine Anzahl von Teilnehmerstandorten versorgt. Ein Verteilerkabel kann sich über mehrere 100 m erstrecken. Das Verteilerkabel 40 umfasst einen Satz von Phasenleitungen Blau (B), Rot (R) und Gelb (Y) und eine neutrale Leitung (N), die elektrisch voneinander isoliert sind. Ein vollständiges Verteilungsnetz schließt üblicherweise mehrere der als S1, S2 gezeigten Standorte ein und schließt typischerweise ein aufwendigeres Baum- und Verzweigungs-Verteilernetz ein. Die Standorte der Teilnehmer können eine Einphasen-Elektrizitätsversorgung (230 V) oder eine Dreiphase-Elektrizitätsversorgung (400 V) erhalten. Am Standort von Privatteilnehmern wird üblicherweise eine Einphasen-Versorgung empfangen, und benachbarte Standorte von Teilnehmern sind üblicherweise mit unterschiedlichen Phasenleitungen gekoppelt. Gemäß Fig. 1 ist der Teilnehmer S1 so gezeigt, als ob er mit der blauen Phasenleitung gekoppelt ist, und der Teilnehmer S2 ist so dargestellt, als ob er mit der roten Phasenleitung gekoppelt ist. Dies ermöglicht es, die Last des Netzes gleichförmig auf die drei Phasen zu verteilen.
Eine Basisstation BS koppelt Kommunikationssignale, wie z. B. Sprache oder Daten, auf das Elektrizitätsverteilungsnetz. Die Basisstation kann direkt mit den Sammelschienen 25 an der Basisstation 10 gekoppelt sein, wobei die Sammelschiene als Sternpunkt zur Versorgung aller Verteilerkabel 30, 40 dient. Alternativ kann die Basisstation BS mit einem oder mehreren Verteilerkabeln 30, 40 gekoppelt sein, wie dies am Punkt 50 in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn gewählt wird, die Ankopplung an die Verteilerkabel durchzuführen, so ist es wirtschaftlicher, dies an einer Stelle durchzuführen, an der die Verteilerkabel nah beieinander liegen, beispielsweise nahe an der Basisstation. Kommunikationssignale, die auf die Verteilerkabel gekoppelt werden, breiten sich über die Kabel zu Sendeempfängerstationen TRX aus, die am Standort S1, S2 der Teilnehmer angeordnet sind. Die Teilnehmer sind mit einem oder mehreren Phasenleitungen des Verteilerkabels 40 über eine Zweigleitung 60 verbunden. Eine Koppeleinheit 65 am Standort S1 des Teilnehmers koppelt Kommunikationssignale zu und von dem Zweigkabel 60, um eine Sendeempfängereinheit TRX zu versorgen. In der Aufwärtsrichtung werden Kommunikationssignale von der Teilnehmer-Sendeempfängerstation TRX in Richtung auf die Basisstation BS übertragen.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt ein Beispiel eine Dreiphasen-Verteilerkabels 40, wie es in vielen Fällen für Erdleitungen verwendet wird. Das Kabel hat isolierte rote, blaue und gelbe Phasenleitungen. Ein äußerer Abschnitt 45 des Kabels hat kombinierte Erd- und Neutral-Leiter. Es sind viele andere Arten von Kabel möglich. Kommunikationssignale können zwischen einer Phasenleitung und einer neutralen oder Erdleitung übertragen werden. Kommunikationssignale können unter Verwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen Leitungskodier- oder Modulationstechniken übertragen werden, wie z. B. Frequenzumtast- (FSK-) Modulation. Hochfrequenz- (RF-) Träger übertragen die Kommunikationsinformation. Frequenzbänder im Bereich von 1 bis 30 MHz können verwendet werden, weil diese größere Bandbreiten zur Übertragung von Kommunikationssignalen bieten, es ist jedoch auch möglich, andere Frequenzen zu verwenden. Bei manchen Versuchen von Geräten, die Kommunikationssignale auf Netzleitungen in einer gleichphasigen Beziehung zuführen, wurde die Sendeleistung auf 50 mW beschränkt, wobei dieser Wert Regierungsvorschriften für Stör-, d. h. außerhalb des Bandes abgestrahlter, Hochfrequenz-Leistung von Funksendern entspricht. Das Zuführen von Kommunikationssignalen auf eine Leitung mit einer Phasor-Beziehung, die die Strahlung zu einem Minimum macht ermöglicht eine Vergrößerung der Sendeleistung um 10 bis 20 dB, wobei weiterhin die von einer Netzleitung abgestrahlte Leistung innerhalb der Vorschriften gehalten wird.
