CN102227878A - 考虑回波的传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及考虑回波的传输方法(1)和传输装置。该方法和装置改编(4)传输功率掩模以便考虑根据回波函数(h_AA)估计的回波功率，该回波是由于该发射机装置在传输信道上传送的序列的传输而引起的。

Description

考虑回波的传输方法

技术领域

本发明涉及电信领域。在该领域内，本发明更具体地涉及所谓数字通信。

背景技术

数字通信特别包括基于有线的通信。该通信的传输通过链接发射机和接收机的有时称为传播信道的传输信道来执行。传输信道对应于发射机和接收机之间的物理链路。该链路由某些参数并特别由该链路的性质(基于有线、无线电等)来定义。认为诸如耦合器或转发器的某些中间设备形成该传输信道的一部分。事实上，该设备仅参与物理信号的传输，并从发射机和接收机的角度来看是透明的。

本发明考虑包括具有本地接收能力的至少一个发射机装置A和远程接收机B的系统的上下文。对于每一发射机-远程接收机对来定义该传输信道。在广播用途中，利用一个发射机和几个接收机，存在和接收机一样多的传输信道。

传输可经受各种现象特别是反射现象。发射机装置所发送的信号典型地在用于基于有线的信道的终点和接合点的级别处或在用于无线电信道的障碍物的级别处被反射。这些反射意味着发射机装置所发送的功率的一部分返回到发射机装置的级别。我们将使用术语回波(echo)来指定在发射机级别的该返回功率。

发射机A和接收机B之间的传输信道的特征可在于使得可能确定该信道对发射机A所发送的信号的影响的转移函数的集合：h_AA、h_BA。按照传统方式，转移函数是表达每一频率的信号的衰减和相移的一串复数值。由此，转移函数h_BA使得可能在对于整个频率集合施加衰减和相移的同时，确定在点B接收的信号作为在点A发送的信号的函数。而且，转移函数h_AA使得可能确定在点A接收的信号作为在点A发送的信号的函数。

其后，在该文档中，从A到B的传输函数被称为h_BA，而从A到A的回波函数被称为h_AA。这些函数可作为频率的函数可变。

本发明特别应用到由初始PLT(电力线路传输)共同指定的线路载波电流传输。根据该应用，特别在电气接口处(典型地，在墙式插座、分控制板(branch panel)等的级别处)发生反射。图1涉及包括发射机和远程接收机的特定电气装置。图1图示了在以远程接收机为目的地的PLT传输的情况下、在发射机的级别处按照dB表达的回波函数的幅度电平。

然而，本发明不限于这类通过载波电流的传输，并可发现向其他类型基于有线的传输以及基于无线的传输(特别是空气传输)的应用。

电信系统传统上在国家或国际规章的上下文中实现。管理机构定义最大许可功率电平P_lim，f，其一般被转变为发送掩模(mask)的形式。该掩模是固定的，并强加(impose)发送的信号的功率P_f。图2中图示了示范固定发送掩模。其与根据成员组所定义的HomePlugAV规范的系统关联，并可在以下因特网地址http://www.homeplug.org访问。图3图示了与根据ITU的SDSL标准的系统关联的发送掩模。

参考图4a、4b、4c，SDSL类型的已知全双工多载波数字通信系统包括由传输信道CT分离的发射机/接收机装置ER_A以及远程发射机/接收机装置ER_B。

发送的多载波信号具有在根据电信系统的特性划分为载波的发送频带上分布的功率谱密度。

图4a、4b、4c按照示意方式表示了用于在发射机/接收机装置ER_A和发射机/接收机装置ER_B之间发送多载波信号的处理的各个时刻的、发射机/接收机装置ER_A和发射机/接收机装置ER_B的某些模块。发射机/接收机装置ER_A包括发送模块EME_A、接收模块REC_A、用于估计传输函数h_BA的模块EST_BA、用于估计回波函数h′_AA的模块EST_AA、回波消除模块AN_A、信道均衡模块EGA_A。发射机/接收机装置ER_B包括发送模块EME_B、接收模块REC_B。

