允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法

專利名稱：允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法
發明目的如本說明書的標題所說明的，本發明涉及多個通信節點經由電網的傳輸介質訪問方法。
本發明的方法適用于使用電網作為其節點之間通信的共享介質的通信系統。
本方法的目的是以一種高效的、公正的和消耗資源最少的方式實現用于遵循本方法的節點的電網訪問系統。
背景技術：
在大多數電信系統中，應當以這樣一種方式來進行對介質的訪問過程，使得使用它的不同節點能實現對介質的公平和公正的訪問。在電網的情況下，問題尤為突出，因為使用不同數據傳輸技術的不同系統必須并存。本發明方法通過使用易于產生和檢測的特定信號和用于預約和釋放信道的方法解決了這些問題。一旦節點通過這種方法預約了信道，它便能使用現有技術中已知的任何數據傳輸方法。
在說明過程中，使用OFDM(正交頻分復用)和DFT(離散傅立葉變換)，它們是現有技術中已知的技術。也使用SOT和EOT分別表示傳輸的起始和結束。
在現有技術中，存在許多執行介質訪問過程的方法，如ALOHA協議、時隙ALOHA、檢測沖突的CSMA(載波監聽多址)協議或防止沖突的CSMAs、令牌傳遞協議和其他許多方法。同樣已知的是使用隨損失數目而增長的隨機等待時段(補償時間)，如同在ANSI/IEEE 802.11標準中出現的一樣，這可以在IEEE標準802.11-1977部分II”無線局域網介質訪問控制(MAC)和物理層(PHY)規范”中找到。但這種共存模式的主要缺點在于，用戶在預約請求之前必須知道要傳輸的信息量。這就構成了額外的缺點，即所有節點必須能夠解調預約信號以知曉多少信息將被傳輸，而這又增加了這些信號的復雜性。由本文獻進行說明的本發明利用由發射機和接收機發送的釋放信號來通知所述信道可以在任何時刻被其他用戶預約，從而解決了這個問題。
關于起始和釋放信號，題為”OFDM信號的同步”的美國專利6111919說明了與本發明方法中使用的信號類似的某些信號，這些信號通過與固定基準的比較而被用于OFDM信號的同步。由于基本信號的載波也具有固定值，這便構成了與本發明完全不同的應用。在本發明的方法中，所述信號被用來檢測它們的接收而不使用任何時間基準，因為接收時刻具有各種OFDM符號的不確定性，且不具有用于同步OFDM信號的足夠精度。為改善選擇的信道在頻率方面的機能，也計算了頻率子范圍內的相位增量之和。另一個不同是，如果在各種連續測量中閾值被超過了，則在接收時使用各種用于檢測信號的閾值，而這與執行時間相關相類似。信號的持續時間也是一種用于通過利用這種時間相關來提高檢測概率的變量。
在本發明的方法中，信息是在信號中發送的，因為可以區分兩種類型的信號SOT和EOT，通過以不同的方式更迭基準信號基本信號的正負號，所述信號還可以由更多的類型組成。在所述專利中，還對DFT的輸出執行一種對于同步必要的相位移動，但在本發明的方法中沒有使用這種方法。
本發明的方法還使用數字頻帶變換，它可以為本發明提供更大的靈活性，因為可以在信道中保持或不保持信號的對稱性。

發明內容
為實現所述目的和避免以上章節中所述的缺點，本發明包括通過電網訪問多個通信節點的傳輸介質的方法，所述方法包括利用作為通信信道的電網、訪問介質的訪問協議以及用以實現所述協議的某些信號在不同系統之間進行通信。所述協議的特征在于，使用兩種不同信號(共存信號)一種表示傳輸開始的SOT信號和另一種表示傳輸結束的EOT信號，以分別預約和釋放通信信道，并且網絡中的所有系統均能檢測所述信號。同樣，當節點想訪問信道時，它等待所述信道的釋放，然后，它啟動爭用時段，在所述爭用時段內，在發出SOT信號以預約信道之前，所述節點等待隨機的時間量，或者，如果在其等待時段到期之前，它檢測到SOT信號，所述爭用時段中止。一旦節點用SOT信號預約了所述信道，它將具有最大的時間量來傳輸信息，在這段時間后它必須發出EOT信號。
在本發明的方法中，當收到EOT信號時，或者，當從預約信道的SOT信號或初始化所述節點的時刻開始經過的時間大于稱為信道占用時間的最大預定時間時，節點認為信道將要被釋放。
一旦信道被釋放，在發送SOT信號之前，節點在最小值和最大值之間隨機地選擇等待時段，這取決于要傳輸的數據的優先級、信道的阻塞情況和之前所述節點對所述信道的使用情況。
