ES2302805T3 - Procedimiento de acceso multiple y multiple transmision en un sistema punto a multipunto sobre una red electrica. - Google Patents
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Abstract
Se aplica a una pluralidad de equipos de usuario (A, B, ..X) y a un equipo de cabecera (1) comunicados a través de la red eléctrica (2) mediante un canal ascendente y un canal descendente. El procedimiento presenta esencialmente: un acceso de múltiples equipos de usuario (A, B, ..X) por el canal ascendente y el envío de múltiples tramas de información enviadas por el equipo de cabecera (1) por el canal descendente, de forma simultánea mediante multiplexaciones OFDMA/TDMA/CDMA; un criterio para asignar dinámicamente cada portadora de manera que se maximiza la capacidad de transmisión tanto en el canal ascendente como en el descendente; una calidad de servicio ajustable según el tipo de información y el usuario que requiera la transmisión; y una asignación dinámica del ancho de banda mediante el cálculo y la monitorización constante de las relaciones señal/ruido.
Description
Procedimiento de acceso múltiple y múltiple
transmisión en un sistema punto a multipunto sobre una red
eléctrica.
La presente invención, como se describe en el
título, se refiere a un proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos para un sistema multiusuario de transmisión
digital de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica. En este
procedimiento se especifican los métodos elegidos para el control
del acceso a la red eléctrica como medio de transmisión a través del
canal descendente (desde un equipo de encabezamiento a unos equipos
de usuario) y del canal ascendente (desde los equipos de usuario al
equipo de encabezamiento). El proceso de la presente invención se
ha diseñado específicamente para un sistema como el descrito en la
Solicitud de Patente Número 200003024, titulada "sistema y
procedimiento de transmisión digital de datos punto a multipunto
sobre red eléctrica"; sin embargo, no se descarta su aplicación
a otros sistemas o estructuras que permitan su aplicación.
La finalidad principal de la presente invención
es maximizar la capacidad de transmisión, o lo que es lo mismo, el
ancho de banda que puede extraer cada usuario, en una red de
distribución de electricidad.
El campo técnico de la invención se encuadra en
el sector de las telecomunicaciones, y más concretamente en la
comunicación bidireccional entre un encabezamiento y una pluralidad
de usuarios empleando como medio de transmisión la red
eléctrica.
En la técnica anterior se conoce el uso de la
red eléctrica como medio de comunicación, pero debido a sus bajas
prestaciones, su uso como red de transmisión de datos se ha
limitado a la comunicación punto a punto a velocidades muy
bajas.
Esto se debe, entre otras razones, a que en la
red eléctrica se produce la conexión y desconexión de aparatos, lo
que genera picos de tensión y variaciones de impedancia en la
línea, provocando importantes pérdidas de señal que varían en
función de la frecuencia y del tiempo.
Además, diversos obstáculos impiden el
establecimiento de una comunicación entre. un encabezamiento y una
pluralidad de usuarios, debido a que existen múltiples cambios de
impedancia a las diferentes frecuencias, y a la producción de
reflexiones que provocan que la señal recibida sea una combinación
de la señal transmitida y una serie de ecos que circulan por la red
eléctrica con distinta atenuación y retardo en la señal recibida por
cada uno de los usuarios.
Además, la atenuación, el ruido y la respuesta
del canal varían dinámicamente tanto de frecuencia como en
tiempo.
Todos estos obstáculos limitaban el uso de la
red eléctrica para la comunicación punto multipunto
full-dúplex a alta velocidad hasta la aparición de
la patente P-200003024, a la que se ha hecho
referencia anteriormente, que proporciona un sistema en el que hay
una pluralidad de equipos de usuario y un equipo de encabezamiento
comunicados bidireccionalmente a través de la red eléctrica, siendo
un canal ascendente el que va desde los equipos de usuario hasta el
equipo de encabezamiento y un canal descendente el que va desde el
equipo de encabezamiento hasta los equipos de usuario, e incluyendo
cada uno de estos equipos un módulo de control de acceso al medio
(MAC) que maximiza la cantidad de información que los equipos de
usuario pueden transmitir y minimiza el tiempo de latencia de estos
equipos de usuario; efectuándose la división de la red eléctrica
para los canales ascendente y descendente mediante duplexado por
división de frecuencia y/o mediante duplexado por división en
tiempo; e incluyendo tanto el equipo de encabezamiento como los
equipos de usuario medios para adaptar la correspondiente
transmisión digital a la red eléctrica.
El sistema proporcionado por la patente
P-200003024 ya mencionada, resuelve adecuadamente
los inconvenientes aludidos anteriormente, pudiendo incorporar, sin
embargo, diversos procesos, entre los que se encuentra el proceso
descrito en la presente invención.
Por otro lado, cabe señalar que en la técnica
anterior se conocen otros medios de comunicación para transmisión
de datos, tal como el uso de los pares trenzados utilizados en
telefonía para establecer comunicación punto a punto o comunicación
punto a multipunto.
En ese sentido cabe citar la Patente de Estados
Unidos Número 5.673.290 en la que se describe un método de
transmisión punto a punto que comprende una comunicación a través
de un canal descendente, determinado por el enlace desde un
encabezamiento con una pluralidad de diferentes usuarios, y una
comunicación de un canal ascendente, determinado por el enlace
desde los usuarios hasta el encabezamiento, con lo que la
comunicación se hace posible usando un sistema de transmisión
digital multitono discreto (DMT) y proporcionando la codificación
de los datos digitales y la modulación de los datos codificados
sobre la señal multitono discreta.
\newpage
Además, la línea de comunicación se supervisa
para determinar al menos un parámetro de calidad de línea,
incluyendo niveles de ruido en cada uno, e incluye una
multiplicidad de subcanales cada uno de los cuales que corresponde
a un tono subsoporte asociado. El sistema de modulación está
diseñado para tener en cuenta diversos factores, incluyendo los
parámetros detectados de la calidad de la línea, los parámetros de
ganancia del subcanal, y un parámetro de enmascarado de potencia
permisible cuando se modula la señal de multitono discreta. El
sistema de modulación es capaz también de actualizar dinámicamente
los subsoportes utilizados y la cantidad de datos transmitidos en
cada subsoporte durante la transmisión para adaptarse a los cambios
en tiempo real en la calidad de la línea sobre los subsoportes
particulares.
En las aplicaciones que son susceptibles de
interferencia los anchos de banda asociados pueden enmascararse o
silenciarse simplemente para prevenir la interferencia en cualquier
dirección, de manera que las señales se transmiten sobre
subsoportes con frecuencias por encima y por debajo de los niveles
de ruido más significativos.
Además, en esta Patente de Estados Unidos Nº
5.673.290, la transmisión se realiza en banda base y se efectúa la
transformación hermítica real conjugada de la información a
transmitir (transformada rápida de Fourier real). Por las
características ya descritas, este método de transmisión no puede
aplicarse para la transmisión por la red eléctrica.
Además, el método descrito en esta patente
americana se refiere a una comunicación punto a punto, de la que no
puede deducirse su uso en la red eléctrica ni la posibilidad de
realizar una comunicación punto-multipunto
full-dúplex.
Por otro lado, existen sistemas de comunicación
punto-multipunto tales como los descritos en la
Patente PCT Nº WO 96/37062, en la que la línea de transmisión puede
ser un cable coaxial, fibra óptica o similar, que usa un sistema de
modulación de acceso múltiple con división de frecuencia ortogonal
(OFDM), que es un sistema de modulación ampliamente conocido en la
técnica anterior, y al que añade un prefijo cíclico a cada símbolo
OFDM para paliar los defectos de la propagación multitrayectoria,
tal y como se conoce en la técnica anterior. La modulación OFDM
junto con la utilización del prefijo cíclico puede englobarse en la
modulación DMT usada en el documento anterior, e igualmente usada
ampliamente en la técnica anterior.
Este documento PCT describe cómo se establecen
canales sobre grupos respectivos de subsoportes, de manera que a
cada usuario se le asigna un grupo específico de tonos, de manera
que el hardware y la complejidad de la realización de la
transformada discreta de Fourier (DFT) se reduce sustancialmente,
sin embargo, como un sistema rígido no permite asignar diferentes
subsoportes a los usuarios según las condiciones que se den de
frecuencia y tiempo de cada canal, incluso cuando, como se describe
en la Patente de Estados Unidos Nº 5.673.290, los subsoportes
individuales puedan conectarse o desconectarse para evitar
interferencias.
Además, utiliza un bucle remoto para corregir la
frecuencia de los osciladores locales de los distintos módems de
usuarios.
Pueden citarse también las Patentes de Estados
Unidos Nº 5.815.488 y 5.828.660 respecto a comunicación punto a
multipunto.
Estos documentos no tienen una descripción de la
adaptación para la transmisión usando la red eléctrica.
Además, en ninguno de los documentos citados
anteriormente se refieren a la transmisión para múltiples usuarios
o cómo maximizar la capacidad de los canales ascendente y
descendente en la red eléctrica.
Para conseguir los objetivos y evitar los
inconvenientes indicados en los párrafos anteriores, la presente
invención comprende un proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos para un sistema multi-usuario
de transmisión digital de datos punto a multipunto sobre red
eléctrica. Este sistema incluye diversos equipos de usuario y de un
equipo de encabezamiento comunicados bidireccionalmente a través de
la red eléctrica, donde: el canal ascendente es el que va desde los
equipos de usuario hasta el equipo de encabezamiento y el canal
descendente es el que va desde el equipo de encabezamiento hasta
los equipos de usuario; cada uno de estos equipos contiene un,
controlador de acceso al medio(MAC) para maximizar la
cantidad de información que los equipos de usuario pueden transmitir
y minimizar el tiempo de latencia de estos equipos; donde la
división de la red eléctrica para los canales ascendente y
descendente se realiza por duplexado por división de frecuencia
(FDD) y/o por duplexado por división de tiempo (TDD).
La novedad del presente proceso comprende:
- acceso de múltiples equipos de usuario en el
canal ascendente y el envío simultáneo de diversos paquetes de
información por el equipo de encabezamiento en el canal
descendente, mediante multiplexado OFDMA/TDMA/CDMA (multiplexado
por división ortogonal de frecuencia, multiplexado por división de
tiempo y/o multiplexado por división de código);
- criterios para asignar dinámicamente cada
soporte del sistema OFDM (multiplexado por división ortogonal de
frecuencia) al usuario y entre los usuarios que tengan información
a transmitir en ese momento, con mayor capacidad de transmisión en
este soporte (más bits por soporte o mejor proporción señal/ruido),
de manera que se maximiza la capacidad de transmisión tanto en el
canal ascendente como en el descendente, es decir, se ecualiza o
nivela la respuesta de frecuencia observada por el equipo de
encabezamiento tanto en emisión como en recepción;
- ajustar la calidad de servicio (QoS)
dependiendo del tipo de información y los usuarios que requieran la
transmisión, siendo adaptable esta calidad de servicio de acuerdo
con la respuesta de frecuencia en diferentes instantes y con las
diferentes distancias entre los equipos de usuario y el equipo de
encabezamiento; y
- asignación dinámica del ancho de banda
disponible entre las distintas peticiones de comunicación mediante
el cálculo y el control constante de las proporciones señal/ruido
observadas por los equipos de usuario y por el equipo de
encabezamiento en todo el ancho de banda del sistema.
Con ello se distribuyen los recursos de
transmisión (es decir, todos los soportes del sistema OFDM) según
las necesidades de transmisión en cada instante de cada usuario,
los parámetros de calidad de servicio establecidos para el usuario,
los criterios para maximizar la capacidad total del sistema y los
criterios para minimizar la latencia de transmisión, utilizando para
ello una redistribución de los soportes de un símbolo entre los
usuarios (OFDMA), en el tiempo (TDMA), es decir, símbolo a símbolo,
y por códigos (CDMA), optimizando dicha redistribución mediante el
control constante de los parámetros de calidad de la línea
eléctrica, que varían en el tiempo.
