DE69706997T2

DE69706997T2 - Nachrichtenübertragung über starkstromleitung

Info

Publication number: DE69706997T2
Application number: DE69706997T
Authority: DE
Inventors: Paul Rickard
Original assignee: Nortel Networks Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2017-07-26
Also published as: WO1998006188A1; DE69706997D1; EP0916194B1; GB9616142D0; ATE206255T1; AU3701697A; US6785532B1; EP0916194A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Koppeln von Signalen auf eine Übertragungsleitung. Die Vorrichtung bzw. das Verfahren hat spezielle Anwendung auf das Koppeln von Hochfrequenz-(RF-)Signalen auf ein Elektrizitätsverteilungsnetz, das zum Transport von Telekommunikationssignalen verwendet wird.

Hintergrund der Erfindung

Es ist bekannt, Telekommunikationssignale über ein Elektrizitätsverteilungs- oder Energieübertragungs-Netz zu transportieren. Die Patentanmeldung WO94/09572A1 (NORWEB) beschreibt ein derartiges Netzwerk. Die Bereitstellung eines Telekommunikationsdienstes auf diese Weise ist attraktiv, weil sie einige der höchsten Kosten bei der Schaffung eines neuen Telekommunikationsnetzes beseitigt, d. h. die Installation einer Verkabelung zu jedem Teilnehmer. Eine vorhandene Elektrizitätsverteilungs-Verkabelung wird zur Übertragung der Telekommunikationssignale verwendet.
Fig. 1 zeigt ein Elektrizitätsverteilungsnetz, das für die Übertragung von Telekommunikationssignalen angepasst ist. Starkstrom tritt in das Netz von einer 11 kV-Starkstromleitung 105 ein und wird durch eine Unterstation 100 in eine 415 V-Versorgung transformiert, die über ein Kabel 120 den Teilnehmern S zugeführt wird. Eine Basisstation BS koppelt Telekommunikationssignale VB, wie z. B. Sprach- und Datensignale, an einem Injektionspunkt 110 auf das Verteilungskabel 120. Die Telekommunikationssignale breiten sich über das Kabel auf Hochfrequenzträgern zu Sendeempfänger-Einheiten TRX am Ort der Teilnehmer S aus.
Ein Problem beim Transport von Hochfrequenzsignalen über das Elektrizitätsverteilungsnetz besteht in der unerwünschten Abstrahlung von Hochfrequenzenergie. Das Verteilungsnetz wurde nicht dafür ausgelegt, dass es Hochfrequenzsignale führt.
Elektrizitätsverteilungskabel, wie z. B. das Kabel 120, weisen einen konzentrischen Aufbau auf. Der innere Abschnitt des Kabels umfasst Gruppen von Leitern, die eine oder mehrere der drei Versorgungsphasen führen. Dieser innere Abschnitt ist von einem äußeren Abschnitt umgeben, der mit Erde verbunden ist. Diese Kabel haben ähnliche Abschirmeigenschaften wie Koaxialkabel, und in zweckmäßiger Weise ist diese Abschirmung in Verbindung mit der Einbettung der Kabel im Boden bei den Hochfrequenzen (RF) wirksam, die zum Transport von Telekommunikationssignalen verwendet werden.
Die interne Verkabelung am Sitz des Teilnehmers S ist jedoch nicht abgeschirmt und könnte möglicherweise Strahlungsprobleme hervorrufen. Durch Ausfiltern der Hochfrequenzsignale an dem Punkt, an dem das Elektrizitäts-Zuführungskabel nicht mehr abgeschirmt wird, wird jedoch die Abstrahlung von Hochfrequenz-Signalen zu einem Minimum gemacht.
Der andere wesentliche Punkt, an dem eine Abstrahlung auftreten kann, ergibt sich an den Unterstationen 100, an denen die Elektrizität von 11 kV auf 415 V heruntertransformiert wird. Die Unterstationen haben Stromschienen, die typischerweise in Form einer Gitteranordnung auf der Wand der Unterstation befestigt sind. Diese Sammelschienen sind gegen eine Betrachtung verdeckt, sind jedoch häufig elektrisch nicht abgeschirmt. Dies ergibt sich daraus, dass eine Abschirmung bei der Netzfrequenz von 50 Hz als unnötig betrachtet wird. Bei Hochfrequenzen wirkt die Sammelschienenanordnung als eine Antenne und strahlt die Hochfrequenzsignale, die sie über die Verteilungskabel empfängt, in die Umgebung ab. Dies ist unerwünscht, weil es Störungen mit Geräten hervorruft, die auf diesen Frequenzen arbeiten. Diese Abstrahlung kann weiterhin Regeln hinsichtlich der elektromagnetischen Kompatibilität (EMC) verletzen.
