专利汇可以提供在电网上的点到多点系统中用于多路访问和传输的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及多个用户设备(A,B,...,X),并涉及一前端设备(1),所述用户设备与前端设备借助于上行信道和下行信道通过 电网 (2)相连。该创造性的方法实质上提供了:通过上行信道 访问 多个用户设备(A,B,...,X);使用OFDMA/TDMA/CDMA多路复用通过下行信道同时发送由前端设备(1)发出的多个信息 帧 ;用于以使上行和下行信道的传输容量最大化的方式来动态地指派每个载波的标准;可以根据 请求 该传输的用户和信息的类型而 修改 的服务 质量 ;以及借助于对 信噪比 的持续监视和计算来进行的带宽动态分配。,下面是在电网上的点到多点系统中用于多路访问和传输的方法专利的具体信息内容。
1.用于在电网上对数据进行点到多点的多路访问和多路传输的方 法,包含借助于电网(2)进行双向通信的前端工具(1)和多个用户 工具(A,B,...,X),其中上游信道是从用户工具(A,B,...,X) 到前端(1)的信道,下游信道是从前端(1)到用户工具(A,B,..., X)的信道,工具(A,B,...,X)中的每一个都包含用于使该用户工 具(A,B,...,X)能够发送的信息量最大化并使这些工具(A,B,..., X)中的等待时间最小化的媒体访问控制器(MAC)(3,4);并且其 中通过频分双工(FDD)和/或时分双工(TDD)来将电网划分为上游和 下游信道,其特征在于它支持:
-由多个用户工具(A,B,...,X)在上游信道中进行访问并由前 端(1)在下游信道中借助于多路复用OFDMA/TDMA/CDMA—即正交 频分多路复用、时分多路复用和/或码分多路复用—来同时发送多 个信息链路;
-标准,用于以这个载波上更大的传输容量—每个载波上更多的比 特或更佳的信噪比—动态地向用户、以及在于该时刻具有待发送 信息的用户之间指派OFDM系统—正交频分多路复用—中的每个载 波,以便使上游和下游信道中的传输容量最大化,换句话说,就 是对前端在发射和接收中观察到的频率响应加以均衡和校平;
-根据需要该传输的用户和信息的类型来调整服务质量(QoS), 其中可以按照不同时刻的频率响应和在用户工具(A,B,...,X) 与前端工具(1)之间的不同距离来修改这个服务质量;
-通过持续地计算和监视由用户工具(A,B,...,X)和前端工具 (1)在系统的整个带宽上观察到的信噪比,动态地在多个通信请 求之间指派可用带宽;以便按照每个用户在每个时刻的传输需 求、为这个用户建立的服务质量参数(QoS)、用于使该系统的总 容量最大化的标准和用于使传输等待时间最小化的标准来分配传 输资源,所述的传输资源是OFDM系统中的组合数目的载波,为此 使用了对一个码元的载波在用户之间进行的重新分配(OFDMA), 在时间上的重新分配(TDMA),这是码元到码元的,通过码的重 新分配(CDMA),通过持续监视用于电力线路的经常变化的质量 参数来优化所述的重新分配。
2.根据权利要求1所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于它还包含最大化装置,所述的 最大化装置是用于均衡或校平由前端工具(1)在发射和接收中看见的 频率响应的装置,[这是由于电力线路担当在一个点与另一点之间的频 率选择信道这一事实造成的,这一事实使某些频率展现出更大的信噪 比(S/N)并因此展现出比其它频率更大的传输容量,这样对于一些用 户,一些频率可能是展现出更大的S/N比的那些频率,而对于其它用 户,这些频率将是不同的];如所述的最大化包含:
-指定与OFDM信道中的载波数大小相等的向量空间,其中组成这 个空间的元素是每个用户可以在每个载波中看见的每载波比特数 或在每个载波中使用的星座的尺寸;vi=[vi1,vi2...vin],其中N 是涉及向量的通信链路中使用的载波总数,ViX表示在从前端的观 点来看的载波x中,在来自或去往该用户i—取决于所涉及的是哪 条链路—的通信中的每个载波上的可使用比特数。
