Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores.

Que incrementa las prestaciones de un sistema de comunicaciones mediante la creación de múltiples canales de comunicación con un alto grado de aislamiento entre ellos sobre un mismo medio físico formado por múltiples conductores.El procedimiento puede ser extendido para ser usado en diversas aplicaciones, como la reutilización de frecuencias sobre un mismo canal, el aumento de la capacidad de los enlaces punto a punto en una red, la mejora de prestaciones y la fiabilidad al utilizarse con procesado digital de señales en transmisión o en recepción, entre otras

Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores.

Objeto de la invención

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores.

En cualquier sistema de comunicaciones se intenta aprovechar al máximo las características del medio de comunicación para conseguir la máxima capacidad de transmisión, fiabilidad, cobertura, etc. En el caso de que el medio de comunicaciones esté formado por múltiples conductores es posible utilizar dichos conductores para alcanzar uno o varios de estos objetivos.

El procedimiento descrito en la presente invención se utiliza en un medio formado por múltiples conductores tanto para mejorar las prestaciones de la comunicación, como para incrementar la reutilización de frecuencias utilizadas, o mejorar la repetición, entre otras aplicaciones.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de comunicaciones necesitan un medio de transmisión de las señales que muchas veces está formado por múltiples conductores. La presencia de estos múltiples conductores puede ser aprovechada para mejorar diversas prestaciones del sistema de comunicaciones, tales como la capacidad de transmisión o la inmunidad al ruido, entre otras. Aunque este problema ha sido planteado y se han encontrado algunas soluciones más o menos válidas en el pasado, la presente invención presenta una nueva solución que aprovecha la multiplicidad de conductores de forma óptima para aumentar las prestaciones de la transmisión en el medio.

A continuación se describen los conceptos convencionales que se emplean en la presente invención. Se entiende "modo" como la inyección de tensión o corriente sobre una combinación selectiva de conductores, plano de referencia o ambos. Asimismo, se define la "multiinyección ortogonal" como una inyección de múltiples modos ortogonales entre sí. Los modos de inyección se dividen en modo común, modos diferenciales y modos pseudo-diferenciales. El modo común es aquél que provoca circulación de corrientes por el plano de referencia. Los modos diferenciales consisten en la inyección por un conductor y la toma del retorno por otro, mientras que los modos pseudo-diferenciales consisten en la inyección de tensión o corriente entre uno o más conductores y el retorno por uno o más conductores diferentes a los utilizados para la inyección, siendo el número de conductores utilizados en este caso más de dos.

En el estado del 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 cabe citar la patente "Space time coded data transmission via inductive effect between adjacent power lines" (GB238372A) que describe la utilización de múltiples caminos para la señal de comunicaciones sobre la red eléctrica y en la aplicación de procesado digital para identificar en cada nodo los mejores periodos de tiempo y bandas de frecuencia para comunicarse. Además, en este documento, se trata el canal como un sistema de múltiples entradas y múltiples salidas donde la señal se acopla entre los distintos conductores para llegar por varios caminos a los nodos. Este documento no resta novedad ni altura inventiva a la presente invención, puesto que no se realizan múltiples inyecciones ortogonales sobre un medio multiconductor, sino un método distinto para realizar las comunicaciones que busca aprovechar el acoplamiento entre conductores en lugar de eliminarlo.

Por otro lado las publicaciones "A novel approach to the modeling of the indoor power line channel Part I: Circuit analysis and companion model" (IEEE Trans. Power Del., vol. 20, no. 2, pp. 655-663, Apr. 2005) y "A novel approach to the modeling of the indoor power line channel Part II: Transfer function and channel properties" (IEEE Trans. Power Del., vol. 20, no. 3, Jul. 2005) analizan el canal formado por la red eléctrica como medio de transmisión dentro de las casas, asimilándolo a la teoría de líneas de transmisión en multiconductores (MTL), con el fin de conseguir un modelo realista para dicho canal. Esto no interfiere con la novedad ni altura inventiva de la presente invención puesto que la invención se basa en el aumento de prestaciones de un sistema de comunicaciones mediante la multiinyección ortogonal de señales, independientemente del modelo utilizado para el canal.

