DE60220789T2

DE60220789T2 - Automatisches verstärkungsregelsystem für ein mehrbenutzer-ofdm-digitalübertragungssystem unter verwendung des stromnetzes

Info

Publication number: DE60220789T2
Application number: DE60220789T
Authority: DE
Inventors: Jorge Vicente Blasco Claret; Juan Carlos Riveiro Insua; Jose Abad Molina; Salvador Iranzo Molinero; Alejandro Matas Bonilla; Francisco Javier Jimenez Marquina; Nils Hakan Fouren
Original assignee: Diseno De Sistemas En Silicio Sa Paterna; Diseno de Sistemas en Silicio SA
Current assignee: MaxLinear Hispania SL
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2022-05-18
Also published as: WO2002093775A1; JP2004529577A; KR20040014523A; US20040120249A1; CA2447256A1; HK1061320A1; ES2289108T3; AU2002311177B2; EA005656B1; ES2187274B1; MXPA03010388A; JP4143416B2; CN1280998C; EP1394960A1; CN1509525A; EA200301168A1; BR0209902A; PT1394960E; IL158720A; ES2187274A1

Description

Aufgabe der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft, wie im Titel und im Folgenden beschrieben, ein System zur automatischen Verstärkungsregelung für Mehrfachbenutzer-OFDM-Übertragungssysteme über das Stromnetz. Dieses System automatischer Verstärkungsregelung führt die folgenden Vorgänge aus:

– Es vermeidet die Erzeugung von Überläufen in den Systemvorrichtungen, die Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses des Systems verursachen würden.
– Es erzeugt maximale Durchschnittsleistung in dem Bereich, der für die Kommunikation verfügbar ist, die diesem Typ Kanal entspricht.

Dank dieses Systems automatischer Verstärkungsregelung wird maximale Übertragungskapazität erzielt, die maximale Anzahl von Benutzern wird erreicht, indem Frequenzen und Zeiten wieder genutzt werden, Signale, die von sowohl entfernten als auch nahen Nutzern kommen, werden angenommen, und die Anzahl von Bits, die für die Analog-Digital-Umwandlung beim Empfang erforderlich sind, wird auf ein Minimum verringert.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, dass das Stromnetz kein Kanal für statische Kommunikation ist, oder, um es anders auszudrücken, dass Frequenzverhalten, Dämpfung und Rauschen der Leitung zeitlich variieren, so dass eine Konfiguration der Verstärkung in den Sende- und Empfangsverstärkern in einem bestimmten Moment angemessen sein kann, jedoch wenige Augenblicke später aufgrund einer Änderung, die durch das Verhalten des Netzes erzeugt wird, nicht mehr angemessen ist.
Des Weiteren erkennen Benutzer in einem Kommunikationssystem über das Stromnetz in Abhängigkeit von ihrer Position in Bezug auf das Head-End einen anderen Kanal, so dass keine feste Konfiguration für Verstärkungen in den entsprechenden Verstärkern verwendet werden kann, wenn der Benutzer mit dem System verbunden ist.
Das Stromnetz verhält sich wie ein selektiver Kommunikationskanal (es ist in der Lage, einige Träger in Bezug auf andere um mehr als 80 dB zu dämpfen, oder, mit anderen Worten, es hat einen Dynamikbereich von mehr als 80 dB). Leitungsrauschen ist ebenfalls veränderlich (d. h., beim Empfang wird nicht immer die gleiche Rauschleistung gemessen), und verschiedene Arten von Impulsrauschen sind vorhanden. Daher sind herkömmliche Systeme der automatischen Verstärkungsregelung nicht für den Einsatz bei einem Kommunikationssystem über das Stromnetz geeignet, bei dem es erforderlich ist, intelligente Leistungsregelung auszuführen.
Ein relevanter technischer Hintergrund findet sich im Dokument WO94/03002 , das ein System offenbart, das adaptive Spread-Spectrum-Modulation mit Frequency Hopping verwendet, um über verrauschte Kommunikationskanäle zu kommunizieren. Einzelne Datenpakete werden mit FSK-Modulation unter Verwendung von zwei Frequenzen gesendet, die aus einer größeren Gruppe ausgewählt werden. Ein Fehlerkodiersystem wird verwendet, in dem Daten über die Qualität des Empfangs an jedem Netzwerk-Sendeempfänger dazu genutzt werden, die Verstärkung des Empfängers, die Bitrate beim Senden und die spezifischen Frequenzen zu verändern, die von dem Netzwerk eingesetzt werden, um Kommunikation bezüglich der Fehlerrate zu optimieren. Ein Haupt-Sendeempfänger, der die Netzwerkverwaltung steuert, sendet Kanal-Steuerinformationen zu anderen Sendeempfängern in dem Netzwerk und ermöglicht die Systemsynchronisation und Nutzung eines existierenden Netzwerks durch neue Teilnehmer. Jeder Sendeempfänger umfasst einen frequenzgesteuerten Träger-Generator, ein Paar digitaler Detektoren, die jeweils frequenzgesteuerte Bandpassfilter-Mikroprozessoren zur Steuerung und Breitbandkopplung von Netzwerken aufweisen, um den Sendeempfänger mit einem Kommunikationskanal zu koppeln.
Beschreibung der Erfindung
Um die oben dargestellten Aufgaben zu erfüllen, umfasst die Erfindung gemäß den Ansprüchen ein System automatischer Verstärkungsregelung für ein digitales OFDM-Übertragungssystem über das Stromnetz, bei dem verschiedene Benutzer-Kits und ein Head-End-Kit in Zweiwegekommunikation über das Netzwerk sind, mit unabhängiger Regelung sowohl für den Aufwärtskanal, der von den Benutzer-Kits zu dem Head-End verläuft, als auch dem Abwärtskanal, der von dem Head-End zu den Benutzer-Kits verläuft, wobei die Aufteilung des Stromnetzes sowohl für den Aufwärts- als auch für den Abwärtskanal mittels Frequenzduplexing (FDD) und/oder Zeitduplexing (TDD) stattfindet, und ein Signal mit einer nicht konstanten Hüllkurve aufgrund der verwendeten OFDM-Modulation (orthogonal frequency division multiplexing) gesendet wird, und Verstärker enthalten sind, die auf Verstär kungen beim Senden und Empfangen einwirken, und wobei die Möglichkeit besteht, verschiedene Kombinationen von Head-End und Benutzer-Kits zu verwenden, die gleichen Frequenzen und die gleiche Zeit erneut zu verwenden, und Zugriff auf den Aufwärts- und den Abwärtskanal mittels OFDM/TDMA-Multiplexen (orthogonal frequency division multiplexing und/oder time division multiplexing) stattfindet.
Die Neuigkeit der Erfindung ist das System für automatische Verstärkungsregelung, das umfasst:

– Träger-für-Träger-Behandlung der jeweiligen Sendesignale, durch die die Effekte, die ein frequenzselektiver Kanal, wie beispielsweise das Stromnetz, auf das Signal hat, vor Transformation zu der Zeitdomäne, wo die durchschnittliche Leistung des Signals unveränderlich ist, vorkompensiert werden,
– Träger-für-Träger-Behandlung der Signale beim Empfang in der Frequenzdomäne, wobei die Einrichtung zum Kompensieren des Effektes des Kanalblocks ein Skalieren des empfangenden Signals und der Korrekturelemente des Signals bezüglich der Frequenz ausführt, durch ein Gleitkomma das kompensierte Signal dargestellt wird und die Anzahl von Bits der Mantisse zum Erreichen einer vorgegebenen maximalen Genauigkeit (bzw. Signal-Rausch-Verhältnis), die durch den Träger definiert wird, festgelegt wird, so dass die Speicher, die die Kompensationselemente des Effektes des Kanals speichern, reduziert werden können, wodurch die Komplexität der Operationen in der Frequenzdomäne reduziert wird, indem die Anzahl von Bits der Mantisse reduziert wird, um einen größeren Dynamikbereich bei den Empfangssignalen zu behandeln, und das Signal, das in den ADC eintritt, auf das Maximum verstärkt wird, ohne Überläufe in den der Frequenzbehandlung vorangehenden Blöcken zu erzeugen,
– Steuerung der Sendeleistung für die verschiedenen Kits, so dass die Leistung von verschiedenen Benutzern mit dem gleichen Pegel empfangen wird und Analog-Digital-Wandler mit wenigen Bits verwendet werden können,
– Steuerung der Sendeleistung, um zu gewährleisten, dass die von den Benutzern zu dem Head-End gesendeten Signale das Funktionieren anderer Gruppen von Head-End und Benutzern nicht stören, die möglicherweise die gleichen Frequenzen und Zeiten verwenden.

Mit diesen grundlegenden Eigenschaften erreicht das automatische Verstärkungsregelungssystem der Erfindung, dass:

– maximale Sendekapazität erreicht wird,
– eine maximale Anzahl von Benutzern durch Wiederverwendung von Frequenz und Zeit erzielt wird,
– Signale von nahen oder entfernten Nutzern (hinsichtlich der Stromkabellänge oder Dämpfung) ohne Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses oder der Sendekapazität angenommen werden,
– die Erzeugung von Überläufen in den Mechanismen des Systems, die zu einem Verlust an Sendekapazität führen würde, vermieden wird,
– die Nutzung von Frequenzen, die gesetzlich geregelt sind, oder die Interferenzen mit anderen Kommunikationssystemen erzeugen, vermieden wird,
– maximale Durchschnittsleistung, in dem für die Kommunikation verfügbaren Frequenzbereich erzeugt wird, und
– die Anzahl von Bits, die für die Analog-Digital-Umwandlung notwendig sind, auf ein Minimum verringert wird.

