專利名稱：：用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法發(fā)明目的如在本說明書的標題中所表述的那樣，本發(fā)明涉及用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法。在任何通信系統(tǒng)中，嘗試被進行以最大限度地利用通信介質(zhì)的特性來實現(xiàn)最大的傳輸容量、可靠性、覆蓋率等等。在通信介質(zhì)由多個導(dǎo)體形成的情況下，有可能使用所述導(dǎo)體來實現(xiàn)這些目標中的一個或若干個。除其他應(yīng)用以外，在本發(fā)明中所描述的方法被用在由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)中以既改進所述通信的性能，并且也改進所使用的頻率的重復(fù)使用或者改進重復(fù)(!^petition)。
背景技術(shù)：
：通信系統(tǒng)需要用于信號的傳輸介質(zhì)，所述傳輸介質(zhì)常常由多個導(dǎo)體形成。這些多個導(dǎo)體的存在可以被用于改進所述通信系統(tǒng)的不同的特性，尤其諸如傳輸容量或者抗干擾性。盡管該問題已經(jīng)被考慮并且某些或多或少有效的解決方案在過去已經(jīng)被找到，本發(fā)明提出了新的解決方案，所述解決方案最優(yōu)地使用導(dǎo)體的多樣性(multiplicity)來提高所述介質(zhì)中的傳輸?shù)男阅?。被用在本發(fā)明中的常規(guī)概念在下文中被描述?！澳Ｊ健北焕斫鉃樵趯?dǎo)體、參考平面或者兩者的選擇性的組合上的電壓或者電流的注入。類似地，“正交多注入”被定義為彼此正交的多個模式的注入。所述注入模式被劃分為公共模式、差分模式和偽差分模式。所述公共模式是導(dǎo)致通過所述參考平面的電流流通的模式。所述差分模式包括通過一個導(dǎo)體的注入及通過另一個導(dǎo)體的返回，而所述偽差分模式包括一個或多個導(dǎo)體之間的電壓或者電流的注入及通過不同于被用于所述注入的那些導(dǎo)體的一個或多個導(dǎo)體的返回，在這種情況中所使用的導(dǎo)體的數(shù)量大于二。專利“相鄰輸電線之間經(jīng)感應(yīng)效應(yīng)的時空編碼數(shù)據(jù)發(fā)送(Spacetimecodeddatatransmissionviainductiveeffectbetweenadjacentpowerlines)”(GB238372A)描述了將多個路徑用于電網(wǎng)絡(luò)上的通信信號，以及將多個路徑用在數(shù)字處理應(yīng)用中，用以在每個節(jié)點中標識用于通信的最佳時間周期和頻率。此外，在該文檔中，信道被看作多個輸入和多個輸出的系統(tǒng)，其中所述信號被耦合在不同的導(dǎo)體之間以通過若干路徑到達所述節(jié)點。該文檔不影響本發(fā)明的新穎性或者創(chuàng)造性步驟，因為正交多注入不是在多導(dǎo)體介質(zhì)上被執(zhí)行的，相反地不同的方法被應(yīng)用于執(zhí)行所述通信，該方法設(shè)法使用導(dǎo)體之間的串擾而不是消除它。另一方面，公開文獻“室內(nèi)輸電線信道建模的創(chuàng)新方式第I部分電路分析及伴隨模型(AnovelapproachtothemodelingoftheindoorpowerlinechannelPartI:Circuitanalysisandcompanionmodel)，，(IEEETrans.PowerDel.，vol.20，no2，PP.655-663,Apr.2005)以及“室內(nèi)輸電線信道建模的創(chuàng)新方式第II部分傳遞函數(shù)和信道性質(zhì)(AnovelapproachtothemodelingoftheindoorpowerlinechannelPartIITransferfunctionandchannelproperties)”(IEEETrans.PowerDel.,vol.20,no.3,Jul.2005)分析了在家庭中由作為傳輸介質(zhì)的電網(wǎng)絡(luò)形成的信道，為了得到用于所述信道的實際的模型的目的，使其與多導(dǎo)體傳輸線(MTL)理論相似。