Eine der Lösungen zur weitgehenden Verringerung der Abstrahlung von den Sammelschienen besteht in einer Abschirmung der Sammelschienen-Anordnung oder in einer Abschirmung des gesamten Unterstations-Gebäudes. Einige moderne Unterstationen sind mit einem Metallgehäuse um die Sammelschienen herum ausgerüstet. Die größte Anzahl der Unterstationen sind jedoch nicht abgeschirmte Ziegelkonstruktionen. Es ist nicht wünschenswert, alle diese Gebäude zu renovieren, um ihre Abschirmung zu verbessern, weil dies die Kosten der Bereitstellung eines Telekommunikationsdienstes über das Netz vergrößert.
Eine alternative Lösung für das Abstrahlungsproblem besteht darin, die Leistung, mit der die Hochfrequenzsignale über das Netz übertragen werden, zu beschränken, sodass die an den Unterstationen auftretende Abstrahlung unter annehmbare Grenzen absinkt. Dies ruft Probleme mit den Geräten der Teilnehmer hervor, insbesondere bei den Teilnehmern, die am weitesten von dem Punkt entfernt sind, an dem die Hochfrequenzsignale in das Netz injiziert werden. Die Teilnehmergeräte erfordern ein annehmbares Signal-/Störverhältnis, damit die Nutz-HF-Signale erfasst werden. Aufgrund der erheblichen Störungen auf dem Netz erfordert dies eine ziemlich hohe Sendeleistung.
Das Problem der Abstrahlung an der Unterstation wird durch die Tatsache verstärkt, dass Hochfrequenzsignale üblicherweise benachbart zu der Unterstation auf das Verteilungsnetz injiziert werden. Der Grund für die Einleitung an diesem Punkt besteht darin, dass eine Basisstation leicht mit jedem einer Gruppe von 415 V-Kabeln (120, 130, 140 in Fig. 1) gekoppelt werden kann, die alle an der Unterstation zusammenlaufen.
Eine Veröffentlichung mit dem Titel "Adaptive Interference Cancellation for Power Line Carrier Communication Systems", Seiten 49-61, IEEE Transactions on Power Delivery, Bd. 6, Nr. 1, Januar 1991, befasst sich mit dem Problem der Frequenzwiederbenutzung in einem Netzleitungs-Trägersystem. Ein Teil eines auf einen ersten Leitungsabschnitt ausgesandten Signals, der durch eine Leitungsfalle auf einen zweiten Leitungsabschnitt gestreut wird, wird dadurch aufgehoben, dass ein Aufhebungssignal an den zweiten Leitungsabschnitt angelegt wird.
Die DE 25 23 090 beschreibt einen Richtsignalgenerator, der eine Ausbreitung in steuerbarer Weise in einer Richtung entlang einer Leitung bewirkt. Hierbei wird ein Dämpfungsnetzwerk in Serie mit der Leitung verwendet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, das vorstehende Problem zu einem Minimum zu machen.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Kuppeln von Signalen auf eine Leitung geschaffen, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:
- einen Eingang zum Empfang eines Nutzsignals,
- eine erste Einrichtung zum Koppeln des Nutzsignals auf die Leitung an einer ersten Position,
- eine Unterdrückungseinrichtung, die mit dem Eingang gekoppelt ist um ein Unterdrückungssignal aus dem Nutzsignal abzuleiten, wobei die Unterdrückungseinrichtung zur Phasenverschiebung des Nutzsignals betreibbar ist,
- eine zweite Einrichtung zum Koppeln des Unterdrückungssignals auf die Leitung an einer zweiten Position, die in Abstand von der ersten Position angeordnet ist,
wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Kombination der Phasenverschiebung und der Ausbreitungsverzögerungen, die die Signale erfahren, eine destruktive Kombination des Nutzsignals und des Unterdrückungssignals in einer einzigen Ausbreitungsrichtung entlang der Leitung hervorruft, während eine Ausbreitung des Nutzsignals in der anderen Richtung entlang der Leitung ermöglicht wird.
Vorzugsweise umfasst die Unterdrückungseinrichtung eine Bewertung, die so betreibbar ist, dass das Nutzsignal hinsichtlich der Amplitude skaliert wird.
Vorzugsweise ist der Abstand der ersten und zweiten Koppler im wesentlichen eine Viertelwellenlänge des Nutzsignals. Hierdurch wird die Signalleistung in der erwünschten Ausbreitungsrichtung zu einem Maximum gemacht.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung weiterhin eine Überwachungseinrichtung zum Messen der Kombination der Nutz- und Unterdrückungssignale an einer Position auf der Leitung und zur Zuführung des gemessenen Signals zu einer Recheneinrichtung auf, die die Unterdrückungseinrichtung steuert. Dies ermöglicht eine wirkungsvollere Unterdrückung.
Die Recheneinrichtung kann eine iterative Technik ausführen, bei der Perturbationen auf den Wert der Bewertungen angewandt werden, und das gemessene Signal wird überwacht, um die Wirkung der Perturbationen zu bestimmen.