Die automatische Verstärkungsregelung für den Abwärtskanal reguliert sowohl die Verstärkung in den Sendern des Head-End-Kits als auch die Verstärkung in den Empfängern der Benutzer-Kits, wobei Verstärkung in dem Head-End reguliert wird, bevor Empfangsverstärkung in den Benutzer-Kits reguliert wird, so dass die maximale durchschnittliche Leistung in dem Bereich, der für die Kommunikation zur Verfügung steht, erzeugt wird, ohne Überläufe in den System-Umwandlungseinrichtungen zu verursachen, um die Sendekapazität zu maximieren.
Die automatische Verstärkungsregelung des Abwärtskanals verringert die Verstärkung in den Empfängern der Benutzer, wenn die Anzahl von Überläufen, die in dem ADC-Empfänger erzeugt wird, eine bestimmte Grenze überschreitet, da diese Überläufe eine Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses erzeugen und dies eine Verschlechterung der Sendekapazität bewirkt.
Auch im Abwärtskanal erhöht dieses System der automatischen Verstärkungsregelung die Verstärkung in den Benutzer-Empfängern, wenn während eines vorgegebenen Zeitfensters in dem ADC-Empfänger keine Überläufe erzeugt werden, so dass das Quantifizierungsrauschen das Signal-Rausch-Verhältnis im Vergleich zu dem verstärkten Leitungsrauschen nicht begrenzt.
Eine mögliche Implementierung des entsprechenden Algorithmus der automatischen Verstärkungsregelung für den Abwärtskanal basiert auf der Steuerung von Aspekten, wie beispielsweise der Anzahl von Überläufen (Sättigung in dem ADC-Empfänger), die während eines bestimmten Zeitfensters erzeugt werden, und der Entzerrungsgewichte (equalization weights), so dass, wenn die Anzahl von Überläufen in dem Zeitfenster über einem bestimmten Schwellenwert liegt, die Verstärkung in dem Empfänger reduziert wird, während, wenn dieser Schwellenwert für das gesamte Fenster nicht überschritten wird und die Entzerrungsgewichte anzeigen, dass das Signal die Leistung erhöhen kann, ohne Überläufe zu erzeugen, Verstärkung im Empfänger erhöht wird, und wobei, wenn keiner dieser Fälle eintritt, davon ausgegangen wird, dass das System auf optimalem Pegel läuft und Verstärkung in den entsprechenden Verstärkern nicht modifiziert wird, d. h., ein System zum Überwachen des Wertes der Verstärkung wird stets verwendet, um die Erzeugung von Oszillationen der Verstärkung zu vermeiden und periodisch zu bestätigen, dass eine Zunahme der Verstärkung beim Empfang des Signal-Rausch-Verhältnisses nicht verbessert.
In der Aufwärtsverbindung reguliert das automatische Verstärkungsregelungssystem der vorliegenden Erfindung sowohl Verstärkung in den Head-End-Empfängern als auch Verstärkung in den Benutzer-Sendern, wobei die Verstärkung in dem Head-End-Kit (beim Empfang) reguliert wird, bevor die Regulierung der Verstärkung in den Sendern der Benutzer-Kits ausgeführt wird, um Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses durch Überläufe und das Quantifizierungsrauschen des ADC in dem Head-End-Kit zu vermeiden.
Des Weiteren wird zur automatischen Verstärkungsregelung, wie sie hier dargestellt ist, Empfangsverstärkung in dem Head-End-Kit in Abhängigkeit von dem Rauschen in der Leitung im Abwärtskanal festgelegt, so dass das Head-End-Kit die Leistung des Rauschens misst und die Verstärkung reguliert, wobei das Ziel darin besteht, dass Quantifizierungs-Rauschen des ADC des Signal-Rausch-Verhältnisses im Vergleich zu verstärktem Leitungsrauschen nicht begrenzt wird und eine Umwandlungseinrichtung mit einer geringeren Anzahl an Bits verwendet werden kann.
Die im vorangegangenen Absatz erwähnte Rauschmessung wird unternommen, wenn das Head-End diskrete Fourier-Transformation (DFT) auf das empfangene Signal anwendet, wenn kein Benutzer-Kit sendet, so dass es das Leitungsrauschen schätzen kann, indem Verstärkung beim Empfang erhöht wird und der Ausgang der diskreten Fourier-Transformation mit einem bestimmten Schwellenwert verglichen wird, wenn kein Benutzer-Kit sendet.
Ein weiteres Mittel zum Durchführen dieser Rauschmessung kann darin bestehen, von dem Fehlersignal auszugehen, das durch den Empfangs-Equalizer dem Head-End zugeführt wird, sowie von den bekannten Verstärkungen der Sende- und Empfangs-Verstärker, wenn einige Nutzer senden.
Für den Aufwärtskanal findet die Verstärkungsregelung der Sendeverstärker in den Benutzer-Kits rückführungslos (open loop) und und/oder mit Rückführung (closed loop) statt, um die Sendekapazität zu maximieren und die Anzahl von Bits zu verringern, die für die Umwandlung in dem ADC über den gesamten Signalbereich erforderlich sind.

– Bei rückführungsloser Steuerung wird mittels der in dem Abwärtskanal empfangenen Leistung das Maß an Leistung geschätzt, das durch den Aufwärtskanal gesendet werden sollte.
– Bei Steuerung mit Rückführung bzw. Regelung empfängt das Head-End-Kit das Signal von dem Benutzer-Kit und misst seine Leistung beim Empfang, und auch, ob Überläufe in dem entsprechenden ADC erzeugt werden, und zeigt von dieser Messung ausgehend dem Benutzer-Kit an, ob es die Sendeverstärkung erhöhen oder verringern sollte, vorzugsweise, indem Steuernachrichten gesendet werden.

Eine mögliche Implementierung des Verstärkungsregelungsmechanismus in dem Aufwärtskanal besteht in Folgendem:

– Zunächst wird die Anzahl von Überläufen in dem Zeitfenster bewertet, und wenn dieser Wert größer ist als ein maximaler zugelassener Schwellenwert, wird die Verstärkung abgesenkt;
– Um festzustellen, welche Verstärkung reduziert werden sollte (Senden durch die Benutzer-Kits oder Empfang in dem Head-End-Kit), werden die Informationen, die durch die Gewichts-Equalizer ausgegeben wird, verwendet, um zu erkennen, ob die Überläufe aufgrund des durch den Benutzer gesendeten Informationssignals (weil in diesem Fall das Head-End-Kit das Benutzer-Kit anweist, den Sendepegel zu senken) erzeugt worden sind, oder ob sie auf Leitungsrauschen zurückzuführen sind (weil in diesem Fall das Head-End-Kit die Verstärkung beim Empfang reduziert);
– Erhöhung der Verstärkung, die nur verwendet wird, wenn kein Grund besteht, die Verstärkung zu verringern, so dass diese Verstärkungszunahme in den Benutzer-Kits nur auftritt, wenn sie nicht zu Überläufen führt;
– In jedem Fall wird ein System zum Überwachen des Wertes der Verstärkung verwendet, um Oszillationen zu vermeiden;
– Zu bestimmten Zeiten (die ausreichend weit auseinander liegen) wird die Kommunikationsleitung überwacht, um zu prüfen, ob der feste Wert für die Verstärkung beim Empfang richtig war (Impulsrauschen in dem Netz kann eine falsche Regulierung verursachen), und wenn erforderlich, wird dieser Wert modifiziert.

Um die Verstärkungsregelung zu optimieren, wird Träger-für-Träger-Behandlung der jeweiligen Sendesignale verwendet, um im voraus die Auswirkung des Kanals auf das Signal zu kompensieren, und zwar, indem die Leistung in den Trägern erhöht wird, die beim Senden durch den Kanal stärkere Dämpfung erfahren, und die Leistung in den Trägern verringert wird, die in dem Kanal mit geringerer Dämpfung gesendet werden, so dass durchschnittliche Sendeleistung aufrechterhalten wird und die Sendekapazität erhöht werden kann, ohne dass Überläufe bei der zeitlichen Behandlung des Signals oder bei der Analog-Digital-Umwandlung erzeugt werden.
Eine der Träger-für-Träger-Behandlungen kann eine allmähliche Dämpfung beim Senden sein und schließt die Eliminierung von Trägern ein, deren Frequenzposition unter anderem mit Frequenzen zusammenfällt, deren Nutzung gesetzlich geregelt ist, mit Frequenzen, die andere Kommunikationsvorrichtungen stören, mit Zwischenfrequenzen, die für Fernsehen und andere elektronische Vorrichtungen verwendet werden, mit Funkamateur-Frequenzen, und dort, wo die Auswahl von Trägern in Echtzeit entsprechend den Kommunikationserfordernissen des Systems in jedem Moment konfiguriert werden kann.
Um die Verstärkungsregelung zu optimieren, erfolgt Träger-für-Träger-Behandlung der entsprechenden Signale beim Empfang, wenn sich das Signal in der Frequenzdomäne befindet, und sie schließt den Kompensator-Block ein, der den Effekt des Kanals auf das empfangene Signal kompensiert, Skalieren sowohl des empfangenen Signals in jedem Träger gemäß dem für diesen geschätzten Pegel sowie der Werte der Frequenzkorrekturelemente, die auf das Signal angewendet werden, so dass es möglich ist, nur mit der Empfangs-Mantisse in Gleitkommadarstellung (Mantissenexponent) des empfangenen Signals zu arbeiten, und schließlich wird die Anzahl von Bits dieser Mantisse gemäß der maximalen Genauigkeit (bzw. dem Signal-Rausch-Verhältnis) des Trägers festgelegt, um das Signal mit einem großen dynamischen Bereich mittels einer sehr geringen Anzahl von Bits darzustellen (d. h., Signale mit sehr hoher und sehr niedriger Leistung), so dass die Größe der Speicher reduziert wird, die verwendet werden, um die Operationen in der Frequenzdomäne zu speichern (um eine reduzierte Anzahl von Bits darin zu haben), und das Signal am Eingang zu der Analog-Digital-Umwandlung auf das Maximum zu verstärken, ohne Überläufe in den Blöcken vor der Behandlung des Signals Träger-für-Träger in der Frequenzdomäne zu erzeugen, wobei der Träger mit größerer Dämpfung empfangen wird, der bezüglich des Signal-Rausch-Verhältnisses beim Empfang durch das Rauschen in der Leitung begrenzt wird und nicht durch das Quantifizierungsrauschen des Analog-Digital-Wandlers, und gleichzeitig der Träger empfangen wird, der durch die Leitung weniger gedämpft wird und vor der Umwandlung verstärkt wird, ohne Überläufe zu erzeugen, da er in geeigneter Weise skaliert wird, so dass sie mit den Frequenzblöcken mit der gleichen Anzahl von Bits in jeder Operation wie für die Träger mit größerer Dämpfung behandelt werden können.
In dem erwähnten Skalierungsprozess wird die Signal-Mantisse ermittelt, indem das empfangene Signal mit der Darstellungs-Exponente der Gleitkomma-Darstellung der Ausgleichsgewichte multipliziert wird, wobei sich diese Exponente selbst in der Entzerrungs-Trainingsphase in den Gittern und Trägern aktualisiert, wenn die gesendeten Daten zu einem anderen Benutzer geleitet werden, sowie in allen Trägern, wenn die gesendeten Daten zu unseren Benutzern geleitet werden, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Skalierungsfehlers aufgrund des mehrfachen Impulsiv-Rauschens, das Kommunikation über das Stromnetz beeinflusst, reduziert wird.
Die Koexistenz verschiedener Gruppen von Head-End und Benutzern, die in Kommunikation mit ersterem sind, die Verwendung der gleichen Frequenzen und Zeiten (Wiederverwen dung von Frequenz und Zeit), wird mittels des Regelns der Sendeverstärkung in diesen Kits erreicht, während das Mittel zum Regeln von Empfang bereits beschrieben wurde, so dass die verschiedenen Head-End-Kits untereinander kommunizieren können, um Koexistenz-Entscheidungen zu treffen.
Eine weitere Möglichkeit die Koexistenz verschiedener Gruppen von Head-End und Benutzern zu erreichen, die mit ersterem in Kommunikation sind, die die gleichen Frequenzen und Zeiten verwenden (Wiederverwendung von der Frequenz und Zeit), wird durch Regeln von Sendeverstärkungen in diesen Kits erreicht, während das Mittel zum Regeln von Empfangsverstärkungen mit den bereits beschriebenen Mitteln erreicht wird, so dass ein Haupt-Head-End-Kit existiert, das verschiedene Frequenzen und/oder Zeiten zur Kommunikation mit seinen Benutzern verwendet und dafür verantwortlich ist, Koexistenz zwischen den verschiedenen Gruppen von Kits zu gewährleisten, die die gleichen Frequenzen und Zeiten wieder verwenden, und zur Kommunikation mit dem Head-End jeder Gruppe fähig sind.
Um das Ergebnis der Verstärkungsregelung zu optimieren, wenn verschiedene Gruppen von Head-End und Benutzern vorhanden sind, die die gleichen Frequenzen und Zeiten wiederverwenden, werden Sendeverstärkungen Träger für Träger modifiziert, oder (da dies eine Zunahme der Kosten mit sich bringt), das durchschnittliche Signal-Rausch-Verhältnis bezüglich der Frequenz wird unter Berücksichtigung von Trägern mit größerem Signal-Rausch-Verhältnis als denen mit geringeren geschätzt, und dieses Ergebnis wird verwendet, um die Modifikationen der Sendeverstärkungen zu erreichen.
Die Koexistenz verschiedener Gruppen von Head-End und Benutzer-Kits, die den gleichen Bereich an Frequenzen und Zeit für die Kommunikation verwenden, wird ermöglicht durch:

– Leistungssteuerung in den jeweiligen Signal-Sendeeinrichtungen in beiden Kommunikationskanälen, d. h. abwärts und aufwärts;
– eine Netzwerk-Topologie, in der die Signale von den Benutzer-Kits zunächst das Head-End-Kit passieren, das ihrer Gruppe entspricht, bevor sie an Kits eintreffen, die eine andere Gruppe bilden; und
– Messen von Dämpfung zwischen den Head-End-Kits (die die gleichen Frequenzen und Zeiten wieder verwenden) durch Senden von Informationen zwischen diesen Head-End-Kits oder mittels Kommunikation mit einem Head-End-Kit, so dass dieses Maß verwendet wird, um die maximale Sendeleistung zu regulieren, die für die Benutzer-Kits möglich ist.

Für den Abwärtskanal senden alle Head-End-Kits bei der maximalen Leistung, die für Kommunikation über das Stromnetz möglich ist, so dass der maximale Wert für das Signal-Rausch-Verhältnis in den Benutzer-Empfängern durch die Dämpfung zwischen den Head-End-Kits begrenzt wird, die den gleichen Bereich von Frequenzen und Zeiten wieder verwenden, während, wenn ein Haupt-Head-End existiert (das einen anderen Bereich von Frequenzen und/oder Zeiten verwendet), es dieses Haupt-Head-End-Kit ist, das dafür verantwortlich ist, die verschiedenen Verstärkungen, die in den verschiedenen Head-End-Kits erforderlich sind, mittels Kanalsteuerung, vorzugsweise mittels Steuernachrichten, zu regulieren.
Um die Koexistenz verschiedener Gruppen von Kits zu garantieren, die die gleichen Frequenzen und Zeiten in dem Aufwärts-Kommunikationssignal wieder verwenden, wird Sendeverstärkung in den Benutzer-Kits so reguliert, dass der Pegel der Signalleistung, der das Head-End einer anderen Gruppe erreicht (und die eine Störung für diese Gruppe darstellen würde), mit dem Pegel von Rauschen auf der Leitung vergleichbar ist.
Für das Aufwärts-Kommunikationssignal erfasst das Head-End-Kit die Leistung, die von einem seiner Benutzer ankommt, und entscheidet, ob die Verstärkung erhöht oder verringert werden sollte, und überträgt diese Information später zu dem Benutzer-Kit, vorzugsweise mittels Steuernachrichten, wobei das Head-End die entsprechende Entscheidung unter Verwendung des geschätzten Wertes des Signal-Rausch-Verhältnisses bezüglich der Frequenz früherer Werte des Schätzwertes und einer Schätzung des Rauschens trifft.
Das beschriebene System bietet die Möglichkeit, intelligente und effiziente automatische Verstärkungsregelung über eine problematische Kommunikationseinrichtung zu erzielen, zum Beispiel das Stromnetz, wobei die Erfindung die folgenden Vorteile umfasst: Sie erzielt maximale Sendekapazität, sie erreicht die maximale Anzahl von Benutzern durch Wiederverwendung von Frequenz und Zeit, sie nimmt Signale von nahen oder entfernten Benutzern an, sie vermeidet die Erzeugung von Überläufen in den Mechanismen des Systems, sie erzeugt die maximale durchschnittliche Leistung in dem für die Kommunikation verfügbaren Bereich und minimiert die Anzahl von Bits, die für die Analog-Digital-Umwandlung beim Empfang erforderlich sind.
Die folgenden Zeichnungen dienen dazu, ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, und obwohl sie integraler Teil der ausführlichen Beschreibung und der Ansprüche sind, bieten sie eine veranschaulichende, aber nicht einschränkende Darstellung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt schematisch ein Beispiel der Topologie eines Systems dar, das die in der vorliegenden Erfindung beschriebene automatische Verstärkungsregelung verwendet.
2 stellt schematisch die Auswirkungen auf das Signal dar, das von dem Digital-Analog-Wandler in dem Sender zu dem Analog-Digital-Wandler beim Empfang in einem Kommunikationssystem über das Stromnetz ankommt, das automatische Verstärkungsregelung nutzen kann, wie sie in der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
3 stellt schematisch die Leistungspegel beim Empfang in einem Kommunikationssystem des Stromnetzes unter Verwendung der automatischen Verstärkungsregelung dar, die in der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
4 stellt schematisch die Verringerung der Verstärkung im Fall von Überlauf in dem Kommunikationssystem über das Stromnetz dar, das sich zur Integration der automatischen Verstärkungsregelung eignet, wie sie in der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
5 stellt schematisch die Zunahme von Verstärkung beim Empfang in einem Kommunikationssystem über das Stromnetz dar, das sich zur Integration der automatischen Verstärkungsregelung eignet, wie sie in der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
6 stellt schematisch eine logische Topologie mit mehreren Head-End-Einrichtungen in einem System dar, das die automatische Verstärkungsregelung der vorliegenden Erfindung verwendet.
7 stellt schematisch eine physikalische Topologie mit mehreren Head-End-Einrichtungen in einem System dar, das die automatische Verstärkungsregelung der vorliegenden Erfindung verwendet.
8 stellt schematisch Interferenz zwischen den verschiedenen Head-End-Einrichtungen im Abwärtskanal eines Kommunikationssystems über das Stromnetz dar, das die automatische Verstärkungsregelung der vorliegenden Erfindung verwendet.
9 stellt schematisch Interferenz in dem Aufwärtskanal eines Kommunikationssystems über das Stromnetz dar, das die automatische Verstärkungsregelung der vorliegenden Erfindung verwendet.
BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Es folgt eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, in der sich die verwendete Nummerierung auf die Nummerierung in den Zeichnungen bezieht.
Das System der automatischen Verstärkungsregelung für digitale OFDM-Mehrfachnutzer-Übertragung über das Stromnetz wird in einem Kommunikationssystem über das Stromnetz eingesetzt, das eine Mehrfachnutzer-Topologie aufweist, bei der das Head-End bzw. die Zentrale 1 Information zu mehreren Benutzer-Kits 2 sendet und Information von ihnen empfängt, wie dies in 1 dargestellt ist.
Dieses Head-End sendet ein Breitbandsignal mit maximaler Leistung mit nicht konstanter Hüllkurve und hohem Verhältnis von Spitzenleistung zu mittlerer Leistung, das die Beziehung zwischen dem quadrierten Wert von Signal-Spannungsspitzen und dem durchschnittlichen Quadratwert des gleichen Signals ist. Diese Eigenschaften sind hauptsächlich auf die OFDM-Modulation zurückzuführen.
Automatische Verstärkungsregelung ist ein Prozess, der auf Sende- und Empfangsverstärkung in dem Head-End 1 und den Benutzer-Kits 2 wirkt, wobei das Ziel darin besteht, die Signalleistung zu erreichen, die ausreicht, um die Sendekapazität des Systems zu maximieren. Das vorliegende Beispiel besteht aus einer unabhängigen automatischen Verstärkungsregelung für den Abwärtskanal und für den Aufwärtskanal in dem System.
Der Analog-Digital-Wandler (ADC) ist der Block, der beim Treffen von Entscheidungen über automatische Verstärkungsregelung am meisten eingeschränkt ist. Dieser Wandler weist eine bestimmte Anzahl von Bits für die Umwandlung sowie des Weiteren eine maximale Eingangsspannung auf, von der Überläufe erzeugt werden. Das heißt, der Wandler erzeugt weniger Quantifizierungsrauschen, wenn mehr Umwandlungsbits in dem entsprechenden ADC verwendet werden.
Bei dem System in diesem Beispiel wird ein ADC verwendet, der eine Anzahl von Bits aufweist, die ausreicht, um das ODFM-Signal korrekt zu demodulieren (da dies eine der teuersten Komponenten ist, wird das Minimum an Bits zur korrekten Demodulierung des OFDM-Signals mit der maximalen Anzahl von Bits pro Träger, die in jeder Konstellation unterstützt wird, verwendet). Diese Wandler haben im Allgemeinen einen Bereich, der kleiner ist als der der Leitung, d. h., sie erzeugen Quantifizierungsrauschen über dem Pegel des Hintergrundrauschens auf der Stromleitung, so dass es in den meisten Fällen dieses Quantifizierungsrauschen ist, das das Signal-Rausch-Verhältnis begrenzt. 2 stellt den Effekt dar, den der Kanal auf das entsprechende Signal hat, wobei ein Signal 3 von den Zeit-Behandlungsblöcken des entsprechenden Senders kommt und zu einem Wandler DAC gelangt. Dieses Signal, das den Wandler verlassen hat, wird, während es den Kanal durchläuft, beeinflusst, wie dies in 2 dargestellt ist, und gelangt zu einem Wandler ADC, dessen vorhandenes Signal 4 zu den Zeitbehandlungsblöcken in den entsprechenden Empfänger geht.
