Repetidor de señal de un solo puerto.

Que se conecta en paralelo al medio de comunicación (3),

sobre el que únicamente necesita un punto de acceso (5). El repetidor (4) consta de un amplificador (11), un circuito híbrido (12) y una realimentación, y consigue aumentar el alcance y la capacidad de transmisión de comunicaciones realizadas sobre un medio conducido sin los inconvenientes de los repetidores tradicionales, que tienen que interrumpir la línea y necesitan 2 puntos de acceso al canal

Repetidor de señal de un solo puerto.

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 repetición de señales para cualquier sistema de comunicación que utiliza un medio físico como canal de comunicaciones, con la característica de que no es necesario interrumpir dicho medio físico para introducir el dispositivo de repetición, sino que puede conectarse en paralelo manteniendo las ventajas de repetir la señal, esto es, alcanzar mayor cobertura y mayor capacidad de transmisión. Específicamente, este dispositivo es apropiado para comunicaciones sobre la red eléctrica, donde interrumpir la línea eléctrica para situar un repetidor de señales no es una posibilidad en la mayoría de entornos.

La ventaja principal del dispositivo de la invención, por tanto, es aumentar el alcance y la capacidad de transmisión de las señales de comunicación sin necesidad de cortar el canal de comunicaciones para insertar dicho dispositivo repetidor.

Antecedentes de la invención

En general, los sistemas de comunicación pueden dividirse en sistemas de comunicación a través del medio aéreo (inalámbricas) o a través de un medio conducido.

En ambos tipos de sistemas, debido a las pérdidas inherentes de ambos medios, la señal transmitida se irá atenuando hasta que pase por debajo del umbral de sensibilidad de los posibles receptores, con lo que, a cierta distancia, se interrumpirá la comunicación.

Para aumentar el alcance, o bien mejorar la capacidad de transmisión en general, es necesario incluir repetidores o regeneradores de señal. Si la comunicación se realiza a través del medio aéreo, la situación del repetidor no es especialmente problemática. En cambio, si el medio de comunicación es conducido, es probable que dicho repetidor tenga que situarse dentro de dicho medio, interrumpiendo la línea de comunicación. En muchos casos esto no puede realizarse por el tipo de canal de comunicación utilizado (como por ejemplo, la red eléctrica).

La presente invención muestra un repetidor de señales conducidas, incrementando el alcance y capacidad de transmisión de cualquier sistema de comunicaciones, sin necesidad de cortar o interrumpir el medio conducido.

En el estado de arte existen algunas patentes con conceptos relacionados pero que no afectan ni a la novedad ni a la altura inventiva de la presente invención. Por ejemplo, la patente US6598232B1 de título "Hybrid amplifier-regenerator for optimizing cable network transmissions" presenta un proceso de amplificación, pero para lo que realiza una conversión de 2 a 4 hilos en ambos extremos del dispositivo regenerador y amplifica cada sentido de transmisión por separado de forma digital. La presente invención propone un sistema alternativo en el que no es necesaria la interrupción del canal ni una amplificación independiente de cada sentido, con lo que se simplifica el hardware necesario y por tanto el coste final.

Otro ejemplo es la patente US3973089A1 de título "Adaptive hybrid circuit", que describe un conversor de 2 a 4 hilos con un híbrido activo realizado con un filtro "tapped delay line". Como ya ocurría con la anterior referencia, el utilizar un conversor de 2 a 4 hilos implica abrir el canal para insertar dos de estos dispositivos enfrentados para realizar la función de repetidor bidireccional, cosa que no es necesaria con el dispositivo de la presente invención, en el que sólo es necesario tener acceso a un punto del canal sin necesidad de interrumpir el medio de transmisión.