在图4a中，一旦发送模块EME_A在根据固定功率掩模mqf₁_A确定的功率电平处发送了第一特定多载波序列seq₁_A，则传输信道CT传送该发送信号，该发送信号的一部分由该接收模块REC_B接收。该发送信号的功率的一部分返回并由接收模块REC_A接收。这部分对应于通过回波函数h′_AA对于该频率集合所衰减和相移的发送信号seq₁_A。估计模块EST_AA在知道该发送信号seq₁_A以及由接收模块REC_A提供的接收的返回信号seq₁_A_h′_AA的情况下估计该回波函数。

在图4b中，一旦发射机/接收机装置ER_B的发送模块EME_B在根据固定功率掩模mqf₁_B确定的功率电平处发送了发射机/接收机装置ER_A已知的第二特定多载波序列seq₂_B，则传输信道CT所传送的信号由发射机/接收机装置ER_A的接收模块REC_A接收。该接收信号对应于由传输函数h′_AB对于该频率集合所衰减和相移的第二序列seq₂_B。估计模块EST_AB在知道该第二特定多载波序列seq₂_B以及由接收模块REC_A提供的接收的传送信号seq₂_B_h′_AB的情况下估计该传输函数h′_AB。

在图4c中，在全双工传输期间，发射机/接收机装置ER_A和ER_B的相应两个发送模块EME_A和EME_B中的每一个在根据相应固定功率掩模mqf₂_A、mqf₂_B所确定的功率电平处同时发送多载波信号Se_A、Se_B。发射机/接收机装置ER_A的接收模块REC_A接收由于发射机/接收机装置ER_B的发送而由传输信道CT传送的信号、以及由于发射机/接收机装置ER_A的同时发送而引起的回波。回波消除模块AN_A消除该接收信号的该回波。该消除在于从接收模块REC_A所提供的接收信号Se_A×h_AA+Se_B×h_AB中减去接收回波。为了评估接收回波Se_A_h_AA＝Se_A×h_AA，消除模块AN_A进行以下近似，即，回波函数h_AA等于在发送第一已知序列期间所估计的回波函数h′_AA。消除模块AN_A所以从接收信号中减去通过h′_AA对于频率集合所衰减和相移的发送信号Se_A。信道均衡模块EGA_A例如通过将在消除模块AN_A的输出端提供的信号除以系数h′_AB来评估发送信号Se_B。均衡模块EGA_A进行以下近似，即，传输函数h_AB等于在发送第二特定序列seq₂_B期间估计的传输函数h′_AB。

在SDSL类型的该已知多载波数字通信系统中，该回波消除模块在全双工模式的通信期间介入。

来自公司Infineon的PEB 22622(SOCRATES)组件适于SDSL系统，并包括先前描述的发射机/接收机装置的模块。

由传输期间发生的反射现象引起的回波可在全双工模式下干扰发射机/接收机装置的接收模块。为了对抗该干扰，发射机/接收机装置的接收模块通过考虑到先前估计的回波函数和发送信号来估计回波，而借助于回波消除模块消除回波。