In 2 ist zu sehen, wie das gesendete Signal bestimmte Änderungen durchläuft, bevor es den Empfänger am anderen Ende erreicht. In der Figur wird angenommen, dass die DAC- und ADC-Wandlerblöcke ideal sind, so dass Quantifizierungsrauschen in diesen Mechanismen unabhängig als zusätzliches Rauschen hinzugefügt wird. Des Weiteren beeinflusst der Kanal das Signal auf zwei Arten, d. h. er multipliziert es mit einer Dämpfung und einer Phase a_ce^jfc die von Träger zu Träger variieren kann und fügt zusätzliches Rauschen zu dem Signal hinzu. In mathematischer Form stellt sich das Signal wie folgt dar: Y = r + nADC(t) = (x + nDAC (t))·acejfc + n1nea(t) + nADC (t)
3 zeigt die durchschnittliche Leistung des Signals, die in der Zeitdomäne (vor Realisierung der entsprechenden DFT) für eine vorgegebene Bandbreite zusammen mit den Bereichen der Analog-Digital-Wandler des Empfängers gemessen wird.
In 3 ist Leistung in dBm auf der vertikalen Achse dargestellt. Der Pfeil 5 stellt den Leistungsbereich für den PAR dar. Der Pegel 7 stellt die Sättigungsschwelle des ADC dar, die ein fester Wert ist, die durch die Auswahl des ADC gewählt wird. Der Pegel 8 stellt Quantifizierungsrauschen des ADC dar, das ebenfalls ein fester Wert ist, der durch die Auswahl des ADC ausgewählt wird, und der Pegel 9 stellt Rauschen auf der Leitung dar. Der Pfeil 6 stellt die maximale Grenze des erfassbaren Signal-Rausch-Verhältnisses mit dem Wandler ADC dar, das der Differenz zwischen den Pegeln 7 und dem Maximum zwischen 8 und 9 entspricht.
Änderungen der Empfangsverstärkung berücksichtigen die Effekte des ADC-Wandlers.
Die Empfangsverstärkung wird gesenkt, wenn das empfangene Signal über dem Überlauf-Spannungsschwellenwert des ADC ankommt. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers beim Empfang wird abgesenkt, bis erreicht ist, dass der maximale Pegel für das Signal auf dem Sättigungspegel für den ADC liegt, so dass der maximale Signal-Rausch-Bereich für das System erreicht wird.
4 zeigt die Verringerung der Verstärkung bei Überläufen. Teil a von 4 zeigt den Pegel des Leitungsrauschens beim Empfang (N_1nea), den Pegel des Quantifizierungsrauschens in dem ADC (N_ADC), die Sättigungsschwelle (U_sat) sowie den Pegel des empfangenen Signals. Nach entsprechender Dämpfung aufgrund des Verstärkungsregelungssystems, die mit dem Pfeil 10 dargestellt ist, ergibt sich die Situation, die in Teil b von 4 dargestellt ist, die die Änderung der Pegel zeigt und die Verringerung des Pegels des empfangenen Signals demonstriert.
In mathematischer Form ergibt dies: Pr > Usat; idealerweise G = Usat – Pr < 0 S/N = (Pr + G) – max(NADC, N1nea + G) = Usat – NADC
Andererseits ist die positive Verstärkung in dem Empfänger ebenfalls durch das Vorhandensein des Analog-Digital-Wandlers beschränkt. Beim Verstärken des empfangenen Signals wird nicht nur das gewünschte Signal verstärkt, das zum anderen Ende des Kommunikationssignals gesendet wird, sondern es wird auch das Leitungsrauschen verstärkt, das zu dem empfangenen Signal hinzugefügt wird, wenn es den Kanal durchläuft. Die Summe beider Rauschen ist die Grenze des Signal-Rausch-Verhältnisses beim Empfang. Wenn verstärktes Leitungsrauschen ausreichend größer ist als ADC-Quantifizierungsrauschen, ist es dieses Rauschen, das das Signal-Rausch-Verhältnis in dem Empfänger begrenzt (wobei dies auftritt, wenn es wenigstens 12 dB größer ist). Die Erhöhung der Verstärkung von diesem Punkt ausgehend führt zu keinerlei Verbesserung. Wenn die Differenz zwischen den Leistungspegeln (in logarithmischem Maßstab) bei dem Quantifizierungsrauschen und dem verstärkten Leitungsrauschen mehr als 12 dB beträgt, ist anzunehmen, dass das gesamte Rauschen annähernd dem verstärkten Leitungsrauschen gleich ist, und von diesem Punkt ausgehend wird keine Verbesserung im Signal-Rausch-Verhältnis bei Erhöhung der Verstärkung beim Empfang erzeugt.
In Teil a von 5 zeigt der mit 11 angedeutete Bereich das Signal-Rausch-Verhältnis, das beim Empfang im Falle von Empfang ohne Verstärkung erfasst wird. Ausgehend von der Situation in Teil a und nach ausreichender Verstärkung (durch den Pfeil 12 dargestellt) ergibt sich die Situation, die in Teil b dargestellt ist, in dem das Bezugszeichen 14 den Signalpegel nach Verstärkung zeigt und Bezugszeichen 15 das Signal-Rausch-Verhältnis vor Verstärkung zeigt.
Wenn jedoch ausgehend von der Situation in a zu starke Verstärkung stattfindet, die größer ist als N_ADC + 12 Db – N_1nea, was mit dem Pfeil 13 dargestellt ist, ergibt sich die im Teil c von 5 dargestellte Situation, in dem das Bezugszeichen 16 den Signalpegel nach Verstärkung zeigt, während 17 das Signal-Rausch-Verhältnis zeigt, das sich nicht verbessert, wenn die Verstärkung genau N_ADC + 12 Db – N_1nea entspricht, da nunmehr das Rauschen, das das Signal-Rausch-Verhältnis begrenzt, annähernd dem verstärkten Leitungsrauschen gleich ist.
Das heißt in mathematischer Form, wenn: Pr > Usat; idealerweise G = min(Usat – Pr, NADC + 12 Db – N1nea) ohne Sättigung S/N = (Pr + G) – max(NADC, N1nea + G) = Pr – N1nea, wenn G > NADC + 12 dB – N1nea S/N = (Pr + G) – max(NADC, nLNEA + G) = Pr – N1nea.
Automatische Verstärkungsregelung für die Abwärtskanäle zielt darauf ab, Sendekapazität von dem Head-End 1 zu den Benutzer-Kits 2 zu maximieren.
Lediglich als Beispiel einer Ausführung, und um den Prozess der Regulierung der Verstärkung beim Senden und Empfangen zu vereinfachen, stellt das System in der Abwärtsverbindung die maximal mögliche Verstärkung beim Senden des Head-End 1 ein, bevor die Verstärkung in den Empfängern der Benutzer-Kits 2 reguliert wird. Dies liegt darin begrün det, dass eine beim Senden durch das Head-End 1 vorgenommene Änderung alle Benutzer 2 betreffen würde, und die Verwendung der maximalen möglichen Verstärkung (durch Regulierung begrenzt) trägt dazu bei, die größtmögliche Abdeckung zu erreichen.
Verstärkung in dem Benutzer-Empfänger wird wie im vorangehenden Punkt beschrieben reguliert, d. h. es wird darauf geachtet, dass keine Überläufe erzeugt werden und die maximale Leistung in dem verfügbaren Bereich vorhanden ist (um die Sendekapazität zu maximieren).
Eine mögliche Implementierung des Algorithmus der automatischen Verstärkungsregelung zum Erreichen weiterer erwähnter Aufgaben besteht in der Steuerung verschiedener Aspekte des Systems, hauptsächlich der Anzahl von Überläufen (in diesem Fall Sättigungen in dem Empfänger-ADC), die während eines bestimmten Zeitfensters erzeugt werden, und der Gewichte des Signals beim Verlassen des Equalizers. Wenn die Anzahl von Überläufen in dem Zeitfenster über einem bestimmten Schwellenwert liegt, wird Verstärkung in dem Empfänger reduziert, da dies das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtern würde. Wenn dieser Schwellenwert während des Fensters nicht überschritten wird und die Ausgleichsgewichte anzeigen, dass die Signalleistung erhöht werden kann, ohne Überläufe zu erzeugen, wird die Verstärkung beim Empfang erhöht. Wenn keiner der beiden Fälle gilt, befindet sich das System auf dem optimalen Pegel, und es ist nicht notwendig, die Verstärkung der Verstärker zu modifizieren. In allen Fällen wird ein System zum Überwachen des Verstärkungswertes eingesetzt, um die Erzeugung von Oszillation darin durch die automatische Verstärkungsregelung zu vermeiden. Des Weiteren wird eine Prüfung durchgeführt, damit die Zunahme der Empfangsverstärkung das Signal-Rausch-Verhältnis nicht verbessert, das auf einem optimalen Wert liegt.
Andererseits reguliert automatische Verstärkungsregelung für den Abwärtskanal sowohl die Empfängerverstärkung in dem Head-End 1 als auch die Sendeverstärkung in den Benutzer-Kits 2. Auf die gleiche Weise wie dies für automatische Verstärkungsregelung im Abwärtskanal geschieht, wird die Verstärkung im Head-End (diesmal beim Empfang) reguliert und festgelegt, bevor Sendeverstärkung in den Benutzer-Kits reguliert wird, um Sättigung zu vermeiden und gute Kommunikation mit jedem Kit zu ermöglichen.
Empfangsverstärkung in dem Head-End wird in Abhängigkeit von Leitungsrauschen festgelegt. Dafür misst dieses zentrale Kit bzw. Head-End dieses Rauschens und reguliert die Ver stärkung so, dass verstärktes Leitungsrauschen Quantifizierungsrauschen in dem Analog-Digital-Wandler um nicht mehr als 12 dB übersteigt.
Es gibt Möglichkeiten, wie das Head-End diese Messung durchführen kann. Im Folgenden sind zwei mögliche Implementierungen aufgeführt:

a. Wenn keine Benutzer Informationen senden, verwendet das zentrale Kit die DFT, um Rauschen auf der Leitung zu messen.
b. Von den Fehlersignal-Gewichten des Equalizers ausgehend wird eine Schätzung der Charakteristiken des Kanals angestellt. Das Fehlersignal des Equalizer-Algorithmus ist ein guter Schätzwert für Rauschen auf der Leitung, da die von dem anderen Ende gesendete Leistung einen konstanten Wert hat.

Andererseits wird auch Verstärkungsregelung im Sendeverstärker der Benutzer-Kits 2 durchgeführt. Diese Regelung bzw. Steuerung findet ohne Rückführung und mit Rückführung statt:

– Bei der Steuerung ohne Rückführung dient die empfangene Leistung in der Abwärtsverbindung dazu, zu schätzen, wie viel Leistung durch die Aufwärtsverbindung gesendet werden sollte.
– Bei der Steuerung mit Rückführung bzw. Regelung empfängt das Head-End-Kit 1 das Signal von den Benutzern und misst seine Leistung beim Empfang (und, ob es Überläufe in dem ADC erzeugt). Von dieser Messung ausgehend weist es das Benutzer-Kit 2 unter Verwendung des Steuerkanals (vorzugsweise durch Senden von Steuernachrichten) an, die Verstarkung des Sendeverstärkers zu erhöhen oder zu verringern.

