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JPS6195639A - データ伝送方法 - Google Patents

データ伝送方法

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Publication number
JPS6195639A
JPS6195639A JP60227616A JP22761685A JPS6195639A JP S6195639 A JPS6195639 A JP S6195639A JP 60227616 A JP60227616 A JP 60227616A JP 22761685 A JP22761685 A JP 22761685A JP S6195639 A JPS6195639 A JP S6195639A
Authority
JP
Japan
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frequency
data
customer
transmitted
message
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60227616A
Other languages
English (en)
Inventor
ロバート　ウオルター　アリスター　スカー
ジヨセフ　エミル　エツテインガー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STC PLC
Original Assignee
STC PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STC PLC filed Critical STC PLC
Publication of JPS6195639A publication Critical patent/JPS6195639A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
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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】 産業上の利用分野 本発明はメータの遠隔読取り、及び送電線を介した他の
データの伝送に関する。
従来の技術及びその問題点 送電線は雑音干渉が多く、用いられるデジタル伝送方法
は実質的なｍ合糸裕度を有さねばならない。雑音余裕度
をもったデータ伝送用に多くの方法が必ずしも本願の用
途を目的とはしていないが提案されており、そのいくつ
かを簡単に説明する。
英国特許第９５８７６３号（モトローラ）はノくルスの
存在又は不存在が伝送さるべき情報を構成するシステム
を記載している。各パルスには所定のの数の時間スロッ
トが割当てられ、時間スロットの一つを選んで異なった
周波数の短かいパルスが一組となって送信される。各受
信装置番ま固有の周波数組合わせを割当てられ、この組
合わせの信号にのみ応答することができる。従って同り
ｌ寺に同−チャンネル上に２つ以上の呼が存在すること
が可能である。
英国特許出願第２０９８０３０Ａ号（ＧＥＣ）は高い轟
周波誰音成分を有する電力線を介して高いビット速度の
デジタルデータを伝送する方式を記）ホしている。この
方式はその周波数が各ビット時間間隔の初め、真中、及
び終りに所定の中心周波数にあり、これらの点の間では
直線的に変化づるＦＭチャーブ信号を使用する。周波数
は１ビット期間当り１度最大及び最小周波数へ変化し、
また最大及び最小、また最小及び最大周波数がそれぞれ
Ｏ及び１を表すビット期間の１／４及び３／４に存在す
る。
信号を周波数復調し、復調された信号を積分し、積分さ
れた信号をＮｔ＄信号と比較することで信号が復号され
る。積分された信号は両波整流された浚閾値検出器に供
給されビットクロックが回復さ゛れる。
英国特許出願第２０９２４１５Ａ号（国防長官）では雑
音、マルチパス等の問題に帰因する伝送十の問題を解決