這不影響本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造性步驟，因為本發(fā)明基于通過信號的正交多注入而對通信系統(tǒng)的性能的提高，獨立于被用于所述信道的模型?，F(xiàn)有技術(shù)狀況的另一個公開文獻是題為“用于寬帶通信的架空多導(dǎo)體輸電線的高步頁特性(High-Frequencycharacteristicsofoverheadmulti-conductorpowerlinesforbroadbandcommunication)，，(IEEEJour.Communications,Vol.24,no.7,Jul.2006),并且提出了另一個改進的模型，該改進的模型用于架空介質(zhì)電壓傳輸線中由作為傳輸介質(zhì)的電網(wǎng)絡(luò)形成的信道。由于如上文所指出的相同原因，該文檔不影響新穎性和創(chuàng)造性步驟，因為本發(fā)明的方法可以獨立于在所述通信信道上被執(zhí)行的建模而被應(yīng)用。另一方面，Tsuzuki、Yoshida、Yamada、Kawasaki、Mrai、Matsuyam禾口Suzuli的公開文獻“貨船中的輸電線信道的特性(Characteristicsofpowerlinechannelsincargoships)"(IEEE1-4244-1090-8/07)描述了表征貨船的線纜的電網(wǎng)絡(luò)的特性的方式，其中所述接線與接地的屏蔽體雙股絞合(double-stranded)。為此，一個并且同樣的信號以公共和差分方式(雙模傳輸)被注入，并且所述信號以差分方式被接收，由此借助于串擾的信號轉(zhuǎn)換被用于實現(xiàn)相對于僅使用差分發(fā)送的較少衰減。換句話說，該公開文獻設(shè)法從若干股線(strand)的系統(tǒng)中得到單個通信信道。本發(fā)明在N根線纜中使用正交注入模式設(shè)法實現(xiàn)多達N個獨立的通信信道，將所述正交性用于提高通信系統(tǒng)的性能，防止串擾而不是使其增強，根據(jù)該公開文獻，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員這既不是所預(yù)期的也不是顯然的結(jié)果。在本發(fā)明之前的現(xiàn)有技術(shù)狀況也包括公開文獻“用于數(shù)字訂戶線系統(tǒng)的矢量化傳輸(VectoredTransmissionforDigitalSubscriberLineSystems)”(GeorgeGinis，JohnM.Cioffi,IEEEJournalOnSelectedAreasinCommunications,Vol.20,No.5,June2002)，其中描述了提高雙絞線束中的發(fā)送速率的方式，其中在所述雙絞線中的注入以差分方式被完成，協(xié)調(diào)(coordinating)發(fā)送并且使用多輸入和多輸出(MIMO)技術(shù)來消除串擾。與現(xiàn)有技術(shù)狀況的其他文檔一樣，該文檔沒有預(yù)期本發(fā)明，本發(fā)明的方法基于N個導(dǎo)體上的正交注入以提高通信系統(tǒng)的性能。來自涉及要被解決的問題的技術(shù)背景的專利稱做“DSL系統(tǒng)中的幻象使用(PhantomUseinDSLsystems)”，其公開號為US2006/0268966。該專利使用了公共模式，其被疊加于在雙絞線束中被發(fā)送的信號上(被稱為幻象模式)，其中在所述雙絞線中的注入以差分方式被完成。這使用由該模式產(chǎn)生的輻射來生成用于通信的新路徑。