MX2011002310A - Metodo general para la transmision de datos de baja frecuencia en una linea de energia. - Google Patents

Abstract

Un método para producir un conjunto de patrones de pulsos de entrada y vectores de detección para longitudes de más de 4 ciclos en una forma de onda de CA. Estos se utilizan para la generación de mensajes entrantes en un sistema de comunicación automático bidireccional (TWACS). El método usa matrices de Hadamard adaptadas para generar un conjunto de vectores de detección al permutar filas de una matriz y eliminar ciertas columnas de la matriz para cumplir con los requisitos de diseño del sistema. El método se puede extender a cualquier longitud y modificarse para dar cabida a múltiples pulsos por medio ciclo para soportar mayores velocidades de datos.

Description

METODO GENERAL PARA LA TRANSMISION DE DATOS DE BAJA FRECUENCIA EN UNA LINEA DE ENERGIA Campo de la Invención Esta invención se refiere a las comunicaciones por V · 'líneas de energía de un sistema o red de servicios públicos de distribución eléctrica mediante un sistema de comunicación automático bidireccional o TWACS , y mas particularmente, a un método para transmisiones de datos de baja frecuencia a través de las líneas de energía.

Antecedentes de la Invención En TWACS, a los mensajes enviados desde una fuente dentro del sistema (una estación central, subestación, o similares) a los sitios de los clientes se les conoce como los mensajes salientes. Estos mensajes normalmente se : utilizan para comprobar el estado del uso de energía en un lugar (sondeo) , dar instrucciones relacionadas con el uso de energía en el sitio, etc. Los mensajes de respuesta enviados desde el sitio de nuevo a la fuente de transmisión se conocen como mensajes entrantes. Estos mensajes son transmitidos por un transpondedor situado en el sitio y proporcionan , información o datos sobre el uso de energía en el sitio para ' usarse por el servicio público en sus operaciones. El esquema de transmisión de salida empleado por . TWACS se ha éncontrado que funciona forma fiable usando sólo un pulso por REP. : 218492 bit. Esto es posible porque el servicio público puede ampliar la potencia de transmisión de señales mediante el uso de una carga de señalización muy grande.

Sin embargo, la fuerza de una transmisión entrante está limitada por una serie de factores. Estos incluyen no sólo la necesidad de evitar la saturación de los : transformadores de servicio pequeños, sino también las limitaciones en el tamaño, costo y consumo de energía del ' circuito transmisor. Un resultado de esto es que no siempre es posible que el transpondedor transmita una señal con la potencia de señal adecuada a la subestación, en particular si el transpondedor genera sólo un pulso de corriente por bit.

El esquema de señalización que se ha desarrollado para los mensajes entrantes a causa de estas limitaciones en la actualidad utiliza cuatro pulsos por bit.

En estos días, hay una necesidad de reducir la : cantidad de energía requerida para las transmisiones de mensajes entrantes. Hacer esto aliviaría una serie de problemas que existen ahora, cuando un transpondedor se somete a impedancias de alta fuente, tales como parpadeo de la luz, las distorsiones armónicas, y las interferencias de radio AM. Además, la reducción de la cantidad instantánea de ¦ la corriente consumida por un transpondedor hará al TWACS más viable en situaciones en las que se instale por debajo de un interruptor de circuito en las instalaciones del cliente.

Una forma de reducir la transmisión de energía instantánea, sin sacrificar la relación señal-ruido en la subestación, es utilizar patrones de pulsos más largos para cada bit en el mensaje entrante. Cada duplicación de la longitud de un bit permite una reducción en la corriente de • señalización por un factor de Por lo tanto, el aumento de la longitud del bit, por ejemplo, los actuales 8 medios ciclos a 16 medios ciclos, hace posible la exigencia actual I : de corriente de 17 amperios RMS a 12 amperios RMS, mientras se mantiene el mismo nivel de rendimiento.

Breve Descripción de la Invención La presente invención se refiere a un método para sú uso en un sistema de comunicación automático bidireccional (TWACS) y producir un conjunto de patrones de pulsos de mensajes entrantes y vectores de detección ortogonales para ' las longitudes de más de 4 ciclos de una forma de onda de CA.

Matrices de Hadamard se utilizan para este propósito y se : adaptan para generar un conjunto de vectores de detección al ' permutar las filas de una matriz y eliminar ciertas columnas ¦ de la matriz para cumplir con los requisitos de diseño del sistema. El método se puede extender a cualquier longitud y modificarse para dar cabida a múltiples pulsos por medio ciclo para soportar mayores velocidades de datos. Utilizando el método, se producen conjuntos de patrones de pulsos de una : longitud arbitraria y luego se usan para producir patrones de pulsos más largos que puedan utilizarse en un TWACS para la generación de bits de un mensaje entrante. El uso del método reduce significativamente los requerimientos de energía para la transmisión de bits que comprendan un mensaje TWACS entrante .

Se presentan tablas para la generación de patrones de pulsos de "0" y "1" y vectores de detección para conjuntos de canales de 8, 16 y 32.

Otros objetivos y características serán en parte evidentes y en parte indicados más abajo.

