JPH10262289A - 情報伝送装置及び情報伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送システムの信頼性を向上させるととも
に、ワイヤレスシステムの構築を可能とした。 【解決手段】 伝送処理部１１は、該当する子局へのデ
ータＳＤを送受信機部１２₁に伝送する。送受信機部１
２₁では、伝送処理部１１から送られて来たデータＳＤ
を１次変調部１３₁で変調して、２次変調部１４₁に変調
データを供給し、２次変調部１４₁では、PN符号生成部
１５₁からのPN1符号により２次変調した後、送信データ
ＳＤ１を子局に送信する。この信号は、子局へのポーリ
ング信号となる。子局から伝送されて来た信号ＲＤ１
は、２次復調部１６₁の受信信号となってその受信信号
は、２次復調部１６₁においてPN符号生成部１５₁からの
PN1符号とともに、２次復調される。２次復調された信
号は１次復調部１７₁に送られて受信データＲＤに復調
され、伝送処理部１１に伝送される。この処理で、伝送
処理部１１は送受信機部１２₁を通じての親局子局間の
送受信が終了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に電力会社の
発変電所における監視保護制御システムにおいて、シス
テム間を電気的に接続している情報伝送用ケーブルを削
除して、電波によるワイヤレス化情報伝送を行ってケー
ブルレス化を図った情報伝送装置及び情報伝送方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電力会社の発変電所に設けられて
いる監視保護制御システム等の情報伝送装置では、その
装置間にメタルケーブルや光ケーブル等の情報伝送用ケ
ーブルが張り巡らされていて、これらケーブルを伝送媒
体として情報の授受を行っている。情報伝送装置の分野
では、近年、進歩の著しい無線伝送、特にスペクトラム
拡散通信方式を適用して装置間のケーブルレス化を図っ
て、ケーブルの断線や誤接続、ケーブルピットスペース
の確保および増設工事におけるケーブル布設が困難であ
る等の問題を解決することが行われつつある。

【０００３】電波によるワイヤレス化を図った全体シス
テムとしては、図８に示すように親局装置Ｍと、複数の
子局装置Ｓ１〜Ｓｎから構成されている。親局装置Ｍ
は、電波によるワイヤレス部Ｗと情報処理部Ｄから構成
され、ワイヤレス部Ｗは図示しない伝送処理部と送受信
機部から構成される。また、子局装置Ｓ１〜Ｓｎも親局
装置Ｍと同様にワイヤレス部Ｗと情報処理部Ｄから構成
され、ワイヤレス部Ｗは伝送処理部と送受信機部から構
成されている。

【０００４】発変電所における監視保護制御システムで
は、取り扱われる情報は、リアルタイム性を要求される
ものである。従って、そのシステムにおける伝送部の機
能を司る電波を利用したワイヤレス化システムにおいて
は、親局を中心にしたポーリング方式により、親局と子
局間の情報の授受を行うのが一般的である。

【０００５】親局では、ワイヤレス部内の伝送処理部
が、各子局の伝送処理部との間で情報授受を制御するよ
うにしている。伝送処理部は、一定周期毎にポーリング
を行い、親局から該当する子局に対して必要な情報を伝
送する。また、該当する子局から親局に対して、逆に送
ろうとする情報がある場合には、そのポーリングのタイ
ミングでデータを親局に渡す。このような操作を子局単
位で行い、親局と全ての子局間の情報の授受を実現す
る。

【０００６】親局の伝送処理部が主となって、ポーリン
グ方式を利用することにより、各子局の伝送処理部との
間で情報の授受を行う。伝送処理部は、送受信機部を介
して電波信号を子局の送受信機部に対してデータを送信
する。

【０００７】子局では、送受信機部でこの信号を受信
し、伝送処理部にデータを受け渡す。伝送処理部は、親
局からの当該部のポーリングに対して応答信号として送
受信機部に信号を送り、送受信機部は、その信号を電波
信号として親局の送受信機部に送信する。親局側の伝送
処理部では、送受信機部からこの信号を受け取り、まず
始の子局Ｓ１に対してポーリング処理が終了する。続い
て次の子局Ｓ２に対しても同様の処理を行い、最終的に
ｎ個目の子局に対して同様の処理を行い、一連のポーリ
ング処理を終了する。

