ES2291272T3 - Sistema y procedimiento de transmision digital de datos punto a multipunto sobre red electrica. - Google Patents

Abstract

Permite la comunicación bidireccional entre una cabecera y una pluralidad de usuarios a través de la red eléctrica, y se caracteriza porque se permite establecer la comunicación a baja y alta velocidad para ofrecer múltiples servicios de alta calidad a los usuarios. Comprende medios para realizar una compartición de la red en tiempo, frecuencia y/o en acceso múltiple por división ortogonal en frecuencia (OFDMA).

Description

Sistema y procedimiento de transmisión digital de datos punto a multipunto sobre red eléctrica.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere en general al sector de las telecomunicaciones, y más en concreto, es aplicable a la comunicación bidireccional entre un extremo de cabecera y varios usuarios al usar la red eléctrica como el medio de comunicación de modo que a través de ella se pueda ofrecer varios servicios a los usuarios. El objetivo de esta invención es establecer comunicaciones de velocidad baja y alta, de modo que múltiples servicios de alta calidad puedan ser ofrecidos a los usuarios, incluyendo por ejemplo, vídeo bajo demanda, Internet a alta velocidad, etc. También se puede usar para aplicaciones que requieren mayor latencia tal como por ejemplo VoIP (voz por IP). Además, la invención también se puede usar para servicios de banda estrecha, tal como servicios de teléfono y telecomunicaciones estándar corrientes.

Antecedentes de la invención

El uso de la red eléctrica como un medio de transmisión es conocido en la técnica anterior, pero debido a su pobre rendimiento, su uso como una red de transmisión de datos se ha limitado a comunicación punto a punto a velocidades muy bajas.

Esto es debido, entre otras razones, al hecho de que, en la red eléctrica, la conexión y desconexión de aparatos generan picos de voltaje y variaciones de impedancia en la línea y producen seria pérdida de señal que varía en función de la frecuencia y el tiempo.

Además, varios obstáculos impiden el establecimiento de comunicación entre un extremo de cabecera y una pluralidad de usuarios, en particular debido a los muchos cambios en impedancia a diferentes frecuencias y la emergencia de reflejos que hacen que la señal recibida sea una combinación de la señal transmitida y una serie de ecos que circulan a través de la red eléctrica con diferentes atenuaciones y retardos para cada uno de los usuarios en la señal recibida.

Además, la atenuación, el ruido, y la respuesta de canal varían dinámicamente en frecuencia y tiempo.

Todos estos obstáculos han limitado hasta la fecha el uso de la red eléctrica para comunicación punto a multipunto duplex total a alta velocidad.

Por otra parte, otros medios de comunicación para la transmisión de datos son conocidos en la técnica anterior, tal como el uso de par trenzado en teléfonos para establecer comunicación punto a punto o punto a multipunto.

En este contexto citamos la Patente de Estados Unidos número 5.673.290 donde se describe un método de transmisión punto a punto que consta de comunicación mediante un canal de enlace descendente determinado por un enlace desde el extremo de cabecera a una pluralidad de usuarios diferentes, y la comunicación mediante el canal de enlace ascendente determinada por un enlace de los usuarios al extremo de cabecera, por lo que la comunicación es posible usando un sistema de transmisión multitono digital discreto (DMT) y realizando la codificación de los datos digitales y la modulación de los datos codificados sobre la señal multitono discreta.

Además, la línea de comunicación es supervisada para determinar al menos un parámetro de calidad de la línea, incluyendo niveles de ruido en cada uno, e incluye una multitud de canales secundarios cada uno de los cuales corresponde a un tono de subportadora asociado. El sistema de modulación está diseñado para tomar varios factores a cuenta incluyendo los parámetros detectados de calidad de la línea, los parámetros de ganancias de canal secundario, y un parámetro de enmascaramiento de la potencia permisible al modular la señal multitono discreta. El sistema de modulación también es capaz de activar dinámicamente las subportadoras usadas y la cantidad de datos transmitidos en cada subportadora durante la transmisión para adaptación en tiempo real a los cambios en subportadoras individuales.

En aplicaciones susceptibles a interferencia, las anchuras de banda asociadas pueden ser simplemente enmascaradas o silenciadas para evitar la interferencia en cualquier dirección, y por lo tanto, las señales son transmitidas por subportadoras con frecuencias por encima o por debajo de los niveles de ruido muy significativos.

Además, en este documento la transmisión tiene lugar en banda base y se usa la transformación conjugada real hermítica de la información transmisible (transformada Fourier real rápida). Debido a las características ya descritas, este método de transmisión no puede ser aplicado a transmisión por la red eléctrica.

Además, el método descrito en la patente antes citada se refiere a comunicación punto a punto, por lo tanto, no se puede deducir ni su uso por la red eléctrica ni la posibilidad de comunicación punto a multipunto duplex total.

Por otra parte, existen sistemas de comunicaciones punto a multipunto tal como el descrito en la patente PCT número WO96/37062 donde la línea de transmisión puede ser cable coaxial, fibra óptica o similar, que usa un sistema de modulación de acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDM), un sistema de modulación que es bien conocido en la técnica anterior, y al que se añade un prefijo cíclico a cada símbolo OFDM para aliviar los defectos de la propagación por trayectos múltiples como es conocido en el estado de la técnica. El uso del prefijo cíclico con la modulación OFDM puede ser abarcado por la modulación DMT usada en el documento anterior e igualmente ampliamente usado en el estado de la técnica.

El documento describe cómo se establecen canales por respectivos grupos de subportadoras, de modo que a cada usuario se le asigna un grupo específico de tonos de modo que el hardware y la complejidad implicados en realizar la transformada Fourier discreta se reducen sustancialmente; sin embargo, como un sistema fijo no permite la asignación de diferentes subportadoras a los usuarios dependiendo de las condiciones de frecuencia y tiempo predominantes en cada canal, incluso cuando, como se describe en el caso de la Patente de Estados Unidos número 5.673.290, las subportadoras individuales pueden conectar o desconectar para evitar interferencias.

Además, usa un bucle remoto para corregir la frecuencia de osciladores locales de los varios módems de usuario.

Como técnica anterior relevante podemos citar el documento EP-1011235-A2, que describe una realización para recibir señales multiportadora por líneas de potencia. Muestra un sistema de comunicaciones por línea de potencia de multiplexión por división de frecuencia ortogonal (OFDM) incluyendo una línea de potencia para distribuir electricidad a una pluralidad de instalaciones y una estación de comunicaciones acoplada a la línea de potencia en una de las instalaciones, estación que usa una parte de la línea de potencia externa a las instalaciones como un medio de comunicación. La estación de comunicaciones incluye un receptor que incluye un sistema de recorte adaptado para recortar una forma de onda de datos OFDM entrante, que incluye un componente de ruido impulsivo regular, con el fin de reducir el nivel de ruido en la forma de onda.

Otro documento relevante puede ser EP-0975097, que describe un método y dispositivo para intercambiar, bidireccionalmente y a una tasa de bits alta, servicios, información y datos entre un proveedor de servicios y un cliente, por un sistema de comunicación incluyendo una red eléctrica convencional de potencia CA de voltaje bajo y medio por medio de una técnica de modulación y transmisión de señal (técnica COFDM).

También se puede citar la Patente de Estados Unidos número 5.815.488 y la Patente de Estados Unidos número 5.828.660 con respecto a la comunicación punto a multipunto.

En ninguno de estos documentos hay una descripción de la adaptación para la transmisión usando la red eléctrica.

