JP2922860B2 - Power line communication device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、広義ではデジタル
通信システムに関し、特に交流（ＡＣ）電力線のような
雑音の多いライン媒体に、コンピュータデータのような
２進数形態の高速情報信号を送受信する電力線通信装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】コンピュータデータのようなデジタル情
報は、現行の交流電力線で送信できるものとして知られ
ている。このようなデータ通信の重要な利点は、再認識
されると共に、事務所にある電子製品、データ端末、遠
隔操作の印刷器、パーソナルコンピュータ等と相互接続
できる融通性を持っている。データパスの形成は、単に
分配端末（ソケット）を電力線のＡＣソケットに差し込
んで達成される。中央コンピュータによって操作させら
れるどの型の装置も、その装置に既に備わった電力コー
ドを通して中央コンピュータに連結できる。中央コンピ
ュータは、暖房、照明及び空調を含む種々の工程の装置
を制御するために使用できる。 【０００３】デジタル通信線を要求している大多数のユ
ーザでの現在通常の設定は、種々の端末を相互接続する
ハードワイヤの使用である。このハードワイヤは、高価
で、融通性がなく、通常平均的ユーザで要求されるもの
より高速のデータ転送率を形成している。ＡＣ電力線
は、データ通信が必要な領域の全部といかなくても殆ど
の領域に張り巡らせているので、この電力線を経由する
高信頼性の高速デジタル通信が相当の費用の節約と、シ
ステムの融通性とを形成するであろう。 【０００４】約１００〜５００キロヘルツ（ｋＨｚ）の
周波数範囲における広義に供給された通信媒体即ちＡＣ
電力線は、通常特定の周波数での極端な減衰、経路、分
岐部及び断線に沿った位相変化のような予想できない伝
送特性を示している。通常、低電圧ガウス雑音、低電圧
パルス干渉及び超高電圧スパイクの３種のモードの雑音
が普通である。これらのモードにおいて、低電圧パルス
干渉は、データ伝送誤差の支配的な供給源となりがちで
あり、即ちデータ通信がガウス雑音が存在していても信
頼性よく達成できる。高電圧スパイクに関しては、余り
頻繁でなく、データ誤差を不変的に誘発して、誤差検知
／再伝送（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）が通常紛失した情報の回
復の最良の方法として認められる。更に、これら特性
は、電力線の負荷状態例えば種々の他の負荷が電流供給
線との接続、非接続で、変化するにつれて重大に変化す
る。このような負荷は、工業機械、数々の電気器具の種
々の電気モータ、ヒータ及び充電器を含んでいる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決し
ようとした過去の提案は種々の単一或いは多重チャンネ
ル狭帯域幅伝送技術を含んでいた。しかし、この狭帯域
幅は連結されるデータ伝送容量を制限する。更に、ＡＣ
電力線での雑音変化環境は、所定幅の伝送チャンネルが
妨害或は失った時に、被害を受けたどの技術の信頼性を
相当損なっていた。これら及び他の理由で、ＡＣ電力線
通信が過去において高速或は高信頼性のいずれかとして
考慮されなかった。 【０００６】多重チャンネルデジタルコード化技術が高
信頼性及び高速電力線通信システムを遠慮がちに改良し
たが、改良の費用がかさばり、複雑で高価な信号処理装
置となった。従って、電力線データ伝送用の確固たる地
位は達成できず、実用化に程遠かった。例えば、かなり
の誤差を許容するデータ伝送が１０キロビット／秒（ｋ
ｂｐｓ）医かのデータ転送率に制限された。このように
改良されたシステムにおいても、誰か或は大勢の所定の
狭帯域幅が警告無しに電力線伝送特性の予期できない変
動によって突然使用不能になるので、信頼性が殆ど疑わ
しい。 【０００７】近年において、電力線でのデータ伝送は、
交流波形の歪みによって非常に困難になってきている。
パーソナルコンピュータ及び遠隔印刷器の広範囲の使用
によって、ＦＣＣ（連邦通信委員会）がコンピュータ装
置から電力線に放射されるデジタル電波を規制する規則
を発行した。この要求を満足するためには、コンピュー
タ製造者が０．１μＦ台の値を有する高容量の、電力線
側から低インピーダンスとしてみえるフィルタを義務的
に追加しなければならない。これは、広帯域幅で遭遇す
る歪みに影響し、同時に狭帯域幅信号の深刻な減衰を誘
発する。 【０００８】搬送波信号変調の多くの通常の形態は電力
線通信システムとの接続を試みていた。これら各計画に
おいて、デジタル情報が搬送波で変調され、その後、こ
の搬送波がＡＣ電力線に供給された。受信器は搬送波を
受信し、その後受信信号を復調してデジタルデータ情報
を回復した。より通常の型の２個は、振幅シフトキーイ
ング（ＡＳＫ）及び周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）
である。これら両者の技術は、電磁干渉（ＥＭＩ）及び
無線周波数干渉（ＲＦＩ）の影響を受け易いものとして
考慮された。勿論、第３の原理的変調技術、位相シフト
キーイング（ＰＳＫ）は、通常雑音干渉の影響を相当受
げ易く、この結果搬送波信号の減衰が大幅に変動して、
不適当として考慮された。 【０００９】上記困難性を鑑みて、電力線通信は、ＬＡ
Ｎ（近距離通信網）システムの自然な延長が建物内の各
事務所、近隣の各家庭あるいはＡＣ電力線或は他の２本
の導体が敷設されたどの場所にも到達する敷設済みのデ
ータ伝送媒体として作用するにも拘わらず、主な近距離
通信網として考慮されなかった。これの代りに、ＬＡＮ
は通常通信網の殆どのユーザ（ノード）によって要求さ
れたものより過剰のデータ転送能力を与える高価なハー
ドワイヤ装置である。 【００１０】本発明の主な目的は、データ伝送用に偏在
する交流ＡＣ電力線のような供給されている存在線を用
いて、高低両データ伝送率で殆ど誤差フリーのデータを
伝送できる電力線通信システムを提供することである。
本発明の他の目的は、現在公知のシステムより高速のデ
ータ伝送できる安価な高信頼性のＡＣ電力線通信システ
ムを提供することにある。 【００１１】本発明の目的は、他の携帯データ処理装置
のための高価な融通性の欠けたデータ通信線ハードワイ
ヤの必要性を除去することである。他の目的は、携帯性
及び再構成が容易な小容積を持つ最小の機材が要求され
る、高度に柔軟性の電力線通信リンクを提供することに
ある。本発明の追加の目的は、データ伝送率を増加させ
るために、向上した誤差検知／誤差訂正能力を持ったデ
ジタルデータ伝送システムを提供することにある。 【００１２】他の更なる目的は、一定に変化する電力線
データ伝送特性、特にパルス雑音状態下のロウバスト
（過激な変化）に相当抵抗力がある電力線通信システム
を提供することにある。本発明の更に他の目的は、デー
タ伝送信頼性及び短距離通信網に加人した多くの装置間
を、たとえ他が会話中であっても、通信できる内部プロ
トコルの十分なロウバストを持った電力線通信システム
を提供することにある。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明によれば、新規な
回路が雑音の多い電力線データ通信を形成する。この回
路は、電力線に配置された同様の回路を持つ双方向通信
できる送信部及び受信部を含んでいる。これら送受信特
性の知的制御は、一定の変化、不利な雑音状態、歪み及
び減衰下で改良された受信及び送信結果が得られてい
る。 【００１４】データ変調搬送波は、利用帯域幅に亙って
殆ど均一な電力を各期間持っている波形を形成する広帯
域技術を用いて形成される。従って、信号周波数スペク
トルがパルス性雑音信号より相当広く、周波数依存の減
衰現象が効果的に減少するのに十分に広いので、雑音、
歪み及び減衰に対する感度が減少する。 【００１５】受信器は、６０ＨｚのＡＣ線電圧のような
電力線信号に乗った雑音含有、歪んだ、変調搬送波信号
を受信する手段を含み、勿論、通電していない電力線か
らでも受信できる。この電力線信号は、もし存在してい
るならば、最適なフィルタ手段によって、雑音含有、歪
んだ、変調搬送波信号のみを残して除去される。この変
調搬送信号には、選択的に制御されたローパス及びハイ
パスフィルタが所定の仕様でマイクロコンピュータ手段
で発生された制御信号に応答して作用している。特に、
フィルタは、ＡＣ線に亙る伝送による歪みが可能な限り
等化されるようにフィルタ配列を探すように制御されて
もよい。 【００１６】この濾過（フィルタ）された搬送信号を、
個別の情報ビットを示すデジタル信号あるいはパルス列
に変換即ち復調する手段が形成されている。結果のデジ
タル信号には、回復される所望の「知性」が含まれ、勿
論、前述したフィルタを含む種々の適合回路手段を制御
する駆動信号として供給される。論理回路は、受信した
デジタル信号から確認すべきデータ模様を調査し、各新
情報ビットの最高エネルギ含有部分と殆ど歩調をとる受
信器同期を確立する。この論理回路は、新規の適合フィ
ルタ制御、信号相関手段と合同し、勿論、特殊な誤差検
知／誤差訂正手段を用いて、受信器／送信器あるいは本
発明の装置が接続されたパーソナルコンピュータのよう
なホスト装置によって更に処理される有効データの伝送
プリアンブルを調査、追跡、検証及びロックしてもよ
い。 【００１７】本発明の送信器は、送信される情報でコー
ド化される好ましく変調された搬送波信号を発生するよ
うに配列されている。送信された信号は、伝送媒体の有
用な周波数スペクトルを交差して殆ど広がったエネルギ
成分を持つ広帯域信号である。本発明の意図によれば、
広帯域送信器が単一に負帰還制御されて、伝送線のイン
ピーダンス変化に応答した送信信号強度を最適に制御す
る。 【００１８】本発明の他の特に有利な意図によれば、マ
イクロコンピュータ手段が「マスタ／スレーブ」、「ト
ークンバス／トークンパス」及び他のデータ伝送制御配
列を含む種々の通信網交差モードを選択的に形成するよ
うに配列される。本発明は、ホスト装置とインタフェー
スするＲＳ−２３２−Ｃ規格に亙って同期あるいは非同
期通信プロトコルで選択的に操作されてもよい。これら
の特徴は、特に後述する他の特徴と同様に、ＬＡＮの応
用に有用なＰＬＣ装置を形成し、本発明が未だに未達成
の速度、高信頼性、融通性及び操作容易性を安価に達成
できる。 【００１９】 【発明の実施の形態】上記項目に述べた本発明の他の目
的、特徴及び利点は、図面を参照した実施形態に基づい
て以下に説明されている。図１は、遠隔印刷器、パーソ
ナルコンピュータ等のような周辺ユニット４６にＡＣ電
力を供給する電力線２０に亙って直接データ信号を受信
する電力線通信（ＰＬＣ）回路１０の部分を示してい
る。分離されたデータ線はこの回路から外されている。
この回路１０は、「ホット線」及び中立導体、あるいは