【０００８】上記のように親局の伝送処理部が中心とな
って、全ての子局に対してデータの収集処理をある周期
で行い、これを繰り返すことによって、ワイヤレス化伝
送システムの構築を行っている。このようなシステムで
は、親局の伝送処理部が中心となって全ての子局とのデ
ータ授受を行っている関係から親局における伝送処理部
や送受信機部に異常が発生した場合には、システムの機
能喪失となり、システムダウンとなる。

【０００９】子局においては、任意の子局の送受信機部
や伝送処理部に異常が発生した場合、当該部の子局のみ
が異常であるとして、システムから除外されるが、他の
健全な子局は従来どおり正常にシステム運用される。

【００１０】この伝送システムにおいて、親局と子局間
の通信方式には、スペクトラム拡散通信方式が適用され
ており、拡散符号としてPN（Pseudorandom Noise）符号
方式やFH（Frequency Hopping）方式を適用している。
スペクトラム拡散方式に基づく信号伝送では、次のよう
な特徴がある。

【００１１】（１）耐干渉性 目的信号がノイズに埋もれていても、更に、多重信号が
あっても通信可能である。この性質は干渉や妨害ノイズ
に強いのと同じ性質である。

【００１２】（２）耐マルチパス性 マルチパス干渉とは、送受信間で電波の通るパスが異な
るために、パス間で干渉することである。スペクトラム
拡散通信方式は、その拡散信号の帯域が広いために、周
波数帯域の一部分がマルチパス干渉による周波数信号の
レベルの低下で欠落しても、他の周波数成分が残ってい
て伝送データの欠落が防止できる利点がある。また、PN
符号やホッピングパターンの自己相関は極めて鋭く、こ
のために、このマルチパスが分離でき、伝送データの符
号間干渉も起こりにくい。

【００１３】（３）秘匿性 受信器で逆拡散される前のスペクトルは、一般にスペク
トラム拡散信号のものが、雑音レベルのものよりも低
い。このように雑音に埋もれた状態では、中心周波数や
PN符号やホッピングパターンに関する情報がないと信号
の存在すら知ることができない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述した親局のワイヤ
レス部は複数の子局間の信号の送受信を統括しており、
これが故障するとシステム全体の信号送受信が不能にな
ってしまう。このため、親局のワイヤレス部における送
受信機部の信頼性が低い欠点がある。

【００１５】また、スペクトラム拡散通信方式を適用し
た電波による無線装置は、一般に広く開放されいる。す
なわち、誰もがその無線装置を使用することができる。
従って、その無線装置を単独で使用している場合は、全
く問題がないけれども、その適用範囲内で複数の無線装
置が同時に使用されるようになってくると、以下のよう
な問題が発生して伝送システムの信頼性を低下させる。
このようにシステムの信頼性を低下させる問題には、送
受信器が信号送信するまでの過程の処理によって次の２
種類がある。

【００１６】（１）ある送受信器は信号送信前に、他か
ら同じPN符号やホッピングパターンの信号が送信されて
いるかどうかを検出（コードセンス）してしまい、同じ
PN符号が送信されていることが検出された場合には、一
時信号の送信を中断し、他の信号の送信が終了した時点
で信号の送信を再開する。このコードセンスを有する送
受信器を使用する場合、適用可能範囲内で単独で使用し
ている限りでは問題がない。

【００１７】しかし、その範囲内で同じPN符号やホッピ
ングパターンで送受信している送受信器が複数台存在し
ている場合になると、他の送受信器が信号を送信する度
に送信が中断してしまい、システムの適切なタイミング
で信号を送信することができなくなる。これによって伝
送システムの動作が不安定になり、最悪時には一定時
間、全く信号の送受信ができなくなってしまうことがあ
る。

【００１８】（２）ある送受信器は、同じPN符号やホッ
ピングパターンを使用する他の送受信器の送受信状態に
関係なく、何時でも送信が可能であり、必要な時に信号
を送信するものである。この送受信器の適用可能範囲内
において、同様な送受信器が存在するようになった場
合、それらの信号が相互干渉して信号の送受信が不可能
になってしまう。