するのに周波数及び時間ダイパーシティ−を用いた低速
ＨＦ通信モデムが記載されている。デジタル的に符号化
された信号はＨＦ領域内に分散された相補的な５つの２
トーンチヤンネル上に順次送信される。メツセージに先
行して独特のメツけ一ジ開始（ＳＯＭ）信号が発生され
、またメツセージの後にメツセージ終了（ＥＯＭ）信号
が続く。ＳＯＭ信号が検出されるとｊ［確なタイミング
パルスが発生され、これは受信装ｄモデムのクロックを
スタートさせ、メツセージ信号の受信に適当な時に各チ
ャンネルトーンがサンプルされる。各チャンネルトーン
中の雑音もまた信号データビットの前と後にサンプルさ
れ、測定された前及び後データビットは結合されて関連
のメツセージビットに重み因子をねりあてる。かかるＳ
ＯＭ及びはＥＯＭ信号を用いることによりモデムは放置
されても動作できる。
かくの如く広帯域、また「マルチパス」伝送技術が、例
えば雑音の多い、むづかしい伝送媒体を用いねばならな
い場合に対して知られている。
問題点を解決するための手段 本発明は例えばメータ読取値等に関連するデータを電力
供給線を介して伝送するのに使用されるデータ伝送方式
であって、該データは伝送さるべさデータの源に適した
方法で各データメツセージが変調される周波数ホッピン
グスプレッドスペクトラム技術を用いて伝送され、また
伝送さるべき該各データメツセージは伝送さるべきデー
タの源に適した擬似ランダムデジタルアドレスコードに
変調されており、データメツセージが受信される端末に
おいて全ての入来するメツセージの、メツセージを端末
に尚は送信しているデータ源のアドレスコードに対する
相関分析が提供され、またかく相関分析された各メツヒ
ージは例えばデータメツセージがメータ読取値と関連付
けられているメツセージ源に適した計測様器等の源に適
した装置に導かれることを特徴とする方式を提供する。
本発明では電力メータの読取りが顧客側構内から送電線
を介して変電所へ伝送される。データは送電線の中立線
と接地との間の回路を伝送され２端の送受信装置は中立
イメージに変圧器結合される。
伝送には周波数ホッピングスプレッドスペクトラム技術
が使われ、各顧客には一つがビット０、一つがビット１
を表わすいくつかの周波数ブロックが割当てられる。各
データ送信毎にサンブリンクが電圧（１度）及び電流（
３度）についてなされ、サンプルはデジタル化されスプ
レッドスペクトラム周波数ホッピングシステム上へ変調
されろ。
本発明を、電力メータの読取値を送Ｔｉ線を介して変電
所へ伝送し、そこでメータ読取値を集めて中央料金セン
ターへ伝送する応用につき説明する。
しかし例えばガスメータの読取値の如き他のデータも同
様に伝送することが可能である。
電力メータの読取りの場合、送信されるべき情報にはキ
ロワットアワー（ＫｗＨ）、経過キロワットアワー、先
の読取りからの積算コスト、料金表、先払い金額、及び
顧客の識別が含まれる。以下説明する構成においては、
電力測定は送電線の交流電流を電源周波数と比較して比
較的高い周波数でサンプリング覆ることに基いてなされ
る。電源周波数の９倍のサンプリング周波数で良好な精
度が保証されることが数学的に示される。電圧及び電流
振幅の双方をサンプリングするのが好ましい。リンブリ
ングが調和的な場合、吊子化により同一方向にくりかえ
し誤差が生じるのを避けるため擬似ランダム位相ジッタ
が加えられた調和サンプリングが用いられる。これによ
り系統的Ｇ子化誤差が減じられ、パルス的電流動作でも
エネルギー消費の正確な記録が可能となる。
システム設計に際し、予１１１ＩＲ大電流を２０％以上
超える電流については正確な電流測定は不必要であると
仮定した。
吊子化の結果最小団子化ステップより小さい電流は捕捉
されず、また最小ステップ程度の大きさの電流は不正確
に記録される。しかし線形茄子化は精度が一定であり、
簡単な「別算向き」であり、また「手近な」アナログ−
デジタル変換器が使用できるので好ましい方法である。
最小品子化ステップは０．０５アンペアであり、情報の
伝達に１４ビツトが使用される。各サンプリング期間毎
に１つの電圧と３つまでの電流が必要で、測定点間で順
次切換えられるＡ／Ｄ　（アナログ−デジタル）変換器