如果在選定的等待時段內接收到SOT信號時節點試圖發送信息并且在爭用中失利，則緊隨其后的選定時間內的等待時段將不是隨機的，而是緊接的前一個爭用時段的等待時段的剩余時間。
參與通信的所述兩種節點在之前由發射機節點預約的信道中發送信道預約和釋放信號SOT和EOT，使得預約信道對于發射機和接收機可見的節點而言是有效的。
此外，為防止由于檢測出可能的偽釋放信號而引起通信中斷，對在信道預約完成后，在進行從發射機到接收機以及從接收機到發射機的數據發送和數據確認的通信時段內接收的釋放信號EOT進行濾波。
此外，取決于信道中的信號噪聲，從模數轉換器的一個或多個位中取得爭用時段的隨機等待值，以便實現總隨機值。
一旦使用SOT信號實現了對信道的預約，節點便向目的節點發送請求發送幀(RTS)。
當目的節點接收到請求發送幀(RTS)時，如果信道先前沒有因接收到請求發送幀(RTS)而被預約，則目的節點將發出控制幀來接受傳輸(CTS)。
在RTSs交叉的情況下，換言之，在預約信道后，當節點從它先前向其發送RTS的那個節點接收到請求發送幀(RTS)時，如果所述節點的MAC地址比其目的節點的MAC地址小，那么它將發送控制幀來接受傳輸(CTS)。
在任何情況下，當節點從它向其發送RTS的那個節點接收到CTS時，它將發出數據幀。此外，當節點從它向其發送CTS的節點接收到數據幀時，所述節點將為接收到的數據發送確認幀和EOT信號來結束本次通信。
預約信道以后，在檢測出與接收機的通信中的錯誤的情況下，換言之，在與所述節點通信的節點既不回答也不接受傳輸的情況下，則增加發送節點的隨后的爭用時段的最大等待值。
在無錯誤地完成預約信道和與接收機通信的情況下，發射機節點的最大等待值被調整為其初始值。
一旦通信完成，信道便會隨釋放信號而釋放。在預約信道后，當發射機節點接收到來自它向其發送數據的節點的確認幀時，發射機節點將發出信道釋放信號EOT，或者，它以這樣一種方式在預先計算的時刻發送所述信號，使得用于發射機和接收機節點所處信道的釋放信號在特定的預先設置的時間窗中重合。
信道預約信號SOT由對同一基本信號的n次重復構成，同時釋放信號EOT由對同一基本信號的n次重復構成，但是在每次重復時更迭其正負號。以一種類似的方式，用基本信號的不同重復特征來產生其他信號，如(+--)，(++--)，等等，使得在必要時可以使用超過兩種的共存信號。
為了在接收時改善對信號的檢測，基本信號由一種OFDM信號組成，在這些頻率被用于發送數據時，所述OFDM信號的頻率載波被設置成隨機值，在其他情況下則被設置成零。
如果兩個或更多節點使用不同的頻率范圍，則它們可以同時訪問傳輸介質，因為其中一個節點的預約信號不會被其他節點檢測到。
這樣，對SOT和EOT信號的檢測由以下步驟組成對接收的信號執行接連的DFTs；計算一個DFT和其之前的DFT之間的載波的相位差；以及把占據接收機節點使用的頻率的載波的所有所述相位差相加，如果其和數小于一個閾值，則檢測SOT，或者，如果其和數大于另一個閾值，則檢測EOT。
為了將所述檢測過程最優化，所述和數由接收機使用的頻帶內的頻率子范圍的相位差構成，同時在一個子范圍內進行的檢測便足以檢測出所述信號。
為了使檢測概率最大化，為每種信號使用各種不同的閾值，并且必須在相位差的各種連續的求和過程中給出這些閾值，以便檢測信號，同時一個閾值的檢測便足以檢測出所述信號。這與執行時間相關是類似的。
此外，基本信號的第一和最后一個樣本在時間上被乘以升余弦窗，而在接收過程中進入DFT的樣本則被乘以漢寧窗或類似的函數。
為提高系統的靈活性，在發送和接收時對基本信號進行了頻率變換。
用于預約信道的同一信號SOT也被用于其他裝置，如自動增益控制的運行。當在自動增益控制的運行中使用這種符號時，所述系統能夠在不影響檢測這些符號的概率的情況下改變信號的幅值，因為只有相位信息被用于對SOT的檢測。
歸功于本發明的方法，在所有希望訪問共享介質的裝置間以這樣的方式實現了公平的共存，所述方式使得當預約請求之間無沖突時能夠實現最大的訪問速度。同樣，歸功于EOT釋放信號的使用，當執行信道預約時，發射機不需要事先知道它將要發送多少信息。此外，也不需要為傳輸數據而讓所有節點使用相同的調制技術，從而，通過應用本發明的方法，可以允許不同技術的共存。實現這些信號的方式也是有優點的，因為，歸功于這種方式，可以在非常嘈雜的環境中正確地完成對預約和釋放信號的檢測，或者，歸功于同一基本信號的多次重復及通過多個閾值進行檢測，使得其能正確地完成對具有低信噪比的信號的檢測。