关于远程发射机/接收机装置的接收模块所接收的信号，其相对于该发送信号而减少该回波的功率。

发明内容

本发明建议对抗发射机/接收机装置所发送的信号与远程接收机所接收的信号之间的功率损耗。

本发明的主题是一种用于使用发送功率掩模来发送多载波信号的方法，该发送信号由分离具有接收部件的发射机装置和远程接收机的传输信道传送，该方法包括：

-通过考虑回波函数来改编该发送功率掩模，以便考虑由于该回波而丢失的功率，该回波是由于由该发射机装置发送的该接收部件已知的序列的传输引起的。

通过用更高电平的改编功率掩模替换固定功率掩模，远程接收机所接收的功率大于在缺少改编掩模时所接收的功率，由此使得可能增加吞吐量和/或服务质量。

此外，本发明的主题是一种用于实现发送功率掩模来发送多载波信号的装置，该发送信号由分离该发射机装置和远程接收机的传输信道传送，该装置至少包括：

-接收模块，适于接收与已知序列对应的回波，

-发送模块，用于发送该已知序列，

-用于估计描述传送该回波的信道的特性的回波函数的模块，该回波是由于该已知序列的传输引起的，

-用于改编该功率掩模以便考虑基于该回波函数估计的回波功率的模块。

此外，本发明的主题是一种电信系统，包括根据前述主题的发射机装置和远程接收机装置，传输信道分离该发射机装置和该接收机装置。

通过用改编功率掩模替换固定功率掩模，根据本发明的装置和系统使得可能在确定要发送的功率时、通过考虑由于回波功率引起的功率损耗、来增加该远程接收机所接收的功率。

根据本发明的方法、发送装置和系统使得可能对抗该回波引起的效应。实际上，通过考虑回波的功率以便调整发送功率，该远程接收机所接收的信号受益于最大功率电平。由此，利用比该接收机所接收的功率电平更大的功率电平来发送信号，以便考虑由于回波返回的功率。

根据特定实施例，该方法进一步包括：

-该发射机装置发送该已知序列，用于通过该传输信道传输，

-该接收部件通过评估所发送的已知序列和该接收部件所接收的序列之间的比率，来估计该回波函数。

可在功率改编之前按照系统方式或临时方式来实现已知序列的发送和回波函数的估计。它们可在发射机装置的初始化阶段期间发生，由此使得可能优化通信时间。它们可同样好地在其他时刻发生，以便允许发送掩模的更新。

针对后一特定实施例，可在结合该发射机装置发送通信信号的时刻确定的时刻处，规则地执行该已知序列的发送、该回波函数的估计和该功率掩模的改编。

通过同步发送所确定的序列的时刻(以及所以估计回波函数的时刻)、以及发射机装置发送与通信数据对应的信号的时刻，这使得可能在发送信号期间考虑导致回波函数h_AA的修改的传输信道的特性的变化。

根据特定实施例，该已知序列对应于该发射机装置所发送的通信信号的全部或部分。

该数据的使用非常有利地使得可能限制由于在不传递任何有用数据的情况下分派预定序列所导致的吞吐量损耗。

根据特定实施例，每一载波地改编该功率掩模。

这使得可能考虑以下事实，即传输信道可作为频率的函数改变和/或发射机的放大可取决于频率。

根据特定实施例，按照周期性方式来定义和选择几个功率掩模。

特别是，按照对于供应发射机装置的电力干线的电压的周期的周期性方式，来执行该选择。这使得可能考虑与干线电压(例如50Hz)同步的回波函数的周期性变化。

根据特定实施例，所述功率掩模的改编通过对于给定频率考虑在所述回波函数集合的时间段上的最小值，而考虑该回波函数的周期性变化。

这使得可能通过确保发送功率决不超出考虑的掩模，而考虑与回波函数的干线电压(例如50Hz)同步的周期性变化。

根据特定实施例，通过向固定功率掩模添加所估计的回波功率，来确定该改编功率掩模。

该确定使得可能通过至少发送与固定掩模对应的功率(必要时增加)来优化接收信号的功率，以补偿该回波的功率。这使得可能考虑典型地与确定最大接收功率电平的国家或国际管理实体关联的约束。