が使われる。電源サイクル当り５０サンプルが可能な１
００マイクロ秒の変換時間を有するＡ／Ｄ変換器で十分
である。
送電線は主として発振性の、非常に多くの雑音干渉を受
け、かかる干渉は受信時点でのデータ信号の振幅と同程
度である。スプレッドスペクトラム技術は一般に干渉に
よる有害な効果を減じ、また周波数ホッピングを用いて
いる。
以下でわかるように、シグナリングは干渉が信号に対し
て他の場合より低レベルとなるので接地と中立側送Ｔｉ
線との間でなされる。２つの異なった方法を用いること
ができ、そのうちの一つではシステムは変電所では接地
されているが顧客の構内では接地されず、また他のシス
テムは変電所及び顧客構内の両方で接地されている。信
号は２次側が１０巻き中立接地ループであり、また２次
側が信号搬送周波数に同調され、またこの周波数で高い
インピーダンスを有する変圧器により結合される。ただ
し、この変圧器は５０ヘルツでは低いインピーダンスを
有する。搬送周波数は４０−９０キロヘルツの帯域にあ
り、使用されるコード周波数の倍数となっている。
周波数ホッピングを使用することにより、１人の顧客当
り１ビツトにつき、ある場合には９つの周波数よりなる
ブロックが使用される。かがる周波数ブロックは定まっ
た第１の周波数を有し、またＯと１を区別するのに周波
数ブロック内で生じる周波数の順序を逆転することがな
される。コード捕捉は受信装置が正しい第１の周波数を
探し、次いで−又は他の適当な「次の」グループ内周波
数を探すことを意味する。
丈施例 顧客側メータ　び　Ｉ　〜゛　０ 第１図における構成は１９８４年４月２日出願の米国Ｖ
ｆＩｙＦ出願第５９５７２８号（ニー・ジェー・マクウ
ィリアム）に対応する出願人による英国特許出願第２１
３８１８２Ａ号中で記載されクレームされている形のも
のでよいマイクロプロセッサ１により制御される。種々
の機能ブロック間の相互通信はプロセッサのデータバス
２を介して行なわれる。回路には特に顧客にメータ情報
を表示する表示構成に関連した、他のマイクロプロセッ
サ３を用いた使用者側モ制御装置が設けられる。また顧
客がデータメツセージを変電所へ送る手段も設けられる
。そのいくつかは半永久的なものである、表示すべき情
報はブロセッ勺及び伯のユニット同様インターフェース
Ｉ／Ｆを介してデータバスに接続された保護されたメモ
リ４に保持される。
その送信される情報は上記の電流及び経過ＫｗＨが含ま
れ、また使用者側制御装置等を介して入力される他の情
報も含まれる。既に示した如く変電所への伝送には周波
数ホッピングスプレッドスペクトラムシグナリングが用
いられる。
第１図に示す構成では各サンプリング期間毎に取られる
電圧及び電流サンプルの数は４であり、これらは実際に
は４つのサンプリング入力の間で順次切換えられる単一
の変換器であってよいアナログ−デジタル変換器ブロッ
ク５に加えられる。
あるいはデルタ変調原理に基き作動する４つの専用変換
器を使用してもよい。かくて生じたデジタル出力はバス
２へ加えられ、さらにプロセッサ１へ送られてエネルギ
ー消費の計算がされる。かかる計品の結果は保護された
記憶ブロック４に記憶され、プロセッサブロック３を介
して表示するのに使われる。
信号伝送では、プロセッサ１で発生された出力は各サン
プルを顧客の識別に応じて−又は他の周波数組の波形に
変換する変換器６に供給される。
上記の如く、各データビットは２つの周波数組の一方で
送信され、また変換器６の出力は帯域Ｐ波器９を介した
送電線を経由する伝送のため周波数逓倍増幅器ブロック
７に加えられる。送電線より受信された信号は帯域−波
器９によりＰ波され、ヘテロダインユニット８により例
えば５〜１５キロヘルツの範囲の中間周波数に変換され
、さらにアナログ　デジタル変換器５に供給される。
信号を受信する場合アナログ　デジタル変換器出力はイ
ンターリーブされた信号とエネルギー測定であるが、信
号伝送が進行中はエネルギー測定のみがなされる。信号
サンプルは５０ヘルツ電圧及び電流サンプルより容易に
区別できるものでなくてはならず、また全てのサンプル
は１６ビツトより少ないビット数しか使用しないのでワ