Otra publicación del estado del arte tiene como título "High-Frequeny characteristics of overhead multiconductor power lines for broadband communication" (IEEE Jour. Communications, Vol. 24, no. 7, Jul. 2006), y presenta otro modelo avanzado para el canal formado por la red eléctrica como medio de transmisión en líneas aéreas de media tensión. Por las mismas razones que las indicadas anteriormente, este documento no interfiere con la novedad ni altura inventiva puesto que el procedimiento de la presente invención puede aplicarse independientemente del modelado que se realice sobre el canal de comunicaciones.

Por otro lado, la publicación "Characteristics of powerline channels in cargo ships" de Tsuzuki, Yoshida, Yamada, Kawasaki, Mrai, Matsuyam y Suzuli (IEEE 1-4244-1090-8/07) describe la forma de caracterizar la red eléctrica de los cables de un barco de carga, donde el cableado es de dos hilos con pantalla a tierra. Para ello se inyecta una misma señal en forma común y diferencial (dual mode transmission), y se recibe de forma diferencial, con lo que se aprovecha la conversión de señales por acoplamiento (crosstalk) para conseguir una menor atenuación respecto a la utilización de sólo la transmisión diferencial. Esto es, a partir de un sistema de varios hilos, en esta publicación se busca tener un único canal de comunicaciones. La presente invención utiliza modos de inyección ortogonales en N cables buscando conseguir hasta N canales de comunicaciones independientes, aprovechando dicha ortogonalidad para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones evitando el crosstalk en lugar de potenciarlo, lo que no está anticipado ni resulta evidente para un experto medio en la materia a partir de esta publicación.

En el estado del arte previo a la presente patente también puede encontrarse la publicación "Vectored Transmission for Digital Subscriber Line Systems" (George Ginis, John M. Cioffi, IEEE Journal On Selected Areas in Communications, Vol. 20, No. 5, June 2002) en la que se describe la forma de incrementar la velocidad de transmisión en un mazo de pares trenzados, donde la inyección en dichos pares trenzados se hace de forma diferencial, coordinando las transmisiones y usando técnicas de entradas y salidas múltiples (MIMO) para cancelar el crosstalk. Tal y como ocurre con otros documentos del estado del arte, esto no anticipa la presente invención cuyo procedimiento se basa en inyecciones ortogonales sobre N conductores para conseguir aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones.

Una patente del fondo tecnológico relacionada con la problemática a resolver es la denominada "Phantom Use in DSL systems" con número de publicación US 2006/0268966. Esta patente utiliza un modo común que se superpone a las señales que se envían en un mazo de pares trenzados (denominado phantom mode) donde la inyección en dichos pares trenzados se hace de forma diferencial. Con ello se genera un nuevo camino para la comunicación utilizando la radiación producida por este modo. Nuestra patente utiliza multiinyecciones ortogonales para la creación de nuevos canales, por lo que no interfiere con esta patente.

Finalmente, también se puede relacionar con el estado del arte la constribución "Submission to Working Group T1E1.4" (GDSL, Gigabit DSL, J. Cioffi et al, T1E1.4/2003-487R1). En esta contribución se utilizan inyecciones diferenciales sobre pares trenzados utilizando un conductor escogido como referencia para la señal de retorno. Como en anteriores ocasiones, este documento no resta novedad ni altura inventiva, puesto que el procedimiento planteado en esta patente se basa en la multiinyección ortogonal sobre N conductores, y no en inyecciones diferenciales, para conseguir aumentar las prestaciones del sistema de comunicaciones.

Descripción de la invención

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la ...

1. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, donde dicho medio de transmisión está formado por N conductores y un plano de referencia, caracterizado porque comprende inyectar señales de comunicación en hasta N modos, siendo un modo la inyección selectiva de tensión o corriente sobre una combinación selectiva entre conductores, plano de referencia y combinación de ambos; de forma que dichos modos sean ortogonales entre sí.

2. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende realizar la inyección únicamente en modos seleccionados entre modos diferenciales, pseudo-diferenciales y combinación de los mismos.

3. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1, caracterizado porque el medio de transmisión es la red eléctrica.

4. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1, caracterizado porque el equipo transmisor inyecta simultáneamente en hasta N modos de los diferenciales, pseudo-diferenciales y modo común en el proceso de comunicación, para multiplicar la capacidad de transmisión en el sistema de comunicaciones sin utilizar procesado digital extra.

5. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 4, caracterizado porque el equipo transmisor inyecta simultáneamente sobre el mismo ancho de banda o rango de frecuencias.

6. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1, caracterizado porque cada una de las redes de comunicación coexistentes en un mismo medio físico utiliza un conjunto diferente de modos de inyección, de entre los N posibles, tal que los conjuntos de modos de inyección seleccionados por las distintas redes de comunicación son disjuntos; para incrementar la atenuación entre redes y mejorar la coexistencia de redes en un mismo medio.

7. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1 donde el sistema de comunicaciones utiliza repetidores en frecuencia que utilizan filtros para anular interferencias entre las distintas bandas, caracterizado porque dichos repetidores utilizan modos de inyección distintos de entre los N posibles; para relajar las especificaciones de los filtros o eliminar su uso y para reducir la interferencia entre las señales transmitidas por los distintos repetidores.

8. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1, caracterizado porque los equipos que forman el sistema de comunicaciones reutilizan las mismas frecuencias sin producir interferencia entre sí mediante la utilización de diferentes modos de inyección; para obtener mayor flexibilidad en la reutilización de rangos de frecuencia en la planificación de redes de comunicaciones.

9. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 5, caracterizado porque se transmiten múltiples versiones de la señal de comunicaciones en los modos de inyección utilizados que se combinan en recepción; para mejorar la fiabilidad de la comunicación.

10. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 5, caracterizado porque se aplica procesado digital de entrada y salida múltiple (MIMO) de las señales de comunicaciones en los modos de inyección utilizados, de entre los N posibles; para mejorar las prestaciones de la comunicación.

11. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 10, caracterizado porque se aplican técnicas de codificación espacio-temporal consistentes en distribuir la señal de comunicaciones entre los modos de inyección utilizados; para explotar al mismo tiempo la diversidad y la ganancia de codificación.

12. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 10, caracterizado porque se aplican técnicas de transmisión a través de los autovectores del canal (eigenmode transmission) en transmisión y recepción para permitir al receptor decodificar las señales recibidas a través de cada uno de los modos de inyección utilizados.

13. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 10, caracterizado porque se aplican en recepción técnicas de cancelación de la interferencia (o crosstalk) entre los modos de inyección utilizados; para aumentar la relación señal a ruido (SNR) detectada en cada uno de dichos modos de inyección.

14. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1, donde el sistema de comunicaciones está formado por dos equipos, caracterizado porque los equipos se comunican bidireccionalmente al mismo tiempo (full-duplex communication) para lo que un primer equipo utiliza un conjunto de modos de inyección de entre los N posibles para transmitir al segundo equipo y otro conjunto de modos de inyección diferentes para recibir las señales del segundo equipo, mientras que el segundo equipo utiliza el primer conjunto para recibir y el segundo para transmitir, donde dichos conjuntos son disjuntos.

15. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1, donde el sistema de comunicaciones está formado por múltiples equipos, caracterizado porque un equipo transmite simultáneamente a otros equipos utilizando un conjunto de modos de inyección para la transmisión a cada uno de los equipos receptores, donde dichos conjuntos son disjuntos.

16. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1, donde el sistema de comunicaciones está formado por múltiples equipos, caracterizado porque un equipo recibe simultáneamente de otros equipos utilizando un conjunto de modos de inyección para la recepción desde cada uno de los equipos transmisores, donde dichos conjuntos son disjuntos.

17. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1, caracterizado porque únicamente se utilizan los modos de inyección que presentan mejores características para la comunicación; para aumentar la robustez y prestaciones del sistema de comunicaciones.

18. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 17, caracterizado porque las características de la comunicación que permiten seleccionar los modos de inyección están seleccionadas entre el ruido presente en el modo de inyección, la interferencia presente en el modo de inyección, la estabilidad del canal en el modo de inyección, radiación provocada por el modo de inyección, atenuación del canal en el modo de inyección y una combinación de los mismos.

19. Procedimiento para aumentar las prestaciones de un sistema de comunicaciones sobre un medio formado por múltiples conductores, según reivindicación 1 donde se utiliza modulación OFDM, caracterizado porque se utilizan selectivamente técnicas de procesado digital diferentes, modos de inyección diferentes y una combinación de las anteriores, en grupos formados por una o varias portadoras de la modulación OFDM.