CN102201837A - 用于各种传输装置的通信节点和过程 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于各种传输装置的通信节点和过程。一种节点和过程，配置用于通过N个不同传输装置在数据信号通信系统中使用。该节点包括N个独立的AFE。每个AFE配置用于在N个不同传输装置的相应装置上接收或者传输信号。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年3月22日提交的西班牙专利申请ES201030411的优先权。通过引用将上述申请公开的全部内容结合于此。
技术领域
本发明应用于使用各种传输装置的通信系统。尤其是，本发明的节点和过程允许通信网络的节点可以同时被连接至各种通信装置，并且可以与连接至所述通信装置中任一项的节点进行通信。
背景技术
出于提高通信网络覆盖范围的目的，可以获得各种传输装置(电的、同轴线缆和电话线缆、或者连线)，这些传输装置其间彼此连接以实现公共通信网络。
出于此目的，迄今已知的系统针对每种装置使用不同的节点并且在节点间切换。
在图1中，节点1可以通过使用用于传输装置的适当OFDM参数配置来与节点2通信。安装可以扩展至与不同装置操作的两个或者更多网络(域)。为了让连接至不同装置的节点能够传递数据，有必要具有设备(网关)，该设备(网关)具有连接至每个装置的两个节点以及用来在节点之间交换数据的桥接装置。在图2中，如果节点1想要向节点6发送消息，则节点1必须通过同轴装置向节点3发送消息，同时使用用于同轴装置的传输参数。节点3将通过桥接装置向节点4传递消息，该节点4将使用用于PLC装置(电力系统)的传输参数向节点6传递消息。此方案的问题在于，在多个互联的装置的直接关系中，复杂性增加。如果存在N个装置，则系统复杂性和成本实际上增加N倍。
如所见，在对装置的访问级或者端口级处，每个装置以其自身的MAP消息(接入装置计划)独立操作，该MAP消息描述在设备的访问周期(MAC周期)期间对信道的访问或者端口。数据可以同时通过两个装置传输。为了通信，每个节点使用相关于其传输装置的参数。如果数据将被发送至位于另一装置中的节点，则该数据必须首先被发送至将这些装置进行互联的节点。在专利申请US2009302969中描述了这些系统的示例。
其他方案(也在专利申请US2009302969A1中描述)使用物理地连接各种装置的无源桥接装置。尽管此方案的成本可能会较少，但是由于并行地采用各种传输装置、不利于本身已经具有显著衰减的连接，以无源方式在装置之间进行互联的方法导致节点间的衰减增加。此外，噪声最大的装置将通过提高其噪声级或者噪声基础而限制最清洁装置的动态容限。
另一限制在于，PSD(功率谱密度)不能针对每个装置调节，并且从一个装置传递到另一装置的功率依赖于超出人员控制范围的因素。这将需要在最具约束性的装置中注入许可的最小功率，由此将不利于其中可以被注入更大功率的装置。
发明内容
根据本发明，提供了根据独立权利要求的节点和过程。在从属权利要求中限定了优选实施方式。
根据本发明的一个方面，提供了一种节点，该节点配置用于通过N个不同传输装置而在数据信号通信系统中进行使用，特征在于该节点包括N个独立的AFE，并且其中每个AFE配置用于在N个不同传输装置的相应装置中接收或者传输信号。
作为结果，装置在注入功率以及敏感度方面被优化，以便从每个装置中获取最佳动态容限。
根据本发明的附加方面，提供了一种过程，该过程用于通过N个不同传输装置进行数据信号通信，特征在于通过经由N个AFE连接至N个装置的节点进行通信，以及其中每个AFE按照N个不同传输装置的相应装置接收或者传输信号。
借助于使用本过程，节点可以同时被连接至不同装置，并且可以与连接至所述装置中任一项的节点进行通信。
从详细描述、权利要求书和附图中，本公开的进一步适用性领域将变得清楚。详细描述和具体示例仅在于示意性目的，而并非旨在于限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和所附附图中，将彻底理解本公开，在附图中：
图1是根据现有技术状态的与单一传输装置一起操作的通信系统的示意性表示；
图2是根据现有技术状态的具有两个不同传输装置的通信系统的表示；
图3是根据本发明的具有两个不同传输装置的通信系统的表示；
图4是根据本发明的具有三个不同传输装置的通信系统的表示；
图5是根据本发明的可以针对两个装置同时操作的通信系统的节点的表示；