-在具有待发送信息的用户之间分配载波以便最大化这个向量的1 范数:‖v‖,其中v是每个前端工具在上游和下游中的当前码元中 使用的每个载波或星座的尺寸或每载波比特的向量;
-将上游和下游的载波总数N分组到M个载波的子信道中以简化该 算法的计算和实施,以便减小向量空间的尺寸,产生具有尺寸N/M 的向量空间,其中坐标值是该子信道中的所有载波的和,并作为 结果给出每个用户在每个子信道中看见的每个OFDM码元的传输容 量;
-将子信道的宽度调整到相干带宽,该相干带宽定义为第一个和最 后一个载波的频率位置之间的频率差,其中在这些载波中的频率 响应的差异小于某个阈值。
3.根据权利要求1和2所述的用于在电网上对数据进行点到多点 的多路访问和多路传输的方法,其特征在于前端(1)中的MAC(4)包 含负责在上游和下游信道中动态地分配带宽以便从用户工具(A, B,...,X)进行多个通信的判定块(5)或判定器,其中由这个判定块 用来动态指派传输带宽的标准是前面所述的那些标准,并且为其采用 了以下方式:
-面向分组的传输,前面是指示该传输指向哪个用户以及在什么条 件下的标题;
-使用作为频率和不同用户的函数的正交传输容量的标准来将上 游和下游信道分成子信道,以便使用户被多路复用来最大化上游 和下游信道的带宽传输;
-随时间变化地将载波动态地指派给多个用户,以便:
-在下游链路中,由子信道发出的每个分组的标题尤其指示目 的地、大小和所使用的星座等,这样,用户必须能够检测和 理解由任何子信道接收的所有标题,同时,在知道调制中所 用的每载波比特的向量的情况下,只从指向它们的分组中解 调信息;
-在上游链路中,除了被调整到相干带宽的子信道中的划分之 外,还进行时间上的划分,这样,隙被定义为在两个对于这 些隙的分配消息(SAM)之间在上游信道中的码元数,所述的 两个隙分配消息(SAM)构成了该判定器(5)用于向用户指 派资源的单元,其中通过由下游链路向用户工具(A,B,..., X)发送被称为SAM的分配消息来定期指派这些资源,所述的 分配消息可包含一个或多个隙的信息,并在它们所涉及的隙 之前定期的确定数目的采样处被发送,换句话说,它们在时 间上超前于所涉及的隙,这样,如果隙的码元数较小,则可 获得的等待时间的下限也较小,但系统的复杂程度更高,正 如在资源分配消息(SAM)中的上游信道中的传输容量的成本 一样;
-连续地为每个用户测量在上游信道和下游信道中的信噪比,以便 连续地为所有用户更新每个子信道中的传输容量;
-借助于询问,也就是分别轮询隙和资源申请消息(MPR)得到的 关于哪些用户(A,B,...,X)希望进行传输以及数量如何的连续 信息,其中在上游中的前端(1)的上层是向判定器(5)通知待 传输信息量以及从哪些用户进行传输的那些层;以及,
-关于为每个用户定义的QoS—带宽和等待时间—的信息,所述 QoS是信道容量从前端工具(1)阻塞的用户的数目的函数,这样, 可以在多个用户希望在一个给定时刻进行发送的情况中对连续指 派给单一用户的隙的数目加以限制,从而维持用户在上游连接中 访问的平等性。
4.根据权利要求3所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于当前端工具(1)希望通过下游 信道向一个或多个用户工具(A,B,...,X)进行发送时,该判定器块 (5)使用一个或多个所涉及的子信道动态地分配带宽,并借助于由子 信道发出的信息分组中的标题来向使用的目的地建议这个或这些子信 道,为此,每个用户工具在检测到所述标题之一涉及被指向它的分组 时解码相应的数据,因此用户工具(A,B,...,X)可以从多个不同的 子信道接收多于一个的分组,能够向该标题指示将新的分组传输到用 户,或指示将使用其中发送标题的子信道来加速先前由另外的一个或 多个子信道发送到相同用户的分组的传输,这是借助于对这个新的子 信道和已被用于先前分组的传输的那些子信道的载波加以聚集而实现 的。