El proceso de la invención presenta medios de
maximizar, es decir, ecualizar o nivelar la respuesta de frecuencia
dada por el equipo de encabezamiento tanto en emisión como en
recepción, debido a que la línea eléctrica actúa como un canal
selectivo de frecuencia entre un punto y otro, provocando que
ciertas frecuencias presenten mejor proporción señal/ruido y por
tanto mayor capacidad de transmisión que otras, por lo que para
algunos usuarios ciertas frecuencias serán las que presenten mejor
proporción señal/ruido, mientras que para otros usuarios las
frecuencias serán diferentes. Los medios para maximizar, como se ha
mencionado, están compuestos preferiblemente
por:
por:
- especificación de un espacio vectorial de
tamaño igual al número de soportes del canal OFDM, donde los
elementos que constituyen este espacio son el número de bits que
cada usuario puede ver en cada uno de los soportes o la dimensión
de la constelación utilizada en cada soporte.
v_{i} =
[v_{i1}, v_{i2} ...
v_{in}]
donde N es el número total de
soportes utilizados en el enlace de comunicación al que hace
referencia el vector y v_{ix} representa el número de bits por
soporte utilizable en la comunicación hacia o desde el usuario i
(dependiendo del enlace al que se refiera) en el soporte x desde el
punto de vista del equipo de
encabezamiento;
- distribución de los soportes entre los
usuarios que tienen información para transmitir de manera que se
maximice la norma uno de este vector: ||v||, siendo v el
vector de bits por soporte (o dimensión de la constelación de cada
soporte) que utiliza cada equipo de encabezamiento en el símbolo
actual, tanto en el canal ascendente como en el descendente;
- agrupación del número total de soportes, N, de
los canales ascendente y descendente en subcanales de M soportes
para simplificar los cálculos del algoritmo y la implementación,
para reducir la dimensión del espacio vectorial, generándose un
espacio vectorial de dimensión N/M, siendo los valores de las
coordenadas la suma de todos los soportes de un subcanal, y dando
como resultado la capacidad de transmisión por símbolo OFDM que
cada usuario ve en cada subcanal;
- ajuste del ancho de los subcanales al ancho de
banda de coherencia, definido como la diferencia de frecuencias
entre la posición de frecuencia del primer y último soporte en el
que la variación en la respuesta de frecuencia en estos soportes es
menor que cierto umbral.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, el MAC del equipo de encabezamiento incluye un bloque de
arbitraje o árbitro que es el encargado de la distribución dinámica
del ancho de banda de los canales ascendente y descendente para las
distintas comunicaciones desde los equipos de usuario, siendo los
criterios utilizados por este bloque de arbitraje para asignar
dinámicamente el ancho de banda de transmisión los que se han
descrito anteriormente, para lo cual se utilizan los siguientes
medios:
- transmisión orientada a paquetes, que están
precedidos por un encabezamiento que indica a qué usuario va
dirigido y en qué condiciones;
- división de los canales ascendente y
descendente en subcanales, de manera que usuarios se multiplexan
para maximizar el ancho de banda de transmisión por ambos canales,
descendente y ascendente;
- asignación dinámica de soportes a los
distintos usuarios, que varía con el tiempo, de manera que:
- \circ
- en el enlace descendente el encabezamiento de cada paquete enviado por un subcanal indica, entre otras cosas, el destino, el tamaño y la constelación utilizada, por lo que los usuarios deben ser capaces de detectar y comprender todos los encabezamientos recibidos por cualquier subcanal, aunque sólo desmodularán la información del paquete dirigido hacia ellos cuando conozcan el vector de bits por soporte usado en la modulación;
- \circ
- en el enlace ascendente, además de la división en subcanales ajustados al ancho de banda de coherencia se realiza una división en el tiempo, de manera que se define un SLOT como el número de símbolos en el canal ascendente entre dos mensajes de asignación de estos SLOTS (SAM), y que constituyen las unidades usadas por el árbitro para asignar recursos a los usuarios, asignándose estos recursos periódicamente mediante el envío de mensajes de asignación SLOT (denominados SAM) por el enlace descendente hacia cada equipo de usuario, que pueden incluir uno o más SLOTS y que se envían periódicamente un determinado número de muestras antes de los SLOTS a los que se refieren (es decir, los preceden temporalmente), de manera que cuanto menor sea el número de símbolos de un SLOT menor es el suelo de latencia que puede obtenerse pero mayor es la complejidad del sistema y el coste de la capacidad de transmisión del canal descendente en mensajes de asignación de recursos (SAM);
- \circ
- medidas continuas de la proporción señal/ruido para cada usuario en todos los canales tanto ascendente como descendente, para actualizar continuamente la capacidad de transmisión de todos los usuarios en cada uno de los subcanales;
- \circ
- información continua respecto a qué usuarios desean realizar una transmisión y en qué cantidades mediante unos SLOTS de interrogación (POLLING) y unos mensajes de petición de recursos (MPR) respectivamente, siendo las capas superiores en el canal descendente del equipo de encabezamiento las que informan al árbitro de la cantidad de información que hay pendiente de transmitir y desde qué usuarios; e
- \circ
- información de la QoS (ancho de banda y latencia) definida para cada usuario en función de la capacidad del canal y del número de usuarios dependientes de ese equipo de encabezamiento, de manera que se pueda limitar el número de SLOTS continuos que se asignan a un mismo usuario en el caso de que varios quieran transmitir en el mismo momento, de manera que se mantiene la igualdad en el acceso de usuarios a la conexión ascendente.
Cuando el equipo de encabezamiento quiere
transmitir a uno o varios equipos de usuario por el canal
descendente, el bloque de arbitraje se encarga de distribuir el
ancho de banda en forma dinámica, usando uno o más de los
mencionados subcanales, y avisa a los usuarios de cómo usar este o
estos subcanales mediante los encabezamientos de los paquetes de
información enviados por los subcanales, para lo que cada equipo de
usuario descodifica los datos correspondientes cuando detecta que
alguno de dichos encabezamientos se refiere a un paquete que se
dirige a él (un equipo de usuario puede recibir más de un paquete
en varios subcanales distintos), pudiendo indicar ese
encabezamiento la transmisión de un nuevo paquete hacia el usuario
o bien que el subcanal por donde se envío el encabezamiento va a
ser utilizado para acelerar la transmisión de un paquete enviado
previamente por otro subcanal o subcanales a este mismo usuario,
mediante la agregación de los soportes de este nuevo subcanal a los
ya utilizados para la transmisión del paquete anterior.
Los encabezamientos enviados por los subcanales
en la conexión descendente se modulan preferiblemente con
modulaciones que tienen bajas necesidades de proporción señal/ruido
para su descodificación, preferiblemente DPSK (modulación
diferencial de fase) y/o QPSK (modulación de fase en cuadratura),
junto con códigos de corrección/detec-
ción de errores y diversidad de frecuencia (envío de la misma información en distintos soportes) y/o diversidad de tiempo (envío de la misma información en instantes diferentes) para aumentar la probabilidad de descodificar correctamente dicho encabezamiento.
ción de errores y diversidad de frecuencia (envío de la misma información en distintos soportes) y/o diversidad de tiempo (envío de la misma información en instantes diferentes) para aumentar la probabilidad de descodificar correctamente dicho encabezamiento.
Además, los encabezamientos ya mencionados
incluyen toda la información necesaria sobre el paquete de
información apropiado, tal como el destino, el tipo de paquete, la
utilización de diversificación de frecuencia y/o en el tiempo, si
el paquete se dirige a un usuario o a varios usuarios (modo
MULTICAST) o a todos los usuarios (modo BROADCAST), la modulación
utilizada para cada soporte, si se ha empleado redundancia de FEC
(redundancia de corrección de códigos/detección de errores) para
proteger el paquete de información, y/o si el subcanal donde se
envía el encabezamiento se usará para acelerar la transmisión de
información de un paquete que se está enviando previamente por otro
subcanal, u otra información.
Por otro lado, los SLOTS mencionados
anteriormente, en los que se divide la conexión ascendente, pueden
usarlos los equipos de usuario para:
- la transmisión de solicitudes a mensajes de
interrogación (POLLING);
- transmisión de mensajes de petición de
recursos (MPR),
- transmisión de datos, entre los que se
incluyen una o varias de los siguientes:
- \circ
- secuencias de sincronización,
- \circ
- secuencias de ecualización,
- \circ
- secuencias para estimar la proporción señal/ruido, y/o
- \circ
- datos de información que el usuario desea enviar al equipo de encabezamiento.
En la conexión ascendente, el árbitro incluye
medios para proporcionar a cada equipo de usuario el ancho de banda
más adecuado de forma variable, ofreciéndole más o menos SLOTS de
acuerdo con parámetros tales como la cantidad de información a
enviar, la calidad de servicio solicitada, el tipo de información a
enviar, la proporción señal/ruido observada por los equipos de
usuario en los SLOTS concedidos, y otros, mediante un algoritmo de
asignación óptima de SLOTS y comunicando las decisiones tomadas por
dicho bloque de arbitraje hacia los equipos de usuario. mediante
mensajes SAM.
El método usado para comunicar las decisiones
sobre la distribución de SLOTS en la conexión ascendente tomadas
por el árbitro del equipo de encabezamiento es el envío de mensajes
de asignación SAM por el enlace descendente hacia cada equipo de
usuario, que pueden incluir información sobre uno o varios SLOTS y
que se envían periódicamente y siempre con un número de muestras
determinado antes de los SLOTS a los que se refieren (es decir, los
preceden temporalmente), incluyéndose al menos:
- el anuncio del usuario o usuarios a los que se
concede cada SLOT,
- el uso que debe hacerse de cada SLOT,
- el número de símbolos dentro del SLOT que se
conceden a cada usuario,
- el número del símbolo a partir del cual cada
usuario puede utilizar el SLOT,
- la información sobre la modulación que se debe
usar para la transmisión de los datos, preferiblemente QPSK o la
constelación negociada con el equipo de encabezamiento para una
determinada tasa de error en función de la proporción señal/ruido
del canal; puede incluir además:
- la confirmación de recepción de mensajes de
petición de recursos (MPR),
- la restricción de acceso a determinados
equipos de usuario,
- la corrección de desvíos en la ventana
temporal de transmisión de los equipos de usuario,
- información sobre el control de potencia,
- el tipo y número de datos a enviar por el
usuario, es decir, si debe enviar 0 ó más símbolos de ecualización
o de sincronización, y una estimación de la proporción señal/ruido
y/o de datos de información.
Preferiblemente, estos mensajes SAM están
codificados con algún sistema extra de protección frente a errores,
tal como códigos con mayor capacidad de corrección/detección de
errores, diversidad de frecuencia o tiempo, y otros sistemas.
Adicionalmente, en el canal descendente, el
árbitro realiza la función de distribución teniendo en cuenta
parámetros tales como la proporción señal/ruido (o la respuesta de
frecuencia) que los equipos de usuario observan en los subcanales,
la prioridad del mensaje, la cantidad de información, entre otros.
Los usuarios descodifican los encabezamientos enviados por la
conexión descendente y deciden si tienen que tomar los datos
enviados por el mismo subcanal que el encabezamiento, a partir de
la información de destino incluida en dicho encabezamiento.
El árbitro puede ordenar el uso de uno o más
subcanales adicionales para el envío correspondiente, o el
incremento del ancho de banda de un usuario, con el objetivo de
acelerar la transmisión del paquete mencionado, asignándole más de
un subcanal para transmitir más de un paquete de información a la
vez, indicando cualquiera de estas decisiones mediante el
encabezamiento de los mensajes enviados.
El árbitro puede distribuir los usuarios en los
distintos subcanales, tanto en el canal descendente como en el
ascendente, de manera que se maximiza el ancho de banda medio
utilizado en cada momento, basándose en la respuesta de frecuencia
que cada usuario observa en los distintos subcanales.
En los canales ascendente y descendente, a la
hora de asignar recursos el árbitro usa QoS como criterio para
minimizar la latencia, es decir, cada equipo de usuario transmite
lo antes posible tras realizar una petición de acceso a la conexión
ascendente, o que un paquete se transmite desde el equipo de
encabezamiento a un usuario lo antes posible.