図示しない接地及び中立導体に選択的に結合されてもよ
い。一実施形態においては、接続され得るＡＣ線の１組
の導体が、２個の利用できる組が所定の瞬間で良好な信
号伝送特性、例えば低歪率及びデータ搬送信号毎のより
良好なＳＮ比に依存して自動的に選択される。 【００２０】ガス管サージ電圧吸収器のような線サージ
保護器２２は、信号線に交差して供給されてもよい。こ
の実施形態のホット及び中立の選択された導体が結合変
成器２４の１次巻線に接統され、変成器がＡＣ電力線２
０で形成された６０ＨｚのＡＣ電圧を除去している。線
信号ＶＨ及びＶＬは、結合変成器２４の２次巻線の端子
から引き出され、これらの信号のインピ一ダンスが本発
明の送信部の負帰還制御と関連して後述される。 【００２１】トランジェント電圧抑制器２６は、変成器
の各２次端子及び接地間に接続されてもよい。１次のロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）２８及び１次のハイパスフィ
ルタ（ＨＰＦ）３０が公知のフィルタを使用して、受信
信号を通過させる。本発明によれば、データを運ぶため
に使用した変調搬送波は、約１００〜５００ｋＨｚの全
く有用な周波数範囲に亙ってかなりのエネルギを持つ広
帯域位相シフトキーイング（ＰＳＫ）信号である。１０
０ｋＨｚ以下では、高電力雑音スパイクがこの範囲と干
渉を形成して、高信頼性の伝送が困難である。５００ｋ
Ｈｚ以上の周波数での伝送は、ＦＣＣ規則が適用される
放送帯のＡＭ周波数帯域にエネルギを放射する。従っ
て、ローパス及びハイパスフィルタ２８，３０が信号周
波数を所望の帯域幅に殆ど制限している。ＡＣ電力線よ
り他の環境においては、定義された有用な周波数スペク
トルが異なり、この場合、広帯域データ信号が特定の帯
域幅に亙るエネルギを含むことが理解される。 【００２２】濾過（フィルタ）信号は、差動増幅器３
２、例えばＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジスタ）入
力型ＯＰアンプの入力に供給されて、共通モードの雑音
を減らした変調搬送信号３３を形成する。この信号３３
は、相当歪み、信号が濾過されたにも拘わらず、かなり
の雑音成分を含んでいる。従って、第２のローパス及び
ハイパスフィルタ３４，３８が変調搬送信号３３を更に
濾過し、等化するために使用されて、信頼できる復調を
含む更なる信号処理を可能にしている。高度に有利な方
法においては、選択的に制御できる等化成分値、２次サ
レン・キーフィルタが使用されている。ローパスフィル
タ３４には、デジタルスイッチ制御３６がカットオフ周
波数及びダンピング（ファクタ）の両者を適合的に調整
するために形成される。同様に、ハイパスフィルタ３８
には、デジタル制御４０が印加されて、後述するよう
に、カットオフ周波数及びダンピングを調整している。
これら２次ローパスフィルタ３４および２次ハイパスフ
ィルタ３８は、具体的には、図２に示すように構成され
た適応フィルタであり、図８に示した区間分割に基づく
相関処理を図１０の遷移図に示すように行うことで発生
されるフィルタ制御３６、４０に従って、上述したよう
な調整を行う。尚、図２に示された構成と図１０の遷移
図に示した相関処理の詳細については後述する。 【００２３】適合的に等化後、信号は、好適手段（ＡＤ
変換器）４２によって、アナログ変調搬送波からデジタ
ルパルス信号４３に変換される。１個の単純で安価な実
施形態においては、変換が搬送信号４１の２段のクリッ
プした増幅によって達成され、その後第２の増幅器の出
力がヒステリシスを持った回路の高速比較器に印加され
る。この比較器の出力にはデジタルパルス信号４３が形
成される。他の実施形態においては、より長いビット長
を持つＡＤ変換器が公知のように処理利得を向上させる
ために使用されている。 【００２４】デジタルパルス４３は、同期化、検知及び
復調（デコード）用の論埋制御回路４４に印加されて、
種々の意図の論理処理回路に関連して後述するように、
パルス列に埋もれたデータを回復している。この情報が
デコードされたデータ４５の形態であると、このデータ
４５が本発明のＰＬＣ装置によって、ＡＣ電力線２０に
接続された周辺装置４６に通過し、従って、電源供給及
びデータ通信の両者のためにＡＣ電力線２０を使用した
意図する目的を達成する。 【００２５】図２を簡潔に参照すると、有利な選択的に
制御できる等化成分値、２次サレン・キーフィルタセク
ションの詳細が示されている。種々の回路要素の選択基
準が公知であるが、図２の配列がフィルタセクションの
カットオフ周波数及びダンピング効果の迅速な調整を許
容することが理解される。ローパスセクションをまず参
照すると、抵抗Ｒ２，Ｒ５及び抵抗Ｒ３，Ｒ６は、各々
がＣＭＯＳアナログスイッチであるスイッチ５４及び５
２によってフィルタのカットオフ周波数を変化させるた
めに選択的に断続されている。従って、６個の抵抗Ｒ１
〜Ｒ６がスイッチ位置に依存して、４種のカットオフ周
波数を形成する。コンデンサＣ１及びＣ２が通例的に接
続されている。ＪＦＥＴ入力ＯＰアンプを含む増幅器５
０の負帰還利得が抵抗Ｒ７〜Ｒ１０で制御されている。
各々スイッチ５６及び５８による抵抗Ｒ８、及びＲ９の
両者及びいずれか、の選択的に接続がローパスのダンピ
ング特性を制御している。その後、ＯＰアンプの出力３
７がコンデンサＣ３及びＣ４を通過してハイパスセクシ
ョンのＯＰアンプ６０の非反転入力に接続されている。
この非反転入力には、４種類の組み合わせで、抵抗Ｒ１
１〜Ｒ１６が接続されて、スイッチ６６及び６８の選択
的に断続に依存した種々のハイパスカットオフ周波数を
形成する。ダンピング特性も、ローパスセクションと類
似する方法で、スイッチ６２及び６４を通して、抵抗Ｒ
１７〜Ｒ２０で形成された負帰還利得を変化さｔせて接
続されている。この説明は、記述のみを意図とし、深刻
な歪んだ信号を等化及び濾過する多くの種々の方法が可
能である。勿論、スイッチで断続される抵抗を増やし
て、可能なフィルタ設定組合せの数を増加させることが
できる。 【００２６】高度に等化した比率を走査し、維持するフ
ィルタ特性の適合制御は次のように論理制御回路４４に
よって配列される。図３を参照すると、図２の種々の抵
抗をスイッチするコード化制御信号が示され、このフォ
ーマットが記述のみと理解される。８個のビットを備え
た制御データバイト７０においては、各ビットがＣＭＯ
Ｓアナログスイッチ５２，５４，５６，５８，６２，６
４，６６，６８の１つに対応している。もしビットが論
理０の値であるならば、対応のスイッチが閉塞し、もし
ビットが論理１の値であるならば対応のスイッチが開口
する。従って、ＰＬＣ装置が高ビット誤差率で示される
ように、同期化の達成に失敗し、あるいは他の特別の条
件で、好ましく濾過されたデータを受信しなかった時に
は、フィルタ特性が論理１及び０の異なった連続ビット
（他のバイト）の形態で、新規なフィルタ「命令」即ち
設定を発して変化される。１配列においては、同期化の
ロック、低いビット誤差あるいは他のパフォーマンス基
準で証明されるように、満足したデータ受信が達成され
るまで、２５６種の可能な命令の各１つが５〜１０ｍｓ
台の所定の期間毎に試行される。 【００２７】現在からそれた論理及びマイクロプロセッ
サ回路を残し、本発明の送信セクションに戻ると、送信
セクションを部分的に概略的に示す図４が参照される。
通常、送信器は、論理処理回路で形成されたデジタルパ
ルス列から所望の波形を形成するために配列されてい
る。この送信器は、どの中間帯域幅においても信号を殆
ど減衰させないで、非常に広帯域の周波数スペクトル例
えば１００〜５００ｋＨｚを交差して広がったパワーを
持つ波形を満足に送信できる有利な特徴を持っている。
更に、送信器はインピーダンスがたとえ変化しても、媒
体の優勢なインピーダンスを考慮しないで、伝送媒体に
最適な電圧を印加するように特に適合されている。 【００２８】図４を参照すると、パーソナルコンピュー
タのような周辺ユニット４６がコード化用に論理制御回
路４４に送信されるデータ信号８０を形成してもよい。
本発明の記述のみの実施形態においては、論埋制御回路
４４が極端に送信された波形の正及び負の部分に大まか
に対応する２個のデジタルパルス列８２，８４を供給す
る。この電圧波形は、図１に示すように、電力線２０に
亙って送信するために、結合変成器２４の２次巻線の端
子に供給される。 【００２９】これらデジタルパルス列８２，８４は、時
間領域の種々の点で正負或はゼロ値を創造する案で、３
状態バッファ８６，８８の操作を制御するために印加さ
れてもよい。これら３状態バッファ８６，８８は、２個
のモード、バイインピーダンスブロック及び接地を通し
て、非常に低インピーダンスパスで操作するように配列
されている。例えば、デジタル信号８２が正のパルス値
＋Ｖを持っていた時には、バッファ８６がハイインピー
ダンスブロックとして作用し、抵抗Ｒ３０を通して、導
体８９の制御電圧レベルに関連する導体９１上の電圧信
号を配置する。導体８９の重要性は後述する。同様に、
電圧信号は、デジタルパルス信号８４がバッファ８８を
ハイインピーダンス状態に維持した時に、抵抗Ｒ３１を
交差して導体８９から導体９３に配置されてもよい。デ
ジタルパルス信号８２，８４がゼロ値である時には、各
バッファ８６，８８が低インピーダンスの導通状態に非
常に類似して、導体９１及び９３の電圧をゼロに下降さ
せる。従って、導体９１及び９３が公知のＪＦＥＴ入力
ＯＰアンプを含む差動増幅器９０に印加されるので、波
形がゼロ電圧を境にしてサイン波のような同じ正負電圧
レベル間を変化する導体９５に発生される。 【００３０】本発明による発生波形は、全有用スペクト
ルを殆ど網羅する広帯域幅の電力を持っている。従っ
て、各単一搬送期間毎に所望の波形を発生することが必
要である。情報ビット間隔は、実際、用いられた同期化
回路の複雑さに依存して、１個の以上の搬送期間長でよ
い。ビット間隔当たり少数の搬送期間は、より広い信号
帯域幅を形成し、各ビット間隔毎に１個の搬送期間が使
用された時に最も広い帯域幅が得られる。しかし、同期
化の複雑さは、最適なものよりビット当たり２個の搬送
期間が使用される限り殆ど減少される。 【００３１】搬送波の１回の期間は、公知のフーリエ解
析技術を用いて、周波数スペクトルにマップされてもよ
い。しかし、実際波形を同期化させるためには、搬送期
間が複数の不連続の副間隔、例えば１６個に分割され
て、各々が３電圧のような個別の値に仮定できる。更
に、非対称波形が対称波形より良好な伝送特性を示して
もよい。 【００３２】もし、１６個の副間隔が非対称波形用に使
用され、３個のレベルを持つ模様が要望されたならば、
電力スペクトルが３値の組から選択された各成分を持つ
８成分ベクトルの関数である。これは、調査される異な
った電力スペクトルを持つ不定数の可能な波形が得られ
る。これらの群から波形は、関連のＦＣＣ規則、意図し
