CN109792375A - 用于使用G.hn协议来执行全双工通信的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了用于使用G.hn协议来执行全双工通信的方法和装置。由第一节点选择多个节点中的与其进行全双工通信的第二节点。多个节点共用的第一种子被取回。针对被指派给第二节点的第二种子执行搜索。帧的第一部分被生成用于使用半双工通信模式的传输，其中使用半双工通信模式的传输是由节点中的每个节点可检测的。第一组子载波利用使用第一种子生成的第一相位集合而被加载，以及第二组子载波利用使用第二种子生成的第二相位集合而被加载。在半双工通信模式中，使用第一组子载波和第二组子载波从第一节点传输第一部分。

Description

用于使用G.hn协议来执行全双工通信的方法和装置

相关申请的交叉引用

本公开要求2016年9月2日提交的美国临时申请第62/382,913号以及2016年9月2日提交的美国临时申请第62/382,908号的权益，其通过引用的方式而被全部并入本文。

技术领域

本公开总体上上涉及正交频分复用(OFDM)通信系统，并且更具体地涉及G.hn通信系统。

背景技术

本文所提供的背景描述是出于总体上呈现本公开的上下文的目的。本发明人的工作，到背景技术部分中描述的工作的范围，以及在提交时可能不具有现有技术资格的方面，既没有明确地也没有暗示地被承认为是相对于本公开的现有技术。

G.hn是通常被用于家庭网络的通信协议。该协议通常被用于通过各种类型的有线介质(例如，电话接线、同轴电缆和电力线)来传送信息。G.hn媒体接入控制(MAC)使用用于使用OFDM来传送信息的协议，该OFDM使用时分多址(TDMA)架构，传输机会(TXOP)被调度用于各种设备。虽然典型的G.hn协议允许点对点(P2P)、点对多点(P2MP)或者多点对多点(MP2MP或者网格)拓扑，但是仅支持半双工通信。相应地，由于仅一个设备能够在特定时刻以特定频率向一个或者多个其它设备传输信息，因此，存在减慢通信的固有低效率。

发明内容

提供了用于在OFDM通信系统中使用G.hn协议来执行全双工通信的方法和装置。在一些实施例中，多个节点中的第一节点选择多个节点中的与其进行全双工通信的第二节点。多个节点共用的第一种子被取回。针对被指派给第二节点的第二种子执行搜索。第一和第二种子被用于生成相应的第一比特序列和第二比特序列。第一相位集合和第二相位集合分别基于第一比特序列和第二比特序列而被生成。第一节点生成用于使用半双工通信模式的传输的通信帧的第一部分。使用半双工通信模式的传输是由多个节点中的每个节点可检测的。子载波集合中的第一组子载波利用使用第一种子生成的第一相位集合而被加载，以及子载波集合中的第二组子载波利用使用第二种子生成的第二相位集合而被加载。在半双工通信模式中，使用第一和第二组子载波从第一节点传输第一部分。

在一些实施例中，第一组子载波仅包括子载波集合中的偶数子载波，以及第二组子载波仅包括子载波集合中的奇数子载波。第一帧包括前导码部分、报头部分、自动增益控制部分、信道估计部分、和数据部分。第一部分包括前导码部分。

在一些实施例中，前导码部分向多个节点中的每个节点指示：在帧的在报头部分之后的后续部分将使用全双工通信模式而被传输。

在一些实施例中，第一和第二种子被应用于线性反馈移位寄存器(LFSR)以生成第一相位集合和第二相位集合。

在一些实施例中，全双工帧部分的交换被同步。第一和第二节点中的每个节点与提供公共时间参考的参考节点之间的传播延迟被测量。全双工帧部分的发送时间基于传播延迟而被调整。

在一些实施例中，帧的第二部分使用半双工通信模式而被传输，并且包括指示帧的持续时间的报头。

在一些实施例中，第一部分包括前导码。第一部分利用第二节点而被接收。第二节点确定第一部分是否是使用被指派给第二节点的第二种子而被传输。响应于确定第一部分使用被指派给第二节点的第二种子而被传输，全双工帧以全双工方式被传输至第一节点。全双工帧是由第一节点可解码的，并且不是由多个节点中的其它节点可解码的。

在一些实施例中，全双工帧包括多个部分。该多个部分包括自动增益控制部分、至少一个信道估计部分、报头部分和数据部分。

在一些实施例中，全双工帧包括预定信道估计部分和否定的预定信道估计部分。与关联于由第一节点传输的信道估计部分的种子不同的种子被选择。第二节点的子载波利用使用所选择的种子生成的相位而被加载。预定信道估计部分的第一副本使用第二节点的子载波而被传输，以及否定的预定信道估计部分的第二副本使用第二节点的子载波而被传输。

在一些实施例中，全双工帧由第二节点在与由第一节点传输的帧的第二部分相同的时间时和相同的频率处被传输。

在一些实施例中，与子载波电路系统相关联的发射电路系统被包括在装置中。子载波电路系统包括子载波组件集合。该装置包括：多个节点中的第一节点的控制电路系统。控制电路系统被配置为：选择多个节点中的与其进行全双工通信的第二节点。控制电路系统被配置为：取回多个节点共用的第一种子。控制电路系统被配置为：搜索被指派给第二节点的第二种子，其中第一和第二种子被用于生成相应的第一比特序列和第二比特序列，其中第一相位集合和第二相位集合分别基于第一比特序列和第二比特序列而被生成。控制电路系统被配置为：生成用于使用半双工通信模式的传输的通信帧的第一部分，其中使用半双工通信模式的传输是由多个节点中的每个节点可检测的。控制电路系统被配置为：利用使用第一种子生成的第一相位集合来加载子载波集合中的第一组子载波，以及利用使用第二种子生成的第二相位集合来加载子载波集合中的第二组子载波。控制电路系统被配置为：使得发射电路系统在半双工通信模式中，使用第一和第二组子载波从第一节点传输第一部分。