Descripción de la invención

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en un repetidor de señal de un solo puerto, que se sitúa en paralelo al medio de comunicación sin necesidad de interrumpir dicho canal de comunicaciones, accediendo a dicho medio mediante un único punto de acceso, y que comprende un circuito híbrido, con un puerto bidireccional que se conecta al canal de comunicaciones, un puerto de entrada y puerto de salida, donde el puerto de entrada y el de salida se encuentran aislados; y un amplificador, cuya salida se conecta al puerto de entrada del circuito híbrido y cuya entrada se conecta al puerto de salida del circuito híbrido.

Para que el funcionamiento del repetidor de señal sea óptimo es necesario que el circuito híbrido esté adaptado a la impedancia del canal de comunicaciones en el punto de acceso, de forma que se consiga obtener ganancia de señal sin oscilación.

Dependiendo de si se conoce cual es la impedancia que el repetidor ve en el punto de acceso al canal, la adaptación del circuito híbrido será fija por diseño o deberá ser adaptable. Si la impedancia del canal de comunicaciones en el punto de acceso es fija y conocida, se diseña el circuito híbrido adaptado a dicha impedancia fija conocida. En cambio, si la impedancia del canal de comunicaciones en el punto de acceso es desconocida a priori, se utiliza un circuito híbrido adaptativo para adaptarse a dicha impedancia desconocida.

Una implementación del circuito híbrido adaptativo consistiría en un circuito sumador/restador donde la entrada positiva es la señal del canal de comunicaciones y la entrada negativa es la salida del filtro adaptativo; una impedancia que conecta la salida del amplificador con el punto de acceso al canal de comunicaciones; y un filtro adaptativo cuya entrada es la salida amplificador, y cuya salida es la entrada negativa del circuito sumador/restador; y una realimentación de la salida del circuito sumador/restador a la entrada del amplificador del repetidor de señal de un solo puerto. Gracias a ello se consigue una ganancia de señal controlada tras adaptar el filtro a la función de transferencia entre la salida del amplificador y el punto de acceso al canal de comunicaciones.

El filtro adaptativo que constituye el núcleo del circuito híbrido adaptativo puede implementarse de varias formas, entre ellas, mediante un filtro de respuesta impulsional finita (FIR) digital, o bien mediante un filtro de respuesta impulsional finita (FIR) analógico.

En cualquiera de los casos anteriores, utilizando un FIR analógico o digital, es necesario ajustar la respuesta del filtro, cosa que puede realizar aplicando un algoritmo de gradiente.

Antes de poner en funcionamiento el repetidor analógico de un solo puerto con circuito híbrido adaptativo, es necesario realizar una adaptación inicial al canal. Esto puede realizarse siguiendo los siguientes pasos: desconectar la realimentación, dejando el sistema en lazo abierto; inyectar una señal al amplificador con contenido espectral en el ancho de banda utilizado en el canal de comunicaciones; realizar la adaptación del circuito híbrido en lazo abierto con la señal inyectada maximizando su aislamiento; y finalmente volver a cerrar el lazo para el funcionamiento normal como dispositivo repetidor.

Usualmente no es posible conectar el repetidor analógico de un solo puerto directamente al punto de acceso al canal de comunicaciones, sino que debe utilizarse una línea de transmisión para conectar el repetidor al punto de acceso. En este caso, la respuesta de dicha línea de transmisión debe ser tenida en cuenta en el proceso de repetición. Si el repetidor se conecta al canal de comunicaciones a través de una línea de transmisión de respuesta conocida, al repetidor se le añade una compensación en el bucle de realimentación entre la salida del circuito híbrido y la entrada del amplificador.

En cambio, si el repetidor se conecta al canal de comunicaciones a través de una línea de transmisión de respuesta desconocida, al repetidor se le añade un retardo entre dicha línea de transmisión de respuesta desconocida y el puerto bidireccional del circuito híbrido, o bien se añade dicho retardo dentro del bucle de realimentación del dispositivo repetidor.