5.根据权利要求4所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于调制由下游连接中的子信道发 送的标题,优选地使用对于解码具有较少信噪比要求的调制,优选地 使用DPSK,差分相位调制,和/或QPSK,正交相位调制,伴有误差校 正/检测代码和频率分集,在不同载波上发送相同的信息,和/或时间 分集,在不同时刻发送相同的信息,以便提高正确解码所述标题的概 率。
6.根据权利要求4所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于已经涉及的标题包含用于合适 的信息分组的所有必要信息,这样:目的地、分组类型、对于频率和/ 或时间上的变化的使用、该分组将被预定给一个用户还是多个用户— 多播模式—和/或预定给所有用户—广播模式、为每个载波使用的调 制、是否已经使用了FEC冗余—误差校正/检测代码—来保护信息分 组、和/或是否会使用标题被发送到的子信道来加速来自于先前由另一 子信道发送的分组的信息的传输,或其它信息。
7.根据权利要求3所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于其中上游连接被划分的隙可被 用户工具(A,B,...,X)用于:
-传输对于询问消息—轮询—的请求;
-传输资源申请消息(MPR),
-传输包含以下一项或所有项的数据:
-同步序列,
-均衡序列,
-用于估计信噪比的序列,和/或
-关于该用户(A,B,...,X)希望发送到前端(1)的信息的 数据。
8.根据权利要求3所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于在上游连接中,该前端(1)的 判定器(5)包含用于以可变的形式向每个用户工具(A,B,...,X) 提供最充足的带宽的装置,借助于隙的最佳指派算法按照诸如待发送 信息量、所请求的服务质量、待发送信息类型、由用户在承认的隙中 观察到的信噪比等参数来供应更多或更少的隙,并使用SAM消息将所 述判定器(5)作出的决定传送给用户工具(A,B,...,X)。
9.根据权利要求3和7所述的用于在电网上对数据进行点到多点 的多路访问和多路传输的方法,其特征在于用于传送由前端(1)的判 定器(5)作出的关于在上游连接中分配隙的决定的方法是通过下游连 接向每个用户工具(A,B,...,X)发送指派消息SAM,并可以包含关 于一个或多个隙的信息,是定期发送的并总是在它们所涉及的隙之前 的确定数目的采样,也就是它们在时间上超前于所涉及的隙,至少包 含:
-对于每个隙被给到的一个或多个用户(A,B,...,X)的指示,
-对于每个隙将被用于的用途的指示,
-在将被给到每个用户的隙之中的码元的数目,
-每个用户可以从其开始使用该隙的码元号,
-关于必须用于数据传输的调制的信息,优选为QPSK或与前端工 具(1)对于已确定的作为该信道中的信噪比的函数的误差定额进 行协商的星座;
它还包含:
-证实接收到资源申请消息(MPR),
-限制对于已确定的用户工具(A,B,...,X)的访问,
-校正在用户工具(A,B,...,X)的时间传输窗口中的迂回,
-关于功率控制的信息,
-将要由用户发送的数据的类型和数目,换句话说,是否将要发送 0个或更多个均衡或同步码元,以及对于声音/噪声的估计和/或信 息中的数据,其中优选地使用一些额外的误差保护来对这些SAM 消息加以编码,例如具有用于校正/检测误差、频率或时间分集的 更大容量的代码,以及其它系统。
10.根据权利要求3所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于在下游信道中,判定器(5)采 用考虑了诸如用户工具(A,B,...,X)在子信道中观察到的信噪比或 频率响应、消息优先权、信息量等参数的分配函数;同时用户对通过 下游连接发送的标题从关于目的地的信息开始进行解码,并决定他们 是否必须接受与该标题在同一子信道中发送的数据,包含所述的标 题。