图6是根据本发明的可以与两个装置同时操作的节点的发射机的备选表示；
图7是根据本发明的可以与两个装置同时操作的节点的接收机的备选表示；
图8是根据本发明的可以与两个装置同时操作的节点的发射机的第二备选表示；以及
图9是根据本发明的可以与两个装置同时操作的节点的接收机的第二备选表示。
具体实施方式
在通过室内连线网络的情况下，传输装置可以是以下之一：
●PLC(“电力线系统”)
●电话线
●同轴线缆
●CAT5线缆等(以太网类型)
根据本发明，将装置进行互联的设备包括具有单一多装置网络(域)(而并不存在与装置相同数量的网络)的单一节点(而并不是针对每个传输装置一个节点)(图3和图4)。此节点连接至具有用于每个装置的独立AFE(模拟前端)的不同装置。由于该节点是单一节点，仅有一个AMP(接入装置计划)。并且全部装置在接入装置级处联合操作。AFE中的每个配置用于向其连接的特定装置注入信号，并且与每个装置中允许的功率谱密度(PSD)掩模相一致。
如图3所示，当在装置间传输数据时，需要通过节点3传递。如果节点1希望与节点6通信，节点1将首先向节点3传输消息，并且节点3将该消息重传以便节点6可以接收该消息。在此设置中，使用LLC(链路层控制)级处的数据重复功能，节点3充当重复器(repeater)而不是如图2所示用作桥接装置。由于在每个网络中定义了安全性，因而这是重要的。如果使用桥接装置，通过桥接装置传递的分组被解密并且再次被加密，从而桥接装置是入侵者可以攻击网络安全性的攻击点。
在此配置中，网络能力或多或少地类似于在电力线网络上可以获得的能力，但是益处在于，通过同轴线缆的连接可以以高于PLC上速度的较高速度操作(同轴线缆的噪声通常小于PLC但具有较少的连接点)。在一个实现示例中，当PLC中的噪声过高以至于不能允许通过该PLC进行传输时，域管理员不时在连接至同轴装置的节点之间部署传输。在另一示例中，假设在所述通信中不同时涉及连接至两种装置的节点(该节点将仅参与所述通信中的一种通信)，则在连接至同轴装置的节点和连接至PLC的节点之间同时传输。如果存在两个节点连接至该装置，则两个节点可能是用于数据分组的重复器，该数据分组必须从一个装置传递至另一装置。依赖于信道特征的实例，可以是：位于不同装置上的两个节点之间的分组将所述节点之一用作重复器，以及在另外节点对之中的分组将所述节点中另外的节点用作重复器。
如前所述，节点可以连接至一个、两个、三个或者四个装置，如图4中所见。
在此情况下，节点3、4和7之间的通信可以同时使用同轴装置和电话装置。这允许通过装置中的每一个发送不同数据(即使来自相同数据流或串流)，由此将传输速度或者速率加倍。
在另一具体示例(图4)中，两个节点与两个AFE(节点3和节点4)一起使用，其中每个分别连接至电话线和同轴线缆；这两个节点使用两个装置进行通信，由此传输速度或者速率是使用每个装置时所获得速度或速率的总和。在两个装置(尤其是，在PLC和电话线)之间干扰的情况下，有必要使用MIMO(多输入多输出)过程；如果不存在任何干扰，则它们可以被认为是完全独立的信道。另一方面，当一个节点使用两个装置而其他节点使用一个装置时，干扰可以是有益的，因为可以使用MISO(多输入单输出)过程或者SIMO(单输入多输出)过程。在第一种情况下，传输由两个装置执行以使得在一个装置中接收的信号被最大化。在第二种情况下，通过一个装置传输并且在两者上检测信号，并且信号被组合以便提高信噪比和分集。
在图5的示例中，由两个AFE传输相同信号，并且在每个装置中注入适当的功率。除非使用附加模拟滤波器，否则PSD的形式是同样的，然而PSD的级依赖于装置。在接收期间，选择两个信道之一。此选择可以利用模拟活动检测器实现，或者由于对装置进行互联的节点是网络的主管，并且在任何时候知晓哪个节点可以传输、以及由此必须从哪些装置进行监听而实现。
在另一示例中，并入了两个不同DAC转换器(数模转换器)。图6示出了这种实现(为简化起见，仅示出了传输)。以此方式，数字滤波可以应用于使信号(PSD)适用于每个装置。
在另一具体实施方式中，系统包括两个ADC(模数转换器)，以及一旦在接收到信号时对信号进行数字选择。该选择(图7)可以基于具体信号(通常称为“前导”)的检测，该选择比模拟选择更为可靠。
在另一具体示例(图8)中，在传输模式中，在PHY级(用于ISO的OSI模型的物理级)存在两个不同的处理块。由此，由于允许针对每个信号使用不同的载波功率掩模，对于每个装置的PSD配置更为灵活。将在图9中示出接收方案。