【００１９】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、伝送システムの信頼性を向上させるとともに、ワ
イヤレスシステムの構築を可能とした情報伝送装置及び
情報伝送方法を提供することを課題とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を達成するために、第１発明は、親局装置と複数の子局
装置との間で情報伝送の授受をスペクトラム拡散通信方
式を使用して行う装置において、親局装置は情報処理部
とワイヤレス部を二重化構成し、ワイヤレス部は伝送処
理部、複数の送受信機部とアンテナから構成され、子局
装置は伝送処理部、送受信機部とアンテナから構成さ
れ、親局装置の送受信機部は、１次及び２次変復調部
と、異なるPN符号を生成するPN符号生成部から構成さ
れ、PN符号生成部はPN符号設定命令で動作が切り替えら
れ、子局装置の送受信機部は、１次及び２次変復調部
と、PN符号生成部から構成され、PN符号生成部は親局装
置のPN符号に応答可能に設定されることを特徴とするも
のである。

【００２１】第２発明は、前記異なるPN符号はそれぞれ
干渉性の少ない符号としたことを特徴とするものであ
る。

【００２２】第３発明は、前記PN符号生成部は、それぞ
れ異なるホッピングパターンからホッピングパターン生
成部により構成されたことを特徴とするものである。

【００２３】第４発明は、前記ホッピングパターン生成
部のホッピングパターンは、それぞれ干渉性の少ないペ
アのパターンからなることを特徴とするものである。

【００２４】第５発明は、親局装置と複数の子局装置と
の間で情報伝送の授受をスペクトラム拡散通信方式を使
用する伝送方法において、親局装置は情報処理部とワイ
ヤレス部から構成し、ワイヤレス部を第１伝送部と第２
伝送部とからなる二重化構成とし、第１伝送部が異常を
感知した後、一周期分PN符号を確認し、第１伝送部が正
常復帰しないときには、第２伝送部に第１伝送部で使用
した最後のPN符号を第２伝送部に引き継ぐようにして処
理を行うことを特徴とするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の第１形態を
図面に基づいて説明するに、図８と同一部分に同一符号
を付して述べる。図１において、Ｍは親局装置で、この
親局装置Ｍは情報処理部、２重化に構成されたワイヤレ
ス部からなり、ワイヤレス部の２構成は詳細を後述する
伝送１と伝送２から構成される。ワイヤレス部は、図２
に示すように伝送処理部１１、送受信機部１２₁〜１２₃
およびアンテナ１〜３から構成される。送受信機部１２
₁〜１２₃はPN符号が異なるだけでその他の構成は同一構
成で、装置イニシャライズ時や電源起動時はPN1符号に
設定され、これ以後は、送受信機部１２₁〜１２₃のPN符
号は、伝送処理部からのPN符号設定命令に基づいて切り
替えられるから、以下送受信機部１２₁を例に取って述
べる。なお、親局と子局間の送受信には、スペクトラム
拡散方式を適用する。

【００２６】図２において、伝送処理部１１は、該当す
る子局への送信データＳＤを送受信機部１２₁に伝送す
る。送受信機部１２₁では、伝送処理部１１から送られ
て来た送信データＳＤを１次変調部１３₁で変調してか
ら、２次変調部１４₁に変調データを供給する。２次変
調部１４₁では、PN符号生成部１５₁からのPN1符号によ
り２次変調した後、送信データＳＤ１として子局に送信
する。この信号は、子局へのポーリング信号となる。

【００２７】後述する子局から伝送されて来た信号ＲＤ
１は、アンテナ１で受信されて２次復調部１６₁の受信
信号となる。受信信号は、２次復調部１６₁においてPN
符号生成部１５₁からのPN1符号とともに、２次復調され
る。２次復調された信号は１次復調部１７₁に送られて
受信データＲＤに復調され、伝送処理部１１に伝送され
る。この処理で、伝送処理部１１は送受信機部１２₁を
通じての親局子局間の送受信が終了する。この終了後、
次の処理として送受信機部１２₂を通じて子局との送受
信を行う。

