JPH06164597A - 同軸線路を用いたデータ伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】広帯域伝送に使用されているＣＡＴＶシステム
の同軸線路を用いたデータ伝送装置に関し、周波数割当
てに制約されず、また他の周波数帯域に影響を及すこと
なくデータ伝送を可能とする。 【構成】ＣＡＴＶシステムの同軸線路を使用して複数の
端末間で情報の双方向伝送を行う同軸線路を用いたデー
タ伝送装置に於いて、送信先に割当られた擬似ランダム
系列を用いて送信信号をスペクトラム拡散変調して同軸
線路に送出する送信部と、自己に割当てられた擬似ラン
ダム系列を使用して前記同軸線路からの受信したスペク
トラム変調信号から元の送信信号を復調する受信部とを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広帯域伝送に使用され
ているＣＡＴＶシステムの同軸線路を用いたデータ伝送
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、集合住宅の管理情報システムにあ
っては、ＣＡＴＶシステム（テレビ共同視聴設備）の同
軸線路を利用して電機設備の制御情報、火災や盗難等の
セキュリティ情報、画像情報、音声情報などを伝送して
いる。図７は従来の伝送システムを示したもので、１は
ＴＶアンテナ、２はヘッドエンドであり、ヘッドエンド
２からは端末側に同軸線路３が引き出されている。同軸
線路３には分配混合器４を介して端末装置５ａ，５ｂ，
・・・５ｎが接続される。

【０００３】ここで同軸線路３の伝送周波数帯域におけ
る周波数配置は図８に示すようになる。データ転送には
４２ＭＨｚの上りの信号と７１ＭＨｚの下り信号が割当
てられる。端末装置５ａ〜５ｎのそれぞれは、送信信号
として中心周波数４２ＭＨｚの上り信号をヘッドエンド
２に送り、ヘッドエンド２に設けているセンタリピータ
１０で中心周波数７１ＭＨｚの下り信号に変換して同軸
線路３に送出する。

【０００４】端末装置５ａ〜５ｎは、モデム６、通信コ
ントローラ７およびＣＰＵ８を備える。ＣＰＵ８には例
えば住戸に設けた制御機器９が接続される。通信コント
ローラ７は、例えばＣＳＭＡ／ＡＣＫ（Carrier Sense
Multiple Access/Acknowlege) 方式により通信制御を行
なっている。端末装置５ａの送信動作を例にとると、ま
ず同軸線路４上に７１ＭＨｚのキャリア信号がないこと
を確認してモデム６から４２ＭＨｚのキャリア信号を送
出し、センタリピータ１０で７１ＭＨｚのキャリア信号
に変換し、下り信号として送られる。この７１ＭＨｚの
キャリア信号をモデム６でセンスすることで他の全ての
端末装置５ｂ〜５ｎからの送信が禁止される。

【０００５】このような同軸線路４の占有状態で通信コ
ントローラ７の制御によって相手先の端末装置に、所定
の通信フォーマット（コマンド、アドレス、データ、エ
ラー訂正コード等）を使用した電文を送信し、通信先の
端末装置は受信した電文から自己のアドレスを判別して
コマンド及びデータをＣＰＵ８に出力し、例えば制御機
器９を駆動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の同軸線路を用いたデータ伝送装置にあって
は、伝送しようとするベースバンド信号の高調波成分に
よる電力スペクトラムが拡散することにより、ＴＶやイ
ンターホンの周波数帯域に影響を及す。またデータ伝送
に割当られた４２ＭＨｚの上り信号や７１ＭＨｚの下り
信号を変調した場合には、他の割当周波数に影響を与え
ないように不要帯域成分を十分に減衰させる帯域制限を
必要とし、モデムの回路構成が複雑化し、コストアップ
になる。

