JP2003264487A - Ss伝送システム - Google Patents
Ss伝送システムInfo
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- JP2003264487A JP2003264487A JP2002065283A JP2002065283A JP2003264487A JP 2003264487 A JP2003264487 A JP 2003264487A JP 2002065283 A JP2002065283 A JP 2002065283A JP 2002065283 A JP2002065283 A JP 2002065283A JP 2003264487 A JP2003264487 A JP 2003264487A
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Abstract
間、若しくは高圧配電線(1)と商用電力線(3、1
3)間で、データ伝送を可能とするSS伝送システムを
提供する。 【解決手段】 SS送信装置(10)は、通信信号を、
拡散周波数帯域が10KHz未満のスペクトラム拡散変
調信号に変調して、第1商用電力線(3)に重畳し、配
電用変圧器(2、12)を通過させて高圧配電線(1)
を介して、第2商用電力線(13)へ送出する。スペク
トラム拡散変調信号の拡散周波数帯域が10KHz未満
であるので、高圧配電線(1)と第1、第2商用電力線
(3、13)との間に配設される配電用変圧器(2、1
2)を通過させても、大きく減衰することがなく、第2
商用電力線(13)に接続するSS受信装置(14)で
分離して復調できる。
Description
変調信号(以下「SS信号」という)を利用するデータ
伝送システム(以下「SS伝送システム」という)に関
し、特に、異なる配電系統の商用電力線間でデータ伝送
を可能とするSS伝送システムに関する。
S伝送システムは、拡散コードを鍵として通信の秘匿性
が保て、しかも広帯域に送信電力を分散するので、スペ
クトラム密度を低くし通信の事実自体をも秘匿できるこ
とから、従来より主に軍事用として開発されていた伝送
システムである。一方、SS伝送システムは、送信デー
タを広帯域に拡散して送信するものであることから、部
分的に伝送線上のノイズより小さい信号電力であっても
データを伝送できるものであり、近年はこの点に着目
し、トランジスタ技術1997年5月号第307頁乃至
321頁に示すように、商用電力線を信号伝送線として
用いる研究が進められている。
データ端末機器(被制御機器)との間でSS信号の変復
調を行うSS送受信装置を商用電力線に接続し、この商
用電力線を信号伝送線として端末機器間のデータ通信を
可能とする。従って、商用電力線が配線されている環境
であれば、あらたに通信線を配線することがないので、
家庭内で電気機器間の制御を行うホームオートメーショ
ン(HA)にも利用できる。
テムを利用して、家庭内の各部屋に設置されたパソコン
間のデータ通信や、エアコン、照明等の電気機器を他の
部屋から制御する一例を示す説明図である。
の高圧配電線1から配電用変圧器である柱上変圧器2に
より100V若しくは200Vに変圧された商用電力線
3が、配電盤4を介して屋内に配線され、冷蔵庫、照明
器具、パソコンなどの電気機器へ電力を供給している。
ータ通信を行う電気機器5、6、7は、商用電力線3に
接続し電源の供給を受けるとともに、それぞれ商用電力
線3に接続するSS送受信装置8、9、10とデータ通
信を行うための通信ケーブルで接続している。
機5、エアコン6の動作を制御する場合には、これらの
制御データを含む通信信号を、パーソナルコンピュータ
7からSS送受信装置10へ出力し、この通信信号をS
S送受信装置10により、10KHz乃至450KHz
の拡散周波数帯域にあるSS信号に変調して商用電力線
3へ重畳させる。
8、9は、それぞれ商用電力線3に重畳するSS信号を
通信信号に復調し、テレビ5、エアコン6へ出力し、通
信信号に含まれる制御データでこれらの電気機器5、6
の動作を制御する。
用電力線を用いたSS伝送システムは、専用の通信線や