在图5、图6和图7的示例中，由每个信道传输的数据是相同的。在图8的示例中，可以由每个信道或者不同信道传输相同数据。类似地，利用图9的接收机，可以由每个信道接收相同或者不同的数据。
如果已经在两个信道上传输相同数据，则由每个PHY提取的数据将被组合。这可以利用每个信道的基于SNR的度量等，使用MRC(最大比率组合)来执行。还可以应用于如下情况：从仅通过一个装置传输的节点接收。在此情况下，可能存在耦合至另一装置的特定干扰，由此将通过两个装置接收信号。如果不存在干扰，组合将自动考虑此情况，这是由于在没有功率注入的装置中SNR将为0。
如果传输的信息不同，则接收到的数据将以适当形式在每个信道上复用。在此情况下，MIMO过程可以用于接收以消除干扰，并用于从不同信道提取信息。如果不存在干扰则不必如此，并且不同信道可以被独立地对待。
在存在干扰的情况下，必须将相同OFDM参数用于全部信道，否则干扰将破坏信号，并且可能将不能使用MIMO过程。如果不存在干扰，则OFDM参数可以是不同的，这无关于是否通过每个信道传输相同信息(在任意情况下，在MAC级传输的数据流或者串流总是单一的)。
用于每个装置的频带可以是相同的或者可以是不同的。使用不同频带也是一种避免干扰的方式。
当选择OFDM参数时，最佳选择是用于PLC的OFDM参数，由于它们是具有OFDM符号的较大持续时间的OFDM参数，以及由此该OFDM参数允许使用较大循环前缀，可以利用该循环前缀面对较大分散的信道响应。
在仅使用一个装置传输的情况下(两个节点仅具有一个AFE)，最佳参数可以用于该装置。另外，在装置间不存在干扰的情况下(或者此类干扰相当低)，可以同时通过另一装置进行传输。
本发明的另一方面允许将各种装置的导体组合使用作为一组M个导体，其中M-1个信号可以被注入至该组M个导体，以及使用公共模式时的将通过地返回的另外的M-1个信号。在一个实现示例中，PLC装置具有3个导体(通常是用于相位、中性和地)，以及由一对连线形成的电话线，从而具有一组5个导体，该组导体最多可被并行地注入5个信号，这些信号将使用MIMO过程发送和接收。
尽管示例涉及两个装置互联，但是可以以相同方式进行三个或者更多装置的互联。
本发明解决了与连接通信节点相关联的问题(该通信节点彼此间依次连接至不同传输装置)，以实现较为简单的公共通信网络并具有大于当前现况的覆盖范围。
另外，由于全部节点可以在彼此间通信，还通过消除确定哪些节点被连接到每个装置的要求而简化了安装过程。
Claims (20)
1.一种第一节点，包括：
至少一个物理层设备；
第一收发机，包括连接至第一传输线的第一模拟前端，其中所述第一模拟前端配置用于经由所述第一传输线在所述至少一个物理层设备和第二节点之间传递第一数据；以及
第二收发机，包括连接至第二传输线的第二模拟前端，其中所述第二模拟前端配置用于经由所述第二传输线在所述至少一个物理层设备和第三节点之间传递第二数据，
其中所述第二传输线的第一类型不同于所述第一传输线的第二类型；以及
其中所述第一节点配置用于在链路层控制级作为使用数据重复功能的重复器而执行。
2.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述第一类型是以下之一：电力线系统类型、电话线类型、同轴线类型以及以太网线缆类型；以及
所述第二类型是以下之一：电力线系统类型、电话线类型、同轴线类型以及以太网线缆类型。
3.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述第一类型是电力线系统类型；以及
所述第二类型是电话线类型和同轴线类型之一。
4.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述第一传输线具有与所述第二传输线不同的传输速度；以及
所述第一传输线具有与所述第二传输线不同的功率谱密度。
5.根据权利要求1所述的第一节点，其中所述第一节点在不执行解密和加密的情况下传输所述第一数据和所述第二数据。
6.根据权利要求1所述的第一节点，进一步包括：与所述至少一个物理层设备通信的媒体接入控制器。
7.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述第一收发机配置用于向所述第一传输线传输数据信号；以及
所述第二收发机配置用于向所述第二传输线传输数据信号。
8.根据权利要求1所述的第一节点，其中：所述第一收发机配置用于向所述第一传输线传输所述第一数据，而所述第二收发机向所述第二传输线传输所述第二数据。