Breve Descripción de las Figuras Los objetivos de la invención son alcanzados según lo dispuesto en las modalidades ilustrativas mostradas en los dibujos que forman parte de la descripción.

La figura 1 ilustra un patrón transmitido de cuatro : pulsos de corriente, y la señal correspondiente recibida en ' una subestación después de pasar por un transformador del : sistema de distribución de energía.

La figura 2 ilustra la respuesta de frecuencia de vectores de detección de canales para un conjunto de canales 8A en el protocolo TWACS actual.

La figura 3 presenta una comparación de una matriz <' de Hadamard ordenada por secuencia de tamaño 64 (lado izquierdo de la figura) y una matriz de Transformación de Coseno Discreta de tamaño 64 (lado derecho de la figura) .

La figura 4 presenta una comparación del contenido de frecuencias de 14 canales en un grupo de canales 16, donde los canales están ordenados en orden de secuencia, y La figura 5 representa la respuesta de frecuencia de vectores de detección de canal hipotéticos para el 8 medios ciclos con 2 pulsos de corriente por ciclo.

Los caracteres de referencia correspondientes • indican partes correspondientes a lo largo de las diferentes vistas de los dibujos.

Descripción Detallada de la Invención Se entenderá por los expertos en la materia que los patrones de pulsos utilizados para producir los bits transmitidos a través de una línea de energía deben ' satisfacer ciertas restricciones del sistema. En TWACS, por ejemplo, para un patrón de pulsos con una longitud de N medios ciclos, un transpondedor (no mostrado) transmite pulsos en una mitad de los medios ciclos de una forma de onda de CA de 60 Hz con el fin de señalizar un "0" lógico, y en la combinación opuesta de medios ciclos para señalizar un "1" lógico. En consecuencia, N es un número par.

Refiriéndose a la figura 1, se ilustra una forma de onda modulada . La forma de onda se produce por el cambio de una carga de señalización (no mostrada) por un circuito cerca del cruce de cero de la forma onda de CA en cuatro de ocho medios ciclos secuenciales de la forma de onda. La polaridad de cada uno de los pulsos se determina por la polaridad de la forma de onda de CA en el cruce de cero particular. El patrón de pulsos mostrado aquí corresponde a un "0" lógico en el canal 4 de un conjunto de seis canales. Dos formas de onda adicionales, indicadas RS y ES, respectivamente, también se muestran en la figura 1. La forma de onda de señal RS i corresponde al patrón de pulsos transmitido, y representa el ! "0" lógico en el canal 4 del conjunto de canales. La forma de ; onda de señal IS representa un "0" lógico transmitido por un transpondedor diferente en un canal diferente, por ejemplo, el canal 3, al mismo tiempo que la forma de onda W.

La tabla 1 muestra el conjunto completo de patrones , de pulsos para el conjunto de canales. En la Tabla 1, un 0 representa la ausencia de un pulso, y un 1 o -1, , respectivamente, representa la presencia de un pulso ya sea en dirección positiva o negativa en un cruce de cero. Se observará por los expertos en la materia que, además de utilizar exactamente la mitad de los medios ciclos disponibles para transmitir pulsos, cada patrón contiene el mismo número de ¦ pulsos en la dirección positiva y en la dirección negativa. Esto evita que cualquier patrón de pulsos dado contenga un componente de corriente continua (CC) neta de ya que esto puede causar problemas en los transformadores de distribución y porque la energía cercana a CC no se propaga bien a través de los transformadores y es energía desperdiciada. Este requisito por lo tanto implica que debe haber un número par de pulsos en cualquier patrón, lo cual, combinado con el requisito de que las secuencias de "1" y "0" tengan el mismo número de pulsos, implica además que N, la longitud total en medios ciclos, debe ser un múltiplo de 4.

Tabla 1 Patrones de pulsos para un 1 y 0 lógicos en seis canales de entrada TWACS de un conjunto de canales "A" . Cada columna representa un medio ciclo de una forma de onda de CA.

Canal # Patrón de "1 Patrón de "0 1 1 -1 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 1 -1 2 1 -1 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 -1 0 0 1 -1 3 1 -1 0 0 0 0 1 -1 0 0 1 -1 1 -1 0 0 4 1 0 1 0 0 -1 0 -1 0 -1 0 -1 1 0 1 0 5 1 0 0 -1 1 0 0 -1 0 -1 1 0 0 -1 1 0 6 1 0 0 -1 0 -1 1 0 0 -1 1 0 1 0 0 -1 Tabla 2 Vectores de decodificación para cada uno de los seis canales de entrada TWACS. Cada columna representa un medio ciclo de la forma de onda de CA.

Canal # Vector de Decodificación 1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 2 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 3 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1 4 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 5 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 6 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 La tabla 2 arriba muestra los vectores de detección para el conjunto de canales asociado con los patrones de pulsos listados en la Tabla 1. Las señales son detectadas por la suma y resta de los contenidos de cada medio ciclo de acuerdo con el vector de detección apropiado detallado en la Tabla 2. Así, si un "1" se transmite en el canal 4, la salida de la detección es el producto interno de: [1 0 1 0 0 -1 0 -l][l 1 1 1 -1 -1 -1 -lf =4 El producto interno de la secuencia de "0" con el ! vector de detección es -4, y el producto interno con cualquier secuencia de "1" o "0" de cualquiera de los demás ' canales es 0. Mediante el uso de este esquema de detección, 1 la señal de interferencia IS de un canal diferente, como se muestra en la figura 1, se elimina.