Die Kommunikations-Sendeempfänger-Stationen TRX befinden sich an unterschiedlichen Abständen von der Basisstation BS. Die Qualität der Kommunikation, die bei diesen Sendeempfängereinheiten auftritt, hängt von dem Signal-/Störverhältnis (SLR) an den Sendeempfänger-Stationen ab. Faktoren, die das Signal-/Störverhältnis beeinflussen, sind:
(i) Die Dämpfung zwischen der Basisstation und der Sendeempfängereinheit,
(ii) der Störpegel auf der Netzleitung, und
(iii) der Leistungspegel, mit der die Basisstation sendet.
Wenn der Leistungspegel, mit dem die Basisstation BS sendet, vergrößert wird, so steigt auch die Größe der Abstrahlung an, die von dem Verteilernetz abgestrahlt wird. Durch Zuführen der Kommunikationssignale zu den Phasenleitungen des Verteilungsnetzes derart, dass ihre vektorielle Summe gleich Null ist, ist es möglich, die Größe der Abstrahlung von dem Netz zu einem Minimum zu machen und damit mit einem höheren Leistungspegel zu senden. Dies ermöglicht es einer Basistation, Teilnehmer zu versorgen, die sich in einer größeren Entfernung von der Station befinden, als dies ohne diese Anordnung möglich sein würde, wobei weiterhin die abgestrahlte Leistung innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten wird. Fig. 3 zeigt ein Phasor-Diagramm, das die Phasor-Beziehung zwischen drei Kommunikationssignalen zeigt, eines für jede der Phasenleitungen B, R, Y. Die Kommunikationssignale des Satzes sind gegeneinander um 120º versetzt. Diese Phasor-Beziehung sollte für alle Frequenzkomponenten gelten, die jedes der Kommunikationssignale bilden. Wenn als Beispiel jedes Kommunikationssignal zwei Sinusschwingungskomponenten mit unterschiedlichen Frequenzen umfasst, so sollte die Phasor-Beziehung zwischen dem Satz derartiger Kommunikationsignale eine Phasenverschiebung von 120º zwischen beiden Frequenzkomponenten der Signale aufrechterhalten. Die Zuführung der Kommunikationssignale zu dem Netzwerk mit dieser Beziehung bedeutet, dass die Abstrahlung von den Leitungen bei Betrachtung in dem Fernfeld zu einem Minimum gemacht wird. Dies kann allgemeiner auf Situationen angewandt werden, in denen n Kommunikationssignale n Phasenleitungen zugeführt werden, wobei die Kommunikationssignale gegeneinander um 360º/n versetzt sind. Alle oder lediglich einige der Phasenleitungen in der Leistungsleitung können Kommunikationssignale übertragen.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, die an einer Basisstation BS zur Zuführung von Kommunikationssignalen an die Netzleitung mit einer Phasor-Beziehung verwendet werden kann. Ein Modulator 210 gibt als Ausgangssignal ein moduliertes Kommunikationssignal auf einem Hochfrequenzträger ab. Dieses Signal wird durch einen Teiler 200 auf drei Zweige aufgeteilt, einen für jede der Phasenleitungen.
Jeder Zweig schließt eine Gewichtungseinrichtung WB, WR, WY ein, die ein Signal bei Hochfrequenzphasen verschieben kann. Die Einrichtungen sollten in der Lage sein, eine konstante Phasenverschiebung über alle Frequenzkomponenten hinweg innerhalb der Bandbreite zu bewirken, die von dem Kommunikationssignal eingenommen wird. Die Ausgangssignale der Gewichtungseinrichtungen werden über ein Hochpassfilter 230, das die Hochfrequenz-Kommunikationssignale weiterleitet und den Netzstrom sperrt, übertragen und schließlich den Phasenleitungen B, R, Y an den Sammelschienen 25 oder dem Verteilerkabel 50 zugeführt. Die Betriebsweise der Gewichtungseinrichtungen wird durch eine Steuereinheit 220 gesteuert. Dies steuert die Größe der Phasenverschiebung, die jede Einrichtung erzeugt. Die Gewichtungseinrichtungen können weiterhin so angeordnet sein, dass sie die Signale hinsichtlich ihrer Amplitude skalieren. Das Ergebnis dieses Vorganges besteht darin, dass die Netzleitung einen Satz von Signalen führt, die den gleichen Informationsinhalt haben, die jedoch gegeneinander phasenverschoben und hinsichtlich ihrer Amplitude bezüglich einander skaliert sind, um eine Abstrahlung von der Leitung zu einem Minimum zu machen.