ードの１ビツトがこの区別をするよう設定される。信号
及び測定サンプルは一定の方式に従って逓倍され、その
結果サンプルの損失を検出することができる。
ブロック３で使われるプロセッサはキー組入力及び液晶
表示装置と関連して使われるよう特別に設計されており
、プロセッサ４より動作は遅く、従って転送は一時に８
重に行なわれる。さらに、割込み転送を含む応答と「ハ
ンドシェイク」が２つのプロセッサを同期させるのに使
われる。
−”　　に　　　　　　　だ　　の 先にスプレッドスペクトラムシグナリングが中立と接地
との間で送電線に加えられることを示した。これを第２
図に示すが、顧客側端局における送受信装６１０は送電
線の中立側１１に接続されている。英国で通常なされる
如く主システムは顧客側構内では接地されないが、送受
信装置の一部は接地されてもよい。変電所ではフェライ
ト磁心を有し、一方の巻線が送電線中立側に形成された
甲巻き中立接地ループである変圧器１２により信号がシ
ステムに結合され授受される。変圧器の他の巻線は信号
搬送周波数に同調されこの周波数では比較的高い周波数
を与えるが５０ヘルツでのインピーダンスは低い。比較
的低い透磁率のフェライト材ｒ１が磁心に用いられ、５
０ヘルツにおける結合をより高い搬送周波数に比較して
減じている。
非接地顧客側送受信装置１ｏは高インピーダンス受イ３
装置により接地と中立線との間で検出される電圧信号を
受信する。顧客側からの送信もまた整合された電源より
ラインへ電圧を加えることで可能である。
第３図はシステムが顧客側構内でも変電所と同様に接地
される場合の構成を示す。ここでは接地された顧客側装
貿は変電所のものの鏡像となっている構成を右し、変流
器を介して受信及び送信を行なう。どちらの場合でも各
変流器は特定の中立送電線上にある他の各変流器により
シャントされることに注意が必要である。従って変流器
を搬送周波数に同調してシャント効果を減じてやる必要
がある。
変電所では変流器は全ての接地ループ電流の総和を有す
る共通の離地路中ではなく、多数の中立送電線の各々に
設けられる。
゛れるスプレッ゛スペクトラム　一 部に送電線で搬送されるシグナリングで用いられるスプ
レッドスペクトラム技術の方法は周波数ホッピングであ
ることを述べた。かがるシステムでは変調は搬送周波数
をコードシーケンスにより指示されるパターンにおける
個別の増分に応じてシフトすることで実行される。送信
装置は所定の組の範囲内で周波数から周波数にホッピン
グし、周波数を使用する順序がコードシーケンスに依存
する。
一例ではホッピング範囲内に１０の周波数が存在し、中
心周波数は６０４：ロヘルツで帯域間隔は１キロヘルツ
、また帯域幅は５００ヘルツである。
手頃なチップ速度は３０Ｘ１６＝４８０ビット／秒であ
る。これは１０１６のアドレス能力を可能とづる。使用
されるスペクトルは６０キロヘルツ±５キロヘルツであ
る。受信装置には７００ロキヘメツ局部発振周波数を有
するヘテロゲイン構成が用いられ、１０キロヘルツ±５
キロヘルツの中間周波数帯域が１！？られる。高周波数
側からの干渉の方が低周波数側からの干渉より容易に抑
圧できるとの仮定から局部発振周波数は搬送波より高い
側にある。
先に説明した顧客側での操作のための周波数割当てに関
する典型的な顧客側の割当てはビット　ゼロ＝ Ｂ　　ｆ５　　ｆ２　　ｆ６　　ｆｉ　　ｆｇ　　ｆ６
　　ｆ３　　ｆｇ　　ｈビット　１　＝ ｆ＋　　１７１ｇ　　１３　　ｆ６　　ｆｇ　　ｒ４１
６　　ｆ２ｆ５である。先に示した如く、０を表わす周
波数を１を表わす順序の逆にすることで同一の周波数組
を２つのピットに使うこともできる。
コード捕捉は周波数ｆｌをＮをデータビット当りのチッ
プ数、Ｃをビット速度として幅がｔ＝１／ＮＣの時間窓
の間探すことで行なわれる。メツセージはいくつかの０
と共に開始されると仮定されるので受信装置は次いでｆ
５を探し、これが見つかったらシーケンス中の全周波数
が正しい順序で見出されるまで継続される。正しいシー
ケンスが見つからなければ受信装置は反転してｆ、を探
す。これは受信装置が定まった顧客のシーケンスを探し
ていることを仮定しており、またこれはメータ読取りの
有用な方法である。