通信ケーブルを電気機器間に配設する必要がないことか
ら、家庭内に限らず、工場や企業内のLANにも利用さ
れている。
よるデータ通信は、同一の配電系統に接続された電気機
器間に限られ、異なる商用電力線に接続される電気機器
との間では、行うことができなかった。
ているSS送受信装置10から異なる商用電力線に接続
されているSS受信装置へSS信号を送信する場合に
は、図6に示す高圧配電線1と商用電力線3との間に設
置されている配電用変圧器2を通過させる必要があり、
10KHz乃至450KHzの拡散周波数帯域にあるS
S信号は、配電用変圧器を通過する際に大きく減衰し、
他方のSS受信装置において通信信号を復調できないも
のであった。
能範囲が同一の配電系統内に限られるので、例えば、家
庭内の電気機器をSS伝送システムを用いて外部から制
御することはできなかった。
力線間、若しくは高圧配電線と商用電力線間で、データ
伝送を可能とするSS伝送システムを提供することにあ
る。
に、請求項1のSS伝送システムは、配電用変電所の二
次側から引き出され、複数の配電用変圧器へ電力供給を
行う高圧配電線と、配電用変圧器の二次側から引き出さ
れ、電気機器へ商用電力を供給する第1商用電力線と、
第1商用電力線に接続し、通信信号をスペクトラム拡散
変調信号に変調し第1商用電力線へ重畳するSS送信装
置と、配電用変圧器の二次側から引き出され、電気機器
へ商用電力を供給する第2商用電力線と、第2商用電力
線に接続し、第2商用電力線に重畳するスペクトラム拡
散変調信号を分離し、通信信号に復調するSS受信装置
とからなり、SS送信装置は、通信信号を、拡散周波数
帯域が10KHz未満のスペクトラム拡散変調信号に変
調し、スペクトラム拡散変調信号を、第1商用電力線に
接続するSS送信装置から、高圧配電線を介して、第2
商用電力線に接続するSS受信装置へ送信することを特
徴とする。
帯域が10KHz未満のスペクトラム拡散変調信号に変
調し、第1商用電力線へ重畳し、配電用変圧器を通過さ
せて高圧配電線を介して、第2商用電力線へ送出する。
このとき、スペクトラム拡散変調信号は、高圧配電線と
第1、第2商用電力線との間に配設される変電用変圧器
を通過するが、拡散周波数帯域が10KHz未満である
ので、大きく減衰されず、SS受信装置で、第2商用電
力線から分離して通信信号に復調できる。
電所の二次側から引き出され、複数の配電用変圧器へ電
力供給を行う高圧配電線と、配電用変圧器の二次側から
引き出され、電気機器へ商用電力を供給する商用電力線
と、高圧配電線又は商用電力線のいずれかに接続し、通
信信号をスペクトラム拡散変調信号に変調し接続する高
圧配電線又は商用電力線へ重畳するSS送信装置と、S
S送信装置が接続されていない商用電力線又は高圧配電
線に接続し、接続する商用電力線又は高圧配電線に重畳
するスペクトラム拡散変調信号を分離し、通信信号に復
調するSS受信装置とからなり、SS送信装置は、通信
信号を、拡散周波数帯域が10KHz未満のスペクトラ
ム拡散変調信号に変調し、スペクトラム拡散変調信号
を、高圧配電線又は商用電力線のいずれか一方に接続す
るSS送信装置から、他方に接続するSS受信装置へ送
信することを特徴とする。
帯域が10KHz未満のスペクトラム拡散変調信号に変
調し、商用電力線又は高圧配電のいずれか一方へ重畳
し、配電用変圧器を通過させて、他方へ送出する。スペ
クトラム拡散変調信号は、高圧配電線と商用電力線との
間に配設される変電用変圧器を通過するが、拡散周波数
帯域が10KHz未満であるので、大きく減衰されず、
SS受信装置で、高圧配電線から分離して通信信号に復
調できる。
電所の二次側から引き出された高圧配電線を一次側とし
て接続する配電用変圧器と、配電用変圧器の二次側から
引き出され、接地された中性線とT1相側の電圧線とT
2相側の電圧線の3線からなる単相3線式の商用電力線
と、中性線とT1相側の電圧線間のT1相電力線又は中
性線とT2相側の電圧線間のT2相電力線のいずれかに
接続し、通信信号をスペクトラム拡散変調信号に変調し
接続するT1相電力線又はT2相電力線へ重畳するSS
送信装置と、SS送信装置が接続されていないT2相電