た帯域幅を交差する電力分布及び利用できる回路性能を
含む種々の特定の基準によって選択されてもよい。満足
だと発見された１個の特別の波形は、関連の電力スペク
トルが図９（ｂ）に示された図９（ａ）に示されてい
る。 【００３３】図９（ａ）を簡潔に参照すると、有用な波
形２００が示され、この波形が１６個のパルスの非対称
模様を備えている。しかし、この波形２００が前述の可
能な波形の１つである。各パルスは、（＋）２０２、
（−）２０６或はゼロ２０４を持っている。本発明の特
別の実施形態において、各パルス間隔が約２５０ナノ秒
の長さである。この波形は、前述のように、３状態バッ
ファ８６，８８を制御することによって発生される。 【００３４】図９（ｂ）は、図９（ａ）の波形２００の
電力スペクトルを示している。この波形２００は、通常
公知のフーリエ解析を使用して、電力／周波数スペクト
ルにマップされている。図示のように、かなりの電力が
有用な周波数帯域幅、即ち１００ｋＨｚ以上で、ＡＭ周
波数帯域以下に交差して略均一に広がっている。この電
力スペクトルは、規則のＡＭ帯域に送信されるデジタル
電力がＦＣＣの規制値以下である。この波形は、記述の
みと理解されるが、他の波形が所望の使用基準を満足し
てもよい。 【００３５】電力増幅する前に、信号は、電力が意図し
た周波数帯域幅の外側に放射しない事を確保するために
濾過されなければならない。このような無関係の伝送
は、どこかで良好に消費される電力が要求され、放射さ
れた伝送周波数でＦＣＣ規制を違反して実行してもよ
い。従って、導体９５の波形は、第１次のローパス及び
ハイパスフィルタ９２に印加されて、濾過信号が次の利
得制御９４に印加される。使用された特定の技術が通例
である。勿論、単一利得、サレン・キー第２次ローパス
フィルタのような第２次ローパスフィルタ９６が用いら
れてもよい。そして、上記バッファ８６、８８、差動増
幅器９０、１次ローパス及びハイパスフィルタ９２によ
り“２進ビットの期間的一連の入力流を、所定の周波数
帯域幅に亙って殆ど均一に分配された電力を持つ送信広
帯域信号に変換する変換手段”が構成される。なお、こ
の変換手段は、必要に応じて、上記利得制御９４や２次
ローパスフィルタ９６を含むこととしてもよい。 【００３６】最終的に、電力増幅器９８が形成され、こ
の増幅器は減少した雑音、周波数低歪率及び低位相歪み
の有利な特性を持った通常負帰還増幅器の形態の電圧制
御電圧源（ＶＣＶＳ）でよい。このような電力増幅器９
８により“前記ラインに第１の電力レベルを持つ前記送
信広帯域信号を印加する印加手段”が構成される。図７
に示すように、送信電力増幅器セクションの特定の実施
形態、において、ＯＰアンプ１３０の出力は、共通エミ
ッタ配列のダーリントン接続のトランジスタ１３２，１
３４のベースに信号を供給するために使用されている。
増幅器の負帰還制御がコンデンサＣ１０と並列接続の抵
抗Ｒ５１を通して形成され、直列抵抗Ｒ５０を通して、
ＪＦＥＴ装置のＯＰアンプ１３０の反転入力に印加され
ている。このＯＰアンプの出力が抵抗Ｒ５２を通過し
て、ＩＮ４００１のような低速整流ダイオードＤ３〜Ｄ
６の、この場合５点の数に沿った点に印加されている。
これら低速ダイオードＤ３〜Ｄ６はクロスオーバ歪みを
除去する手助けをし、ダーリントントランジスタ１３
２，１３４用のより少ないバイアス電流を可能にしてい
る。これらダイオード接続綱は抵抗Ｒ５３及びＲ５４に
よってバイアスされている。 【００３７】トランジスタ１３２のコレクタ・ベース電
圧降下が−１５Ｖの電圧−Ｖ３を直接コレクタに印加し
て形成されている。図示のように、コレクタがコンデン
サＣ１２を経由して接地されている。同様に、トランジ
スタ１３４がコレクタに直接印加された電圧＋Ｖ３によ
って電力が供給され、このコレクタもコンデンサＣ１３
を経由して接地されている。 【００３８】トランジスタ１３２，１３４のエミッタ電
圧は、各々抵抗Ｒ５５及びＲ５６を経由し、抵抗Ｒ５８
を経由して増幅器の出力ＶＨに印加されている。図示し
ないアナログスイッチは、送信器が動作しない時に、Ｏ
Ｐアンプ１３０をバイパスし、トランジスタのべースを
供給電圧＋／−Ｖ３から絶縁するために使用されてもよ
い。この設定において、ＶＨで現れるライン電圧は、直
列抵抗Ｒ５７，５８を経由し、その後コンデンサＣ１４
及びＣ１５を経由して、トランジスタ１３２，１３４の
各ベースに、容量的に接続されている。この配列は、ト
ランジスタのベース電圧をＶＨで有利に浮遊させて、ト
ランジスタ１３２，１３４がオフとなって、静かになる
ことを確保している。 【００３９】既に述べたように、トランジスタは、ライ
ンの変化インピーダンスにも拘わらず、電力線２０に好
ましい電圧レベルを配置するために、配列されている。
これは、図４に示す記述回路の未説明部分を参照して説
明する。ＶＨでの変調波形は結合変成器２４の２次巻線
の１端子に印加される。ＶＬは図１に示すように２次巻
線の他の端子に接続されている。勿論、ＶＬは抵抗Ｒ３
２に並列接続されたコンデンサＣ８に接続されている。
抵抗Ｒ３２の低い側の電圧１０１が接地抵抗Ｒ３３に接
続されている。従って、抵抗Ｒ３３を交差する電圧降下
１０１がＶＨで送信器による電力線に配置された電圧に
関連する。特定の電圧範囲が送信信号として最適に考慮
されるので、検知電圧１０１が３状態バッファ８６及び
８８で形成される元の信号レベルを制御するために使用
される。 【００４０】この負帰還制御を達成する１配列が図４に
示されている。電圧１０１が１次のハイパスフィルタ１
０２に印加されて、目的でない周波数帯域の不用の信号
を除去している。平均送信電力に関連した制御信号を決
定する手段１１４が形成されている。この制御信号決定
手段１１４により“前記ラインのインピーダンスを検知
する検知手段”が構成されている。なお、この検知手段
は、必要に応じて、上記１次ハイパスフィルタ１０２を
含むこととしてもよい。簡略化のために、半波整流器１
０４が検知電力を全く無視するように作用する負の信号
部分を除去するように使用される。従って、検知信号が
全体の送信電力の半分に関連することが理解される。こ
の整流信号は、応答が伝送の開始時に速く、伝送の続行
中にゆっくりとなる負帰還ループの時間応答を調整する
マイクロコンピュータ制御１０８を持つ時定数回路１０
６に印加される。このようにして“前記調整手段は、該
調整手段によって前記印加手段の調整速度を制御する時
定数に応答し、前記時定数は、マイクロコンピュータ制
御のもとに、応答を伝送の開始時に速く、伝送の続行中
にゆっくりとする”という構成が実現される。これは、
延長した期間毎に好ましくないレベルで増幅器を操作す
るのを防止している。その後、平均電力レベルが公知の
フィルタを使用して１次ローパスフィルタ１１０に形成
される。この検知された平均電力は、抵抗Ｒ３０及びＲ
３１を各々通して導体９１及び９３に未増幅の信号電圧
レベルを形成する送信電圧制御回路１１２に印加されて
いる。この送信電圧制御回路１１２により“前記検知手
段に応答して、前記第１の電力レベルを第２の電力レベ
ルに調整して、前記印加手段を損傷から保護する調整手
段”が構成されている。 【００４１】送信電圧制御回路１１２は、ある電力出力
が電圧入力の関数として形成されるどの配列でもよい。
このような配列の１つが記述のみに図６に示され、制御
回路１１２の出力電圧Ｖ_outの曲線１２６が平均送信電
圧の関数である。あるレベル１３２以上の平均電力にと
っては、出力電圧が第１のレベルＶ_minに保持される。
他のあるレベル１３０以下の検知平均電力にとっては、
出力電圧がＶ_maxである。２個のレベル１３０及び１３
２間の範囲においては、出力電圧がＶ_maxからＶ_minに直
線的に減少する。このような関数は図５に示す制御回路
１１２で形成されている。ＪＦＥＴ入力ＯＰアンプ１２
０，１２２を含む負帰還増幅器及び抵抗Ｒ４０〜Ｒ４４
が通例的に直列接続されて、第１のＯＰアンプ１２０の
出力が第２のＯＰアンプ１２２の反転入力に印加されて
いる。ＯＰアンプ１２０，１２２間の点では、電圧がス
イッチングダイオードＤ１及びＤ２でクリップされてい
る。即ち、ダイオードＤ１の一端が接地され、他のダイ
オードＤ２の一端が電圧Ｖ１に接続されている。この電
圧Ｖ１は、便利のために、抵抗Ｒ４０を通して第１のＯ
Ｐアンプ１２０の反転入力に印加される電圧と等しくて
よい。電圧Ｖ１が例えば３．３ボルトである。第２のＯ
Ｐアンプ１２２の非反転入力には、Ｖ_min、と等しく、
例えば２．７６ボルトである印加電圧Ｖ２が印加されて
いる。従って、Ｖ_outは、ＯＰアンプ１２２の反転入力
電圧がゼロから負に移行する時に、増加する。この方法
で、送信電力が検知電圧１１９の変化に応答して負帰還
制御される。 【００４２】この制御の他の意図によれば、Ｃ８，Ｒ３
３及びＲ５８の成分値は、伝送媒体インピーダンスが短
絡回路を近似する程低い時に、周辺ユニットのラインコ
ードのインダクタンスと直列に連結された状態での好ま
しい伝送操作を許容するように、特に選択される。勿
論、インピーダンスは、容量性、抵抗性、誘導性或はこ
れらの組み合わせの負荷でよい。出会う最も低いインピ
ーダンスは、１〜２オーム台の抵抗、約０．２マイクロ
ファラッドの容量（パーソナルコンピュータのＦＣＣ要
求フィルタに起因するライン側の容量）及び大まかな１
〜２マイクロヘンリーの誘導負荷に起因することが見積
もられている。 【００４３】次は、前述した本発明の１実施形態用の成
分値のリストであり、抵抗の単位がオームであり、容量
が特記しない限りピコファラッドである。 抵 抗 ・ 容 量 Ｒ１，Ｒ４ １．１０ｋ Ｃ１ ７２０ Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ６ ５．７６ｋ Ｃ２ １８０ Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０ ５．７６ｋ Ｃ３，Ｃ４ ３３０ Ｒ１１，Ｒ１３ ２．４３ｋ Ｃ６ １８０ Ｒ１２ ３．７４ｋ Ｃ８ ０．５μＦ Ｒ１４，Ｒ１６ ９．７６ｋ Ｃ１０ １００ Ｒ１５ １５．０ｋ Ｃ１２，Ｃ１３ １０μＦ Ｒ１７，Ｒ１８ ９．７６ｋ Ｃ１４，Ｃ１５ １０ｎＦ Ｒ１９，Ｒ２０ ９．７６ｋ Ｒ３０，Ｒ３１ ８８７ Ｒ３２ １０ Ｒ３３ ２．７ Ｒ４０ ３４．８ｋ Ｒ４１ ４０．２ｋ Ｒ４２ ２ｋ Ｒ４３ ５２．３ｋ Ｒ４４ ３４．８ｋ Ｒ５０ １５０ Ｒ５２ ６２０ Ｒ５３，Ｒ５４ １５．０ｋ Ｒ５５，Ｒ５６ １．２ Ｒ５７ ２ｋ Ｒ５８ ２．７ 【００４４】データ通信を好ましく受信し、復調するた
めには、受信セクションが搬送信号の位相を調査して、
この位相との同期をロックしなければならない。受信信
号を、雑音に対比する情報ビットを識別するために公知
の所定の信号と比較する手段が形成されている。通常、
受信信号は、あるレベルの相関が２個の模様間に存在し
たと発見されるまで、公知の基準信号と競合的に比較さ
れる。全送信器及び受信器の間で、かなりの類似した速