【００２８】送受信機部１２₂の処理も上記送受信機部
１２₁の処理と基本的には同じであり、異なるのは送受
信に使用されるPN符号がPN2符号になるだけである。同
様に、送受信機部１２₃においても送受信機部１２₁、１
２₂と同様な処理を行う。このときPN符号はPN3符号とな
り、PN符号PN1，PN2，PN3はそれぞれ干渉性の少ないと
されるプリファードペアの符号を使用する。

【００２９】ここで、図３の子局の送受信機部の構成に
ついて述べる。子局の送受信機部も親局の送受信機部と
同一構成であり、２１は伝送処理部、２２ｎは送受信機
部、２３ｎは１次変調部、２４ｎは２次変調部、２５ｎ
はPN符号生成部、２６ｎは２次復調部、２７ｎは１次復
調部である。

【００３０】次に送受信機部がｍ個ある場合について述
べるに、子局からのポーリングに対する応答信号（受信
信号ＲＤｍ）は、送受信機部ｍの２次復調部１６ｍにお
いて受信される。この受信信号は、２次復調部１６ｍに
おいてPN符号生成部１５ｍからのPN符号とともに復調さ
れる。この復調された信号は、１次復調部１７ｍに供給
されて、ここで、受信データＲＤｍに復調された後、伝
送処理部ｍに伝送される。伝送処理部ｍは、この受信デ
ータ中に含まれている次のPN符号となる設定命令を受け
てポーリングに対する応答として送信信号（伝送信号）
を伝送した後に、PN符号生成部１５ｍに対してPN符号設
定命令を送ってPN符号を切り替える。例えば、PN1-2，
…PN1-kのように切り替える。これによって次のPN符号
の準備が完了する。なお、親局とこれに対応する子局の
各送受信機部のPN符号はそれぞれ同じPN符号に順次更新
されて行く（PN1-1，PN1-2，PN1-3，…）。

【００３１】上記のように送受信機部ｍにおいて、伝送
処理部からの送信データは１次変調部で変調された後、
２次変調部で変調されるが、このとき２次変調部では、
PN符号生成部からのPN符号も２次変調して送信信号とし
て子局に送信される）。これら一連の動作において、図
１に示した伝送１に異常が発生した場合に伝送２を起動
する。このとき、伝送２では、伝送１のPN符号状態を引
き継がないものとする。プリファードペアの２番目を使
用する。

【００３２】また、子局が全て正常な場合、伝送系の伝
送１から伝送２への切り替えが行われた後で、システム
全体が正常に復帰するまでにPN符号の切り替え周期の一
周期分がかかるものとし、PN符号の切り替え周期はPN
1，PN1-2，…PN1-nとする。

【００３３】これら一連の動作において、仮に伝送１で
異常を感知した場合には、一周期分PN符号を確認し、正
常復帰しない場合には、伝送２に伝送１で使用した最後
のPN符号を伝送２に引き継ぎ伝送１と同様な処理を行
う。このように、伝送１での異常感知後、PN符号を伝送
２で引き継ぐことにより、システムの二重化による高品
質な無線伝送が可能になる。

【００３４】図４により伝送２の起動時の処理について
述べる。図４は、切り替え前の子局のPN符号状態におい
て、今回のPN符号（PN3）が子局１（PN1-3）、子局２
（PN2-3）であるとき、図中縦破線の時点で切り替えが
行われたとすると、子局３…子局ｎはそれぞれ子局３
（PN3-2）、子局ｎ（PNn-2）になる。なお、このときの
システム復帰処理のPN1符号についてのみを示すと、次
の表１のようになる。

【００３５】

【表１】

【００３６】次に伝送１の最後の状態を伝送２に引き継
ぐ場合の処理を図５により述べる。図５は、切り替え前
の子局のPN符号状態において、今回のPN符号（PN5）が
子局１（PN1-5）、子局２（PN2-5）であるとき、図中縦
破線の時点で切り替えが行われたとすると、子局３…子
局ｎはそれぞれ子局３（PN3-4）、子局ｎ（PNn-4）にな
る。なお、このときのシステム復帰処理のPN1符号につ
いてのみを示すと、次の表２のようになる。