コード捕捉がなされたら受信装置は同じ顧客の２つのシ
ーケンスの一方を探すが常にｆｌが新たなコードピット
を意味することに注意を払っている。かかる受信装置は
Ｍ合釘容性を有し、さらにシーケンスから周波数が１２
落したデータでも受入れ得るよう「プログラム」するこ
ともできる。
顧客構内の受信装置はその顧客の２つのシーケンスにの
み応答するよう設定することができ、また変電所では受
信装置は異なった受信装置からのメツセージに順次応答
するようプログラムされる。
Ｌｉ血ｉ且且旦１ 顧客側構内で用いられる送受信装置の構成を第４図に概
略的にブロック図として示す。この構成ではプロセッサ
ＰＲＯＣは先に引用した出願人による英国特許出願第２
１３８１８２Ａ号で記載・クレームした形のマイクロプ
ロセッサである。システムは半分重複した状態で機能し
、送信モードではプロセッサは周波数合成装置として作
用し、また受信モードでは一組のフィルタとして作用す
る。アナログ　デジタル変換器はデルタ変調にて灘能し
、またデジタル　アナログ変換器もそうである。
かくて伝送さるべき情報はプロセッサＲＲＯＣに制御さ
れたＤ／Ａ変換器に加えられる。この出力は周波数逓倍
され、帯域Ｐ波器を通過後送電線に供給される。入来す
る情報は先とは逆に動作している）戸波器に加えられ、
ざらにヘテロゲイン混合器に加えられる。これはまた局
部発振器に接続された入力をも有し、ヘテＯダイン出力
はアナログ　デジタル変換器を経てプロセッサに加えら
れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は伝送回路を有する顧客の電力メータのブロック
回路図、第２図及び第３図は送信及び受信装置を主巻線
に結合する異なった方法を示す図、第４図は顧客側構内
で使用される送受信’ａｍの概略を示ずブロック図であ
る。 １．３・・・マイクロプロセッサ、２・・・バス、４・
・・メモリ、５・・・アナログ　デジタル変換器、６・
・・デジタル　アナログ変換器、７・・・周波数逓倍増
幅器、８・・・ヘテロダインユニット、９・・・帯域Ｐ
波器、１０・・・送受信装置、１１・・・送電線中立側
、１２・・・変圧器。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）メータ読取値等に関連するデータが伝送せんとす
    るデータの源に適したように変調される周波数ホッピン
    グスプレッドスペクトル技術を用いて、電力供給線を経
    由して上記データを伝送するのに使用されるデータ伝送
    方式であつて、伝送せんとするデータ源に適した擬似ラ
    ンダムデジタルアドレスコードを発生する手段と、送信
    せんとする各該データメッセージを伝送せんとするデー
    タの源に適した該擬似ランダムデジタルアドレスコード
    上に変調する手段と、データメッセージが受信される端
    末に位置し、全入来メッセージの、端末にメッセージを
    送信しているデータ源のアドレスコードについての相関
    分析を提供する手段と、かく相関分析された各メッセー
    ジを源に適した装置、例えばメッセージ源に対して適当
    な測定装置に導く手段とよりなることを特徴とするデー
    タ伝送方式。
  2. （２）電力メータ情報を伝送するために顧客側構内で電
    圧及び電流をサンプリングする手段を含み、該サンプリ
    ングは電源周波数の倍数でなされ、また擬似ランダム位
    相ジッタを用いてなされる特許請求の範囲第１項記載の
    方式。
  3. （３）各サンプリング期間当り１つの電圧と３つの電流
    の計４つのサンプルが取られ、サンプルは順次アナログ
    デジタル変換器に加えられて適当なビットシーケンスが
    発生され、また該シーケンスの各ビットはデジタルアナ
    ログ変換器により該周波数シーケンスの適当な一に変換
    され、この周波数シーケンスが次いで搬送波上に変調さ
    れる特許請求の範囲第２項記載の方式。
  4. （４）各該サンプリングの結果はそれが該変調に使用さ
    れる前に多ヒットデジタル組合わせに変換される特許請