度の送信及び受信が相関を好ましく検査するために維持
されなければならないことが注目される。本発明の一実
施形態においては、各回路にパルス時間基準として水晶
発信器が形成されている。１００ｐｐｍの精度を持つ水
晶が容易に利用できるので、例えば４．３００８メガＨ
ｚの周波数を持つ水晶の使用がデータ信号周波数を追跡
するための先行の必要性を完全に除去している。 【００４５】受信器はデータを送受信しない時にアイド
ル状態におかれてもよい。しかし、この受信器は、デー
タ伝送が初期化された時に、電力線を伝って来る信号を
監視している。情報ビットの特別の列が受信器に信号を
捕捉して検証できるように形成されてもよい。位相シフ
トキーされた搬送波においては、論理１及び論理０が等
しいが、波形が反転している。従って、特別の列が十分
に高い相関計数の符号を突然変化することによって、部
分的に識別される。 【００４６】調査／検証スキームが図８及び図１０に関
連して記載される。図８を簡潔に参照すると、調査スキ
ームの詳細が説明されている。本発明の実施形態におい
ては、データビット期間４０２が２個の連続搬送波期間
４０４と等しく、ここでは完全に無歪みのサイン波とし
て示されている。実際の波形は高度に歪み、最高のエネ
ルギ部分が明らかに指示波形区分であることが理解され
る。もし、搬送期間４０４が１６個の間隔に分割される
ならば、８間隔区分４０８が最高のエネルギ内容を持つ
波形間隔に亙って創造できることが分かる。この信号の
部分は、８間隔区分に亙って段階波形４１０で粗く近似
でさ、この段階区分４１０が本発明による相関の基準と
して使用される。８間隔相関の結果の計数が−８〜＋８
の範囲でよく、後者が完全相関を示し、前者が完全であ
るが反転した波形を示している。 【００４７】図１０を参照すると、電力線通信同期化ス
キームの遷移図が示されている。この遷移図は、公知の
技術を使用して、古典的所定状態機械を含む論理回路で
実施されてもよい。信号が伝送媒体に現れた時には、信
号が公知の基準信号間隔と相関される。この実施形態に
おいて、ユーザーのデータ伝言はビット連続物、例えば
０００００００１が先行し、次に可能な０００００００
１或は１１１１１１１０のいずれかと未相関の署名バイ
トが追従する。 【００４８】相関計数が初期化状態３０１で得られる。
もし、完全相関が（Ｃ＝＋８）発見されたならば、００
０００００の連続物の開始が設定され、制御が次の状態
３０３に移動して、検証の工程を始めることが可能であ
る。新しい相関計数が先行の相関計数から時間シフトし
た点で得られて、基準間隔の存在のための次の期待信号
を検査する。このシフトは、反対符号との相関を期待す
るであろう波形の８間隔区分をスキップすることに相当
する。もし、完全相関が（Ｃが＋８以下）発見されなか
ったならば、他の計数が状態３０１で実施される。本発
明によれば、この工程がマイクロコンピュータで監視さ
れる。複数の相関計数が成功しないで実施されたなら
ば、システムは、図３及び図４を参照して説明されるよ
うに、新規な命令バイト７０を発行して受信フィルタを
適合的に変化させる。この通常模様が後述されている。 【００４９】第２段階３０３において、十分な相関計数
が制御を次の状態３０５に移行させる。この点から、相
関十分量が＋６に等しく、或はより以上の計数を表明し
てもよい。これは、単に同期化スキームの特定の実施形
態であって、多くの他の方法が可能であることが明白で
ある。もし、状態３０３での計数が不十分であるならば
（Ｃが＋６以下或は−符号）、制御が第１の段階３０１
に戻る。好ましい符号が予め工程の開始で決定されなけ
ればならない。この模様は、状態３０９が達成されるま
で、次の２状態３０５，３０７を通して同様に続行す
る。状態３０９の達成は、連続相関が４回発生したこと
を表明し、この点で、０００００００１の連続物が実際
受信したことの証明となる。 【００５０】状態３０９は、連続相関が得られる限り維
持される。このシステムは、時間状態３１１が到達した
反対符号を持つ十分高い計数のために待機している。こ
の待機期間申に、もし、不十分な計数が得られだならば
（Ｃが＋６以下）、他の中間待機状態３１５が達成され
る。次の連続相関計数の時には、制御が先行待機状態３
０９１こ戻り、或はビット連続物が事実雑音に埋もれて
しまったことを示す２個の悪い計数がその後保存的に発
生したので、より低信頼度の待機状態３１７に下降す
る。状態３１７或は３１５からは、良好なレベルが待機
状態３０９に戻る信頼レベルを上昇させる。状態３１７
で不十分計数（Ｃが＋６以下）が操作を開始状態３０１
で再度開始させる。３個の連続不良計数が強力に雑音の
受信を指示している。 【００５１】状態３０９，３１５及び３１７からは、反
対符号を持つ十分に高い相関計数が状態３１１及び３１
３のいずれかに上昇させる。もし、次の連続相関計数が
これら状態のいずれかにおいて不十分であるならば、操
作が各々レベル３０５或は３０３に戻って特殊なビット
連続物を再度取り上げようとする。もし、計数が状態３
１１或は３１３時に十分であったならば（Ｃの繰返しが
４に等しく或は以上、反対符号）、非常に高度な信頼状
態３２１に到達する。この点で、最終相関計数が次の１
６直接連続間隔、即ち１全搬送期間に亙って処理され
る。もし、４ビット計数が使用されたならば、値が＋８
より多く、−８より少なくならないことが明白である。
このような移植にとって、実際の−１０がアップ／ダウ
ン計数器のビット制限によって、−８として読めるの
で、可能性の３／４を網羅する−８より良好な全相関計
数が論理制御にデータをマイクロコンピュータに値引き
し始めさせる。計数が−８（−８〜−１６のいずれか）
てある希な例においては、全工程がアボートされ、その
後状態３０１から再開始される。 【００５２】受信器の同期化が伝送ビット間隔の実際の
開始時間から殆ど同時にシフトしてもよいことが注目さ
れる。これは、送信波形及び復調基準波形の両者を正し
く選択することによって、可能である。これは、本発明
によるＰＬＣシステムが雑多なライン特性の存在化にお
いて連続的に同期化する重要な利点に寄与している。 【００５３】データビットが受信されていることが確実
となった時には、通信網アクセス制御が既に述ベたよう
にマイクロコンピュータに移動される。短距離通信網
（ＬＡＮ）に使用した特別のデータ連結プロトコルが公
知であるが、これらプロトコルが通常、高度に誤差気味
の媒体に亙ってデータが正確に通信される程、十分に強
靱でない。例えば、データがパケットで伝送されてもよ
く、各パケットが大量のバイトを含んでいる。ＣＲＣの
ような誤差検査がパケットの終端に追加されてもよい。
しかし、電力線での伝送時に、誤差の可能性は、このよ
うな公知の誤差検査方法の価値が減少する程高い。従っ
て、パケットは、誤差気味のフレーム受信の可能性がパ
ケットにおける誤差気味のバイト受信より低いので、よ
り小規模のフレームに再構成することが有利である。 【００５４】より小規模のフレーム使用の他の利点は、
誤差検知技術と合同して、種々の誤差訂正技術を用い
て、極端に信頼できるデータ連結を形成することが可能
になってきていることである。特に、伝送バイトにおけ
る全単一ビット誤差、勿論２ビットバースト誤差のため
の訂正を形成することが好ましい。殆ど最終目的を達成
する誤差訂正コード／誤差検知コードが形成されてもよ
い。 【００５５】実施形態として、８ビットを持つバイトの
仮定の伝送が好ましい。誤差訂正を形成するためには、
８／４コードが一時に半バイトをコード化し、４ビット
を１６個の可能な８ビットのコード語にマップする。こ
のコード語が伝送され、その後２５６バイト長（２⁸）
のデコード表において、早見することによってデコード
される。誤差を含むどのコード語も１６個の「真実＝
１」コード語の１つとして起源を持つものと仮定され
る。即ち幾つかの対応が１６個の真実コード語〜２４０
個のスプリアスコード語で予め決定されてもよい。 【００５６】非常に深刻な誤差、即ち攪乱したコード語
バイトが受信及復調時の他の真実コード語に類似する程
悪い誤差は、誤差検知コードの追加で取り扱われてもよ
い。元のデータバイトが８ビットの対応のｅｄｃバイト
にマップされる。このｅｄｃバイトは、その後分割さ
れ、各４ビットが誤差検知表を用いてコード語バイトに
マツプされて、伝送される。従って、記載された特定の
実施形態がかなり非効率的であり、各データバイトが４
個の伝送誤差訂正コードバイト、即ちデータバイトの最
初の４ビット用、データバイトの最後の４ビット用、ｅ
ｄｃバイトの最初の４ビット用、ｅｄｃバイトの最後の
４ビット用が要求されることが明白である。ｅｄｃバイ
トが再構成された時には、もし、全部がうまく伝送され
たならば、元のデータバイトである何かに戻ってマップ
される。もし、そうでなければ、深刻な誤差が作られ、
再伝送が要求される。これらは、ＰＬＣシステムがデー
タ連結プロトコルの移植に取扱われる多くの特徴の幾つ
かのみである。 【００５７】 【発明の効果】かく記載したように、新規な電力線通信
システムは、公知のＰＬＣシステムより高いデータ伝送
速度及び非常に改良された信頼性を持って形成されてい
る。当該分野の当業者に明白なように、大多数の変形、
改良及び追加が本発明の視野或は精神を逸脱しないで、
記述のみの開示した詳細実施形態になすことができる。
例えば、デジタル技術が進歩すると、記載した見慣れた
抵抗−容量網の代わりに、純粋なデジタル装置で濾過及
び等化の多くを経済的に形成できるようになる。勿論、
波形形成が幾つかの点でデジタル装置で経済的に達成で
きる。 【００５８】しかし、現時点では、開示された本発明が
他の公知のシステムより１桁あるいはそれ以上の価格差
を持って、非常に安い費用で、安価に製造でき、市販す
ることができる。本発明は、特に、通信及び制御のマス
タ／スレーブ、分散マスタあるいはトークンバス／トー
クンパスモードにおける迅速で、高信頼性の通信綱アク
セスが形成できる内部プロトコル、伝送媒体に亙る制御
を形成する短距離通信網（ＬＡＮ）の使用に最適であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to digital
For communication systems, especially such as alternating current (AC) power lines
Noisy line media such as computer data
Power line communication device for transmitting and receiving high speed information signals in binary form
About. [0002] 2. Description of the Related Art Digital information such as computer data is used.