Fig. 5 zeigt eine alternative Möglichkeit der Zuführung von Kommunikationssignalen auf die Netzleitung mit einer Phasor-Beziehung. Ein Eingang 300 empfängt ein Kommunikationssignal im Basisband. Dies wird Signalgeneratoreinrichtungen 310, 320, 330 zugeführt. Die Signalgeneratoreinrichtungen erzeugen ein Hochfrequenzsignal mit einer bestimmten Phase und Amplitude. Das erzeugte Signal wird vorzugsweise in modulierter Form in Abhängigkeit von den ankommenden Daten am Eingang 300 erzeugt. Wenn beispielsweise die Modulation eine Frequenzumtastung (FSK) ist, so wird ein Träger mit einer bestimmten Frequenz erzeugt, der einen bestimmten Datenpegel "00", "01" usw. darstellt. Diese Technik wird in vieler digitale Synthese (DDS) bezeichnet, weil das Signal typischerweise dadurch erzeugt wird, dass eine gespeicherte digitale Darstellung des Signals aus einem elektronischen Speicher zurückgewonnen und in Analogformat umgewandelt wird. Wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, werden die erzeugten Signale durch eine Hochpassfiltereinheit 230 geleitet, bevor sie den Phasenleitungen B, R, Y zugeführt werden. Der Betrieb der Generatoreinrichtungen 310, 320, 330 wird durch eine Steuerung 220 gesteuert, die die Phase und Amplitude der erzeugten Signale steuert. Das Ergebnis dieses Prozesses besteht darin, dass die Netzleitung einen Satz von Signalen führt, die den gleichen Informationsgehalt haben, die jedoch bezüglich einander hinsichtlich der Phase verschoben und hinsichtlich der Amplitude skaliert sind, um die Abstrahlung von der Leitung zu einem Minimum zu machen.
Die Phasor-Beziehung der Kommunikationssignale, die erforderlich ist, um die Abstrahlung von der Leitung zu einem Minimum zu machen, sollte ziemlich statisch bleiben. Wenn beispielsweise drei Kommunikationssignale an drei Leitungen angelegt werden, so sollten die drei Signale gegeneinander um 120º versetzt sein. Sich ändernde Bedingungen des Elektrizitätsnetzes können jedoch eine unterschiedliche Phasor-Beziehung für die Kommunikationssignale erfordern, um sicherzustellen, dass die Strahlung zu einem Minimum gemacht wird. Eine unterschiedliche elektrische Belastung der Phasenleitungen stellt einen derartigen Zustand dar. Fig. 6 zeigt zwei Möglichkeiten zur Überwachung des Netzes, um sicherzustellen, dass eine optimale Phasenbeziehung für die Kommunikationssignale ausgebildet wird.
Der obere Teil der Fig. 6 zeigt eine Antenne 450, die sich in dem Fernfeld der Sammelschienen 25 befindet. Diese Antenne misst die Abstrahlung von den Sammelschienen und liefert ein Signal 460 an die Steuerung 220, um die Werte der Gewichtung oder die Signalgeneratoreinrichtungen an der Basisstation BS einzustellen. Die Antenne 450 könnte sich in der Nähe der Sammelschienen oder an irgendeinem anderen Punkt des Netzes befinden, der eine Überwachung erfordert, so dass die kombinierte Wirkung der Abstrahlungen von den Leitungen und nicht die einzelnen Beiträge einer bestimmten Leitung gemessen werden.
Der untere Teil der Fig. 6 zeigt eine alternative Anordnung zur Bestimmung der Wirksamkeit der Phasor-Beziehung. Messspulen 400, 401, 402 sind jeweils eine pro Phasenleitung vorgesehen, um die Signale zu erfassen, die auf den jeweiligen Sammelschienen B, R, Y vorhanden sind. Die Spulen können zweckmäßigerweise induktive Spulen sein, die um die Sammelschienen herumgewickelt sind oder die nahe hierzu angeordnet sind. Die Messung ist außerdem durch eine kapazitive Kopplung oder durch eine oder mehrere Antennen möglich, die nahe an den Sammelschienen angeordnet sind. Die Ausgangssignale der Messspulen werden entweder direkt der Steuereinheit 220 zugeführt, oder sie werden einzeln jeweils eines zu einer Zeit über einen Schalter 410 der Steuereinheit 220 in Multiplex-Weise zugeführt. Die Messspulen 400, 401, 402 oder äquivalente Einrichtungen liefern eine Anzeige der Belastung jeder der Phasenleitungen. Wie des weiter oben beschrieben wurde, erfordert eine unterschiedliche Belastung der Phasenleitungen eine Einstellung der Phasor-Beziehungen der Kommunikationssignale, die diesen Phasenleitungen zugeführt werden.