在一些实施例中，第一组子载波仅包括子载波集合中的偶数子载波，以及第二组子载波仅包括子载波集合中的奇数子载波，其中第一帧包括前导码部分、报头部分、自动增益控制部分、信道估计部分、和数据部分，并且其中第一部分包括前导码部分。

在一些实施例中，前导码部分向多个节点中的每个节点指示：在帧的在报头部分之后的后续部分将使用全双工通信模式而被传输。

在一些实施例中，该装置包括线性反馈移位寄存器(LFSR)，其中控制电路系统被进一步配置为将第一和第二种子应用于LFSR以生成第一相位集合和第二相位集合。

在一些实施例中，控制电路系统被进一步配置为：通过测量第一和第二节点中的每个节点与提供公共时间参考的参考节点之间的传播延迟，来使全双工帧部分的交换同步。控制电路系统被进一步配置为基于传播延迟来调整全双工帧部分的发送时间。

在一些实施例中，帧的第二部分使用半双工通信模式而被传输，并且包括指示帧的持续时间的报头。

在一些实施例中，第一部分包括前导码，其中第二节点包括控制电路系统、接收器电路系统和发射电路系统。第二节点的控制电路系统被配置为：从接收器电路系统接收第一部分。第二节点的控制电路系统被配置为：确定第一部分是否时使用被指派给第二节点的第二种子而被传输。第二节点的控制电路系统被配置为：响应于确定第一部分使用被指派给第二节点的第二种子而被传输，引起第二节点的发射电路系统以全双工方式来向第一节点传输全双工帧，其中，全双工帧是由第一节点可解码的，并且不是由多个节点中的其它节点解码可解码的。

在一些实施例中，全双工帧包括多个部分，其中多个部分包括自动增益控制部分、至少一个信道估计部分、报头部分和数据部分。

在一些实施例中，第二节点的控制电路系统被配置为：选择与关联于由第一节点传输的信道估计部分的种子不同的种子。第二节点的控制电路系统被配置为：利用使用所选择的种子生成的相位来加载第二节点的子载波。第二节点的控制电路系统被配置为：指导第二节点的发射电路系统使用第二节点的子载波来传输预定信道估计部分的第一副本，以及使用第二节点的子载波来传输否定的预定信道估计部分的第二副本。

在一些实施例中，第二节点的控制电路系统被配置为在与第一节点的控制电路系统传输帧的第二部分相同的时间时和相同的频率处传输全双工帧。

在一些实施例中，多个节点中的第一节点选择多个节点中的与其进行全双工通信的第二节点，其中，多个节点通过通信网络被耦合至彼此。通过通信网络以半双工通信模式来传输信号，其中通信网络上的、处于半双工通信模式的传输是由多个节点中的所有节点可检测的。引起多个节点中的每个节点基于接收到的信号来确定通信网络上的后续传输将以全双工通信模式下被执行。引起第二节点基于接收到的信号来建立与第一节点的、处于全双工通信模式的全双工通信，其中处于全双工通信模式的传输是由第一节点可解码的，并且不是由多个节点中的其它节点可解码的。

附图说明

在附图和下面的描述中阐述了一个或者多个实现的细节。结合附图，在考虑了以下详细描述时，其它特征和各种优点将更加显而易见，其中：

图1是根据本公开的实施例的用于进行全双工通信的说明性G.hn通信系统的示意图；

图2是根据本公开的实施例的在全双工通信中被交换的说明性帧的示意图；

图3是根据本公开的实施例的在全双工通信中被交换的说明性帧的示意图；以及

图4图示了根据本公开的实施例的用于使用G.hn协议来执行全双工通信的过程。

具体实现

本公开总体上涉及在OFDM通信系统中通过使用G.hn协议来执行全双工通信。出于说明的目的，在实现G.hn协议的有线通信系统的上下文中描述本公开。然而，应该注意，本公开适用于任何其它类型的有线或者无线通信系统(例如，任何其它OFDM系统、实现任何其它G.hn协议的系统、或者其它有线或者无线局域网或者广域网系统)。

在一些实施例中，第一节点选择与多个节点中的第二节点执行全双工通信。第一节点被配置为向通信介质(有线电力线)传输帧的第一区段(例如，帧的包括前导码和报头两个部分的区段)以用于由多个节点来接收。帧的该第一区段以半双工通信模式而被传输，使得多个节点中的所有节点都潜在地能够对第一区段进行解码。为了向节点通知哪个节点已经被选择，第一节点被配置为使用特定于第二节点的伪随机值生成器种子和节点中的所有节点共用的另一伪随机值生成器种子来传输帧的区段的前导码部分。前导码部分被配置为使用第一组载波(例如，偶数载波)和第二组载波(例如，奇数载波)而被传输，该第一组载波基于由利用公共种子发起的伪随机值生成器输出的值而被配置，该第二组载波基于由利用特定于第二节点的种子发起的伪随机值生成器输出的值而被配置。第一帧区段的报头部分被配置为根据典型的G.hn方式而被传输。在帧的第一区段的传输之后，第一和第二节点以全双工通信模式(例如，在相同的时间时和相同的频率处使用载波中的所有载波)来交换帧的第二区段(该区段包括信道估计信息部分和数据部分)。

如本文提到的，术语“半双工”是指通信模式，在该通信模式中，节点网络中的任何节点都能够对通信进行解码。例如，在半双工通信模式中，节点一次一个地(例如，在指派的时隙内)在特定频率上传输信息。如本文提到的，术语“全双工”是指通信模式，在该通信模式中，网络中的两个节点在相同的时间时和相同的频率处进行通信，使得仅以全双工模式进行通信的节点能够对传输的通信进行解码。例如，在全双工通信模式中，第一和第二节点同时在特定频率上传输信息，使得网络中的其它节点仅感知到信号中的噪声，并且不能对第一节点与第二节点之间的通信进行解码。

图1是根据本公开的实施例的用于进行全双工通信的说明性G.hn通信系统100的示意图。系统100被配置为由实现G.hn协议的OFDM网络中的多个节点中的每个节点来实现。系统100包括OFDM接收器电路系统110、控制电路系统120、子载波电路系统130、LFSR种子1电路系统150、LFSR种子2电路系统152、和OFDM发射电路系统140。

