JPH0362743A - 電力線搬送通信の方法および装置 - Google Patents

電力線搬送通信の方法および装置

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JPH0362743A
JPH0362743A JP2111603A JP11160390A JPH0362743A JP H0362743 A JPH0362743 A JP H0362743A JP 2111603 A JP2111603 A JP 2111603A JP 11160390 A JP11160390 A JP 11160390A JP H0362743 A JPH0362743 A JP H0362743A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、全般的には、電力線搬送通信に関するもので
あり、より詳しく言えば、周波数ホッピング式広帯域信
号変調・復調を使用する電力線搬送通信方法および装置
に関するものである。
〔背景技術〕
成る種の通信ネントワークでは、遠隔データ蓄積ユニッ
トに格納されているデータは、周期的にあるいは要求に
応して、中央コンピュータもしくは記録保存ユニットに
ダウンロードされる。たとえば、電気その他の需給計器
読み取り装置(本発明が特に有利ではあるが、必ずしも
これに限定されない)では、遠隔積算電力計が中央コン
ピュータによって検針され、この中央コンピュータが請
求書作成のために顧客電気消費量記録を維持する。
代表的には、各家庭毎あるいは多数の家族の占有するア
パートメント・ビルディング毎ならびに単一テナントま
たは複数テナントの商業施設毎にある1つの集中メータ
が総括コンピュータによって7 検針されていた。ユーザーの集団よりもむしろユザー毎
の電気消費量をモニタしてより公平な個別化した請求書
を作成すると好ましい。しかしながら、個々のユニット
、特に古いアパートメント・ビルディングに個別のメー
タをすえ付けるのは非実際的であることが多い。それは
、通常は、各ユニットと中央サイトの間に個別のデータ
通信ラインがまったくないからである。ビルディングの
再配線はコストの点でとても無理である。したがって、
各ユニット毎に設けられており、すべてのメータが接続
されている電力線をメータで利用して電気消費量データ
を中央コンピュータに送信する。これは各メータにある
送信器によって行なわれる。この送信器はメータを識別
するデータによって変調された搬送信号を電力線に注入
し、所定の請求期間内の電気消費量を報告する。
しかしながら、電力線には電気的な雑音があり、相応に
少量の信号電力を用いてメータと中央コンピュータの間
に信頼性のある通信リンクを確立するのは難しい。さら
に、電力線の雑音スペクトル8 は、電力線に接続あるいはその近辺に設置された電気機
器の動作に応して、1日の時間につれておよび季節毎に
変化する。たとえば、電力線ネットワーク特性は周波数
の関数としての減衰変動を有し、成る種の周波数の伝送
で著しい低下があり、これがネットワーク中で変動する
。電力線に注入された雑音は、たとえば、誘導負荷の切
り換えから生しる一定周波数雑音を含む。他の雑音はネ
ットワークの周波数の同調で生し、ガウス背景雑音や電
力線で作動するテレビジョン等によって生しる変動信号
がある。
電力線でのデータ通信の信頼性を向上させるために、デ
ィジクル情報の広帯域伝送が「周波数ホッピング」へ広
帯域信号処理法を用いて実施されていた。ここでは、論
理1、論理Oのピッ1〜のそれぞれが2種の周波数帯域
内で多重周波数要素すなわち「ホップJ (時に、「チ
ップ」と呼ばれる)に符号化される。この方法はGa1
ula等の米国特許第4,763,103号に開示され
ている。この米国特許に記載されているように、伝送時
、送信9 すべき各情報要素はいくつかの異なった所定の符号化用
周波数のシーケンスによって符号化される。
ここで、1つのシーケンスは論理1ビットを表わし、別
のシーケンスが論理Oピッ1−を表わしている。これら
2つの周波数シーケンスは互いに隔たった周波数となる
2つの異なった帯域内にある。
2つのシーケンス内では、同ランクの信号、すなわち、
同じ周波数位置は互いに異なっていて論理1シーケンス
と論理Oシーケンスの間に検出可能な程度の差異を保た
れなければならない。これらのシーケンスは、電力線に
結合した受信器のところで、局部的に発生じた信号と関
連付けることによって復調される。これらの信号は、は
ぼ一定の周波数偏移で、特別の周波数の組み合わせを作
り、そして、情報要素の値が相関出力の関数として決定
される。
大体において満足できるが、このGa1ula等の装置
は比較的複雑であり、シーケンスを生成する周波数の選
定を制限しなければならず、成る種の状況下では、受信
したピッ1〜を誤って解釈する可能0 性がある。複雑さは相関操作番こ先立って中間の周波数
の変換と増幅を必要とするヘテロゲイン信号復調の結果
である。周波数の選定は2種類に帯域内の周波数に限ら
れる。一方の帯域を占める信号成分は一方の復調器に送
られ、他方の、IT域を示す他方の信号成分は他方の復
調器に送られ、上述したように、少なくとも、2つの帯
域内の対応するランクの周波数が同しであってはいけな
いので、周波数を任意に選定することはできない。最後
に、Ga1ula等でなされる相関決定は、各「チップ
」の受領に続くエネルギ内容が所定のスレショルド値よ
り上であるか下であるかに基づいている。成るビットの
値があいまいとなり、一方のビット値あるいは他方のビ
ット値を許す決定回数が1ビットあたりのチップの全数
のほぼ半分の場合にスレショルドの精度に依存する可能
性がある。したがって、成るビットを形成する周波数す
なわち「チップ」の数を奇数の周波数からなるものに制
限すると有利となるかあるいは必要となる。成る場合に
は、この決定が論理1ビットあるいは論理0ピツ1 トを誤って雑音と識別する可能性がある。
本発明の全体的な目的は電力線搬送通信装置を提供する
ことにある。
この目的および他の目的は、配電網でデータの広帯域伝
送を行なう装置であって、論理1ビット、論理Oビット
にそれぞれ相当する符号化信号を発生する少なくとも1
つの送信器を包含する装置において満足させられる。論
理1ビットに相当する各符号化信号は第1の所定の無関
係な周波数シーケンスからなり、論理0ビットに相当す
