Aparato y método para transmisión/recepción multiportador con valuación de calidad de transmisión.

Un aparato de transmisión/recepción para transmitir una señal que es modulada con base en datos de entradaa otro aparato por medio de una ruta de transmisión sobre una red de comunicaciones,

y recibir una señal desde otroaparato sobre la red de comunicaciones y desmodular la señal recibida, que comprende:

una sección de transmisión de modulación-multiportador (2, 3) para modular una pluralidad de portadores que tienenfrecuencias respectivamente diferentes con base en los datos de entrada, y transmitir la señal modulada a otro aparatosobre la red de comunicaciones;

una sección de recepción/demodulación- multiportador (5, 6) para recibir una señal modulada de multiportadortransmitida desde otro aparato sobre la red de comunicaciones y desmodular la señal modulada de multiportador; yuna sección de control (1, 7) para controlar las reglas de modulación que se van a utilizar en la sección de transmisiónde modulación-multiportador o de las reglas de modulación que se van a utilizar en la sección derecepción/demodulación- multiportador, caracterizado porque

si se satisface una condición de activación predeterminada, la sección de control se comunica con otro aparato sobre lared de comunicaciones actuando como una contraparte de comunicación, ejecuta dos o más instancias de un algoritmode estimación de canal para evaluar la calidad de la transmisión sobre una ruta de transmisión con respecto a unafrecuencia de cada portador, y controla, con base en la calidad de la transmisión evaluada a través de dos o másinstancias del algoritmo de estimación de canal ejecutado, las reglas de modulación que se van a utilizar en la secciónde transmisión de modulación-multiportador o las reglas de demodulación que se van a utilizar en la sección derecepción/demodulación- multiportador,

la ruta de transmisión es una línea de energía a la que se aplica energía eléctrica comercial, y

se asegura que un intervalo de tiempo entre dos distancias adyacentes del algoritmo de estimación de canal que se vana ejecutar son diferentes a un entero múltiple de un ciclo de la energía eléctrica comercial y diferente a un enteromúltiple de la mitad del ciclo de la energía eléctrica comercial.

Aparato y método para transmisión/recepción multiportador con evaluación de calidad de transmisión

Campo técnico

La presente invención se relaciona con un aparato y un método que pueden realizar transmisiones de datos con el fin de poder adaptarse a cambios en el estado de una ruta de transmisión. Más particularmente, la presente invención se relaciona con un aparato y un método de transmisión/recepción de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

Técnica anterior

Como sistemas de red de comunicación que realizan transmisiones de datos con el fin de poderse adaptar a los estados de cambio de una ruta de transmisión al monitorear el estado de una ruta de transmisión, los sistemas LAN inalámbricos y los sistemas de comunicación de línea de energía han tenido uso práctico.

Como un sistema LAN inalámbrico, IEEE 802. 11b utiliza 2.4 GHz, y IEEE 802. 11a utiliza 5 GHz son estandarizados, y son ampliamente prevalentes. Los sistemas LAN descritos anteriormente emplean un algoritmo mediante el cual se selecciona un método de modulación adecuado desde entre diferentes tipos de métodos de modulación de acuerdo con las condiciones de transmisión. El algoritmo reduce una velocidad de comunicación de acuerdo con las condiciones de transmisión. IEEE 802. 11a proporciona una velocidad de transmisión de 54 Mbps al utilizar 64 QAM, pero su rango de comunicación e inmunidad al ruido son sustancialmente inferiores a un método de modulación tal como el 16 QAM. Sin embargo, el sistema LAN inalámbrico cambia un método de modulación de acuerdo con las condiciones de transmisión, continuando por lo tanto la transmisión.

De otra parte, HomePlug1.0, que es un estándar de un sistema de comunicación mediante el cual se realiza comunicación a 14 Mbps al utilizar una línea de energía doméstica, desarrollado por HomePlug Powerline Alliance, y está en uso práctico (ver Sobia Baig et al., "A Discrete Multitone Transceiver at the Heart of the PHY Layer of an In-Home Power Line Communication Local Area Network", IEEE Communication Magazine, Abril 2003, pp. 48-53) .