Es folgt ein Beispiel einer möglichen Implementierung des Verstärkungsregelungsalgorithmus in dem Aufwärtskanal.
Zunächst wird die Anzahl von Überläufen in dem Zeitfenster gemessen, und wenn dieser Wert größer ist als ein bestimmter Schwellenwert, wird der Wert beim Verlassen des Equalizers verwendet, um festzustellen, welche Verstärkung reduziert werden muss.
Um festzustellen, welche Verstärkung reduziert werden sollte (die beim Senden in den Benutzer-Kits oder beim Empfangen in dem Head-End), werden die in den Gewichtungen beim Austreten aus dem Equalizer gegebenen Informationen verwendet, um zu unterscheiden, ob die Überläufe als Ergebnis des durch den Benutzer gesendeten Informationssignals erzeugt wurden (wobei in diesem Fall das Head-End das Benutzer-Kit anweist, seine Sendeleistung zu verringern), oder ob sie auf verstärktes Leitungsrauschen zurückzuführen sind (wobei in diesem Fall das Head-End-Kit 1 seine Empfangsverstärkung reduziert). Die Erhöhung der Verstärkung findet nur statt, wenn keine Gründe vorhanden sind, die Verstärkung zu reduzieren. Die Erhöhung der Verstärkung findet beim Benutzer statt, wenn keine Überläufe erzeugt werden.
In beiden Fällen wird der Wert der Verstärkung überwacht, um Oszillationen zu vermeiden.
Von Zeit zu Zeit (in einer ausreichend großen Zeitperiode) wird die Leitung überwacht, um zu prüfen, ob der feste Wert für die Empfangsverstärkung korrekt ist (Impulsrauschen kann eine falsche Regulierung verursachen), und dieser Wert wird modifiziert, wenn er nicht korrekt ist.
Es ist besonders wichtig, dass automatische Verstärkungsregelung OFDMA (multiple access orthogonal frequency division) anwenden kann, ohne Überläufe in den verschiedenen internen Blöcken zu erzeugen. In diesem Fall wird Empfangsverstärkung in dem Head-End 1 so festgelegt, dass die Signal-Rausch-Toleranz aufrecherhalten wird, und da verschiedene Benutzer gleichzeitig auf verschiedenen Frequenzen senden (Signale von verschiedenen Benutzern kommen in dem gleichen Signal an), kann Empfangsverstärkung in dem Head-End nicht an jede von ihnen angepasst werden. Empfangsverstärkung passt sich an die größere an, und in der Frequenzdomäne (nach DFT) wird Träger-zu-Träger-Behandlung durchgeführt, um den Signal-Rausch-Bereich mit der festen Verstärkung aufrechtzuerhalten und mögliche Überläufe zu reduzieren.
Um Verstärkungsregelung in beiden Kanälen zu optimieren, d. h. aufwärts und abwärts, wird Träger-zu-Träger-Behandlung der entsprechenden Sendesignale durchgeführt. Diese Träger-Behandlung führt Vorkompensation der Effekte des Kanals durch (stärkere Dämpfung des Trägers, der weniger gedämpft wird und umgekehrt). Des Weiteren kann diese Träger-zu-Träger-Behandlung verwendet werden, um die Träger, deren Frequenzen per Gesetz in anderen Telekommunikationssystemen (beispielsweise Funkamateure) verwendet werden oder Frequenzen, die andere Kommunikationsgeräte stören können, allmählich zu dämpfen (wobei in diesem Fall die Träger weiter bei der Kommunikation verwendet werden können) oder auch zu eliminieren (d. h. ein Senden durch die eliminierten Träger). Die Auswahl dahingehend, welche Träger gedämpft oder eliminiert werden und der Grad der Dämpfung (in diesem Fall) können in jedem Kit in Echtzeit konfiguriert werden, so dass sie den Installationsstandards für das System und den Kommunikationsanforderungen für das System in jedem Moment entsprechen. Eine mögliche Form der Implementierung besteht in der Verwendung einer Leistungsmaske, die beim Senden die Multiplikation jedes Trägers mit einem vorgegebenen Koeffizienten einschließt.
Andererseits werden beim Empfang im Verlauf von Entzerrung die Entzerrungsgewichte mit Gleitkomma kodiert, so dass beim Verlassen der FFT das Signal mit dem durch die Entzerrungsgewichte berechneten Exponenten skaliert werden kann. Durch Multiplizieren des empfangenen Signals mit diesen Exponenten, d. h. durch Skalieren, ist es möglich, mit der Mantisse zu arbeiten, die wenige Bits hat.
6 zeigt eine logische Topologie für verschiedene Head-End-Einrichtungen 18 innerhalb des entsprechenden Kommunikationssystems über das Stromnetz.
Der Einsatz mehrerer Head-End-Einrichtungen 18 ermöglicht die Schaffung von Head-End-Gruppen 18 plus Benutzer 2, so dass es möglich ist, unabhängige Kommunikation zwischen diesen zwei Kits durchzuführen oder zu erreichen, so dass die Benutzer-Kits, die sich in großen Entfernungen zu dem Haupt-Head-End-Kit 1 befinden (bezüglich der Länge des Stromkabels oder der Dämpfung), kommunizieren können.
Damit die Kommunikation des Haupt-Head-End-Kits 1 und die der Head-End-Kits 18 einander nicht stören, werden bei beiden Kommunikationsvorgängen verschiedene Frequenzen und/oder Zeiten verwendet. Eine Gruppe von Frequenzen und Zeit, die zur Kommunikation mit dem System der vorliegenden Beschreibung verwendet werden kann, wird als "Verbindung" (link) beschrieben. In jeder Gruppe werden Zeit und Frequenzen mehrfach verwendet, d. h., die gleichen Zeiten und Frequenzen werden in den Sendevorgängen durch die Head-End-Gruppen 18 und ihre Benutzer 2 verwendet, so dass die Signale von einer Gruppe die Signale der anderen Gruppe stören oder von ihnen gestört werden können.
In einer Implementierung der Erfindung kann die 'Verbindung" darin bestehen, dass die Frequenzen, die sich zwischen 1 und 5 MHz befinden, für das Senden verwendet werden, während eine andere darin besteht, zwischen 5 und 10 MHz zu senden. Alle diese Kits ver wenden eine "Verbindung", die eine oder diese Gruppen von Frequenzen nutzt, und können einander daher stören.
Kommunikation zwischen dem Haupt-Head-End-Kit 1 und den Benutzer-Kits 2 findet über eine "Verbindung" statt, während Kommunikation zwischen dem Head-End-Kit 18 und seinen Benutzern über eine andere "Verbindung" stattfindet, um so Interferenz zwischen den zwei Kommunikationsvorgängen zu vermeiden.
Die Head-End-Einrichtungen dieser Gruppe 18 nutzen die gleiche "Verbindung" gemeinsam, d. h., sie senden unter Verwendung der gleichen Frequenzen und Zeiten. Aus diesem Grund wird das Signal in dem Head-End 18 und seinen Benutzer-Kits 2 durch eine anderes Head-End 18 und seine Benutzer 2 gestört und umgekehrt. Die Topologie des Stromnetzes kann genutzt werden, um ein Head-End einer Gruppe 18 und Benutzer 2 ausreichend weit entfernt (bezüglich der Länge des Stromkabels bzw. der Dämpfung) anzuordnen, so dass die in beiden Kanälen (aufwärts und abwärts) gesendeten Signale keine starke Interferenz erzeugen.
Aufgrund des Vorhandenseins dieser einander störenden Gruppen wird eine Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses im Aufwärts- und Abwärtskanal der Gruppen von Head-End 18 und ihre Benutzer 2 erzeugt.
Die Neuigkeit des vorliegenden Systems in diesem Punkt besteht in der Form, in der die Koexistenz der verschiedenen Head-End-Einrichtungen 18 von Gruppen und ihrer Benutzer 2 zugelassen wird. Dies basiert hauptsächlich auf der Steuerung der Sendeleistung.
7 zeigt ein Beispiel der physischen Verbindung zwischen zwei separaten Kits (über die Stromleitung), die die Anordnung der Head-End-Kits 18 und der Benutzer-Kits in vier verschiedenen Gebäuden 19 bis 22 zeigt.
Um automatische Verstärkungsregelung durchzuführen, wird davon ausgegangen, dass das durch die Benutzer-Kits 2 gesendete Signal an einem Head-End-Kit 18 ankommt, das nicht zu dieser Gruppe gehört, dass es einen langen Weg zurücklegen und den Punkt in dem Netz passieren muss, an dem es mit dem Head-End-Kit 18 für seine Gruppe verbunden wird. Dies wird mit der Topologie des Stromverteilungsnetzes leicht erreicht. Die Head-End-Kits 18 können sich beispielsweise an dem Punkt befinden, an dem Strom in das Gebäude eintritt, und die Benutzer-Kits 2 können sich in dem Gebäude befinden, wie dies in 7 dargestellt ist. Koexistenz zwischen den Gruppen von Head-End-Einrichtungen 18 und ihren Benutzern 2 beruht auf der Tatsache, dass alle Benutzer 2, die mit einem bestimmten Head-End 18 verbunden sind, stets den Punkt passieren, an den dieses Head-End 18 angeschlossen ist, um ein anderes Head-End 18 erreichen zu können, das nicht zu seiner Gruppe gehört. Dazu wird Dämpfung zwischen den Head-End-Einrichtungen 18 gemessen, wobei dies automatisch durchgeführt werden kann, indem Information zwischen den Head-End-Kits 18 und/oder 1 gesendet wird. Dieser Wert dient dazu, die maximale Sendeleistung für die Benutzer zu regulieren, wie dies bereits deutlich wurde.
In dem Abwärtskanal kann das Signal in dem benachbarten Head-End-Kit 18 mit dem Signal von dem Head-End 18 in unserer Gruppe vermischt werden. Diese Interferenz bewirkt Rauschen vom Typ additives weißes Gauss'sches Rauschen in dem System (aufgrund der Tatsache, dass die Verteilungsstatistik des OFDM-Signals mit ungefähr tausend Trägern, die in M-QAM moduliert sind, praktisch normal ist). Der Benutzer empfängt beide Signale (d. h. von seinem Head-End und von dem benachbarten Head-End). Das Signal des Head-End 18 unserer Gruppe wird proportional zu dem Abstand von dem Benutzer-Kit 2 zu seinem Head-End 18 gedämpft, während das Signal des "interferierenden" Head-End 18 proportional zu dem Abstand zwischen dem Benutzer-Kit 2 und dem anderen Head-End 18 gedämpft wird. Wenn die "Interferenz" größer ist als Rauschen auf der Leitung, wird die Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses hauptsächlich durch diese Interferenz verursacht, so dass das Signal-Rausch-Verhältnis die Differenz zwischen der Leistung der Signale ist, die direkt proportional zu der Dämpfung ist, die zwischen beiden Head-End-Kits 18 vorhanden ist.
8 zeigt die Interferenz zwischen Head-End-Einrichtungen 18 verschiedener Gruppen plus Benutzer 2 für den Abwärtskanal.
Mathematisch wird das von einem Benutzer 2 von seinem Head-End-Kit 18 empfangene Signal wie folgt dargestellt: Pr = S2 – Lu wobei S₂ die Signalleistung ist, die durch das Head-End 18 gesendet wird, und L_u die Dämpfung, die hauptsächlich durch den Abstand (die Stromleitung) erzeugt wird, der zwischen dem Head-End 18 und dem Benutzer 2 vorhanden ist. Andererseits ist das störende Signal (durch das Head-End-Kit 18 der anderen Gruppe gesendet): Pi = S1 – L – Lu wobei S₁ die Leistung des durch das Head-End 18 der anderen Gruppe gesendeten Signals ist und L die Dämpfung zwischen den Head-End-Kits 18. Normalerweise ist diese störende Leistung größer als das Quantifizierungsrauschen des ADC des Benutzer-Empfängers, so dass der Signal-Rausch-Bereich ist: S/N = Pr – max(NADC, Pi) = Pr – Pi = S2 – Lu – (S1 – L – Lu) = S2 – S1 + L
Alle Head-End-Kits 18 senden mit maximaler Leistung (um reziproke Interferenz und maximale Abdeckung zu haben), so dass der maximale Wert des Signal-Rausch-Verhältnisses der Dämpfung zwischen den Head-End-Kits (L) gleich ist.
Bei mehr als zwei "Verbindungen" kann die Dämpfung zwischen den Head-End-Einrichtungen 18 nicht gleich sein, da ein Head-End 18 mit den anderen Gruppen mit größerer Dämpfung verbunden sein kann und größere Verstärkung haben kann. In diesem Fall ist das Haupt-Head-End-Kit 1 dafür zuständig, die Verstärkung mit Steuernachrichten (oder einem anderen Typ Kanalsteuerung) zu regulieren.
Was den Aufwärtskanal angeht, so soll erreicht werden, dass die Signale, die von einem anderen Head-End 18 einer anderen Gruppe plus den Benutzern 2 kommen, unsere Gruppe (deren Kits zu der gleichen "Verbindung" gehören, die die gleiche Zeit und gleiche Frequenzen verwendet) mit einem Leistungspegel erreichen, der mit dem Pegel von Hintergrundrauschen in dem Stromverteilungsnetz vergleichbar ist.
Wenn die zwei Leistungspegel gleich sind, wird eine Erhöhung von 3 dB über dem Rausch-Grundwert erzeugt, der als eine annehmbare Verschlechterung im Aufwärtskanal betrachtet wird.
Dadurch müssen die Benutzer-Kits 2 die Sendeverstärkung anpassen, um zu gewährleisten, dass das Signal, das an dem Head-End 18 der anderen Gruppe ankommt, dies mit Leistungswerten tut, die dem erfassten Leitungsrauschen für dieses Head-End 18 gleich sind oder geringer als dieses. Die Erfassung findet in dem Head-End 18 jeder Gruppe statt, und die Benutzer 2 der Gruppe werden unter Verwendung von Steuernachrichten (oder einem anderen Typ Kanalsteuerung) informiert. Daher findet die Regulierung mit einer Steuerung mit Rückführung bzw. Regelung statt. Dies wird in 9 demonstriert, in der Interferenz im Aufwärtskanal dargestellt ist.
Das Benutzer-Kit 2 sendet ein Signal in dem Aufwärtskanal mit Leistung S. Dieses Signal gelangt gedämpft zu dem Head-End 18 der Gruppe (Dämpfung L₁) und gedämpft um diesen Wert zuzüglich der charakteristischen Dämpfung zwischen den Head-End-Einrichtungen 18 (S – L₁ – L₂) zu dem Head-End 18 der anderen Gruppe. Dieses Signal wird als ein Rauschen für andere Gruppen (die die gleichen Frequenzen und Zeiten wiederverwenden) betrachtet, so dass der Wert von S reguliert wird und das Senden des Benutzer-Kits 2 modifiziert wird, damit (S – L₁ – L₂) bei dem Rausch-Grundpegel auf der Leitung liegt.
Mathematisch stellt sich die Leistungsinterferenz wie folgt dar: Pi = S – L1 – L2
Es kann gesagt werden, dass N < P_i (wenn es größer ist als Rauschen, das durch andere Faktoren, wie beispielsweise ADC verursacht wird).
Um das Ergebnis zu optimieren, und weil der Kanal ein einheitliches Frequenzverhalten aufweist, muss die Sendeverstärkung Träger für Träger geändert werden. Da dadurch die Kosten erheblich zunehmen würden, kann ein Durchschnitts-Schätzwert des Signal-Rausch-Verhältnisses bezüglich der Frequenz herangezogen werden, da häufiger Träger mit einem größeren Signal-Rausch-Wert als mit einem kleineren verwendet werden.
Diese Vorgänge finden in dem Head-End-Kit 18 statt, das der Gruppe entspricht und das entscheidet, ob die Verstärkungen der verschiedenen Benutzer 2 dieser Gruppe erhöht werden, verringert werden, oder aufrechterhalten werden sollten. Anschließend überträgt es diese Informationen zu den Benutzern 2 mittels eines Steuerkanals (vorzugsweise mittels Steuernachricht). Um diese Entscheidung zu treffen, verwendet es den gewichteten Wert der Signal-Rausch-Schätzung und vorangegangener Werte dieser Schätzung.