る各符号化信号は第2の異なった所定の無関係な周波数
シーケンスからなる。送信器の出力は配電網に結合され
、この配電網に結合された少なくとも1つの受信器が送
信器から入力符号化信号を受け取る。
本発明の1実施例によれば、受信器は少なくとも第1周
波数チャンネルに論理1ビット信号に対応する第1dc
信号に変換する第1復調器を包含し、また、少なくとも
第2周波数チャンネルに論理0ビット信号を対応する第
2のdc倍信号変換する第2の復調器を包含し、さらに
、受信器をそ2 の中の成分オフセットの結果として発生じたオフセット
電圧について補正するオフセット補正回路を包含する。
第1、第2のチャンネルからの出力信号を比較して論理
1ビットであるか論理Oビットであるかを示す比較器が
設けである。
本発明のより特殊な実施例によれば、受信器は論理1ビ
ット信号を復調する、第1、第2のチャンネルを備えた
第1復調器を包含するヘモダイン復調器システムを包含
する。第1チャンネルでは、第1の自局信号発生器が符
号化論理1ビット信号のレプリカである第1基準信号を
発生し、第1の乗算器が入力符号化信号と第I基準信号
の積を生成し、第1フイルタがこの第1乗算器の出力部
に結合してあって実質的にそこからの第1dc成分のみ
を通ずようになっており、第1の二乗回路が第1. d
 c成分を二乗するようになっている。第2のチャンネ
ルでは、第1の自局信号発生器が直角位相において前記
符号化論理1ビット信号のレプリカである第2基準信号
を発生し、第2の乗算器が入力符号化信号と第2基準信
号の積を生成し、3 第2フイルタがこの第2乗算器の出力部に結合してあっ
て実質的にそこからの第2dc成分のみを通ずようにな
っており、第2の二乗回路が第2dc成分を二乗するよ
うになっている。第1の加算器が第1、第2の二乗回路
の出力を加算するように設けてあり、第1積分器が第1
加算器から第1周波数シーケンスに相当する出力信号を
蓄積する。
受信器は、さらに、第3、第4のチャンネルを有する、
論理Oビット信号を復調するための第2復調器を包含す
る。第3チャンネルでは、第3の自局信号発生器が符号
化論理Oビット信号のレプリカである第3基準信号を発
生し、第3の乗算器が入力符号化信号と第3基準信号の
積を生成し、第3フイルタがこの第3乗算器の出力部に
結合してあって実質的にそこからの第3dc成分のみを
通すようになっており、第3の二乗回路が第3dc成分
を二乗するようになっている。第4のチャンネルでは、
第4の自局信号発生器が直角位相において前記符号化論
理Oビット信号のレプリカである第4基準信号を発生し
、第4の乗算器が入力4 符号化信号と第4基準信号の積を生成し、第4フイルタ
がこの第4乗算器の出力部に結合してあって実質的にそ
こからの第4dc成分のみを通ずようになっており、第
4の二乗回路が第4dc成分を二乗するようになってい
る。第2の加算器が第3、第4の二乗回路の出力を加算
するように設けてあり、第2積分器が第2加算器から第
2周波数シーケンスに相当する出力信号を蓄積する。第
1、第2の積分器の積分時間は1つのビットを構成する
シーケンスの数に等しい。第1、第2の積分器からの出
力信号を比較して論理1ビットであるか論理0ビットで
あるかを示す比較器が設けである。
この比較器は、こうして、論理1ビット、論理0ビット
における連続したホップから独立してエネルギ内容の比
較というよりはむしろ、1つのビットを構成するシーケ
ンスのすべての「ホップ」に基づいて成るビット決定を
確立する。
本発明の別の局面によれば、オフセット補正回路が、受
信器成分オフセットの結果として発生してなんらかのエ
ラー電圧について受信器を補正す5 る。このオフセット補正回路は、受信器の入力を分流し
て「ゼロ入力」を与え、それによって、受信器で発生じ
た出力電圧をそこに生じたオフセット電圧からのものの
みとする回路を包含すると好ましい。このオフセットは
、次にマイクロプロセッサによって演算され、オフセッ
ト補正がラフ1−ウェアによって実施される。
本発明の別の局面によれば、本装置の受信器、送信器の
両方が配電網の電気と同期化される。好ましくは、装置
内の同期化回路は配電網の電気のゼロ交差に同期化され
ていて、線同期パルスを発生するゼロ交差検波器を包含
する。線同期パルスに応答して、位相ロック・ループが
送信器による符号化信号の発生を制御する。
別の局面によれば、受信器に加えられる入力信号を制限
するリミッタ回路が設けられる。変成器が配電網から受
信器への符号化信号を結合し、この変成器と受信器の間
の帯域フィルタが入力信号の周波数範囲を制限する。
本発明のまた別の局面によれば、送信器は論理G 1および論理0の符号化信号をそれぞれ発生する周波数
合成器を包含する。受信器側では、ハードウェアにおい
てフロントエンド復調動作が実施され、この復調動作の
残部がソフトウェアで実現される。
本発明の方法によれば、配電網での広帯域ブタ伝送は、
論理1ビット、論理Oビットにそれぞれ相当する符号化
信号を発生させることによって実施される。ここでは、
各符号化信号は第1の所定の無関係な周波数シーケンス
からなる論理1ビットに相当し、各符号化信号は第2の
異なった所定の無関係な周波数シーケンスからなる論理
Oビットに相当する。符号化信号は配電網で結合され、
配電網上の入力符号化信号が受信される。
本発明によれば、受信動作は、論理1ビット信号を復調
するための第1、第2の周波数チャンネルと、論理Oビ
ット信号を′4X調するための第3、第4のチャンネル
とを確立する動作を包含する。
第1チャンネルでは、符号化論理1ビット信号のレプリ
カである第1基準信号と、入力符号信号と7 第1基準信号の積である第1積信号とが発生ずる。
第1積信号は濾波されて実質的にその第1dc成分のみ
が通され、第1出力信号を得るように二乗される。第2
チャンネルでは、直角位相において符号化論理1ビット
信号のレプリカである第2自局信号と、入力符号化信号
と第2基準信Bの積である第2積信号とが発生する。第
2基準信号は濾波を受け、実質的にその第2dc成分の
みが通され、第2出力信号を得るべく二乗される。第3
チャンネルでは、符号化論理0ピツ1〜信号のレプリカ
である第3基準信号と、入力符号化信号と第3基準信号
の第3の積とが発生する。第3基準信号は濾波を受け、
実質的にその第3dc成分のみが通され、第3出力信号
を得るべく二乗される。最後に、第4チャンネルでは、
直角位相において符号化論理Oピッ1−信号のレプリカ