Para caracterizar el proceso de detección matemáticamente para un conjunto generalizado de patrones de canales, dejemos que un vector p0 represente un patrón de : pulsos para un "0" en algún canal arbitrario, que un vector J pi represente el patrón de pulsos correspondiente para un "1" en ese canal, y dejemos que un vector d represente el vector de detección correspondiente. El objetivo en el diseño del vector de detección d es que contenga los valores 1 y -1 dispuestos en un patrón de tal manera que el producto interno de i y d sea N/2, y el producto interno de p0 y d sea -N/2. Se puede demostrar que esto se logra cuando d = p1-p0. (l) : Los patrones de pulsos p0 y Pi se derivan del vector de detécción d mediante la observación de que, independientemente de su contenido, si px y i siguen las dos restricciones de diseño descritas anteriormente, entonces Pl+p0 = [l "I 1 -1 -]=q. (2> Al sumar o restar un vector q en ambos lados de la ecuación (1), obtenemos lo siguiente: Por lo tanto, ya que es posible derivar patrones de 1 pulsos para un canal determinado a partir del vector de detección para ese canal, solo hay que centrarse en el diseño de un conjunto de vectores de detección ortogonales.

! Para crear un conjunto de M canales de longitud N, se crea un conjunto de vectores de detección que son 1 mutuamente ortogonales . Se entenderá por los expertos en la , materia que estos vectores sólo necesitan ser linealmente independientes, pero los patrones ortogonales son deseables toda vez que simplifican el procedimiento de detección. La restricción de ortogonalidad puede afirmarse matemáticamente mediante la recopilación de los vectores de detección en una matriz de detección N x M D tal que: con la restricción de ortogonalidad expresada como: ' DrD = M . (6) La restricción de que p0 y Pi para cualquiera de los canales tienen tanto ls como -ls puede indicarse alternativamente como un requisito de que los elementos del vector sumen cero, o bien, si 1 es un vector de N-dimensional que contiene puros unos, entonces Po l = Pi l = 0. La ecuación T (1) implica que d 1 = 0 para todas las j, por lo que Drl = 0 (7) La restricción de que p0 y i cada uno tenga exactamente N/2 elementos que no sean cero es equivalente a , exigir que los productos internos Po ¾ = Pi = N/2. La aplicación de la ecuación (1) ahora lleva a la restricción en dj de que d q = 0 f lo que implica que: Drq = 0 (8) Las ecuaciones (6) -(8) comprenden todas las restricciones de diseño en la búsqueda de un conjunto de vectores de detección. Cualquier vector de detección j dado debe ser ortogonal a todos los demás vectores, así como a 1 y J q, de modo que : k *2 ··· dy-i -· dM q lFd; = 0 (9) Ya que sólo es posible que un dj de dimensión N sea ortogonal a un N - 1 subespacio dimensional, el tamaño máximo de la matriz en el lado izquierdo de la ecuación (9) es W -1 x jV. Dado que dos de las columnas de la matriz no son vectores d, se deduce que el valor máximo de M es N - 2. En consecuencia, el problema es encontrar un conjunto ortonormal de M = N - 2 vectores de longitud N que contengan los valores +1 y -1 que satisfagan las limitaciones de las ecuaciones (7) y (8) .

Un conjunto de vectores de detección que cumpla con estas restricciones de diseño puede encontrarse en una búsqueda por fuerza bruta de los posibles patrones. Esto se hizo para el diseño TWACS original en el que N = 8, que produce seis diferentes conjuntos posibles de 6 canales ortogonales. Sin embargo, dado que la complejidad computacional de esta investigación es proporcional a 2N, este enfoque se convierte rápidamente en poco realista para valores más grandes de N. Otra forma de encontrar conjuntos válidos de vectores de detección ortogonales es hacer uso de diseños ortogonales existentes, tales como las matrices de Hadamard descritas más adelante.

Una matriz de Hadamard se define como una matriz de nxn H que contiene sólo los elementos 1 y -1, de manera que HHr=«I„ El tamaño n de una matriz de Hadamard debe ser de 1, 2, o un múltiplo entero de 4. Se ha conjeturado, pero aún no se ha probado, que las matrices de Hadamard existen para n igual a todos los múltiplos enteros de 4. Para diseñar esquemas de transmisión TWACS, basta con hayan diseños de matrices de Hadamard conocidos para n relativamente pequeños. , Para tamaños en donde n = 2k, hay un método para construir una matriz de Hadaraard. Se puede demostrar que si H es una matriz de Hadamard de orden n, la matriz H H H -H es una matriz de Hadamard de orden 2n. Dada esta identidad, y el hecho de que ¾ = 1 es una matriz de Hadamard de orden 1, se deduce que 1 1 H2 = 1 -1 y que una matriz de Hadamard de orden 2k puede ser construida por aplicaciones repetidas de lo siguiente: donde <8> es el producto de Kronecker.