Information is known to be transmitted over the existing AC power line.
ing. An important advantage of such data communication is that
As well as electronic products, data terminals,
Interconnect with remote control printers, personal computers, etc.
Have the flexibility to do it. Forming the data path is simply
Insert the distribution terminal (socket) into the AC socket of the power line
Is achieved. Operated by a central computer
Any type of equipment that is
Can be connected to a central computer through a computer. Central compilation
Computers for various processes including heating, lighting and air conditioning
Can be used to control. [0003] The majority of users requiring digital communications lines
The current normal settings on the user interconnect various terminals
The use of hard wires. This hard wire is expensive
Inflexible and usually required by the average user
It forms a higher data transfer rate. AC power line
Is almost all of the areas where data communication is needed
Through this power line
Reliable high-speed digital communication saves considerable money and
Will form with the flexibility of the stem. [0004] About 100 to 500 kilohertz (kHz)
Broadly supplied communication medium or AC in the frequency range
Power lines usually have extreme attenuation, paths,
Unpredictable propagation, such as phase changes along ridges and breaks
This shows transmission characteristics. Normally low voltage Gaussian noise, low voltage
Noise in three modes: pulsed interference and ultra-high voltage spikes
Is common. In these modes, low-voltage pulses
Interference tends to be the dominant source of data transmission errors.
Yes, that is, data communication is not possible even in the presence of Gaussian noise.
Can be achieved with good reliability. As for high voltage spikes,
Infrequent, invariant triggering of data errors to detect errors
/ Retransmission (ACK / NACK) usually times lost information
Recognized as the best way to recover. Furthermore, these characteristics
Depends on the load condition of the power line, e.g. various other loads
Connected or unconnected with wire, and changes significantly as it changes
You. Such loads can be found in industrial machinery and many electrical appliances.
Includes various electric motors, heaters and chargers. [0005] SUMMARY OF THE INVENTION To solve these problems,
Past proposals have been made to support various single or multiple channels.
It included low bandwidth transmission technology. But this narrow band
The width limits the data transmission capacity to be connected. Further, AC
In a noise change environment on a power line, a transmission channel of a predetermined width is used.
In the event of obstruction or loss, the credibility of any affected technology
It was considerably damaged. For these and other reasons, AC power lines
Communication has been either fast or reliable in the past
Not considered. [0006] Multi-channel digital coding technology is high
Feel free to improve reliability and high speed power line communication systems
However, the cost of improvements is large, complex and expensive signal processing
Was placed. Therefore, a solid ground for power line data transmission
The ranking was not achieved and it was far from practical use. For example, quite
Is 10 kbit / s (k
bps) Limited to data transfer rates by doctors. in this way
Even in an improved system, somebody or many
Narrow bandwidth causes unexpected changes in power line transmission characteristics without warning
Is almost unreliable because of sudden failure
New In recent years, data transmission on power lines has been
It is becoming very difficult due to the distortion of the AC waveform.
Widespread use of personal computers and remote printers
FCC (Federal Communications Commission)
To regulate digital radio waves radiated from the device to power lines
Issued. In order to satisfy this demand, computer
High-capacity, power lines with values on the order of 0.1 μF
Mandatory filter that looks low impedance from the side
Must be added to This is encountered at high bandwidth
And severe attenuation of narrow-bandwidth signals
Emit. [0008] Many common forms of carrier signal modulation are power
I was trying to connect to a line communication system. Each of these plans
Digital information is modulated by a carrier and then
Were supplied to the AC power line. Receiver receives carrier
Receive, then demodulate the received signal to obtain digital data information
Was recovered. Two of the more common types are amplitude shift keys.
(ASK) and frequency shift keying (FSK)
It is. Both of these technologies are electromagnetic interference (EMI) and
As susceptible to radio frequency interference (RFI)
Was considered. Of course, the third principle modulation technique, phase shift
Keying (PSK) is usually significantly affected by noise interference
And the attenuation of the carrier signal fluctuates significantly,
Considered inappropriate. In view of the above difficulties, power line communications are
A natural extension of the N (Near Field Communication Network) system
Office, neighboring homes or AC power line or other two
Laid data that can reach any location where
Main short-range, despite acting as a data transmission medium
Not considered as a communication network. Instead of this, LAN
Is usually requested by most users (nodes) of the network.
Expensive hardware that provides more data transfer capacity than
It is a wired device. [0010] The main object of the present invention is to provide an uneven distribution for data transmission.
Power line, such as an AC AC power line
And high-low data transmission rate and almost error-free data
An object of the present invention is to provide a power line communication system capable of transmission.
Another object of the present invention is to provide faster data than currently known systems.
Inexpensive and highly reliable AC power line communication system capable of data transmission
To provide a system. An object of the present invention is to provide another portable data processing apparatus.
Inflexible data communication lines hardwire for
To eliminate the need for Another purpose is portability
And the smallest equipment with a small volume that is easy to reconfigure
Providing a highly flexible power line communication link
is there. An additional object of the present invention is to increase data transmission rate.
Data with improved error detection / correction capabilities.
A digital data transmission system is provided. Another further object is to provide a constantly changing power line.
Data transmission characteristics, especially robust under pulse noise conditions
Power line communication system with considerable resistance to (radical changes)
Is to provide. Yet another object of the present invention is to provide a
Transmission reliability and between many devices added to the short-distance communication network
An internal professional that can communicate, even while others are
Power line communication system with sufficient robustness of Tokor
Is to provide. [0013] According to the present invention, there is provided a novel
The circuit forms a noisy power line data communication. This time
The road is a two-way communication with a similar circuit located on the power line
It includes a transmitter and a receiver that can be used. These send / receive characteristics
Intelligent control of sexuality is a constant change, adverse noise conditions, distortion and
Improved reception and transmission results under
You. [0014] The data modulated carrier is spread over the available bandwidth.
Broad band forming waveform with almost uniform power each period
It is formed using regional technology. Therefore, the signal frequency spectrum
Torque is much wider than a pulsed noise signal,
Noise, because the decay phenomenon is wide enough to effectively reduce
Sensitivity to distortion and attenuation is reduced. [0015] The receiver may be a 60 Hz AC line voltage or the like.
Noisy, distorted, modulated carrier signal on power line signal
Including means for receiving power, of course,
Can receive it. This power line signal, if present
If appropriate, use the optimal filter
That is, it is removed leaving only the modulated carrier signal. This change
The controlled carrier signal includes selectively controlled low pass and high
Microcomputer means with pass filter
In response to the control signal generated by Especially,
The filter should have as little distortion as possible due to transmission over the AC line.
Controlled to look for a filter array to be equalized
Is also good. The carrier signal thus filtered is
Digital signal or pulse train indicating individual information bits
Is formed. Desi of the result
The tall signal contains the desired "intelligence" to be restored and, of course,
Control various adaptive circuit means, including the filters described above
Is supplied as a driving signal. Logic circuit received
Investigate data patterns to be checked from digital signals and
The most energy-containing part of the information bit
Establish receiver synchronization. This logic circuit implements a new conformance filter.
Filter control and signal correlation means, and of course, special error detection
Using the knowledge / error correction means, the receiver / transmitter or
Like a personal computer to which the device of the invention is connected
Transmission of valid data for further processing by a simple host device
Investigate, track, verify and lock the preamble
No. The transmitter of the present invention uses the
To generate a modulated carrier signal that is preferably modulated.
It is arranged like. The transmitted signal must be
Energy spread almost across the frequency spectrum
It is a broadband signal having components. According to the intent of the present invention,
A single broadband transmitter is negatively feedback-controlled to reduce transmission line impedance.
Optimal control of transmission signal strength in response to impedance changes
You. According to another particularly advantageous intention of the present invention, the
The micro computer means “master / slave”, “to
Kumbus / token path "and other data transmission control
Various network crossover modes including columns can be selectively formed.
Are arranged as follows. The present invention provides an interface with a host device.
Or synchronous over the RS-232-C standard
May be selectively operated with an initial communication protocol. these
The characteristics of the LAN are, in particular, the same as other characteristics described later.
Of the present invention has not yet been achieved
Speed, high reliability, flexibility and operability at low cost
it can. [0019] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The other objects of the present invention described in the above items
The objects, features and advantages are based on the embodiments with reference to the drawings.
Is described below. Figure 1 shows a remote printer, a personal computer
AC power to peripheral units 46 such as
Receives data signal directly over power line 20 supplying power
FIG. 1 shows a part of a power line communication (PLC) circuit 10.
You. The separated data line is removed from this circuit.