下面，為便于更好地理解本說明和使其成為一個完整的部分，本文獻包括了一些附圖，使得能夠以一種說明性的而不是限制性的方式來闡明本發明的目的。
附圖簡要說明

圖1代表一個實際例子，在這個例子中，節點被連接到低壓電網的不同部分，且這些節點之間彼此可見。
圖2代表一個曲線圖，所述曲線圖具有根據必要的重新發送數目的最大等待時段數目。
圖3代表數據傳輸的典型例子，在數據傳輸之后，節點A執行隨機等待和完成RTS/CTS傳輸。
圖4代表其中來自兩個節點的兩個發送請求彼此交叉的一種特例以及這種問題的解決方式。
圖5代表用于從某個基本信號開始的信道的預約(SOT)和釋放(EOT)信號的實施例。
圖6示出用于檢測共存所需要的信號的接收過程的方框圖。
圖7代表對通過圖6所示的簡圖接收的符號開窗的情形。
圖8以曲線圖的形式示出接收的信號的相位和的形狀以及共存信號的檢測閾值位置。
具體實施例方式
以下給出的是對本發明的一個實例的說明，同時參照了附圖中采用的編號方式。
在本發明的示例實施例中，共享介質是電力網，且系統的所有節點均被連接到所述網上。在每個節點中也存在一個負責共享介質和執行爭用的、必須遵循與本發明所述的過程相同的過程的塊(1)。
這可在圖1中看出，在其中，節點A、B、C、D、E、F、G、H和I被連接到低壓電網的同一部分，所述低壓電網在用于電力電纜的中壓-低壓變壓器(2)之后。
每個圖中所示的節點具有塊(1)，所述塊執行本發明的方法，以實現對介質的合適訪問。
總之，當節點想傳送數據時，它發出一個命令到其爭用塊(1)。在所述命令中將聲明其要發送的信息的優先級，在本發明的這個實例中，所述優先級被限制在0至7之間，其中0表示最大優先級，而7代表最小優先級。如將要說明的一樣，本發明為發送提供了傳輸開始(SOT)信號和傳輸結束(EOT)信號，因此，歸功于這些信號，不需要指出將要被發送的包的大小，便可以在沒有這種信息的情況下有效地進行預約。
當信道空閑時，或者因為節點的爭用塊接收到EOT或因為經過的時間大于被定義為”最大信道占用時間”的特定值卻未接收到SOT信號，信道爭用便開始了，且所述”最大信道占用時間”是節點能在信道中傳送且在此之后被迫發出EOT的最長時間。
在這一時刻，爭用塊在由優先級確定的最小值和最大值之間選擇一個隨機值。在本實施例中，隨機值是選自1和2n-1之間的值，其中n是取決于優先級和重發送數目的值。為了每個優先級將所述值”n”限定在最小值和最大值之間，且所述值初始時被設置成其最小值，以確保在與其他預約請求無沖突的情況下，信道爭用持續可能的最短時間。
在本發明的一個實施例中，值”n”取決于如表所示的優先級，所述表為所有執行本發明的過程的節點所知，在本實施例中，它將與下表類似


在本實施例中，初始值被設置成與所述最小值相等，以便在與其他節點無沖突時優化訪問信道的過程，并且對最大值進行了限制，以防止節點或連接的失敗導致節點具有過長的等待時間。
因此爭用塊(1)在本實例中實現了真正的隨機值而不是偽隨機值，這個值是利用獲取模數轉換器的最后一位(最依賴于線路的熱噪聲的位)的位移寄存器得到的。在一個實施例中，得到(2n-1)的最大值的一種簡單方法是選擇這種位移寄存器的”n”個位。
爭用塊將等待一段與所得隨機值和某時間窗相乘之積相等的時間，在本發明的此實例中，所述時間窗與信道預約信號SOT的樣本大小相等。如果在這段時間內爭用塊未收到任何SOT，那么，它將認為它已贏得了爭用并發送SOT。另一方面，如果它接收到個SOT，它將認為它已在此次爭用中失利，并會記下剩余的等待時段。
如果之后以同樣的優先級啟動新的爭用，則將使用所述等待時段的剩余值，而不會使用隨機值。這樣，利用在等待時段內接收到的SOT的具有相同優先級的傳輸嘗試越多，訪問信道的概率便越大。
有必要在接收和發送時均預約信道，以防止現有的傳輸與將要進行的通信發生沖突。為實現這個目的，發射機和接收機均發送信道預約和釋放信號。一旦發射機和接收機之間的通信開始，為防止噪聲導致信道對EOT信號的錯誤檢測，濾除了這些釋放信號，以防止它們到達爭用塊。
