WO2008110641A1 - Sistema de comunicaciones agnóstico frente al medio de transmisión - Google Patents

Abstract

Que permite conseguir capacidades de comunicación adecuadas para aplicaciones multimedia tales como vídeo de alta definición dentro de una casa mediante la utilización de dispositivos híbridos de comunicación multimedio a través de la red eléctrica (4) y medio aéreo radiado por dicha red eléctrica (4) sin necesidad de realizar cambios de frecuencia en la señal enviada en los distintos medios. La distribución de energía en los distintos medios se realiza mediante el refuerzo de los efectos de desbalanceo de la red eléctrica, modificando la cantidad de señal que se conducirá por la red eléctrica (4) y la cantidad de señal que se radiará en cada caso.

Description

SISTEMA DE COMUNICACIONES AGNÓSTICO FRENTE AL MEDIO DE TRANSMISIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva se refiere a un sistema de comunicaciones que aprovecha la doble naturaleza radiante y conductiva de una red de distribución, como la red de energía eléctrica de una casa, para mejorar tanto la cobertura como la capacidad de transmisión respecto a los sistemas que utilizan un solo medio de comunicación.

La ventaja principal del sistema presentado es que no necesita hacer cambios de frecuencia para transmitir en los distintos medios, sino que realiza directamente la transmisión de la misma señal en ambos medios regulando la energía inyectada en cada uno de ellos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la mayoría de sistemas de telecomunicaciones, el problema fundamental es conseguir una cobertura adecuada con una capacidad de transmisión suficiente. En general, esto se podría conseguir incrementando la energía introducida en el medio de comunicación, pero dicho nivel está limitado por las regulaciones existentes en los distintos países. En el caso del medio aéreo, dicha energía se dispersa fuertemente en las tres dimensiones, por lo que dichas regulaciones sólo permiten unas emisiones suficientes para garantizar conexiones de hasta 10Om (con un ancho de banda determinado) . En la realidad, la existencia de obstáculos y las distribuciones del mobiliario hacen que las conexiones inalámbricas no garanticen el ancho de banda suficiente para aplicaciones multimedia como vídeo de alta definición en toda una casa, con lo que en la práctica es necesario encontrar soluciones alternativas.

En el estado del arte existen otros sistemas que intentan encontrar estas soluciones, como la utilización de redes híbridas red eléctrica/inalámbricas (powerline/WiFi) tal y como aparece en la patente con número de concesión US6243413 y en la patente con número de publicación US20060194575. En estos documentos, la radiación se realiza en exclusiva sobre el medio aéreo para conseguir la comunicación inalámbrica entre los equipos del sistema planteado. Aunque estos sistemas proporcionan soluciones válidas, en ellos se debe realizar una adaptación final a cada uno de los medios en frecuencias mediante el uso de heterodinos, lo que encarece el coste y limita la funcionalidad de la solución. En cambio, el sistema presentado en esta patente inyecta la misma señal, sin variación en frecuencia en los distintos medios, con una serie de terminales conectados a la red conducida y otros terminales de tipo inalámbricos con posibilidad de conexión entre ambos, evitando los inconvenientes de las soluciones del estado del arte.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en un sistema de comunicaciones agnóstico frente al medio de transmisión que al menos comprende un receptor y un transmisor conectado a un interfaz único hacia el medio de comunicación de inyección de la señal de comunicaciones en una red eléctrica; caracterizado porque el interfaz de inyección de la señal está dotado de un módulo de distribución de la energía de la señal de comunicaciones tanto por la red eléctrica como por el medio aéreo radiado por dicha red eléctrica .

Dicho módulo de distribución de la energía comprende medios de refuerzo de los efectos de desbalanceo de la línea eléctrica para incrementar la parte de señal en modo común que produce radiación electromagnética a partir de la señal conducida.

Por otra parte, los medios de refuerzo de los efectos de desbalanceo de la línea eléctrica, a su vez prevén la posibilidad de incluir medios de variación de la proporción entre la energía conducida y radiada, que realizan la regulación entre las dos proporciones.

Desde el punto de vista de recepción, los receptores que forman el sistema de comunicaciones están dotados de un módulo de recepción de la señal a través de la red eléctrica, de un módulo de recepción de la señal enviada por el medio aéreo, o bien de ambos módulos .

Así mismo, desde el punto de vista de transmisión, y al preverse la posibilidad de variar la proporción entre la energía conducida y radiada, la invención prevé la posibilidad de que se pueda transmitir la señal a través de la red eléctrica, del medio aéreo, o bien de ambos medios.

Finalmente en el sistema de comunicaciones puede haber dispositivos que repitan la señal recibida con objeto de extender la cobertura del sistema de comunicaciones .

A continuación, para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1.- Representa un ejemplo de realización con dos dispositivos que transmiten sobre la red eléctrica y un tercero que utiliza únicamente el medio aéreo como recepción.

Figura 2.- Muestra el ejemplo contrario al de la figura anterior en el que se transmite sobre el medio aéreo y se recibe por la red eléctrica.