如下面说明的，LFSR种子1电路系统150和LFSR种子2电路系统152分别或者组合地包括基于种子值来生成伪随机值或者伪随机数的逻辑电路系统(该逻辑电路系统实现伪随机技术，诸如，线性反馈移位寄存器(LFSR))。种子是被提供至逻辑电路系统(该逻辑电路系统实现伪随机技术)以用于生成伪随机数的值。例如，LFSR生成取决于所应用的种子的比特序列(例如，伪随机值)。该比特序列被转换为相位(例如，采取序列中的每两个比特并且将值映射至0度、90度、180度或者270度)并且然后每个相位被加载到子载波集合中的不同子载波中。在一些实现中，如果使用相同的种子值，则由每个LFSR种子1电路系统150和LFSR种子2电路系统152生成的初始比特序列是相同的。这样，分别使用其自己的LFSR种子1电路系统150和LFSR种子2电路系统152的两个不同节点可以被配置为，在两个节点通过使用相同的种子值来操作这些电路系统时生成相同的比特序列。

控制电路系统120被配置为基于任何合适的处理器或者处理电路系统。控制电路系统120被配置为控制通信系统100的一些或者所有组件。控制电路系统120被配置为接收并且运行用于实现过程的指令，该过程用于以G.hn协议来传输半双工和/或全双工帧。这种指令被配置为被存储在通信系统100中的存储设备(未示出)中。例如，控制电路系统120被配置为接收用于实现过程400(图4)的指令。

控制电路系统120被配置为经由接收器电路110来从另一系统组件接收数据，以及被配置为指导LFSR种子1电路系统150和/或LFSR种子2电路系统152基于种子来生成伪随机值，以及输出与所生成的伪随机值对应的相位。从LFSR种子1电路系统150和/或LFSR种子2电路系统152输出的每个相位被提供至子载波电路系统130中的子载波组中的相应子载波，该子载波电路系统130根据G.hn协议来生成用于使用传输电路系统140的传输的符号。子载波电路系统130被配置为生成包括各个区段(例如，前导码、报头、自动增益控制(AGC)、信道估计和数据)的帧200(图2)。在一些实施例中，帧200中在信道估计之后的区段和/或部分具有相等的大小。子载波电路系统130被配置为将所生成的帧提供至发射器140以用于通过一个或者多个有线或者无线介质(例如，电力线或者电话线)来向另一节点(例如，接收器)传输。发射电路系统140被配置为根据G.hn协议来传输OFDM信号的任何发射器电路系统。

LFSR种子1电路系统150和/或LFSR种子2电路系统152被配置为包括一个或者多个线性反馈移位寄存器(LFSR)电路系统，和/或被配置为实现伪随机值生成器的任何其他类型的电路系统基于种子来生成伪随机数。LFSR种子1电路系统150和/或LFSR种子2电路系统152被配置为向子载波电路系统130输出与由LFSR电路系统生成的伪随机数对应的一个或者多个相位。由LFSR种子1电路系统150和/或LFSR种子2电路系统152输出的相位被称为由LFSR种子1电路系统150和/或LFSR种子2电路系统152输出的值。在一些实现中，LFSR种子1电路系统150被配置为包括第一LFSR电路系统，以及LFSR种子2电路系统152被配置为包括第二LFSR电路系统。在一些实现中，LFSR种子1电路系统150和LFSR种子2电路系统152被配置为由单个LFSR电路系统来实现，该单个LFSR电路系统在第一时间点基于第一种子(例如，与LFSR种子1电路系统150对应的种子)来生成第一伪随机值，以及在第二时间点基于第二种子(例如，与LFSR种子2电路系统152对应的种子)来生成第二伪随机值。在这种情况下，单个LFSR电路系统被耦合至子载波电路系统130中的每个子载波，并且在第一时间间隔集合期间向第一组载波132a至132c中的每个载波提供基于第一种子的相位，以及在第二时间间隔集合期间向第二组载波134a至134b中的每个载波提供基于第二种子的相位。

在一些实现中，LFSR种子1电路系统150和/或LFSR种子2电路系统152被配置为分别被耦合至子载波电路系统130的每个载波。在一些实现中，LFSR种子1电路系统150被配置为被耦合至子载波电路系统130的第一组载波132a至132c(例如，仅奇数子载波)，以及LFSR种子2电路系统152被配置为被耦合至子载波电路系统130的第二组载波134a至134b(例如，仅偶数子载波)。在一些实现中，在时间中的第一点期间，当LFSR种子1电路系统150和LFSR种子2电路系统152由单个LFSR电路系统来实现时，对应于与LFSR种子1电路系统150对应的第一种子的第一值被配置为，将被提供给子载波电路系统130的第一组载波132a至132c(例如，仅奇数子载波)中的载波中的一个载波。在时间中的第二点处，对应于与LFSR种子2电路系统152对应的第二种子的第二值被配置为，将被提供给子载波电路系统130的第二组子载波134a至134b(例如，仅偶数子载波)中的载波中的一个载波。

在一些实现中，由LFSR种子1电路系统150生成的每个值在给定时间被输出至第一组载波132a至132c中的单个载波。为了加载第一组载波132a至132c中的所有载波，由LFSR种子1电路系统150在不同的时间生成多个不同的值。在每个不同的时间，由LFSR种子1电路系统150提供的值被加载到第一组载波132a至132c中的下一个载波中。相应地，为了加载第一组载波132a至132c中的所有载波，LFSR种子1电路系统150中的LFSR被偏移与第一组载波132a至132c中的载波数对应的时间数。在一些实现中，由LFSR种子2电路系统152生成的每个值在给定时间被输出至第二组载波134a至134b中的单个载波。为了加载第二组载波134a至134b中的所有载波，由LFSR种子2电路系统152在不同的时间生成多个不同的值。在每个不同的时间，由LFSR种子2电路系统152提供的值被加载到第二组载波134a至134b中的下一个载波中。相应地，为了加载第二组载波134a至134b中的所有载波，LFSR种子2电路系统152中的LFSR被偏移与第二组载波134a至134b中的载波数对应的时间数。