This circuit 10 includes a "hot wire" and a neutral conductor, or
It may be selectively coupled to ground and neutral conductors (not shown).
No. In one embodiment, a set of AC lines that can be connected
Conductors have two available pairs to provide good signal at a given moment.
Signal transmission characteristics, such as low distortion and
Automatically selected depending on good SNR. Line surges such as gas tube surge voltage absorbers
The protector 22 may be provided crossing the signal line. This
The hot and neutral selected conductors of the embodiment
The transformer is connected to the primary winding of the transformer 24, and the transformer is connected to the AC power line 2
The AC voltage of 60 Hz formed at 0 is removed. line
The signals VH and VL are the terminals of the secondary winding of the coupling transformer 24.
And the impedance of these signals
This will be described later in connection with the negative feedback control of the light transmission unit. The transient voltage suppressor 26 includes a transformer
May be connected between each secondary terminal and the ground. The first b
-Pass filter (LPF) 28 and first-order high-pass filter
Filter (HPF) 30 receives using a known filter.
Pass the signal. According to the present invention, to carry data
The modulated carrier used for
A wide area with significant energy over a useful frequency range
It is a band phase shift keying (PSK) signal. 10
Below 0 kHz, high power noise spikes fall into this range and
It is difficult to form reliable communications with high reliability. 500k
Transmission at frequencies above Hz is subject to FCC rules
It radiates energy to the AM frequency band of the broadcast band. Follow
And the low-pass and high-pass filters 28 and 30
It almost limits the wavenumber to the desired bandwidth. AC power line
In other environments, the defined useful frequency spectrum
The wideband data signal in a particular band.
It is understood to include energy over the bandwidth. The filtered signal is supplied to a differential amplifier 3
2. For example, with JFET (junction field effect transistor)
Common mode noise supplied to the input of the power amplifier
Is formed. This signal 33
Has considerable distortion, despite the signal being filtered
Noise components. Therefore, the second low pass and
High-pass filters 34, 38 further modulate the modulated carrier signal 33.
Used for filtering and equalizing, reliable demodulation
Further signal processing is possible. Highly advantageous person
In the method, the equalization component values that can be selectively controlled and the secondary
Len key filter is used. Low pass fill
The digital switch control 36 has a cut-off
Adaptively adjust both wavenumber and damping (factor)
Formed to Similarly, the high-pass filter 38
, A digital control 40 is applied, as will be described later.
In addition, the cutoff frequency and the damping are adjusted.
These secondary low-pass filter 34 and secondary high-pass filter
The filter 38 is specifically configured as shown in FIG.
Adaptive filter based on the section division shown in FIG.
Generated by performing the correlation process as shown in the transition diagram in Figure 10.
According to the filter controls 36 and 40 performed,
Make the necessary adjustments. The configuration shown in FIG. 2 and the transition of FIG.
Details of the correlation processing shown in the figure will be described later. After adaptively equalizing, the signal is converted by a suitable means (AD
Converter) 42 converts the analog modulated carrier into a digital signal.
Is converted into a pulse signal 43. One simple and cheap real
In the embodiment, the conversion is performed by two-step click of the carrier signal 41.
, And then the output of the second amplifier.
Force is applied to the high speed comparator in a circuit with hysteresis.
You. A digital pulse signal 43 is formed at the output of this comparator.
Is done. In other embodiments, longer bit lengths
A / D converter improves processing gain as is known
Has been used for. The digital pulse 43 is used for synchronization, detection and
Applied to a demodulation control circuit 44 for demodulation (decoding),
As described below in connection with logic processing circuits of various intents,
The data buried in the pulse train is being recovered. This information
In the form of the decoded data 45, this data
45 is connected to the AC power line 20 by the PLC device of the present invention.
It passes through the connected peripherals 46, thus providing power and
AC power line 20 for both data and data communication
Achieve the intended purpose. Referring briefly to FIG. 2, an advantageous alternative
Controllable equalization component value, secondary salen key filter section
The details of the section are shown. Selection base for various circuit elements
Although the standards are known, the arrangement of FIG.
Allows quick adjustment of cutoff frequency and damping effect
It is understood that First visit the low pass section
When illuminated, the resistors R2 and R5 and the resistors R3 and R6 respectively
Switches 54 and 5 are CMOS analog switches
2 to change the cutoff frequency of the filter
Is intermittently selected. Therefore, six resistors R1
~ R6 depends on the switch position, 4 types of cutoff circumference
Form a wave number. Capacitors C1 and C2 are typically connected
Has been continued. Amplifier 5 including JFET input OP amplifier
The negative feedback gain of 0 is controlled by the resistors R7 to R10.
The resistors R8 and R9 by the switches 56 and 58 respectively
Selective connection between both and low-pass damping
Controlling the switching characteristics. Then, the output 3 of the OP amplifier
7 passes through capacitors C3 and C4 and
It is connected to the non-inverting input of the operational amplifier 60.
This non-inverting input has a resistance R1 in four combinations.
1 to R16 are connected to select switches 66 and 68
Various high-pass cut-off frequencies depending on
Form. The damping characteristics are similar to those of the low-pass section.
In a similar manner, through switches 62 and 64, a resistor R
The negative feedback gain formed by 17 to R20 is changed t
Has been continued. This description is intended to be descriptive only and
Many different methods for equalizing and filtering highly distorted signals are possible
Noh. Of course, increase the intermittent resistance of the switch
To increase the number of possible filter setting combinations.
it can. Scans and maintains a highly equalized ratio
Filter characteristic adaptation control is performed by the logic control circuit 44 as follows.
Therefore, they are arranged. Referring to FIG. 3, the various resistors of FIG.
A coded control signal to switch the resistance is shown and this
The mat is understood as a description only. With 8 bits
In the control data byte 70, each bit is
S analog switches 52, 54, 56, 58, 62, 6
4, 66, 68. If a bit argued
If the value is logical 0, the corresponding switch is closed and if
If a bit is a logical 1 value, the corresponding switch is open
I do. Therefore, the PLC device is indicated with a high bit error rate.
Failed to achieve synchronization, or other special provisions
, When no filtered data was received
Are different consecutive bits whose filter characteristics are logic 1 and 0
In the form of (other bytes) a new filter "instruction" or
It is changed by issuing a setting. In one array, the synchronization
Lock, low bit error or other performance criteria
Satisfactory data reception has been achieved as
Each of the 256 possible instructions takes 5-10ms
Attempts are made every predetermined period of time. Logic and microprocessor deviating from the present
Returning to the transmission section of the present invention, leaving the
Reference is made to FIG. 4, which shows a section schematically in part.
Usually, the transmitter is a digital path formed by logic processing circuits.
Are arranged to form the desired waveform from the
You. This transmitter almost completely converts the signal at any intermediate bandwidth.
Very wide frequency spectrum example without attenuation
For example, the power spread across 100-500kHz
It has an advantageous feature that can satisfactorily transmit its waveform.
In addition, the transmitter is able to control the medium even if the impedance changes.
Without considering the predominant impedance of the body,
It is particularly adapted to apply an optimal voltage. Referring to FIG. 4, a personal computer
A peripheral unit 46, such as a
A data signal 80 to be transmitted on the path 44 may be formed.
In the description-only embodiment of the present invention,
44 is roughly in the positive and negative parts of the extreme transmitted waveform
, Two digital pulse trains 82 and 84 corresponding to
You. This voltage waveform is applied to the power line 20 as shown in FIG.
End of the secondary winding of the coupling transformer 24 for transmission over
Supplied to the child. These digital pulse trains 82 and 84
The idea of creating a positive or negative or zero value at various points in the
Applied to control the operation of the state buffers 86,88.
It may be. These three state buffers 86 and 88 are two
Mode, bi-impedance block and ground
And arranged to operate with a very low impedance path
Have been. For example, the digital signal 82 has a positive pulse value.
When the signal has + V, the buffer 86
Acts as a dance block and leads through resistor R30.
The voltage signal on conductor 91 associated with the control voltage level of body 89
Place a number. The importance of the conductor 89 will be described later. Similarly,
The voltage signal is such that the digital pulse signal 84
When maintained in the high impedance state, the resistor R31
The conductors may intersect and be arranged from the conductor 89 to the conductor 93. De
When the digital pulse signals 82 and 84 have a zero value,
The buffers 86 and 88 are turned off in a low impedance conduction state.
As always, the voltage on conductors 91 and 93 is reduced to zero.
Let Therefore, conductors 91 and 93 are connected to the known JFET input.
Since it is applied to the differential amplifier 90 including the OP amplifier,
Same positive / negative voltage like sine wave whose shape is at zero voltage
Generated on conductors 95 that change between levels. The generated waveform according to the present invention has all useful spectra.
It has a wide bandwidth power that covers almost all Follow
Therefore, it is necessary to generate a desired waveform for each single transport period.
It is important. The information bit interval is, in fact, the synchronization used
Depending on the complexity of the circuit, more than one transport period may be used.
No. Fewer transport periods per bit interval will result in a wider signal
Form a bandwidth and use one transport period for each bit interval
The widest bandwidth is obtained when used. But synchronous
Complexity is 2 transports per bit better than optimal
Almost reduced as long as the period is used. One period of the carrier wave is a known Fourier solution.
May be mapped to a frequency spectrum using analysis techniques.
No. However, in order to actually synchronize the waveforms,
The interval is divided into a plurality of discontinuous sub-intervals, for example 16
Thus, each can be assumed to be an individual value, such as three voltages. Change
The asymmetric waveform shows better transmission characteristics than the symmetric waveform
Is also good. If 16 sub-intervals are used for asymmetric waveforms
If a pattern with three levels is required,
Power spectrum has each component selected from ternary set
It is a function of an eight component vector. This is a different
A variable number of possible waveforms with different power spectra
You. Waveforms from these groups are referred to the relevant FCC rules, intended
Power distribution across available bandwidth and available circuit performance
May be selected according to various specific criteria, including: satisfaction
One special waveform found to be
9 (a) shown in FIG. 9 (b).
You. Referring briefly to FIG. 9 (a), useful waves
Shape 200 is shown, where the waveform is an asymmetric of 16 pulses
It has a pattern. However, this waveform 200 is
This is one of the effective waveforms. Each pulse is (+) 202,
It has (-) 206 or zero 204. Features of the present invention
In another embodiment, each pulse interval is about 250 nanoseconds
Is the length of This waveform is a three state
It is generated by controlling the fas 86,88. FIG. 9B shows the waveform 200 of FIG. 9A.
4 shows a power spectrum. This waveform 200 is usually
Using known Fourier analysis, the power / frequency spectrum
Is mapped to As shown, considerable power
Useful frequency bandwidth, i.e., above 100 kHz, AM
It crosses below the wavenumber band and spreads almost uniformly. This
Force spectrum is digitally transmitted to the AM band of the rule
Electric power is below the FCC regulation value. This waveform is
Other waveforms meet the desired usage criteria.