【０００７】更に近年の衛星放送や自主放送等の多チャ
ネル時代に入ったことに伴い、データ伝送に利用可能な
帯域はさらに制限される傾向にあり、データ伝送のため
に新たな周波数帯域の割当は期待できない状況にある。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、同軸線路を用いた広帯域伝送の周波数配置に制約
されず、また他の周波数帯域に影響を及すことなくデー
タ伝送できる同軸線路を用いたデータ伝送装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明にあっては、ＣＡＴＶシステムの同軸線路を使用
して複数の端末間で情報の双方向伝送を行う同軸線路を
用いたデータ伝送装置に於いて、送信先に割当られた擬
似ランダム系列を用いて送信信号をスペクトラム拡散変
調して前記同軸線路に送出する送信部と、自己に割当て
られた擬似ランダム系列を使用して前記同軸線路からの
受信したスペクトラム変調信号から元の送信信号を復調
する受信部と、送信要求に基づいて送信部と受信部の動
作を制御する通信制御部とを設けたことを特徴とする。

【０００９】また２つのデータ伝送装置に対し複数のデ
ータ伝送装置からの通信の衝突を回避するため、通信制
御部は、送信開始に先立って送信先の擬似ランダム系列
を使用して前記受信部により受信信号を復調させ、復調
出力が得られなかった場合は送信部による送信動作を開
始し、受信部から復調出力が得られた場合は復調出力が
得られなくなるまで前記送信部の送信動作を禁止する。

【００１０】

【作用】このような構成を備えた本発明のデータ伝送装
置によれば、伝送しようとするベースバンド信号、即ち
送信データを示すパルス信号を擬似ランダム系列を用い
てスペクトラム拡散変調し、これによって変調信号の電
力スペクトル密度を拡散し、周波数当りの電力密度を周
波数割当を受けた信号から見てノイズとみなせる程度の
小さいレベルに抑え、同軸線路の伝送に割当られている
インターホン、ＦＭ放送、ＴＶ放送、衛星放送などへの
影響を防ぐことができる。

【００１１】同時に、スペクトラム拡散変調信号の受信
再生は、元の擬似ランダム系列と受信系列との自己相関
を計算して相関ピーク値が得られるか否かで情報信号
（データビット）を復元するため、ノイズレベル程度の
微弱な信号であっても十分に高いＳ／Ｎ比を得ることが
でき、高い信号品質を維持して高信頼性が得られる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明のデータ伝送装置を用いたＣＡ
ＴＶシステムの全体構成を示す。図１において、ＣＡＴ
Ｖシステムはアンテナ１を備えたヘッドエンドにより各
住戸に向けて同軸線路３を引き出しており、同軸線路３
は図８に示したような周波数配置に従ったインタホン，
ＦＭ放送，ＴＶ放送及び衛星放送等の広帯域伝送を行っ
ている。同軸線路３には住戸毎に混合分配器４が設けら
れ、本発明のデータ伝送装置を構成するノード（端末通
信制御装置）１１ａ〜１１ｎを接続している。

【００１３】ノード１１ａ〜１１ｎは、ＰＮモデム１
２、通信コントロール部１３、ＣＰＵ１４および制御機
器１５で構成される。ＰＮモデム１２は通信コントロー
ル部１３からの送信データをスペクトラム拡散変調して
同軸線路３に送出し、また同軸線路３からスペクトラム
拡散変調信号を受信して元の送信データを復調する。こ
のようなスペクトラム拡散通信を用いた同軸線路３のデ
ータ伝送において、ノード１１ａ〜１１ｎの中の特定の
ノード間でのデータ伝送を可能とするため、固有のアド
レスが通信コントロール部１３に対し割り当てられてお
り、更にモデム１２に対してはノード１１ａ〜１１ｎ毎
に異なった擬似ランダム系列ＰＮ₁ 〜ＰＮｎが割り当て
られている。

