[发明专利]数据通信

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信，特别涉及通过电力线网络进行的数据通信。

背景技术

电力线通信使用电力配线同时分发数据，例如音频、视频和声音。电力线通信具有一个优点，普通家庭或办公室输入、输出的电力配线可支持多种频率。由于电流使用50或60Hz的信号，可在同样的配线上采用更高频率传输数据而不会引入额外的干扰。

如图1所示的电力线信道10以在具有高信噪比(signal to noise ratio，SNR)区域12和低SNR区域14的两节点之间有频率响应为特征。低SNR区域14可能为宽频，在这些区域内，通信受限甚至间或中断。电力线信道的有效频谱从0.5MHz到32MHz，但该频谱内却很少有超过15MHz的有效频谱。

当前的电力线通信技术，例如电力线网络，采用宽带正交调频多路复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex，OFDM)来控制有效的电力线频谱频率从1MHz到28MHz，并结合强大的前向纠错(forward error correction，FEC)编码来规避低SNR区域。进一步地，电力线网络也提供了不增加OFDM子载波来规避低SNR区域的方法。然而，这会携带一个信号头以通知接收者每帧所用的子载波，还不包括子载波引起的可用硬件没有被完全利用。电力线网络的另一个缺点是由于其使用紧密布置的3070个子载波而使硬件复杂，深交错和增强编码结合占据了相当多的死区。对于所有的应用，这一等级的复杂度不是必需的。

一种由费希尔，R.F.H.和胡贝尔，J.B.提出的分散多路传输的负载功率分配演算法，“一种新的分散多路传输的负载功率分配演算法”，《美国电机电子工程师协会的全球通信论文集》(IEEE Proceedings Globecomm)，第724-728页。在这篇论文中，高数据传输率被分配给高SNR载波，低数据传输率被分配给低SNR载波。不使用非常低SNR的子载波。通过改变信号分布群的大小来实现自适应数据传输率，例如从幅移键控(Amplitude Shift Keying，ASK)为2到正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)为1024或者更高设置。进一步地，也要被重新分配发射功率以使各子载波的SNR最大化。

然而，这个例子没有为能够优化通过宽带或窄带信道探测的点对多点和点对点通信的协议，和通过优化带宽和中心频率来避免低SNR区域的多元信道分配提供灵活性。从窄带探测探测值可以得出，通过发射器的信道求逆以及与信道响应相匹配的循环前缀标识的优化，可用大大提高信道容量。

发明内容

本发明第一方面提供一种使得一个源终端能与多个远程终端进行通信的协议，该协议使得源终端可以发射探测信道的宽带宽和窄带宽的字段(即探测字段)，通过探测字段要求一个或多个远程终端的信道测量结果(measurements)，要求向源终端返回这些测量结果，以及在字段中提供全部所需信令信息，使得一个远程终端能对在相同协议中包含数据字段的窄带信道进行解码。

本发明的另一方面是提供一种源终端与多个远程终端间通过宽带频谱进行数据通信的管理方法，其中所述源终端和各远程终端间的所述频谱具有不同频率响应的特性，所述方法包括：为各远程终端决定所述频谱的所述频率响应；依照所述频率响应在所述频谱内分配N个信道，各信道具有大致相等的带宽；和通过优化法确定所述信道的最终中心频率，以充分利用所述频谱的可用容量。

优选地，所述确定所述频率响应的步骤包括从所述源终端向所述多个远程终端发射一个包括待优化的覆盖所述频带的K个等间隔子载波的宽带信道探测帧，以及接收从所述远程终端向所述源终端返回的响应所述宽带信道探测的信噪比(signal-to-noise，SNR)信息。

在本发明的一个实施例中，所述分配N个信道的步骤包括通过选择具有N个最大SNR的N个子载波来确定所述信道的初始中心频率。

优选地，所述优化法包括为所述信道的分配信道参数和基于所述信道参数确定所述信道的容量。

优选地，所述分配信道参数的步骤包括为各所述信道分配相同数量的匀称地围绕所述的初始中心频率的M个相邻子载波，以便各信道占据特定的带宽，以及基于所述SNR分配适当的发射比特(bits)到各信道和发射功率到各子载波以查找信道容量。

优选地，为能给信道产生不同信道带宽的不同M值执行所述分配信道参数的步骤，以及为了所述源终端和远程终端间随后的通信，选择能提供最佳容量的信道参数。