子载波电路系统130的每个载波被配置为基于从LFSR种子1电路系统150和/或LFSR种子2电路系统152接收到的值来将接收到的帧映射至给定频率的不同星座或者相位。子载波电路系统130被配置为被耦合至发射电路系统140以在给定频率上传输经映射的帧。子载波电路系统130被配置为被耦合至控制电路120以提供已经由接收器电路系统110接收并且已经由子载波电路系统130解调的数据。

在一些实施例中，全双工通信被配置为由G.hn OFDM系统中的节点网络中的第一节点发起。在一些实现中，为了进行全双工通信，第一节点被配置为以半双工模式来传输第一帧区段以用于由网络中的多个节点来接收。所传输的帧区段的一部分被配置为用信号向网络上的其它节点通知将在网络上执行全双工通信，并且被配置为标识网络中的、将与其执行全双工通信的第二节点。在第一帧区段的传输之后，由第一节点传输的帧的后续区段以全双工模式下被传输，并且是由第二节点可解码的，但是不是由其它节点可解码的。

在一些实现中，为了生成以半双工模式被传输的第一帧区段的第一部分(例如，可以包括预定OFDM迷你符号集合的前导码部分)，第一节点的控制电路系统120被配置为在最初选择与其执行全双工通信的第二节点。第一节点的控制电路系统120被配置为取回节点网络中的每个节点共用的第一种子。第一节点的控制电路系统120被配置为搜索仅与节点网络中的第二节点相关联的第二种子。在一些实现中，第一节点中的存储装置被配置为包括将网络中的每个节点与给定种子相关联的数据库。第一节点的控制电路系统120被配置为搜索存储设备上的数据库以标识与第二节点相关联的第二种子。

第一节点的控制电路系统120被配置为生成帧的第一区段。例如，如在图2中示出的，第一区段210被配置为包括前导码部分和报头部分。帧的前导码部分被配置为包括与典型的G.hn半双工模式的S1区段和S2区段相类似的、OFDM迷你符号副本的预定系列。在一些实现中，帧部分的S2区段被配置为由网络中的每个节点可解码，并且被用于确保网络节点之间的时间同步。前导码迷你符号被配置为通过利用来自LFSR的相位来加载奇数/偶数前导OFDM载波而被形成。被用于生成LFSR的奇数载波的相位的种子被配置为与被用于生成LFSR的偶数载波的相位的种子不同。例如，第一节点的控制电路系统120被配置为利用网络中的每个节点共用的第一种子来加载LFSR种子1电路系统150。第一节点的控制电路系统120被配置为利用仅与第二节点相关联的第二种子来加载LFSR种子2电路系统152。由LFSR种子1电路系统150生成的值被配置为被提供至奇数载波132a至132c(一次一个)，以及由LFSR种子2电路系统152生成的值被配置为被提供至偶数载波134a至134b(一次一个)。帧区段被配置为由子载波电路系统130来映射以生成用于向网络中的每个节点的传输的OFDM迷你符号。

如本文提到的，被讨论为由给定节点执行的任何操作都应该被理解为由该节点的一个或者多个组件(例如，控制电路系统120、接收器电路系统110、发射电路系统140和载波电路系统130)实现和执行。

节点网络中的每个节点被配置为接收由第一节点发送的帧区段。当给定节点接收到所传输的帧区段时，给定节点的控制电路系统120被配置为能够检测帧区段的前导码部分。每个节点使用第一组载波(例如，奇数编号的载波)上的公共种子来检测前导码。例如，每个节点检查观察到的接收信号是否与由给定节点的LFSR种子1电路系统150a生成的预期相位序列相匹配。具体地，接收节点检查相同载波组(例如，第一组载波132a至132c)的连续载波之间的相位差是否与从已知的相位序列计算得出的预期相位差(例如，与前导码对应)相匹配。响应于检测到连续载波之间的匹配和与公共种子对应的预期相位差，节点检测前导码。进一步地，如下面讨论的，如果给定节点还检测到与特定于给定节点的种子对应的预期相位差之间的匹配，则节点确定全双工通信是旨在用于该给定节点。在前导码的检测之后，节点中的每个节点被配置为对报头符号进行解码，以确定指示信道将是空闲的时间的帧持续时间(例如，在第一和第二节点完成全双工通信的交换之后)。具体地，如果给定节点不使用特定于给定节点的种子来检测前导码，则给定节点避免在信道上进行通信，直到帧持续时间结束。

前导码被配置为还标识第一节点意在与其进行全双工通信的第二节点。为了给定节点(例如，第二节点)确定节点是否被选择用于全双工通信，第二节点的控制电路系统120被配置为搜索第二组载波(例如，偶数编号的载波—第二组载波134a至134b)以确定所传输的前导码帧部分是否是使用仅与第二节点相关联的种子而被传输。例如，每个节点检查观察到的接收信号是否与由给定节点的LFSR种子2电路系统152生成的预期相位序列相匹配。具体地，接收节点检查相同载波组(例如，第二组载波134a至134b)的连续载波之间的相位差是否与从已知的相位序列(例如，与前导码对应)计算得出的预期相位差相匹配。由于前导码部分使用基于特定于网络中的第二节点的种子的相位被生成，并且使用第二组载波134a至134b而被传输，因此，仅第二节点将确定第二组载波134a至134b的连续载波之间的相位差与基于特定于第二节点的种子计算得出的预期相位差匹配。其它节点可以使用其自己的特定种子来检测第二组载波134a至134b上的相位差，这导致这些节点未检测所观察到的相位和预期相位之间的匹配。这样，响应于检测到连续载波与对应于特定于第二节点的种子的预期相位差的匹配，第二节点检测前导码，并且从而被通知第二节点已经被第一节点选择来进行全双工通信。具体地，如果第二节点的控制电路系统120确定所传输的前导码帧部分使用仅与第二节点相关联的种子而被发送，则第二节点被配置为确定第二节点已经被第一节点选择来进行全双工通信。