Figura 3.- Representa un ejemplo con un dispositivo que dispone de múltiples antenas.

Figura 4.- Muestra un ejemplo con un dispositivo con varias antenas y una conexión a la red eléctrica.

Figura 5.- Representa un ejemplo en el que el sistema de comunicaciones puede utilizarse en una casa, combinando los distintos dispositivos anteriormente presentados .

DESCRIPCIÓN DE UN EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN Seguidamente se realiza la descripción de un ejemplo de realización de la invención, haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras.

Tal y como se indicó previamente, uno de los problemas principales de las comunicaciones actuales dentro de casa es conseguir conexiones con suficiente ancho de ^"banda para aplicaciones multimedia, puesto que las aplicaciones WiFi no obtienen dichos resultados debido a las limitaciones de radiación, distancia y distribuciones de las casas. En este ejemplo de realización, el sistema agnóstico presentado se utiliza en una casa para mejorar el sistema. En la figura 1 aparecen tres dispositivos diferentes (1) , (2) y (3) . Los dos primeros utilizan la red eléctrica (4) como medio de transmisión, mientras que el (3) sólo utiliza el medio aéreo como medio de recepción. Cada uno de los sistemas consta de un transmisor (5) dotado del correspondiente modulador, un receptor (6) con el correspondiente demodulador, gobernados por un módulo de control (7) , así como de unidades de acoplo (8) que refuerzan los efectos de desbalancéo de la red eléctrica para variar la señal en modo común y modificar la proporción de potencia inyectada a través de la línea eléctrica y aquella que será radiada por la red de distribución de electricidad en la casa, que actuará como si de un elemento radiante se tratara. Esta radiación, marcada en la figura como (9) es una radiación intencionada provocada por la señal inyectada en la red eléctrica (4) y podrá ser recibida por los equipos que puedan recibir información del medio aéreo. Para que dicha señal no interfiera con sistemas de comunicaciones previos que utilicen las frecuencias de radiocomunicaciones, el sistema inyecta la señal a la red eléctrica en bandas de frecuencia no licenciadas. Dichas frecuencias son públicas y no requieren de permiso gubernamental previo para la emisión de señales de radiofrecuencia .

Las frecuencias de funcionamiento, es decir, las frecuencias utilizadas para la transmisión de señales a través de la línea eléctrica de forma conducida, y las señales que se radian son las mismas, con lo que no es necesario ningún elemento adicional de conversión de frecuencias o similar para permitir la comunicación entre dispositivos conectados o no a la red eléctrica.

En la figura 1, tanto el dispositivo (1) como el (2) inyectan su señal en la red eléctrica, aunque, utilizando las propiedades de radiación que posee dicha línea, también radian dicha señal. Esta señal radiada puede ser recogida por un dispositivo que no se encuentre conectado directamente a la red eléctrica, pero que disponga de un sistema de captación de radiofrecuencia, que resulta ser el caso del dispositivo (3) . En este caso las señales recibidas van directamente al demodulador (6) y el módulo de control (7) gobierna la unidad de acoplo (8) para bloquear las señales de salida de forma que no se acoplaría ninguna señal del modulador 5 a la salida.

Por otro lado en la figura 2 aparece el escenario contrario. En este caso el dispositivo (3) no conectado a la línea eléctrica transmite una señal de radiofrecuencia

(10) que los dispositivos (1) y (2) son capaces de captar, al acoplarse dicha señal a la red de distribución eléctrica próxima. En este caso la señal recibida se toma directamente de la red eléctrica (4) y el módulo de control (7) gobierna a la unidad de acoplo (8) para que bloquee la rama de transmisión.

Otro ejemplo de realización se presenta en la figura 3, donde un dispositivo (11) que forma parte de la red (ya que aunque no esté conectado físicamente a la red eléctrica (4) , si que forma parte de la misma de forma lógica al ser capaz de comunicar información con el resto de dispositivos) dispone de múltiples antenas. Este tipo de dispositivo tiene un demodulador común (6) y puede aprovechar la irregularidad de la radiación intencionadamente emitida por la línea de distribución eléctrica ^'de la casa y, del mismo modo, aprovechar que en cada canal llegan los mismos datos pero distorsionados de forma diferente, para conseguir recepciones correctas incluso con bajos niveles de señal. Finalmente, en la figura 4 se representa otro ejemplo de realización en el que se prevé un dispositivo (12) que contiene varias antenas para la recepción de la señal distorsionada de formas distintas y una conexión adicional' hacia la línea eléctrica (4) y que permite recibir por este medio la misma señal distorsionada por las características de la red, con lo que se pueden utilizar algoritmos en el demodulador (6) para recuperar la señal de forma eficiente, combinando las múltiples recepciones. Esta combinación de señales para mejorar la recepción son conocidas, como por ejemplo es el caso de las técnicas MIMO (Múltiple Input Múltiple Output) . En este caso el módulo de control (7) gobierna a la unidad de acoplo (8) para que no se transmita ninguna señal, pero también puede prever, en el caso de que se requiera, que permita seleccionar un acoplo específico para recepción que afectaría a la señal de recepción (no representado en las figuras) . Todas estas realizaciones del sistema de comunicaciones presentado pueden estar presentes en la misma red de comunicaciones dentro una casa. En la figura 5 se representa un ejemplo donde los dispositivos

(13) al (21) están conectados a la red eléctrica, al medio aéreo o bien a ambos medios, mientras que (22) al

(27) son las referencias a las distintas estancias de la casa (habitaciones o pasillo) .