本專利將正交多注入用于創(chuàng)建新的信道，因而其不影響該專利。最后，公開文獻“向工作組T1E1.4的提案(SubmissiontoWorkingGroupT1E1.4)”(GDSL，GigabitDSL,J.Cioffietal.，TlEl.4/2003-487R1)也可以與現(xiàn)有技術(shù)狀況相關(guān)。在該公開文獻中，使用被選作用于返回信號的參考的導(dǎo)體、雙絞線上的差分注入被使用。如在先前情況中那樣，該文檔不影響新穎性或者創(chuàng)造性步驟，因為在該專利中所描述的方法基于N個導(dǎo)體上的正交多注入而不是基于差分注入來提高所述通信系統(tǒng)的性能。
發(fā)明內(nèi)容為了實現(xiàn)目標并且防止先前部分所指出的缺陷，本發(fā)明包括用于提高由多個導(dǎo)體和參考平面形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能，其中導(dǎo)體的數(shù)量通常將為N。所述方法的特征在于通信信號以多達N個模式被注入，一個模式是在導(dǎo)體、參考平面或者兩者之間的選擇性組合上的電壓或者電流的注入，以便所述模式彼此正交。盡管多達N個模式可以被使用，存在導(dǎo)致通過參考平面的電流流通的模式。該模式是所謂的公共模式。在特定的情況下，例如當輻射應(yīng)被減小為最小時，導(dǎo)致以公共模式的傳輸?shù)淖⑷氲氖褂每梢员环乐?，因而僅差分模式、偽差分模式及其組合將被使用。一般而言，該方法適用于具有多個導(dǎo)體的任何介質(zhì)，這些介質(zhì)中的一個為電網(wǎng)絡(luò)。所述方法的應(yīng)用包括發(fā)送裝置，所述發(fā)送裝置在通信過程中以差分、偽差分及公共模式的多達N個模式同時注入，以便在不使用額外的數(shù)字處理的情況下使通信系統(tǒng)中的傳輸容量倍增。在特定的情況下，所述發(fā)送裝置在相同帶寬或者頻率范圍上同時注入信號以實現(xiàn)傳輸容量的倍增。本發(fā)明的方法的另一個可能應(yīng)用是增加通信網(wǎng)絡(luò)之間的衰減并且改進所述網(wǎng)絡(luò)在一個并且相同的介質(zhì)中的共存。為此，共存在一個并且相同的物理介質(zhì)中的通信網(wǎng)絡(luò)中的每個將使用來自所述N個可能的模式之中的注入模式的不同集合，以便由不同的通信網(wǎng)絡(luò)選擇的注入模式的集合是分離性的。在多個通信系統(tǒng)中，使用重發(fā)器是必要的，以便來自一件裝置的信號可以到達其他遠距離的裝置(就衰減而言)。所述重發(fā)器通常是頻率重發(fā)器，即它們使用頻帶與一組節(jié)點通信并且使用另一個不同的頻帶為另一個節(jié)點組重發(fā)所述信號。這種類型的重發(fā)器通常使用共存濾波器(coexistencefilter)來消除被用于重發(fā)的不同頻帶之間的干擾。通過應(yīng)用本發(fā)明的方法，可以使所述重發(fā)器使用來自N個可能的模式之中的不同注入模式，以便所需要的用于減小由所述重發(fā)器使用的不同帶寬之間的干擾的濾波器的規(guī)格被放寬，或者甚至對于這種濾波器的需要被消除。使用頻率重發(fā)器時另一種情況的干擾在形成所述通信系統(tǒng)的裝置重復(fù)使用遠程鏈路中的相同頻率時發(fā)生。在這種情況下，干擾將發(fā)生在使用相同頻率的裝置之間，除非這些件裝置彼此離得很遠(就衰減而言)以便由一件裝置發(fā)送的信號不能從由另一件裝置所拾取的地噪聲中被區(qū)分。本發(fā)明的方法可以被用于改進這種情況，從而形成所述通信系統(tǒng)的這些件裝置將通過使用遠程鏈路的通信裝置中的不同注入模式而在不導(dǎo)致彼此之間的干擾的情況下重復(fù)使用相同頻率，以便在通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃中頻率范圍的重復(fù)使用中的更大的靈活性被允許。