La FIGURA 13 es un diagrama de bloques que muestra una estructura de un aparato de transmisión/recepción 90 definido por HomePlug1.0. En la FIGURA 13, el aparato de transmisión/recepción 90 incluye una sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91, una pluralidad de secciones de codificador QAM 92, una sección IFFT 93, un AFE (Extremo Delantero Análogo) 94, una sección FFT 95, una pluralidad de secciones de decodificador QAM 96, una sección de control de comunicación de extremo de recepción 97, y una sección de notificación de resultados analíticos/reconocimiento SNR 98.

La sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91 determina cómo asignar una cadena de bits de datos de entrada a las secciones codificadoras QAM 92 con base en resultados analíticos SNR notificados por la sección de notificación de resultados analíticos/reconocimiento SNR 98. La sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91 asigna una cadena de bits de datos de entrada a cada sección de codificador QAM 92 de acuerdo con un esquema de asignación determinado con base en los resultados analíticos SNR. Es decir, la sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91 realiza conversión de serie en paralelo para datos de entrada de acuerdo con un esquema de asignación determinado con base en los resultados analíticos SNR. La sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91, que está provista con un buffer para almacenar temporalmente datos de entrada, almacena temporalmente datos de entrada en el buffer. Luego, la sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91 realiza conversión serie a paralelo para datos de entrada almacenados temporalmente, y genera los datos convertidos. En el caso en donde los datos transmitidos no se reciban exitosamente, la sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91 retransmite los datos de entrada almacenados temporalmente de acuerdo con un reconocimiento notificado por la sección de notificación de resultados analíticos/reconocimiento SNR 98.

Un aparato de transmisión/recepción de extremo de transmisión y un aparato de transmisión/recepción de extremo de recepción realizan un proceso para cambiar un esquema de asignación de bits con base en los resultados analíticos SNR en una forma coordinada. Específicamente, aparato de transmisión/recepción de extremo de transmisión transmite un paquete de formación al aparato de transmisión/recepción de extremo de recepción. En respuesta a esto, el aparato de transmisión/recepción de extremo de recepción analiza un SNR (Relación Señal-Ruido) de cada portador con base en el paquete de formación transmitido. El SNR descrito anteriormente de cada portador se envía de nuevo al aparato de transmisión/recepción de extremo de transmisión como resultados analíticos SNR. Con base en los resultados analíticos transmitidos SNR, el aparato de transmisión/recepción de extremo de transmisión determina un número de bits asignados a cada portador. En adelante, el proceso descrito anterior se denomina como una sesión de formación.

Cada sección de codificador QAM 92 convierte una entrada de cadena de bits desde la sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91 hasta un valor de amplitud y un valor de fase al utilizar QAM (Modulación de Amplitud de Cuadratura) .

La sección IFFT 93 ejecuta una transformación Fourier inversa con base en el valor de amplitud y la entrada de valor de fase de cada sección de codificador QAM 92, y genera sus resultados. Sin embargo, se genera una señal OFDM modulada de acuerdo con los datos de entrada. La señal OFDM descrita anteriormente se transmite a otro aparato de transmisión/recepción a través del AFE 94.

La sección FFT 95 realiza una transformación Fourier paras la señal OFDM recibida desde otro aparato de transmisión/recepción a través del AFE 94, y genera un valor de amplitud y un valor de fase de cada portador.

Cada sección de decodificador QAM 96 demodula el valor de amplitud y el valor de fase, que se genera desde la sección FFT 95, de nuevo a una cadena de bits al utilizar QAM, y genera la cadena de bits.