【００３７】

【表２】

【００３８】次にこの発明の実施の第２形態について図
６、図７により述べる。図６は親局側の伝送処理部と送
受信機部の構成であり、図７は子局側の伝送処理部と送
受信機部の構成である。なお、この実施の第２形態にお
いて、図２、図３と同一部分には同一符号を付して示
す。ワイヤレス部は、図６に示すように伝送処理部１
１、送受信機部１２₁〜１２₃およびアンテナ１〜３から
構成される。送受信機部１２₁〜１２₃のホッピングパタ
ーンは、パターンが異なるだけでその他の構成は同一構
成で、装置イニシャライズ時や電源起動時はパターン１
に設定され、これ以後は、送受信機部１２₁〜１２₃のホ
ッピングパターンは、伝送処理部からのホッピングパタ
ーン設定命令に基づいて切り替えられるから、以下送受
信機部１２₁を例に取って述べる。なお、親局と子局間
の送受信には、スペクトラム拡散方式を適用する。

【００３９】図６において、伝送処理部１１は、該当す
る子局への送信データＳＤを送受信機部１２₁に伝送す
る。送受信機部１２₁では、伝送処理部１１から送られ
て来た送信データＳＤを１次変調部１３₁で変調してか
ら、２次変調部１４₁に変調データを供給する。２次変
調部１４₁では、ホッピングパターン生成部３５₁からの
ホッピングパターンにより２次変調した後、送信データ
ＳＤ１として子局に送信する。この信号は、子局へのポ
ーリング信号となる。

【００４０】後述する子局から伝送されて来た信号ＲＤ
１は、アンテナ１で受信されて２次復調部１６₁の受信
信号となる。受信信号は、２次復調部１６₁においてホ
ッピングパターン生成部３５₁からのパターン１ととも
に、２次復調される。２次復調された信号は１次復調部
１７₁に送られて受信データＲＤに復調され、伝送処理
部１１に伝送される。この処理で、伝送処理部１１は送
受信機部１２₁を通じての親局子局間の送受信が終了す
る。この終了後、次の処理として送受信機部１２₂を通
じて子局との送受信を行う。

【００４１】送受信機部１２₂の処理も上記送受信機部
１２₁の処理と基本的には同じであり、異なるのは送受
信に使用される無線信号のパターン１がパターン２にな
るだけである。同様に、送受信機部１２₃においても送
受信機部１２₁、１２₂と同様な処理を行う。このときホ
ッピングパターンはパターン３となり、ホッピングパタ
ーン１、２、３はそれぞれ干渉性の少ないとされるペア
のパターンを使用する。

【００４２】ここで、図３の子局の送受信機部の構成に
ついて述べる。子局の送受信機部も親局の送受信機部と
同一構成であり、２１は伝送処理部、２２ｎは送受信機
部、２３ｎは１次変調部、２４ｎは２次変調部、３５ｎ
はホッピングパターン生成部、２６ｎは２次復調部、２
７ｎは１次復調部である。

【００４３】次に送受信機部がｍ個ある場合について述
べるに、子局からのポーリングに対する応答信号（受信
信号ＲＤｍ）は、送受信機部ｍの２次復調部１６ｍにお
いて受信される。この受信信号は、２次復調部１６ｍに
おいてホッピングパターン生成部３５ｍからのホッピン
グパターンとともに復調される。この復調された信号
は、１次復調部１７ｍに供給されて、ここで、受信デー
タＲＤｍに復調された後、伝送処理部ｍに伝送される。
伝送処理部ｍは、この受信データ中に含まれている次の
ホッピングパターンとなる設定命令を受けてポーリング
に対する応答として送信信号（伝送信号）を伝送した後
に、ホッピングパターン生成部３５ｍに対してホッピン
グパターン設定命令を送ってホッピングパターンを切り
替える。これによって次のホッピングパターンの準備が
完了する。