力線又はT1相電力線に接続し、接続するT2相電力線
又はT1相電力線に重畳するスペクトラム拡散変調信号
を分離し、通信信号に復調するSS受信装置とからな
り、SS送信装置は、通信信号を、拡散周波数帯域が1
0KHz未満のスペクトラム拡散変調信号に変調し、ス
ペクトラム拡散変調信号を、T1相電力線又はT2相電
力線のいずれか一方に接続するSS送信装置から、位相
の異なる他方に接続するSS受信装置へ送信することを
特徴とする。
帯域が10KHz未満のスペクトラム拡散変調信号に変
調し、T1相電力線又はT2相電力線のいずれか一方へ
重畳し、配電用変圧器の二次側の巻線を介して、他方へ
送出する。スペクトラム拡散変調信号は、変電用変圧器
をの二次側の巻線を通過するが、拡散周波数帯域が10
KHz未満であるので、減衰されず、SS受信装置で、
高圧配電線から分離して通信信号に復調できる。また、
T1相電力線又はT2相電力線に、電気機器の端子間ノ
イズ発生防止用コンデンサが高周波結合していても、拡
散周波数帯域が10KHz未満であるのでこれらのコン
デンサによる影響を受けて、スペクトラム拡散変調信号
が減衰することがない。
装置が、通信信号を、拡散周波数帯域が2、4KHz以
上で10KHz未満のスペクトラム拡散変調信号に変調
することを特徴とする。
クトラム拡散変調信号は、商用電力線に接続する電気機
器の動作に影響を与えることがない。
SS伝送システムを図1乃至図3及び図6を用いて説明
する。尚、上述した従来の構成と同一若しくは相当する
構成については、本実施の形態においても、同一番号を
付して説明する。
成を示す回路図であり、この図に示す高圧配電線1は、
77KVを6.6KVに変電する配電用変電所の二次側
から引き出された配電線路で、住宅、商店などの小口需
要家に電力を供給するために、柱上変圧器である複数の
配電用変圧器2、12が接続されている。
電圧6600Vを、100V若しくは200Vの低圧に
変圧して、一方の商用電力線3へ電力を供給するもので
あり、ここでは、商用電力線3として、図示するよう
に、配電用変圧器2の2個の低圧巻線2a、2bを直列
にし、接地したその接続点から中性線3aを引き出し、
T1相側の電圧線3bとT2相側の電圧線3cと合わせ
て3線で供給する単相3線式の配電線を用いている。単
相3線式の商用電力線3は、電圧降下および電力損失を
低減でき電線量を節約できるので、主として小口需要家
への電力供給に使用されている。
介して屋内に配線され、中性線3aと両側の電圧線3
b、3cのいずれか2本の線間に接続された電気機器へ
電力を供給する。中性線3aと両側の電圧線3b、3c
間の電圧は、100Vであり、この間にテレビジョン受
像機5など定格100Vの電気機器が接続される。ま
た、電圧線3b、3c間の電圧は、200Vであり、こ
の間にエアコン6など定格200Vの電気機器が接続さ
れる。
送信装置に相当するもので、図示するように、中性線3
aとT1相側の電圧線3b間のT1相電力線に接続さ
れ、この商用電力線3にスペクトラム拡散変調信号(S
S信号)を重畳し、また重畳するSS信号を分離する機
能を備え、双方向のデータ伝送機能が可能なものとなっ
ている。
3から100Vの電源電圧を受けて動作するパーソナル
コンピュータ7と通信ケーブル11で接続され、パーソ
ナルコンピュータ7と制御信号を含むデジタル信号を送
受信する。
成を示すブロック図であり、図に示すように、通信ケー
ブル11の端末に接続するCPU20は、通信制御機能
を備え、パーソナルコンピュータ7から入力されるデジ
タル信号を例えば256バイト単位で区切り、電力線の
SS伝送システムフォーマットに準拠するパケットに変
換し、出力側に接続されたDS−SS(ダイレクトシー
ケンス−スプレッドスペクトラム拡散)変調部21へ出
力する。また、入力側に接続されたDS−SS(ダイレ
クトシーケンス−スプレッドスペクトラム拡散)復調部
25から入力されるパケットのフォーマットとパリティ
ーチェックを行い、通信エラーがなければ、デジタル信
号にフォーマット変換し、通信ケーブル11を介してパ
ーソナルコンピュータ7へ出力する。
入力されるパケットの送信データを、内部生成したM系