La sección de control de comunicación de extremo de recepción 97 convierte la cadena de bits de salida de cada sección de decodificador QAM 96 a una cadena de bits continua, y genera la cadena de bits continua como datos de salida. Es decir, la sección de control de comunicación de extremo de recepción 97 realiza la conversión serie a paralelo, generando por lo tanto datos de salida. También, la sección de control de comunicación de extremo de recepción 97 analiza un SNR de cada portador con base en el valor de amplitud y el valor de fase de salida de cada decodificador QAM 96 durante la sesión de formación. La sección de control de comunicación de extremo de recepción 97 notifica los resultados analíticos SNR a la sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91 a través de la sección de notificación de resultados analíticos/reconocimiento SNR 98. La sección de control de comunicación de extremo de recepción 97 revisa sí o no todos los paquetes transmitidos desde el aparato de transmisión/recepción de extremo de transmisión se reciben exitosamente con base en los datos de salida generados. El proceso de revisión descrito anteriormente se denomina como reconocimiento. La sección de control de comunicación de extremo de recepción 97 notifica resultados de reconocimiento a la sección de control de comunicación de extremo de transmisión 91 a través de la sección de notificación de resultados analíticos/reconocimiento SNR 98.

El aparato de transmisión/recepción 90 mostrado en la FIGURA 13, que cumple con el HomePlug1.0, divide una cadena de datos en un número grande de datos de baja proporción, y asigna los datos divididos a un número grande de subportadores, cada de los cuales es ortogonal con los otros, para transmisión. La sección de control de comunicación de extremo de recepción 97 utiliza un algoritmo de estimación de canal, que se ejecuta durante una sesión de formación, para medir un SNR de acuerdo con una trama específica transmitida desde un extremo de transmisión. El algoritmo de estimación de canal cambia una velocidad de modulación al estimar las condiciones del canal. Mediante especificaciones HomePlug1.0 convencionales, se modula una pluralidad de sub-portadores en una forma similar al seleccionar un único parámetro de modulación. Sin embargo, las investigaciones realizadas recientemente han revelado que se realiza aceleración adicional utilizando un método... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de transmisión/recepción para transmitir una señal que es modulada con base en datos de entrada a otro aparato por medio de una ruta de transmisión sobre una red de comunicaciones, y recibir una señal desde otro aparato sobre la red de comunicaciones y desmodular la señal recibida, que comprende:

una sección de transmisión de modulación-multiportador (2, 3) para modular una pluralidad de portadores que tienen frecuencias respectivamente diferentes con base en los datos de entrada, y transmitir la señal modulada a otro aparato sobre la red de comunicaciones;

una sección de recepción/demodulación- multiportador (5, 6) para recibir una señal modulada de multiportador transmitida desde otro aparato sobre la red de comunicaciones y desmodular la señal modulada de multiportador; y

una sección de control (1, 7) para controlar las reglas de modulación que se van a utilizar en la sección de transmisión de modulación-multiportador o de las reglas de modulación que se van a utilizar en la sección de recepción/demodulación- multiportador, caracterizado porque si se satisface una condición de activación predeterminada, la sección de control se comunica con otro aparato sobre la red de comunicaciones actuando como una contraparte de comunicación, ejecuta dos o más instancias de un algoritmo de estimación de canal para evaluar la calidad de la transmisión sobre una ruta de transmisión con respecto a una frecuencia de cada portador, y controla, con base en la calidad de la transmisión evaluada a través de dos o más instancias del algoritmo de estimación de canal ejecutado, las reglas de modulación que se van a utilizar en la sección de transmisión de modulación-multiportador o las reglas de demodulación que se van a utilizar en la sección de recepción/demodulación- multiportador,

la ruta de transmisión es una línea de energía a la que se aplica energía eléctrica comercial, y

se asegura que un intervalo de tiempo entre dos distancias adyacentes del algoritmo de estimación de canal que se van a ejecutar son diferentes a un entero múltiple de un ciclo de la energía eléctrica comercial y diferente a un entero múltiple de la mitad del ciclo de la energía eléctrica comercial.

2. El aparato de transmisión/recepción de acuerdo con la reivindicación 1, en donde, en cada caso del algoritmo de estimación de canal, la sección de control procede, como un resultado de la evaluación de la calidad de la transmisión sobre la ruta de transmisión con respecto a la frecuencia de cada portador, un grupo de reglas de modulación/demodulación para la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador que permite la transmisión o recepción de la señal sin deterioro en la calidad de la transmisión, y

la sección de control calcula un índice de comunicaciones en una capa física que se va a obtener cuando se utiliza cada grupo de reglas de modulación/demodulación, y selecciona uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación que dicta un índice máximo de comunicaciones como el grupo de reglas de modulación/demodulación que se va a utilizar en la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador.