である第4基準信号と、入力符号化信号と第4基準信号
の第4の積とが発生ずる。第4基準信号は濾波を受け、
実質的にその第4 d c)j2分のみが通され、第4
出力信号を得るべく二乗される。
8 第1、第2の出力信号は加算されて第1周波数シーケン
スに相当する第1加算出力信号を得、同様にして、第3
、第4の出力信号も加算されて第2周波数シーケンスに
相当する第2加算出力信号を得る。第1加算信号は積分
されて第1積分出力信号を得、第2加算信号は積分され
て第2積分出力信号を得る。最後に、第1、第2の積分
出力信号が互いに比較されて論理1ビットであるか論理
0ビットであるかを示す。
本発明のまた他の目的および利点は、同業者であれば、
以下の詳しい説明から容易にわかるであろう。ここでは
、本発明の好ましい実施例のみを発明を実施するための
最良の態様の説明のために図示し、記載しである。明ら
かなように、本発明は他の異なった実施態様であっても
よ<、°そのいくつかの細部は発明から逸脱することな
る種々の明らかな形態で変更可能である。したがって、
図面および説明はその性質を明らかにすることを意図し
たものであって、限定の意味はない。
実施例 9 第1図を参照すれば、本発明を通用する環境(これに限
定されるものではないが)は、図示されたように、多数
の個々の区画を有するアパートビルディングBを含み、
各区画には電力会社により共通の1組の電源ラインP 
Lを経て電気が供給される。電源ラインPLj二に分布
されて個々の区画内に配置されているのは、各区画の消
費電力を監視し、そして精算する電力計E Mである。
定期的に或いは要求に応して、電力計EMはピルディン
グB内の中央に配置されたビルディングコントロールユ
ニソトECUによってポーリングされる。
このコントロールユニットは“パーソナルコンピュータ
′°でもよいローカルコンピュータより戒るか又はこれ
を含むものであり、このコンピュータは電源ラインのモ
デムPLMに接続されていて、E CUと電源ラインP
f7との間に変調されたギヤリア信号を接続する。各電
力計EMもモデム及びラインインタフェースを含んでい
て、EMとBCUが共通の電力変圧器上にある場合には
電源ラインを経てEMとECUとの間で直接両方向通信
を0 行なえるようにし、或いはこれら2つが別々の変圧器」
二にある場合には別のF、Mか又はブリッジとして使用
されるP L Mを介してEMとBCUとの間で両方向
通信を行なえるようにする。
B CUと電力計EMとの間のポーリングのスケジュー
ルを立てると共に、全ての電力計EM及びBCU間に直
接或いは中間メータを介して通信ルートを決めるシステ
ムは公知である。このルート決めを最適に行なう自己学
習システムは、本発明の譲受人に譲渡された1989年
4月27日出願の「電力キャリア通信用のネットワーク
ルート決め及び学習法(Network Routin
g and LearningStrategy fo
r Power Carrier Communica
tions) Jと題する米国特許出願に開示されてい
る。本発明は、実施が容易であって且つ電力ラインに相
当の電気ノイズが存在する場合でもビットエラー率が非
常に低い改良された周波数ホッピング型分散スペクトル
電源ラインキャリア通信システムに関する。
各々の電力計8M内には、第3図に10で示さj れた形式の送信器があって、低電圧の電源ラインP I
=に接続されていると共に、P T−M内には、第4図
に30で示された形式の受信器が電源ラインに接続され
ている。好ましくは、各電力計EMは受信器30を含み
モしてP L Mは好ましくは送信器10を含んでいて
、前記特許出願に開示されたように通信ルート決めを実
施できるようになっている。
第3図に示された各送信器■0は、送信されるべき情報
、例えばメータ(図示せず)の読みを数ビットのディジ
タルワードの形態で記憶するレジスフ12を備えている
。マイクロプロセッサ14は送信のために各ビットを受
け取り、そして各ビットを、周波数合成部分18によっ
て発生されるべき所定シーケンスのコード化周波数を記
憶するメモリ位置を定めるメモリ16のアドレスに変換
する。論理1ビットをコード化するために第1の所定の
周波数組み合わせが使用され、そして論理0ビットをコ
ード化するために第2の所定の周波数組み合わせが使用
される。各ビットごとに、合2 収部18によって発生される信号は、そのビットの送信
中に周期的に段々に周波数が変化する一連の周波数バー
ストの形態をとり、そして同期ユニット20により電源
ライン上の電力に同期される。
論理1及び論理Oビットのコード化に使用される次々の
周波数の値の一例が第2(a)図に示されている。この
例において、論理1及び論理0ビットは、一連の4つの
和讃く周波数即ち“ホップ°゛(“′チップ°゛と称す
ることもある)としてコード化される。ここで、論理1
ビットはシーケンスF11、F12、F1a及びF14
にコード化され、これら4つのホップは、グラフの横軸
に示すように電源ラインPL上の電力の半サイクルに同
期される。同様に、ラインP1、上の電力に同期された
論理0ビットは、シーケンスFOI、FO2、F03及
びFO4より成る。各ビットを形成するホップの数は任
意であり、ビット当たりのホップ数が大きいと、エラー
率は減少するが、送信器及び受信器の回路の所要処理速
度及び複雑さが増大する。
3 又、ホップを形成する周波数の選択も任意であるが、送
信器と受信器との間の同期を改善するためには、コード
化された論理1ビットと論理1ビットとの間のシーケン
スの差を大きく維持することが好ましい。従って、対応
するホップ、即ち共通ランクの論理1及び論理0ビット
内の周波数が互いに異なるようにビットをコード化する
のが好ましい。更に、ビット当たりのホンツブ数をnと
ずれば、120”ntlzの倍数だけ周波数を互いに分
離することが好ましい。第2(a)図に示す例では、5
0及び150KHzを境とする周波数帯域内にホップが
入り、ボーレートは120bpsである。
ビットのコード化に用いられる次々の周波数値の別の例
が第2(b)図に示されており、これは、論理1ビット
のシーケンスを構成する全部で4つの別々の周波数Fi
l、F 1−2、F1a及びF14を与えると共に、直
角位相の同し周波数シーケンスであるFol、FO2、
FO3及びFO4は、コード化された論理1ビットを形
成する。換言すれば、論理1ビットシーケンスにおける