Die Recheneinrichtung kann alternativ eine iterative Technik ausführen, bei der das gemessene Signal mit einem Teil des Nutzsignals korreliert wird, um aktualisierte Bewertungs-Werte zu bestimmen.
Vorzugsweise wird die Vorrichtung zum Koppeln von Telekommunikationssigsnalen auf eine Netzleitung, z. B. eine Verteilungsleitung eines Elektrizitätsverteilungsnetzes zur Versorgung einer Vielzahl von Teilnehmern verwendet.
In dem Fall, in dem die Telekommunikationssignale auf das Elektrizitätsverteilungsnetz an einer Position zwischen einem nicht abgeschirmten Teil des Netzes und den Teilnehmern gekoppelt werden, werden die Nutz- und Unterdrückungssignale in destruktiver Weise in Richtung des unabgeschirmten Teils kombiniert, wodurch eine unerwünschte Abstrahlung von Signalen von dem nicht abgeschirmten Teil des Netzes verhindert wird.
Eine weitere Anwendung der Steuerung der Ausbreitungsrichtung von Signalen entlang der Leitung besteht darin, dass es ermöglicht wird, dass ein bestimmtes Frequenzband, das auf einer Leitung verwendet wird, erneut auf den anderen Leitungen verwendet wird. Dies findet spezielle Anwendung in den Fällen, in denen ein Elektrizitätsverteilungsnetz mehrere Verteilungsleitungen hat, die von einer gemeinsamen Unterstation bedient werden.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ergibt ein Verfahren zum Koppeln von Signalen auf einer Leitung, wobei das Verfahren folgendes umfasst:
- Empfangen eines Nutzsignals als ein Eingangssignal,
- Koppeln des Nutzsignals auf die Leitung an einer ersten Position,
- Ableiten eines Unterdrückungssignals von dem Nutzsignal an einer Unterdrückungseinrichtung, die mit dem Eingang gekoppelt ist, wobei die Unterdrückungseinrichtung zur Phasenverschiebung des Nutzsignals betreibbar ist,
- Koppeln des Unterdrückungssignals auf die Leitung an einer zweiten Position, die in Abstand von der ersten Position angeordnet ist,
wobei die Kombination der Phasenverschiebung und der Ausbreitungsverzögerungen, die auf die Signale einwirken, derart ausgebildet ist, dass das Nutzsignal und das Unterdrückungssignal sich in einer einzigen Ausbreitungsrichtung entlang der Leitung in destruktiver Weise kombinieren, während eine Ausbreitung des Nutzsignals entlang der Leitung in der anderen Richtung ermöglicht wird.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung ergibt ein Verfahren zum Koppeln von Kommunikationssignalen auf ein Elektrizitätsverteilungsnetz, das eine Unterstation aufweist, die eine Vielzahl von Verteilungsleitungen bedient, wobei das Verfahren folgendes umfasst:
- Koppeln von Kommunikationssignalen, die ein Frequenzband belegen, auf eine der Leitungen durch Koppeln eines Nutz-Kommunikationssignals auf die Leitung an einer ersten Position und durch Koppeln eine Unterdrückungssignals auf eine Leitung an einer zweiten Position, die in Abstand von der ersten Position angeordnet ist, derart, dass das Nutz-Kommunikationssignal und das Unterdrückungssignal sich destruktiv in einer Ausbreitungsrichtung in Richtung auf die Unterstation kombinieren, und
- erneutes Verwenden des Frequenzbandes zum Koppeln anderer Kommunikationssignale auf eine andere der Vielzahl von Leitungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um als Beispiel zu zeigen, wie sie praktisch ausgeführt werden kann, werden nunmehr Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein Elektrizitätsverteilungsnetz zeigt, das an den Transport von Telekommunikationssignalen angepasst ist,
Fig. 2 einen Teil des Netzwerkes nach Fig. 1 mit weiteren Einzelheiten zeigt,
Fig. 3 eine Anordnung zur weitestgehenden Verringerung der Abstrahlung von einem nicht abgeschirmten Teil des Netzes nach den Fig. 1 und 2 zeigt,
Fig. 4 die Betriebsweise der Anordnung nach Fig. 3 beschreibt,
Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 3 bei einer Modifikation zum Einschluss einer Überwachungsschaltung zeigt,
Fig. 6 eine Ausführungsform einer Rechenschaltung zur Verwendung bei der Anordnung nach Fig. 5 zeigt,
Fig. 7 eine alternative Form der Rechenschaltung zur Verwendung bei der Anordnung nach Fig. 5 zeigt,
Fig. 8 eine Verbesserung der Anordnung nach Fig. 5 zeigt,