Además, ninguno de los documentos citados previamente afronta la transmisión para múltiples usuarios, ni cómo maximizar la producción de los canales hacia arriba y hacia abajo en la red eléctrica como se reivindica en este documento.

Descripción de la invención

La presente invención reivindicado incluye un sistema y proceso para la transmisión digital de datos a altas velocidades en una comunicación punto a multipunto por la red eléctrica.

Para lograrlo, la presente invención, como es el caso de otros sistemas existentes convencionales, realiza la comunicación o enlace entre un extremo de cabecera y una pluralidad de usuarios diferentes (canal de enlace descendente) y de los usuarios al extremo de cabecera (canal de enlace ascendente), lográndose la comunicación por medio de una modulación OFDM (multiplexión por división de frecuencia ortogonal) que genera símbolos OFDM para lograr una comunicación maestro-esclavo cuando los usuarios y el extremo de cabecera contienen un transmisor/receptor incluyendo un módulo de control de acceso a medio (MAC), donde, en el caso de la presente invención, el medio es la red eléctrica. Además, el sistema de esta invención incluye los medios de añadir/extraer un prefijo cíclico a los símbolos OFDM y los medios para convertir los símbolos OFDM de frecuencia a tiempo y de tiempo a frecuencia y convertidores digital a analógico y analógico a digital.

La invención se caracteriza porque el transmisor/receptor para el extremo de cabecera y los usuarios incluye los medios de adaptar la transmisión digital a la red eléctrica, de modo que estos asignen la modulación OFDM con una anchura de portadora reducida a al menos 1,5 KHz y con el número de portadoras incrementado a al menos 500 portadoras para cada 10 MHz para refuerzo contra desvanecimiento de frecuencia selectivo que surge de las longitudes variables de los cables en la red eléctrica entre cada usuario y el extremo de cabecera y para refuerzo contra interferencias en la red eléctrica.

Los medios de adaptar la transmisión digital a la red eléctrica requieren un prefijo cíclico de larga duración, al menos 7 microsegundos, para recuperar adecuadamente la señal.

Además, la invención se caracteriza porque el transmisor para el extremo de cabecera y los usuarios incluye los medios para compartir el medio en TDMA de tiempo (acceso múltiple por división de tiempo), en FDMA de frecuencia (acceso múltiple por división de frecuencia), y/o en multiplexión por división de frecuencia ortogonal (OFDM), que permite la asignación de una porción de las portadoras usadas en la comunicación y de los datos transmitidos a cada usuario y que comparten del canal de enlace ascendente y de enlace descendente por múltiples usuarios, con el fin de optimizar la velocidad de transmisión para cada usuario en la red eléctrica.

Otra característica, complementaria de la característica descrita anteriormente, es que los receptores de extremo de cabecera y usuario incluyen los medios para procesar información correspondiente a los datos transmitidos en la comunicación en los dominios de tiempo y frecuencia con el fin de recuperar los datos compartidos transmitidos en tiempo y frecuencia.

Además, el sistema de esta invención incluye los medios para calcular de forma continua la SNR (relación de señal a ruido) para cada una de las portadoras de la modulación OFDM en ambos canales de enlace ascendente y de enlace descendente, de modo que usuarios diferentes situados a distancias diferentes del extremo de cabecera usen portadoras dinámicamente diferentes en el mismo símbolo OFDM, con un número variable de bits por portadora en función del cálculo de SNR, optimizando el rendimiento de transmisión por la red eléctrica en todo momento.

Para lograr esta función, el sistema de esta invención se caracteriza porque el transmisor para el extremo de cabecera y para los usuarios incluye los medios para asignar y ordenar portadoras entre usuarios, con el fin de asignar el número de bits a asociar con cada una de las portadoras en la modulación OFDM, a partir del resultado del cálculo SNR. También incluye los medios para asociar cada una de las portadoras con los bits asignados para realizar la transmisión, tomando en cuenta los cambios experimentados por la respuesta en la línea eléctrica debido a impedancia, atenuación y las distancias variables entre los usuarios y el extremo de cabecera en todo momento y todas las frecuencias con el fin de adaptar la velocidad de transmisión en función de la calidad de transmisión requerida para cada usuario. Además, la asignación de portadoras a distinta comunicación realiza intercalación en frecuencia. En este módulo es donde se realiza principalmente la tarea de compartir el medio con FDMA, TDMA y/u OFDMA, como ya se ha mencionado.

Esta estructura permite alcanzar la velocidad máxima posible en la red eléctrica, porque las portadoras son asignadas individualmente a los usuarios con suficiente SNR, y además, a cada una de las portadoras mencionadas se le asigna el número de bits que puede llevar en función del cálculo de SNR, permitiendo asignar hasta 8 bits por portadora cuando la medida de la SNR es suficiente para asegurar que la tasa de errores de bit de los flujos de comunicación se mantenga por debajo de un cierto valor, donde el número de bits se decide en función de umbrales establecido, como se ha descrito anteriormente.

Obviamente el número de 8 bits por portadora puede ser incrementado en función de avances técnicos.

Otra característica de la invención es que el transmisor/receptor del extremo de cabecera así como los de los usuarios incluyen los medios para permitir la traducción de frecuencia a bandas más altas que la banda base, de modo que las señales digitales están adaptadas para transmisión por la red eléctrica y permitir el uso de zonas espectrales más altas que la banda base.

El transmisor/receptor del extremo de cabecera y de los usuarios incluye los medios para permitir procesado analógico, usando un convertidor digital a analógico que, en el caso del transmisor, envía datos por la red eléctrica, y en el caso del receptor, recibe datos de la red eléctrica.

El procesado analógico incluye los medios para establecer el voltaje y la potencia de la señal a enviar y medios de filtración con el fin de adaptar la señal para transmisión por la red eléctrica.

En una realización de la invención, los medios de traducción de frecuencia constan de moduladores/demodulares IQ (en fase y cuadratura) que pueden ser digitales o analógicos, de modo que en el primer caso dicho modulador IQ se coloca antes del bloque de procesado analógico y en el segundo caso se coloca después de haber realizado la conversión digital a analógica.

Se puede introducir interpoladores y decimadores juntamente con el modulador/demodulador IQ para reducir el número de puntos necesarios para efectuar la transformada Fourier discreta (DFT).

En otra realización de la invención, los medios de traducción de frecuencia incluyen medios de filtración y la selección de uno los armónicos producidos por el convertidor digital a analógico comenzando por el segundo espectro armónico del símbolo OFDM, en cuyo caso la forma de onda de frecuencia de las señales debe ser compensada para compensar la respuesta de la conversión de tiempo a frecuencia (típicamente un sinc). Esto evita tener que modular la señal antes de enviar información, debido al hecho de que ya está en bandas de frecuencia más altas que la banda base.

En una realización preferida de la invención, los medios para hacer la conversión de frecuencia a tiempo de los símbolos OFDM en transmisión son establecidos por un dispositivo que realiza la forma compleja de la inversa de la transformada Fourier discreta (IDFT), y en relación a la conversión de tiempo a frecuencia hecho por los receptores, esto se logra por medio de un dispositivo que realiza la forma compleja de la transformada Fourier discreta (DFT).

La DFT compleja así como la IDFT compleja y la modulación/demodulación IQ digital se usan en combinación para reducir el número de puntos necesarios para la transformada Fourier discreta, incrementado por ello la flexibilidad y reduciendo costos asociados con la implementación del sistema.

La traducción de frecuencia realizada por los transmisores en diferentes realizaciones posible pone las señales transmitidas por la red por encima de 1 MHz.

En una realización preferida de la invención el número de portadoras es 1000 para cada 10 MHz.