列の擬似雑音符号(以下、M符号という)を用いて、
2、4KHz乃至10KHzの拡散周波数帯域に含まれ
るSS信号に拡散直接変調する。
器22を介してパルストランス23へ出力され、パルス
トランス23で、商用電力線3の中性線3aとT1相側
の電圧線3b間のT1相電力線に重畳される。
中性線3aとT1相側の電圧線3b間のT1相電力線に
重畳されたSS信号は、パルストランス23において分
離され、増幅器24で増幅され、DS−SS復調部25
に入力される。
ロックに応じて発生させたM符号とその前後で位相の異
なるM符号を、それぞれ入力されるSS信号とを比較し
て符号の一致度を演算し、基準クロックに応じて発生さ
せたM符号が最も一致するように位相をずらせ、これを
繰り返すことによりSS信号の同期捕捉を行う。
ト形式の送信データに復調し、後段に接続されたCPU
20へ出力する。
ータをパーソナルコンピュータ7で入力可能なデジタル
信号にフォーマット変換して出力するので、パーソナル
コンピュータ7では、他のSS送受信装置から送信され
るデジタル信号(通信信号)を受信できる。
に、他の住宅、商店、事務所などへの電力供給を行う為
に、中性線13aとT1相側の電圧線13bとT2相側
の電圧線13cからなる単相3線式の商用電力線13が
配電用変圧器12を介して接続されている。
c間のT2相電力線に、本発明のSS受信装置に相当す
るSS送受信装置14が接続されている。SS送受信装
置14は、図2に示すSS送受信装置10と同様の構成
を備えるものなので、その詳細な説明を省略するが、商
用電力線13にSS信号を重畳し、若しくは重畳するS
S信号を分離し、双方向でのデータ伝送機能が可能なも
のとなっている。
ブル15を介して、商用電力線13から電源が供給され
るパーソナルコンピュータ16が接続されている。パー
ソナルコンピュータ16は、商用電力線3に接続するパ
ーソナルコンピュータ7から出力される通信信号を他の
商用電力線13に接続された電気機器で受信する一例と
して例示するもので、以下、この伝送について説明す
る。
ーソナルコンピュータ16のアドレス)を含む通信信号
が通信ケーブル11を介してSS送受信装置10に出力
されると、SS送受信装置10は、通信信号を2、4K
Hz乃至10KHzの拡散周波数帯域に含まれるSS信
号を、商用電力線3の中性線3aとT1相側の電圧線3
b間であるT1相電力線に重畳する。
用変圧器2を通過して高圧配電線1へ送出されるが、図
3に示すように、配電用変圧器2による信号の減衰は、
通過する信号の周波数に大きく依存する。
を6300V、二次側(商用電力線3側)の電圧を10
5Vとする配電用変圧器2について、二次側のT1相電
力線に、50Hzから10MHzの周波数の信号を重畳
し、二次側の電圧変動に対して一次側に表れる電圧変動
比を減衰量(dB)として表したもので、配電用変圧器
2により減衰しない場合には、20log(6300/
105)、すなわち35、6dBとなる。
過する高周波信号は、10KHzを境に10KHz未満
である場合に、35、6dB以下とならず減衰しない。
従って、拡散周波数が10KHz未満であるSS信号
は、少ないロスで高圧配電線1に重畳し、同様に少ない
ロスで他の配電用変圧器12を通過し商用電力線13に
重畳する。
1相電力線に重畳するSS信号は、二つの配電用変圧器
2、12を通過することにより、商用電力線13の位相
の異なる中性線13aとT2相側の電圧線13c間のT
2相電力線に重畳され、T2相電力線に接続されたSS
送受信装置14により分離される。SS送受信装置14
は、分離したSS信号を通信信号に復調し、パーソナル
コンピュータ16のアドレスが含まれる通信信号を、通
信ケーブル15を介してパーソナルコンピュータ16へ
出力する。
S信号の変・復調機能を備えているので、同様にして、
パーソナルコンピュータ16からパーソナルコンピュー
タ7へ通信信号を送信することも可能であり、このよう
にして異なる商用電力線3、13に接続するSS送受信
装置10、14間で双方向にSS信号を用いたSS伝送
システムが確立できる。
3には、配電盤4内のブレーカの他、冷蔵庫、照明器
具、パソコンなどの種々の電気機器が接続されるが、S