第1ホッ4 プ(Fll、)の周波数は、論理1ビットシーケンスの
第3ホツプ(FO3)の周波数に等しく、同様に、論理
1ビットシーケンスにおける第2ホツプ(F12)の周
波数は、論理Oビットシーケンスの第4ホツプ(FO4
)の周波数に等しい。2つのシーケンスの残りのホップ
についても同し関係が保持される。この例でも、ホップ
は50及び150KHzを境とする帯域内にあり、送信
は120bpsである。
第2(a)図及び第2(b)図に示されたコード化の重
要な効果は、コード化された論理1及び論理Oビットが
共通帯域において積分され、即ち2つのシーケンスの周
波数が互いにオーバーラツプすることである。これによ
り、ガルラ氏等の特許よりも著しい融通性が与えられる
第3図を再び参照すると、論理1及び論理0ビットを表
わすコードシーケンスがメモリ16に予め記憶され、プ
ログラミングによって変更できるようにされる。2つの
シーケンスに対応してメモリ16に記憶されたアドレス
は、通常の周波数台5 成層18のアドレス入力に送られる。周波数合成器18
は、コード化された論理1ビット及びコード化された論
理0ビットを発生ずる。マイク11プロセン゛す°14
は、メモリ18内に何があるかにより且つラインを経て
送るべき論理ビットにより周波数合成器に送る必要のあ
るコードを制御する。
合成器の出力は増巾器24において増巾されそしてライ
ンインタフェース変成器L 1を経て電源ラインP L
に注入される。
周波数合成器18は、そのアドレス入力に送られたアド
レス、例えば8ビットワードに応答して、個別の周波数
信号を発生ずる。従って、コート化された論理■又は論
理1ビットを発生するため、周波数合成器は、そのピッ
I・を形式するホップに対応する一連のワードを受け取
る。周波数合成器18はソフトウェア又はファームウェ
アの好ましいものでよい。
周波数合成器18が″ラッチ・オン”するような形式の
送信欠陥の場合には、その動作不能にされたユニットに
より電源ラインに注入される連続6 的なキャリアにより全通信回路網が動作不能にされる。
動作不能は、ハードウェア又はソフトウェア/ファーム
ウェアのいずれかのエラーによって生しる。いずれの場
合にも、この欠陥モードを回避するために、ウォッチド
ッグタイマ26が周波数合成器18の出力を監視する。
周波数合成器18がシーケンスを発生するたびに、ウォ
ッチドッグタイマ26がシーケンスの時間巾を測定する
。測定された時間巾が所定のシーケンス巾を越えると、
合成器の動作が不完全であるとされ、ウォッチドッグタ
イマ26が合成器をリセットする。これにより、送信器
10によるキャリアの送信は、別の送信サイクルが生し
るまで終了される。
第4図を参照すれば、各電力計EM内の受信器30はラ
インインタフェース変成器L1において電源ラインP 
Lを監視する。この変成器によって検出された信号はバ
ンドパスフィルタ32へ送られ、このフィルタは受信器
において処理されるべきライン信号の周波数を制限する
ことにより電源ライン上で検出されるノイズの量を最小
にする。
7 例えば、バンドパスフィルタ32は、回路網の低周波、
主として回路網周波数及びその高調波を減衰し、そして
使用される最高のコード化周波数を越える上方の帯域、
例えば約100−150KIIzを制限するのが好まし
い。フィルタ32の出力は増巾器34によって増111
されそしてリミッタ36によって調整され、電源ライン
上で検出される信号で受信器の通常の作動レンジを越え
る信号を排除する。
第4図にAAと示されたリミッタ36の出力は、送信器
10により電源ラインPLに注入される変調されたキャ
リアの調整された複製となり、論理1ビットを受け取っ
たと仮定すれば次の式で表わされる。
a  9cos  (wilt + phi)(1) ノーFAAは、受信器30によって受け取った論理1及
び論理Oビットを正確に検出するための本発明によるノ
ンコヒーレン1へなホモダイン復調回路の入力を形式す
る。番号38で一般的に示さ8 れたこの復調器は、4つの周波数チャンネル38(a)
、38 (b)、38 (c)及び38(d)におイテ
復調を行なう。各チャンネル内で、AAにおける入力チ
ャンネルは、第5図に示されたローカル信号発生器によ
って発生された基準信号により乗算される。
チャンネル38(a)内の第1乗算器40(a)は、ノ
ドAAにおける入力信号を、論理1シーケンスを形成す
る周波数に対応する第1の局部的に発生された基準信号
cos (wilt)により乗算する。この周波数シー
ケンスは第5図の周波数合成器51(a)によって発生
され、受信器に現われる。それ故、第1チャンネル38
 (a)のラインA1に現われる乗算器 40(a)の
出力は次のようになる。
2  ・cos  (will → phi) ・co
s(iyllt)      (2)チャンネル38 
(bJ内の第2乗算器40(b)は、ノーFAAの入力
信号と、周波数合成器51(a)により発生された第2
基準信号との積を得、従って、第2基準信号は第1基準
信号の複製であり、それと直角位相状態にある。従って
、第2チャンネル9 38 (b)のラインA2上に現われる第2乗算器40
(b)の出力は次のようになる。
a  −cos  (wllt + phi) ・si
n(wilt)      (3)同様に、乗算器40
 (c1及び40(d)に送られる第3及び第4の基準
信号は、周波数の論理Oシーケンスに対応する。従って
、チャンネル38(c)及び313(d)における第3
及び第4の基準信号は各々cos (i101t)及び
sin (wolt)  となる。これらはいずれも第
5図の周波数合成器51(b)によって発生されたもの
である。チャンネル38 (d)における第4基準信号
は、第3チャンネル38 (c)における第3基準信号
の複製であり、それと直角位相状態にある。
周波数合成器5Ha)及び51 (b) (第5図)に
よって発生された4つの基準信号はマイクロプロセッサ
52によって制御され、周波数合成器は、位相固定ルー
プ56の同期をとるためにゼロ交差検出器54により電
源ライン上の電力に同期される。
ゼロ交差検出器54及び位相固定ループ56は当0 業者に良く知られたものであり、ここでは詳細に述べな
い。直角位相の基準信号は、ここに示すように位相器5
8(a)及び58 (b)により他のチャンネル」二の
信号から導出される。
ラインA3及びA4上の信号は各々次の通りである。