Además, la invención se caracteriza porque el extremo de cabecera y los usuarios contienen los medios para añadir información FEC (corrección de errores sin canal de retorno) que asigna bloques de datos que incluyen redundancia que constituye información para la corrección/detección de errores, de tal manera que la FEC en cada bloque y para cada usuario varíe con el fin de adaptarla a las diferentes situaciones de usuario a distancias diferentes y usando frecuencias diferentes.

El extremo de cabecera y los usuarios incluyen los medios de intercalar en tiempo, así como intercalar en frecuencia, como ya se ha descrito, y que constan de la selección de las portadoras en función de la medición de la SNR. La intercalación en el tiempo distribuye los datos transmisibles de tal forma que los errores producidos debido a ruido en la red se difundan por varios bloques de datos. La intercalación en el tiempo, así como la intercalación en frecuencia, cambia para cada bloque de datos formado después de la incorporación de la corrección de errores, y la FEC también varía para cada bloque, como ya se ha mencionado.

Los transmisores de extremo de cabecera y de usuario incluyen los medios de embrollar los datos con el fin de evitar que configuraciones fijas produzcan señales en fase que generen juntamente picos de voltaje más altos que el rango dinámico de los medios de procesado analógico; además, los receptores de extremo de cabecera y usuario incluyen los medios de desembrollar para obtener los datos originales transmitidos (es decir, los datos antes del proceso de embrollo).

El método de asociar cada portadora con los bits a transmitir con el fin de hacer la transmisión lo establece un codificador de constelación variable, que codifica los datos a enviar con el número de bits asignado para cada portadora, que ha establecido el codificador variable según una, varias o todas las modulaciones siguientes:

m-DPSK (modulación de fase diferencial)

m-PSK (modulación de fase)

m-QAM (modulación de amplitud en cuadratura)

(m,n)-APSK (modulación de amplitud y fase)

Además, los receptores de extremo de cabecera y usuario incluyen un decodificador de constelación variable que decodifica los datos recibidos con el número de bits especificado por cada portadora,

donde el decodificador variable se establece según una, varias o todas las demodulaciones siguientes:

m-DPSK (demodulación de fase diferencial)

m-PSK (demodulación de fase)

m-QAM (demodulación de amplitud en cuadratura)

(m,n)-APSK (demodulación de amplitud y fase).

Los receptores de extremo de cabecera y usuarios incluyen los medios para ordenar las frecuencias y asignar los bits complementarios a los medios de ordenación y asignación de frecuencia y la asignación de los bits de los transmisores de extremo de cabecera y usuario.

Los receptores de extremo de cabecera y usuarios incluyen los medios de pre-ecualización, antes de los medios de conversión de tiempo a frecuencia, para modificar la amplitud y fase de las señales recibidas y para compensar la modificación producida por el canal en la señal recibida.

Los medios de procesado analógico también contienen medios de amplificar y/o atenuar, que están conectados a un circuito híbrido y a un separador para permitir la introducción/extracción de la señal de la red eléctrica eliminando al mismo tiempo el componente que pone (50-60 Hz).

Los módems de extremo de cabecera y usuarios incluyen un módulo para controlar la sincronización entre los módems de extremo de cabecera y usuarios.

Los receptores de extremo de cabecera y usuarios y transmisores incluyen un módulo de procesado de frecuencia, que en el caso del usuario emisor y receptor está formado por un módulo de pre-ecualización de potencia, o máscara de potencia, y un rotor corrector de ángulo que gira las constelaciones para corregir errores de frecuencia y fase, mientras que el procesador de frecuencia en el receptor del extremo de cabecera incluye un módulo de pre-ecualización de potencia.

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El ecualizador de frecuencia (FEQ) lleva a cabo la igualación de cada una de las portadoras de señal recibida. Esta función tiene lugar en recepción tanto en enlace ascendente como en enlace descendente y permite la recuperación de la señal evitando al mismo tiempo la interferencia entre símbolos y los efectos de degradación debidos a la red eléctrica. La SNR puede ser obtenida usando las señales de control en este sistema.

En una realización de la invención la corrección de errores de frecuencia en recepción tiene lugar alterando la velocidad de los relojes de muestreo en los convertidores analógico a digital en los receptores.

En otra realización de la invención la corrección de errores de frecuencia tiene lugar remuestreando la señal digital obtenida en el receptor.

Los receptores de extremo de cabecera y usuarios incluyen los medios de extraer el prefijo cíclico de las señales OFDM recibidas, usando la información obtenida en el módulo de sincronización para eliminar la parte de la señal recibida contaminada por ecos debido a la propagación por trayectos múltiples de la señal en la red eléctrica y para obtener las señales OFDM.

La SNR puede ser calculada a partir de la diferencia entre la señal esperada y la recibida en un cierto período de tiempo.

La velocidad de transmisión se adapta comparando la SNR con ciertos umbrales fijados previamente, elegidos en función de las diferentes constelaciones de modulación usadas en el sistema.

Los umbrales establecidos incluyen histéresis para evitar cambios continuos si la SNR coincide con alguno de los umbrales, y de estos se obtiene el número de bits por portadora, controlando la velocidad de transmisión.

El MAC de extremo de cabecera incluye los medios de añadir una cabecera indicativa a los datos enviados que identifica a quién o quienes se envían los datos y la forma en que han sido codificados, de modo que los varios usuarios sepan a quién se dirige la transmisión del extremo de cabecera. Además, el MAC de extremo de cabecera también es responsable de identificar qué usuarios pueden transmitir mediante el canal de enlace ascendente en cada período de tiempo y qué portadoras pueden ser usadas, utilizando la cabecera para los paquetes enviados por el canal de enlace descendente o enviando mensajes específicos compartidos por los usuarios.

La información transmitida en la cabecera, en el canal de enlace descendente, es recibida por, y puede ser decodificada por cada uno de los usuarios. Comenzando con la información de destino de esta cabecera el usuario determina si la información contenida en el paquete deberá ser recuperada o no.

El MAC en el transmisor/receptor del extremo de cabecera es responsable del control de comunicación y de compartir la transmisión por la red eléctrica en tiempo y frecuencia entre los varios usuarios, y de la administración de cada una de las conexiones.

El MAC del extremo de cabecera es mucho más complejo que el de los usuarios porque, aparte del almacenar información de bits por portadora para cada uno de los usuarios, incluye una lógica de avance para tomar decisiones sobre la asignación de tiempo de transmisión y frecuencias para cada usuario así como peticiones de sincronización, igualación, etc.

Por esta razón, el MAC es responsable de permitir a los usuarios que transmitan en los canales de enlace ascendente y de enlace descendente, en frecuencia, tiempo y código.

Además, la invención se refiere a un proceso para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, incluyendo los pasos siguientes:

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adaptar la señal digital de los datos transmisibles y multiplexarla para prepararla para transmisión

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añadir información de corrección de errores para introducir suficiente redundancia para hacer la corrección y/o detección de errores en recepción

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intercalar en el tiempo para aumentar la probabilidad de corrección y/o la detección de errores de ráfagas del tipo producido por la red eléctrica

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intercalación de frecuencia de las portadoras de la modulación OFDM

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medir la SNR

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asignación dinámica del número de bits por portadora en función de la SNR y la calidad requerida por cada usuario

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codificar cada una de las portadoras en la modulación OFDM con el número de bits variables por portadora asignada

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transformar la señal codificada del dominio de frecuencia al dominio de tiempo mediante una transformada de Fourier rápida inversa

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añadir el prefijo cíclico a la señal obtenida en el tiempo con el fin de evitar que los ecos producidos en la propagación por trayectos múltiples en la red eléctrica creen errores en la recepción de los símbolos OFDM

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traducción en frecuencia de la señal obtenida para usar bandas más altas que la banda base con el fin de adaptar la transmisión a la red eléctrica y usar bandas espectrales más altas

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convertir la señal digital a una señal analógica adaptada a ser enviada a través de la red.