    求の範囲第２項記載の方式。
  5. （５）各顧客には周波数ブロックが割当てられ、送信せ
    んとする各データビットにつき全周波数ブロックが所定
    の第１の周波数から始まって順次送信され、また０及び
    １ビットの値を伝達するのに所定の第１の周波数とは別
    の周波数が異なつた順序で送信される特許請求の範囲第
    ２項記載の方式。
  6. （６）該顧客側構内から変電所への伝送は電源の中立線
    と接地との間でなされる特許請求の範囲第１項記載の方
    式。
  7. （７）方式は変電所では接地されているが顧客側構内で
    はされていない特許請求の範囲第６項記載の方式。
  8. （８）顧客側構内では受信装置を有してもよい送信装置
    は中立線に直接接続され、また変電所では送信装置を有
    してもよい受信装置は中立線に誘導的に結合される特許
    請求の範囲第７項記載の方式。
  9. （９）顧客側構内では受信装置を有してもよい送信装置
    は中立線と接地とを結ぶ接続線に誘導的に結合され、ま
    た変電所では送信装置を有してもよい受信装置は中立線
    に誘導的に結合される特許請求の範囲第７項記載の方式
    。
  10. （１０）該誘導性結合は一方の巻線が磁心中を通された
    該中立線又は中立線と接地との間の接続線の回りに形成
    される単巻きループを有する変圧器により行われる特許
    請求の範囲第９項記載の方式。
  11. （１１）メータ読取値に関するデータを周波数ホッピン
    グスプレッドスペクトラム技術を用いて電力供給線を介
    して顧客側構内から中央局へ伝送するデータ伝送方式で
    あつて、データが送信される顧客側構内に適した擬似ラ
    ンダムデジタルアドレスコードを発生する手段と、顧客
    側構内から中央局へ伝送せんとする各該データメッセー
    ジをデータメッセージを送信する顧客側構内に適した該
    擬似ランダムデジタルアドレスコード上に変調する手段
    と、中央局から送信せんとする各データメッセージをそ
    の構内に向けメッセージが送信される顧客に適した該コ
    ード上に変調する手段と、顧客側構内からのデータメッ
    セージを受信する中央局にて全ての入来するメッセージ
    の、メッセージを送信している種々の顧客側構内のアド
    レスコードの相関分析を提供する手段と、該顧客側構内
    にあつて全ての入来するメッセージの、この加入者につ
    いてのアドレスコードの相関分析を提供する手段と、か
    く相関分析された各メッセージを例えば顧客側構内に適
    した測定装置の如き、メッセージを送信する中央局装置
    又は顧客側構内の表示装置へ導く手段とを含むことを特
    徴とするデータ伝送方式。
  12. （１２）該変調は適当なコードシーケンスにより指示さ
    れるパターンに搬送周波数を個別の増分だけ変移するこ
    とで行なわれ、また送信機は周波数から周波数へ所定の
    組の中で跳び、周波数使用の順序がコードシーケンスに
    依存する特許請求の範囲第１１項記載の方式。
  13. （１３）各々同一の周波数から始まるｘ個の周波数より
    なる組が該各顧客構内に対して与えられ、該顧客構内の
    各々に対し一つは０、一つは１を表し、またその一方は
    Ｆ＿１に続く、（ｘ−１）個の周波数よりなる２つの組
    が与えられ、また２つの組は順序が異なった同一の周波
    数を用いる特許請求の範囲第１２項記載の方式。
JP60227616A 1984-10-13 1985-10-12 データ伝送方法 Pending JPS6195639A (ja)

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GB2165724A (en) 1986-04-16
GB2165724B (en) 1988-05-11
EP0178804A2 (en) 1986-04-23
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