【００１４】このため、例えばノード１１ａからノード
１１ｎにデータ通信を行う場合には、ノード１１ａのＰ
Ｎモデム１２は通信コントロール部１３より指示された
通信相手先となるノード１１ｎのアドレスに基づき、ノ
ード１１ｎに予め割り当てている擬似ランダム系列ＰＮ
ｎを使用して送信データをスペクトラム拡散変調して同
軸線路３に送出する。

【００１５】このようにノード１１ａから擬似ランダム
系列ＰＮ₁ を用いてスペクトラム拡散変調により送出さ
れた信号は、ノード１１ｎに設けたＰＮモデム１２の受
信側が自己に設定した擬似ランダム系列ＰＮｎを使用し
て同軸線路３から受信したスペクトラム拡散信号を復調
しているため、ノード１１ａから送った擬似ランダム系
列ＰＮｎでスペクトラム拡散変調した信号はノード１１
ｎでしか復調できない。従って、ノード１１ａで通信相
手先となるノード１１ｎの擬似ランダム系列信号ＰＮｎ
を使用した送信データのスペクトラム拡散変調を行うこ
とで、通信相手先のアドレス指定を実質的に行うことが
できる。

【００１６】図２は図１のノードの１つを取り出して示
した実施例構成図である。図２において、ＰＮモデム１
２にはＳＳ送信部１６，ＳＳ受信部１７及びＳＳ制御部
１８が設けられている。ＳＳ送信部１６は通信コントロ
ール部１３より発行された通信相手先アドレスの指定を
ＳＳ制御部１８を介して受け、相手先アドレスに対応し
た擬似ランダム系列ＰＮｘ（但しｘは通信相手先を示
し、ｘ＝１〜ｎとなる）を選択し、選択した相手先に割
り当てている擬似ランダム系列ＰＮｘを使用して通信コ
ントロール部１３からの送信データをスペクトラム拡散
変調して同軸線路３に送出する。

【００１７】更にＳＳ送信部１６による送信に先立ち、
ＳＳ制御部１８は通信コントロール部１３の指示のもと
に、通信先のノードに対し複数のノードからの通信の重
複を回避するため、ＣＳＭＡ方式に従った衝突回避のた
めの処理を行う。即ち、ＣＰＵ１４より通信要求を受け
た場合、通信コントロール部１３はまずＳＳ受信部１７
に設けたＰＮ発生器に相手先アドレスを供給して通信先
のノードに割り当てられた擬似ランダム系列ＰＮｘをセ
ットし、同軸線路３より通信相手先ノードに対するスペ
クトラム拡散変調信号が他のノードより送信されている
か否かチェックする。

【００１８】具体的にはＰＮモデム１２で相手先の擬似
ランダム系列ＰＮｘを使用した受信動作で復調出力が得
られたら送信動作を禁止し、復調出力が得られなかった
ら送信動作を開始する。これによって１つのノードに対
し複数のノードからの通信が重複しても、特定のノード
との間の通信を可能とする衝突防止を図ることができ
る。

【００１９】ＳＳ受信部１７には、自己に予め割り当て
られた擬似ランダム系列ＰＮｉが設定されており、ＳＳ
送信部１６による送信終了後に自己の擬似ランダム系列
ＰＮｉに切替えられ、擬似ランダム系列ＰＮｉを基準系
列として同軸線路３から受信したスペクトラム拡散信号
から送信データを復調する。ＳＳ制御部１８は通信コン
トロール部１３との間で送信データのやり取りを制御
し、更に送信時にあっては衝突防止処理のためにＳＳ受
信部１７の動作を有効とし、且つＳＳ送信部１６を動作
状態とし、また受信時にあってはＳＳ受信部１７の動作
を有効とする送受信切替えを行う。

【００２０】通信コントロール部１３は通信に先立って
相手先アドレスをＳＳ制御部１８に通知し、相手先アド
レスの通知に基づいてＳＳ制御部１８はＳＳ受信部１７
に相手先の擬似ランダム系列ＰＮｘを設定してＣＳＭＡ
方式に従った衝突回避処理を行わせ、同時にＳＳ送信部
１６にスペクトラム拡散変調に使用する相手先の擬似ラ
ンダム系列ＰＮｘを設定する。