Claims

Automatisches Verstärkungsregelungssystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz, umfassend eine Anzahl von Benutzer-Kits (2) und ein Head-End-Kit (1), die über das Stromnetz in Zweiwegekommunikation sind, mit unabhängiger Regelung sowohl für einen Aufwärtskanal, der von den Benutzer-Kits (2) zu dem Head-End-Kit (1) verläuft, als auch für einen Abwärtskanal, der von dem Head-End-Kit (1) zu den Benutzer-Kits (2) verläuft, wobei eine Aufteilung des Stromnetzes für sowohl den Aufwärts- als auch den Abwärtskanal mit Frequenzduplex-Einrichtungen (FDD-Einrichtungen) und/oder Zeitduplex-Einrichtungen (TDD-Einrichtungen) ausgeführt wird, wobei ein mit OFDM-Modulationseinrichtungen (Orthogonal-Frequenzmultiplex-Modulationseinrichtungen) übertragenes Signal in einem Signal mit nichtkonstanter Hüllkurve resultiert, und Verstärker umfassend, die auf die Sende- und Empfangsverstärkungen einwirken, die Verwendung mehrerer Kombinationen von Head-End- (1) und Benutzer-Kits (2) ermöglichend, die dieselben Frequenzen und Zeiten wiederbenutzen, wobei Zugriff auf die Aufwärts- und Abwärtskanäle mit OFDMA-/TDMA-Multiplexeinrichtungen (Orthogonal-Frequenzmultiplex-/Zeitmultiplex-Einrichtungen) ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Verstärkungsregelsystem umfasst: Träger-für-Träger-Behandlungseinrichtungen für Sendesignale, die so eingerichtet sind, dass sie durch den Kanal weniger gedämpfte Träger in einem größeren Ausmaß dämpfen und Träger, die durch den Kanal starker gedämpft werden, in einem geringeren Ausmaß dämpfen, um im Voraus einen Effekt zu kompensieren, dass ein frequenzselektiver Kanal, wie das Stromnetz, ein Sendesignal darauf hat, bevor es in die Zeitdomäne transformiert ist, in der eine mittlere Sendeleistung des Sendesignals festgelegt ist, Träger-für-Träger-Behandlungseinrichtungen für empfangene Signale in der Frequenzdomäne, wobei ein Block so eingerichtet ist, dass er eine durch den Kanal verursachte Dämpfung durch Skalieren der Frequenz eines empfangenen Signals und von Werten von Frequenzkorrekturelementen, die auf das empfangene Signal angewendet werden, kompensiert, so dass das kompensierte Signal durch ein Gleitkomma dargestellt wird und eine Anzahl von Bits einer Mantisse der Gleitkommadarstellung entsprechend einer vorgegebenen Maximalgenauigkeit oder einem durch den Träger definierten Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) festgelegt wird, Sendeleistungs-Regeleinrichtungen, die so eingerichtet sind, dass sie eine Sendeleistung von mehreren Benutzer-Kits (2) mit Einrichtungen regeln, die die Sendeleistung bei Trägern, die beim Übertragen durch den Kanal mehr Dämpfung ausgesetzt sind, erhöhen und die Sendeleistung bei Trägern, die durch den Kanal mit weniger Dämpfung übertragen werden, verringern, um zu erreichen, dass die Sendeleistung für mehrere Benutzer-Kits (2) mit einem gleichen Pegel empfangen wird, und dass die Verwendung von Analog-Digital-Wandlern von wenigen Bits ermöglich wird, Sendeleistung-(S-)Regeleinrichtungen, die so eingerichtet sind, dass sie die Sendeverstärkungen in dem Head-End-Kit und den Benutzer-Kits regeln, um sicherzustellen, dass durch die Benutzer-Kits (2) zu dem Head-End-Kit (18) gesendete Signale die Funktionalität von anderen Gruppen von Head-End- (18) und Benutzer-Kits (2), die dieselben Frequenzen und Zeiten nutzen könnten, nicht störend beeinflussen.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Verstärkungsregelsystem (10) für den Abwärtskanal mit Einstelleinrichtungen versehen ist, die so eingerichtet sind, dass sie sowohl die Sendeverstärkung in den Sender des Head-End-Kit (1) als auch die Empfangsverstärkung in den Empfängern der Benutzer-Kits (2) einstellen, um zum Maximieren der Übertragungskapazität eine maximale mittlere Leistung in einem für die Kommunikation verfügbaren Bereich einzuführen, ohne Überläufe in den Analog-Digital-Wandlern zu erzeugen.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Verstärkungsregelsystem (10) für den Abwärtskanal so eingerichtet ist, dass es die Empfangsverstärkung in den Empfängern der Benutzer-Kits (2) in dem Fall, in dem eine Anzahl von in den Analog-Digital-Wandlern erzeugten Überläufen eine bestimmte Grenze überschreitet, verringert, um einen Rückgang der Übertragungskapazität auf Grund der Überläufe, die eine Reduzierung des SNR erzeugen, zu vermeiden.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Verstärkungsregelsystem (10) in dem Abwärtskanal so eingerichtet ist, dass es die Empfangsverstärkung in den Empfängern der Benutzer-Kits (2) in dem Fall erhöht, in dem die Überläufe in den Analog-Digital-Wandlern innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters nicht erzeugt werden, um ein Quantifizierungsrauschen (8) daran zu hindern, das SNR im Vergleich zu einem verstärkten Leitungsrauschen (N_Line + G) zu begrenzen.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Verstärkungsregelsystem (10) für den Abwärtskanal auf Basis von Regeleinrichtungen so eingerichtet ist, dass es die Anzahl von Überläufen und Sättigungen, die in den Analog-Digital-Wandlern innerhalb eines bestimmten Zeitfensters erzeugt werden, und von Equalization-Gewichten regelt, um die Empfangsverstärkung in den Empfängern der Benutzer-Kits (2) zu verringern, wenn die Anzahl von Überläufen in dem bestimmten Zeitfenster größer als ein bestimmter Schwellenwert ist, um die Empfangsverstärkung in den Benutzer-Kits (2) zu erhöhen, wenn der bestimmte Schwellenwert für das gesamte bestimmte Zeitfenster nicht überschritten ist und die Equalization-Gewichte anzeigen, dass das empfangene Signal die Leistung erhöhen kann, ohne Überläufe zu erzeugen, und um die Empfangsverstärkung in den Empfängern der Benutzer-Kits (2) bei den entsprechenden Verstärkern nicht zu modifizieren, weil das System als auf dem optimalen Pegel befindlich betrachtet wird, wenn keiner dieser Fälle eintritt, und durch ein System, das so eingerich tet ist, dass es den Wert der Empfangsverstärkung in den Empfängern der Benutzer-Kits (2) überwacht, um so die Erzeugung von Schwankungen in der Empfangsverstärkung zu verhindern und periodisch überprüft, dass eine Erhöhung der Empfangsverstärkung das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) (6) nicht verbessert.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Verstärkungsregelsystem (10) in dem Aufwärtskanal mit Einstelleinrichtungen versehen ist, die so eingerichtet sind, dass sie sowohl die Empfangsverstärkung in den Empfängern des Head-End-Kit (1) als auch die Sendeverstärkung in den Sender der Benutzer-Kits (2) durch Einstellen der Empfangsverstärkung in den Empfängern des Head-End-Kit (1) vor der Ausführung der Einstellung der Sendeverstärkung in den Sender der Benutzer-Kits (2) einstellen, um Verschlechterung des SNR (6) auf Grund von Überläufen und eines Quantifizierungsrauschens (8) des Analog-Digital-Wandlers (ADC) (7) in dem Head-End-Kit (1) zu verhindern.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Verstärkungsregelsystem (10) für den Aufwärtskanal so eingerichtet ist, dass es die Empfangsverstärkung in den Empfängern des Head-End-Kit (1) in Abhängigkeit von einem Rauschen auf der Leitung (9) festlegt, und das Head-End-Kit (1) dafür so eingerichtet ist, dass es eine Leistung des Rauschens auf der Leitung (9) misst und die Empfangsverstärkung einstellt, um zu verhindern, dass das Quantifizierungsrauschen (8) des ADC (7) das SNR (6) im Vergleich zu einem verstärkten Leitungsrauschen (N_Line + G) begrenzt, und um die Verwendung des ADC (7) mit einer reduzierten Anzahl von Bits zu ermöglichen.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Head-End-Kit (1) so eingerichtet ist, dass es die Messung des Rauschens auf der Leitung (9) durch Anwendung einer DFT (Diskrete Fourier-Transformation) auf das empfangene Signal ausführt, während kein Benutzer-Kit (2) sendet, und in der Lage ist, das Rauschen auf der Leitung (9) durch Erhöhen der Empfangsverstärkung des Head-End-Kit (1) und Vergleichen eines Ausgangs der DFT mit einem bestimmten Schwellenwert, während kein Benutzer-Kit (2) sendet, zu schätzen.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Head-End-Kit (1) so eingerichtet ist, dass es die Messung des Rauschens auf der Leitung (9) durch Beginnen von einem Fehlersignal, das von einem Empfangs-Equalizer eingespeist wird, und den bekannten Sende- und Empfangsverstärkungen der Verstärker, während einige Benutzer-Kits (2) senden, ausführt.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsregelsystem für den Aufwärtskanal so eingerichtet ist, dass es Sendeverstärkung der Verstärker in den Sendern der Benutzer-Kits (2) im offenen Regelkreis und/oder im geschlossen Regelkreis regelt, um die Sendeleistung zu maximieren und die Anzahl von Bits, die für die Umwandlung in dem ADC über einen gesamten Signalbereich erforderlich ist, zu reduzieren, wobei bei Regelung im offenen Regelkreis eine Höhe der Leistung, die durch den Aufwärtskanal gesendet werden soll, mittels der Leistung, die in dem Abwärtskanal empfangen wird, geschätzt wird und bei Regelung im geschlossenen Regelkreis das Head-End-Kit (1) ein Signal von einem Benutzer-Kit (2) empfängt und sowohl seine Leistung bei Empfang als auch, ob es Überläufe in dem entsprechenden ADC erzeugt, misst und ausgehend von dieser Messung dem Benutzer-Kit (2), bevorzugt durch Senden von Steuemachrichten, anzeigt, ob es die Sendeverstärkung des Verstärkers erhöhen oder verringern soll.