盡管發射機節點贏得了爭用，但接收機節點卻有可能無法回答，這或者是因為它檢測到了另一個通信過程，或者是因為它是非主動的。由于這個原因，在用SOT信號預約信道后，執行了一種傳輸請求和接受的過程。所述SOT信號也被用于在接收時執行自動增益控制(AGC)。通過在數據發送過程之外執行所述過程，可以在不影響對發送數據的檢測概率的情況下改變信號的幅值。
發射機節點將發送請求發送幀(RTS)給接收機，且在后者能進行通信的情況下，它將發送接受幀(CTS)給所述發射機。一旦本次通信得到確認，發射機將開始傳輸數據，之后，接收機節點將為所述數據傳輸確認幀。
圖3示出無故障情況下的傳輸請求和接受過程。開始時，或者由于接收到EOT或者由于超過最大信道占用時間卻未接收到SOT，標識為(3)的信道被釋放。在此時刻，節點A等待發送信息給節點B，由于這個緣故，它根據優先級和具有該優先級的分組重傳數而隨機地選定等待時間(4)。一旦經過所述等待時間而未收到任何預約信號，它將發送SOT信號(5)，然后，發送請求發送幀(RTS)(6)給節點B。節點B接收所述請求(5)和接受它，并發送用以保持對信道的預約的SOT(5)和用于傳輸(7)的清除發送幀(CTS)(7)給節點A。當節點A接收到接受幀(CTS)(7)時，它在另一個SOT(5)之后發出數據幀(8)，隨后，在接收到數據時，節點B在另一個SOT(5)之后發送確認幀。最后，節點A和B在同一時刻發出釋放信號EOT(10)，以允許能接收到所述信號的節點進行新的通信。
在一個實施例中，在利用SOT的特性時，當節點開始傳輸任何類型的幀時，它首先將傳輸這個信號，并在此基礎上對接收時的增益進行自動調整，以補償信道對傳輸的幀的衰減。
當節點預約信道和傳輸RTS并且接收機節點傳輸CTS時，這兩個節點均會濾除釋放信號EOT，以防止對這些信號的錯誤檢測中斷已建立的通信聯系。當兩個節點通過發出EOT釋放信道或在通信中出現錯誤時，對EOT的濾除將再次停止。
將RTS/CTS協議用于對傳輸的請求和驗證完全是任選的，也可以使用其他類型的協議，或者，一旦利用前述的共存信號預約了信道，則根本不需要使用任何協議。同樣，可以使用可被網絡中某些節點理解的任何調制方法調制數據和RTS以及CTS幀，且所述調制與所提出的對共存信號的使用無關。
存在這樣一種特例，其中，當兩個節點欲在彼此之間傳送信息時，它們相互競爭爭用和贏得信道。在這種情況下，RTS將在信道中發生交叉，并且，如果它們被正確地接收，所述節點將產生兩個CTSs和多個沖突。為防止這種情況的發生，在RTS信號發生交叉的情況下，只有接收RTS且其介質訪問(MAC)地址比目的節點的MAC地址小的那個節點才發送CTS。
所述特例如圖4所示。在這種情況下，節點A和B的傳輸請求(6a)和(6b)發生交叉。在時刻(11)，來自節點B的RTS(6b)到達節點A，在時刻(12)來自節點A的RTS(6a)到達節點B。兩個節點均試圖訪問信道，并等待來自另一個節點的CTS(7)，因此它們檢查它們的MAC地址。由于節點A的MAC地址比節點B的MAC地址小，它發出CTS且它的預約請求被忽略。節點B接收這個CTS，且通過發送SOT信號(5)和數據(8)來繼續其正常傳輸。
如果在通信中檢測到錯誤且不可能在預約信道后進行通信，換言之，當接收機沒有用CTS來回應RTS時，則發射機注意到爭用已丟失并增加”n”值以便計算該優先級的下一個等待時間。所述”n”值受限于取決于優先級的最大值。這可從圖2中看出，其中每一列示出能為固定的優先級選擇的最大等待時間。可以驗證，所述最大值隨訪問所述信道所必須的重傳數目而指數增長。
當正確完成通信時，如果用于該次通信的優先級的”n”值沒有處于其初始值，換言之，在之前的通信中曾經出現了錯誤，則”n”值被重新設定為其初始值，所述初始值也取決于優先級。
如前所述，發射機和接收機兩者均必須發送SOT和EOT信號。在發送RTS、CTS、數據和確認幀之前發送SOT信號，而對于EOT信號則存在兩種可能性或者接收機在確認幀之后發送所述EOT信號而發射機接收所述EOT信號；或者之前在通信的兩端計算某個時刻，以便同時發送所述信號。第二種方法更值得推薦，因為對僅能從發射機接收信號的節點和對僅能從接收機接收信號的節點而言，釋放信道可以是同時的。