El mensaje MPR mencionado anteriormente, es
preferiblemente un mensaje de control relativamente corto que
informa sobre si un equipo de usuario quiere transmitir datos y
opcionalmente sobre el tamaño del bloque de información que quiere
enviar y la calidad de servicio requerida por un equipo de usuario
en los siguientes momentos:
- cuando un mensaje SAM recibido por el equipo
de usuario indica que un próximo SLOT asignado a dicho equipo es el
último de una serie de SLOTS de transmisión de datos, el equipo de
usuario utilizará parte del SLOT para enviar un mensaje MPR en caso
de que tenga más datos para transmitir,
- cuando el equipo de usuario no tiene más datos
que enviar y aún dispone de SLOTS asignados, en este caso el
correspondiente mensaje MPR indicará al equipo de encabezamiento
que no le asigne más SLOTS y que reasigne los SLOTS restantes a
otros equipos de usuario,
- cuando a un equipo de usuario se le asigna
(mediante un SAM) un SLOT dedicado a la petición de recursos (MPR),
de manera que el equipo o equipos de usuario que quieran transmitir
enviarán su MPR en este SLOT (utilizando una pequeña parte del mismo
elegida aleatoriamente o mediante un algoritmo determinado que
tenga en cuenta el tipo de usuario, el tipo de información y otros
parámetros); y de manera que el equipo de encabezamiento detecte
las posibles colisiones cuando varios equipos de usuario coincidan
en la misma zona del SLOT en la petición de recursos, resolviéndose
dichas colisiones mediante algoritmos conocidos en la técnica
anterior o bien dejando que los equipos de usuario retransmitan sus
posiciones en posteriores intervenciones, hasta que se resuelva la
competición entre usuarios.
Los SLOTS de POLLING permiten interrogar a un
número máximo de usuarios sobre si tienen o no información a
transmitir utilizando un algoritmo de interrogación al objeto de
que no sean siempre los mismos equipos de usuario los interrogados
cuando se supere dicho número máximo, incluyéndose en el equipo de
encabezamiento medios de clasificación de los equipos de usuario en
varias categorías dependiendo de la actividad que muestren los
usuarios, de manera que para obtener esta información el equipo de
encabezamiento asignará SLOTS de interrogación (POLLING) a los
usuarios cuya actividad quiera conocer, y éstos responderán en las
partes del SLOT asociadas a los mismos cuando tienen información
que transmitir.
Cuando un equipo de usuario tiene datos para
transmitir espera a que un mensaje (SAM) anuncie que alguno de los
siguientes SLOTS está destinado a POLLING o MPR, de manera que si
recibe un SAM de POLLING se realizan las siguientes etapas:
- el equipo de usuario verifica ciertos bits en
el SAM que le indican si pertenece o no al grupo de usuarios que
pueden usar el siguiente SLOT de POLLING,
- el mensaje SAM indica las posiciones en las
que el equipo de usuario debe contestar a la solicitud de recursos,
siendo determinadas estas posiciones por el equipo de
encabezamiento que controla constantemente la proporción
señal/ruido que el equipo de usuario puede ver en los distintos
soportes (frecuencias disponibles para la comunicación
ascendente);
- el SLOT de POLLING se divide en varias zonas
válidas que son pequeñas porciones de tiempo/frecuencia, y los
equipos de usuario eligen la zona indicada por el SAM para evitar
la colisión de peticiones;
- el equipo. de usuario envía un mensaje
POLLING en la zona seleccionada; y
- si dicho POLLING ha sido recibido en el equipo
de encabezamiento el equipo de usuario recibirá posteriormente
mensajes SAM asignándole SLOTS; mientras que si no ha sido
recibido, el equipo de usuario tendrá que esperar a que haya nuevos
SAM de POLLING; sin embargo, si ha recibido el anuncio de un SLOT
de MPR en un SAM, el equipo de usuario enviará el mensaje MPR en
dicho SLOT donde además de la necesidad de transmitir se indica,
preferiblemente, el tamaño de la información que se quiere enviar,
la prioridad, la QoS exigida, la forma en que esta información
puede descodificarla el equipo de encabezamiento y pueda utilizarse
para optimizar el algoritmo de asignación de SLOTS de arbitraje;
habiéndose previsto que si el equipo de encabezamiento detecta
colisión, comenzará un algoritmo de resolución de colisión o bien
dejará que los equipos de usuario transmitan su petición en un
próximo SLOT de MPR o POLLING (puesto que el árbitro no les otorgará
ningún SLOT de transmisión de datos en los próximos SAM).
En una realización preferida de la invención, el
equipo de usuario sigue las decisiones tomadas por el equipo de
encabezamiento sobre el momento en el que transmitir, los soportes
a utilizar, el tipo de modulación y otros parámetros, mediante el
siguiente proceso:
- tras recibir correctamente la solicitud de
transmisión de un equipo de usuario, el equipo de encabezamiento
asigna SLOTS tiempo/frecuencia suficientes a partir de una
estimación realizada según la actividad, capacidad de transmisión,
calidad de servicio y otros parámetros del equipo de usuario que
realizó la petición y según el control sobre la proporción
señal/ruido observada en cada subcanal, siendo el árbitro el
responsable de distribuir los SLOTS entre los usuarios que hayan
hecho la petición para enviar datos con el algoritmo mencionado
anteriormente;
- cuando un equipo de usuario detecta, mediante
desmodulación y descodificación del mensaje SAM que uno o más SLOTS
están destinados para él, realiza las siguientes operaciones:
- \circ
- comprueba el tipo de cada uno de los SLOTS asignados y la modulación que tiene que emplear en cada soporte de cada SLOT, siendo el mensaje SAM el encargado de comunicar esta información según lo asignado por el árbitro;
- \circ
- calcula cuántos bits podrá transmitir en total (y extrae los datos de su memoria), pudiendo ser datos de información, ecualización, sincronización, estimación de señal/ruido o cualquier otra combinación de éstos, tal y como se indica en el mensaje SAM de asignación de este SLOT;
- \circ
- espera hasta que empieza el símbolo de comienzo de la parte del SLOT en la que puede transmitir y realiza la transmisión de datos con la modulación seleccionada;
- \circ
- si alguno de los SLOTS asignados es de tipo diversidad de tiempo o de frecuencia, el equipo de usuario tiene que transmitir la información modulada de forma segura (preferiblemente QPSK) y repetida varias veces de frecuencia, es decir, transmitiendo la misma información del soporte k en los soportes k+N, k+2*N, etc., dependiendo de la diversidad empleada y de los soportes asignadas, o repetida varias veces en varios instantes (diversidad de tiempo);
- \circ
- si el SLOT es de tipo POLLING o MPR se realiza el proceso especificado anteriormente.
El multiplexado de CDMA ya mencionado incluye un
método de saltos de frecuencia, que si es aplicado a los soportes
entonces los equipos de usuario en el momento de transmitir, sólo
emplean parte de los soportes, de acuerdo con una secuencia que
indica en cada instante los soportes que se pueden utilizar para
enviar información; estando dicha secuencia predefinida y pudiendo
ser generada mediante una secuencia pseudoaleatoria cuya semilla se
comunica mediante los mensajes SAM, mientras que si dicho método se
aplica a los subcanales, la secuencia se emplea para indicar al
equipo de usuario el subcanal que debe utilizar para transmitir en
cada momento.
Los encabezamientos de los paquetes de
información enviados por los SLOTS de la conexión ascendente están
modulados preferiblemente con modulaciones con bajas necesidades de
proporción señal/ruido para su descodificación, preferiblemente
DPSK (modulación diferencial de fase) y/o QPSK (modulación de fase
en cuadratura), junto con códigos de corrección/detección de
errores y diversidad de frecuencia (envío de la misma información
en distintos soportes) y/o tiempo (envío de la misma información en
instantes diferentes) para aumentar la probabilidad de descodificar
correctamente.
Los encabezamientos mencionados anteriormente
incluyen toda la información necesaria sobre el correspondiente
paquete de información, tal como información del tipo de paquete, la
utilización de diversidad de frecuencia y/o tiempo, la modulación
usada para modular la información del paquete (por ejemplo, todos
los soportes en QPSK o cada soporte con la constelación fijada para
una determinada tasa de error en función de la proporción
señal/ruido del canal después de haberlo negociado cada usuario con
el equipo de encabezamiento) y la redundancia de FEC (redundancia
de códigos de corrección/detección de errores) con que se protege
la información del paquete, entre otros.
El proceso de esta invención puede incluir una
serie de controles para maximizar la proporción señal/ruido de
todos los usuarios sin que haya penalización entre los usuarios
durante la transmisión por permitir acceso múltiple en el mismo
símbolo OFDM en la conexión ascendente y transmisión de múltiples
paquetes de información simultáneamente en la conexión descendente;
siendo dichos controles:
- control de la potencia inyectada por cada
equipo de usuario;
- control de la ventana temporal de cada equipo
de usuario; y
- control de la frecuencia de muestreo, que es
la sincronización de frecuencia de los equipos de usuario.
Se usa un control automático de ganancia y/o una
máscara de potencia sobre estos controles sobre la potencia
inyectada mediante los que las señales de los equipos de usuario
llegan al equipo de encabezamiento con aproximadamente la misma
potencia, de manera que se puede trabajar con conversores ND
(analógico/digital) de pocos bits sin perder proporción señal/ruido
en la recepción.
Por otro lado, la ventana de control mencionada
anteriormente, se usa para controlar las señales de los distintos
usuarios que llegan al equipo de encabezamiento al mismo tiempo, es
decir, el comienzo de todos los símbolos OFDM enviados llegan en la
misma ventana temporal al equipo de encabezamiento; este control se
realiza mediante:
- un ajuste en bucle abierto que ocurre en el
canal descendente, que representa un ajuste grueso en la ventana
temporal y en el que cada equipo de usuario puede ver los paquetes
que llegan por el canal descendente, a partir de los cuales se
deducen aproximadamente las muestras cuya transmisión hay que
retrasar/adelantar para que lleguen al equipo de encabezamiento en
el instante óptimo,
- un ajuste de bucle cerrado que ocurre en el
canal ascendente y en el descendente mediante los mensajes SAM que
representa una ajuste fino de la ventana temporal y en el que el
equipo de encabezamiento detecta y comunica cuántas muestras debe
retrasar/adelantar el equipo de usuario para alcanzar el instante
de transmisión óptimo.
Finalmente, en el mencionado control de
frecuencia, después de la sincronización, cada equipo de usuario
tiene la frecuencia de muestreo empleada por el equipo de
encabezamiento, que usa entonces para corregir la transmisión en el
canal ascendente de manera que el error de frecuencia en la
recepción es nulo; los siguientes métodos se usan para corregir la
frecuencia de transmisión de los equipos de usuario:
- corrección del error residual en los soportes
mediante un rotor, que compensa la rotación que experimenta cada
uno de los soportes (multiplicando cada soporte por una exponencial
compleja del ángulo deseado); y
- corrección de la frecuencia de muestreo
gracias a un elemento corrector de frecuencia (que podría consistir
en un remuestrador en la parte de tratamiento digital del sistema,
y/o en un oscilador variable o VCXO en la parte analógica),
teniendo en cuenta que si los correspondientes relojes son
suficientemente precisos no es necesario utilizar dicho elemento
corrector de frecuencia, sino que bastaría simplemente con corregir
el error residual en los soportes con el rotor mencionado
anteriormente.
Los siguientes dibujos se proporcionan para
facilitar una mejor comprensión de la presente invención y aunque
forman parte integrante de la descripción detallada y las
reivindicaciones, ofrecen una representación ilustrativa pero no
limitante de los principios de esta invención.
La Figura 1 representa esquemáticamente una
estructura o sistema en el que puede aplicarse el proceso de esta
invención.
La Figura 2 representa esquemáticamente la
división en "SLOTS" de tiempo y frecuencia para un canal
ascendente empleado en un ejemplo de la presente invención.
La Figura 3 representa esquemáticamente una
tabla de división en subcanales para el canal ascendente o
descendente como se usa en el proceso de la presente invención.
La Figura 4 representa esquemáticamente un
ejemplo de asignación de soportes para el canal descendente en un
sistema empleado en el proceso descrito en la presente
invención.
La Figura 5 representa esquemáticamente la
transmisión de paquetes con encabezamientos para cada subcanal en
un canal descendente de un sistema que usa el proceso de la
presente invención.
La Figura 6 representa esquemáticamente la
utilización del método saltos de frecuencia en un canal ascendente
de un sistema que utiliza el proceso de la presente invención.
Lo siguiente es una descripción de una
realización preferida de la invención, haciendo referencia los
números a la numeración utilizada en los dibujos.
El proceso usado en este ejemplo se aplica a un
sistema que cuenta con diversos equipos de usuario (A, B, ...X) y
con un equipo de encabezamiento (1).
Estos equipos (A, B, ...X) y (1) se encuentran
comunicados bidireccionalmente a través de la red eléctrica (2);
estableciéndose un canal ascendente que va desde los equipos de
usuario (A, B, ...X) hasta el equipo de encabezamiento (1); así
como un canal descendente que va desde el equipo de encabezamiento
(1) hasta los equipos de usuario (A, B, ...X).