Fig. 9 die Frequenzwiederbenutzung in einem Elektrizitätsverteilungsnetz zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Es wird erneut auf die Fig. 1 Bezug genommen, die ein Elektrizitätsverteilungsnetz zeigt, das Telekommunikationssignale transportiert. Fig. 2 zeigt einen Teil dieses Netzes mit weiteren Einzelheiten. Das Verteilungskabel 120 weist drei getrennte Phasenleitungen auf: Blau, Rot und Gelb. Jede der Phasenleitungen ist mit einer jeweiligen Sammelschiene in einer Unterstation 100 gekoppelt. Der Ausgang der Basisstation BS ist mit einem Dreiweg-Teiler 210 gekoppelt. Jede der drei Ausgangsleitungen ist über ein Hochpassfiltereinheit 200 mit einer jeweiligen Phasenleitung des Kabels 120 gekoppelt. Das Netzfilter dient zur ausschließlichen Weiterleitung von Signalen in den Hochfrequenzbändern, die für die Übertragung der Telekommunikationssignale verwendet werden und zum Blockieren des Fließens der Netzelektrizität in die Basisstation. Telekommunikationssignale breiten sich entlang des Kabels 120 in zwei Richtungen aus: in Richtung auf die Unterstation 100 und in Richtung auf Teilnehmer. Es ist ein Signal VB auf der blauen Phasenleitung gezeigt. Die Unterstation 100 erreichende Telekommunikationssignale strahlen Hochfrequenzenergie 220 ab.
Fig. 3 zeigt den gleichen Abschnitt des Netzes, der in Fig. 2 gezeigt ist, jedoch mit Modifikationen zur weitgehenden Verringerung der Ausbreitung von Hochfrequenzsignalen entlang des Kabels 220 in Richtung auf die Unterstation 100.
Das Ausgangssignal der Basisstation BS wird wie vorher in eine Speisung für jede Phasenleitung aufgeteilt. Die Speisung für jede Phasenleitung wird in zwei Komponenten aufgeteilt: eine Hauptkomponente Vmain, und eine Unterdrückungskomponente Vaux. Vmain ist mit dem Kabel 120 an der Position Y über ein Hochpassfilter 200 gekoppelt, wie vorher. Vaux wird mit dem Kabel 120 an einer Position X gekoppelt, die einen Abstand d von der Position Y aufweist. Vaux wird durch eine Bewertung WB bewertet, die eine Phasenverschiebung des Signals bewirkt und außerdem das Signal hinsichtlich seiner Amplitude skalieren kann. Vaux und Vmain stehen in einer derartigen Phasenbeziehung, dass am Punkt X und in der Richtung auf die Unterstation 100 Vaux und Vmain um 180º phasenverschoben sind, d. h. sie sind gegenphasig und heben sich gegenseitig auf. Daher führt der Abschnitt des Kabels zwischen dem Punkt X und den Sammelschienen keine Hochfrequenzsignale oder lediglich Hochfrequenzsignale mit stark verringerten Pegeln. Der Punkt X könnte an den Sammelschienen selbst liegen.
Die Verbindungen an den Punkten X und Y sollten unter Verwendung der gleichen Verbindungstechnik hergestellt werden, sodass die Hochfrequenz- Kopplungseigenschaften hinsichtlich der Amplitude und Phase einander nachgeführt werden. Dies ergibt ein optimales Breitband-Unterdrückungsverhalten.
Durch geeigneten Abstand der Haupt- und Hilfssignal-Zuführungen und durch geeignetes Phasenverschieben an der Bewertung kann ein weiterer Vorteil erzielt werden. Vmain und Vaux können in einer derartigen Phasenbeziehung zueinander stehen, dass am Punkt Y (und entlang des Kabels in Richtung auf die Teilnehmer) diese Signals gleichphasig sind, d. h. dass sie in konstruktiver Weise kombiniert werden.
Typische Übertragungsfrequenzen liegen in den Bereichen von 2-6 MHz und 10-14 MHz. Das optimale Betriebsverhalten mit einer Unterdrückung in Richtung auf die Unterstation und einer konstruktiven Interferenz in Richtung auf die Teilnehmer wird erzielt, wenn der Speise-Abstand d = λ/4 ist und die Bewertungs-Phasenverschiebung 180º beträgt. Der typische Pegel, mit dem das Hauptsignal auf die Leitung gekoppelt werden kann, ist 1 Veff. Ein derart hoher Pegel kann Strahlungsprobleme in üblichen Systemen hervorrufen.