You may. Before power amplification, the signal is
To ensure that they do not radiate outside of the
Must be filtered. Such extraneous transmission
Requires power that is consumed well somewhere,
May violate FCC regulations at the specified transmission frequency.
No. Therefore, the waveform of the conductor 95 has a first-order low-pass and
The filtered signal is applied to the high-pass filter 92 to
Applied to the acquisition control 94. The specific technology used is customary
It is. Of course, single gain, Sallen-Key 2nd order low pass
A second-order low-pass filter 96 such as a filter is used.
It may be. Then, the buffers 86 and 88 and the differential
The width unit 90, the primary low-pass and high-pass filters 92
A series of binary bit input streams at a given frequency
Transmission band with power distributed almost uniformly over the bandwidth
A conversion means for converting the signal into a band signal.
The conversion means of the gain control 94 and the secondary
A low-pass filter 96 may be included. Finally, a power amplifier 98 is formed.
The amplifier has reduced noise, low frequency distortion and low phase distortion
Voltage control in the form of a normal negative feedback amplifier with advantageous characteristics of
A control voltage source (VCVS) may be used. Such a power amplifier 9
8 that the line having the first power level
Application means "for applying a broadband signal.
Specific implementation of the transmit power amplifier section as shown in
In the embodiment, the output of the OP amplifier 130 is
Darlington connected transistors 132, 1
It is used to supply signals to 34 bases.
The negative feedback control of the amplifier is connected in parallel with the capacitor C10.
Formed through an anti-R51 and through a series resistor R50,
Applied to the inverting input of the op-amp 130 of the JFET device
ing. The output of this OP amplifier passes through resistor R52
And low-speed rectifier diodes D3 to D3 such as IN4001.
Six, in this case, points along the number of five.
These low-speed diodes D3 to D6 cause crossover distortion.
Help remove the Darlington transistor 13
Allows less bias current for 2,134
You. These diodes are connected to resistors R53 and R54.
Therefore, it is biased. The collector-base voltage of the transistor 132
A voltage -V3 having a voltage drop of -15 V is directly applied to the collector.
It is formed. As shown, the collector is
It is grounded via the capacitor C12. Similarly,
The collector 134 is connected to the voltage + V3 directly applied to the collector.
And the collector is also connected to the capacitor C13.
Is grounded via The emitter voltages of the transistors 132 and 134
The pressure passes through resistors R55 and R56, respectively,
To the output VH of the amplifier. Illustrated
No analog switch allows O
Bypasses the P amplifier 130,
May be used to isolate from supply voltage +/- V3
No. In this setting, the line voltage appearing at VH is directly
After passing through the column resistors R57 and R58, the capacitor C14
And C15 via the transistors 132 and 134
Each base is capacitively connected. This array is
The transistor base voltage is advantageously floated at VH and
Transistors 132 and 134 are turned off and quiet
That you have secured. As already mentioned, the transistor is
Good for the power line 20 despite the changing impedance of the
It is arranged to place better voltage levels.
This is explained with reference to the unexplained part of the description circuit shown in FIG.
I will tell. The modulation waveform at VH is the secondary winding of the coupling transformer 24.
Is applied to one terminal. VL is a secondary winding as shown in FIG.
Connected to the other terminal of the line. Of course, VL is the resistor R3
2 is connected to a capacitor C8 connected in parallel with the capacitor C2.
The voltage 101 on the lower side of the resistor R32 is connected to the ground resistor R33.
Has been continued. Therefore, the voltage drop across resistor R33
101 is VH to the voltage placed on the power line by the transmitter
Related. Specific voltage range is optimally considered as the transmitted signal
Therefore, the detection voltage 101 is set to the three-state buffer 86 and
Used to control the original signal level formed at 88
Is done. FIG. 4 shows one arrangement for achieving this negative feedback control.
It is shown. Voltage 101 is a first-order high-pass filter 1
02, unnecessary signal of undesired frequency band
Has been removed. Determine the control signal related to the average transmit power.
Defining means 114 is formed. This control signal decision
Means "Detect the impedance of the line
Detecting means ".
Can be used to switch the primary high-pass filter 102 as needed.
It may be included. For simplicity, the half-wave rectifier 1
04 is a negative signal that acts to ignore the detected power altogether
Used to remove parts. Therefore, the detection signal
It is understood that this is related to half of the total transmit power. This
Rectified signal, the response is fast at the beginning of transmission and the transmission continues
Adjust the time response of the negative feedback loop, which slows down during
Time constant circuit 10 having microcomputer control 108
6 is applied. Thus, the “adjusting means is
When controlling the adjusting speed of the applying means by the adjusting means
Respond to constants, The time constant is controlled by a microcomputer.
Under control, response is fast at the start of transmission and transmission continues
SlowlyIs realized. This is because
Operate the amplifier at an undesirable level every extended period
Is prevented. Then the average power level is known
Formed on the primary low-pass filter 110 using a filter
Is done. The average power detected is equal to the resistances R30 and R30.
31 and an unamplified signal voltage on conductors 91 and 93, respectively.
Applied to the transmission voltage control circuit 112 which forms the level
I have. The transmission voltage control circuit 112 uses the
A first power level in response to a second power level.
Adjusting means for adjusting the application means to protect the applying means from damage.
Step "is configured. The transmission voltage control circuit 112 has a certain power output.
May be formed as a function of the voltage input.
One such array is shown in FIG. 6 for description only,
Output voltage V of circuit 112_outCurve 126 is the average transmission power.
It is a function of pressure. Average power above a certain level 132
The output voltage is at the first level V_minIs held.
For some other detected average power below a certain level 130,
Output voltage is V_maxIt is. Two levels 130 and 13
In the range between the two, the output voltage is V_maxTo V_minDirectly
It decreases linearly. Such a function is a control circuit shown in FIG.
112. JFET input OP amplifier 12
Negative feedback amplifier including 0, 122 and resistors R40 to R44
Are typically connected in series, and the first OP amplifier 120
The output is applied to the inverting input of the second operational amplifier 122
I have. At the point between the OP amplifiers 120 and 122, the voltage is
Clipped by the switching diodes D1 and D2
You. That is, one end of the diode D1 is grounded,
One end of the diode D2 is connected to the voltage V1. This
The pressure V1 is conveniently connected to the first O through a resistor R40.
Equal to the voltage applied to the inverting input of
Good. The voltage V1 is, for example, 3.3 volts. Second O
The non-inverting input of the P amplifier 122 has V_min, Equal to,
For example, an applied voltage V2 of 2.76 volts is applied.
I have. Therefore, V_outIs the inverting input of the OP amplifier 122
It increases when the voltage goes from zero to negative. This way
And the transmission power is negative feedback in response to the change of the detection voltage 119.
Controlled. According to another intention of this control, C8, R3
The component values of 3 and R58 indicate that the transmission medium impedance is short.
When it is low enough to approximate the short circuit,
In series with the inductance of the
It is specifically selected to allow for new transmission operations. Of course
Of course, impedance can be capacitive, resistive, inductive or
A combination of these loads is sufficient. The lowest impi met
-Dance is 1-2 Ohm resistance, about 0.2 micron
Farad capacity (FCC required for personal computer)
Line-side capacitance due to the filter) and rough 1
Estimated to be due to ~ 2 microhenry inductive load
It is. Next, the components for the above-described embodiment of the present invention will be described.
List of minute values, resistance units are ohms, capacitance
Is picofarad unless otherwise specified.   Resistance / capacity R1, R4 1.10k C1 720 R2, R3, R5, R6 5.76k C2 180 R7, R8, R9, R10 5.76k C3, C4 330 R11, R13 2.43k C6 180 R12 3.74k C8 0.5μF R14, R16 9.76k C10 100 R15 15.0k C12, C13 10μF R17, R18 9.76k C14, C15 10nF R19, R20 9.76k R30, R31 887 R32 10 R33 2.7 R40 34.8k R41 40.2k R42 2k R43 52.3k R44 34.8k R50 150 R52 620 R53, R54 15.0k R55, R56 1.2 R57 2k R58 2.7 Preferably, the data communication is received and demodulated.
The receiver section examines the phase of the carrier signal,
The synchronization with this phase must be locked. Received signal
Signal to identify information bits as opposed to noise
Means for comparison with the predetermined signal are formed. Normal,
The received signal has a certain level of correlation between the two patterns.
Until it is found to be competitive with a known reference signal.
It is. Significantly similar speed between all transmitters and receivers
Degree of transmission and reception maintained to favorably check correlation
It is noted that must be done. One aspect of the present invention
In the embodiment, a crystal is used as a pulse time reference for each circuit.
A transmitter is formed. Water with 100 ppm accuracy
Since crystals are readily available, for example, 4.3008 megaH
Use of crystal with frequency of z tracks data signal frequency
It completely eliminates the prior need to do so. The receiver is idle when not transmitting or receiving data.
You may be left in the state. However, this receiver
When the data transmission is initialized, the signal
Monitoring. A special sequence of information bits signals the receiver
It may be formed so that it can be captured and verified. Phase shift
For a keyed carrier, logic 1 and logic 0 are equal
However, the waveform is inverted. So a special column is enough
By suddenly changing the sign of the high correlation coefficient to
Identified separately. The survey / verification scheme is related to FIGS.
It is described consecutively. Referring briefly to FIG.
The details of the game are explained. In the embodiment of the present invention
The data bit period 402 is two continuous carrier periods
Equal to 404, here a completely unstrained sine wave
Shown. The actual waveform is highly distorted and has the highest energy
It is understood that the lugi is clearly an indicator waveform segment.
You. If the transport period 404 is divided into 16 intervals
If so, the 8-interval segment 408 has the highest energy content
It can be seen that it can be created over the waveform interval. Of this signal
Part roughly approximated by step waveform 410 over eight interval intervals
Now, this step 410 is the correlation criterion according to the present invention.
Used as The count of the result of the 8-interval correlation is -8 to +8
The latter shows perfect correlation and the former shows perfect correlation.
However, the inverted waveform is shown. Referring to FIG. 10, the power line communication synchronization
A transition diagram of the scheme is shown. This transition diagram is
Using technology, in logic circuits including classical predetermined state machines
May be implemented. When a signal appears on the transmission medium,
The signal is correlated with a known reference signal interval. In this embodiment
The user's data message is a bit sequence, for example
00000001 precedes and next possible 000000
1 or 111111110
Follow. The correlation count is obtained in the initialization state 301.
If a perfect correlation is found (C = + 8), 00
The start of the 00000 continuum is set and the control goes to the next state
It is possible to move to 303 and start the verification process.
You. The new correlation count shifts in time from the previous correlation count
The next expected signal for the presence of the reference interval, obtained at
To inspect. This shift is expected to correlate with the opposite sign.