11.根据权利要求10所述的用于在电网上对数据进行点到多点的 多路访问和多路传输的方法,其特征在于判定器(5)可命令使用一个 或多个附加的子信道以用于相应的调度,或增加用户的带宽,其目的 是加速所涉及的分组的传输,指派多于一个子信道以便在一个时间发 送多于一个的信息分组,借助于所调度的消息中的标题来指示这些决 定中的任一个。
12.根据权利要求10和11所述的用于在电网上对数据进行点到多 点的多路访问和多路传输的方法,其特征在于判定器(5)可以根据每 个用户(A,B,...,X)可在多个子信道中观察到的频率响应来在上游 和下游中的多个子信道上分配用户(A,B,...,X),以便使在每个时 刻使用的带宽最大化。
13.根据权利要求9和12所述的用于在电网上对数据进行点到多 点的多路访问和多路传输的方法,其特征在于对于上游和下游信道, 判定器(5)在指派资源时使用QoS作为用于使等待时间最小化的标准 之一,换句话说,每个用户工具(A,B,...,X)在上游连接中提出访 问请求之后尽早进行发送,或者从前端工具(1)向用户(A,B,..., X)尽快发送分组。
14.根据权利要求3所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于MPR消息优选为较短的控制消 息以便向用户工具(A,B,...,X)通知是否希望发送数据以及作为选 择的在以下时刻用户工具(A,B,...,X)需要的服务质量和待发送的 信息块的大小:
-当由用户工具(A,B,...,X)接收到的SAM消息指示被指派给 所述工具的下一个隙就是一系列数据传输隙中的最后一个时,该 用户工具(A,B,...,X)使用该隙的一部分在它有更多待发送数 据的情况中发送MPR消息,
-当用户工具(A,B,...,X)不再有更多待发送的数据并仍然有 已指派的隙时,在这种情况下,相应的MPR消息将指示前端(1) 不再指派给它更多的隙并将剩余的隙重新指派到其它用户工具 (A,B,...,X),
-当借助于SAM向用户工具(A,B,...,X)指派了专用于资源申 请(MPR)的隙时,使得希望进行发送的一个/多个用户工具(A, B,...,X)随机或借助于考虑了用户类型、信息类型和其它参数 的已确定算法来使用这个隙的一小部分来发送它们的MPR到这个 隙;以及其中前端工具(1)检测当多个用户工具在隙的相同区中 发生资源申请重合时可能出现的冲突的方式,这样的冲突可以借 助于现有技术中已知的算法得以解决,也可以通过使用户工具 (A,B,...,X)在之后的干预中重新发送它们的位置直到解决了 用户(A,B,...,X)之间的竞争而得以解决。
15.根据权利要求3所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于所述轮询隙允许通过使用询问 算法向最大数目的用户(A,B,...,X)就它们是否拥有待发送的信息 进行提问,其目的是:当所述最大数目被超过时,相同的用户工具(A, B,...,X)并不始终是被提问的那些用户工具,并且在前端(1)包含 用于根据用户所展示的行为而将用户工具分成多个类别的装置,为了 获得这个信息,该前端(1)向它需要其行为的相关信息的那些用户指 派询问隙,轮询,当这些用户拥有待发送的信息时,就在分配给它们 的隙的一部分中进行响应。
16.根据权利要求7和9所述的用于在电网上对数据进行点到多点 的多路访问和多路传输的方法,其特征在于当用户工具(A,B,...,X) 拥有待发送数据时,它在消息(SAM)宣布随后的一个隙被预定用于轮 询或MPR之前保持等待,这样,如果它接收到轮询SAM,就执行下列步 骤:
-用户工具(A,B,...,X)对SAM中的某些比特进行校验,所述 的比特指示它是否属于可使用下一个轮询隙的用户组,
-SAM消息指示其中用户工具(A,B,...,X)必须对资源请求进行 回复的位置,这些位置是由持续监视用户工具(A,B,...,X)可 以在多个载波-用于上游通信的可用频率-中看见的信噪比的前 端工具(1)确定的;
-将轮询隙分成多个有效区,这些有效区是时间/频率的较小的部 分,用户工具(A,B,...,X)选择由SAM指示的区以避免申请的 冲突;