Para la recepción se usa el proceso inverso.

Además, el proceso de la invención incluye una fase de embrollo para evitar que el convertidor digital a analógico así como los filtros y los amplificadores de ganancia analógicos produzcan recorte en el voltaje, que se produce cuando se generan señales en fase en múltiples portadoras y que aumentan el voltaje de salida del sistema.

Para usar bandas más altas que banda base, la traducción de frecuencia de la señal obtenida se puede hacer en el dominio digital, en el dominio analógico, o una combinación de ambos.

Para facilitar una mejor comprensión de la invención aquí descrita y como una parte integral de este documento, se incluirá una serie de dibujos que ilustran sin limitación la finalidad de la invención.

Breve descripción de los dibujos

Realizaciones de la presente invención se describirán ahora con referencia a los dibujos acompañantes en los que:

La figura 1 es un diagrama de bloques de los bloques principales que constituyen la estructura general del sistema y su conexión a la red eléctrica.

La figura 2 es un diagrama de bloques funcionales del sistema de esta invención en el que los bloques representados en la figura 1 se dividen en sus varias partes.

La figura 3 es una vista detallada del desarrollo del bloque relativo al procesado analógico, representado en la figura 2.

La figura 4 es un diagrama esquemático de un ejemplo de cómo se configura la información en el punto donde se añade el código de corrección de errores.

La figura 5 es un diagrama esquemático de un ejemplo de cómo se trata la información en la intercalación en el bloque de tiempo.

La figura 6 es una vista de un ejemplo posible de la forma de la asignación de bits y ordenación de frecuencias.

La figura 7 es una vista genérica de la forma en que se reciben los diferentes símbolos de la modulación OFDM con el prefijo cíclico, donde el objetivo es demostrar la importancia de seleccionar el prefijo cíclico adecuado.

La figura 8 es un gráfico que ilustra un ejemplo de la selección de los diferentes umbrales establecidos en función de la medición de la relación de señal a ruido para cada frecuencia.

Descripción de una realización de la invención

Lo que sigue es una descripción de la invención en base a las figuras previamente mencionadas.

Como se ha mencionado previamente, la invención consta de un sistema para transmisión duplex total por la red eléctrica a alta velocidad entre un extremo de cabecera y una pluralidad de usuarios usando una arquitectura maestro-esclavo.

La comunicación desde el extremo de cabecera a los usuarios se denomina comunicación hacia abajo o canal de enlace descendente, y la comunicación de los usuarios al extremo de cabecera se denomina la comunicación hacia arriba o canal de enlace ascendente.

Como en la figura 1, el extremo de cabecera y los usuarios contienen un transmisor 1 y un receptor 2 que a través de un circuito híbrido 3 y de un separador 4 están conectados a la red eléctrica 5 para poder realizar la comunicación entre el extremo de cabecera y los usuarios.

El transmisor 1 del extremo de cabecera y el de los usuarios toman la forma de una estructura general incluyendo un bloque de procesado de datos 6, que toma la información que el equipo que utiliza el módem desea enviar, la adapta, compone las tramas a enviar y las suministra a un bloque de procesado digital 7, que lleva a cabo la modulación OFDM y la traducción de frecuencia para usar bandas más altas que la banda base, con el fin de adaptarla a la red eléctrica y utilizar zonas espectrales más altas que la banda base, y suministrar la señal a un bloque de procesado analógico 8, responsable de adaptar la señal al entorno analógico de manera que sea capaz de transmitirla por la red eléctrica, convertir la señal digital a analógico, y filtrarla para quitar componentes de banda, y amplificarla para transmitirla a través de la red eléctrica.

El bloque de procesado analógico 8 constituye el medio por el que se realiza la conexión entre transmisor 1 y el híbrido 3, así como la separación de las señales de transmisión y recepción de modo que se transmita la potencia máxima a la línea de transmisión y se reciba la señal máxima de la red eléctrica, por lo que el separador 4 es responsable de permitir el envío y la recepción de datos a través de la red eléctrica 5, por medio de un filtro que elimina la frecuencia de la red en recepción y permite que la señal enviada pase a su través para transmisión por la red eléctrica.

Igualmente, el receptor 2, tanto del extremo de cabecera como de los usuarios, incluye un bloque de procesado analógico 11 que recibe la señal analógica transmitida por la red y convierte a digital, antes de la amplificación y filtración, y la envía a un bloque de procesado digital que traduce la banda de frecuencia usada para llevar a la práctica la transmisión a través de la red eléctrica a banda base, al mismo tiempo que recupera los símbolos OFDM demodulados y los suministra a un bloque de procesado de datos 9, donde, de las tramas recuperadas, la información original enviada es recuperada y suministrada al equipo electrónico correspondiente: ordenador, televisor, etc.

Con la ayuda de la figura 2, se describe con más detalle el sistema en el que el transmisor 1 y el receptor 2 están conectados a una interface de datos de usuario 12 que permite la comunicación entre el módem y el equipo electrónico.

En el bloque de procesado de datos 6, el paquete de datos 15 (figura 4) es mulplexado para enviarlo. Este bloque forma la trama 16 para transmisión bajo el control de un módulo de control de acceso a medio (MAC) 14 de modo que se añada una cabecera 17 para indicar a quien o a quienes va dirigido el paquete de datos 15, el medio de codificar los datos, la prioridad, el tipo de mensaje, etc.

El módulo de corrección de errores sin canal de retorno (FEC) 20 toma bloques de datos 18 compuestos de un número específico de bytes y añade códigos de corrección de errores y/o detección de errores 19 a cada uno de los bloques 18 para introducir suficiente redundancia para llevar a la práctica la corrección/detección de errores en recepción. Los códigos de corrección/detección de errores 19 pueden ser cualquiera de los conocidos en el estado de la técnica, por ejemplo, BCH, REED-SOLOMON, REED-MULLER, etc.

Es importante indicar que el código de corrección/detección de errores puede variar para cada bloque de datos 18 y para cada usuario, como se explicará más tarde.

Por lo tanto, la FEC 20 transporta un número de bytes y al salir obtiene un mayor número de bytes que contienen la información inicial así como más redundancia introducida por los códigos de corrección/detección de errores.

La FEC es controlada por el MAC 14.

Además, el bloque de procesado de datos 6 incluye un bloque para intercalación en el tiempo 22 que mejora las características de corrección de errores cuando se enfrenta a las ráfagas de ruido producidas en la red eléctrica. Gracias a este bloque los errores de ráfagas de ruido son transformados en errores embrollados después de realizar la desintercalación, es decir, permanecen diseminados en varios bloques de datos, de modo que los errores producidos por estos ruidos en la red eléctrica no producen errores adyacentes en recepción. Así, por lo tanto, la intercalación en el bloque de tiempo 22 lleva a cabo una reordenación atendiendo a distintas longitudes de bloque, donde estas longitudes son una función de la protección que se desea ofrecer en el sistema principalmente en base la duración media del ruido de impulso en el canal. Por lo tanto, la longitud de los bloques y el número de bloques obtenidos de FEC 20 tiene en cuenta las características medias esperadas en el canal.

La figura 5 representa un ejemplo posible de intercalación en el tiempo, donde, en el caso en cuestión, se produce introduciendo los bytes en filas 72 y extrayendo dichos bytes en columnas 71, de modo que lo que se produce es la intercalación previamente mencionada.