Equivalent to skipping 8 interval segments of the waveform that would be
I do. If perfect correlation is not found (C is less than +8)
If so, another count is performed in state 301. Departure
According to Ming, this process is monitored by a microcomputer.
It is. If multiple correlation counts were performed without success
For example, the system will be described with reference to FIGS.
Issue a new instruction byte 70 to reset the receive filter
Change adaptively. This normal pattern is described later. In a second step 303, a sufficient correlation count
Shifts the control to the next state 305. From this point,
Assert that the sufficiency is equal to or greater than +6
You may. This is simply a particular implementation of the synchronization scheme
It is clear that many other methods are possible
is there. If the count in state 303 is insufficient
(C is equal to or less than +6 or minus sign), control is performed in the first stage 301
Return to The preferred sign must be determined beforehand at the beginning of the process.
I have to. This pattern remains until state 309 is achieved.
Then, the same is continued through the next two states 305 and 307.
You. Achieving state 309 means that four consecutive correlations have occurred
In this regard, 00000001 continuum is actually
Proof of receipt. State 309 is maintained as long as continuous correlation is obtained.
Be held. The system has reached time state 311
Waiting for a sufficiently high count with the opposite sign. This
If you get an inadequate number,
(C is less than +6), another intermediate standby state 315 is achieved
You. At the time of the next continuous correlation count, the control is in the preceding standby state 3
091 back, or bit continuum buried in noise
Two bad counts that indicate that
Descends to the standby state 317 with lower reliability
You. Good state waiting from state 317 or 315
The confidence level returned to the state 309 is increased. State 317
Insufficient count (C is less than +6) starts operation 301
To start again. Three consecutive bad counts are strongly noisy
Instructs reception. From states 309, 315 and 317,
Sufficiently high correlation counts with paired signs are states 311 and 31
Raise to one of 3 If the next continuous correlation coefficient is
If any of these conditions are inadequate,
The work returns to level 305 or 303 respectively and special bit
Try to pick up the continuum again. If the count is state 3
If it was enough at 11 or 313 (the repetition of C
Very high confidence, equal to or greater than 4)
State 321 is reached. At this point, the final correlation count is
6 Direct continuous intervals, ie, processed over one entire transport period
You. If a 4-bit count was used, the value would be +8
It is clear that no more, no less than -8.
For such transplants, the actual -10 is up / down.
Can be read as -8 due to the bit limit of the counter
Better than -8, covering 3/4 of the possibilities
Numbers discount data to microcomputer for logic control
Let me begin. The count is -8 (any of -8 to -16)
In one rare case, the entire process is aborted and its
It is restarted from the post state 301. The synchronization of the receiver is based on the actual transmission bit interval.
Notice that you can shift almost simultaneously from the start time
It is. This corrects both the transmit waveform and the demodulated reference waveform.
It is possible by choosing well. This is the invention
PLC system with
And contributes to the important advantage of continuous synchronization. Ensure that data bits are being received
, The network access control has already been described
Is moved to the microcomputer. Short-range communication network
Special data link protocol used for (LAN) is public
As we know, these protocols are usually highly error-prone
Strong enough to accurately communicate data across different media
Not tough. For example, data may be transmitted in packets.
Each packet contains a large number of bytes. CRC
Such an error check may be added at the end of the packet.
However, when transmitting on power lines, the possibility of errors is
The higher the value of such known error checking methods, the higher the value. Follow
Therefore, there is a possibility that the packet may be
It is lower than the byte reception that is slightly error in
Reconstructing into smaller frames is advantageous. Another advantage of using smaller frames is that
Using various error correction technologies in conjunction with error detection technology
To form extremely reliable data connections
It is becoming. Especially in transmission bytes
Due to all single-bit errors, and of course 2-bit burst errors
Is preferably formed. Almost achieved the final goal
Error correction code / error detection code may be formed.
No. As an embodiment, a byte having 8 bits
Assumption transmission is preferred. To form the error correction,
8/4 code encodes half a byte at a time, 4 bits
To 16 possible 8-bit codewords. This
Is transmitted, and then 256 bytes long (2⁸)
Decode by a quick look at the decoding table of
Is done. Any code word containing an error has 16 "truth =
1) is assumed to have origin as one of the codewords
You. That is, some correspondences are 16 true code words to 240
The number of spurious code words may be determined in advance. A very serious error, that is, a disturbed code word
The more similar the byte is to other true codewords during reception and demodulation,
Bad errors can be handled by adding an error detection code.
No. Corresponding edc byte whose original data byte is 8 bits
Is mapped to This edc byte is then split
Each 4 bits are converted into a code word byte using the error detection table.
It is mapped and transmitted. Therefore, the specific listed
The embodiment is quite inefficient and each data byte is 4
Of the transmission error correction code bytes, that is, the data bytes.
For the first 4 bits, for the last 4 bits of the data byte, e
for the first 4 bits of the dc byte, at the end of the edc byte
Obviously, four bits are required. edc buy
When the packet is reconstructed, if everything is transmitted successfully
If you map back to something that is the original data byte
Is done. If not, serious errors will be created,
Retransmission is required. These are the data that the PLC system
Some of the many features that are addressed in the porting of data connection protocols
Or only. [0057] As described above, a novel power line communication
The system has higher data transmission than known PLC systems
Formed with speed and very improved reliability
You. As will be apparent to those skilled in the art, the majority of variants,
Improvements and additions may be made without departing from the scope or spirit of the invention.
It is possible to make the disclosed detailed embodiment with only the description.
For example, as digital technology progresses,
Filter and filter with pure digital equipment instead of resistance-capacity network
Much of the economics and equalization can be formed economically. Of course,
Waveform shaping can be achieved economically with digital devices in several respects.
Wear. However, at this time, the disclosed invention
Price difference of one or more orders of magnitude over other known systems
With very low cost, low cost,
Can be The invention is particularly relevant for communication and control
Data / slave, distributed master or token bus / toe
Fast and reliable network access in Kumpas mode
Internal protocol that can be formed by the process, control over the transmission medium
Ideal for use in short-range communication networks (LANs) that form
You.

【図面の簡単な説明】 【図１】 広帯域のデータ信号を受信する回路の部分ブ
ロック図である。 【図２】 フィルタが電力線の状態変化に応答して制御
される適合フィルタ回路の概略回路図である。 【図３】 フィルタ制御信号の代表コードを示す図であ
る。 【図４】 信号電力が伝送媒体のインピーダンス変化に
応答して適合的に制御されたコード化されたデジタルデ
ータを持つ変調、広帯域の搬送信号を送信する概略回路
図である。 【図５】 図４の送信電圧制御ブロックの概略図であ
る。 【図６】 図５の送信電圧制御回路で形成される電圧供
給機構の概略図である。 【図７】 図４の送信器電力増幅ブロックの概略図であ
る。 【図８】 同期化計画で使用された特定の波形特性の詳
細図の本発明によるデータビットの期間図である。 【図９】 広帯域の電力線通信信号の有用な波形図
（ａ）及びその波形図の波形の電力スペクトル図（ｂ）
である。 【図１０】 データ信号受信の調査方法及び検証方法を
示す状態図である。 【符号の説明】 ８６、８８ バッファ ９０ 差動増幅器 ９２ 第１次のローパス及びハイパスフィルタ ９４ 利得制御 ９６ ２次ローパスフィルタ ９８ 電力増幅器 １０２ １次ハイパスフィルタ １０６ 時定数回路 １０８ マイクロコンピュータ制御 １１２ 送信電圧制御回路 １１４ 制御信号決定手段BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partial block diagram of a circuit for receiving a wideband data signal. FIG. 2 is a schematic circuit diagram of an adaptive filter circuit in which a filter is controlled in response to a power line state change. FIG. 3 is a diagram showing a representative code of a filter control signal. FIG. 4 is a schematic circuit diagram for transmitting a modulated, wideband carrier signal with coded digital data whose signal power is adaptively controlled in response to changes in the impedance of the transmission medium. FIG. 5 is a schematic diagram of a transmission voltage control block of FIG. 4; FIG. 6 is a schematic diagram of a voltage supply mechanism formed by the transmission voltage control circuit of FIG. FIG. 7 is a schematic diagram of the transmitter power amplification block of FIG. 4; FIG. 8 is a data bit duration diagram according to the present invention of a detailed view of the specific waveform characteristics used in the synchronization scheme. FIG. 9A is a useful waveform diagram of a broadband power line communication signal, and FIG. 9B is a power spectrum diagram of the waveform of the waveform diagram.
It is. FIG. 10 is a state diagram showing a method for checking and verifying data signal reception. [Description of Symbols] 86, 88 Buffer 90 Differential Amplifier 92 First-Order Low-Pass and High-Pass Filter 94 Gain Control 96 Second-Order Low-Pass Filter 98 Power Amplifier 102 Primary High-Pass Filter 106 Time Constant Circuit 108 Microcomputer Control 112 Transmission Voltage Control Circuit 114 control signal determination means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−58338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−81930（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−88746（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04B 3/50 - 3/58 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-58338 (JP, A) JP-A-60-81930 (JP, A) Full-fledged Showa 53-88746 (JP, U) (58) Field (Int.Cl. ⁶ , DB name) H04B 3/50-3/58

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．少なくとも第１の導体と第２の導体とを持つライン
に亙って第１の位置及び第２の位置間でデータ信号を通
信するデータ通信システムにおいて、 ２進ビットの期間的一連の入力流を、所定の周波数帯域
幅に亙って殆ど均一に分配された電力を持つ送信広帯域
信号に変換する変換手段と、 前記ラインに第１の電力レベルを持つ前記送信広帯域信
号を印加する印加手段と、 前記ラインのインピーダンスを検知する検知手段と、 前記検知手段に応答して、前記第１の電力レベルを第２
の電力レベルに調整して、前記印加手段を損傷から保護
する調整手段とを備え、 前記調整手段は、該調整手段によって前記印加手段の調
整速度を制御する時定数に応答し、 前記時定数は、マイクロコンピュータ制御のもとに、応
答を伝送の開始時に速く、伝送の続行中にゆっくりとす
る データ通信システム。(57) [Claims] In a data communication system for communicating a data signal between a first location and a second location over a line having at least a first conductor and a second conductor, a periodic series of input streams of binary bits is provided. Converting means for converting to a transmission broadband signal having power distributed almost uniformly over a predetermined frequency bandwidth; applying means for applying the transmission broadband signal having a first power level to the line; Sensing means for sensing the impedance of the line; and responsive to the sensing means, the first power level is set to a second
Adjusting means for adjusting the power level to a predetermined level and protecting the applying means from damage , wherein the adjusting means adjusts the applying means by the adjusting means.
Responsive to a time constant controlling the settling speed, said time constant being controlled under microcomputer control.
Answer at the beginning of the transmission and slowly as the transmission continues.
Data communication system that.