El uso de una matriz de Hadamard de tamaño n para ; generar un conjunto de vectores de detección para , señalización TWACS requiere que los vectores de detección ' sean mutuamente ortogonales entre sí, y a los vectores [q , 1] . Esto se logra asegurando que dos de las columnas de H sean respectivamente iguales a q y 1. Entonces, descartando esas dos columnas y estableciendo la matriz de detección D para el resto de las columnas de H, se obtienen los N - 2 vectores de detección ortogonales deseados. Si la matriz ya contiene 1 y q como dos de sus columnas, como podría ocurrir ' cuando se utilizara el método de construcción delineado anteriormente, entonces el conjunto de vectores de detección está completo.

Dado que muchas matrices de Hadamard no incluyen ya los ' vectores 1 y q, la matriz debe ser modificada para cumplir con estas condiciones . Esto se puede hacer al permutar las filas o columnas de la matriz, o invertir el signo de filas o columnas completas en la misma. Cualquiera de los enfoques conserva las propiedades de ortogonalidad de la matriz de Hadamard. Muchas matrices de Hadamard contienen 1 como una de sus columnas, pero cuando no lo hacen, una I columna que contenga puros unos pueden ser creada al invertir los , signos de algunas de las filas en la matriz. Para matrices que no contengan q como una de sus columnas, es posible permutar las filas de la matriz hasta que una de las columnas sea igual a q. Por ejemplo, tomar una matriz de Hadamard de orden 12 : no contiene q. Al seleccionar arbitrariamente la segunda columna como la que será modificada para ser igual a q, y al reordenar las filas de H12, es posible crear una matriz que contenga 1 como su primera columna y q como su segunda columna, como se muestra a continuación: Un conjunto de diez (10) vectores de detección para un esquema de transmisión TWACS que incluya 12 medios ciclos de [ una forma de onda de CA se puede entonces tomar de las ' columnas 3-12 de la matriz Hi2.

El contenido de frecuencia de las señales entrantes TWACS es diferente para cada canal TWACS. El contenido se especifica por dos componentes: la forma de los pulsos y los patrones de repetición de los pulsos . Las formas de pulso no son una función del canal particular, sino de la línea de j energía y las características locales cuando el transpondedor está generando su señal. La señal de entrada puede ser modelada como una convolución de la forma de pulso con una serie de impulsos, para que podamos tratar el contenido de frecuencia de un canal en particular como el producto del ; contenido de frecuencia del patrón de canales y el contenido de frecuencia de la forma de pulso. Ya que vectores de detección son filtros coincidentes para cada canal, el contenido de frecuencia de cada canal se encuentra al calcular la transformación de Fourier del vector de 1 detección. La figura 2 muestra el contenido de frecuencia de ' las señales del conjunto de canales A en el protocolo TWACS actual en un sistema de distribución de energia con una frecuencia de CA de 60 Hz. Las respuestas de frecuencia mostradas en la figura 2 concluyen en 120 Hz, ya que son periódicas con un periodo de 120 Hz. Por lo tanto, el I contenido de frecuencia entre 120 - 240 Hz es el mismo que entre 0 - 60 Hz, y así sucesivamente. Nótese que para una frecuencia de CA de 50 Hz, la forma espectral de cada uno de los canales sería la misma, pero periódica con un periodo de 100 Hz en lugar.

Cabe señalar que para cada canal mostrado en la ¦ figura 2, la mayoría de su energía se produce a frecuencias ligeramente diferentes de las de los demás canales. Esto ayuda a explicar algunas de las diferencias en el rendimiento ; a veces vistas entre un canal y otro. Hasta ahora, el canal 1 se ha observado como teniendo el peor rendimiento. En la figura 2, se ve que el canal 1 tiene la mayoría de su energía alrededor de 60 Hz. Esto implica que, a frecuencias más altas, la mayor parte de su energía está cerca de los armónicos impares de 60 Hz, lo que afecta negativamente la detección de señales, ya que es común encontrar aumento de ' los niveles de ruido cerca de los armónicos impares de la frecuencia de CA. Además de los problemas de detección de señales, poner energía significativa alrededor de 60 Hz también causa el problema adicional de parpadeo de la luz. El parpadeo de la luz es causado por la modulación de baja frecuencia de la señal de CA usada para encender bombillas de luz incandescente. Poner energía de señal significativa cerca de la frecuencia de CA es efectivamente el equivalente , a la modulación a una baja frecuencia, de modo que los canales con la mayor cantidad de energía cerca de la frecuencia de CA son los más propensos a parpadeo de la luz. ' Este efecto se puede reducir mediante la modificación de la ' forma de pulsos de entrada para reducir su contenido de bajas ' frecuencias, pero los problemas asociados con la colocación de energía de señal cerca de armónicos impares prevalecen.

La conexión entre el contenido de frecuencia de un canal y su vector de detección se puede ver al observar que los canales 4 y 6 en la figura 2 tienen la mayor parte de su energía concentrada en las frecuencias bajas, y que los vectores de detección correspondientes que figuran en la Tabla 2 tienen pocos cambios de signo. Un vector de detección con pocos cambios de signo es análogo a una función base de transformación de Fourier de baja frecuencia. La conexión entre el número de cambios de signo en un vector y la frecuencia se conoce como "secuencia". Matrices de ' Hadamard construidas de acuerdo con el método descrito anteriormente se pueden ordenar por orden de secuencia al indexarlas utilizando códigos de Gray con un orden de bits invertido, es decir, el bit más significativo se incrementa primero .