根据特定实施例，该改编功率掩模限于(is bounded to)所述频率的全部或部分上的最大值。

该限制使得可能考虑系统的放大能力的限制。

根据特定实施例，该改编功率掩模由考虑该回波函数的估计误差的容限来限制。

该限制使得可能考虑回波函数的估计误差。

各先前实施例可以与或者可以不与这些模式中的一个或多个组合来定义另一实施例。

附图说明

在结合作为非限制性示例给出的附图而在后面提供的描述期间，本发明的其他特性和优点将显而易见。

图1是在PLT类型的通信期间在特定住所中的发射机和接收机之间观察的信道反射的图形表示。

图2是根据HomePlugAV规范的固定功率掩模的图形表示。

图3是根据SDSL标准的固定功率掩模的图形表示。

图4a、4b、4c示意性地表示包括由传输信道CT分离的发射机/接收机装置ER_A和远程发射机/接收机装置ER_A的SDSL类型的已知多载波数字通信系统。

图5是根据本发明的方法的具体实现的流程图。

图6表示在发射机/接收机装置的放大能力限于-45dBm/赫兹的情况下的改编功率掩模，虚线对应于图2的固定功率掩模。

图7a、7b、7c示意性地表示包括由传输信道CT分离的根据本发明改编的发射机/接收机装置ER_A和远程发射机/接收机装置ER_B的根据本发明改编的多载波数字通信系统的示例。

具体实施方式

各图中用同一附图标记表示的模块提供相同功能。

参考图5，根据本发明的发送多载波信号的方法使用功率掩模。发送信号由分离具有接收部件的发射机装置A和远程接收机B的传输信道传送。图5图示了根据本发明的方法的具体实现。

方法1包括已知序列的发送2、回波函数的估计3和功率掩模的改编4。发送2和估计3步骤可仅在发射机装置的初始化阶段实现。在该情况下，根据本发明的发送方法然后仅实现该初始化阶段之外的掩模的改编。根据其他实现，特别是，仅在某些条件下，例如发射机装置的配置参数的改变(诸如RF频率(射频)的改变、发送码元的持续时间的改变等)或一旦检测到传输信道的特性的改变，改编步骤4可按照系统或非系统方式而处于发送2和估计3步骤之后。

此外，该方法可包括作为这些实施例的函数的其他动作。

通过具有接收部件的发射机装置来执行已知序列Seq的发送2。

该序列Seq在传输信道上的传输可经受导致回波的各种衰减和反射现象。

由于已知序列Seq的传输导致的传输信道的回波函数h′_AA由发射机装置在其接收部件和得知该发送序列Seq的帮助下来估计3。在其中信道易于经历周期性变化、并且特别是与电力干线的电压同步的周期性变化的情况下，该方法可按照补充方式确定在该时间段期间回波函数随时间的改变。并且，对于各时刻，该方法确定适于与该时刻对应的回波函数的各功率掩模。此外，该方法可确定对于每一频率与干线电压的相位值集合的回波函数的最小值对应的最小回波函数，所以是在时间段上确定的各回波函数的最小值。

序列Seq可以是为了确定信道回波函数而特别设计的序列、或在从A到B传输通信信号期间发送的数据序列。

改编4发送通信信号所使用的功率掩模以考虑基于回波函数而估计的回波的功率。典型地，发射机装置利用确定的功率来发送信号，使得在电网的任意点处接收的功率不能超出由标准和/或管理主体一般确定的特定功率掩模。传统上，发射机装置根据该固定掩模进行发送。图2是根据HomePlugAV规范的固定功率掩模的图形表示。图3是根据SDSL标准的固定功率掩模的图形表示。

根据本发明的掩模的改编4典型地在于增加与固定掩模相关地发送的电平，以便考虑基于向发送信号施加的回波函数h′_AA而估计的回波的功率。

在发送信号是多载波的情况下，典型地在频域中每一载波来改编功率掩模。典型地，该改编在于对于给定载波向固定掩模添加通过回波返回的丢失功率。这可由以下等式表达：

Popt_f＝Plim_f/(1-h′_AA，f)    (1)

其中Popt_f是以mW/赫兹为单位的改编掩模在载波f处的功率，Plim_f是以mW/赫兹为单位的固定掩模在载波f处的功率，h′_AA，f是在载波f处的传输信道的回波函数的线性幅度。

根据一个实施例，发射机装置在改编功率上放置最大限值(ceiling)，以便例如考虑其放大能力。在该情况下的改编功率可以由以下等式表达：

Popt_f＝min(Plim_f/(1-h′_AA，f)，Pmax_f)    (2)