如前所述，為了實施這種介質訪問方法，需要兩種信號來預約(SOT 5)和釋放(EOT 10)信道。這些信號必須具有能用于電網的某些特性，其中需要指出的是，這些信號應當在頻率選擇性信道中具有較高的靈敏度、持續時間短、易于產生和檢測以及能抵御出現在電網中的噪聲。
為此目的，從重復了K次的基本信號(13)開始定義了SOT(5)和EOT(10)信號，如圖5所示。基于在每次重復中使用的正負號，產生了SOT(5)或EOT(10)信號。SOT(5)信號對應于具有相同正負號的基本信號的K次重復，而EOT(10)信號雖也對應于所述K次重復，但在每次重復中均更迭其正負號，換言之，基本信號被按其本來形態進行傳輸，然后，它被反轉后再傳輸，如此這樣反復變化直至完成K次重復。這樣，可以在從包含所述基本信號的樣本的存儲器開始的時間內產生這些信號，且所述基本信號被讀入K次來產生所述信號。圖5示出從基本信號產生這些信號的例子，其中K值被選為6。
本方法也允許發送在基本信號的重復中使用其他正負號模式的更多種信號。例如，在一個實施例中，有必要對多于兩個的用戶進行區分，則某些模式可以是(++--)或(+++-+)。
可以對重復數進行配置，以便允許在信號的持續時間和檢測概率之間進行折中。換言之，重復數越大，靈敏度越高(每重復一次信號的持續時間，其靈敏度提高3dB)，其代價是信號的持續時間也越長，這意味著要花更多時間才能執行本協議。
還可以利用OFDM信號的形式在頻率中產生基本信號。其優點是，能準確地確定SOT和EOT信號占用的頻率。為產生基本信號，可以將處于不想使用的頻率的載波設置為零，而將其他頻率的載波設置為隨機值。所述隨機值一般由恒定的幅值和隨機的相位構成，使得所有使用的載波具有相同的功率。這樣，可以僅采用系統用來傳輸數據的頻率來傳輸SOT和EOT信號。這是一個很大的優點，因為節點僅會在其想使用的頻率上預約信道，這樣，使用非重疊頻率范圍的兩個節點可以同時傳輸數據，因為它們通過頻率劃分對介質進行了共享，從而將對信道的利用最大化。如果所述頻率范圍完全或部分地重疊，則這些節點將檢測到預約和釋放信號，并將根據如本發明所述的方法通過時間劃分來訪問介質。
為更快地衰減信號的旁瓣，基本信號在時間上乘以升余弦窗。這樣，可以減少信號的帶外輻射和避免檢測到具有不同頻率范圍的節點之間的信號，從而可以同時訪問介質。因為，如果兩個系統使用的頻率由于旁瓣的原因而沒有被足夠地分隔，那么，將出現對SOTs或EOTs的錯誤檢測。由于它們使用不同頻率，因而每個節點應不能檢測到其他信號。通過使用所述窗，減小了最小分隔，所述最小分隔被用于防止檢測出使用不同頻率范圍的節點之間的信道預約和釋放信號。
為了在接收時檢測信號，對接收的信號進行接連的DFT計算。不需要在發射機和接收機之間進行同步便可以計算這些DFT，因為所述過程從何時開始不重要。這可以從圖7中清楚地看出，所述圖示出接收的信號和通過DFT執行的開窗過程。顯然，所述開窗過程與傳輸中完成的開窗過程不一致，但是保留了信號的特征，因為每一次DFT都是對相同的信號進行的，所述信號是否與原有的基本信號恰好相同并不重要，因為檢測器在一個信號和其下一信號之間進行比較。圖6示出接收機的方框圖，所述接收機包括DFT塊(14)。在所述塊后，通過每個載波中的塊(15)計算相位。隨后，從存儲在存儲器(17)中的先前的符號的相位中減去(16)所述計算的相位。然后，計算這些相位差的絕對值，并將這些絕對值相加(18)，以便將其和與閾值(20)進行比較(19)。如果發送SOT，這些相位差將接近于零，因為DFT是對相同的信號進行計算的，因而當相位差之和小于所述閾值時，將檢測出所述信號。在EOT的情況下，發生相反的情況，相位差將接近180度，且當相位之和大于閾值時，將檢測出所述信號。為了使系統正確運行，基本信號的重復次數需大于或等于3，因為這樣，我們能確保總存在兩個與接收機窗無關的、對相同信號進行的DFTs。當檢測器對從信道接收的噪聲起作用時，相位差在0度至180度之間的間隔內均勻分布，且當將相位差相加時，根據中心極限定理，結果將成高斯分布，且其平均值為90度，而相加的相位數目越大，則其方差越小。確定所述閾值，以便將錯誤檢測的概率減至最小而使靈敏度達到最大值。在這整個過程中，僅對與接收機使用的頻率對應的載波進行了處理。
為了改善檢測器在頻率選擇性信道中的功能，可以將從DFT退出的載波根據它們的頻率位置分成子組，且在每個這樣的子組中可以對相位進行求和。僅在其中一個子組中進行信號的檢測便已足夠，因為它對應于僅僅接收具有充分超過噪聲的電平的頻率的情形。