Tanto los equipos de usuario (A, B, ...X) como
el equipo de encabezamiento (1) incluyen un controlador de acceso
al medio (MAC) que está representado por el número (3) para los
equipos de usuario y por el número (4) para el equipo de
encabezamiento.
Mediante estos MAC se maximiza la cantidad de
información que los equipos de usuario (A, B, ...X) pueden
transmitir, y se minimiza el tiempo de latencia de dichos equipos
(A, B, ...X).
Para tener dos conexiones de comunicación, una
conexión descendente y una conexión ascendente, sobre el medio
físico que es la red eléctrica, se puede realizar una división de
frecuencia (FDD - Duplexado de División de Frecuencia) o de tiempo
(TDD - Duplexado de División de Tiempo).
La configuración descrita se representa en la
Figura 1.
El proceso descrito en el presente ejemplo tiene
las siguientes cuatro características esenciales:
- acceso de múltiples equipos de usuario. (A, B,
...X) por el canal ascendente y envío de múltiples paquetes de
información por el canal descendente desde el equipo de
encabezamiento (1), por multiplexado OFDMA/TDMA/CDMA (multiplexado
con división de frecuencia ortogonal, multiplexado con división de
tiempo y/o multiplexado con división de código);
- criterios para asignar dinámicamente cada
soporte del sistema OFDM (multiplexado con división de frecuencia
ortogonal) al usuario y entre los usuarios que tengan información a
transmitir en ese momento, con mayor capacidad de transmisión en
dicho soporte (más bits por soporte o mejor proporción señal/ruido)
para maximizar la capacidad de transmisión en los canales
ascendente y descendente, es decir, ecualizar o nivelar la petición
de frecuencia observada por el equipo de encabezamiento tanto en
emisión como en recepción;
- calidad de servicio (QoS) dependiendo del tipo
de información y los usuarios que requieran la transmisión,
pudiendo adaptarse esta calidad de servicio de acuerdo con la
respuesta de frecuencia en diferentes instantes y a diferentes
distancias entre los equipos de usuario (A, B, ...X) y el equipo de
encabezamiento (1).
- asignación dinámica del ancho de banda
disponible entre las distintas peticiones de comunicación, mediante
el cálculo y el control constante de la proporción señal/ruido
observada por cada equipo de usuario (A, B, ...X) y por el equipo
de encabezamiento (1) en todo el ancho de banda del sistema.
Mediante estas cuatro características los
recursos de transmisión se distribuyen, es decir, todos los
soportes del sistema OFDM, según las necesidades de transmisión en
cada instante de cada usuario, los parámetros de calidad de
servicio establecidos para el usuario, los criterios para maximizar
la capacidad total del sistema y los criterios para minimizar la
latencia de transmisión, utilizando para ello una redistribución de
los soportes de un símbolo entre los usuarios (OFDMA), en el tiempo
(TDMA), es decir, símbolo a símbolo y por códigos (CDMA),
optimizando dicha redistribución mediante el control constante de
los parámetros de calidad de la línea eléctrica, que varían con el
tiempo.
En el proceso de este ejemplo el equipo de
encabezamiento (1) es el encargado de distribuir el ancho de banda
del sistema entre los equipos de usuario (A, B, ...X) teniendo en
cuenta factores como la calidad de servicio asignada a. cada uno de
los usuarios. El. canal ascendente. se divide en intervalos de
tiempo y frecuencia, conocidos como SLOTS, representados en la
Figura 2, y estos SLOTS se distribuyen entre los usuarios que deseen
transmitir. Para realizar esta distribución existe un bloque de
arbitraje o árbitro (5) que se encuentra en el MAC (4) del equipo
de encabezamiento (1). La información sobre qué SLOTS debe usar
cada usuario y/o que símbolos del SLOT deben usar uno u otro
usuario, junto con información sobre el tipo de modulación a
utilizar en los SLOTS o los símbolos asignados, la función de
éstos, etc., se introduce en unos mensajes de asignación de SLOTS
llamados SAM que se envían periódicamente por el canal descendente
a todos los equipos de usuario (A, B, ...X).
La flexibilidad de esta compartición compuesta
permite la utilización óptima del medio de transmisión. Para ello,
se incluyen una serie de controles sobre los usuarios que consisten
en:
- control de la potencia inyectada por cada
usuario (A, B, ...X);
- control del ventana temporal de cada usuario
(A, B, ...X);
- control de la frecuencia de muestreo, es
decir, la sincronización de frecuencia de los equipos de usuario
(A, B, ...X).
Para distribuir dinámicamente el ancho de banda
de las conexiones ascendente y descendente, estas conexiones o
canales se dividen en una serie de subcanales que están
constituidos por grupos de varios soportes.
El ancho de banda de los subcanales se ajusta a
las características de la red eléctrica (2), específicamente al
ancho de banda de coherencia del canal; definiéndose dicho ancho de
banda de coherencia para un sistema de transmisión multisoporte
como la diferencia de frecuencias entre la posición de frecuencia
del primer y el último soporte, cuando la variación de la respuesta
de frecuencia en estos soportes es menor que cierto umbral (como,
por ejemplo 12 dB).
Cuando los subcanales se ajustan al ancho de
banda de coherencia se puede asegurar que la respuesta de
frecuencia de los soportes de este subcanal para un determinado
usuario estará acotada. De esta manera, un usuario observará todos
los soportes que constituyen el subcanal con un valor relativamente
estable de proporción señal/ruido.
Este ajuste permite seleccionar usuarios en
función de la respuesta de frecuencia observadas en los subcanales.
A cada usuario se le podrá asignar las zonas del espectro óptimas
de manera que. se maximizará el ancho de banda medio observado en
cada conexión. Además, también se pueden asignar subcanales a
diversos usuarios que observan una respuesta de frecuencia
ortogonal unos respecto a otros (en subcanales donde el usuario
observa una baja S/N, otro usuario la podría observar alta y
viceversa), con lo que sería posible maximizar el uso del ancho de
banda.
En el mejor de los casos el objetivo es tener
una granularidad tan elevada que un subcanal esté formado por un
solo soporte. En este caso, se necesitan algoritmos complejos y
altamente costosos en tiempo y en capacidad de procesado para
asignar los usuarios a los subcanales de acuerdo con la respuesta
de frecuencia en cada subcanal, para maximizar el aprovechamiento
del ancho de banda medio. Para tener algoritmos rápidos y
manejables, la conexión se divide en de ocho a dieciséis subcanales
en las conexiones descendente y ascendente, de acuerdo siempre con
el limite impuesto por el ancho de banda de coherencia del
canal.
La Figura 3 muestra un ejemplo de una tabla que
mantiene cuatro usuarios A, B, C y D con una respuesta de
frecuencia mayor que un umbral determinado para cada uno de los
cuatro subcanales 13, 14, 15 y 16 en los que se divide el canal
ascendente. Esta tabla se mantendrá en el equipo de encabezamiento
(1) y se usa durante la distribución del ancho de banda a los
usuarios, de manera que se maximiza el ancho de banda medio al
asignar subcanales a usuarios que observen una respuesta de
frecuencia ortogonal.
La tabla de la Figura 3 muestra un ejemplo de un
primer criterio de distribución utilizado. Cuando un usuario quiere
transmitir por la conexión ascendente, o cuando el encabezamiento
quiere transmitir a un usuario por la conexión descendente, se usa
la tabla mencionada u otra similar para observar en qué subcanales
se podría enviar la información.
Uno de los puntos más importantes para optimizar
la comunicación simultánea de múltiples usuarios por la red
eléctrica (2) es asignar dinámicamente el ancho de banda entre los
usuarios.
Optimizar la asignación de los soportes a los
usuarios requiere calcular y controlar de forma constante la
respuesta de frecuencia o la proporción señal/ruido de los usuarios
y del equipo de encabezamiento en ambos canales de comunicación.
Esto se debe a que la red eléctrica no es un medio estable, sino
que sufre cambios en su función de transferencia a lo largo del
tiempo y dependiendo de la distancia existente entre el usuario en
cuestión y el encabezamiento.
El objetivo siempre es encontrar una asignación
óptima de los soportes para cada usuario, de acuerdo con el
criterio de maximizar la capacidad media del canal de
comunicaciones, que puede conseguirse maximizando la proporción
señal/ruido en todo el ancho de banda.
Para distribuir el ancho de banda se determinan
los usuarios a los que va a estar destinada la comunicación. El
equipo de encabezamiento (1) conocerá esta información para la
conexión ascendente gracias a los mensajes de petición de recursos
(MPR) y la interrogación de usuarios (POLLING), mientras que en la
conexión descendente conocerá el destino de los paquetes que quiere
enviar.
Una vez conocidos los usuarios implicados en la
comunicación se utilizará una tabla o base de datos del tipo
mostrado en la Figura 3 para determinar qué subcanales deben
asignarse a cada usuario para maximizar su capacidad de
transmisión.
Para maximizar, es decir ecualizar o nivelar la
respuesta de frecuencia dada por el equipo de encabezamiento (1)
tanto en emisión como en recepción se siguen las siguientes
etapas:
- se especifica un espacio vectorial de igual
tamaño que el número de soportes del canal OFDM, siendo los
elementos que constituyen este espacio son el número de bits que un
usuario puede ver en cada una de los soportes o la dimensión de la
constelación utilizada en cada soporte;
v_{i} =
[v_{i1}, v_{i2}...
v_{in}]
donde N es el número total de
soportes utilizados en el enlace de comunicación al que hace
referencia el vector y v_{ix} representa el número de bits por
soporte utilizable en la comunicación hacia o desde el usuario i
(dependiendo del enlace al que se refiera) en el soporte x desde el
punto de vista del equipo de
encabezamiento;
- los soportes se distribuyen entre los usuarios
que tienen información para transmitir de manera que se maximice la
norma uno de este vector: ||v|| siendo v el vector de bits
por soporte (o dimensión de la constelación de cada soporte) que
utiliza cada equipo de encabezamiento en el símbolo actual, tanto
en el canal ascendente como en el descendente;
- agrupación del número total de soportes, N, de
los canales ascendente y descendente en subcanales de M soportes
para simplificar los cálculos del algoritmo y la implementación,
para reducir la dimensión del espacio vectorial, generándose un
espacio vectorial de dimensión N/M, siendo los valores de las
coordenadas la suma de todos los soportes de un subcanal, y dando
como resultado la capacidad de transmisión por símbolo OFDM que
cada usuario ve en cada subcanal;
- ajuste del ancho de los subcanales al ancho de
banda de coherencia, definido como la diferencia de frecuencias
entre la posición de frecuencia del primer y último soporte en el
que la variación en la respuesta de frecuencia en estos soportes es
menor que cierto umbral.
Una vez que el equipo de encabezamiento 1 conoce
los equipos de usuario (A, B, ...X) que van a emitir, o los que van
a recibir si se está en el canal descendente, observa los
requisitos de calidad de servicio QoS y los subcanales adecuados en
la tabla mencionada anteriormente. Finalmente, como criterio de
distribución se utiliza un algoritmo de ortogonalidad, y así se
distribuye el ancho de banda entre los usuarios más ortogonales (más
diferentes). De esta forma la respuesta de frecuencia del canal de
comunicaciones que observa el equipo de encabezamiento 1 será lo más
nivelada posible.
La Figura 4 muestra una representación gráfica
de asignación de soportes para un canal descendente y el envío de
información desde el equipo de encabezamiento 1 hasta algunos
equipos de usuario A y B. Los ejes 18 y 19 representan
respectivamente la proporción señal/ruido, o bits por soporte y la
frecuencia de los soportes. El gráfico 20 representa el canal
observado en la dirección del usuario A, es decir, la respuesta del
canal en los soportes de la conexión descendente en términos de S/N
o bits por soporte soportados por el usuario A, que el
encabezamiento usa para optimizar la transmisión para este usuario,
mientras que el gráfico 21 representa el canal observado en la
dirección del usuario B. La distribución elegida 17 por el equipo de
encabezamiento 1 está representada en el
gráfico 22.
gráfico 22.
Cuando el equipo de encabezamiento 1 quiere
transmitir a un usuario específico usa uno de los subcanales y
avisa del destino y uso del subcanal mediante el encabezamiento del
paquete enviado por dicho subcanal. Los usuarios descodifican el
encabezamiento que indica que un paquete se dirige hacia ellos y
descodificarán los datos correspondientes.