Die Betriebsweise des Systems wird nunmehr weiter unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Unter Betrachtung der Fig. 4 ist zu erkennen, dass die Verzögerungen und Phasenverschiebungen so ausgebildet sind, dass die von der Hauptspeisung und der Hilfsspeisung indizierten Signale, die sich von dem Punkt X in Richtung auf die Sammelschienen ausbreiten, eine destruktive Interferenz aufweisen, während die sich entlang des Kabels 120 von den Sammelschienen fort ausbreitenden Signale keine destruktive Interferenz aufweisen. Dadurch, dass der Abstand D so ausgebildet wird, dass er angenähert d = λ/4 ist, werden die sich in Richtung auf die Teilnehmer ausbreitenden Signale zu einem Maximum gemacht. Die Unterdrückung am Punkt X kann für irgendeine Entfernung d erzielt werden. An einem Extremwert ist es möglich, den die Speisung trennenden Abstand soweit zu verringern, dass beide Speisungen an das Kabel innerhalb einer Entfernung gekoppelt werden können, die klein genug ist, um in einen Abstand des Kabels zu passen, der durch Graben eines einzigen Loches freigelegt werden kann.
Es sollen die Haupt- und Hilfspfade von dem Signaleingang zum Punkt X betrachtet werden. Beim Durchlaufen des Hauptpfades erfahren die Signale eine Verzögerung τ&sub1; in dem Speisekabel und eine Verzögung τ&sub2; während der Ausbreitung über die Entfernung d zum Punkt X. Der Hilfspfad ist derart ausgebildet, dass die Speiseverzögerung zum Punkt X gleich τ&sub1; + τ&sub2; ist. Durch Einstellen der Bewertung Θweight derart, dass sich eine Phasenverschiebung von 180º ergibt, ist zu erkennen, dass eine ideale Breitbandunterdrückung zwischen den Signalen, die sich entlang der beiden Pfade nach X hin ausbreiten, erzielt werden kann. In der Praxis kann der Bewertungs-Wert hinsichtlich der Phase und Amplitude so eingestellt werden, dass sich eine adaptive Schleife zur Kompensation irgendwelcher Fehlanpassungen zwischen den Speisepfaden ergibt. Alternativ kann eine feste Phasenverschiebung von 180º und eine Dämpfung von Null eingestellt werden.
Es seien nunmehr die Haupt- und Hilfspfade zum Punkt Y betrachtet. Signale, die sich entlang des Hauptspeisepfades ausbreiten, werden um τ&sub1; verzögert. Signale, die sich durch den Hilfspfad ausbreiten, werden bis zum Punkt X um τ&sub1; + τ&sub2; verzögert, und sie werden um weitere τ&sub2; verzögert, wenn sie sich über die Strecke d zum Punkt Y hin ausbreiten, wodurch sich eine Gesamtverzögerung von τ&sub1; + 2 τ&sub2; ergibt. Zusätzlich werden die sich durch den Hilfsspeisepfad ausbreitenden Signale in ihrer Phase um 180º verschoben. Am Punkt Y werden daher die beiden Komponenten der Eingangssignale kombiniert, und zwar eine Komponente, die um τ&sub1; verzögert ist, und eine zweite Komponente, die um τ&sub1; + 2 τ&sub2; verzögert ist, und die weiterhin um 180º phasenverschoben ist. Die Größe des resultierenden Signals hängt von der Trägerfrequenz ab, wobei die maximale Amplitude auftritt, wenn die Verzögerung 2 τ&sub2; eine Phasenverschiebung von 180º erzeugt, derart, dass sich bei einer Kombination mit der Phasenverschiebung durch die Bewertung eine Gesamtphasenverschiebung von 360º ergibt, was eine konstruktive Interferenz ergibt. Eine konstruktive Interferenz tritt auf, wenn die Phasendifferenz gleich 0º oder eine mehrfache Zahl von vollen Wellenlängen ist. Dies erfordert einen Trennabstand von d = λ/4. Entsprechend wird eine optimale Übertragung in der gewünschten Richtung bei einem Abstand von d = 214 erzielt, doch ist ein brauchbares Betriebsverhalten auch mit anderen Abständen erzielbar, mit Ausnahme des Extremfalls mit einem Abstand von Null.
Fig. 5 zeigt die Anordnung nach Fig. 3, jedoch weiter modifiziert, sodass es möglich ist, den Erfolg des Unterdrückungsprozesses zu überwachen.
Messspulen 600, 610, 620, eine pro Phasenleitung, sind so angeordnet, dass sie auf der Sammelschiene vorhandene Signale erfassen. Die Messung sollte vorzugsweise durch eine induktive Spule erfolgen, die um die Sammelschiene gewickelt ist, oder die lose benachbart zu dieser angeordnet ist. Die Messung ist weiterhin über eine kapazitive Strecke oder durch eine oder mehrere Antennen möglich, die sich in der Nähe der Sammelschienen befinden.
Jede Messspule ist mit einem Schalter 630 und einer Bewertungs-Berechnungseinheit 640 gekoppelt. Die Bewertungs-Berechnungseinheit gibt als Ausgangssignale Steuersignale an jede der Bewertungen WB, WR, WY, ab. Der Schalter 630 ermöglicht es, dass eine einzige Recheneinheit auf Zeitteilungsbasis für alle Überwachungssignale verwendet wird. Die Recheneinheit 640 wird so betrieben, dass sie Bewertungs-Werte anwendet, die den Pegel des Überwachungssignals, das von den Messspulen erfasst wird, zu einem Minimum machen. Ein gedämpftes Signal ist für die Überwachung ausreichend, und dies ermöglicht es, dass schwach gekoppelte induktive Spulen verwendet werden.