另一種可能的改善是在相位差的和數之間執行時間相關。如果按照不同的連續次數發送基本信號，則當在接收機中進行DFT時，在各種不同的連續符號中，相位之和將符合檢測條件。在其他情況下，相位之和將不會達到閾值，但可以看到，在各種不同的連續符號中相位之和將接近閾值。可以利用這個事實來選擇第二閾值，這個值在SOT的情況下取得稍大，在EOT的情況下取得稍小。在兩個連續符號中達到所述閾值的情況下，便可以檢測出所述信號。類似地，對于三個連續符號或更多的情況可以采用同樣的方法。
在圖8中可觀察到所述運行過程，該圖代表在各種不同的連續符號中對相位求和的結果。從圖中也可看出四條代表閾值的直線(23，24)，下方的兩條直線(23)是用于SOT的閾值，上方的兩條直線(24)是用于EOT的閾值。可以看出，開始時，相位之和具有處于所述閾值之間的中間值，這表明兩個信號均沒有被接收到，但在符號10和15之間它迅速下降，這表明已接收到了SOT信號，且在這種情況下，可以利用所述兩個閾值檢測出所述SOT信號。之后，在符號30和35之間，與EOT相對應，檢測到了一種上升。在這種情況下，僅利用第二閾值便可檢測出EOT信號，因為在兩個連續符號中，相位之和被維持在所述閾值的上方。
在接收時，把進入DFT的樣本乘以漢寧窗或相似類型的窗，利用這種方法可以使錯誤檢測SOT和EOT的概率變得相等。這可以利用圖6中的窗塊(22)來表示。
在發送和接收過程中，進行了一種數字頻帶變換，對于接收機，這一過程可以利用塊(21)來表示。這給予了系統更多的靈活性，因為它允許信號處于任何頻率范圍內。另一個優點是，在頻帶變換之后，可以保持或不保持信號的對稱性。在第一種情況下，使用頻帶變換的系統和工作于基帶的系統能夠檢測所述信號，然而，如果不保持信號的對稱性，則只有在接收時執行頻帶變換的系統能檢測到這些信號，就象以基帶頻率傳輸的信號只能被以基帶頻率接收的節點檢測出來一樣。這樣，具有頻帶變換和不具有頻帶變換的系統便能通過本發明的方法共享信道，或是作為兩個彼此獨立的組。
如已經看到的，接收機從未使用每個載波的幅值信息，這使得在接收機中可以在進行增益調整的同時接收信號。這些調整將影響載波的幅值，但不會影響它們的相位。應當以這樣一種方式設計用于接收機的放大器，使得傳遞函數的相位在不同的增益之間不發生變化。
權利要求
1.一種允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，所述方法包括使用電網作為通信信道在不同系統之間進行的通信；訪問介質的訪問協議；以及用于執行所述協議的一些信號，其特征在于使用兩種不同的信號一種信號是傳輸開始信號(SOT)(5)，另一種信號是傳輸結束信號(EOT)(10)，以便分別用來預約和釋放信道，并且所有出現在所述網絡中的系統均能夠檢測所述信號；當節點欲訪問信道時，它等待所述信道的釋放(3)，然后建立爭用時段(4)，在所述時段內節點選擇性地進行下列動作中的一種動作在發送傳輸開始信號(SOT)(5)以預約信道先前等待隨機長度的時間以及如果在其等待時間(4)到期先前它檢測到傳輸開始信號(SOT)(5)則它停止預約信道請求；以及一旦節點利用傳輸開始信號(SOT)(5)完成了信道預約，則建立用于傳輸信息的最大時間量，在所述時間段過后發送傳輸結束信號(EOT)(10)。
2.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于當節點接收到傳輸結束信號(EOT)(10)時，它認為將釋放所述信道(3)。
3.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于當從用于預約信道的傳輸開始信號(SOT)(5)開始經過的時間大于信道的預定的最大占用時間時，或者當從節點的初始化時刻開始經過的時間大于信道的最大占用時間且沒有收到傳輸開始信號(SOT)(5)時，則節點認為將釋放所述信道(3)。
4.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于在發送傳輸開始信號(SOT)(5)先前節點的所述等待時間(4)是在最小值和最大值之間隨機選取的，所述最大值和最小值取決于將被發送的數據的優先級、所述信道的阻塞情況和先前所述節點使用所述信道的情況。