Después de la intercalación en el tiempo, el bloque de procesado de datos 6 incluye un asignador de bits y ordenación de frecuencia 23 que lleva a cabo la intercalación en frecuencia, para lo que el MAC 14 informa de las portadoras disponibles en cada momento y las que deberán ser utilizadas en cada comunicación 82; todo esto comenzando con la medición de la SNR realizada para el bloque de procesado digital 10 del receptor 2, como se describirá más tarde. Así el asignador de bits y la ordenación de frecuencia 23 asignan los bits del paquete a transmitir a cada una de las portadoras seleccionadas para la comunicación. Produce los datos en paralelo 83.

Por lo tanto, las características mencionadas para el bloque de procesado de datos 6 determinan la ejecución de un acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), un acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) y el acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal (OFDMA).

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TDMA se realiza controlando en cada momento de tiempo a qué usuario va destinada la comunicación (utilizando todas o parte de las portadoras disponibles para la transmisión).

FDMA se lleva a cabo controlando el asignador de bits y la ordenación de frecuencia 23 en la parte del MAC 14, para indicar qué portadoras deberán ser utilizadas para la transmisión.

En OFDMA a cada usuario se le ofrece una porción del total de portadoras utilizables en la comunicación.

La intercalación en frecuencia puede cambiar para cada paquete de información a enviar y para cada usuario, y se adapta a los usuarios diferentes situada a distancias diferentes y usando frecuencias diferentes, como se explica más adelante.

Esta estructura permite el uso máximo de los canales de enlace ascendente y de enlace descendente, dado que el proceso de compartir se lleva a cabo en frecuencia y en tiempo, en el canal de enlace ascendente y de enlace descendente.

Finalmente, el bloque de procesado de datos 6 incluye un embrollador 24 que evita producir configuraciones de bits que generan señales en fase en múltiples portadoras que podrían aumentar el voltaje en la salida del bloque de procesado analógico 8, haciendo que este bloque, al no tener un rango dinámico suficiente para soportarlo, produzca cortes en los picos de voltaje. El embrollador reduce la probabilidad de que tengan lugar dichos picos.

A continuación, los datos pasan al bloque de procesado digital 7 (figura 2) que tiene un codificador de constelación 28 que puede ser: m-DPSK (modulación de fase diferencial), m-PSK (modulación de fase), m-QAM (modulación de amplitud en cuadratura) y/o (m, n) - APSK (modulación de amplitud y fase), con el fin de optimizar la cantidad de datos transmisibles al usar un codificador con un número variable de bits por portadora que depende de las características de canal medidas en cada momento y de la velocidad de comunicación deseada, que se indica por medio de los parámetros "n" y "m" de las diferentes codificaciones indicadas. Por lo tanto, al salir del codificador de constelación 28 se obtiene una Modulación digital OFDM en el dominio de frecuencia (multiplexión por división ortogonal en el tiempo).

Posteriormente la señal codificada es introducida en un procesador de dominio de frecuencia 29, que es controlado por el MAC 14, y cuya configuración varía dependiendo de si es el transmisor de extremo de cabecera el transmisor de usuario. En el caso de que sea el transmisor de usuario, el procesador de dominio de frecuencia 29 consta de una máscara de potencia y un rotor. La máscara de potencia actúa como una pre-ecualización antes de las características de frecuencia conocidas del canal, modificando la amplitud de la señal recibida en las frecuencias usadas en la comunicación, y el rotor compensa las pequeñas variaciones de frecuencia y fase debidas a los cambios en la función de transferencia del canal que hace que la constelación en recepción "gire" con respecto a la transmisión.

El procesador de dominio de frecuencia del extremo de cabecera incluye solamente una máscara de potencia que lleva a cabo dicha pre-ecualización, dado que no hay necesidad de incluir el rotor dado que el transmisor y el receptor del usuario incluyen dicho rotor, evitando que el módem del extremo de cabecera tenga que llevar a la práctica esta función.

El algoritmo preferido para el cálculo de la transformada Fourier discreta (DFT) es FFT (transformada de Fourier rápida), debido a la alta eficiencia de este algoritmo. De la misma forma, la inversa de DFT sería realizada preferentemente con el algoritmo IFFT (inversa de la transformada de Fourier rápida).

Posteriormente, el bloque de procesado digital 7 tiene un dispositivo I FFT 30 que lleva a cabo la inversa compleja de la transformada de Fourier rápida con la que realiza la traducción del dominio de frecuencia al dominio de tiempo, y posteriormente elimina el paralelismo producido por el asignador de bits y la ordenación de frecuencia 23 que suministró la información en una serie de portadoras por medio del MAC de control, obteniendo una sola señal.

Después de realizar la transformación al dominio de tiempo, la señal es introducida en un generador de prefijo cíclico 31 que consta de un dispositivo de almacenamiento que es controlado por el MAC 14 para crear un prefijo cíclico 65 (figura 7), que es una repetición en el tiempo de la parte final del símbolo OFDM que se ha de transmitir. En esta figura también se representan el símbolo anterior 74 y el símbolo posterior 75.

La señal es introducida posteriormente en un modulador IQ 33 (en fase y cuadratura), a condición de que pase a través de un interpolador, de modo que por medio del interpolador se obtenga un número adecuado de muestras antes de realizar la modulación IQ. Esta modulación lleva a cabo la traducción de la frecuencia en la banda base a una banda superior adaptándola a la red eléctrica.

El empleo de la IFFT compleja juntamente con el modulador IQ facilita la traducción de frecuencia, dado que la entrada del dispositivo IFFT 30 son las señales de las portadoras pertenecientes a las distintas entradas, que se introducen directamente, y su salida es una señal compleja (es decir, una señal cuya parte imaginaria es distinta de cero). Permite la realización de la modulación IQ directamente sobre esta salida dado que la parte real corresponde a la señal en fase (I) mientras que la imaginaria corresponde a la señal en cuadratura (Q) o viceversa, y solamente tiene que multiplicar con un oscilador de la frecuencia central adecuada para transferir la banda a esta frecuencia central, lo que reduce considerablemente la estructura de hardware.

La salida del modulador IQ 33 se aplica al bloque de procesado analógico 8, que incluye un convertidor digital a analógico 34 que convierte las señales digitales moduladas en analógicas para transmisión a través de la red eléctrica 5 (figuras 2 y 3).

En este punto se debe indicar que, debido a esto, la modulación IQ es digital, pero igualmente se puede llevar a cabo una modulación IQ analógica, es decir después del convertidor digital a analógico, a pesar de que esto representa una modificación significativa del diseño del sistema.

Además, el bloque de procesado analógico 8 tiene un filtro de alisado 35 que se compone de un filtro de paso bajo 35a y un filtro de paso alto 35b que sigue a un amplificador de ganancia programable 36 que también está unido a un amplificador de ganancia fija 37 de modo que los niveles de la señal estén adaptados a la transmisión y para asegurar la conexión entre los extremos. Esta señal es aplicada en el híbrido 3 y posteriormente en el separador 4 que introduce la señal en la red eléctrica que filtra el componente de red de 50-60 Hz, para evitar la saturación de los componentes en recepción.

La frecuencia operativa del convertidor digital a analógico 34 es controlada por el módulo de control de sincronización 27 para lo que éste suministra una señal digital a un convertidor digital a analógico 29 que proporciona en su salida una señal de voltaje para regular la operación de un oscilador controlado por voltaje 38 que se aplica al convertidor digital a analógico 34 del bloque de procesado analógico 8.