a  −cos  (wilt 4  phi) ・c
os(wllt)      (4)a  −cos 
 (wilt + phi) ・sin(wilt) 
     (5)上記の式(2)ないしく5)は各々次
のように展開することができる。
a/2 ・(cos (2wll t+phi) t+
cos (phi))a/2 ・(sin(2wllt
+phi)t+5in(phi))a/2 ・(cos
 [(wll+w01) t+phi]+cos[(w
ll−囚Ql)t+phil) a/2 ・(sin [(wlllwol) t+ph
i]+sin[(wll−wol) t+phil)(
8) (9) 4つのチャンネル3 B (a) −(d)のライフB
 1−B4−ヒの信号は、DC成分のみを通すためにロ
ーパ1 スフィルク42 (a)−42(d)へ送られる。従っ
て、式(6) −(9)のAC成分が除去され、式00
) −(I+)は各々次のようになる。
a/2 ・(cos(phi)) a/2 ・(sin(phi)) 式(to)−(13)から、AAにおりる入力信号の側
波・11Fがチャンネル38 (a)及び38(b)の
ラインB1及びB2に与えられるか又はチャンネル38
(c)及び38 (d)のラインB3及びB4に与えら
れるかを、エンコードされた論理1ビット信号が受け取
られるかエンコードされた論理Oビット信号が受b)取
られるかに基づいて決定することができる。ラインBl
及びB2上の信号は互いに直角位相であり、同様に、ラ
インB3及びB4上の信号は互いに直角位相である。
ローパスフィルタ42 (a) −(d)の出力は各々
の平方回路44 (a)−(d)へ送られ、ラインC1
、C2、2 C3及びC4上の信号が各々(a/2)cos(phi
)、(a/2)cos(phi) 、O及び0になるよ
うにされる。
次いで平方回路44 (a) −(d)の出力は第1及
び第2の加算器46(a)及び46(b)に送られる。
特に、第1及び第2チャンネル38 (a)及び3 B
 (b)の平方回路44 (a)及び44 (b)の出
力は、46(a)において互いに加えられ、ラインD1
.2上の信号は式04)に示されるようになる。
a/4(cos2(phi)+5in2(phi))−
a/4      G(1)というのは、 cos2(phi)→5in2(phi)=1    
      05)だからである。
同様に、平方回路44(c)、44 (d)の出力は4
6(b)において互いに加えられ、ラインD3.4上の
信号は弐〇4)に示された通りとなる。
0ω 従って、出力ラインDI、2又は出力ラインD3.4上
の信号は、受信器30によって論理1ビ3 ットが受け取られるか論理1ビットが受B−1取られる
かに基づいてC2となる。
従って、論理1ビット信号が受け取られた場合には、ラ
インD1.2上に加えられた大きさ8/4のDC信号が
積分回路48bにおいて積分され、ノイズに影響する他
の出力ラインD3.4上の信号が積分器48(b)に送
られる。積分器48(a)及び4B(b)の積分周期は
ビット当たりのホンプ数に等しく、例えば第2(a)図
及び第2(b)に示された例では4である。出力ライン
El、2及びC3,4に現われる積分器の出力は比較器
50の入力に送られ、この比較器は、出力ラインFに論
理1ピッ1−信号が受け取られたか論理Oビット信号が
受け取られたかを指示する信号を与える。
従って、比較器50は、ピッ1−シーケンス中にチャン
ネル38 (a)及び3B(b)に累積された信号がチ
ャンネル3 B (c)及び38 (d)上の(ij’
 ”:より大きいか小さいかを判断する。その大きさが
大きい場合には、受け取ったビットが例えば論理1であ
ると考えられ、そしてその大きさが小さい場合には、4 受け取ったビットがこの例では論理0ピッ1−であると
考えられる。
本発明にとって特に重要なことGJ、論理1ビット及び
論理1ビットのチャンネル対における含有エネルギを比
較することによりビットの判断が行なわれるのではなく
て、出力ラインD1.2及びC3,4上の信号の大きさ
がビットシーケンスの全ホップを介して加算されそして
ビットの判断が行なわれることである。第2(a)図及
び第20)図の例では、4ホツプシーケンスごとにビッ
トの判断がなされる。この技術は、グララ氏等の特許に
本来あるビット判断のあいまいさをなくすものである。
ビットの判断について詳細ムこ述べると、第4図の回路
は各出力ラインE1.2及びC3,4上の4つのサンプ
ルの和を比較する。その差は比較器50において決定さ
れ、そしてその差がノイズに帰因するものよりも大きい
場合には、論理1ビット又は論理Oビットの判断がなさ
れる。
受信器30に対する校正基準を形成するノイズ5 のレベルは、好都合にも1時間Oこ等しくなるように選
択することのできる通常のヘースで決定される。ライン
E1.2及び17.3.4−にのノイズし、11受信器
30の部品内の電圧のばらつきによるオフセット電圧と
して与えられるDC信号の形態である。このオフセット
電圧の大きさを減少するための第6図に示されたオフセ
ンI・検出及び修正回路は、受信器30の入力と分路さ
れた第1の被制御スイッチ60を備えている。校正サイ
クルの始めにスイッチ60が閉じられ、受信器30の入
力をアースに接続し、これにより、受信器からのDC出
力レベルがノイズのみに帰因したものとなる。
このDCレヘルはマイクロプロセッサ62に記憶され、
その後、受信器の動作モード中に、マイクロプロセッサ
62はこの記憶されたオフセットを受信器30の信号出
力から減算する。従って、各ビットを受け取るたびにオ
フセットの補償が行なわれる。
本発明の別の実施例によれば、第7図に示された受信器
30′は、少なくとも部分的にソフトつG エア又はファームウェアで実施される復調部分を有して
いる。この場合、マイクロプロセッサ62′は、少なく
とも平方回路44、加算器46、積分器48及び比較器
50の機能を実施するようにプログラムされる。これら
の回路の機能を実施するためのマイクロプロセッサのプ
ロゲラ旦ングは、」二記したように、当業者に良く知ら
れたものである。
以」二、電力会社の請求書発行のためのエネルギ消費量
計測データを送信するのに特に適した電力ラインキャリ
ア通信システムであって、データの送信が周波数ポンプ
形のスペクトル送信及び信号復調の形態で行なわれ且つ
論理1及び論理Oのエンコードされたビットが単1の帯