3. El aparato de transmisión/recepción de acuerdo con la reivindicación 2, en donde,

en cada caso del algoritmo de estimación de canal, la sección de control evalúa la calidad de la transmisión sobre la ruta de transmisión al determinar una relación de señal a ruido sobre la ruta de transmisión con respecto a la frecuencia de cada portador, y deriva un grupo de reglas de modulación/demodulación para la sección de transmisión de modulaciónmultiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador al asignar, para cualquier portador que tenga una relación de señal a ruido que sea igual a o mayor que un valor umbral predeterminado, un nivel de modulación que está de acuerdo con el valor de la relación señal a ruido, y al asegurar que cualquier portador que tenga una relación señal a ruido que sea menor que el valor umbral predeterminado no se utiliza, con base en el nivel de modulación para cada portador, la sección de control calcula el índice de comunicaciones que se va a obtener cuando se utiliza cada grupo de reglas de modulación/demodulación, y selecciona uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación que dicta un índice máximo de comunicaciones como el grupo de reglas de modulación/demodulación que se van a utilizar en la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador.

4. El aparato de transmisión/recepción de acuerdo con la reivindicación 1, en donde,

en cada caso del algoritmo de estimación de canal, la sección de control procede, como un resultado de la evaluación de la calidad de la transmisión sobre la ruta de transmisión con respecto a la frecuencia de cada portador, un grupo de reglas de modulación/demodulación para la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador que permite la transmisión o recepción de la señal sin deterioro en la calidad de la transmisión, y

la sección de control calcula un rendimiento que se va a proporcionar para una capa superior cuando se utiliza cada grupo de reglas de modulación/demodulación, y selecciona uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación que dicta un rendimiento máximo como el grupo de reglas de modulación/demodulación que se va a utilizar en la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador.

5. El aparato de transmisión/recepción de acuerdo con la reivindicación 4, en donde,

en cada caso del algoritmo de estimación de canal, la sección de control evalúa la calidad de la transmisión sobre la ruta de transmisión al determinar una relación de señal a ruido sobre la ruta de transmisión con respecto a la frecuencia de cada portador, y deriva un grupo de reglas de modulación/demodulación para la sección de transmisión de modulaciónmultiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador al asignar, para cualquier portador que tenga una relación de señal a ruido que sea igual a o mayor que un valor umbral predeterminado, un nivel de modulación que está de acuerdo con el valor de la relación señal a ruido, y al asegurar que cualquier portador que tenga una relación señal a ruido que sea menor que el valor umbral predeterminado no se utiliza, y

la sección de control provoca que la sección de transmisión de modulación-multiportador transmita actualmente una señal al utilizar cada uno de los grupos derivados de reglas de modulación/demodulación, calcule el rendimiento para cada grupo de reglas de modulación/demodulación con base en un índice de retransmisión de datos, y seleccione uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación que dicta un rendimiento máximo como el grupo de reglas de modulación/demodulación que se va a utilizar en la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador.

6. El aparato de transmisión/recepción de acuerdo con la reivindicación 1, en donde, la sección de control incluye:

Medios de determinación de las reglas de modulación/demodulación del índice PHY para proceder, en cada caso el algoritmo de estimación de canal, como un resultado de la evaluación de la calidad de la transmisión sobre la ruta de transmisión con respecto a la frecuencia de cada portador, un grupo de reglas de modulación/demodulación para la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador que permite la transmisión o recepción de la señal sin deterioro en la calidad de la transmisión, calcular un índice de comunicaciones en una capa física que se va a obtener cuando se utiliza cada uno de los grupos derivados de reglas de modulación/demodulación, y seleccionar uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación que dictan un índice máximo de comunicaciones como el grupo de reglas de modulación/demodulación que se va a utilizar en la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador;