Obwohl es vorzuziehen ist, an dem unabgeschirmten Abschnitt des Netzes zu messen, an dem die Strahlung wahrscheinlich auftritt, ist es außerdem möglich, an einem anderen Punkt näher an der Position X oder sogar an der Position X selbst zu messen. Weil das Kabel 120 jedoch ziemlich gut abgeschirmt ist, wäre eine andere Art von Messeinrichtung erforderlich, wie z. B. eine kapazitive Verbindung.
Die Betriebsweise der Bewertungs-Recheneinheit 640 wird nunmehr beschrieben. Es gibt zwei Hauptverfahren zur Berechnung von Bewertung-Werten, nämlich durch Perturbation und durch eine Korrelationstechnik.
Fig. 6 zeigt eine Bewertungs-Unterdrückungseinheit, die die Perturbationstechnik ausführt. Ein Überwachungssignal wird einem Kanalfilter 700 zugeführt, das lediglich die Frequenzen weiterleitet, die von Interesse sind (die Hochfrequenzen, die unterdrückt werden sollen). Ein Leistungsdetektor 710, der einfach als ein Diodendetektor D und ein Kondensator C gezeigt ist, liefert eine Leistungsmessung, die einem Analog-/Digitalwandler 720 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers wird einem Mikroprozessor 730 zugeführt, der einen Perturbationsalgorithmus ausführt. Der Mikroprozessor gibt als Ausgang einen Satz von Bewertungs-Steuersignalen ab, die die Gleichphasen- (I-) und Quadratur- (Q-) Elemente jeder Bewertung steuern. Der Perturbationsprozess arbeitet durch Anwenden von Schritten hinsichtlich der Größe der I- und Q-Bewertungs-Werte und durch Überwachen, wie dies die Unterdrückung beeinflusst. Der Algorithmus kann so arbeiten, dass aufeinanderfolgend I in Aufwärtsrichtung, I in Abwärtsrichtung, Q in Aufwärtsrichtung, Q in Abwärtsrichtung geändert wird. Nachdem diese vier Schritte ausgeführt wurden, wird die Änderung von I oder Q, die die beste Wirkung hatte, angenommen. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis der beste Unterdrückungseffekt erzielt ist.
Die zweite Technik zur Berechnung von Bewertungs-Werten ergibt sich aus der Korrelation. Dies ist in Fig. 7 gezeigt. Wie bei der Perturbationstechnik wird ein Eingangssignal von den Messspulen einem Filter zugeführt, das lediglich das Band von Hochfrequenzen durchlässt, die von Interesse sind. Das gefilterte Signal wird durch einen Koppler 740 in gleichphasige (I-) und Quadratur- (Q-) Komponenten aufgeteilt. Dies bewirkt die Summenkomponente (S). Ein Teil des Eingangssignals von der Basisstation BS wird durch einen Teiler 780 aufgeteilt und in einen zweiten Koppler 750 eingespeist, der das Signal ebenfalls in I- und Q-Komponenten aufteilt. Dies bildet die Elementen-Komponente E. Die beiden Sätze von I- und Q-Komponenten werden einem Korrelator 760 zugeführt. A/D-Wandler arbeiten an jedem der vier Eingänge an dieser Einrichtung. Der Korrelator führt eine Korrelation der E- und S-Komponenten aus und gibt das Ergebnis an einen Mikroprozessor 770 ab, der einen Bewertungs-Aktualisierungsalgorithmus ausführt. Ein typischer Algorithmus ist wie folgt:
W(K+1) = WK - uE*S
worin E*S die Korrelationsfunktion ist.
Der Mikroprozessor 770 liefert als Ausgangssignal einen Satz von Steuersignalen zur Steuerung des Wertes der Bewertungen. Diese Technik ist ähnlich wie die Perturbationstechnik iterativ, und sie wird wiederholt, bis die beste Unterdrückung erzielt wird.
Sobald die Bewertungs-Werte eingestellt wurden, sollte es lediglich periodisch erforderlich sein, den Bewertungs-Berechnungsprozess zu wiederholen.
Die Unterdrückung ist am wirksamsten bei derjenigen Trägerfrequenz, bei der die Haupt- und Hilfssignale exakt gegenphasig sind. Wenn man sich zu jeder Seite dieser Frequenz bewegt, so wird der Unterdrückungseffekt zunehmend weniger wirksam. Dies ergibt sich aufgrund von Unvollständigkeiten der Nachführung über die Frequenz zwischen den Phasen- und Amplitudengängen der Haupt- und Hilfskanäle und aufgrund einer Fehlanpassung hinsichtlich der Verzögerung. Vorzugsweise wird die Mittenfrequenz des Bandes als die Frequenz gewählt, an der die Unterdrückung am wirksamsten ist, beispielsweise 4 MHz für das Band von 2-6 MHz. Dieses Schema ist daher am wirkungsvollsten bei TDMA-Systemen, wie z. B. DECT, wie eine begrenzte Anzahl von auf Zeitteilungsbasis betriebenen Trägern verwenden. Eine breitbandigere Unterdrückung ist durch eine Modifikation der Anordnung in der in Fig. 8 gezeigten Weise möglich.