該方法也可以被用于改進所述通信的可靠性，因而通信信號的多個版本將以所使用的以隨后在接收處將它們結(jié)合的注入模式被發(fā)送。在發(fā)送處和接收處的多個注入模式的使用允許將用于通信信號的多輸入和多輸出(MIMO)數(shù)字處理的技術(shù)應(yīng)用在來自N個可能的模式之中的所用的注入模式中。作為結(jié)果，有可能改進所述通信的性能。可以被應(yīng)用的MIMO技術(shù)中的一種是時空編碼。在這種情況下，該方法與包括將通信信號分配在所用的注入模式之中的時空編碼技術(shù)一起被應(yīng)用，以便編碼增益和分集同時被利用。另一個可能性是用于通過信道特征向量的發(fā)送(特征模式發(fā)送)的技術(shù)與所述發(fā)明的方法一起被應(yīng)用在發(fā)送處和接收處以允許接收機解碼通過每個所用的注入模式接收的信號。第三可能性是該方法在接收處包括用于允許消除所用的注入模式之間的干擾或者串擾的數(shù)字處理的技術(shù)，以便其提高在每個所述注入模式中被檢測的信噪比(SNR)，并且由此提高通信的性能。該方法的另一個應(yīng)用是實現(xiàn)雙向通信。在通信系統(tǒng)由兩件裝置形成的情況下，這兩件裝置同時雙向通信(全雙工通信)，為了該目的，第一件裝置使用來自N個可能的模式之中的注入模式的集合向第二件裝置發(fā)送并且使用不同的注入模式的另一個集合從第二件裝置接收信號，而第二件裝置使用所述第一集合接收并且使用第二集合發(fā)送，其中所述集合是分離性的。在系統(tǒng)由多件裝置形成的情況下，該方法的特征在于一件裝置通過將注入模式的集合用于向每件接收裝置的發(fā)送來同時向其他件裝置發(fā)送，其中所述集合是分離性的。類似地，該方法的另一個可能應(yīng)用是一件裝置通過將注入模式的集合用于從每件發(fā)送裝置的接收來同時從其他件裝置接收，其中所述集合是分離性的。由不同注入模式執(zhí)行的發(fā)送典型地以不同的方式經(jīng)歷信道特性衰減、干擾、噪聲門限等等。在特定的情況下，有可能只使用具有最佳的用于通信的特性的注入模式，以便通信系統(tǒng)的健壯性和性能被改進。有許多方式選擇哪些注入模式是合適的模式。允許選擇注入模式的通信特性的一些例子是存在于注入模式中的噪聲、存在于注入模式中的干擾、注入模式中的信道的穩(wěn)定性、由注入模式導(dǎo)致的輻射、注入模式中的信道的衰減或者前述各項的組合。在通信系統(tǒng)使用OFDM調(diào)制和正交多注入的情況下，用于數(shù)字處理的不同的技術(shù)、不同的注入模式或者用于數(shù)字處理的技術(shù)和注入模式的組合可以被用在由一個或若干個OFDM調(diào)制載波形成的組中。一組圖被附在下文中，其中用示意性的和非限制性的符號來描繪本發(fā)明的目標以有助于對本說明書的更好理解并且形成其必要部分。圖1示出使用正交注入模式的、通過由兩個平行導(dǎo)體形成的傳輸介質(zhì)的傳播的模式。圖2示出使用正交注入模式的、通過由三個平行導(dǎo)體形成的傳輸介質(zhì)的傳播的模式。圖3畫出了在由十二個平行導(dǎo)體形成的介質(zhì)中允許的正交注入模式。圖4示出大體的發(fā)送機_傳輸介質(zhì)_接收機的示意圖，其中N個正交注入模式在點對點鏈路中同時被使用。圖5畫出了共享相同物理介質(zhì)的兩個網(wǎng)絡(luò)之間的干擾的典型情況，這兩個網(wǎng)絡(luò)必須共存在該相同物理介質(zhì)中。圖6示出網(wǎng)絡(luò)中鏈路之間的干擾的示意圖連同頻率劃分和信號的譜位置以及所需要用于防止干擾的共存濾波器的傳遞函數(shù)。圖7示出兩件裝置之間一般的全雙工通信方案。圖8示出三相架空介質(zhì)電壓輸電線上的全雙工通信的示意圖，其中正交多注入方法被使用。圖9示出其中MIMO處理被用在發(fā)送和接收處的大體的發(fā)送機-傳輸介質(zhì)_接收機的示意圖。圖10示出大體的發(fā)送機-傳輸介質(zhì)-接收機的示意圖，其中相同信號被正交地注入多導(dǎo)體介質(zhì)中并且通過不同模式被傳播的、與被注入的那些一樣多的信號被接收。