S信号が通信信号を広帯域に拡散し小さい振幅となって
いるので、商用電力線3、13の電圧変動は、極めてわ
ずかである。従って、これらの電気機器の動作に影響を
与える恐れはないが、商用電力線3、13に重畳する信
号の周波数が極端に下がると、白熱電灯や蛍光灯のちら
つきが発生する。
高調波発生源が存在すると、電気機器に種々のトラブ
ル、例えば、電力用コンデンサ、変圧器などが障害を受
けて、異常音(うなり)を発生させたり、過電流継電
器、配線用遮断器の誤動作を引き起こす原因となり、社
団法人日本電気協会では、電源周波数の40次である
2、4KHzまでの周波数について、これらの障害発生
の恐れがあるとして、高調波抑制対策ガイドラインで規
制している。
帯域を、2、4KHz以上とするので、商用電力線3、
13に接続する電気機器への影響を確実に防止できる。
なる商用電力線3、13にそれぞれ接続するSS送受信
装置10、14で説明したが、一方のSS送受信装置が
高圧配電線1に、他方のSS送受信装置が商用電力線に
接続され、高圧配電線1と商用電力線間で、SS信号を
送受信するものであってもよい。この場合には、高圧配
電線1の電力をそのまま引き込み利用する高圧需要家で
あっても、一般の商用電力線を利用する住宅、企業など
との間でSS伝送システムを確立できる。
で説明したが、3種類以上の異なる商用電力線間で、S
S信号を送受信することも可能である。
いて、位相の異なるT1相電力線とT2相電力線間でS
S信号を送受信することもできる。
T1相電力線に、10dBmの信号を20KHz以下で
周波数を変化させ、同相のT1相電力線と位相の異なる
T2相電力線に表れる信号電力を比較して示すもので、
同図に示すように、送信信号の周波数が2.4KHz乃
至10KHz未満である場合には、異相間の通信であっ
ても、同相間と最大10dBm程度の相違しかなく、異
相間であっても、問題なく復調できることがわかる。
器2の二次側の一方のT1相電力線に、10dBmの信
号を1MHz以下で周波数を変化させ、同相と位相の異
なる電力線に表れる信号電力を比較して示すもので、送
信信号の周波数が、従来のように10KHz乃至450
KHzの帯域である場合には、同相間に比べて異相間で
30dBm以上減衰し、信号電力が−50dBmとなっ
て復調できない場合も生じる。
しくはT2相電力線には、電力の供給を受けるために、
多数の電気機器が接続されるものであり、それぞれの機
器に端子間ノイズ防止用コンデンサが接続されている。
このコンデンサは、T1相電力線若しくはT2相電力線
に容量結合し、これらの電力線に重畳する高周波ノイズ
をカットする目的で接続されるものであるが、SS信号
の拡散周波数帯域が高くなればなるほど、これを高周波
ノイズとみなして減衰させるように作用する。その結
果、多数の電気機器が商用電力線3に接続される状態で
は、拡散周波数が10KHzを越えるSS信号は、図5
に示す減衰量以上に減衰する。
本発明に係るSS信号は、ほとんど減衰することなく、
配電用変圧器2の二次側巻線を通過し、しかも、各電気
機器のコンデンサによる影響を受けないので、位相の異
なるT1相電力線とT2相電力線間であっても、SS伝
送システムを確立できる。
配電系統の異なる商用電力線や高圧配電線との間、若し
くは同一の商用電力線の異なる位相の電力線間で、配電
用変圧器が介在するにもかかわらず、SS信号を、大き
く減衰させずに相互に伝送することができる。従って、
SS伝送システムによる伝送範囲を他の配電系統や、単
相3線式の商用電力線内の位相の異なる電力線間にまで
拡大できる。
商用電力線に接続する他の電気機器の動作にSS信号が
影響することがなく、他の電気機器を安全に動作させる
ことができる。
す回路図である。
図である。
を、周波数との関係で示すグラフである。
周波信号出力し、同相と異相の電力線に表れる信号出力
を比較して示すグラフである。
波信号出力し、同相と異相の電力線に表れる信号出力を
比較して示すグラフである。
て、家庭内の電気機器制御する一例を示す説明図であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 配電用変電所の二次側から引き出され、