En este ejemplo, el dispositivo (13) situado en la habitación (23) , inyecta señal en la red eléctrica y la propia red de distribución radia en dicha habitación, lo que hace posible la comunicación entre el dispositivo (13) y el dispositivo (14), situados ambos en la habitación (23) .

Como la red de distribución eléctrica se canaliza por la pared común entre la habitación (23) y la habitación (24) , dicha red radiará también en la habitación (24) , por lo que se hace posible la comunicación entre el dispositivo (13) y los dispositivos (15) y (16) . Por su parte, los dispositivos (15) y (16) pueden comunicarse entre sí mediante la emisión y recepción de señales de radiofrecuencia en el medio aéreo, al -disponer de elementos radiantes. La red de distribución eléctrica también es canalizada por la pared común entre la habitación (23) y el pasillo (22) , por lo que también radia hacia dicho pasillo. Allí el dispositivo (17) puede recibir la comunicación emitida por el dispositivo (13) radiada a través de dicha pared, y éste puede repetir el mensaje utilizando radiofrecuencia que puede ser captada por la red de distribución eléctrica situada en la pared entre el pasillo (22) y la habitación (26) .

La señal captada y canalizada a través de la red de distribución eléctrica es recibida por los dispositivos (18) y (20) , y por el dispositivo número (29) a través de radiofrecuencia. Los dispositivos (18) y (20) se encuentran en la habitación (26) y el dispositivo (29) en la habitación (25) , pero ambas habitaciones son contiguas al pasillo (22) .

El dispositivo (20) dispone de dos elementos radiantes para recoger la información afectada de modo distinto por el canal de comunicación y combinarlo o tratarlo mediante distintos algoritmos de forma inteligente para obtener la mayor tasa de señal respecto al ruido posible en recepción. Si a esta técnica unimos que la señal irradiada por la canalización de la red eléctrica es distinta dependiendo del punto de dicha red, el dispositivo (20) se haya en disposición de utilizar las técnicas que sacan ventaja de canales conocidos como MIMO (Múltiple Input Múltiple Output) para mejorar su recepción. En el ejemplo, el canal de comunicación dispone de múltiples entradas (la radiación no es igual en todos los puntos de la red eléctrica) y múltiples salidas (igual al número de antenas que se instalen en el dispositivo, en este caso, dos antenas) .

El dispositivo (21) , situado en la habitación (27) , por su parte, toma ventaja de su doble conexión a través de la línea eléctrica y de un elemento radiante para recibir dos versiones de la información enviada y permite el tratamiento mediante algoritmos que extraiga el máximo de información de dos fuentes alteradas de forma suficientemente incorrelada por ruidos, distorsiones y atenuaciones del canal.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- SISTEMA DE COMUNICACIONES AGNÓSTICO FRENTE AL

MEDIO DE TRANSMISIÓN, compuesto por dispositivos de comunicaciones que incluyen al menos un transmisor con un interfaz único de inyección de la señal de comunicaciones en la red eléctrica, y por al menos un receptor, caracterizado porque el interfaz de inyección de la señal comprende un módulo de distribución de la energía de la señal de comunicaciones tanto por la red eléctrica como por el medio aéreo radiado por dicha red eléctrica.

2. - SISTEMA DE COMUNICACIONES AGNÓSTICO FRENTE AL MEDIO DE TRANSMISIÓN, según reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de distribución de la energía incluye medios de refuerzo de los efectos de desbalanceo de la línea eléctrica para incrementar la parte de señal en modo común que produce radiación electromagnética a partir de la señal conducida por la red eléctrica y realizar la regulación de la proporción de la energía conducida y de la proporción de energía radiada en el punto de inyección.

3. - SISTEMA DE COMUNICACIONES AGNÓSTICO FRENTE AL MEDIO DE TRANSMISIÓN, según reivindicación 1, caracterizado porque el al menos receptor, comprende un receptor seleccionado entre un receptor de la señal conducida a través de la red eléctrica, un receptor de la señal radiada a través del medio aéreo, y combinación de ambos .

4. - SISTEMA DE COMUNICACIONES AGNÓSTICO FRENTE AL MEDIO DE TRANSMISIÓN, según reivindicaciones 2 y 4 caracterizado porque los medios de refuerzo que varían la proporción entre la energía conducida y radiada, transmiten la señal a través de un medio seleccionado entre la red eléctrica, el medio aéreo y combinación de ambos .

5.- SISTEMA DE COMUNICACIONES AGNÓSTICO FRENTE AL

MEDIO DE TRANSMISIÓN, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende dispositivos repetidores de la señal recibida para extender la cobertura del sistema de comunicaciones.