Los datos transmitidos incluyen una cabecera codificada por medio de una modulación robusta, como por ejemplo modulación QPSK, para que resista los ruidos o errores producidos en la línea, y los datos originales donde la codificación propiamente dicha depende de la constelación utilizada en cada portadora en su transmisión como ya se ha explicado. Esta cabecera incluye información relativa al módem o módems de usuario que son el destino de la información, la prioridad, el tamaño, etc. Estas cabeceras deben ser entendidas por todos y cada uno de los módems de usuario, que tienen que demodular el extremo de cabecera, incluyendo los casos en los que la SNR es baja, y es posible gracias a la modulación QPSK, la FEC con corrección alta, y la redundancia previamente comentada. Esta redundancia consiste en enviar la información repetidas veces un número específico de veces a distintas frecuencias, en tiempos distintos, y/o en códigos distintos, de modo que los módems de usuario sean capaces de demodular la información de la cabecera con mayor confianza.

La señal enviada por la red eléctrica es recibida por los receptores 2, que llevan a la práctica el proceso inverso de transmisión, para lo que el bloque de procesado analógico 11 tiene un amplificador 50 (figuras 2 y 3) que incluye un amplificador de bajo ruido 50a y un amplificador de ganancia programable 50b, además de tener un filtro 51 que se compone de un filtro de paso bajo 51a y un filtro de paso alto 51b, que realmente suministra la señal al amplificador de ganancia programable 50b, para la posterior conversión analógica a digital de la señal por medio del correspondiente convertidor 52 que igualmente es controlado por el módulo de control de sincronización 27, a través del oscilador controlado por voltaje 38.

Posteriormente la información pasa al demodulador IQ 53, que la suministra a un decimador. Después de realizar la demodulación, y la decimación filtrada adicional, el prefijo cíclico es extraído 65 por medio de un extractor de prefijo cíclico 55 de modo que se toma la parte no contaminada de los símbolos, donde la contaminación se debe principalmente a los ecos de la propagación por trayectos múltiples.

La figura 7 representa esquemáticamente la onda directa 66, que llega directamente al receptor, así como los diferentes ecos 67, 68 y 69, que junto con 70 representan la señal que el receptor obtiene de todo lo anterior, y para lo que hay que elegir un período de símbolos largo y un prefijo cíclico adecuado para asegurar la recepción correcta. En la presente realización el prefijo cíclico es del orden de 7 microsegundos.

La señal de recepción es sometida a multiventanaje con el fin de permitir la correcta recuperación de los símbolos OFDM, y por lo tanto se evita la necesidad de llevar a la práctica la ecualización de la señal en el tiempo.

Una vez que los símbolos OFDM enviado son extraídos correctamente, pasan a un dispositivo FFT 56 (transformada de Fourier rápida) que lleva a cabo la conversión de la señal de tiempo a frecuencia y la suministra a un ecualizador de frecuencia 57.

Todo este proceso es controlado por el módulo de control de sincronización 27 de modo que el muestreo realizado en cada uno de los receptores de la comunicación multipunto sea similar al realizado en el módem del extremo de cabecera, y así es posible conocer el inicio de cada símbolo OFDM en recepción y ser capaz así de extraer el prefijo cíclico que realiza el multiventanaje correcto.

El ecualizador de frecuencia 57 incluye un procesador de dominio de frecuencia que aproxima lo más posible el símbolo en su salida al símbolo enviado del transmisor, compensando el comportamiento del canal que introduce atenuación y distorsión de fase en cada una de las portadoras utilizadas en la comunicación.

Como se ha mencionado, la red eléctrica no es estable en el tiempo, por lo tanto el proceso de ecualización deberá ser realizado de forma continua.

Por medio del procesador de dominio de frecuencia 57 se obtiene la SNR, y será utilizada para llevar a cabo la asignación de bits en el transmisor. En la presente realización, dicha SNR se obtiene como parte del cálculo de señal de error en la igualación de frecuencia, dado que la potencia utilizada en transmisión es conocida.

La medición de la SNR se lleva a cabo en un período de tiempo específico antes de validar la nueva SNR en una portadora, con el fin de evitar la producción de valores falsos instantáneos de la SNR debido a ruidos puntuales en la red eléctrica. Como se ha comentado previamente, la información de la SNR es utilizada para asignar los bits a las portadoras diferentes y así adaptar la velocidad de transmisión.

En el sistema de esta invención se puede usar de cero a ocho bits por portadora, en función del valor de la SNR obtenida como se ha indicado. Actualmente, ninguno de los sistemas empleados en transmisión por la red eléctrica permite la incorporación de más de dos bits por portadora, y por lo tanto tienen una velocidad de transmisión lenta, problema que resuelve el sistema descrito en esta invención.

Por lo tanto, en función de los bits empleados por la portadora, la velocidad de transmisión está adaptada, para que la SNR medida 80 sea comparada con una serie de umbrales 76 a 79 (figura 8) en los que se ha introducido cierta histéresis con el fin de evitar cambios continuos si la SNR coincide con algunos de los umbrales; y de esto se obtiene el número de bits por portadora (bpc) en cada grupo de frecuencias 81. La figura 8 representa un ejemplo posible de los diferentes umbrales establecidos para la selección de bits por portadora.

El proceso de adaptación se repite de forma continua para todas las portadoras, o para uno o varios conjuntos de ellas, de modo que la red eléctrica alcance la velocidad máxima aplicable en todo momento, según las características inmediatas del canal que varían en función del tiempo debido a las características de la red eléctrica, como ya se ha comentado previamente.

Como se ha indicado previamente, el MAC 14 asigna portadoras diferentes para los usuarios diferentes, así como el número de bits a asociar con cada una de ellas. Esta función se sigue de la SNR obtenida, asignando las portadoras que un usuario no puede utilizar, debido al hecho de que tienen una SNR baja, a otros usuarios que tienen una SNR suficiente de manera que sean capaces de utilizarlas. Además, asigna las frecuencias a distintos usuarios en función de los bits por portadora que pueden utilizar en cada una de las portadoras.

Posteriormente, las señales obtenidas pasan a través de un decodificador de constelación variable 58 que lleva a cabo la demodulación de las portadoras de los símbolos OFDM y después las desembrolla por medio de un desembrollador 59, y la demodulación FDMA y TDMA se lleva a cabo por medio de un módulo de asignación de bits y disposición de frecuencias 60 complementario del 23 descrito para el transmisor.

Además, el receptor tiene un bloque desintercalado 62 complementario del bloque intercalado 22 de dicho transmisor. Posteriormente se lleva a cabo la corrección/detección de errores por medio del dispositivo FEC 63 que suministra los datos a la interface 12 con el equipo externo.

Por lo tanto, a excepción de la diferencia ya indicada, el extremo de cabecera y los módems de usuario tienen una configuración similar, y con una diferencia añadida, como se puede concluir por la descripción dada, es decir, el procesador MAC 14 en el caso del módem de extremo de cabecera tiene una configuración más complicada que en el caso de los usuarios, dado que tiene que almacenar el número de bits por portadora que deberán ser enviados a cada uno de los usuarios, e incluye además la cabecera que controla de y a quien se dirige la información así como las frecuencias y los períodos de tiempo que cada uno de los usuarios puede utilizar. Además, en el sistema de esta invención, se puede aplicar el proceso descrito en la sección que se refiere a la descripción de la invención, y se puede deducir claramente de las explicaciones dadas con la ayuda de las figuras.