其中Pmax_f是以mW/赫兹为单位的通过发射机装置的放大能力确定的功率f处的最大功率。图6表示在发射机/接收机装置的放大能力限于-45dBm/赫兹的情况下、与图2的固定功率掩模对应的改编功率掩模。改编功率掩模对应于虚线曲线。

根据特定实施例，当估计回波函数h′_AA时，使得改编功率衰减以考虑误差容限。

图7a、7b、7c示意性地表示包括由传输信道CT分离的根据本发明的改编发射机装置Ea_A和远程接收机装置RE_B的根据本发明的多载波数字通信系统SYS的示例。图7a、7b、7c按照示意方式表示用于在改编发射机装置Ea_A和接收机装置RE_B之间发送多载波信号的处理的各个时刻的、改编发射机装置Ea_A和接收机装置RE_B的某些模块。

改编发射机装置Ea_A包括发送模块EME_A、接收模块REC_AA、用于估计从A到A的回波的模块EST_AA、用于计算改编功率掩模的模块MAS_A。接收机装置RE_B包括接收模块REC_B、用于估计从A到B的传输函数的模块(EST_BA)、和均衡模块EGA_B。

一旦在图7a中由发送模块EME_A在根据固定功率掩模mqf₁_A典型确定的功率电平处发送了第一多载波序列Seq₁_A，则传输信道CT传送其一部分由接收模块REC_B接收的发送信号。该发送信号的功率的一部分返回并由接收模块REC_AA接收。该部分对应于与发送该发送信号的时刻对应的通过回波函数h′_AA对于频率集合所衰减和相移的发送信号Seq₁_A。估计模块EST_AA在知道该发送信号Seq₁_A和该接收模块REC_AA所提供的接收的返回信号seq₁_A_h′_AA的情况下估计该回波函数。

改编该发射机装置Ea_A，使得接收模块REC_AA可包括被改编并限于接收回波的接收部件，并且接收模块REC_AA包括用于计算改编功率掩模的模块MAS_A。改编用于发送通信信号的功率掩模，使得考虑基于回波函数h′_AA估计的回波的功率。模块MAS_A所执行的改编掩模mqa_A的计算典型地在于增加与固定掩模相关地发送的电平，使得考虑基于施加到发送信号的回波函数h′_AA而估计的回波的功率。

在发送信号是多载波的情况下，典型地在频域中每一载波来执行模块MAS_A所执行的功率掩模的计算。典型地，该计算在于对于给定载波向固定掩模添加所估计的回波的功率。这可由等式(1)表达。

根据改编发射机装置Ea_A的一个实施例，发射机装置Ea_A例如在改编功率上放置最大限值，以便考虑其放大能力。在该情况下，该改编功率可以由等式(2)表达。

一旦在图4b中由发射机装置Ea_A的发送模块EME_A在根据改编功率掩模mqa_A确定的功率电平处发送了接收机装置RE_B已知的第二多载波序列Seq₂_A，则传输信道CT传送的信号由接收机装置RE_B的接收模块REC_B接收。该接收信号对应于通过信道传输函数h′_BA对于频率集合所衰减和相移的第二信号seq₂_A。估计模块EST_BA在知道该第二多载波序列seq₂_A和该接收模块REC_B所提供的接收的传送信号seq₂_A_h′_AB的情况下估计从A到B的该传输函数h′_BA。

一旦在图7c中进行了从改编发射机装置Ea_A到接收机装置RE_B的通信数据的传输，则发送模块EME_A在根据改编功率掩模mqa_A确定的功率电平处发送多载波信号Se_A。接收机装置RE_B的接收模块REC_B接收通过该传输信道CT传送的信号。接收机装置RE_B的信道均衡模块EGA_B通过将接收模块REC_B所提供的信号Se_A×h_BA除以在发送第二序列seq₂_A时所估计的系数h′_BA，来评估该发送信号Se₂。该信道均衡模块EGA_B进行以下近似，即，回波函数h_BA等于在发送第二序列时确定的回波函数h′_BA。