【００２１】また通信コントロール部１３はＣＳＭＡ方
式に従った通信相手先の獲得に成功すると、ＣＰＵ１４
からの送信要求に基づいて所定の通信フォーマットに従
った電文データを作成し、送信データとしてＰＮモデム
１２に出力する。例えば、通信フォーマットは相手先ア
ドレス，コマンド，データ及びチェックサム等のエラー
訂正コードで構成される。

【００２２】ＣＰＵ１４は、例えば制御機器１５を接続
しており、制御機器１５の状態や他のノードからの指令
に基づく制御機器１５の制御を行う。また、制御機器１
５以外に火災感知器，盗難センサ，ガス漏れ警報器等の
センサを設けてもよく、センサを設けた場合にはセンサ
から異常検出信号が得られたときにＣＰＵ１４は通信コ
ントロール部１３に対し送信要求を行い、センサ検出信
号をデータとして含む電文を、例えば受信機として機能
するセンサに設置されたノードに対し通知する。

【００２３】図３は図２のＰＮモデム１２に設けたＳＳ
送信部１６の実施例構成図であり、パルス化周波数変調
方式を例にとっている。図３において、ＳＳ送信部１６
はミキサ２１，ＰＮ系列発生器２２，平衡変調器２３及
びキャリア発振器２４で構成される。送信時、ＰＮ系列
発生器２２は送信先アドレスｘ（＝１〜ｎ）の指定を受
け、送信先ノードに予め設定されている擬似ランダム系
列ＰＮｘを選択してミキサ２１に供給する状態となる。

【００２４】送信データはまずデータビット０，１に応
じてＰＳＫ変調され、このＰＳＫ変調された信号が原信
号Ａ（ｔ）としてミキサ２１に入力される。ミキサ２１
は原信号Ａ（ｔ）と送信先アドレスｘの指定でＰＮ系列
発生器２２より発生しているＰＮｘ系列信号Ｐ（ｔ）と
キャリアとして現信号Ａ（ｔ）に乗算することで、スペ
クトラム拡散変調された送信信号Ｓ（ｔ）を生成する。
更に送信信号Ｓ（ｔ）は平衡変調器２３においてキャリ
ア発振器２４からの搬送信号ｃｏｓ（ω_c ｔ）を変調す
ることにより送信される。

【００２５】図４は図３のパルス化周波数変調方式を採
用したＳＳ送信部１６に対応した図２のＰＮモデム１２
に設けたＳＳ受信部１７の実施例構成図である。図４に
おいて、ＳＳ受信部１７はミキサ３０，ＰＮ系列発生器
３１，平衡変調器３２，キャリア発振器３３，ＩＦバン
ドパスフィルタ３４及びＰＳＫ復調器３５で構成され
る。

【００２６】ＳＳ受信部１７のＰＮ系列発生器３１は、
送信開始時には相手先アドレスｘに対応する擬似ランダ
ム系列ＰＮｘを発生し、通信相手先を獲得すると自己に
予め割り当てた擬似ランダム機能ＰＮｉを発生する。例
えば自己の擬似ランダム系列ＰＮｉの発生状態を例にと
ると、平衡変調器３２において、中間周波数成分ＩＦを
有するキャリア発振器３３からの搬送波ｃｏｓ（ω_c ＋
ω_IF）ｔを擬似ランダム信号ＰＮｉで変調し、図３に示
した送信側の擬似ランダム系列信号Ｐ（ｔ）に対し擬似
的な逆関数の信号Ｑ（ｔ）を生成する。平衡変調器３２
で発生した逆関数の信号Ｑ（ｔ）と同軸線路からの受信
信号Ｓ（ｔ）がミキサ３０で乗算され、受信信号Ｓ
（ｔ）の周期と逆関数の信号Ｑ（ｔ）の周期が完全に一
致したとき、両者の自己相関ピーク値に依存した中間周
波信号が出力される。この自己相関ピーク値をもつ中間
周波信号はＩＦバンドパスフィルタ３４を介してＰＳＫ
復調器３５に与えられ、ＰＳＫ復調器３５で現信号Ａ
（ｔ）を復調する。