以半双工传输的帧区段的报头部分被配置为向每个节点通知帧持续时间并且提供使信息同步的其它时间(诸如，保护间隔)。每个节点被配置为对报头进行解码以确定被包含在报头中的信息。

在一些实施例中，第二节点的控制电路系统120被配置为检测前导码部分并且对所传输的帧的第一区段210中的报头部分进行解码，并且第二节点被配置为还提取接收来自第一节点的全双工数据发送所需的信息。例如，第二节点被配置为提取帧持续时间和保护间隔(GI)，例如，针对第一和第二节点，帧持续时间和保护间隔(GI)可能需要是相等的。

在第一帧区段210的传输之后，第一和第二节点开始以相同的频率并且在相同的时间以全双工方式交换通信。例如，第一节点被配置为传输包括自动增益控制(AGC)部分220、信道估计部分230的第一副本、信道估计部分230的第二副本和数据部分250的第二帧区段。例如，第二节点被配置为传输包括自动增益控制部分、信道估计部分的第一副本、信道估计部分的第二副本、报头SEC部分260和数据部分的第二帧区段。

在一些实施例中，为了确保第一和第二节点同时传输第二帧区段(例如，全双工帧区段)，每个节点被配置为基于提供公共时间参考的节点来同步传输。例如，第一和第二节点被配置为分别测量第一和第二节点中的每个与参考节点之间的传播延迟。节点被配置为将传播延迟存储在存储设备中。节点被配置为基于传播延迟来调整全双工帧区段的其相应的传输的定时(例如，第一节点被配置为使进一步的传输延迟与传播延迟对应的量)。

在一些实现中，由第一和第二节点以特定格式和长度传输的AGC部分220被配置为由迷你符号副本形成，或者由信道估计部分230的第一信道估计(CHEST)符号的循环扩展简单地形成(图2)。在一些实现中，第一节点被配置为在生成AGC部分220时使用来自第二节点的不同种子。

在一些实施例中，第一和第二节点被配置为分别发送信道估计符号的两个副本，信道估计符号的两个副本根据已知的相位序列被构建为第一和第二CHEST部分230和240。CHEST部分230和240包括信道估计符号和/或任何其它合适的OFDM符号和/或保护间隔(GI)。在一些实施例中，第一和第二节点被配置为分别发送作为CHEST部分230的信道估计符号的一个副本，并且不传输CHEST部分240。第一和第二节点被配置为利用CHEST部分230和240来估计回声和远程信道。通过生成回声和远程信道估计，例如，第一节点被配置为能够通过取消由第一节点传输的信号来对由第二节点发送的(由第一和第二节点两者以相同的频率并且在相同的时间传输的)全双工信号进行解码。

在一些实现中，第一和第二节点被配置为使用相同的种子来生成并且传输一个CHEST部分230和240。在这种情况下，第一节点被配置为仅使用第一组载波(例如，仅偶数载波)来传输CHEST部分230和240，以及第二节点被配置为仅使用第二组载波(例如，仅奇数载波)来传输CHEST部分230和240。这可以允许回声和远程信道估计使用载波的一半和单个CHEST符号而被执行。在这种情况下，回声和远程信道被配置为由第一和第二节点通过内插来完成。在这种情况下，可以向所传输的CHEST部分应用给定的功率提升(例如，3dB功率提升)以改进信道估计。在这种情况下，信道估计的仅一个副本可以是必要的。相应地，在这种情况下，仅第一和第二节点仅交换CHEST部分230而不交换CHEST部分240。

在一些实现中，第一和第二节点被配置为使用不同的种子来生成CHEST部分230和240，并且被配置为使用子载波电路系统130中的所有载波来传输这些部分。在这种情况下，第一和第二节点被配置为使用Walsh-Hadamard序列来生成和传输这些部分(例如，按照与在ACE G.hn方案中生成和传输ACE符号相似的方式)。例如，第一节点被配置为传输预定信道估计两次，一次在CHEST部分230中，以及再一次在CHEST部分240中。第二节点被配置为在CHEST部分230中传输一次相同的预定信道估计，以及在CHEST部分240中传输预定信道估计的否定版本(例如，-CHEST)。这种符号结构达成第一和第二节点之间的正交性。

在一些实施例中，第一和第二节点被配置为以备选方式来传输信道估计。在这种情况下，相同或者不同的种子被配置为将被使用，并且子载波中的所有子载波被配置为将被使用。例如，第一节点被配置为在CHEST部分230中传输已知的信道估计，而第二节点在CHEST部分230中传输静默。然后，第一节点被配置为在CHEST部分240中传输静默，而第二节点在CHEST部分240中发送已知的信道估计。对静默期的使用被配置为允许隔离的回声和远程信道估计。

在一些实施例中，在CHEST部分240的传输之后，第二节点被配置为接收并且解码来自第一节点的数据部分250。数据部分250包括一个或多个OFDM数据符号和/或GI。相应地，第一节点被配置为开始生成数据有效载荷符号(DATA、PROBE等)并且将它们包括在数据部分250中。由第一节点传输的帧的数据部分250被配置为由第一节点使用所有载波、与第二节点传输由第二节点传输的帧的数据部分250同时(在相同的时间并且以相同的频率)来传输。在一些实现中，第一和第二节点使用不同的种子来以全双工模式交换通信(例如，以传输第二帧区段)。当第一节点传输第一数据部分时，第二节点被配置为向第一节点传输报头SEC部分260。报头SEC部分260被配置为包括有关第二节点自己的传输和/或控制信息的信息。在一些实现中，报头SEC部分260被配置为占用整个OFDM符号的长度，如同第一区段210的报头部分和帧的第二区段中的其它部分。在一些实现中，报头SEC部分260被配置为利用已知比特加载而被传输的FEC块。在一些实现中，报头SEC部分260被配置为被提供作为控制信道中的信号，该控制信道中的信号被第二节点与有效载荷数据部分250进行混合。在一些实现中，报头SEC部分260可以是数据部分250的一部分。