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel der Steuereinheit 220. Ein Überwachungssignal 420, 460 wird einem Kanalfilter 500 zugeführt, das lediglich diejenigen Frequenzen weiterleitet, die von Interesse sind. Ein Leistungsdetektor 510, der einfach als Diodendetektor D und Kondensator C gezeigt ist, liefert eine Leistungsmessung, die einem Analog-/Digitalwandler 520 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Analog-/Digitalwandlers wird einem Mikroprozessor 530 zugeführt, der eine Einstellung der Steuersignale ausführt, die den Gewichtungseinrichtungen oder den Signalgeneratoreinrichtungen zugeführt werden, die die Phasor-Beziehungen der Kommunikationssignale festlegen. Fig. 7 zeigt einen Mikroprozessor 520, der zwei Sätze von Gewichtungssteuersignalen für die Gewichte WB, WR als Ausgangssignal abgibt. Eine Gewichtung kann zweckmäßigerweise durch ein gleichphasiges (I-) und ein Quadratur- (Q-) Steuersignal gesteuert werden. Der Mikroprozessor 530 kann einen Perturbationsprozess ausführen, der dadurch arbeitet, dass die Größe der I- und Q-Gewichtungswerte schrittweise verändert und der Erfolg der Änderungen überwacht wird. Der Algorithmus kann dadurch arbeiten, dass aufeinanderfolgend I in Aufwärtsrichtung, I in Abwärtsrichtung, Q in Aufwärtsrichtung und Q in Abwärtsrichtung geändert wird. Nachdem diese vier Schritte durchgeführt wurden, wird die Änderung von I oder Q, die die beste Wirkung hatte, angenommen. Der Prozess wird fortgesetzt, bis der beste Kompensationseffekt erzielt ist.
Es ist außerdem möglich, die Steuersignale dadurch zu ändern, dass eine Korrelationstechnik ausgeführt wird.
Die anhängige internationale Patentanmeldung PCT/GB 97/02028 des gleichen Anmelders beschreibt eine Technik, bei der die Ausbreitungsrichtung von Kommunikationssignalen entlang einer Netzleitung gesteuert wird. Dies wird dadurch erzielt, dass ein Nutz-Kommunikationssignal mit der Leitung an einer ersten Position gekoppelt wird und ein zweites Kompensationssignal mit der Leitung an einer zweiten Position gekoppelt wird, die in Abstand von der ersten Position derart angeordnet ist, dass das Nutzsignal und das Kompensationssignal in destruktiver Weise einander in einer einzigen Ausbreitungsrichtung entlang der Leitung kombinieren. Das Kompensationssignal ist vorzugsweise eine phasenverschobene Version des Nutzsignals, die von dem Nutzsignal abgeteilt wird.
Diese Technik ermöglicht es einer Basisstation BS, Kommunikationssignale auf ein Verteilerkabel (beispielsweise am Punkt 50 in Fig. 1) zu koppeln und die Ausbreitung derart zu steuern, dass sich die Kommunikationsignale lediglich in der Richtung zu Teilnehmern hin ausbreiten, und nicht in Richtung auf die Unterstation 10. Die in dieser Anmeldung beschriebene Technik, bei der ein Satz von Kommunikationssignalen einem Satz von Phasenleitungen derart zugeführt wird, dass sich ihre Phasor-Beziehung summiert, um die Abstrahlung von der Leitung zu einem Minimum zu machen, kann mit der Technik kombiniert werden, die in der anhängigen Anmeldung des Anmelders beschrieben ist. Dies ergibt die kombinierten Vorteile, dass sich Kommunikationssignale lediglich entlang eines gewünschten Abschnittes des Verteilerkabels ausbreiten, und dass außerdem die Ausbreitung dieser Signale entlang des gewählten Abschnittes der Leitung eine minimale Abstrahlung hervorruft.