域に集積された周波数シーケンスの形成であるような電
源ラインキャリア通信システムが開示された。復調は、
変調されたキャリアを中間の周波数変換なしにそれに対
応するDCレヘルに変換する非コヒーレン1へなホモダ
イン直角位相復調器によって行なわれる。
ホモダイン復調器に特性的にエラーを誘起する電7 圧オフセットは校正回路によって補償され、そして決定
を行なう前にビットシーケンスを通して周波数ホップを
積分することにより、ビットエラ率が公知の場合よりも
相当に低くなる。
ここでは、本発明の好ましい実施例のみを図示して説明
したが、前記でも述べたように、本発明は他の組み合わ
せ及び環境においても使用することができ且つ本発明の
範囲内で種々の変更や修正がなされ得ることを理解され
たい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、配電された電源ライン上にエネルギメータを
各々有する多数の個々の区画と、請求書発行又は他の目
的で個々のエネルギ消費データを累算するためにエネル
ギメークをポーリングするビルディング制御ユニットと
を備えた多テナントビルディングを示す図、 第2(a)図は、2つの異なった周波数シーケンスを用
いた論理1及び論理Oビットのコード化組のをわせを示
す例、 第2(b)図は、2つのビットを表わすために直角8 位相の同しシーケンスを用いた論理l及び論理Oピッ1
−のコード化周波数組み合わせを示す別の例、第3図は
、第1図に示されたシステム内に第2(a)図が第2(
b)図のコード化周波数組み合わセを発生ずるために本
発明の1つの特徴によって設けられた送信器の簡単なブ
ロック図、 第4図は、第3図の送信器によって電源ラインに注入さ
れたエンコードされたキャリア信号の非コヒーレントな
ホモダイン復調を行なうための受信器を示すブロック図
、 第5図は、第4図に示された4つの基準信号を発生しそ
して受信器及び送信器を電源ライン上のゼロ交差に同期
するための回路を示す図、第6図は、第4図に示された
受信器の復調チャンネルに発生されたオフセット電圧を
補償するためのオフセット補償の回路図、そして 第7図は、ソフトウェアで実施される復調機能を有する
受信器の回路図である。 PL・・・電源ライン  EM・・・電力計BCU・・
・ビルディングコン1−ロールユニット9 L M・・・電源ライ 0・・・送信器 2・・・レジスタ 6・・・メモリ 0・・・同期ユニッ ンモデム 30・・・受信器 14・・・マイクロプロセッサ 18・・・周波数合成器 1〜 0 図面の浄書(内容に変更なし) 一一一−−−−フーーー丁OUTILITYPし 万玉71 手 続 補 正 書 (方式) 1、事件の表示 平成2年特許願第1 1603号 2、発明の名称 電力線搬送通信の方法および装置 3、補正をする者 事件との関係 出 願 人 4、代 理 人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)配電網でデータの広帯域伝送を行なう装置であっ
    て、 論理1ビットと論理0ビットにそれぞれ対応する符号化
    信号を発生する手段を包含する少なくとも1つの送信器
    であり、論理1ビットに相当する各符号化信号が第1の
    所定の無関係な周波数シーケンスからなり、論理0ビッ
    トに相当する各符号化信号が第2の異なった所定の無関
    係な周波数シーケンスからなる送信器と、 前記配電網で前記符号化信号を結合する手段と、 前記少なくとも1つの送信器から前記配電網上の入力符
    号化信号を受け取る手段およびホモターン・非コヒーレ
    ント復調器を有する少なくとも1つの受信器と を包含し、この復調器が、 (a)第1の復調器手段を包含し、この第1復調器手段
    が前記論理1ビット信号を復調する第1、第2のチャン
    ネルを有し、また、この第1復調器手段が、(i)前記
    第1チャンネルに、前記符号化論理1ビット信号のレプ
    リカである第1基準信号を発生するための第1論理信号
    発生器手段と、前記入力符号化信号および前記第1基準
    信号の積を生成する第1乗算器手段と、この第1乗算器
    手段の1つの出力部に結合してあって、そこからの実質
    的にただ1つの第1dc成分のみを通過させる第1フィ
    ルタ手段と、前記1dc成分を二乗する第1二乗手段と
    を包含し、さらに、(ii)前記第2チャンネルに、直
    角位相において前記符号化論理1ビット信号のレプリカ
    である第2基準信号を発生する第2論理信号発生器手段
    と、前記入力符号化信号と前記第2基準信号の積を生成
    する第2乗算器手段と、この第2乗算器手段の1つの出
    力に結合してあって、そこからの実質的に1つだけのd
    c成分しか通過させない第2フィルタ手段と、前記第2
    dc成分を二乗する第2二乗手段と、前記第1、第2の
    二乗手段の出力を加算する第1加算器手段と、この第1
    換算器手段から前記第1周波数シーケンスに相当する第
    1出力信号を蓄積する第1積分器手段とを包含し、 (b)前記復調器が第2の復調器手段を包含し、この第
    2復調器手段が前記論理0ビット信号を復調する第3、
    第4のチャンネルを有し、さらに、この第2復調器手段
    が、(i)前記第3チャンネルに、前記符号化論理0ビ
    ット信号のレプリカである第3基準信号を発生する第3
    論理信号発生器手段と、前記入力符号化信号と前記第3
    基準信号の積を生成する第3乗算器手段と、この第3乗
    算器手段の1つの出力部に結合してあって、そこからの
    第3のdc成分のみを実質的に通過させる第3フィルタ
    手段と、前記第3dc成分を二乗する第3二乗手段とを
    包含し、(ii)前記第4チャンネルに、直角位相にお
    いて前記符号化論理0ビット信号のレプリカである第4
    の基準信号を発生する第4論理信号発生器手段と、前記
    入力符号化信号と前記第4基準信号の積を生成する第4
    の乗算器手段と、この第4乗算器手段の1つの出力部に
    結合してあって、そこからの第4のdc成分のみを実質
    的に通過させる第4フィルタ手段と、前記第4のdc成
    分を二乗する第4の二乗手段と、前記第3、第4の二乗
    手段の出力を加算する第2の加算器手段と、この第2加