Los medios de determinación de las reglas de modulación/demodulación del índice MAC para proceder, en cada caso el algoritmo de estimación de canal, como un resultado de la evaluación de la calidad de la transmisión sobre la ruta de transmisión con respecto a la frecuencia de cada portador, un grupo de reglas de modulación/demodulación para la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador que permite la transmisión o recepción de la señal sin deterioro en la calidad de la transmisión, calcular un rendimiento que se proporciona para una capa superior cuando se utiliza cada uno de los grupos derivados de reglas de modulación/demodulación, y seleccionar uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación que dicta un rendimiento máximo como el grupo de reglas de modulación/demodulación que se va a utilizar en la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador; y cambiar medios, con base en una condición predeterminada, para cambiar entre la selección del grupo de reglas de modulación/demodulación que se van a utilizar al emplear los medios de determinación de las reglas de modulación/demodulación del índice PHY o seleccionar el grupo de reglas de modulación/demodulación que se van a utilizar al emplear los medios de determinación de las reglas de modulación/demodulación del índice MAC.

7. El aparato de transmisión/recepción de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la sección de control retransmite datos si los datos no fueron recibidos correctamente por el otro aparato que actúa como la contraparte de comunicación.

8. El aparato de transmisión/recepción de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la sección de control comprende adicionalmente medios de evaluación de calidad de transmisión para, en respuesta a un algoritmo de estimación de canal ejecutado por el otro aparato sobre la red de comunicaciones que actúa como la contraparte de comunicación, evaluar la calidad de la transmisión sobre la ruta de transmisión con respecto a la frecuencia de cada portador, y regresar un resultado de cada evaluación al otro aparato.

9. El aparato de transmisión/recepción de acuerdo con la reivindicación 8, en donde, con base en la evaluación de la calidad de la transmisión sobre la ruta de transmisión con respecto a la frecuencia de cada portador, los medios de evaluación de calidad de transmisión obtienen un grupo de reglas de modulación/demodulación para cada caso del

algoritmo de estimación de canal, calcula un índice de comunicaciones en una capa física que se va a obtener cuando se utiliza cada uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación, y regresa uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación que dicta un índice máximo de comunicaciones al otro aparato.

10. El aparato de transmisión/recepción de acuerdo con la reivindicación 1, en donde, con base en los resultados de la evaluación de la calidad de la transmisión sobre la ruta de transmisión con respecto a la frecuencia de cada portador que se envía desde el otro aparato sobre la red de comunicaciones que actúa como la contraparte de comunicación en respuesta a cada caso del algoritmo de estimación de canal, la sección de control obtiene un grupo de reglas de modulación/demodulación para cada caso del algoritmo de estimación de canal, calcula un índice de comunicaciones en una capa física que se va a obtener cuando se utiliza cada uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación, y selecciona uno de los grupos de reglas de modulación/demodulación que dicta un índice máximo de comunicaciones como el grupo de reglas de modulación/demodulación que se va a utilizar en la sección de transmisión de modulación-multiportador y la sección de recepción/demodulación- multiportador.

11. Un método para determinar un grupo de reglas de modulación/demodulación que se va a utilizar en el primer y segundo aparatos de recepción/transmisión (100, 101) para transmitir o recibir una señal modulada de multiportador a través de una ruta de transmisión sobre una red de comunicaciones, caracterizado por

una etapa realizada a través de una cooperación del primer aparato de transmisión/recepción y el segundo aparato de transmisión/recepción, si se satisface una condición de activación predeterminada, ejecutar dos o más instancias de un algoritmo de estimación de canal para evaluar la calidad de la transmisión sobre una ruta de transmisión en la red de comunicaciones con respecto a una frecuencia de cada portador, y

una etapa para determinar, con base en la calidad de la transmisión evaluada a través de los dos o más instancias del algoritmo de estimación de canal ejecutado, un grupo de reglas de modulación/demodulación que se van a utilizar para la modulación/demodulación-multiportador, en donde la ruta de transmisión es una línea de energía a la que se aplica la energía eléctrica comercial, y en donde se asegura que un intervalo de tiempo entre dos distancias adyacentes del algoritmo de estimación de canal que se va a ejecutar es diferente a un entero múltiple de un ciclo de la energía eléctrica comercial y diferente a un entero múltiple de la mitad del ciclo de la energía eléctrica comercial.