En referencia a la figura 3, lo que se muestra es una comparación de una matriz de Hadamard ordenada en secuencia y una matriz de transformación de coseno discreta , (DCT) , ambas de tamaño 64. La matriz DCT es una ¦ transformación de valores reales con propiedades similares a una transformación de Fourier. En la comparación de la figura 3, la matriz de Hadamard ordenada en secuencia tiene una estructura similar a la de la matriz DCT. En este orden, el primer vector corresponde a corriente continua (CC) y el último vector al vector q, los dos vectores que no cumplen con la restricción de diseño.

Con el primero y último vectores eliminados (porque corresponden a los vectores q y 1) , el contenido de : frecuencia real de los 14 vectores restantes para una longitud de 16 se ilustra en la figura 4. Aquí, los primeros vectores de detección tienen su contenido de frecuencia concentrado cerca de CC, mientras que los últimos vectores tienen su contenido de frecuencia concentrado cerca de 60 Hz, y, por extensión, sus armónicos impares. De la discusión anterior de las características deseables de los canales TWACS, se entenderá que este ordenamiento pone a los canales en orden de conveniencia. En consecuencia, los conjuntos de : canales futuros se definen en orden de secuencia. En situaciones en las que no todos los canales sean necesarios, los canales se deben utilizar en un orden tal que el último y menos deseable canal sea el menos frecuentemente usado.

Dado que existen N - 2 patrones de pulsos viables de longitud N, el rendimiento total de un sistema TWACS con los patrones de pulsos de longitud N será N en donde / es la frecuencia de CA, y 2/ el número de medios ciclos por segundo. Debido a esto, la relación (N - 2) /N puede concebirse como la eficiencia del conjunto de canales i de longitud N, y la proporción se aproxima asintóticamente a 1 cuando N se hace grande. A modo de ejemplo, la eficiencia de los conjuntos de canales de longitud 8 es 3/4, mientras que aquella de conjuntos de canales de longitud 16 es 7/8. Este aumento de la eficiencia permite evitar completamente algunos canales y aún así obtener la misma eficacia que un conjunto de canales más pequeño. Por lo tanto, una eficiencia de 3/4 todavía se puede mantener incluso si los canales 13 y 14, los dos canales menos deseables en el ' conjunto de canales 16, no se utilizan. Llevado aún más allá, con un conjunto de canales 32, los canales 25 a 30 podrían evitarse todos, manteniendo aún una eficiencia de , 3/4· Los principios anteriormente establecidos para el diseño de un conjunto general de vectores de detección y patrones de pulsos asumidos ahí es un segmento de tiempo por medio ciclo de la forma de onda de CA para la transmisión de un pulso de corriente. Una forma de aumentar la velocidad de datos de TWACS es "exprimir" más de un pulso en cada medio ciclo. Actualmente esto no es posible cuando un rectificador controlado por silicio (SCR) se utiliza como el dispositivo de conmutación para insertar una carga en el circuito, pero hay otras alternativas que hacen esto posible. Ya que este escenario va a cambiar algunas de las premisas para el diseño de los patrones de pulsos, el procedimiento de diseño debe ser modificado en consecuencia.

Consideremos, por ejemplo, la situación en la que hay dos pulsos por medio ciclo. Aquí, los pulsos separados uniformemente en p/4, 3p/4, 5p/4 y 7p/4 radianes producen todos más o menos la misma amplitud. Este escenario no cambia la ecuación (1) , pero sí cambia la definición de q en la ecuación (2) . Ahora, los signos de q deben coincidir con la polaridad de los pulsos transmitidos, por lo que q será: q = [l 1 -1 -1 1 ... .

Una vez más, una matriz de Hadamard de tamaño N se puede disponer de tal manera que contenga los vectores 1 y la nueva definición de q, y estos dos vectores se retiran para dar el conjunto final de vectores de detección.

' Para una matriz de Hadamard ordenada por secuencia 1 de tamaño 16, en lugar de eliminar las filas 1 y 16, las filas 1 y 8 son ahora suprimidas. De esta matriz, los patrones de pulsos p0 y i para transmitir "0" y "1" se derivan al aplicar nuevamente las ecuaciones -(3) y (4) utilizando la nueva definición de q. La figura 5 muestra la respuesta de frecuencia con 2 pulsos por medio ciclo de las filas 2, 9, 15 y 16 de la matriz de Hadamard ordenada por secuencia de tamaño 16. Cabe señalar que en lugar de ser : periódica cada 120 Hz, la respuesta de frecuencia es ahora periódica cada 240 Hz. Sin embargo, esto provoca algunos problemas adicionales porque, a pesar de que cumplen las restricciones de diseño iniciales, las características de frecuencia de las filas 9 y 16 muestran que llevan todo su contenido de información en los armónicos pares e impares de 60 Hz, respectivamente. La fuerza relativa de las señales ; entrantes TWACS en relación con los armónicos de la forma de onda de CA es lo suficientemente baja como para que la colocación de la energía en estos armónicos haga a las señales muy difíciles de detectar. En consecuencia, esas filas de la matriz de Hadamard no se deben utilizar. Esto significa que las filas 1, 8, 9 y 16 no se utilizan lo que deja un total de 12 de un total de 16 canales y una eficiencia de 3/4.