9.根据权利要求1所述的第一节点，其中所述至少一个物理层设备包括：
第一物理层设备，配置用于在至少一个媒体接入控制器和所述第一模拟前端之间传输所述第一数据；以及
第二物理层设备，配置用于在所述至少一个媒体接入控制器和所述第二模拟前端之间传输所述第二数据。
10.根据权利要求1所述的第一节点，其中：所述第一收发机配置用于经由所述第一传输线向所述第二节点传输所述第一数据的至少第一部分；而所述第二收发机经由所述第二传输线向所述第二节点传输所述第一数据的第二部分。
11.根据权利要求1所述的第一节点，其中：所述第一收发机配置用于经由所述第一传输线从所述第二节点接收所述第一数据的至少第一部分，而所述第二收发机经由所述第二传输线从所述第二节点接收所述第一数据的第二部分。
12.根据权利要求1所述的第一节点，进一步包括：
第一模数转换器，配置用于将从所述第一传输线接收的第一数据信号转换为第一模拟信号；以及
第二模数转换器，配置用于将从所述第二传输线接收的第二数据信号转换为第二模拟信号。
13.根据权利要求1所述的第一节点，进一步包括：
第一数模转换器，配置用于在经由所述第一传输线传输第一模拟信号之前，将第一数据信号转换为所述第一模拟信号；以及
第二数模转换器，配置用于在经由所述第二传输线传输第二模拟信号之前，将第二数据信号转换为所述第二模拟信号。
14.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述第一收发机配置用于接收第一信号，所述第一信号包括来自所述第一传输线的所述第一数据；
所述第二收发机配置用于接收第二信号，所述第二信号包括来自所述第二传输线的所述第一数据；以及
所述第一节点选择所述第一信号和所述第二信号之一。
15.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述至少一个物理层设备包括：
第一物理层设备，配置用于接收第一信道上的所述第一数据，以及
第二物理层设备，配置用于接收第二信道上的所述第一数据，
其中所述第一节点使用最大化比率，组合在所述第一信道上接收的所述第一数据以及在所述第二信道上接收的所述第一数据，所述最大化速率组合了所述第一信道的第一信噪比度量和所述第二信道的第二信噪比度量。
16.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述至少一个物理层设备包括：
第一物理层设备，配置用于接收第一信道上的所述第一数据，以及
第二物理层设备，配置用于接收第二信道上的所述第二数据；
所述第一节点配置用于，基于多输入多输出过程，消除与所述第一信道和所述第二信道中至少一个相关联的干扰，从所述第一信道提取所述第一数据，以及从所述第二信道提取所述第二数据；
所述第一信道具有正交频分复用OFDM参数；以及
所述第二信道的OFDM参数等于所述第一信道的所述OFDM参数。
17.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述第一收发机经由所述第一传输线向所述第二节点传输所述第一数据；
所述第二收发机经由所述第二传输线向所述第二节点传输所述第二数据；以及
所述第一节点经由所述第一传输线从所述第二节点仅接收数据信号。
18.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述第一收发机经由所述第一传输线从所述第二节点接收所述第一数据；
所述第二收发机经由所述第二传输线从所述第二节点接收所述第二数据；以及
所述第一节点经由所述第一传输线向所述第二节点仅传输数据信号。
19.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述第一数据不同于所述第二数据；以及
所述第一节点配置用于复用所述第一数据与所述第二数据以生成组合的信号，其中所述组合的信号包括所述第一数据和所述第二数据。
20.根据权利要求1所述的第一节点，其中：
所述第一收发机配置用于向所述第二节点传输第一信号，所述第一信号包括所述第一数据并且具有第一频率；
所述第二收发机配置用于向所述第三节点传输第二信号，所述第二信号包括所述第二数据并且具有第二频率；
所述第一频率在第一频带中；
所述第二频率在第二频带中；以及
所述第一频带不同于所述第二频带。
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