複数の配電用変圧器(2、12)へ電力供給を行う高圧
配電線(1)と、 配電用変圧器(2)の二次側から引き出され、電気機器
(7)へ商用電力を供給する第1商用電力線(3)と、 第1商用電力線(3)に接続し、通信信号をスペクトラ
ム拡散変調信号に変調し第1商用電力線(3)へ重畳す
るSS送信装置(10)と、 配電用変圧器(12)の二次側から引き出され、電気機
器(16)へ商用電力を供給する第2商用電力線(1
3)と、 第2商用電力線(13)に接続し、第2商用電力線(1
3)に重畳するスペクトラム拡散変調信号を分離し、通
信信号に復調するSS受信装置(14)とからなり、 SS送信装置(10)は、通信信号を、拡散周波数帯域
が10KHz未満のスペクトラム拡散変調信号に変調
し、 スペクトラム拡散変調信号を、第1商用電力線(3)に
接続するSS送信装置(10)から、高圧配電線(1)
を介して、第2商用電力線(13)に接続するSS受信
装置(14)へ送信することを特徴とするSS伝送シス
テム。 - 【請求項2】 配電用変電所の二次側から引き出され、
複数の配電用変圧器(2)へ電力供給を行う高圧配電線
(1)と、 配電用変圧器(2)の二次側から引き出され、電気機器
(7)へ商用電力を供給する商用電力線(3)と、 高圧配電線(1)又は商用電力線(3)のいずれかに接
続し、通信信号をスペクトラム拡散変調信号に変調し接
続する高圧配電線(1)又は商用電力線(3)へ重畳す
るSS送信装置(10)と、 SS送信装置(10)が接続されていない商用電力線
(3)又は高圧配電線(1)に接続し、接続する商用電
力線(3)又は高圧配電線(1)に重畳するスペクトラ
ム拡散変調信号を分離し、通信信号に復調するSS受信
装置(14)とからなり、 SS送信装置(10)は、通信信号を、拡散周波数帯域
が10KHz未満のスペクトラム拡散変調信号に変調
し、 スペクトラム拡散変調信号を、高圧配電線(1)又は商
用電力線(3)のいずれか一方に接続するSS送信装置
(10)から、他方に接続するSS受信装置(14)へ
送信することを特徴とするSS伝送システム。 - 【請求項3】 配電用変電所の二次側から引き出された
高圧配電線(1)を一次側として接続する配電用変圧器
(2)と、 配電用変圧器(2)の二次側から引き出され、接地され
た中性線(3a)とT 1相側の電圧線(3b)とT2相
側の電圧線(3c)の3線からなる単相3線式の商用電
力線(3)と、 中性線(3a)とT1相側の電圧線(3b)間のT1相
電力線又は中性線(3a)とT2相側の電圧線(3c)
間のT2相電力線のいずれかに接続し、通信信号をスペ
クトラム拡散変調信号に変調し接続するT1相電力線又
はT2相電力線へ重畳するSS送信装置(10)と、 SS送信装置(10)が接続されていないT2相電力線
又はT1相電力線に接続し、接続するT2相電力線又は
T1相電力線に重畳するスペクトラム拡散変調信号を分
離し、通信信号に復調するSS受信装置(14)とから
なり、 SS送信装置(10)は、通信信号を、拡散周波数帯域
が10KHz未満のスペクトラム拡散変調信号に変調
し、 スペクトラム拡散変調信号を、T1相電力線又はT2相
電力線のいずれか一方に接続するSS送信装置(10)
から、位相の異なる他方に接続するSS受信装置(1
4)へ送信することを特徴とするSS伝送システム。 - 【請求項4】 SS送信装置(10)は、通信信号を、
拡散周波数帯域が2、4KHz以上で10KHz未満の
スペクトラム拡散変調信号に変調することを特徴とする
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のSS伝送システ
ム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002065283A JP3840420B2 (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | Ss伝送システム |
Applications Claiming Priority (1)
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