In Fig. 8 werden die Signale in dem Hilfspfad auf mehrere Teile aufgeteilt, die jeweils vor der erneuten Kombination in unterschiedlichem Ausmaß und getrennt bewertet werden. Die Bewertungen erfolgen unter der Steuerung der adaptiven Schleife, und sie werden ihrerseits in einer Zeitteilungs-Weise angepasst.
Es wird vorgeschlagen, Zeitvielfachzugriffs- (TDMA-) oder Zeitduplex- (TDD-) Übertragungsschemas, wie z. B. DECT oder CT2 zu verwenden. Dies ergibt sich daraus, dass diese Schemas einen einzigen Träger zur Übertragung sowohl in der Aufwärts- als auch der Abwärts-Richtung verwenden. Dies vereinfacht die Filterausrüstung, die am Ort der Teilnehmer erforderlich ist. Es sind die Abwärts- Übertragungen von der Basisstation zum Ort der Teilnehmer, die Strahlungsprobleme aufrufen, weil eine hohe Leistung aufweisende Hochfrequenzsignale in der Nähe der Unterstation injiziert werden. Aufwärtsrichtungs-Übertragungen von den Teilnehmern zu der Basisstation erreichen die Basisstation bei niedrigen Pegeln, die keine Strahlungsprobleme hervorrufen sollten. Die sich am nächsten an der Basistation befindenden Teilnehmer werden so gesteuert, dass ihre Sendeempfänger mit einem niedrigeren Pegel verglichen mit anderen Sendeempfängern senden, die sich in einer größeren Entfernung von der Basisstation befinden.
Die Unterdrückung ist während der Periode wirksam, wenn die Basisstation in Abwärtsrichtung sendet. Während der Empfangsperiode der Basisstation, wenn die Teilnehmer in Aufwärtsrichtung senden, wird der Hilfspfad nicht verwendet, und die Basisstation empfängt lediglich über den Hauptpfad.
Alternativ kann der Hilfspfad zusätzlich zu dem Hauptpfad während des Empfangszyklus verwendet werden. In diesem Fall muss der Hilfspfad den gleichen Amplituden- und Phasengang sowohl in der Empfangs- als auch der Senderichtung ausbilden.
Die Wirkung hiervon besteht darin, dass ein Empfang von Signalen aus der Richtung der Sammelschienen verhindert wird, und dass vorzugsweise Signale empfangen werden, die von dem Teilnehmer auf dem Kabel 120 ausgehen.
Die Aussendung von Telekommunikationssignalen in einer Richtung entlang einer Netzleitung hat zwei Hauptanwendungen. Erstens wird durch Senden lediglich in einer Richtung von der Unterstation fort die Abstrahlung von der Unterstation zu einem Minimum gemacht. Zweitens ist es durch Senden lediglich in einer Richung von der Unterstation fort möglich, das gleiche Band von Frequenzen auf mehreren Netzleitungen wieder zu verwenden.
Fig. 9 zeigt ein Elektrizitätsverteilungsnetz mit einer Unterstation 100, die drei Verteilungskabel 120, 130, 140 bedient. Jedes Verteilungskabel wird durch eine jeweilige Kommunikations-Basisstation BS1, BS2, BS3 bedient. Die gemeinsame Kopplung der Kabel 120, 130, 140 an der Unterstation 100 bedeutet, dass Telekommunikationssignale von einer Leitung, beispielsweise der Leitung 120, auf die anderen Leitungen 130, 140 fließen. Das Koppeln der Telekommunikationssignale auf jeder Leitung derart, dass sie sich von der Unterstation fort ausbreiten und eine vernachlässigbare Komponente in Richtung auf die Unterstation aufweisen, ermöglicht es, dass das gleiche Frequenzband an jeder Basisstation BS1, BS2, BS3 verwendet wird. Die Frequenz-Wiederbenutzung kann wünschenswert sein, wenn der Verkehrsbedarf von den Teilnehmern auf jeder Leitung eine Basisstation zur Diensteversorgung genau dieser Leitung erfordert, dass jedoch lediglich ein begrenztes Frequenzband für die Netzleitungskommunikation zur Verfügung steht. Diese Begrenzung hinsichtlich des Frequenzbandes für Netzleitungs-Kommunikationen kann sich aufgrund von Verwaltungsregeln oder aufgrund der Tatsache ergeben, dass ein bestimmtes Frequenzband ein optimales Betriebsverhalten bietet.
In Fig. 9 stellen V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; die gerichteten Aussendungen von den Basisstationen BS1, BS2, BS3 dar, die sich jeweils ein gemeinsames Frequenzband teilen können.