Claims (33)

1. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, que incluye una comunicación en el canal de enlace descendente, determinada por un enlace desde el extremo de cabecera a varios usuarios diferentes, y una comunicación en el canal de enlace ascendente, determinada por un enlace de cada uno de los usuarios al extremo de cabecera, donde el medio de comunicación es la red eléctrica (5) y la comunicación se logra por medio de una modulación OFDM (multiplexión por división de frecuencia ortogonal), para obtener símbolos OFDM, donde el extremo de cabecera y los usuarios contienen un transmisor/receptor que incluye un módulo de control de acceso a medio, MAC, (14) para proporcionar una comunicación maestro-esclavo, así como un medio para añadir/extraer un prefijo cíclico (31, 55) en los símbolos OFDM y un medio de convertir los símbolos OFDM de frecuencia a tiempo y de tiempo a frecuencia (30, 56), y convertidores digital a analógico (34) y analógico a digital (52); incluyendo el transmisor (1)/receptor (2) del extremo de cabecera y los usuarios:

medios para adaptar la señal digital a la red eléctrica que proporcionan:

una modulación OFDM con una anchura de portadora reducida a al menos 1,5 KHz y con el número de portadoras incrementado a al menos 500 portadoras para cada 10MHz para refuerzo contra desvanecimientos de frecuencia selectivos que surgen de las longitudes variables de los cables en la red eléctrica entre cada usuario y el extremo de cabecera y para refuerzo contra interferencias en la red eléctrica;

un prefijo cíclico (65) de larga duración, de al menos 7 microsegundos, para recuperar la señal;

donde el transmisor (1) incluye medios de compartir el medio en el TDMA de tiempo, acceso múltiple por división de tiempo, en FDMA de frecuencia, acceso múltiple por división de frecuencia, y/o en acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal, OFDMA, de los datos transmitidos en ambos canales de enlace ascendente y de enlace descendente para múltiples usuarios;

donde los receptores (2) incluyen medios para procesar la información correspondiente a los datos transmitidos en la comunicación en los dominios de tiempo y frecuencia, para alcanzar una producción máxima;

medios para calcular de forma continua la SNR, relación de señal a ruido, (57) para cada una de las portadoras en la modulación OFDM en ambos canales de enlace ascendente y de enlace descendente, de modo que diferentes usuarios situados a distancias diferentes del extremo de cabecera usen dinámicamente portadoras diferentes en el mismo símbolo OFDM, con un número variable de bits por portadora, maximizando la producción del canal en el tiempo;

donde el transmisor incluye medios (23) para asignar de forma continua las portadoras y el número de bits por portadora a cada una de las portadoras en la modulación OFDM del resultado del cálculo SNR, y medios para asociar el número de los bits a transmitir a cada portadora designada (83) para lograr que la transmisión tome en consideración los cambios experimentados por la respuesta de la línea eléctrica (5) a distancias diferentes entre los usuarios y el extremo de cabecera en cada frecuencia, y para adaptar la velocidad de transmisión en función del cálculo SNR y la calidad de transmisión requerida para cada usuario;

medios para traducir la frecuencia (33) a anchuras de banda de usuario más altas que la banda base, de manera que se adapte a la red eléctrica y para permitir el uso de zonas espectrales superiores a la banda base;

caracterizado porque

el cálculo SNR se calcula a partir de la diferencia de una señal esperada y una señal recibida en un cierto período de tiempo, y porque la velocidad de transmisión se adapta por comparación de la SNR calculada (80) con ciertos umbrales fijados previamente (76, 177, 78, 79) que son una función de diferentes constelaciones de modulación usadas en el sistema y una tasa máxima de errores deseada en cualquier tiempo, donde los umbrales (76, 77, 78, 79) previamente establecidos preferiblemente contienen histéresis.

2. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de traducción de frecuencia están constituidos por moduladores (33) y demoduladores (53) IQ, en fase y cuadratura.

3. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 2, caracterizado porque dichos moduladores (33) y demoduladores (53) IQ son digitales.

4. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 2, caracterizado porque dichos moduladores (33) y demoduladores (53) IQ son analógicos.

5. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de traducción de frecuencia (33, 53) incluyen un proceso de filtración y la selección de uno de los armónicos, comenzando con el segundo armónico, en el espectro del símbolo OFDM en la salida del convertidor digital a analógico.

6. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 5, caracterizado porque incluye medios de pre-ecualizar el armónico seleccionado para evitar que diferentes frecuencias reciban diferente tratamiento por la acción del convertidor digital a analógico (34).

7. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según las reivindicaciones 2 y 5, caracterizado porque dicha traducción de frecuencia (33) hecha por los transmisores pone las señales transmitidas a través de la red por encima de 1 MHz.

8. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de hacer la conversión de frecuencia a tiempo de los símbolos OFDM en los transmisores (30) son establecidos por un dispositivo que hace la forma compleja de la inversa de la transformada Fourier discreta, IDFT, y porque la conversión de tiempo a frecuencia hecha por los receptores tiene lugar mediante un dispositivo (56) que hace la forma compleja de la transformada Fourier discreta, DFT.

9. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según las reivindicaciones 3 y 8, caracterizado porque dicha DFT compleja (56) se usa en combinación con modulación IQ digital (53) incluyendo interpoladores y decimadores para reducir el número de puntos necesarios en la transformada Fourier discreta, y para simplificar el hardware del sistema.

10. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque el extremo de cabecera y los usuarios contienen los medios para añadir dinámicamente información (20) FEC, corrección de errores sin canal de retorno, que asigna bloques de datos que incluyen información para la corrección/detección de errores, de modo que la FEC en cada bloque y para cada usuario varíe con el fin de adaptarse a las diferentes situaciones de usuario a distancias diferentes y usando portadoras diferentes.

11. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque el extremo de cabecera y los usuarios incluyen los medios de intercalar en el tiempo (22), para distribuir los datos de la información transmitida de tal forma que los errores producidos por ruido en la red sean difundidos por varios bloques de datos en recepción.

12. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado porque dicho código FEC (20) y la intercalación en el tiempo (22) cambian para cada paquete de información a transmitir y para cada usuario, para adaptarlos a la comunicación con usuarios diferentes situados a distancias diferentes del extremo de cabecera y usando portadoras diferentes de la modulación OFDM.

13. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos transmisores (1) de extremo de cabecera y usuarios incluyen los medios para permitir el procesado analógico (8) con el fin de hacer la transformación del dominio digital a analógico y que incluye un convertidor digital a analógico (34), los medios para establecer el voltaje y potencia de la señal (36) a enviar, y los medios de filtración para adaptar la señal a transmitir por la red eléctrica (5); mientras que los receptores (2) de extremo de cabecera y usuario incluyen los medios de procesado analógico (11) para hacer la transformación del dominio analógico a digital por medio de un convertidor analógico a digital (52) para recuperar la señal digital
original.

14. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos transmisores (1) de extremo de cabecera y usuario incluyen una conexión de interface (12) con un equipo externo.

15. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 13, caracterizado porque dichos transmisores (1) de extremo de cabecera y usuario incluyen los medios de embrollar (24) para evitar que ciertas configuraciones de datos produzcan señales en fase con voltajes máximos más altos que los admisibles por los medios de procesado analógico (8); y donde los receptores (2) de extremo de cabecera y usuario incluyen los medios de desembrollar (59) para obtener los datos originales previos al proceso de embrollo.

16. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos transmisores (1) de extremo de cabecera y usuario incluyen los medios de intercalar en frecuencia, compuestos por un módulo de ordenación y asociación de tonos (23), con el fin de asignar las portadoras OFDM en las portadoras hacia arriba/hacia abajo a cada uno de los usuarios y para asignar de forma continua el número de bits asociados con cada portadora en la modulación OFDM.

17. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 16, caracterizado porque dichos medios de asociar los bits a transmitir con cada portadora con el fin de hacer la transmisión incluyen un codificador de constelación variable (28), que codifica los datos a enviar con el número de bits especificados para cada portadora, donde el codificador variable está constituido por una, varias o todas las modulaciones siguientes:

\global\parskip0.900000\baselineskip

m-DPSK, modulación de fase diferencial,

m-PSK, modulación de fase,

m-QAM, modulación de amplitud en cuadratura,

(m,n)-APSK, modulación de amplitud y fase.

18. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 17, caracterizado porque dichos receptores de extremo de cabecera y usuario incluyen un decodificador de constelación variable (58) que decodifica los datos recibidos con el número de bits especificado para cada portadora, donde el decodificador variable está constituido por uno, varios o todos los demoduladores siguientes:

m-DPSK, demodulación de fase diferencial

m-PSK, demodulación de fase

m-QAM, demodulación de amplitud en cuadratura

(m,n)-APSK, demodulación de amplitud y fase.

19. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 16, caracterizado porque dichos receptores de extremo de cabecera y usuario incluyen el módulo de ordenación y asociación de tonos (60) complementario del módulo de ordenación y asociación de tonos en los transmisores de extremo de cabecera y usuario.

20. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos receptores de extremo de cabecera y usuario incluyen los medios de pre-ecualización (57), para modificar la amplitud y fase de las señales recibidas.

21. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 13, caracterizado porque dichos medios de procesado analógico incluyen además amplificadores y/o atenuadores (36, 50), conectados a un circuito híbrido y a un separador (4) para permitir la introducción/extracción de la señal en/de la red eléctrica (5) eliminando el componente que es transportado por la red (50-60 Hz).

22. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho extremo de cabecera y usuarios incluyen un módulo para controlar la sincronización (27) entre el transmisor (1) y el receptor (2), efectuando la corrección de errores en frecuencia y realizando el multiventanaje de la señal en el tiempo.

23. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 19, caracterizado porque incluye un módulo de procesado frecuencial (29) que está formado por un módulo para pre-ecualización de potencia y por un rotor para la corrección del ángulo de giro de las constelaciones a enviar a través de la red eléctrica en el caso del emisor y receptor de los usuarios; y el controlador de sincronización, en el receptor del extremo de cabecera, que está conectado con un módulo de procesado frecuencial que incluye un módulo de pre-ecualización de potencia; todo esto para evitar que el transmisor/receptor del extremo de cabecera tenga que hacer alguna corrección del ángulo de giro de la constelación en el canal de enlace ascendente.

24. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos receptores (2) de extremo de cabecera y usuario incluyen un ecualizador de frecuencia, FEQ, (57) que realiza la igualación en cada una de las portadoras hacia arriba y hacia abajo, para permitir una demodulación coherente de la información transmitida en estas portadoras.

25. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 22, caracterizado porque dicha corrección de errores en frecuencia se realiza alterando la velocidad de muestreo en los relojes maestro (38) de los convertidores analógico a digital y digital a analógico (34).

26. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 22, caracterizado porque dicha corrección de errores en frecuencia se realiza remuestreando la señal digital obtenida en el receptor.

27. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 22, caracterizado porque dichos receptores de extremo de cabecera y usuario incluyen los medios para extraer el prefijo cíclico (65) de los símbolos OFDM recibidos de la información obtenida en el módulo de sincronización, con el fin de eliminar la interferencia entre símbolos en recepción producidos por los ecos en la propagación por trayectos múltiples de la señal a través de la red eléctrica (5), y para obtener los símbolos OFDM originales transmitidos.

\global\parskip0.860000\baselineskip

28. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho extremo de cabecera y usuario MAC (14) incluyen medios de informar a través del canal hacia abajo de que el usuario puede transmitir por el canal hacia arriba en cada período de tiempo y qué portadoras puede usar.

29. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho usuario y extremo de cabecera MAC (14) incluyen los medios de insertar una cabecera (17) en los datos a transmitir (15), indicando de quién y a quién van dirigidos los datos y la forma en que dichos datos han sido codificados.

30. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos canales hacia arriba y hacia abajo están separados en frecuencia, código de tiempo o cualquier combinación de ellos.

31. Sistema para la transmisión digital de datos, punto a multipunto, por la red eléctrica, según la reivindicación 29 y 30, caracterizado porque dicha información transmitida en el canal de enlace descendente es recibida por todos los receptores de usuario, de modo que estos contengan medios para determinar si la información recibida deberá ser recuperada.

32. Proceso para la transmisión digital de datos, punto a multipunto por la red eléctrica, que incluye una comunicación en el canal de enlace descendente, determinada por un enlace desde el extremo de cabecera a varios usuarios diferentes, y una comunicación en el canal de enlace ascendente, determinada por un enlace desde cada uno de los usuarios al extremo de cabecera, donde el medio de comunicación es la red eléctrica (5) y la comunicación se logra por una modulación OFDM, multiplexión por división de frecuencia ortogonal, para obtener símbolos OFDM, donde el extremo de cabecera y los usuarios transmiten/reciben con un control de acceso a medio, MAC, (14) para proporcionar una comunicación maestro-esclavo, y añaden/extraen un prefijo cíclico (31, 55), en los símbolos OFDM y convierten los símbolos OFDM de frecuencia a tiempo y de tiempo a frecuencia (30, 56), y llevan a cabo conversiones digital a analógica
(34) y analógica a digital (52); incluyendo dicho proceso para la transmisión digital de datos los pasos siguientes:

adaptación de la señal de datos digitales transmisibles y multiplexión de esta señal (12) para crear las tramas transmisibles,

insertar suficiente redundancia (20) para hacer la corrección/detección de errores en recepción,

intercalar en tiempo (22) para disminuir y facilitar la corrección de errores,

medición de una SNR (80), para cada una de las portadoras en la modulación OFDM tanto hacia arriba como hacia abajo,

asignación dinámica del número de bits por portadora (23) en función del resultado de la medición de la SNR y la calidad requerida por cada usuario,

codificar cada portadora de la modulación OFDM (28) con el número variable de bits asignados por portadora,

transformar la señal codificada de la frecuencia al dominio de tiempo (30) usando la transformada de Fourier rápida inversa, IFFT,

añadir el prefijo cíclico a la señal en el tiempo (31) para evitar que los ecos producidos por la propagación por trayectos múltiples, que tienen lugar en la señal en la red eléctrica, dañen la recuperación de los símbolos OFDM, la adaptación de una velocidad de transmisión en función de la medición de SNR y la calidad de transmisión requerida para cada usuario

traducción de la señal obtenida en frecuencia con el fin de usar bandas más altas que la banda base y de adaptar la transmisión a la red eléctrica y usar bandas espectrales más altas que la banda base,

convertir la señal digital en una señal analógica y adaptarla (35, 36) con el fin de enviarla a través de la red;

caracterizado porque

la SNR se calcula a partir de la diferencia de una señal esperada y una señal recibida en un cierto período de tiempo, y porque

la velocidad de transmisión se adapta por comparación de la SNR calculada (80) con ciertos umbrales fijados previamente (76, 77, 78, 79) que son una función de diferentes constelaciones de modulación usadas en el sistema y una tasa máxima de errores deseada en cualquier tiempo, donde los umbrales (76, 77, 78, 79) previamente establecidos contienen preferiblemente histéresis.

33. Proceso para la transmisión digital de datos, punto a multipunto por la red eléctrica, según la reivindicación 32, caracterizado porque incluye un proceso inverso que tiene lugar en recepción (2).