Otra posibilidad en caso de que el repetidor se conecte al canal de comunicaciones a través de una línea de transmisión de respuesta desconocida es que se añada una compensación en el bucle de realimentación entre la salida del circuito híbrido y la entrada del amplificador cuyo valor se ajuste en función de la señal recibida por uno o más de los nodos del cana de comunicaciones.

La compensación de la señal repetida puede ser utilizada bien para maximizar la señal recibida en uno o más de los nodos de la red de comunicaciones, o bien para minimizar la señal recibida en dichos nodos.

Finalmente, aunque el...

1. Repetidor de señal de un solo puerto, caracterizado porque comprende los siguientes elementos y conexiones:

para situarse el repetidor paralelo al canal de comunicaciones (3) sin necesidad de interrumpir dicho canal de comunicaciones (3) y accediendo a dicho canal (3) mediante un único punto de acceso (5).

2. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 1, donde el circuito híbrido (12) está adaptado a la impedancia del canal de comunicaciones (3) en el punto de acceso (5), para obtener ganancia de señal sin oscilación.

3. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 2, tal que, si la impedancia del canal de comunicaciones (3) en el punto de acceso (5) es fija (5) y conocida; el diseño del circuito híbrido (12) está adaptado a dicha impedancia fija conocida.

4. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 2, tal que, si la impedancia del canal de comunicaciones (3) en el punto de acceso (5) es desconocida a priori, se utiliza un circuito híbrido (12) adaptativo para adaptarse a dicha impedancia desconocida.

5. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 4, tal que el circuito híbrido (12) adaptativo comprende:

para conseguir una ganancia de señal controlada tras adaptar el filtro (15) a la función de transferencia entre la salida del amplificador (11) y el punto de acceso (5) al canal de comunicaciones (3).

6. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 5, donde el filtro adaptativo (15) comprende un filtro de respuesta impulsional finita (FIR) digital (24).

7. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 5, donde el filtro adaptativo (15) comprende un filtro de respuesta impulsional finita (FIR) analógico (33).

8. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 6 ó 7, donde el filtro de respuesta impulsional finita (FIR) se ajusta mediante un algoritmo de gradiente.

9. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 4, en el que la adaptación del circuito híbrido (12) adaptativo al canal (3)comprende:

10. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 1, tal que el repetidor se conecta al canal de comunicaciones (3) a través de una línea de transmisión (37) de respuesta conocida, caracterizado porque se añade una compensación (39) en el bucle de realimentación entre la salida del circuito híbrido (12) y la entrada del amplificador (11).

11. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 1, tal que el repetidor se conecta al canal de comunicaciones (3) a través de una línea de transmisión (37) de respuesta desconocida, caracterizado porque se añade un retardo entre dicha línea de transmisión (37) de respuesta desconocida y el puerto bidireccional (12a) del circuito híbrido.

12. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 1, tal que el repetidor (4) se conecta al canal de comunicaciones (3) a través de una línea de transmisión (37) de respuesta desconocida, caracterizado porque se añade un retardo en el bucle de realimentación del dispositivo repetidor (4).

13. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 1, tal que el repetidor (4) se conecta al canal de comunicaciones (3) a través de una línea de transmisión (37) de respuesta desconocida, caracterizado porque se añade una compensación (39) en el bucle de realimentación entre la salida del circuito híbrido (12) y la entrada del amplificador (11) cuyo valor se ajusta en función de la señal recibida por uno o más de los nodos del canal de comunicaciones (3).

14. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 13, tal que la compensación de la señal repetida maximiza la señal recibida en uno o más de los nodos de la red de comunicaciones.

15. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 13, tal que la compensación de la señal repetida minimiza la señal recibida en uno o más de los nodos de la red de comunicaciones.

16. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 1, donde el canal de comunicaciones (3) es la red eléctrica.

17. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 1, donde el canal de comunicaciones (3) es cable coaxial.

18. Repetidor de señal de un solo puerto, según reivindicación 1, donde el canal de comunicaciones (3) es par trenzado.