圖11畫出當時空編碼技術(shù)被使用時上一張圖的一般示意圖的特定細節(jié)(particularization)。圖12畫出當通過信道特征向量的傳輸技術(shù)被使用時圖10的一般示意圖的特定細節(jié)。圖13畫出當進行嘗試使多注入信道之間的串擾最小化時圖10的一般示意圖的特定細節(jié)。圖14示出大體的發(fā)送機-傳輸介質(zhì)-接收機的示意圖，其中接收機根據(jù)所接收的信號選擇哪種注入最適合用于通信。圖15示出用于正交多注入方法的OFDM調(diào)制載波簇的例子。具體實施例在下文中參考附圖中所使用的標號描述了本發(fā)明的若干實施例。從理論的角度來看，本發(fā)明的方法希望解決的問題包括怎樣利用由多個導(dǎo)體形成的傳輸介質(zhì)的性質(zhì)來最大化使用所述傳輸介質(zhì)的通信系統(tǒng)的性能。在描述使用本發(fā)明的方法的通信系統(tǒng)的若干實施例之前，將在理論上分析多導(dǎo)體介質(zhì)，這將允許證明本發(fā)明的方法的有效性。從理論的角度來看，有可能借助于MTL(多導(dǎo)體傳輸線)理論在數(shù)學(xué)上描述參照參考平面具有N個平行導(dǎo)體的多導(dǎo)體介質(zhì)，該N個平行導(dǎo)體傳導(dǎo)源和負載之間的信號。傳播這些信號的主導(dǎo)模式為橫向電磁模式(TEM)，其中電場和磁場兩者在垂直于導(dǎo)體的軸的平面中正交傳播。這些結(jié)構(gòu)可以傳播從直流(零頻率)到具有符合導(dǎo)體橫截面尺寸的波長的頻率的信號。TEM模式越主導(dǎo)，則用于平行導(dǎo)體的MTL理論可以更可靠地被用于建模。當頻率增加時，它們將開始成為與TEM相比更大程度起作用的模式，并且因此由MTL理論產(chǎn)生的方法將不再有效。即使當TEM模式主導(dǎo)時，介質(zhì)實際上不是均勻的并且空間幾何形狀或者其本征特性沒有被維持，使得它們成為半TEM(quasi-TEM)模式，在注入之間該模式的傳播和隔離特性被削弱。在任何情況下，MTL理論被用于描述本發(fā)明的方法基于其被支持的基礎(chǔ)。在介質(zhì)的不同導(dǎo)體中被注入的信號生成引起導(dǎo)體之間的信號耦合的電磁場，所謂的串擾被生成。MTL理論的主要目的之一是要預(yù)測所述串擾。在兩個導(dǎo)體的最簡單的情況下的MTL理論被縮小為具有用于信號的空間傳播的兩個模式，即公共模式和差分模式。典型地為差分模式被用于傳輸在實際應(yīng)用(例如通過電網(wǎng)絡(luò)的通信)中被發(fā)送的數(shù)據(jù)信號的能量。公共模式被注入兩個導(dǎo)體中并且返回通過參考平面或者地，而差分模式包括通過一個導(dǎo)體的注入以及通過另一個導(dǎo)體的返回。公共模式與差分模式相比具有更大的損耗以及輻射更多所增添的缺陷，以便它的使用在遵照發(fā)送調(diào)節(jié)標準的水平處更受限制。即使在試圖避免公共模式的時候，由于信道的非對稱和不平衡，通過信道被傳播的任何差分信號將具有公共模式轉(zhuǎn)換因子。當所用的注入模式正交時，根據(jù)MTL理論在它們之間將沒有任何干擾。這可以在數(shù)學(xué)上被驗證，考慮通過每個導(dǎo)體的電流或者其中的電壓的方程組。對于N個導(dǎo)體和參考平面，將有N個正交注入模式。特別地對于電流并且考慮N個導(dǎo)體中的電流，下面的系統(tǒng)被得到其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中J；,(i=1...N)是通過導(dǎo)體i的電流，I。是公共模式電流，Idi(i=l...k)是差分模式電流，Ipdi(i=1...S)是偽差分模式電流以及aij(i=l...N,j=1...N)是每個模式的電流對通過導(dǎo)體的電流的影響因子(contributionfactor)。