【００２７】図５は図２のＳＳ受信部１６の他の実施例
を示した実施例構成図であり、直接拡散変調方式を採用
したことを特徴とする。図５において、ＳＳ送信部１６
はＰＮ系列発生器２２，ミキサ２１及びパワーアンプ２
５で構成される。ＰＮ系列発生器２２は送信先アドレス
ｘの指定を受けて、送信先アドレスｘのノードに割り当
てられている擬似ランダム系列ＰＮｘを擬似ランダム系
列Ｐ（ｔ）としてミキサ２１に出力する。

【００２８】ミキサ２１には送信データＡ（ｔ）のデー
タビットがそのまま入力され、データビットが１のと
き、ミキサ２１から擬似ランダム系列Ｐ（ｔ）をそのま
まパワーアンプ２５で増幅して同軸線路に送出する。一
方、データビット０についてはミキサ２１の出力は０と
なり、実質的に擬似ランダム系列Ｐ（ｔ）は出力されな
い。

【００２９】図６は図５の直接拡散変調方式を採用した
ＳＳ送信部１６に対応する図２のＳＳ受信部１７の実施
例構成図である。図６において、ＳＳ受信部１７はＡ／
Ｄ変換器４０，シフトレジスタ４１，相関演算器４２，
ＰＮ系列発生器４３及びコンパレータ４４で構成され
る。同軸線路からの受信信号はＡ／Ｄ変換器４０に入力
され、所定周波数でサンプリングされてディジタルデー
タとしてシフトレジスタ４１に順次入力される。シフト
レジスタ４１は擬似ランダム系列信号の要素数（ワード
数）に応じた段数、例えば５１１段をもち、Ａ／Ｄ変換
器４０でサンプリングしたデータを順次シフト入力して
いる。

【００３０】シフトレジスタ４１の各シフト段の出力は
相関演算器４２に並列的に入力され、ＰＮ系列発生器４
３より並列出力されている例えばノードに割り当てられ
た自己の擬似ランダム系列ＰＮｉの各要素と掛け合わさ
れ、総和が求められる。即ち、相関演算器４２はシフト
レジスタ４１からの受信系列とＰＮ発生器４３からの基
準系列との自己相関を演算する。

【００３１】シフトレジスタ４１に入力中の受信系列と
ＰＮ系列発生器４３で固定的に発生している自己に割り
当てられた擬似ランダム系列ＰＮｉとが一致すると、相
関演算器４２は自己相関ピーク値をコンパレータ４４に
出力し、コンパレータ４４は自己相関ピーク値を判別し
てデータビット１を出力する。尚、１つの受信系列のタ
イミングで相関演算器４２から自己相関ピーク値が得ら
れない場合には、コンパレータ４４はデータビット０を
出力する。

【００３２】このように、図２に示したＰＮモデム１２
のＳＳ送信部１６，ＳＳ受信部１７は図３，図４に示し
たパルス化周波数変調方式、あるいは図５，図６に示し
た直接拡散変調方式のいずれかに従って通信相手先のノ
ードに割り当てられた擬似ランダム系列を使用したスペ
クトラム拡散変調信号を同軸線路３に送信し、この送信
に際し、相手ノードから送られてくる自己に割り当てら
れた擬似ランダム系列で変調された信号を受信復調し
て、２つのノード間でのデータ伝送を行うことができ
る。