    算器手段から前記第2の周波数シーケンスに対応する第
    2出力信号を蓄積する第2の積分器手段とを包含し、 (c)さらに、前記第1、第2の積分器手段からの出力
    信号を比較して論理1ビットか論理0ビットかを示す比
    較器手段 (2)請求項1記載の装置において、前記少なくとも1
    つの受信器を前記少なくとも1つの送信器と同期させる
    同期化手段を包含することを特徴とする装置。 (3)請求項1記載の装置において、前記少なくとも1
    つの受信器と前記少なくとも1つの送信器が前記配電網
    の電気に同期化されることを特徴とする装置。 (4)請求項3記載の装置において、前記同期化手段が
    前記配電網のゼロ交差に同期化されていて線同期パルス
    を発生するゼロ交差検波器手段を包含することを特徴と
    する装置。(5)請求項4記載の装置において、前記線
    同期パルスに応答して前記符号化信号発生手段を制御す
    る位相ロック・ループを包含することを特徴とする装置
    。 (6)請求項1記載の装置において、前記受信器に加え
    られる前記入力信号を制限するリミッタ手段を包含する
    ことを特徴とする装置。 (7)請求項1記載の装置において、前記配電網から前
    記受信器への前記符号化信号を結合する変成器手段を包
    含し、さらに、この変成器と前記受信器の間に帯域フィ
    ルタを包含することを特徴とする装置。 (8)請求項1記載の装置において、前記符号化信号発
    生手段が前記論理1符号化信号と論理0符号化信号をそ
    れぞれ発生する第1、第2の周波数合成器を包含するこ
    とを特徴とする装置。 (9)請求項1記載の装置において、前記シーケンスの
    各々が4つの周波数「ホップ」からなることを特徴とす
    る装置。 (10)請求項9記載の装置において、前記第1、第2
    の積分器手段のそれぞれの積分時間が4つの前記「ホッ
    プ」であることを特徴とする装置。 (11)請求項1記載の装置において、受信器成分オフ
    セットの結果として発生したエラー電圧について前記受
    信器を補正するオフセット補正手段を包含することを特
    徴とする装置。 (12)請求項11記載の装置において、前記オフセッ
    ト補正手段が、前記受信器の入力を分流させてそこに「
    ゼロ入力」を発生させ、それによって、前記受信器によ
    って生じた出力電圧がそこに発生したオフセット電圧の
    みによるものとする手段と、前記出力オフセット電圧を
    ラッチする手段と、このラッチ手段に応答して前記受信
    器の出力を補正する手段とを包含することを特徴とする
    装置。 (13)配電網でデータの広帯域伝送を行なう方法であ
    って、 論理1ビットおよび論理0ビットにそれぞれ相当する符
    号化信号を発生する段階であり、論理1ビットに相当す
    る各符号化信号が第1の所定の無関係な周波数シーケン
    スからなり、論理0ビットに相当する各符号化信号が第
    2の異なった所定の無関係な周波数シーケンスからなる
    段階と、 前記配電網上で符号化信号を結合する段階と、前記配電
    網上の入力符号化信号を受信する段階と を包含し、この受信段階が、 (a)前記論理1ビット信号を復調する第1、第2の周
    波数チャンネルと、前記論理0ビット信号を復調する第
    3、第4のチャンネルとを確立する段階と、 (b)前記第1チャンネルにおいて、前記符号化論理1
    ビット信号のレプリカである第1基準信号を発生させ、
    前記入力符号化信号と前記第1基準信号の積である第1
    積信号を生成し、この第1積信号を濾波して実質的にそ
    の第1dc成分のみを通過させ、前記第1dc成分を二
    乗して第1出力信号を得る段階と、 (c)前記第2チャンネルにおいて、直角位相で前記符
    号化論理1ビット信号のレプリカである第2基準信号を
    発生させ、前記入力符号化信号と前記第2基準信号の積
    である第2積信号を生成し、この第2積信号を濾波して
    実質的にその第2のdc成分のみを通過させ、前記第2
    dc成分を二乗して第2の出力信号を得る段階と、(d
    )前記第3チャンネルにおいて、前記符号化論理0ビッ
    ト信号のレプリカである第3基準信号を発生させ、前記
    入力符号化信号と前記第3基準信号の積である第3の積
    信号を生成し、この第3積信号を濾波して実質的にその
    第3dc成分のみを通過させ、前記第3dc成分を二乗
    して第3出力信号を得る段階と、 (e)前記第4チャンネルにおいて、直角位相で前記符
    号化論理0ビット信号のレプリカである第4基準信号を
    発生させ、前記入力符号化信号と前記第4基準信号の積
    である第4の積信号を生成し、この第4積信号を濾波し
    て実質的にその第4dc成分のみを通過させ、前記第4
    dc成分を二乗して第4出力信号を得る段階と、(f)
    前記第1、第2の出力信号を加算して前記第1周波数シ
    ーケンスに相当する第1加算出力信号を得る段階と、 (g)前記第3、第4の出力信号を加算して前記第2周
    波数シーケンスに相当する第2加算出力信号を得る段階
    と、 (h)前記第1加算信号を積分して第1積分出力信号を
    得る段階と、 (i)前記第2加算信号を積分して第2積分出力信号を
    得る段階と、 (j)前記第1、第2の積分出力信号を比較して論理1
    ビットであるか論理0ビットであるかを示す段階と を包含することを特徴とする方法。 (14)請求項第13記載の方法において、送信段階と
    受信段階を同期化する段階を包含することを特徴とする
    方法。 (15)請求項14記載の方法において、前記同期化段
    階が送信段階と受信段階とを前記配電網の電気に同期化
    する段階を包含することを特徴とする方法。 (16)請求項14記載の方法において、前記同期化段
    階が前記配電網の電気のゼロ交差に同期化されて線同期
    パルスを発生するゼロ交差検波段階を包含することを特
    徴とする方法。 (17)請求項16記載の方法において、前記線同期パ
    ルスを用いて前記符号化信号発生段階を制御する段階を