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsregelsystem so eingerichtet ist, dass es mit einem Algorithmus in dem Aufwärtskanal arbeitet, der umfasst: Auswerten, zuerst, einer Anzahl von Überläufen in einem Zeitfenster und Absenken der Sendeverstärkung der Benutzer-Kits (2), wenn die Anzahl von Überläufen in dem Zeitfenster größer als ein höchsten zugelassener Schwellenwert ist, Bestimmen, unter Verwendung der durch den Empfangs-Equalizer gegebene Information, welche Verstärkung verringert werden sollte, die Sendeverstärkung der Benutzer-Kits (2) oder die Empfangsverstärkung des Head-End-Kit (1), um zu unterscheiden, ob die Überläufe auf Grund eines durch die Benutzer-Kits (2) gesendeten Informationssignals erzeugt wurden, in welchem Fall das Head-End-Kit (1) den Benutzer-Kits (2) anzeigt, den Sendeleistungspegel abzusenken, oder ob die Überläufe auf Grund des Rauschens auf der Leitung (9) erzeugt wurden, in welchem Fall das Head-End-Kit (1) die Empfangsverstärkung reduziert, Erhöhen der Sendeverstärkung der Benutzer-Kits (2) nur dann, wenn keine Gründe vorliegen, die Sendeverstärkung zu verrigern, so dass die Sendeverstärkungserhöhung in den Benutzer-Kits (2) nur dann erfolgt, wenn die Sendeverstärkung nicht zu Überläufen führen wird, Verwenden, ständig, eines Systems, das so eingerichtet ist, dass es den Wert der Sende- und Empfangsverstärkungen überwacht, um Schwankungen zu verhindern, und Überwachen, zu bestimmten Zeiten, die ausreichend voneinander beabstandet sind, der Kommunikationsleitung, um zu prüfen, dass ein für die Empfangsverstärkung festgelegter Wert richtig ist, da ein Impulsrauschen in dem Netzwerk eine unangemessene Einstellung verursachen kann, und falls erforderlich, Modifizieren des festgelegten Wertes.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Optimieren der Verstärkungsregelung die Träger-für-Träger-Behandlungseinrichtung für die entsprechenden Sendesignale so eingerichtet ist, dass sie durch Einrichtungen zum Erhöhen der Sendeleistung in den Trägern, die beim Übertragen durch den Kanal mehr Dämpfung ausgesetzt sind, und Verringern der Sendeleistung in den Trägern, die in dem Kanal mit weniger Dämpfung übertragen werden, im Voraus den Effekt des Kanals auf das Sendesignal kompensiert, so dass die mittlere Sendeleistung vorgehalten wird und eine Übertragungskapazität erhöht werden kann, ohne Überläufe bei der Behandlung des Sendesignals in der Zeitdomäne (4) oder bei einer Analog-Digital-Wandlung zu erzeugen.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger-für-Träger-Behandlung für die entsprechenden Sendesignale so eingerichtet ist, dass sie eine stufenweise Dämpfung ausführt, die eine Eliminierung von Trägern einschließt, deren Frequenzpositionen mit Frequenzen, deren Nutzung durch das Gesetz reguliert ist, mit Frequenzen, die mit anderen Kommunikationsvorrichtung interferieren, mit Zwischenfrequenzen, die für Fernsehen und andere Kommunikationsvorrichtungen genutzt werden, mit Amateurfunkfrequenzen und dergleichen übereinstimmen, und ein Auswählen von Trägern einschließt, die jederzeit in Echtzeit entsprechend den Kommunikationsanforderungen des Systems konfiguriert werden können.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Optimieren der Verstärkungsregelung der Block der Träger-für-Träger-Behandlungseinrichtung für die entsprechenden in der Frequenzdomäne empfangenen Signale so eingerichtet ist, dass er einen Effekt des Kanals auf das empfangene Signal durch Skalieren sowohl des empfangenen Signals in jedem Träger entsprechend einem für das empfangene Signal geschätzten Pegel als auch von Werten der Frequenzkorrekturelemente, die auf das Signal angewendet werden, kompensiert, so dass er ermöglicht, dass nur mit der Mantisse der Gleitkommadarstellung, Mantisse und Exponent des Signals gearbeitet wird, und schließlich die Anzahl von Bits der Mantisse entsprechend der vorgegebenen Maximalgenauigkeit oder dem durch den Träger definierten Signal-Rausch-Verhältnis festgelegt wird, um die empfangenen Signale mit einem großen dynamischen Bereich, d. h. empfangene Signale mit sehr hoher oder sehr geringer Leistung, mittels einer sehr geringen Anzahl von Bits darzustellen, eine Größe der Speicher zu reduzieren, die verwendet werden, um Operationen in der Frequenzdomäne zu speichern, um eine reduzierte Anzahl von Bits in den Speichern zu haben und das empfangene Signal an dem Eingang des Analog-Digital-Wandlers auf das Maximum zu verstärken, ohne Überläufe in den Blöcken vor der Träger-für-Träger-Behandlung des empfangenen Signals in der Frequenzdomäne zu erzeugen, einen Träger mit größerer Dämpfung zu empfangen, der bei Empfang durch ein Rauschen auf der Leitung und nicht durch ein Quantifizierungsrauschen des A/D-Wandlers in dem Signal-Rausch-Verhältnis begrenzt ist, und gleichzeitig Träger zu empfangen, die weniger durch die Leitung gedämpft werden und vor der Umwandlung verstärkt werden, ohne Überläufe beim Skaliertwerden in geeigneter Weise zu erzeugen, so dass sie bei jeder Operation durch Frequenzblöcke mit derselben Anzahl von Bits wie für Träger mit größerer Dämpfung behandelt werden können.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Skalierungsprozess so eingerichtet ist, dass er die Mantisse durch Multiplizieren des empfangenen Signals mit dem Exponenten der Gleitkommadarstellung der Equalization-Gewichte erhält, und wobei sich der Exponent in einer Equalization-Trainingsphase in einem Raster der Träger selbst aktualisiert, wenn gesendete Daten an andere Benutzer-Kits gerichtet sind, und in allen Trägern selbst aktualisiert, wenn die gesendeten Daten an unseren Benutzer gerichtet sind, so dass die Wahrscheinlichkeit eines Skalierungsfehlers auf Grund des mehrfachen impulsiven Rauschens, das die Kommunikation über das Stromnetz beeinflusst, verringert wird.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koexistenz von mehreren Gruppen von Head-End-Kits (18) und Benutzer-Kits (2), die mit den erstgenannten kommunizieren, dieselben Frequenzen und Zeiten nutzen und Frequenz und Zeit wiederbenutzen, durch die Einrichtung des Regelns der Sendeverstärkungen in den Benutzer-Kits erreicht wird, während die Einrichtung des Regelns der Sendeverstärkungen in den vorhergehenden Ansprüchen beschrieben wurde, so dass die mehreren Head-End-Kits (18) untereinander kommunizieren, um Koexistenzentscheidungen zu treffen.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koexistenz von mehreren Gruppen von Head-End-Kits (18) und Benutzer-Kits (2) in Kommunikation mit den erstgenannten, die dieselben Frequenzen und Zeiten nutzen und Frequenz und Zeit wiederbenutzen, durch die Einrichtung des Regelns von Sendeverstärkungen in den Benutzer-Kits erreicht wird, während die Einrichtung zum Regeln der Empfangsverstärkungen durch die Einrichtung erreicht wird, wie in den vorhergehenden Ansprüchen beschrieben, so dass ein Haupt-Head-End-Kit (1) vorhanden ist, das verschiedene Frequenzen und/oder Zeiten für die Kommunikation mit seinen Benutzer-Kits (2) nutzt, und für das Sicherstellen der Koexistenz zwischen den mehreren Gruppen von Head-End- und Benutzer-Kits (18, 2), die dieselben Frequenzen und Zeiten wiederbenutzen, zuständig ist und das zur Kommunikation mit dem Head-End-Kit jeder Gruppe (18) in der Lage ist.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Optimieren des Verstärkungsregelungsergebnisses, wenn mehrere Gruppen von Head-End-Kits (18) und Benutzer-Kits (2), die dieselben Frequenzen und Zeiten wiederbenutzen, vorhanden sind, die Sendeverstärkungen Träger für Träger modifiziert werden oder dass das mittlere Signal-Rausch-Verhältnis der Frequenz unter Berücksichtigung von Trägern mit größerem Signal-Rausch-Verhältnis denn jener mit geringeren geschätzt wird und dieses Ergebnis verwendet wird, um die Modifikationen der Sendeverstärkungen auszuführen.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Koexistenz von mehreren Gruppen von Head-End-Kits (18) und Benutzer-Kits (2), die einen gleichen Frequenzbereich und dieselbe Zeit für die Kommunikation nutzen, ausgeführt wird mittels: Leistungsregelung in einer entsprechenden Sendesignaleinrichtung in beiden Kommunikationskanälen, aufwärts und abwärts, einer Netzwerktopologie, in der die Signale von allen Benutzer-Kits (2) zuerst zu dem Head-End-Kit gehen, das ihrer Gruppe entspricht, bevor sie bei den Benutzer-Kits (18, 2), die eine andere Gruppe bilden, eingehen, und Messens der Dämpfung zwischen den Head-End-Kits (18), die dieselben Frequenzen und Zeiten wiederbenutzen, durch Senden einer Information zwischen diesen Head-End-Kits (L) oder mittels Kommunikation mit einem Haupt-Head-End-Kit (1), so dass diese Messung verwendet wird, um die für die Benutzer-Kits (2) mögliche Höchstsendeleistung einzustellen.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abwärtskanal alle Head-End-Kits (18) mit der für die Kommunikation über das Stromnetz (S₁, S₂) möglichen Höchstleistung senden, so dass der Höchstwert für das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) (6) in den Benutzerempfängern durch eine Dämpfung zwischen den Head-End-Kits (18), die denselben Bereich von Frequenzen und dieselben Zeiten wiederbenutzen, begrenzt sein wird, während, wenn ein Haupt-Head-End-Kit (1) vorhanden ist, das andere Bereiche von Frequenzen und/oder andere Zeiten nutzt, es dieses Haupt-Head-End-Kit (1) sein wird, das für das Einstellen der verschiedenen Verstärkungen, die in den mehreren Head-End-Kits (18) erforderlich sind, mittels Kanalregelung und bevorzugt mittels Steuernachrichten, zuständig ist.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Gewährleisten der Koexistenz von mehreren Gruppen von Kits (2), die in dem Aufwärtskanal dieselben Frequenzen und Zeiten wiederbenutzen, die Sendeverstärkung in den Benutzer-Kits (2) so eingestellt ist, dass der Pegel der Signalleistung, die das Head-End-Kit (18) einer anderen Gruppe erreicht und der eine Interferenz für diese Gruppe sein würde, vergleichbar mit dem Pegel des Rauschens auf der Leitung (9) ist.
Automatisches Verstärkungsregelsystem für ein Mehrbenutzer-OFDM-Digitalübertragungssystem über das Stromnetz nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufwärtskommunikationskanal die Head-End-Kits (18) die Leistung, die von einem ihrer Benutzer-Kits (2) eingeht, erkennen und entscheiden, ob die Verstärkung erhöht oder vermindert werden sollte, danach diese Information, bevorzugt mittels Steuemachrichten zu dem involvierten Benutzer-Kit (2) kommunizieren, und das Head-End-Kit (18) die entsprechende Entscheidung mittels Verwendung des geschätzten Wertes des bei der Frequenz berücksichtigten Signal-Rausch-Verhältnisses, vorherigen Werten der Schätzung und einer Schätzung des Rauschens trifft.