Claims

1. Vorrichtung zum Koppeln von Signalen auf eine Leitung, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:

- einen Eingang (110) zum Empfang eines Nutzsignals,

- eine erste Einrichtung (200) zum Koppeln des Nutzsignals auf die Leitung an einer ersten Position,

- eine Unterdrückungseinrichtung (W), die mit dem Eingang gekoppelt ist, um ein Unterdrückungssignal aus dem Nutzsignal abzuleiten, wobei die Unterdrückungseinrichtung betreibbar ist, um das Nutzsignal in der Phase zu verschieben,

- eine zweite Einrichtung (300) zum Koppeln dies Unterdrückungssignals auf die Leitung an einer zweiten Position, die einen Abstand von der ersten Position aufweist,

wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass die Kombination der Phasenverschiebung und der Ausbreitungsverzögerungen, die auf die Signale einwirken, eine destruktive Kombination des Nutzsignals und des Unterdrückungssignals in einer einzigen Ausbreitungsrichtung entlang der Leitung hervorrufen, während eine Ausbreitung des Nutzsignals in der anderen Richtung entlang der Leitung ermöglicht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Unterdrückungseinrichtung (W) betreibbar ist, um die Amplitude des Nutzsignals zu skalieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Abstand der ersten und zweiten Koppler im wesentlichen eine Viertelwellenlänge des Nutzsignals ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiterhin eine Überwachungseinrichtung (600; 610; 620) zur Messung der Kombination der Nutz- und Unterdrückungssignale an einer Position auf der Leitung und zur Zuführung des gemessenen Signals an eine Recheneinrichtung (640) umfasst, die die Unterdrückungseinrichtung (W) steuert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Unterdrückungseinrichtung (W) eine Bewertung (WY; WR; WB) bildet, und die Recheneinrichtung (640) eine iterative Technik ausführt, bei der Perturbationen auf den Wert der Bewertung angewandt werden, wobei das gemessene Signal überwacht wird, um die Wirkung der Perturbationen zu bestimmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Recheneinrichtung (640) eine iterative Technik ausführt, bei der das gemessene Signal mit einem Teil des Nutzsignals korreliert wird, um aktualisierte Bewertungs-Werte zu bestimmen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Leitung durch eine Stromnetzleitung gebildet ist, und bei der das Nutzsignal durch ein Telekommunikationssignal (VB) gebildet ist.

8. Elektrizitäts-Verteilungsnetz zur Versorgung einer Vielzahl von Teilnehmern, wobei das Netz eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche beinhaltet, und bei dem das Nutzsignal durch ein Telekommunikationssignal (VB) gebildet ist, das auf eine Verteilungsleitung (120) des Netzes gekoppelt ist.

9. Elektrizitäts-Verteilungsnetz nach Anspruch 8, bei dem das Telekommunikationssignal (VB) auf das Netz an einer Position zwischen einem nicht abgeschirmten Teil des Netzes und den Teilnehmern gekoppelt ist.

10. Elektrizitätsverteilungsnetz nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Verteilungskabel (120) eine Mehrzahl von Phasenleitungen umfasst, und bei dem die Vorrichtung zum Koppeln von Signalen mit einer der Phasenleitungen gekoppelt ist.

11. Elektrizitätsverteilungsnetz nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Verteilungskabel (120) eine Mehrzahl von Phasenleitungen umfasst, und bei dem eine Vorrichtung zum Koppeln von Signalen mit jeder einzelnen der Phasenleitungen gekoppelt ist, wobei weiterhin eine Überwachungseinrichtung (600; 610; 620) zur Messung der Kombination der Nutz- und Unterdrückungssignale an einer Position auf jeder der Phasenleitungen und eine einzige Recheneinrichtung (640) vorgesehen ist, die die Unterdrückungseinrichtung (W) steuert, wobei ein Schalter (630) vorgesehen ist, der so betreibbar ist, dass er selektiv das gemessene Signal von einer der Überwachungseinrichtungen (600; 610; 620) mit der Recheneinrichtung (640) verbindet.

12. Verfahren zum Koppeln von Signalen mit einer Leitung, wobei das Verfahren folgendes umfasst:

- Empfangen eines Nutzsignals an einem Eingang (110),

- Koppeln des Nutzsignals auf die Leitung an einer ersten Position,

- Ableiten eines Unterdrückungssignals von dem Nutzsignal an einer Unterdrückungseinrichtung (W), die mit dem Eingang (110) gekoppelt ist, wobei die Unterdrückungseinrichtung (W) zur Phasenverschiebung des Nutzsignals betreibbar ist,

- Koppeln des Unterdrückungssignals auf die Leitung an einer zweiten Position, die einen Abstand von der ersten Position aufweist,

wobei die Kombination der Phasenverschiebung und der Ausbreitungsverzögerungen, die auf die Signale einwirkt derart ausgebildet ist, dass das Nutzsignal und das Unterdrückungssignal sich destruktiv in einer einzigen Ausbreitungsrichtung entlang der Leitung kombinieren, während eine Ausbreitung des Nutzsignals entlang der Leitung in der anderen Richtung ermöglicht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Leitung durch eine Stromnetzleitung gebildet ist, und bei dem das Nutzsignal durch ein Telekommunikationssignal VB gebildet ist.

14. Verfahren zum Koppeln von Kommunikationssignalen auf ein Elektrizitäts- Verteilungsnetz, das eine Unterstation (100) aufweist, die eine Vielzahl von Verteilungsleitungen (120) bedient, wobei das Verfahren folgendes umfasst:

- Koppeln von Kommunikationssignalen, die ein Frequenzband belegen, mit einer der Leitungen durch Koppeln eines Nutzkommunikationssignals auf die Leitung an einer ersten Position und durch Koppeln eines Unterdrückungssignals auf eine Leitung an einer zweiten Position, die einen Abstand von der ersten Position derart aufweist, dass sich eine destruktive Kombination des Nutz-Kommunikationssignals und des Unterdrückungssignals in einer Ausbreitungsrichtung in Richtung auf die Unterstation ergibt, und

- erneutes Verwenden des Frequenzbandes zum Koppeln unterschiedlicher Kommunikationssignale an eine andere der Mehrzahl der Leitungen.