    包含することを特徴とする方法。 (18)請求項17記載の方法において、前記入力符号
    化信号の大きさを制限する段階を包含することを特徴と
    する方法。 (19)請求項14記載の方法において、前記配電網か
    らの前記符号化信号を結合する段階と、前記配電網から
    の結合された符号化信号を帯域濾波する段階とを包含す
    ることを特徴とする方法。 (20)請求項14記載の方法において、前記符号化信
    号発生段階が前記論理1、論理0の符号化信号にそれぞ
    れ相当する第1、第2の周波数同期化信号を発生する段
    階を包含することを特徴とする方法。 (21)請求項14記載の方法において、前記シーケン
    スの各々が4つの周波数「ホップ」からなることを特徴
    とする方法。 (22)請求項21記載の方法において、前記第1、第
    2の積分段階のそれぞれの積分時間が4つの前記「ホッ
    プ」からなることを特徴とする方法。 (23)配電網でデータの広帯域伝送を行なう装置であ
    って、 論理1ビット、論理0ビットのそれぞれに相当する符号
    化信号を発生する手段であり、論理1ビットに相当する
    各符号化信号が第1の所定の無関係な周波数シーケンス
    からなり、論理0ビットに相当する各符号化信号が第2
    の異なった所定の無関係な周波数シーケンスからなる手
    段を包含する少なくとも1つの送信器と、 前記配電網上の前記符号化信号を結合する手段と、 前記少なくとも1つの送信器から、前記配電網上の入力
    符号化信号を受信する手段と、第1周波数チャンネル手
    段に設けてあって前記論理1ビット信号を対応する第1
    dc信号に変換する第1復調器手段ならびに第2周波数
    チャンネル手段に設けてあって前記論理0信号を対応す
    る第2dc信号に変換する第2復調器手段を包含するホ
    モダイン復調器とを有する少なくとも1つの受信器と、 受信器成分オフセットの結果として発生したエラー電圧
    について前記受信器を補正するオフセット補正手段と、 前記第1、第2のチャンネル手段からの出力信号を比較
    して論理1ビットあるいは論理0ビットを示す比較器手
    段と を包含することを特徴とする装置。 (24)請求項23記載の装置において、前記オフセッ
    ト補正手段が前記受信器の入力を分流させてそこに「ゼ
    ロ入力」を発生させ、それによって、前記受信器によっ
    て生じた出力電圧がそこに発生したオフセット電圧のみ
    によるものとする手段と、前記出力オフセット電圧をラ
    ッチする手段と、このラッチ手段に応答して前記受信器
    の出力を補正する手段とを包含することを特徴とする装
    置。 (25)請求項24記載の装置において、前記入力分流
    手段が第1スイッチを包含し、前記オフセット補正手段
    が、さらに、差動増幅器手段と、前記受信器からの未比
    較出力電圧を前記差動増幅器手段の1つの入力部に送る
    第2スイッチ手段と、前記ラッチ手段の出力を前記差動
    増幅器手段のもう1つの入力部に送る第3スイッチ手段
    とを包含することを特徴とする装置。 (26)請求項23記載の装置において、前記第1復調
    器手段が前記論理1ビット信号を復調する第1、第2の
    チャンネルを有し、また、この第1復調器手段が、(i
    )前記第1チャンネルに、前記符号化論理1ビット信号
    のレプリカである第1基準信号を発生するための第1論
    理信号発生器手段と、前記入力符号化信号および前記第
    1基準信号の積を生成する第1乗算器手段と、この第1
    乗算器手段の1つの出力部に結合してあって、そこから
    の実質的にただ1つの第1dc成分のみを通過させる第
    1フィルタ手段と、前記第1dc成分を二乗する第1二
    乗手段とを包含し、さらに、(ii)前記第2チャンネ
    ルに、直角位相において前記符号化論理1ビット信号の
    レプリカである第2基準信号を発生する第2論理信号発
    生器手段と、前記入力符号化信号と前記第2基準信号の
    積を生成する第2乗算器手段と、この第2乗算器手段の
    1つの出力に結合してあって、そこからの実質的に1つ
    だけのdc成分しか通過させない第2フィルタ手段と、
    前記第2dc成分を二乗する第2二乗手段と、前記第1
    、第2の二乗手段の出力を加算する第1加算器手段と、
    この第1換算器手段から前記第1周波数シーケンスに相
    当する第1出力信号を蓄積する第1積分器手段とを包含
    し、さらにまた、前記第2復調器手段が前記論理0ビッ
    ト信号を復調する第3、第4のチャンネルを有し、さら
    に、この第2復調器手段が、(i)前記第3チャンネル
    に、前記符号化論理0ビット信号のレプリカである第3
    基準信号を発生する第3論理信号発生器手段と、前記入
    力符号化信号と前記第3基準信号の積を生成する第3乗
    算器手段と、この第3乗算器手段の1つの出力部に結合
    してあって、そこからの第3のdc成分のみを実質的に
    通過させる第3フィルタ手段と、前記第3dc成分を二
    乗する第3二乗手段とを包含し、(ii)前記第4チャ
    ンネルに、直角位相において前記符号化論理0ビット信
    号のレプリカである第4の基準信号を発生する第4論理
    信号発生器手段と、前記入力符号化信号と前記第4基準
    信号の積を生成する第4の乗算器手段と、この第4乗算
    器手段の1つの出力部に結合してあって、そこからの第
    4のdc成分のみを実質的に通過させる第4フィルタ手
    段と、前記第4のdc成分を二乗する第4の二乗手段と
    、前記第3、第4の二乗手段の出力を加算する第2加算
    器手段と、この第2加算器手段から前記第2の周波数シ
    ーケンスに対応する第2出力信号を蓄積する第2の積分
    器手段とを包含することを特徴とする装置。 (27)請求項26記載の装置において、少なくとも前
    記第1〜4の二乗手段、前記第1、第2の加算手段、前
    記第1、第2の積分手段および前記比較器手段がソフト
    ウェア実現されることを特徴とする装置。
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