不可能使用任意組合來生成合適的差分或者偽差分模式；只有相對于所用的其余模式顯示正交性的那些將是有效的(根據(jù)上面所提供的方程組)。根據(jù)MTL理論，將通過導(dǎo)體的電流與每個模式的電流相聯(lián)系的系統(tǒng)是正交的，即其為獨立線性系統(tǒng)，并且此外每個模式的電流向量是正交的。由于其為獨立系統(tǒng)，矩陣A的階數(shù)(range)等于N；而由于模式是正交的，轉(zhuǎn)置的矩陣A與矩陣A的乘積為對角矩陣。圖1示出存在于電網(wǎng)絡(luò)的特定情況中的傳播模式的例子，當以公共模式(1)和差分模式(2)注入時，當網(wǎng)絡(luò)僅由兩個導(dǎo)體(3)和參考平面或者地電路(4)形成時。公共模式電流I。通過多個導(dǎo)體被分配并且通過參考平面返回，而差分電流通過一個導(dǎo)體被注入并且通過另一個導(dǎo)體返回。當傳輸介質(zhì)由三個導(dǎo)體形成時，傳播模式將與兩個導(dǎo)體的情況相同，加上被稱為偽差分模式的模式，其中電流在兩個導(dǎo)體中流通并且通過第三個模式返回。如與差分模式一樣，偽差分具有信號傳播的最優(yōu)特性，由于其在信道中具有低衰減，并且其與其他兩個模式正交，如在數(shù)學(xué)上可示出的那樣。圖2示出用于由三個導(dǎo)體(3)連同參考平面(4)一起形成的電網(wǎng)絡(luò)的情況的正交注入模式。在這種情況下，除了公共模式(1)和差分模式(2)以外，可以以偽差分方式(5)來執(zhí)行注入。根據(jù)這些值，有可能通過應(yīng)用MTL理論來外推用于帶有參考平面的N個平行導(dǎo)體的注入模式，其中將存在正交信號的N個可能的注入。下表示出取決于導(dǎo)體的數(shù)量根據(jù)類型(公共、差分及偽差分)被分簇的正交信號的注入模式的數(shù)量I3I4I7I12IN個導(dǎo)體N個導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體(N為奇數(shù))(N為偶數(shù))<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>為了用例子來檢查正交注入，假定具有12個導(dǎo)體(3)的介質(zhì)，諸如圖3所示的那樣。所述圖包括12個注入模式并且所希望了解的是它們是否正交。電流矩陣的正交性將通過考慮下面的方程組來檢查f-\<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>該系統(tǒng)是獨立線性系統(tǒng)(由于A的階數(shù)等于12)，并且A的轉(zhuǎn)置矩陣(At)與矩陣A的乘積是對角矩陣，由此所選擇的注入是正交的。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在實際應(yīng)用中，出于電磁干擾的原因常常應(yīng)當防止公共模式注入的使用，因而優(yōu)選的是最多使用總數(shù)為N-I個的注入模式。另一方面，模式之間的串擾和傳輸介質(zhì)的不平衡兩者使得公共模式水平在不同信號被傳播通過介質(zhì)時提高，增加了輻射并且從而增加了差分和偽差分信號的損失。盡管信號衰減，除其他應(yīng)用以外本發(fā)明的方法允許維持足夠用于利用使介質(zhì)帶寬被乘以高達N-I(在不使用公共模式的情況下)的因子的可能性的有用的信號水平，而不增加所用的頻譜，即使用信道中相同的帶寬來注入不同信號并且將發(fā)送機和接收機之間或者發(fā)送機和若干接收機之間的信號的數(shù)量提高N-I倍。通信系統(tǒng)的若干實施例在下文中被描述，其中本發(fā)明的方法被用于提高所述通信的性能。本發(fā)明的方法的直接應(yīng)用是在其中發(fā)送機同時注入由可能的模式(差分、偽差分及公共模式)形成的多達N個不同模式以使系統(tǒng)的傳輸容量倍增的通信系統(tǒng)，其具有不需要任何額外的數(shù)字處理并且不用擴展頻率范圍的優(yōu)點。