Con la matriz de Hadamard ordenada por secuencia, cada fila tiene una frecuencia característica con un pico que progresa de la CC en la primera fila, a 60 Hz para la última fila. Ahora que la progresión es de 0 a 120 Hz, la última fila evita poner la energía alrededor de 60 Hz así como la primera fila. Esto implica que si continuamos definiendo la conveniencia de un canal en términos de la cantidad de energía colocada alrededor de 60 Hz , la matriz de Hadamard ' ordenada por secuencia debe ser reordenada de la siguiente , manera : {l,N ,N-l,...,N/2-l,N/2+2,N72,N72+ l} ' Con este orden, las dos primeras filas y las dos últimas , filas son las eliminadas, dejando los restantes vectores de detección en orden de preferencia. Este mismo procedimiento se puede aplicar a vectores más largos para valores de N = 2k con los mismos resultados. La importancia de esto es que para un esquema de transmisión tipo TWACS general que incluya dos pulsos por medio ciclo, cada conjunto de patrones de pulsos de longitud N tendrá una longitud N - 4, y la eficiencia del conjunto de canales será N-4 N ' La eficiencia es ahora multiplicada por 4/ en lugar de 2/ en este caso con el fin de obtener el máximo ; rendimiento alcanzable.

Lo que se ha descrito es un esquema general para el diseño de vectores de detección y patrones de pulsos de cualquier longitud de una transmisión entrante T ACS. Las transmisiones entrantes que usan pulsos de corriente implican unas cuantas limitaciones de diseño, lo que a su vez impone limites en el número de canales que se pueden crear de una longitud determinada. Estas restricciones de diseño pueden, sin embargo, ser cumplidas al manipular matrices de Hadamard : del tamaño deseado.

Por último, patrones de canales propuestos de longitudes de 16 y 32 se presentan en las tablas siguientes. ' Estos fueron construidos usando matrices de Hadamard ordenadas por secuencia en las que el primero y último vectores que no cumplen con las restricciones de diseño se eliminan. El resultado es un conjunto de canales ordenados en su orden aproximado de conveniencia, con los primeros canales minimizando la energía alrededor de 60 Hz y los armónicos impares de la misma, y los últimos canales conteniendo energía significativa cerca de esas frecuencias.

Para patrones de longitud de 16, las Tablas 3 y 4 presentan los patrones de pulsos para la transmisión de un "0" y "1", respectivamente. La Tabla 5 presenta los vectores de detección correspondientes.

Para los patrones de longitud de 32, las Tablas 6 y 7 presentan los patrones de pulsos para transmitir un "0" y "1", respectivamente. La Tabla 8 presenta los vectores de detección correspondientes .