【００４４】上記のように送受信機部ｍにおいて、伝送
処理部からの送信データは１次変調部で変調された後、
２次変調部で変調されるが、このとき２次変調部では、
ホッピングパターン生成部からのホッピングパターンも
２次変調して送信信号として子局に送信される。なお、
親局とこれに対応する子局の各送受信機部のホッピング
パターンはそれぞれ同じパターンで順次更新されて行く
（パターン1-1、パターン1-2、…）。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
次のような効果が得られる。 （ａ）無線装置の運用面から伝送システムの信頼度を向
上させることができるとともに、変電所のような信頼性
が要求されるようなシステムにおいても、無線装置を適
用してワイヤレスシステムの構築が可能となる。

【００４６】（ｂ）親局において、送受信機部を二重化
したことにより、親局を中心としたポーリング方式に基
づく親局、子局間の伝送システムの信頼性を向上させる
ことができるとともに、無線装置の適用範囲内におい
て、複数台の無線装置が使用される場合においても、安
定して伝送システムの構築が可能となる。

【００４７】（ｃ）一連のポーリング処理の間に、プリ
ファードなPN符号を使用したりやホッピングパターンを
３種類使用することにより、信頼性を向上させることが
できるとともに、PN符号が同一であるような混信状態が
発生するような場合、PN符号を切り替えることにより、
伝送品質に関する悪影響を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を述べるための親局装置
を二重化した構成説明図

【図２】この発明の実施の第１形態を示す親局側の構成
説明図。

【図３】第１形態を示す子局側の構成説明図。

【図４】伝送２の起動時の処理説明図。

【図５】伝送１の最後の状態を伝送２に引き継ぐ場合の
処理説明図。

【図６】この発明の実施の第２形態を示す親局側の構成
説明図。

【図７】第２形態を示す子局側の構成説明図。

【図８】従来例のシステム構成説明図。

【符号の説明】

１１、２１…伝送処理部 １２₁〜１２₃、２２ｎ…送受信機部 １３₁〜１３₃、２３ｎ…１次変調部 １４₁〜１４₃、２４ｎ…２次変調部 １５₁〜１５₃、２５ｎ…PN符号生成部 １６₁〜１６₃、２６ｎ…２次復調部 １７₁〜１７₃、２７ｎ…１次復調部 ３５₁〜３５₃、３５ｎ…ホッピングパターン生成部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親局装置と複数の子局装置との間で情報
   伝送の授受をスペクトラム拡散通信方式を使用して行う
   装置において、 親局装置は情報処理部とワイヤレス部を二重化構成し、
   ワイヤレス部は伝送処理部、複数の送受信機部とアンテ
   ナから構成され、 子局装置は伝送処理部、送受信機部とアンテナから構成
   され、 親局装置の送受信機部は、１次及び２次変復調部と、異
   なるPN符号を生成するPN符号生成部から構成され、PN符
   号生成部はPN符号設定命令で動作が切り替えられ、 子局装置の送受信機部は、１次及び２次変復調部と、PN
   符号生成部から構成され、PN符号生成部は親局装置のPN
   符号に応答可能に設定されることを特徴とする情報伝送
   装置。
2. 【請求項２】 前記異なるPN符号はそれぞれ干渉性の少
   ない符号としたことを特徴とする請求項１記載の情報伝
   送装置。
3. 【請求項３】 前記PN符号生成部は、それぞれ異なるホ
   ッピングパターンからホッピングパターン生成部により
   構成されたことを特徴とする請求項１記載の情報伝送装
   置。
4. 【請求項４】 前記ホッピングパターン生成部のホッピ
   ングパターンは、それぞれ干渉性の少ないペアのパター
   ンからなることを特徴とする請求項３記載の情報伝送装
   置。
5. 【請求項５】 親局装置と複数の子局装置との間で情報
   伝送の授受をスペクトラム拡散通信方式を使用する伝送
   方法において、 親局装置は情報処理部とワイヤレス部から構成し、ワイ
   ヤレス部を第１伝送部と第２伝送部とからなる二重化構
   成とし、第１伝送部が異常を感知した後、一周期分PN符
   号を確認し、第１伝送部が正常復帰しないときには、第
   ２伝送部に第１伝送部で使用した最後のPN符号を第２伝
   送部に引き継ぐようにして処理を行うことを特徴とする
   情報伝送方法。