根据特定实施例，发射机装置Ea_A的接收模块REC_AA等于在与两个发射机/接收机之间的数据传输对应的图4a、4b和4c所图示的情况下、按照半双工或全双工接收数据的模块。

用于估计信道回波函数的图7a的发射机装置Ea_A的发送模块EME_A在前述描述中被认为是与图7b的用于估计传输函数的模块以及图7c的用于传输数据的模块相同。根据另一实施例，这可涉及降级发射机，即该发射机仅意欲发送用于评估信道的回波函数h′_AA的序列。

根据特定实施例，可使用发射机装置E_aA所发送的所有通信数据序列或仅其中一些，来永久或按照临时方式来估计信道的回波函数。根据该模式，第一序列seq₁_A是数据序列，并且其被接收模块REC_AA已知。可能在不损失传输吞吐量的情况下使用数据序列对于回波函数的规则和频繁估计使得可能在检测到回波函数h′_AA的显著修改之后、根据模块MAS_A所提供的计算来快速调整发送功率。

Claims (12)

1.一种用于使用发送功率掩模来发送多载波信号的方法(1)，该发送信号(Se_A)由分离具有接收部件的发射机装置(Ea_A)和远程接收机(RE_B)的传输信道(CT)传送，该方法包括：

-通过考虑回波函数来改编(4)该发送功率掩模，以便考虑由于该回波而丢失的功率，该回波是由于由该发射机装置发送并且该接收部件已知的序列的传送引起的。

2.根据权利要求1的发送方法(1)，进一步包括：

-该发射机装置(Ea_A)发送(2)该已知序列，用于通过该传输信道传输，

-该接收部件通过评估所发送的已知序列和该接收部件所接收的序列之间的比率，来估计(3)该回波函数。

3.根据权利要求2的发送方法(1)，其中在结合该发射机装置(Ea_A)发送通信信号的时刻确定的时刻处，规则地执行该已知序列(Seq)的发送、该回波函数的估计和该功率掩模的改编。

4.根据权利要求1的发送方法(1)，其中该已知序列(Seq)对应于该发射机装置(Ea_A)所发送的通信信号的全部或部分。

5.根据权利要求1的发送方法(1)，其中每载波地改编该功率掩模(mqa_A)。

6.根据权利要求1的发送方法(1)，其中按照周期性方式来定义和选择几个功率掩模(mqa_A)。

7.根据权利要求1的发送方法(1)，其中所述功率掩模的改编通过对于给定频率考虑在所述回波函数集合的时间段上的最小值，而考虑该回波函数的周期性变化。

8.根据权利要求1的发送方法(1)，其中通过向固定功率掩模(mqf₂_A)添加所估计的回波功率，来确定该改编功率掩模。

9.根据权利要求1的发送方法(1)，其中该改编功率掩模限于所述频率的全部或部分上的最大值。

10.根据权利要求1的发送方法(1)，其中该改编发送功率由考虑该回波函数的估计误差的容限来限制。

11.一种用于实现发送功率掩模来发送多载波信号的装置(Ea_A)，该发送信号由分离该发射机装置(Ea_A)和远程接收机(RE_B)的传输信道传送，该装置至少包括：

-接收模块(REC_AA)，适于接收与已知序列对应的回波，

-发送模块(EME_A)，用于发送已知序列(Seq，seq₁_A)，

-用于估计描述传送该回波的信道的特性的回波函数(h′_AA)的模块(EST_AA)，该回波是由于该已知序列的传输引起的，

-用于改编该功率掩模以便考虑基于该回波函数估计的回波功率的模块(MAS_A)。

12.一种电信系统(SYS)，包括根据权利要求11的发射机装置(Ea_A)和远程接收机装置(ER_B)，传输信道(CT)分离该发射机装置和该远程接收机。

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