Tabla 3 Conjunto de canales 16, patrones de pulsos para "0" lógico Canal Patrón # 1 0-10-10-10-11010 1010 2 0-10-1101010100 -10-1 3 0-10-110100-10-1 1010 4 0-110100-10-1101 00-1 5 0-110100-1100-10 -11 o 6 0-1100-110100-11 00-1 7 0-1100-1100-1100 -11 o 8 001 -1001 -1001 -10 01 -1 9 001 -1001 -11 -1001 -100 10 001 -11 -1001 -1000 01-1 11 001 -11 -100001 -11 -100 00001 -11 -100001 -11 -1 00001 -11 -11 -11 -1 0000 000000001 -11 -11 -11 -1 Tabla 4 Conjunto de canales 16, patrones de pulsos para "1" lógico Canal Patrón # 1 101010100-10-10 -10-1 2 10100-10-10-10-1 1010 3 10100-10-110100 -10-1 4 100-10-110100-10 -11 o 5 100-10-1100-1101 00-1 6 100-1100-10-1100 -11 o 7 100-1100-1100-11 00-1 8 1 -1001 -1001 -1001 -100 9 1 -1001 -100001 -10 01 -1 10 1 -100001 -1001 -11 -100 11 1 -100001 -11 -1000 01 -1 12 1 -11 -10000 -11 -1 0000 13 1 -11 -1000000001 -11 -1 14 1 -11 -11 -11 -10000 0000 Tabla 5 Conjunto de canales 16, vectores de detección Canal Patrón # 1 11111111-1 -1-1-1-1- 1 -1 -1 2 1111-1-1 -1-1 -1 -1 -1 -11 111 3 1111 -1-1-1-11111-1- 1 -1 -1 4 11-1-1-1-11111-1-1 -1 -111 5 11-1-1-1 -111-1-1111 1 -1 -1 6 11-1-111-1-1-1-111 -1 -111 7 11-1-111-1-111-1-11 1 -1 -1 8 1-1-111-1-111-1- 11- 1 -11 9 1 -1-111-1-11-111-1 -1 11 -1 10 1-1-11-111-1 -111-11- 1 -11 11 1-1-11-111-11-1-11 -1 11 -1 12 1 -11-1-11-111 -11-1 -1 1 -11 13 1-11-1-11-11-11-111- 11 -1 14 1-11-11-11-1-11-11 -1 1 -11 Tabla 6 Conjunto de canales 32, patrones de pulsos para "0" lógico Canal Patrón # 1 0-10-10-10-10-10- 0-10-1101010101 0101010 2 0-10-10-10-110101010101010100-1 0-10-10-1 3 0-10-10-10-1101010100- 0-10-10-11 0101010 4 0-10-1101010100-10-10-10-1101010 100-10-1 5 0-10-1101010100-10-110100-10-10- 10-11010 6 0-10-110100-10-1101010100-10-110 100-10-1 7 0-10-110100-10-110100-10-110100- 10-11010 8 0-110100-10-110100-10-110100-10- 110100-1 9 0-110100-10-110100-1100-10-110 0 0-10-110 10 0-110100-1100-10-110100-10-1100- 110100-1 11 0-110100-1100-10-1100-110100-110 0-10-110 12 0-1100-110100-1100-10-1100-11010 0-1100-1 13 0-1100-110100-1100-1100-1100-10- 1 00-110 14 0-1100-1100-1100-110100-1100-110 0-1100-1 15 0-1100-1100-1100-1100-1100-1100- 1100-110 16 001 -1001 -1001 -1001 -1001 -1001 -100 1-1001-1 17 001 -1001 -1001 -1001 -11 -1001 -1001 - 1001-100 18 001 -1001 -11 -1001 -1001 -1001 -10000 1-1001-1 19 001 -1001 -11 -1001 -100001 -1001 -11- 1001-100 20 001 -11 -1001 -100001 -1001 -11 -1001 - 100001 -1 21 001 -11 -100 -100001 -11 -100001 -100 1-11-100 22 001 -11 -100001 -11 -1001 -100001 -11 - 100001 -1 23 001 -11 -100001 -11 -100001 -11 -10000 1 -11-100 24 00001 -11 -100001 -11 -100001 -11 -100 001-11-1 25 00001 -11 -100001 -11 -11 -11 -100001- 11 -10000 26 00001 -11 -11 -11 -100001 -11 -1000000 001-11-1 27 00001 -11 -11 -11 -1000000001 -11 -11- 11 -10000 28 000000001 -11 -11 -11 -1000000001 -1 1 -11-11 -1 29 000000001 -11 -11 -11 -11 -11 -11 -11 -10 0000000 30 00000000000000001 -11 -11 -11 -11 -1 1 -11-11-1 Tabla 7 Conjunto de canales 32, patrones de pulsos para "1" lógico Canal Patrón # 1 1 01 01010101010100-10-10-10-10-1 0-10-10-1 2 1 01 010100-10-10-10-10-10-10-10-11 0101010 3 1 01 010100-10-10-10-1101010100-1 0-10-10-1 4 1 01 00-10-10-10-1101010100-10-10- 10-11010 5 1 01 00-10-10-10-110100-10-110 010 100-10-1 6 1 01 00-10-110100-10-10-10-110100- 10-11010 7 1 01 00-10-110100-10-110100-10-110 100-10-1 8 1 00 -10-110100-10-110100-10-11010 0-10-110 9 1 00 -10-110100-10-1100-110100-10- 110100-1 10 1 00 -10-1100-110100-10-110100-110 0-10-110 11 1 00 -10-1100-110100-1100-10-1100- 110100-1 12 1 00 -1100-10-1100-110100-1100-10- 1100-110 13 100-1100-10-1100-1100-1100-11010 0-1100-1 14 100-1100-1100-1100-10-1100-1100- 1100-110 15 100-1100-1100-1100-1100-1100-110 0-1100-1 16 1 -1 001 -1001 -1001 -1001 -1001 -1001 - 1001 -100 17 1 -1 001 -1001 -1001 -100001 -1001 -100 1-1001-1 18 1 -1 001 -100001 -1001 -1001 -1001 -11 - 1001-100 19 1 -1 001 -100001 -1001 -11 -1001 -10000 1-1001 -1 20 1 -1 00001 -1001 -11 -1001 -100001 -100 1-11 -100 21 1 -1 00001 -1001 -11 -100001 -11 -1001- 100001 -1 22 1 -1 00001 -11 -100001 -1001 -11 -10000 1-1 -100 23 1 -1 00001 -11 -100001 -11 -100001 -11- 100001 -1 24 1 -1 1 -100001 -11 -100001 -11 -100001- 11 -10000 25 1 -1 1 -100001 -11 -1000000001 -11 -100 001 -11 -1 26 1 -1 1 -1000000001 -11 -100001 -11 -11- 11 -10000 27 1 -1 1 -1000000001 -11 -11 -11 -1000000 001-11-1 28 1 -1 1 -11 -11 -1000000001 -11 -11 -11 -10 0000000 29 1 -1 1 -11 -11 -100000000000000001 -1 1 -11-11 -1 30 1 -1 1 -11 -11 -11 -11 -11 -11 -1000000000 0000000 Tabla 8 Conjunto de canales 32, vectores de detección Canal Patrón # 1 1111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1- 