在一些实施例中，第一节点被配置为独立于第一节点自己所需的传输来授权针对第二节点的最大持续时间。这被配置为：即使第一节点具有较少的数据量要发送，也允许第二节点传输较长时间。在一些实现中，第二节点被配置为在报头SEC部分260中用信号向第一节点通知第二节点自己的持续时间(在由第一节点施加的限制内)。在一些实施例中，在第二节点传输报头SEC部分260之后并且如果全双工帧持续时间允许，则第二节点被配置为还发送有效载荷数据符号。

在一些实施例中，如在图3中示出的，第一节点和第二节点被配置为：通过在向每个节点传输对全双工通信将在即将到来的时隙中被交换进行指示的信号310之后，以正交方式传输帧的除了数据部分之外的每个部分来进行全双工通信。例如，在对全双工通信进行指示的信号310的传输之后的时隙内，第一节点被配置为通过使用第一组载波(例如，偶数载波)来向每个节点传输帧的前导码320部分、报头330部分和信道估计340部分，以及第二节点被配置为通过使用第二组载波(例如，奇数载波)来传输前导码322部分、报头332部分和信道估计342部分。在前导码320/322部分、报头330/332部分和信道估计340/342部分的交换之后，第一和第二节点被配置为开始在相同的时间和频率使用所有载波来传输数据350/352部分。例如，第一节点被配置为使用半双工通信模式(例如，以正交方式)来将全双工起始信号(FDS)310传输至节点网络中的每个节点以发起与特定节点的全双工通信。起始信号310被配置为在第一区段210(图2)之前并且与第一区段210(图2)不同。起始信号被配置为标识第一节点请求与其进行全双工通信的第二节点。在接收到起始信号之后，第一和第二节点交换帧区段360的帧部分以建立全双工通信，这然后是来自第一节点的数据部分350和来自第二节点的数据部分352的全双工交换。在同时提交的共同转让的标题为“METHOD AND APPARATUS FOR FULL-DUPLEX OPERATION IN A MULTIPOINT-TO-MULTIPOINTNETWORK”的美国专利申请No.____________(律师案号MP10136/004048-0475-101)中讨论了发送起始信号以发起全双工通信的系统，该系统包括OFDM实现，该申请通过引用的方式而被全部被并入。

例如，第一节点被配置为在通信介质(例如，有线电力线)上传输FDS信号310以用于由网络中的所有节点来接收。FDS信号310被配置为由已知相位的双序列组成。FDS信号310被配置为向网络中的每个其它节点指示将使用下一时隙(例如，用于全双工通信)。FDS信号310被配置为还指示将成为在下一时隙内的全双工通信的第二节点(例如，接收方)的节点的身份。

在一些实现中，在下一时隙期间，当第一和第二节点开始建立以交换全双工通信时，由第一和第二节点同时发送的帧区段360的正交部分集合被配置为被用于交换信道信息。在这种情况下，进行回声消除可能不是必要的，因为第一和第二节点使用正交载波(例如，节点使用不同的载波集合来进行通信)。被配置用来交换(例如，由第一和第二节点中的每一个同时发送)的控制信息包括前导码320/322、报头330/332和/或信道估计340/342。例如，第一节点被配置为使用第一组载波132a至132c来在区段360中传输信道信息340，而第二节点使用第二组载波134a至134b来在区段360中传输信道信息342(图1)。在一些实施例中，信道估计340/342可以在报头330/332之前被交换。

在一些实施例中，前导码320被配置为包括用于自动增益控制调整的OFDM迷你符号的副本。在一些实现中，第一和第二节点都被配置为使用相同的已知种子来传输前导码320。在这种情况下，第一节点被配置为使用第一组载波132a至132c(例如，偶数载波)来传输前导码320，而第二节点被配置为使用第二组载波134a至134b(例如，奇数载波)来传输前导码322。在一些实现中，由于每个节点在一半载波中进行传输，因此，3dB功率提升被配置为由第一和第二节点中的一个或者两个应用。在一些实现中，AGC被配置为考虑在前导码交换期间被接收的功率的一半。

在一些实施例中，报头330/332被配置成控制信令，诸如，帧持续时间、FEC速率、BATID和/或ACK和/或数据。在交换报头330/332时，第一节点被配置为使用子载波电路系统130的偶数编号的OFDM载波，而第二节点使用子载波电路系统130的奇数编号的OFDM载波，使得其传输是正交的，并且类似于传输前导码的方式，不需要执行回声消除。在这种情况下，第一节点被配置为使用第一组载波132a至132c(例如，偶数载波)来传输报头330，而第二节点被配置为使用第二组载波134a至134b(例如，奇数载波)来传输报头332。在这种情况下，不是全双工交换的一部分的第三节点被配置为对在第一和第二节点之间被交换的报头330/332进行解码。第三节点被配置为使用被包含在报头330/332中的信息来确定全双工通信的持续时间(例如，通过计算在由第一和第二节点所传输的报头中指明的最大值)。在一些实现中，3dB功率提升被配置为按照与功率提升被应用于前导码相似的方式被应用于报头330/332。