Claims

1. Verfahren zum Koppeln von Kommunikationssignalen auf eine Netzleitung, die eine Mehrzahl von Leitern aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

- Koppeln eines Satzes vom Kommunikationssignalen auf einen Satz der Mehrzahl von Leitern, wobei jedes Signal auf einen jeweiligen des Satzes von Leitern gekoppelt wird, und

- Einstellen der Phasor-Beziehung des Satzes von Kommunikationssignalen derart, dass die Abstrahlung der Kommunikationssignale von der Netzleitung zu einem Minimum gemacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Phasor-Beziehung der Kommunikationssignale derart ausgebildet ist, dass die vektorielle Summe des Satzes von Kommunikationssignalen im Wesentlichen gleich Null ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem n Kommunikationssignale jeweils eines auf jeweils einen von n Leitern gekoppelt werden, wobei die n Signale gegeneinander um im Wesentlichen 360º/n versetzt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, das weiterhin Folgendes umfasst:

- Empfang eines Eingangs-Kommunikationssignals;

- Aufteilen des Signals auf den Satz von Kommunikationssignalen, und

- Wählen der Phasor-Beziehung des Satzes von Kommunikationssignalen durch Phasenverschiebung von zumindest einem der aufgeteilten Signale.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, das weiterhin Folgendes umfasst:

- Empfang eines Eingangskommunikationssignals,

- Erzeugen des Satzes von Kommunikationssignalen, eines für jeden Leiter des Satzes von Leitern, in Abhängigkeit von dem Eingangssignal, wobei die Phaser Beziehung des Satzes von erzeugten Kommunikationssignalen derart ist, dass die Abstrahlung der Kommunikationssignale von der Netzleitung zu einem Minimum gemacht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt der Erzeugung des Satzes von Kommunikationssignalen durch eine direkte digitale Synthese ausgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin eine Amplitudenskalierung von zumindest einem des Satzes der Kommunikationssignale umfasst.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin Folgendes umfasst:

- Überwachung einer Größe, die den Erfolg des Schrittes der Einstellung der Phasor-Beziehung der Kommunikationssignale derart anzeigt, dass die Abstrahlung der Kommunikationssignale zu einem Minimum gemacht wird, und

- Ändern der Phasor-Beziehung des Satzes von Kommunikationssignalen entsprechend der überwachten Größe.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die überwachte Größe die Abstrahlung der Kommunikationssignale von der Netzleitung ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die überwachte Größe die Belastung der Leiter der Netzleitung ist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt der Änderung der Phasor-Beziehung die Anwendung von Perturbationen auf die Phasor- Einstellungen für eines oder mehrere der Kommunikationssignale umfasst.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ankopplung an eine Unterstation eines Elektrizitätsverteilungsnetzes durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenen Ansprüche, bei dem die Netzleitung eine Dreiphasen-Netzleitung ist, und bei dem drei Kommunikationssignale der Netzleitung zugeführt werden, eines für jede der Phasenleitungen.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin für jeden Leiter in dem Satz von Leiter Folgendes umfasst:

- Koppeln von einem des Satzes von Kommunikationssignalen auf den Leiter an einer ersten Position;

- Koppeln eines Kompensationssignals auf den Leiter an einer zweiten Position in Abstand von der ersten Position;

- derart, dass das Kommunikationssignal und das Kompensationssignal so angeordnet sind, dass sie sich in einer einzigen Ausbreitungsrichtung entlang der Leitung destruktiv kombinieren, während sie eine Ausbreitung des Kommunikationssignals entlang der Leitung in der anderen Richtung ermöglichen.

15. Vorrichtung zur Kopplung von Kommunikationssignalen auf eine Netzleitung, die eine Mehrzahl von Leitern aufweist, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:

- eine Kopplungseinrichtung zum Koppeln eines Satzes von Kommunikationssignalen auf einen Satz der Mehrzahl von Leitern, wobei jedes Signal mit einem jeweiligen einen des Satzes von Leitern gekoppelt ist, und

- eine Steuereinrichtung zum Einstellen der Phasor-Beziehung des Satzes von Kommunikationssignalen derart, dass die Abstrahlung der Kommunikationssignale von der Netzleitung zu einem Minimum gemacht wird.

16. Netzleitungs-Kommunikationsnetz, das eine Vorrichtung nach Anspruch 15 beinhaltet.