5.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于當節點試圖傳輸信息且在所述選定的等待時間內接收到傳輸開始信號(SOT)(5)時丟失所述爭用時，將所述等待時間(4)選定為用于結束緊接上一次爭的所述選定的隨機時間的剩余時間。
6.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于參與通信的所述兩個節點在先前由所述發射機節點預約的信道中發送信道預約(SOT)(5)和釋放(EOT)(10)信號。
7.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于一旦完成所述信道預約，立即濾除在數據通信時段(8)期間接收的釋放信號(EOT)(10)和從所述發射機至所述接收機和從所述接收機傳輸至所述發射機的數據確認(9)。
8.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于爭用(4)中的所述隨機等待值是從模數轉換器中的一個或多個位中得到的。
9.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于所述當節點在發送傳輸開始信號(SOT)(5)之后訪問信道時，它把請求發送幀(RTS)(6)傳送至目的節點。
10.如權利要求9所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于如果在接收請求發送幀(RTS)(6)時所述信道先前未被預約，則當節點接收到所述請求發送幀(RTS)(6)時它將發送控制幀以便接受所述傳輸(CTS)(7)。
11.如權利要求9所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于在預約信道后，當節點接收到來自它先前向其發送了請求發送幀(RTS)(6)的節點的請求發送幀(RTS)(6)時，如果所述節點的MAC(介質訪問控制)地址比目的節點的MAC地址小，則所述節點發送用于接受傳輸(CTS)(7)的控制幀。
12.如權利要求10或11所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于當節點接收到來自它先前向其發送了請求發送幀(RTS)(6)的節點的用于接受傳輸(CTS)(7)的控制幀時，所述節點發送數據幀(8)。
13.如權利要求12所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于當節點接收到來自它先前向其發送了用于接受傳輸(7)的控制幀的節點的數據幀(8)時，所述節點發送關于所述接收的數據的確認幀(9)和傳輸結束(EOT)信號(10)，結束本次通信。
14.如權利要求4所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于當在完成信道預約之后在與所述接收機進行通信的過程中檢測到錯誤時，增大發送節點的隨后爭用的最大等待值。
15.如權利要求14所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于當已經完成信道預約并且無錯誤地完成與接收機的通信時，在發送節點中把所述最大等待值調整到初始值。
16.如權利要求13所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于所述在，當發射機節點接收到來自它完成信道預約后向其發送數據的節點的確認幀(9)時，所述發射機節點發送釋放信號(EOT)(10)。
17.如權利要求13所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于所述發射機節點在預先計算的某個時刻發送釋放(EOT)信號(10)，使得來自所述發射機和接收機節點的所述釋放信號(EOT)(10)在預先設置的時間窗中重合。
18.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于所述傳輸開始信號(SOT)(5)由對同一基本信號的n次重復組成。