在一些实施例中，信道估计符号340/342(根据已知的相位序列被构建)被配置为包括具有例如，GI＝7的保护间隔(GI)的两个OFDM符号。信道估计340/342被配置为使第一和第二节点能执行回声和远程信道估计。信道估计符号340/342被配置为根据用于远程和回声信道估计的Walsh-Hadamard序列被编码。符号持续时间被配置为与数据符号持续时间相同，该数据符号持续时间被配置为避免执行内插的需要。信道估计符号340/342的交换被配置为以任意的多种方式(诸如，上面讨论的那些方式)被执行。例如，用于交换信道估计符号的一种方式包括：按照与前导码交换相似的方式，第一节点在偶数载波中传输信道估计符号340，而第二节点在奇数载波中传输信道估计符号342。在这种情况下，两个节点都被配置为使用相同的已知种子来生成信道估计符号并且按照与前导码320/322相似的方式来交换信道估计符号。用于交换信道估计符号340/342的另一方式包括：两个节点使用所有载波来传输信道估计符号340/342，但是第一节点被配置为传输信道估计符号340的两个副本(例如，CHEST&CHEST)，而第二节点被配置为传输信道估计符号342的第一副本和否定的副本(例如，CHEST&-CHEST)。在这些情况下，第一和第二节点被配置为使用不同的种子来生成信道估计符号。用于交换信道估计的另一方式包括：第一节点和第二节点轮流在载波的所有载波中传输信道估计符号340/342。例如，第一节点被配置为在第二节点传输静默时首先传输信道估计符号340，并且然后，第二节点被配置为在第一节点传输静默时传输信道估计符号342。

在信道估计和/或报头的交换之后，第一和第二节点开始以全双工模式交换数据350/352。具体地，第一和第二节点在相同时间和相同的频率处使用相同的载波来传输数据有效载荷符号350/352。第一和第二节点被配置为使用子载波电路系统130的载波中的所有载波和相同或者不同的种子来交换数据。例如，当第二节点被配置为传输数据有效载荷符号352时，第一节点被配置为在相同的时间和相同的频率处传输数据有效载荷符号350。为了对接收到的数据符号350/352进行解码，第一和第二节点被配置为执行回声消除以从接收到的信号中移除节点传输的已知信息。在一些实施例中，有效载荷数据符号350/352被配置为包括ACE符号、ACK或者虚设数据(例如，以确保由一个节点传输的数据帧部分的持续时间与由另一节点传输的帧部分的持续时间相匹配)。

图4图示了根据本公开的实施例的用于使用G.hn协议来执行全双工通信的过程400。在310中，选择多个节点中的与其进行全双工通信的第二节点。例如，第一节点的控制电路系统120被配置为选择与其进行全双工通信的第二节点(图1)。

在420中，取回多个节点共用的第一种子。例如，第一节点的控制电路系统120被配置为取回与多个节点中的所有节点相关联的种子(图1)。

在430中，针对被指派给第二节点的第二种子执行搜索，其中，第一和第二种子被用于生成相应的第一比特序列和第二比特序列，其中第一相位集合和第二相位集合分别基于第一比特序列和第二比特序列被生成。例如，第一节点的控制电路系统120被配置为搜索与第二节点相关联的第二种子(图1)。第一和第二种子被LFSR种子1电路系统150和LFSR种子2电路系统152使用来生成比特序列，并且基于这些比特来输出相位。

在440中，生成通信帧的第一部分以用于使用半双工通信模式的传输，其中使用所述半双工通信模式的传输是由多个节点中的每个节点可检测的。例如，第一节点的控制电路系统120被配置为生成第一部分210，该第一部分210被配置为包括前导码部分和/或报头部分(图1和图2)。前导码被配置为向接收方节点通知第一节点意在与第二节点进行全双工通信。

在450中，将子载波集合中的第一组子载波配置为利用使用第一种子生成的第一相位集合而被加载，并且将子载波集合中的第二组子载波配置为利用使用第二种子生成的第二相位集合而被加载。例如，第一节点的控制电路系统120被配置为利用来自LFSR种子1电路系统150的相位来加载子载波电路系统130的第一组132a至132c，并且第一节点被配置为利用来自LFSR种子2电路系统152的相位来加载子载波电路系统130的第二组134a至134b(图1)。

在460中，发射电路系统被配置为引起来在半双工通信模式中，使用第一和第二组子载波从第一节点传输第一部分(例如，前导码)。例如，第一节点的控制电路系统被配置为指导发射电路系统140使用子载波电路系统130的输出来传输帧的前导码部分(图1)。

前面描述了用于使用G.hn协议来执行全双工通信的方法和装置。出于说明而非限制性的目的呈现了本公开的上述实施例。此外，本公开不限于特定的实现。例如，可以按照不同的顺序(或者同时)执行上面描述的方法的一个或者多个步骤，并且仍然达成期望的结果。另外，本公开可以被实现在硬件中，诸如，被实现在专用集成电路(ASIC)中或现场可编程门阵列(FPGA)上。本公开还可以被实现在软件中，例如在一个或者多个暂时性或者非暂时性计算机可读介质中对用于执行上面讨论的过程的暂时性或者非暂时性指令进行编码。

Claims (21)

1.一种用于使用G.hn协议来执行全双工通信的方法，所述方法包括：

由多个节点中的第一节点选择所述多个节点中的与其进行全双工通信的第二节点；

取回所述多个节点共用的第一种子；

搜索被指派给所述第二节点的第二种子，其中所述第一种子和所述第二种子被用于生成相应的第一比特序列和第二比特序列，其中第一相位集合和第二相位集合分别基于所述第一比特序列和所述第二比特序列而被生成；

由所述第一节点生成用于使用半双工通信模式的传输的通信帧的第一部分，其中使用所述半双工通信模式的传输是由所述多个节点中的每个节点可检测的；

利用使用所述第一种子生成的所述第一相位集合来加载子载波集合中的第一组子载波，以及利用使用所述第二种子生成的所述第二相位集合来加载所述子载波集合中的第二组子载波；以及

在所述半双工通信模式中，使用所述第一组子载波和所述第二组子载波从所述第一节点传输所述第一部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组子载波仅包括所述子载波集合中的偶数子载波，并且所述第二组子载波仅包括所述子载波集合中的奇数子载波，其中所述第一帧包括前导码部分、报头部分、自动增益控制部分、信道估计部分、和数据部分，并且其中所述第一部分包括所述前导码部分。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述前导码部分向所述多个节点中的每个节点指示：所述帧的在所述报头部分之后的后续部分将使用全双工通信模式被传输。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述第一种子和所述第二种子应用于线性反馈移位寄存器(LFSR)，以生成所述第一相位集合和所述第二相位集合。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过以下来使全双工帧部分的交换同步：