-用户工具(A,B,...,X)在所选的区中发送轮询消息;并且
-如果所述的轮询已被前端工具(1)接收,则用户工具(A,B,..., X)会在之后接收指派隙的SAM消息;而如果还没有收到所述轮询, 则该用户工具(A,B,...,X)将必须等待直到有了新的轮询SAM; 而如果用户工具(A,B,...,X)已经在SAM中接收到MPR隙的宣 布,则该用户工具(A,B,...,X)将在所述隙中远离要发送的必 需品的地方发送MPR消息,所述的MPR消息优选地指示它希望发 送的信息的大小、优先权、所要求的QoS,因此所述信息可被标题 解码并可被用来优化用于指派仲裁隙(5)的算法;已经预见到: 如果该前端(1)检测到冲突,则开始一个算法来解决这个冲突或 等待用户工具(A,B,...,X)在另一个MPR隙或轮询中发送它们 的申请,因为判定器(5)不会在随后的SAM中授予任何数据传输 隙。
17.根据权利要求2、10和16所述的用于在电网上对数据进行点 到多点的多路访问和多路传输的方法,其特征在于在传输中,用户工 具(A,B,...,X)遵守前端工具(1)作出的关于传输时刻、将使用 的载波、调制类型以及其它参数的决定,按照以下处理:
-在已经正确地从用户工具(A,B,...,X)接收到传输请求后, 该前端工具(1)从按照行为、传输容量、服务质量和提出申请的 用户工具(A,B,...,X)的其它参数并按照在子信道中监视的信 噪比而作出的估计开始指派足够的时隙/频隙,该判定器(5)负 责使用前面提到的算法来在提出发送数据的申请的用户之间分配 隙;
-当用户工具(A,B,...,X)借助于对SAM消息的解调和解码检 测到有一个或多个隙被预定给该用户工具时,它就执行下列操 作:
-检查被指派的隙中的每一个以及必须在每个隙的每个载波 中使用的调制的类型,其中该SAM消息负责按照判定器(5) 所指派的隙来传送这个信息;
-计算它将能够发送的比特总数,并从它的存储器中提取该数 据,这些是关于数据、均衡、同步、对于声音/噪声的估计或 它们的任何其它组合的信息,正如在指派给该隙的SAM消息 中指示的;
-在必须发送的隙的部分上等待起始码元,并使用所选择的调 制来执行数据的传输;
-如果任一个所指派的隙的类型是时间或频率分集,则该用户 工具(A,B,...,X)必须以安全形式发送已调信息,所述的 安全形式优选为QPSK,在频率上重复多次,也就是说,从载 波k+N、k+2*N等中的载波k传输相同的信息,这取决于所 使用的分集以及所指派的载波,或在不同时刻重复多次,时 间分集;
-如果该隙是轮询或MPR类型,则使用前面在权利要求16中 指定的方法。
18.根据权利要求1所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于已经涉及的CDMA多路复用包含 频率跳跃方法,如果将该频率跳跃方法应用于载波,则用户工具(A, B,...,X)在传输时刻仅按照在每个瞬间指示可用于发送信息的载波 的序列来使用一些载波,该序列是预先定义的,并且可以通过伪随机 序列生成,该伪随机序列的种子是借助于SAM消息传送的,而如果将 所述方法应用于子信道,则该序列被用于在时间上的每一时刻向用户 工具(A,B,...,X)指示必须使用哪个子信道进行发送。
19.根据权利要求3所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于调制由隙在上游连接中发送的 信息分组标题,优选地使用对于解码具有较低信噪比要求的调制,例 如DPSK,差分相位调制,和/或QPSK,正交相位调制,连同校正代码/ 误差检测和频率分集,在不同载波上发送相同的信息,和/或时间分 集,在不同时刻发送相同的信息,以便提高正确解码的概率。