19.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于所述傳輸結束信號(EOT)(10)由對同一基本信號(13)的n次重復且在每次重復中更迭正負號組成。
20.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于除了所述傳輸開始信號(SOT)(5)和傳輸結束信號(EOT)(10)以外，利用基本信號(13)的不同重復模式產生不同的信號。
21.如權利要求18、19和20所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于所述基本信號(13)是OFDM信號，對所述信號的頻率載波進行在以下操作之間選擇的操作若這些頻率被用于傳送數據則將它們設置成隨機值；以及若這些頻率不被用于傳送數據則將它們設置為零。
22.如權利要求21所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于使用不同頻率范圍的節點同時訪問傳輸介質。
23.如權利要求21所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于對所述傳輸開始信號(SOT)(5)和所述傳輸結束信號(EOT)(10)的檢測由以下步驟組成對所述接收的信號進行接連的DFT(14)(離散傅立葉變換)；計算一個DFT和先前一個DFT之間的載波的相位(15)差(16)；以及將占據所述接收機節點(18)使用的頻率的載波的所有相位差相加，其中，若所述和數低于先前建立的閾值(23)則檢測出(19)傳輸開始信號(SOT)(5)，而若所述和數大于另一個先前建立的閾值(24)則檢測出傳輸結束信號(EOT)(10)。
24.如權利要求23所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于按照所述接收機使用的頻帶內的頻率子范圍進行對所述相位差(18)的求和，其中，在一個子范圍內的檢測便足以檢測出傳輸開始信號(SOT)(5)或傳輸結束信號(EOT)(10)。
25.如權利要求23和24所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于各種不同的閾值(23)和(24)被用于每種類型的信號、傳輸開始信號(SOT)(5)或傳輸結束信號(EOT)(10)，并且在接連的相位差(18)的各種求和過程中必須給出所述各種不同的閾值，以便利用對足以檢測所述的信號的一種閾值的檢測來檢測相應的傳輸開始或結束信號。
26.如權利要求21所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于將所述基本信號的第一和最后的樣本在時間上乘以升余弦類型的窗。
27.如權利要求23所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于在接收時將進入DFT(14)的樣本乘以漢寧窗或類似類型的窗(22)。
28.如權利要求21所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于在發送和接收時，對所述信號(21)進行頻率變換。
29.如權利要求1所述的允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法，其特征在于所述傳輸開始信號(SOT)(5)還用于執行自動增益控制(AGC)。
全文摘要
本發明涉及允許多個通信節點通過電網訪問傳輸裝置的方法。本發明為各節點提供訪問如電網之類的共享裝置的同等機會。此外，在各預約請求之間無沖突時，本發明能夠實現最大的訪問速度，以及在有噪聲的環境中穩定地檢測共存信號。本發明的特征在于，它包括使用通信預約(5)和釋放(10)信號以及在具有最小和最大預定值的電網預約之前使用隨機等待時間(補償時間)。
文檔編號H04L27/26GK1836383SQ200480023134
公開日2006年9月20日 申請日期2004年6月4日 優先權日2003年6月18日
發明者J·V·布拉斯科克拉雷特, J·C·里韋羅因蘇亞, D·阿蘭迪斯馬隆達, S·伊蘭佐莫利內羅, A·馬塔斯博尼拉 申請人:硅系統設計公司