Únicamente el equipo de encabezamiento 1 puede
transmitir por el enlace descendente a uno o varios usuarios (A, B,
...X). El equipo de encabezamiento 1 puede reordenar los paquetes
que debe enviar a los distintos usuarios para garantizar una
determinada QoS, incluso aunque puede funcionar también en modo
ráfaga, es decir, creando una cola de espera directamente con los
paquetes a enviar una vez que las capas superiores han determinado
cuál debe transmitirse.
En la conexión descendente los paquetes se
envían usando uno o varios de los subcanales en los que está
dividida esta conexión. En cada subcanal se indica el hecho de que
se envía un paquete a un usuario mediante los encabezamientos de
dichos paquetes. Además de poder utilizar un subcanal para
transmitir un paquete diferente a un nuevo usuario, los soportes dé
ese subcanal pueden utilizarse para acelerar la transmisión de
información de un paquete que ya ha sido enviado por otro subcanal
(agregando los soportes de este subcanal a los del subcanal por el
que se enviaba inicialmente el paquete, con lo que se aceleraría la
transmisión de este paquete). Para indicar que un subcanal se usará
como agregado para acelerar la transmisión, el subcanal agregado
envía un paquete de información con un encabezamiento dirigido a
los usuarios afectados.
Los usuarios observarán todo el enlace
descendente buscando paquetes cuyos encabezamientos indiquen que
los paquetes están dirigidos hacia ellos. Estos encabezamientos
tienen que descodificarlos e interpretarlos correctamente cada uno
de los usuarios del sistema, por lo que esta parte del paquete debe
tener pocas necesidades de S/N para la descodificación. Para esto,
se pueden utilizar modulaciones seguras como BPSK o QPSK, junto con
códigos de corrección/detección de errores robustos, así como
diversidad de tiempo y frecuencia.
Cuando un usuario descodifica un encabezamiento
que indica que el paquete está dirigido a él, sabrá qué subcanal o
subcanales correspondientes se utilizan para enviar el paquete, y
tomará los datos enviados por esos subcanales. Si el encabezamiento
indica que no está dirigido a él, simplemente ignora el paquete de
datos asociado al encabezamiento. Si el encabezamiento indica que
se está utilizando un nuevo subcanal para enviar más rápidamente un
paquete, descodificará la información que le llega por los nuevos
soportes además de por los soportes del subcanal original, para
obtener la información del canal. De esta forma se consigue asignar
dinámicamente el ancho de banda en la conexión descendente.
La utilización del encabezamiento es de gran
importancia en el sistema ya que permite que un paquete sea
autocontenido. El encabezamiento contiene toda la información
necesaria sobre un paquete tal como el destino, tamaño, tipo de
paquete, si tiene diversidad de frecuencia o tiempo, si está en modo
multiproyección (este modo significa que lo recibirán múltiples
usuarios), etc. En el enlace ascendente es necesario utilizar un
mecanismo extra para conocer cuándo se pueden enviar los paquetes,
es decir, la distribución de SLOTS realizada por el árbitro 5 y los
mensajes de asignación de SLOTS para comunicar la distribución a
los usuarios.
La Figura 5 puede observarse un ejemplo en el
que se utilizan cuatro subcanales 24 en el enlace descendente. A
partir de esta Figura 5 se puede apreciar que el primer y segundo
subcanales, empezando a contar desde arriba, envían paquetes
precedidos por un encabezamiento 27. En el cuarto subcanal se
inicia la transmisión de un paquete y posteriormente el tercer
subcanal se emplea para acelerar la transmisión del mismo paquete
utilizando los nuevos soportes para ello, como se representa
mediante la flecha 28. Esto se indica mediante el encabezamiento 27
del tercer subcanal. La flecha 23 representa la dirección de
transmisión de paquetes desde el equipo de encabezamiento 1 hasta
un usuario A, B, C ó D. Los ejes 25 y 26 representan tiempo y
frecuencia, respectivamente.
Para la transmisión en la conexión o canal
ascendente, el canal ascendente se divide de forma lógica en
intervalos de tiempo y frecuencia conocidos como SLOTS (como se ha
mencionado anteriormente) para permitir que múltiples usuarios
puedan transmitir simultáneamente por la red eléctrica 2 en la
dirección del equipo de encabezamiento 1. Gracias a esta estructura
se puede asignar dinámicamente el ancho de banda, de manera que se
otorguen más o menos SLOTS de tiempo (símbolos) o SLOTS de
frecuencia (soportes), para que los usuarios puedan transmitir su
información con diferentes requisitos de calidad (tanto de ancho de
banda como de latencia), y optimizando la transmisión otorgando
SLOTS a los usuarios que observan el subcanal con suficiente
proporción señal/ruido como para utilizar modulaciones más
densas.
Cuando uno de estos SLOTS se asigna a un equipo
de usuario (A, B, ...X), el usuario sabrá durante qué instantes de.
tiempo y en qué soportes (y por lo tanto en qué frecuencias) puede
enviar la información que desea transmitir. El grupo de soportes
asociado con un SLOT se conoce como subcanal en la conexión
ascendente. Las frecuencias de cada subcanal están ajustadas al
ancho de banda de coherencia del canal, de manera que cada usuario
observa una respuesta de frecuencia similar (acotada entre ciertos
límites) en cada subcanal. Esto permite aumentar la capacidad del
canal ascendente.
La Figura 2 muestra un ejemplo de distribución
de SLOTS en un determinado instante para una posible
implementación. Los ejes 11 y 12 representan frecuencia y tiempo
respectivamente, mientras que los SLOTS 7, 8, 9 y 10 representan
SLOTS asociados a distintos usuarios A, B, C y D respectivamente,
en tanto que los SLOTS 6 representan SLOTS que se encuentran
libres.
Los equipos de usuario (A, B, ...X) pueden
utilizar los SLOTS mencionados para distintos usos tales como:
- transmisión de respuestas a mensajes de
interrogación (POLLING);
- transmisión de mensajes de petición de
recursos (MPR);
- transmisión de datos incluyendo una o todas
las siguientes:
- 1.
- secuencias de sincronización;
- 2.
- secuencias de ecualización;
- 3.
- secuencias para estimar la proporción señal/ruido, y/o
- 4.
- datos de información que el usuario (A, B, ...X) desea enviar al equipo de encabezamiento (1).
Mediante los mensajes SAM de asignación de
SLOTS, el equipo de encabezamiento (1) indica el propósito de cada
SLOT y qué usuario o usuarios pueden hacer uso de él. En este
contexto, el sistema de acceso múltiple es un sistema centralizado,
en el que los equipos de usuario (A, B, ...X) sólo transmiten por
la red eléctrica (2) cuando el equipo de encabezamiento (1) lo ha
decidido anteriormente, y ha comunicado esta decisión a los usuarios
implicados, junto con la cantidad de información que pueden
transmitir, el tipo de modulación, etc.
Para optimizar la utilización en el canal
ascendente en el acceso a la red eléctrica 2 con OFDMA/TDMA/CDMA,
se han desarrollado los tres controles mencionados anteriormente,
gracias a los cuales se maximiza la proporción señal/ruido de todos
los usuarios sin penalizar unos a los otros por estar
transmitiendo.
Respecto al control sobre la potencia inyectada,
se utiliza un control automático de ganancia y/o una máscara de
potencia mediante los que las señales de los equipos de usuario (A,
B, ...X) que llegan al equipo de encabezamiento 1 lo hacen con
aproximadamente la misma potencia, de manera que se puede trabajar
con conversores A/D de pocos bits sin perder proporción señal/ruido
en la recepción.
El control de ventana temporal se utiliza para
que las señales de los distintos equipos de usuario (A, B, ...X)
lleguen al equipo de encabezamiento 1 al mismo tiempo, es decir,
que el comienzo de todos lo símbolos OFDM enviados lleguen en la
misma ventana temporal al equipo de encabezamiento 1, realizándose
este control mediante:
- un ajuste en bucle abierto que ocurre en el
canal descendente, y que representa un ajuste grueso de la ventana
temporal y en el que cada equipo de usuario puede ver los paquetes
que llegan por el canal descendente, de lo que deduce
aproximadamente las muestras cuya transmisión tiene que
retrasarse/adelantarse para que lleguen al equipo de encabezamiento
1 en el instante óptimo;
- un ajuste de bucle cerrado que ocurre en el
canal ascendente y en el descendente mediante los mensajes SAM que
representa un ajuste fino de la ventana temporal y en el que el
equipo de encabezamiento 1 detecta y comunica cuantas muestras debe
retrasar/adelantar el equipo de usuario para alcanzar el instante
de transmisión óptimo.
Respecto al control de frecuencia después de la
sincronización, cada equipo de usuario (A, B, ...X) obtiene la
frecuencia de muestreo empleada por el equipo de encabezamiento 1,
que usa para corregir la transmisión por el canal ascendente de
manera que el error de frecuencia en la recepción del equipo de
encabezamiento 1 sea nulo, los siguientes métodos se usan para
corregir la frecuencia de transmisión de los equipos de usuario (A,
B, ...X):
- corrección del error residual en los soportes
mediante un rotor, que compensa la rotación que experimenta cada
uno de los soportes (multiplicando cada soporte por una exponencial
compleja del ángulo deseado); y
- corrección de la frecuencia de muestreo
gracias a un elemento corrector de frecuencia (que podría consistir
en un remuestrador en la parte de tratamiento digital del sistema,
y/o en un oscilador variable o VCXO en la parte analógica),
teniendo en cuenta que si los correspondientes relojes son
suficientemente precisos no es necesario utilizar dicho elemento
corrector de frecuencia, sino que bastaría simplemente con corregir
el error residual en los soportes con el rotor mencionado
anteriormente.
En la conexión ascendente, y en el multiplexado
CDMA se utiliza el método saltos de frecuencia que, si se aplica a
soportes en los que los equipos de usuario (A, B, ...X) en el
momento de transmitir, sólo emplean parte de los soportes, de
acuerdo con una secuencia que indica en cada instante los soportes
que se pueden utilizar para enviar información; estando dicha
secuencia predefinida y pudiendo generarse mediante una secuencia
pseudoaleatoria cuya semilla se comunica mediante mensajes SAM,
mientras que si el método se aplica a subcanales, la secuencia se
usa para indicar al equipo de usuario (A, B, ...X) qué subcanal
debe utilizar para transmitir en cada momento.
Una de las ventajas de los "saltos de
frecuencia" es que los subcanales o los soportes se distribuyen
a los usuarios con el tiempo, es decir, un usuario no está todo el
tiempo utilizando un subcanal con alta proporción señal/ruido, sino
que también utiliza (cuando la secuencia se lo indica) canales con
baja proporción señal/ruido, de manera que en promedio, todos los
usuarios ven un canal medio y así se maximiza el ancho de banda de
transmisión por la red eléctrica.
La Figura 6 representa un ejemplo de saltos de
frecuencia para una comunicación entre algunos equipos de usuario
A, B, C y D en la dirección del equipo de encabezamiento (1); la
flecha 29 representa la dirección de transmisión de los datos,
mientras que la flecha 30 representa el ancho de banda de cada
subcanal. Los ejes 31 y 32 representan frecuencia y tiempo
respectivamente. Las referencias 33, 34, 35 y 36 representan envíos
desde los usuarios A, B, C y D respectivamente; mientras que la
referencia 37 representa una colisión entre usuarios.
Los mensajes SAM de asignación de SLOTS, son
mensajes que se transmiten periódicamente por el canal descendente
y que los descodifican todos los usuarios. Su periodicidad depende
del tamaño de los SLOTS en los que se divide el canal ascendente.
Una vez elegido el tamaño de los intervalos de frecuencia y tiempo
(SLOTS), la periodicidad se debe mantener constante.
La finalidad de los mensajes SAM es:
- anunciar o identificar el equipo o equipos de
usuario (A, B, ...X) a los que se ha concedido la transmisión en
cada uno de los SLOTS de frecuencia y tiempo en los que se ha
dividido el canal ascendente;
- indicar el uso que se debe dar a este SLOT:
transmisión, ecualización, S/N, sincronización, datos,
interrogación (POLLING), solicitud de recursos (MPR), etc.
- enviar información adicional destinada a la
recepción de solicitudes de recursos, restringir el acceso a grupos
de usuarios, etc.