20.根据权利要求3和19所述的用于在电网上对数据进行点到多 点的多路访问和多路传输的方法,其特征在于标题包含关于相应信息 分组的所有必要信息,这些信息例如关于分组类型、频率和/或时间分 集的使用、用于调制分组中的信息的调制—例如QPSK中的所有载波或 具有在每个用户已经与前端进行协商之后被固定用于作为该信道上的 信噪比的函数的已确定的误差率的星座的所有载波、以及用于保护分 组中的信息的FEC冗余,代码校正冗余/误差检测。
21.根据权利要求3所述的用于在电网上对数据进行点到多点的多 路访问和多路传输的方法,其特征在于它包含—系列的控制以便在传 输期间在不对任何用户不利的条件下使所有用户的信噪比最大化,从 而允许在上游连接中在相同的OFDM码元中进行多路访问并在下游连接 中传输多个信息分组;所述的控制是:
-控制每个用户工具(A,B,...,X)的注入功率;
-控制每个用户工具(A,B,...,X)的时间窗口;
-控制采样频率,也就是用户工具(A,B,...,X)的频率同步。
22.根据权利要求21所述的用于在电网上对数据进行点到多点的 多路访问和多路传输的方法,其特征在于在这些对于注入功率的控制 上使用自动增益控制和/或功率屏蔽,通过所述控制,使来自用户工具 (A,B,...,X)的信号以几乎相同的功率到达前端(1),这样,就 可以在接收中不损失信噪比的条件下利用极少比特的A/D—数字/模拟 —转换器进行工作。
23.根据权利要求21所述的用于在电网上对数据进行点到多点的 多路访问和多路传输的方法,其特征在于使用窗口控制来控制从多个 用户(A,B,...,X)同时到达前端(1)的信号,换句话说,所发送 的所有OFDM码元的起始在同一时间窗口内到达前端(1);这个控制 是通过下列方式进行的:
-在下游信道中发生的开环中的调整,表示在时间窗口中的粗调, 其中每个用户工具(A,B,...,X)可以看见通过下游信道到达的 分组,以此近似地推断必须在传输中延迟/提前的采样,以便使它 们在最佳时刻到达前端(1);
-在上游信道和下游中借助于SAM消息进行的闭环中的调整,表示 在时间窗口中的细调,其中前端工具(1)检测和传送该用户工具 (A,B,...,X)为了达到传输的最佳时刻而必须延迟/提前的采 样数量。
24.根据权利要求21所述的用于在电网上对数据进行点到多点的 多路访问和多路传输的方法,其特征在于在所述频率控制中和同步之 后,每个用户工具(A,B,...,X)知道前端(1)所使用的采样频率, 然后使用该采样频率来校正上游信道中的传输以便使接收中的频率误 差为零;下列方法被用于校正用户工具(A,B,...,X)中的传输频率:
-借助于旋转器在载波中进行残留误差校正,该旋转器对每个载波 所经受的旋转进行补偿,将每个载波乘以想要的角度的复指数; 和
-借助于可包含系统的数字处理部分中和/或可变频率振荡器中的 重采样器或模拟部分中的VCXO的频率校正器元件进行的采样频率 校正,其中考虑如果相应的时钟足够精确,就不必须使用所述的 频率校正器元件,使用前面提到的旋转器足以校正载波中的残留 误差。
正如发明名称所述的,本发明涉及一种对于在多用户系统中的数 据的多路访问和多路传输的方法,用于在电网上进行数据的点到多点 的数字传输。这一方法指定所选的用于控制到该电网的访问的方法作 为通过下行信道(从前端工具(kit)到多个用户工具)和上行信道(从 用户工具到前端工具)进行传输的方式。本发明的方法已经被设计成 特定用于如专利申请号为200003024、题为“point to multipoint system and process for the transmission over the electricity network of digital data(用于在电网上传输数字数据的点到多点 系统和方法)”的发明中描述的系统,但是,这并不排除将它用于支 持这种应用的其它系统和结构中。
本发明的主要目的是使传输容量最大化,换句话说,是使每个用 户可以从配电网中提取的带宽最大化。
本发明的技术领域包含于在电信部分中,更具体地说,是包含于 在前端和多个用户之间使用电网作为传输方式的双向通信的领域中。
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