测量所述第一节点和所述第二节点中的每个节点与提供公共时间参考的参考节点之间的传播延迟；以及

基于所述传播延迟来调整所述全双工帧部分的传输时间。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述帧的第二部分使用所述半双工通信模式被传输，并且包括指示所述帧的持续时间的报头。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一部分包括前导码，所述方法进一步包括：

利用所述第二节点来接收所述第一部分；

利用所述第二节点来确定所述第一部分是否使用被指派给所述第二节点的所述第二种子而被传输；以及

响应于确定所述第一部分使用被指派给所述第二节点的所述第二种子而被传输，以全双工向所述第一节点传输全双工帧，其中所述全双工帧是由所述第一节点可解码的，并且不是由所述多个节点中的其他节点可解码的。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述全双工帧包括多个部分，其中所述多个部分包括自动增益控制部分、至少一个信道估计部分、报头部分和数据部分。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述全双工帧包括预定信道估计部分和否定的预定信道估计部分，所述方法进一步包括：

选择与关联于由所述第一节点传输的信道估计部分的种子不同的种子；

利用使用所选择的所述种子生成的相位来加载所述第二节点的子载波；以及

使用所述第二节点的所述子载波来传输所述预定信道估计部分的第一副本，以及使用所述第二节点的所述子载波来传输所述否定的预定信道估计部分的第二副本。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述全双工帧由所述第二节点在与由所述第一节点传输所述帧的第二部分相同的时间和相同的频率处传输。

11.一种用于使用G.hn协议来执行全双工通信的装置，所述装置包括：

与子载波电路系统相关联的发射电路系统，其中所述子载波电路系统包括子载波组件集合；以及

多个节点中的第一节点的控制电路系统，所述控制电路系统被配置为：

选择所述多个节点中的与其进行全双工通信的第二节点；

取回所述多个节点共用的第一种子；

搜索被指派给所述第二节点的第二种子，其中所述第一种子和所述第二种子被用于生成相应的第一比特序列和第二比特序列，其中第一相位集合和第二相位集合分别基于所述第一比特序列和所述第二比特序列而被生成；

生成用于使用半双工通信模式的传输的通信帧的第一部分，其中使用所述半双工通信模式的传输是由所述多个节点中的每个节点可检测的；

利用使用所述第一种子生成的第一相位集合来加载所述子载波集合中的第一组子载波，以及利用使用所述第二种子生成的第二相位集合来加载所述子载波集合中的第二组子载波；以及

在所述半双工通信模式中，使得所述发射电路系统使用所述第一组子载波和所述第二组子载波从所述第一节点传输所述第一部分。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述第一组子载波仅包括所述子载波集合中的偶数子载波，以及所述第二组子载波仅包括所述子载波集合中的奇数子载波，其中所述第一帧包括前导码部分、报头部分、自动增益控制部分、信道估计部分、和数据部分，并且其中所述第一部分包括所述前导码部分。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述前导码部分向所述多个节点中的每个节点指示：所述帧的在所述报头部分之后的后续部分将使用全双工通信模式被传输。

14.根据权利要求11所述的装置，进一步包括线性反馈移位寄存器(LFSR)，其中所述控制电路系统被进一步配置为将所述第一种子和所述第二种子应用于所述LFSR，以生成所述第一相位集合和所述第二相位集合。

15.根据权利要求11所述的装置，其中所述控制电路系统被进一步配置为通过以下来使全双工帧部分的交换同步：

测量所述第一节点和所述第二节点中的每个节点与提供公共时间参考的参考节点之间的传播延迟；以及

基于所述传播延迟来调整所述全双工帧部分的传输时间。

16.根据权利要求11所述的装置，其中所述帧的第二部分使用所述半双工通信模式被传输，并且包括指示所述帧的持续时间的报头。

17.根据权利要求11所述的装置，其中所述第一部分包括前导码，其中所述第二节点包括控制电路系统、接收器电路系统和发射电路系统，其中所述第二节点的所述控制电路系统被配置为：

从所述接收器电路系统接收所述第一部分；

确定所述第一部分是否使用被指派给所述第二节点的所述第二种子而被传输；以及

响应于确定所述第一部分使用被指派给所述第二节点的所述第二种子而被传输，使得所述第二节点的所述发射电路系统以全双工向所述第一节点传输全双工帧，其中所述全双工帧是由所述第一节点可解码的，并且不是由所述多个节点中的其他节点可解码的。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述全双工帧包括多个部分，其中所述多个部分包括自动增益控制部分、至少一个信道估计部分、报头部分和数据部分。

19.根据权利要求17所述的装置，其中所述第二节点的所述控制电路系统被配置为：

选择与关联于由所述第一节点传输的信道估计部分的种子不同的种子；

利用使用所选择的所述种子生成的相位来加载所述第二节点的子载波；以及

指令所述第二节点的所述发射电路系统使用所述第二节点的所述子载波来传输预定信道估计部分的第一副本，以及使用所述第二节点的所述子载波来传输否定的预定信道估计部分的第二副本。

20.根据权利要求17所述的装置，其中所述第二节点的所述控制电路系统被配置为，在与所述第一节点的所述控制电路系统传输所述帧的第二部分相同的时间和相同的频率处传输所述全双工帧。

21.一种用于使用G.hn协议来执行全双工通信的方法，所述方法包括：

由多个节点中的第一节点选择所述多个节点中的与其进行全双工通信的第二节点，其中所述多个节点通过通信网络被耦合至彼此；

通过所述通信网络，在半双工通信模式中传输信号，其中在所述半双工通信模式中通过所述通信网络的传输是由所述多个节点中的所有节点可检测的；

使得所述多个节点中的每个节点基于接收到的所述信号来确定通过所述通信网络的后续传输将在全双工通信模式中执行；以及

使得所述第二节点基于接收到的所述信号来建立在全双工通信模式中与所述第一节点的全双工通信，其中在所述全双工通信模式中的传输是由所述第一节点可解码的，并且不是由所述多个节点中的其他节点可解码的。