Los mensajes SAM resultan esenciales para
construir un sistema de asignación dinámica del ancho de banda.
Cuando los usuarios necesitan transmitir información, realizan una
petición al equipo de encabezamiento 1 (utilizando los métodos de
solicitud de recursos o de interrogación). El equipo de
encabezamiento 1 no concede un ancho de banda fijo al usuario, sino
que realiza una distribución dinámica de este ancho de banda,
ofreciendo más o menos SLOTS a los usuarios que hacen la petición
de acuerdo con factores tales como la cantidad de información a
enviar, la calidad de servicio requerida, el tipo de información a
enviar, la proporción señal/ruido observada por los usuarios en los
SLOTS concedidos, etc.
Para que la asignación dinámica del ancho de
banda sea lo más eficiente posible se realiza una compartición con
OFDMA. En este tipo de compartición, varios usuarios pueden
transmitir información utilizando diferentes soportes en un mismo
símbolo OFDM.
Los mensajes de asignación de SLOTS pueden
llevar información sobre uno o más SLOTS. Debido a la importancia
de estos mensajes SAM, llevan también preferiblemente algún sistema
de protección frente a errores, tal como códigos con gran capacidad
de corrección/detección de errores, diversidad de frecuencia y/o
tiempo, etc. Obviamente, los mensajes de asignación de SLOTS
siempre preceden temporalmente a los SLOTS del canal ascendente a
los que se refieren.
Además, los mensajes SAM pueden indicar si el
SLOT asignado a un usuario es el primero, el último o uno de los
intermedios. Si el SLOT es el primero de los otorgados a un usuario
para el envío de información, no enviará datos en todos los
símbolos de SLOT sino que usará varios de los símbolos del SLOT
para enviar información complementaria, tal como sincronización o
ecualización. Si el SLOT es intermedio podría utilizarse en su
totalidad para enviar datos. Si el SLOT es el último de los
asignados a un equipo de usuario (A, B, ...X), éste envía
información y un mensaje de petición de recursos (MPR) para que el
equipo de encabezamiento 1 conozca si quiere transmitir más
información o no. Esta no es la única vez que un equipo puede enviar
mensajes de petición de recursos, sino que también se enviarán
cuando el usuario tiene información que transmitir, y desde el
equipo de encabezamiento 1 se indica que el propósito de un próximo
SLOT es la petición de recursos.
En el presente ejemplo los mensajes SAM que se
envían por el canal descendente en dirección a cada equipo de
usuario (A, B, ...X) incluyen al menos la siguiente
información:
- indicar el equipo o equipos de usuario (A, B,
...X) a los que se concede cada SLOT,
- indicar el uso que se debe hacerse de cada
SLOT,
- el número de símbolos que cada equipo puede
utilizar en el SLOT,
- el número del símbolo a partir del cual un
determinado usuario puede transmitir en el SLOT,
- la información sobre la modulación que debe
usarse para la transmisión de datos,
\vskip1.000000\baselineskip
Además, dichos mensajes SAM pueden incluir:
- la confirmación de recepción de mensajes
MPR,
- la restricción del acceso a determinados
equipos de usuario (A, B, ...X),
- la corrección de desviaciones en la ventana
temporal de transmisión de los equipos de usuario (A, B, ...X),
- información sobre el control de potencia,
- el tipo y número de datos que debe enviar el
usuario, es decir, si debe enviar 0 ó más símbolos de ecualización,
de sincronización, de estimación de la proporción señal/ruido y/o
de datos de información.
Por otro lado, los mensajes MPR mencionados en
varias ocasiones anteriores, son unos mensajes de control
relativamente cortos que informan sobre si un equipo de usuario (A,
B, ...X) quiere transmitir datos y opcionalmente sobre el tamaño
del bloque de información que quiere enviar y la calidad de
servicio deseada por un equipo de usuario (A, B, ...X), y se envían
en diferentes momentos. Dichos momentos son:
- cuando un mensaje SAM recibido por el equipo
de usuario (A, B, ...X) indica el siguiente SLOT asignado a dicho
equipo es el último de una serie de SLOTS de transmisión de datos,
de manera que el equipo de usuario (A, B, ...X) puede utilizar parte
del SLOT para enviar un mensaje MPR en caso de que tenga más datos
para transmitir;
- cuando a un equipo de usuario (A, B, ...X) se
le asigna mediante un SAM un SLOT dedicado a la petición de
recursos, de manera que el equipo o equipos de usuario (A, B, ...X)
que quieran transmitir enviarán su MPR en este SLOT.
Cuando un equipo de usuario (A, B, ...X) tiene
datos para transmitir espera a que un mensaje SAM anuncie que
alguno de los siguientes SLOTS está destinado a POLLING o MPR, de
manera que si recibe un SAM de POLLING, se suceden las siguientes
etapas:
- el equipo de usuario (A, B, ...X) verifica
ciertos bits en el SAM que le indican si pertenece o no al grupo de
usuarios que pueden usar el siguiente SLOT de POLLING;
- el mensaje SAM indica las posiciones en las
que el equipo de usuario (A, B, ...X) debe contestar la solicitud
de recursos, estando determinadas estas posiciones por el equipo de
encabezamiento 1 que controla constantemente la proporción
señal/ruido que el equipo de usuario (A, B, ...X) puede ver en los
diversos soportes disponibles en la conexión ascendente;
- el SLOT de POLLING se divide en varias zonas
válidas que son pequeñas porciones tiempo/frecuencia, y los equipos
de usuario (A, B, ...X) seleccionan la zona indicada por el SAM
para evitar la colisión de peticiones;
- el equipo de usuario (A, B, ...X) envía un
mensaje POLLING en la zona seleccionada y
- si dicho POLLING se ha recibido en el equipo
de encabezamiento 1, el equipo de usuario (A, B, ...X) recibirá
posteriormente mensajes SAM asignándole SLOTS; mientras que si no
ha sido recibido, el equipo de usuario (A, B, ...X) tendrá que
esperar a que haya nuevos SAM de POLLING.
Por otro lado, cuando recibe un SAM de MPR, el
equipo de usuario (A, B, ...X) envía un mensaje MPR en el
correspondiente SLOT, donde además de la necesidad de transmitir se
indica, preferiblemente, la cantidad de información que se quiere
enviar, la prioridad, la QoS exigida, la forma en que esta
información puede descodificarla el equipo de encabezamiento y si
puede usarse para optimizar el algoritmo de asignación de SLOT del
árbitro 5; habiéndose previsto previamente que si el equipo de
encabezamiento 1 detecta una colisión, comenzará un algoritmo de
resolución colisión o bien dejará que los equipos de usuario (A, B,
...X) transmitan su petición en el siguiente SLOT de MPR o POLLING,
ya que el árbitro 5 no les otorgará ningún SLOT de transmisión de
datos en los próximos SAM.
En el presente ejemplo, cuando un equipo de
usuario (A, B, ...X) quiere transmitir, sigue las decisiones
tomadas por el equipo de encabezamiento 1 respecto al momento en el
que transmitir, los soportes a utilizar, el tipo de modulación, y
otros parámetros mediante el siguiente proceso:
- Después de recibir correctamente una solicitud
de transmisión desde un equipo de usuario (A, B, ...X), el equipo
de encabezamiento 1 asigna SLOTS tiempo/frecuencia suficientes a
partir de una estimación realizada según la actividad, capacidad de
transmisión, calidad de servicio y otros parámetros del equipo de
usuario (A, B, ...X) que realizó la petición y de acuerdo con el
control de la proporción señal/ruido observada en cada subcanal,
siendo el árbitro 5 el responsable de distribuir los SLOTS entre
los usuarios que hayan realizado la petición de enviar datos
mediante un algoritmo.
- Cuando un usuario (A, B, ...X) detecta,
mediante la desmodulación y descodificación de un mensaje SAM que
uno o más SLOTS están destinados para él, realiza las siguientes
operaciones:
- 1.
- Verifica el tipo de cada uno de los SLOTS que se le han asignado y la modulación que debe emplear en cada soporte de cada SLOT, siendo el mensaje SAM el responsable de comunicar esta información de acuerdo con lo asignado por el árbitro 5.
- 2.
- Calcula cuántos bits podrá transmitir en total (y extrae los datos de su memoria), pudiendo ser datos de información, ecualización, sincronización, estimación de la proporción señal/ruido o cualquier combinación de estos, como se indica en el mensaje SAM de asignación de este SLOT.
- 3.
- Espera hasta que empieza el tiempo de inicio del SLOT y transmite los datos en los soportes del SLOT con la modulación exigida.
- 4.
- Si alguno de los SLOTS asignado es de tipo diversidad de tiempo o de frecuencia, el equipo de usuario (A, B, ...X) tiene que transmitir la información modulada de forma segura, preferiblemente QPSK, y repetir la transmisión varias veces a una frecuencia, es decir, transmitiendo la misma información de el soporte k en los soportes k+N, k+2*N, etc., dependiendo de la diversidad empleada y de los soportes asignados o repitiendo varias veces en varios instantes (diversidad de tiempo).
- 5.
- Si el SLOT es de tipo POLLING o MPR se realiza el proceso mencionado anteriormente.
Claims (24)
1. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, que
comprende diversos equipos de usuario (A, B, ...X) y un equipo de
encabezamiento (1) comunicados bidireccionalmente a través de la
red eléctrica (2), siendo el canal ascendente el que va desde los
equipos de usuario (A, B, ...X) hasta el equipo de encabezamiento
(1) y el canal descendente el que va desde el equipo de
encabezamiento (1) hasta los equipos de usuario (A, B, ...X), y
cada uno de los equipos (A, B, ...X), (1) contiene un controlador
de acceso al medio (MAC) (3, 4) para maximizar la cantidad de
información que los equipos de usuario (A, B, ...X) pueden
transmitir y minimizar el tiempo de latencia en estos equipos de
usuario (A, B, ...X); y en el que la red eléctrica se divide para
los canales ascendente y descendente mediante duplexado por
división de frecuencia FDD y/o mediante duplexado por división en
tiempo TDD; caracterizado porque da soporte a:
- acceso de varios equipos de usuario (A,
B,...x) en el canal ascendente y envío simultáneo de diversos
paquetes de información enviadas por el equipo de encabezamiento
(1) en el canal descendente por multiplexado OFDMA/TDMA/CDMA,
multiplexado por división ortogonal de frecuencia, multiplexado por
división de tiempo y/o multiplexado por división de código;
- criterios para asignar dinámicamente cada
soporte del sistema OFDM, mediante multiplexado por división
ortogonal de frecuencia, al usuario, y entre los usuarios que
tengan información a transmitir en ese momento, con mayor capacidad
de transmisión en este soporte, más bits por soporte o mejor
proporción señal/ruido, de manera que se maximiza la capacidad de
transmisión tanto en el canal ascendente como en el descendente, es
decir, se ecualiza o aplana la respuesta de frecuencia que
observada por el equipo de encabezamiento tanto en emisión como en
recepción;
- ajuste de la calidad de servicio QoS
dependiendo del tipo de información y de los usuarios que requieren
la transmisión, pudiendo adaptarse esta calidad de servicio de
acuerdo con la respuesta de frecuencia en diferentes instantes y a
las diferentes distancias entre los equipos de usuario (A, B, ...X)
y el equipo de encabezamiento (1);
- asignación dinámica del ancho de banda
disponible entre las distintas peticiones de comunicación,
mediante el cálculo y el control constante de la proporción
señal/ruido observada por los equipos de usuario (A, B, ...X) y por
el equipo de encabezamiento (1) en todo el ancho de banda del
sistema; de manera que los recursos de transmisión, es decir, el
conjunto de soportes del sistema OFDM, se distribuyen de acuerdo
con las necesidades de transmisión en cada instante de cada
usuario, los parámetros de calidad de servicio QoS establecidos
para ese usuario, los criterios de maximización de la capacidad
total del sistema y los criterio de minimización de la latencia de
transmisión, utilizando para ello la redistribución de los soportes
de un símbolo entre los usuarios OFDMA, en el tiempo TDMA, es
decir, símbolo a símbolo y por códigos CDMA, optimizando dicha
redistribución mediante el control constante de los parámetros de
calidad de la línea eléctrica que varían constantemente.
2. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque
incluye medios de maximización, es decir, medios para ecualizar o
aplanar la respuesta de frecuencia observada por el equipo de
encabezamiento (1) tanto en emisión como en recepción, en el que
dicha maximización mencionada consiste en:
- especificación de un espacio vectorial de
tamaño igual al número de soportes del canal OFDM, donde los
elementos que constituyen este espacio son el número de bits que
cada usuario puede ver en cada uno de los soportes o la dimensión
de la constelación utilizada en cada soporte, v_{i} = [v_{i1},
v_{i2}... v_{i,n}] donde N es el número total de soportes
utilizados en el enlace de comunicación al que hace referencia el
vector y v_{ix} representa el número de bits por soporte
utilizable en la comunicación hacia o desde el usuario i,
dependiendo del enlace al que se refiera, en el soporte x desde el
punto de vista del equipo de encabezamiento;
- distribución de los soportes entre los
usuarios que tienen información para transmitir de manera que se
maximice la norma uno de este vector: ||v||, siendo v el
vector de bits por soporte, o la dimensión de la constelación de
cada soporte, que utiliza cada equipo de encabezamiento en el
símbolo actual, tanto en el canal ascendente como en el
descendente;
- agrupación del número total de soportes N, de
los canales ascendente y descendente en subcanales de M soportes
para simplificar los cálculos del algoritmo y la implementación,
para reducir la dimensión del espacio vectorial, generándose un
espacio vectorial de dimensión N/M, siendo los valores de las
coordenadas la suma de todos los soportes de un subcanal, y dando
como resultado la capacidad de transmisión por símbolo OFDM que
cada usuario ve en cada subcanal;
- ajuste del ancho de los subcanales al ancho de
banda de coherencia, definido como la diferencia de frecuencias
entre la posición de frecuencia del primer y último soporte en el
que la variación en la respuesta de frecuencia en estos soportes es
menor que cierto umbral.
3. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque
el MAC (4) del equipo de encabezamiento (1) incluye un bloque de
arbitraje o árbitro (5) responsable de la distribución dinámica del
ancho de banda de los canales ascendente y descendente para las
distintas comunicaciones desde o hacia los equipos de usuario (A,
B, ...X) siendo los criterios que utiliza este bloque para asignar
dinámicamente el ancho de banda de transmisión los descritos
anteriormente, y para ello se emplean los siguientes medios:
- transmisión orientada a paquetes, que están
precedidos por un encabezamiento que indica a qué usuario va
dirigida la transmisión y en qué condiciones;
- los canales ascendente y descendente se
dividen en subcanales, de manera que usuarios se multiplexan para
maximizar el ancho de banda de transmisión por ambos canales,
descendente y ascendente, usando los criterios de capacidad de
transmisión ortogonal en función de la frecuencia y de los diversos
usuarios;
- asignación dinámica, es decir, que varía con
el tiempo, de soportes a los distintos usuarios, de manera que:
- -
- en el enlace descendente los encabezamientos de cada paquete enviado por un subcanal indican, entre otras cosas, el destino, el tamaño y la constelación utilizada, por lo que los usuarios deben ser capaces de detectar y comprender todos los encabezamientos recibidos por cualquier subcanal, aunque sólo desmodularán la información del paquete dirigido hacia ellos cuando conozcan el vector de bits por soporte usado en la modulación;
- -
- en el enlace ascendente, además de la división en subcanales ajustados al ancho de banda de coherencia se realiza una división en el tiempo, de manera que se define un SLOT como el número de símbolos en el canal ascendente entre dos mensajes de asignación de estos SLOTS (SAM), y que constituyen las unidades usadas por el árbitro (5) para asignar recursos a los usuarios, asignándose estos recursos periódicamente enviando mensajes de asignación, conocidos como SAM, por el enlace descendente hacia cada equipo de usuario (A, B, ...X), que puede incluir información de uno o más SLOTS y que se envían periódicamente un determinado número de muestras antes de los SLOTS a los que se refieren, es decir, los preceden temporalmente, de manera que cuanto menor sea el número de símbolos de un SLOT menor es el suelo de latencia que puede obtenerse pero mayor es la complejidad del sistema y el coste de la capacidad de transmisión del canal descendente en mensajes de asignación de recursos SAM;
- medidas continuas de la proporción señal/ruido
para cada usuario en todos los canales tanto ascendentes como
descendentes, para actualizar continuamente la capacidad de
transmisión de todos los usuarios en cada uno de los
subcanales;
- información continua respecto a qué usuarios
(A, B, ...X) desean realizar una transmisión y en qué cantidades
mediante unos SLOTS de interrogación, es decir, de POLLING y unos
mensajes de petición de recursos MPR, respectivamente, siendo las
capas superiores en el canal descendente del equipo de
encabezamiento (1) las que informan al árbitro (5) de la cantidad de
información que hay pendiente de transmitir y desde qué usuarios;
e
- información de la QoS, ancho de banda y
latencia, definida para cada usuario en función de la capacidad del
canal y del número de usuarios dependientes de ese equipo de
encabezamiento (1), de manera que se puede limitar el número de
SLOTS continuos que se asignan a un mismo usuario en el caso de que
varios quieran transmitir en el mismo momento, de manera que se
mantiene la igualdad en el acceso de usuarios a la conexión
ascendente.
4. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque cuando
el equipo de encabezamiento (1) quiere transmitir a uno o varios
equipos de usuario (A, B, ...X) por el canal descendente, el bloque
de. arbitraje (5) distribuye dinámicamente el ancho de banda de
forma, usando uno o varios de los mencionados subcanales, y avisa
del destino de uso de este o estos subcanales mediante los
encabezamientos de los paquetes de información que se envían por
los subcanales, para que cada equipo de usuario descodifique los
datos correspondientes cuando detecta que alguno de dichos
encabezamientos se refiere a un paquete que se dirige a él, de
manera que un equipo de usuario (A, B, ...X) puede recibir más de
un paquete de los diversos subcanales, pudiendo indicar a este
encabezamiento la transmisión de un nuevo paquete hacia el usuario o
que el subcanal por donde se envió el encabezamiento va a usarse
para acelerar la transmisión de un paquete enviado previamente por
otro subcanal o subcanales al mismo usuario, mediante la agregación
de los soportes de este nuevo subcanal a los ya utilizados para la
transmisión del paquete anterior.
5. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los
encabezamientos enviados por los subcanales de la conexión
descendente se modulan preferiblemente con modulaciones que tienen
bajas necesidades de proporción señal/ruido para su descodificación,
preferiblemente DISK, modulación diferencial de fase y/o QPSK,
modulación de fase en cuadratura, junto con códigos de
corrección/detección de errores y diversidad de frecuencia,
enviando la misma información en diferentes soportes y/o diversidad
de tiempo, enviando la misma información en instantes diferentes,
para aumentar la probabilidad de descodificar correctamente dicho
encabezamiento.
6. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los
encabezamientos ya mencionados incluyen toda la información
necesaria para el paquete de información apropiado, de manera que
el destino, el tipo de paquete, la utilización de diversidad de
frecuencia y/o en el tiempo, si el paquete se dirige a un usuario o
a varios usuarios, es decir, modo MULTICAST, o a todos los
usuarios, es decir, modo BROADCAST, la modulación utilizada sobre
cada soporte, si se utiliza redundancia de FEC, código de
corrección/detección de errores, para proteger el paquete de
información, y/o si el subcanal donde se envía el encabezamiento se
utilizará para acelerar la transmisión de información de un paquete
enviado previamente por otro subcanal, u otra información.
7. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los
SLOTS en los que se divide la conexión ascendente pueden ser
utilizados por los equipos de usuario (A, B, ...X) para:
- transmisión de respuestas a mensajes de
interrogación, POLLING;
- transmisión de mensajes de petición de
recursos, MPR;
- transmisión de datos entre los que se incluye
una o varias de las siguientes informaciones:
- -
- secuencias de sincronización;
- -
- secuencias de ecualización;
- -
- secuencias para la estimación de la proporción señal/ruido, y/o
- -
- datos de información que el usuario (A, B, ...X) desea enviar al equipo de encabezamiento (1).
8. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque en la
conexión ascendente, el árbitro (5) del equipo de encabezamiento
(1) incluye medios para proporcionar a cada equipo de usuario (A,
B, ...X) el ancho de banda más adecuado, de forma variable,
ofreciéndole más o menos SLOTS de acuerdo con parámetros tales como
la cantidad de información a enviar, la calidad de servicio pedida,
el tipo de información a enviar, proporción señal/ruido observada
por los usuarios en los SLOTS concedidos, y otros, mediante un
algoritmo de asignación óptima de SLOTS y comunicando las
decisiones tomadas por dicho bloque de arbitraje (5) a los equipos
de usuario (A, B, ...X) mediante mensajes SAM.
9. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con las reivindicaciones 3 y 7, caracterizado porque
el método utilizado para comunicar las decisiones sobre la
distribución de SLOTS de la conexión ascendente tomadas por el
árbitro (5) del equipo de encabezamiento (1) es el envío de mensajes
de asignación (SAM) por la conexión descendente hacia cada equipo
de usuario (A, B, ...X) y puede incluir información sobre uno o
varios SLOTS, enviarse periódicamente y siempre con un determinado
número de muestras antes de los SLOTS a los que se refieren, es
decir, los preceden temporalmente, incluyendo al menos:
- la indicación del usuario o usuarios (A, B,
...X) a los que se concede cada SLOT,
- la indicación del uso que se debe darse a cada
SLOT,
- el número de símbolos dentro del SLOT que
puede darse a cada usuario,
- el número del símbolos a partir del que un
usuario puede usar el SLOT,
- la información sobre la modulación que se debe
emplear para la transmisión de los datos, preferiblemente QPSK o la
constelación negociada con el equipo de encabezamiento (1) para una
determinada tasa de error en función de la proporción señal/ruido
del canal;
pudiendo incluir además:
- la confirmación de recepción de mensajes de
petición de recursos (MPR);
- la restricción de acceso a determinados
equipos de usuario (A, B, ...X),
- la corrección de desvíos en la ventana
temporal de transmisión de los equipos de usuario (A, B, ...X);
- información sobre el control de potencia;
- el tipo y número de datos a enviar por el
usuario, es decir, si debe enviar 0 ó más símbolos de ecualización
o de sincronización, y una estimación de la proporción señal/ruido
y/o de los datos de información en los que estos mensajes SAM están
preferiblemente codificados con alguna protección extra frente a
errores, tales como códigos con una mayor capacidad de
corrección/detección de errores, diversidad de frecuencia o tiempo,
y otros sistemas.
10. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque en el
canal descendente, el árbitro (5) realiza la función de
distribución teniendo en cuenta parámetros tales como las
proporciones señal/ruido, o la respuesta de frecuencia, que los
equipos de usuario (A, B, ...X) observan en las subcanales, la
prioridad del mensaje, la cantidad de información, entre otros;
mientras que los usuarios descodifican los encabezamientos enviados
por la conexión descendente y deciden si tienen que tomar los datos
enviados por el mismo subcanal que el encabezamiento, a partir de
la información de destino incluida en dicho encabezamiento.
11. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el
árbitro (5) puede ordenar el uso de uno o más subcanales
adicionales para el correspondiente envío o aumentar el ancho de
banda de un usuario, siendo el objetivo acelerar la transmisión del
paquete mencionado, asignándole más de un subcanal para transmitir
más de un paquete de información a la vez, indicando cualquiera de
estas decisiones mediante el encabezamiento de los mensajes
enviados.
12. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado
porque el árbitro (5) puede distribuir a los usuarios (A, B, ...X)
en los distintos subcanales, tanto en el canal descendente como el
ascendente, de manera que se maximiza el ancho de banda utilizado
en cada momento, basándose en la respuesta de frecuencia que cada
usuario (A, B, ...X) puede observar en los distintos
subcanales.
13. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con las reivindicaciones 9 y 12, caracterizado
porque para los canales ascendente y descendente, el árbitro (5)
usa QoS como uno de los criterios en el momento de la asignación de
recursos para minimizar la latencia, es decir, cada equipo de
usuario (A, B, ...X), transmite lo antes posible tras realizar una
petición de acceso a la conexión ascendente, o que un paquete se
transmita desde el equipo de encabezamiento (1) a un usuario (A, B,
...X) lo antes posible.
14. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el
mensaje MPR es preferiblemente un mensaje de control relativamente
corto, que informa de si un equipo de usuario (A, B, ...X) quiere
transmitir datos y opcionalmente sobre el tamaño del bloque de
información que quiere enviar y la calidad de servicio requerida por
el equipo de usuario (A, B, ...X) en los siguientes momentos:
- cuando un mensaje SAM recibido por el equipo
de usuario (A, B, ...X) indica que el siguiente SLOT asignado a
dicho equipo es el último de una serie de SLOTS de transmisión de
datos, con lo que el equipo de usuario (A, B, ...X) usa parte del
SLOT para enviar el mensaje MPR en caso de que tenga más datos para
transmitir,
- cuando el equipo de usuario (A, B, ...X) no
tiene más datos que enviar y aún dispone de SLOTS asignados, en
este caso el correspondiente mensaje MPR indicará al equipo de
encabezamiento (1) que no le asigne más SLOTS y que reasigne los
SLOTS restantes a otros equipos de usuario (A, B, ...X),
- cuando a un equipo de usuario (A, B, ...X) se
le asigna un SLOT, mediante un SAM, dedicado a la petición de
recursos (MPR), de manera que el equipo o equipos de usuario (A, B,
...X) que quieren transmitir, envían su MPR en este SLOT, usando
una pequeña parte del mismo elegida aleatoriamente o mediante un
algoritmo determinado que tenga en cuenta el tipo de usuario, el
tipo de información y otros parámetros; y la manera en que el equipo
de encabezamiento (1) detecta las posibles colisiones cuando los
diversos equipos de usuario coinciden en la misma zona de SLOT en
la petición de recursos, resolviéndose dichas colisiones mediante
algoritmos conocidos en la técnica anterior o dejando que los
equipos de usuario (A, B, ...X) retransmitan sus posiciones en
posteriores intervenciones, hasta que la competición entre usuarios
se haya solucionado.
15. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dichos
SLOTS de POLLING permiten interrogar a un número máximo de usuarios
(A, B, ...X) sobre si tienen o no información que transmitir
utilizando un algoritmo de interrogación con el objetivo de que no
sean siempre los mismos equipos de usuario (A, B, ...X) los que sean
interrogados cuando se supere dicho número máximo, incluyéndose en
el propio equipo de encabezamiento (1) medios para clasificar los
equipos de usuario (A, B, ...X) en diversas categorías dependiendo
de la actividad que demuestren los usuarios, y para obtener esta
información:. el equipo de encabezamiento (1) asigna SLOTS de
interrogación, POLLING, a aquellos usuarios sobre cuya actividad
requiere información y éstos responderán en la parte del SLOT
asignada a los mismos cuando tienen información que transmitir.
16. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con las reivindicaciones 7 y 9, caracterizado porque
cuando un equipo de usuario (A, B, ...X) tiene datos que enviar,
espera a que un mensaje SAM anuncie que uno de los siguiente SLOTS
está destinado a POLLING o MPR, de manera que si recibe un SAM de
POLLING se realizan las siguientes etapas:
- el equipo de usuario (A, B, ...X) verifica
ciertos bits en el SAM que le indican si pertenece o no al grupo de
usuarios que pueden usar el siguiente SLOT de POLLING,
- el mensaje SAM indica las posiciones en las
que el equipo de usuario (A, B, ...X) debe contestar a la solicitud
de recursos, siendo determinadas estas posiciones por el equipo de
encabezamiento (1) que controla constantemente la proporción
señal/ruido que el equipo de usuario (A, B, ...X) puede ver en los
distintos soportes, frecuencias disponibles para la comunicación
ascendente;
- el SLOT de POLLING se divide en varias zonas
válidas que son pequeñas porciones de tiempo/frecuencia, y los
equipos de usuario (A, B, ...X) eligen la zona indicada por el SAM
para evitar la colisión de peticiones;
- el equipo de usuario (A, B, ...X) envía un
mensaje POLLING en la zona seleccionada; y
- si dicho POLLING ha sido recibido en el equipo
de encabezamiento (1), el equipo de usuario (A, B, ...X) recibirá
posteriormente mensajes SAM asignándole SLOTS; mientras que si no
ha sido recibido, el equipo de usuario (A, B, ...X) tendrá que
esperar a que haya nuevos SAM de POLLING; sin embargo, si ha
recibido el anuncio de un SLOT de MPR en un SAM, el equipo de
usuario (A, B, ...X) enviará el mensaje MPR en dicho SLOT donde
además de la necesidad de transmitir se indica, preferiblemente, el
tamaño de la información que se quiere enviar, la prioridad, la QoS
requerida, de manera que esta información puede descodificarla el
equipo de encabezamiento y pueda utilizarse para optimizar el
algoritmo de asignación de SLOTS de arbitraje (5); habiéndose
previsto que si el equipo de encabezamiento (1) detecta colisión,
comenzará un algoritmo de resolución de colisión o esperará a que
los equipos de usuario (A, B, ...X) transmitan su petición en otro
SLOT de MPR o POLLING, puesto que el árbitro (5) no les otorgará
ningún SLOT de transmisión de datos en los próximos SAM.
17. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con las reivindicaciones 2, 10 y 16, caracterizado
porque durante la transmisión, el equipo de usuario (A, B, ...X)
sigue las decisiones tomadas por el equipo de encabezamiento (1)
sobre el momento en que transmitir, los soportes a utilizar, el
tipo de modulación, y otros parámetros, de acuerdo con el siguiente
proceso:
- tras recibir correctamente la solicitud de
transmisión de un equipo de usuario (A, B, ...X), el equipo de
encabezamiento (1) asigna SLOTS tiempo/frecuencia suficientes a
partir de una estimación realizada según la actividad, capacidad de
transmisión, calidad de servicio y otros parámetros del equipo de
usuario (A, B, ...X) que realizó la petición y según el control
sobre la proporción señal/ruido observada en cada subcanal, siendo
el árbitro (5) el responsable de distribuir los SLOTS entre los
usuarios que hayan hecho la petición para enviar datos con el
algoritmo mencionado anteriormente;
- cuando un equipo de usuario (A, B, ...X)
detecta, mediante desmodulación y descodificación del mensaje SAM
que uno o más SLOTS están destinados para él, realiza las
siguientes operaciones:
- -
- comprueba el tipo de cada uno de los SLOTS asignados y la modulación que tiene que emplear en cada soporte de cada SLOT, siendo el mensaje SAM el encargado de comunicar esta información según lo asignado por el árbitro (5);
- -
- calcula cuántos bits podrá transmitir en total, y extrae los datos de su memoria, pudiendo ser datos de información, ecualización, sincronización, estimación de señal/ruido o cualquier otra combinación de éstos, tal y como se indica en el mensaje SAM de asignación de este SLOT;
- -
- espera hasta que empieza el símbolo de comienzo de la parte del SLOT en la que puede transmitir y realiza la transmisión de datos con la modulación seleccionada;
- -
- si alguno de los SLOTS asignados es de tipo diversidad de tiempo o de frecuencia, el equipo de usuario (A, B, ...X) debe que transmitir la información modulada de forma segura, preferiblemente QPSK y repetida varias veces de frecuencia, es decir, transmitiendo la misma información del soporte k en los soportes k+N, k+2*N, etc., dependiendo de la diversidad empleada y de los soportes asignadas, o repetida varias veces en varios instantes, diversidad de tiempo;
- -
- si el SLOT es de tipo POLLING o MPR se realiza el proceso especificado anteriormente en la reivindicación 16.
18. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el
multiplexado CDMA, ya mencionado, incluye un método de saltos de
frecuencia que si se aplica a los soportes entonces los equipos de
usuario (A, B, ...X) en el momento de transmitir, sólo usan alguno
de los soportes, de acuerdo con una secuencia que indica en cada
instante los soportes que pueden usarse para enviar información;
estando dicha secuencia predefinida y pudiendo ser generada
mediante una secuencia pseudoaleatoria cuya semilla se comunica
mediante los mensajes SAM; mientras que si dicho método se aplica a
los subcanales, la secuencia se usa para indicar al equipo de
usuario (A, B, ...X) el subcanal que debe utilizar para transmitir
en cada momento.
19. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los
encabezamientos de los paquetes de información enviados por los
SLOTS en la conexión ascendente están modulados preferiblemente con
modulaciones con bajas necesidades de proporción señal/ruido para
su descodificación, tales como DISK, modulación diferencial de fase
y/o QPSK, modulación de fase en cuadratura, junto con códigos de
corrección/detección de errores y diversidad en frecuencia, envío de
la misma información en distintos soportes y/o tiempo, envío de la
misma información en diferentes momentos, para aumentar la
probabilidad de descodificar correctamente.
20. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con las reivindicaciones 3 y 19, caracterizado porque
los encabezamientos incluyen toda la información necesaria sobre el
correspondiente paquete de información, tal como información del
tipo de paquete, la utilización de diversidad de frecuencia y/o
tiempo, la modulación usada para modular la información del paquete,
por ejemplo todos los soportes en QPSK o todos los soportes con la
constelación fijada para una determinada tasa de error en función
de la proporción señal/ruido del canal después de haberla negociado
cada usuario con el equipo de encabezamiento, y la redundancia de
FEC, redundancia usando códigos de corrección/detección de errores,
con que se protege la información del paquete, entre otras.
21. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque
incluye una serie de controles para maximizar la proporción
señal/ruido de todos los usuarios sin que haya penalización entre
usuarios durante la transmisión, permitiendo de esta manera el
acceso múltiple en el mismo símbolo OFDM en la conexión ascendente
y transmisión de múltiples paquetes de información simultáneamente
en la conexión descendente; siendo dichos controles:
- control de la potencia inyectada por cada
equipo de usuario (A, B, ...X),
- control de la ventana temporal de cada equipo
de usuario (A, B, ...X); y
- control de la frecuencia de muestreo, es
decir, la sincronización de frecuencia de los equipos de usuario
(A, B, X..).
22. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado porque se
usa control automático de ganancia y/o una máscara de potencia en
estos controles sobre la potencia inyectada mediante los cuales las
señales de los equipos de usuario (A, B, ...X) llegan al equipo de
encabezamiento (1) con aproximadamente la misma potencia, de manera
que se puede trabajar con conversores AID, analógico/digital, de
pocos bits sin perder proporción señal/ruido en la recepción.
23. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado porque se usa
la ventana de control para controlar las señales de los distintos
equipos de usuario (A, B, ...X) que llegan al equipo de
encabezamiento (1) al mismo tiempo, es decir, que el comienzo de
todos los símbolos OFDM enviados lleguen en la misma ventana
temporal al equipo de encabezamiento (1); realizando este control
mediante:
- un ajuste en bucle abierto que ocurre en el
canal descendente, que representa un ajuste grueso en la ventana
temporal y en el que cada equipo de usuario (A, B, ...X) puede ver
los paquetes que llegan por el canal descendente, a partir de los
cuales se deducen aproximadamente las muestras cuya transmisión hay
que retrasar/adelantar para que lleguen al equipo de encabezamiento
(1) en el instante óptimo,
- un ajuste de bucle cerrado que ocurre en el
canal ascendente y en el descendente mediante los mensajes SAM que
representa una ajuste fino de la ventana temporal y en el que el
equipo de encabezamiento (1) detecta y comunica cuántas muestras
debe retrasar/adelantar el equipo de usuario (A, B, ...X) para
alcanzar el instante de transmisión óptimo.
24. Proceso de acceso múltiple y múltiple
transmisión de datos punto a multipunto sobre la red eléctrica, de
acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado porque en
dicho control de frecuencia tras una sincronización, cada equipo de
usuario (A, B, ...X) conoce la frecuencia de muestreo usada por el
equipo de encabezamiento (1), que la usa después para corregir la
transmisión en el canal ascendente de manera que el error de
frecuencia en la recepción del equipo de encabezamiento (1) sea
nulo; usándose los siguientes métodos para corregir la frecuencia
en transmisión de los equipos de usuario (A, B, ...X):
- corrección del error residual en los soportes
mediante un rotor, que compensa la rotación que experimenta cada
soporte, multiplicando cada soporte por una exponencial compleja
del ángulo deseado; y
- corrección de la frecuencia de muestreo
gracias a un elemento corrector de frecuencia, que podría consistir
en un remuestrador en la parte de tratamiento digital del sistema,
y/o en un oscilador variable o VCXO en la parte analógica, teniendo
en cuenta que si los correspondientes relojes son suficientemente
precisos no es necesario utilizar dicho elemento corrector de
frecuencia, sino .que bastaría simplemente con corregir el error
residual en los soportes con dicho rotor.
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