1 -1 -1 -1 -1 2 11 11111-1-1-1-1 -1-1-1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -11 1111111 111 11-1-1-1-1-1-1-1-111111111-1-1-1- 1 -1 -1 -1 -1 11-1-1-1-1-1-1-1-111111111-1-1 -1 -1 -1 -1 -1-11111 11-1-1-1-1-1-1-1-11111-1-1-1-11111111 1 -1 -1 -1 -1 11-1-1-1-11111-1-1 -1 -1 -1-1-1-11111 -1 -1 -1-11111 11-1-1 -1-11111-1-1-1-11111-1 -1-1-1111 1 -1 -1 -1 -1 -1-1-1-11111-1-1-1-11111-1-1 -1-11111- 1-1-1-111 -1-1 -1-11111-1-1 -1-111-1-11111 -1 -1 -1 -1 11 1-1-1 -1 -1-1-11 -1-11111-1-1-1-11111-1-111- I- 1 -1-111 -1-1-1-111-1-11111-1-111 -1 -1 -1-1 1 -1 -1 1111-1-1 -1-111-1-1-1-111-1-11111-1-111 -1 -1 -1 -1 I- 1-111 -1 -111-1-1-1-111-1-111-1-111-1-1111 - I- 111-1 -1 -1-111 -1-111-1-111 -1 -1 -1-111-1-111 -1 -1 I I - 1-111 -1-111-1-111-1-111-1 -111-1-111-1-111- 1 -111-1-1 -111-1-111-1-111 -1-111-1-111-1-111-1- I I I- 1-11 -1 1-1-111 -1-111-1-11-111-1-111-1-11 1-1-111-1 -111-1-11 -1 1-1-111-1 -111-1-111 -11 -1 - 111-1-11 -111-1 -11-111-1-111 -11 -1 -111-1-11-11 1-1-111 -1 -11 -111 -1 -111 -11 -1 -111 -1 -11 -111 -1 -11 I- 11-1 - 1 -11-111-1-111-11-1-11-111-11-1-111-1- I I- 1 1-1 -11-111-11-1-11-111-1-11 -11-1 - 1-11 I - 1-1-11 -11-111-11-1-11-111-11 -1-11-111-11-1- I I- 111-1 1-11 -1-11 -111 -11-1-11-111-11-1-11-111-1 1-1-11-11 25 1 -11 -1-11-111 -11-1-11-11-11-111 -11-1-11- 111-11-1 26 1 -11 -1-11 -11-11-111-11-1-11-111-11-11 -1 1-1 -11 -11 27 1 -11 -1-11-11-11-111-11-11-11-1-11 -11-11- 11 -11-1 28 1 -11 -11-11-1-11-11-11-111-11-11-11-1-11- 11-11-11 29 1 -11 -11 -11-1-11-11-11- 1 -11-11-11 -111 -1 1 -1 -11-1 30 1 -11 -11-11-11-11-11-11-1-11-11-11 -11-11 - 11-11-11 Se hace constar que con relación a esta fecha, el ' mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un método para producir un conjunto de patrones de pulsos y vectores de detección para longitudes de más de 4 ciclos en una forma de onda de CA que se usará en la i generación de mensajes entrantes en un sistema de comunicación automático bidireccional (TWACS) , caracterizado porque comprende : seleccionar una matriz de Hadamard de un tamaño de nxn, en donde n es el número de filas y columnas de la ' matriz; manipular filas y columnas de la matriz al invertir , signos o reordenamiento a fin de cumplir las restricciones de diseño; seleccionar un conjunto de columnas de la matriz como un conjunto de vectores de detección; usar los vectores de detección para crear patrones de pulsos que representen "0" y "1" lógicos; y combinar los patrones de pulsos transmitidos para un "0" lógico y un "1" lógico con el conjunto de vectores de detección para detectar señales impuestas en la forma de onda de CA en ubicaciones predeterminadas en la forma de onda para crear un mensaje entrante.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el valor n para determinar el tamaño de la matriz de Hadamard es 1, 2, o un múltiplo entero de 4.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la matriz de Hadamard es manipulada para generar el conjunto de vectores de detección al permutar filas de la matriz y al suprimir columnas seleccionadas de la matriz .

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la matriz de Hadamard es manipulada más para generar el conjunto de vectores de detección al invertir el signo de una fila completa o una columna completa en la matriz .

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la matriz resultante es una matriz de Hadamard ordenada por secuencia.

6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el TWACS emplea un conjunto de canales de comunicación, y el método incluye eliminar filas de la matriz de Hadamard que representen los canales en el conjunto de canales en los que un mensaje entrante será difícil de detectar.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque las filas eliminadas representan vectores de detección para canales cuyo contenido de frecuencia se concentre cerca de la frecuencia de CA y armónicos impares de la misma.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las restricciones de diseño incluyen evitar un componente de CC en la señal, y evitar además un componente de frecuencia en la señal de que esté sustancialmente en la misma frecuencia que la forma de onda dé CA.

9. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la matriz de Hadamard se ordena en secuencia al indexarla utilizando un código Gray con un orden de bits invertido en el cual el bit más significativo se incrementa primero.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque, después del ordenamiento en secuencia, los vectores de detección que quedan en la matriz dé Hadamard son dispuestos en orden de preferencia.