【００３３】また、あるノード間でスペクトラム拡散通
信によるデータ伝送を行っているとき、別のノード間で
同じくスペクトラム拡散通信によるデータ伝送を行って
いても、それぞれのノード間で使用する擬似ランダム系
列は全て異なっていることから、相互に影響を及すこと
なくデータ伝送ができる。尚、上記の実施例はパルス化
周波数変調方式と直接拡散変調方式の２つの場合を例に
とるものであったが、他の実施例として周波数ホイッピ
ング変調方式（ＦＨ方式）を用いてもよいことは勿論で
ある。

【００３４】また、通信コントロール部１３による衝突
回避の通信プロトコルとしては、ＣＳＭＡ／ＡＣＫ方式
に限定されず、共通伝送路を用いた複数ノード間の通信
コントロールに使用されている適宜の通信制御方式を用
いることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、インターホン，ＦＭ放送，ＴＶ放送，衛星放送等の
広帯域伝送に使用しているＣＡＴＶシステムの同軸線路
を用いたデータ伝送において、伝送しようとするベース
バンド信号をスペクトラム拡散変調して送ることから、
周波数割当てを受けているＴＶ信号から見るとデータ伝
送に用いられる機能はノイズレベル程度と小さく、周波
数割当てされた信号に対する影響を防ぐことができる。

【００３６】また、スペクトラム拡散信号としてデータ
伝送を行うことから、周波数割当てを受けたＴＶ等の信
号に対する高調波の影響も考慮する必要がない。従っ
て、本発明のスペクトラム拡散信号を用いた同軸線路の
転送によれば、周波数割当てされたＴＶ信号等を妨害す
ることなく、信頼性の高いデータ伝送を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成図

【図２】本発明のデータ伝送装置の実施例構成図

【図３】本発明のモデムで用いるＳＳ送信部の実施例構
成図

【図４】本発明のモデムで用いるＳＳ受信部の実施例構
成図

【図５】本発明のモデムで用いる他のＳＳ送信部の実施
例構成図

【図６】本発明のモデムで用いる他のＳＳ受信部の実施
例構成図

【図７】従来の同軸線路を用いたデータ伝送装置の説明
図

【図８】ＣＡＴＶ同軸線路の周波数配置を示した説明図

【符号の説明】

１：ＴＶアンテナ ２：ヘッドエンド ３：同軸線路 ４：混合分配器 １１ａ〜１１ｎ：ノード（端末通信制御装置） １２：ＰＮモデム １３：通信コントロール部 １４：ＣＰＵ １５：制御機器 １６：ＳＳ送信部 １７：ＳＳ受信部 １８：ＳＳ制御部 ２０，３０：ミキサ ２２，３１，４３：ＰＮ系列発生器 ２３，３２：平衡変調器 ２４，３３：キャリア発振器 ２５：パワーアンプ ３５：ＰＳＫ復調器 ４０：Ａ／Ｄ変換器 ４１：シフトレジスタ ４２：相関演算器 ４４：コンパレータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＣＡＴＶシステムの同軸線路を使用して複
   数の端末間で情報の双方向伝送を行う同軸線路を用いた
   伝送装置に於いて、 送信先に割当られた擬似ランダム系列を用いて送信信号
   をスペクトラム拡散変調して前記同軸線路に送出する送
   信部と、自己に割当てられた擬似ランダム系列を使用し
   て前記同軸線路からの受信したスペクトラム変調信号か
   ら元の送信信号を復調する受信部と、送信要求に基づい
   て前記送信部と受信部の動作を制御する通信制御部とを
   設けたことを特徴とする同軸線路を用いた伝送装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の同軸線路を用いたデータ伝
   送装置に於いて、前記通信制御部は、送信開始に先立っ
   て送信先の擬似ランダム系列を使用して前記受信部によ
   り受信信号を復調させ、復調出力が得られなかった場合
   は前記送信部による送信動作を開始し、前記受信部から
   復調出力が得られた場合は復調出力が得られなくなるま
   で前記送信部の送信動作を禁止し、同一送信先に対する
   通信要求の衝突を回避することを特徴とする同軸線路を
   用いた伝送装置。