諸如剛剛所描述的那樣的、點對點鏈路中同時的正交多傳輸?shù)睦涌梢栽趫D4中看到，其中有發(fā)送節(jié)點(11)和接收節(jié)點(12)，它們通過由N個導(dǎo)體構(gòu)成的傳輸介質(zhì)(10)在以頻率為界的帶寬上通信。也在該圖中用點劃線(30)畫出串擾。發(fā)送機的調(diào)制器/解調(diào)器(6)的輸出包括N個不同信號，該N個不同信號被從數(shù)字轉(zhuǎn)換到模擬(DAC1到DACn)。每個信號被類推地(analogically)放大(APE模塊)(7)(S1到Sn)并且通過耦合器(8)被正交地注入(TXi到TXn)介質(zhì)(10)中。因而，發(fā)送機介質(zhì)上的信號是由相同帶寬(9)上的N個信號形成的信號。相反的過程在接收處被完成，用耦合器(8)取得將受通信信道(S'^lJS'J特性影響的信號，得到N個信號(RX^IjRXn)，用AFE模塊(7)放大它們。信號接著被傳遞到數(shù)字域(ADC1到ADCn)并且最后被引入調(diào)制器/解調(diào)器(6)以取回所發(fā)送的信息。本發(fā)明的方法在該實施例中的使用允許在不使用不同于已經(jīng)被用于單個注入的那些的其他頻帶的情況下使通信帶寬被乘以注入的數(shù)量。本發(fā)明的方法的另一個實施例改進共享同一個傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)的共存性。任何通信系統(tǒng)具有就除其他衰減以外由于介質(zhì)的衰減、其他網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點的干擾及存在于介質(zhì)中的噪聲而可到達的最大距離而言的最大操作范圍。在該范圍之外，節(jié)點之間的通信不能被實現(xiàn)。當限制節(jié)點的操作范圍的因素是來自屬于共享該介質(zhì)的另一個通信網(wǎng)絡(luò)的另一個節(jié)點的信號的存在時，信號由于這種干擾將經(jīng)歷其性能的衰減。所述節(jié)點必須共存在相同介質(zhì)中，并且所希望的將是以最低可能的性能損失來實現(xiàn)所述共存。此外，在某些通信系統(tǒng)中，所希望的是位于通信范圍內(nèi)的兩個節(jié)點出于不同原因不能彼此通信。在這些情況下，共存提出更多困難，由于信號干擾很大使得其使兩個節(jié)點之間的通信成為可能。在這些情況下，有可能應(yīng)用消息交換技術(shù)來共享時間、頻率或者允許兩個節(jié)點在沒有干擾的情況下發(fā)送的其他量值(magnitude)。在該框架下，本發(fā)明的方法的使用允許通信范圍內(nèi)的兩個節(jié)點獨立地操作而不會由于它們之間的干擾而負面地影響性能。存在允許網(wǎng)絡(luò)共存的不同技術(shù)，從時間、頻率多路復(fù)用到不同的編碼或者加密技術(shù)。另一方面，一個網(wǎng)絡(luò)在它與其共享介質(zhì)的另一個網(wǎng)絡(luò)中的干擾能量越低，越容易共存，并且在任何情況下，這將在兩個網(wǎng)絡(luò)的性能上得到的相互作用(repercussion)將更小。通過在共存的通信系統(tǒng)上應(yīng)用該方法，存在于同一個介質(zhì)中的網(wǎng)絡(luò)之間的衰減更大，假定它們中每一個都使用不同的注入模式，即使在使用相同頻帶時。圖5示出兩個網(wǎng)絡(luò)，其中每個都必須提供對區(qū)域的覆蓋，網(wǎng)絡(luò)1(13)提供對區(qū)域1(14)的覆蓋，而網(wǎng)絡(luò)2(15)提供對區(qū)域2(16)的覆蓋。兩個網(wǎng)絡(luò)共享物理介質(zhì)(10)并且將大體上具有比它們應(yīng)當覆蓋的區(qū)域更大的動作區(qū)域。對于網(wǎng)絡(luò)之間的干擾這是確定因素。通過網(wǎng)絡(luò)所發(fā)送的功率更大，其覆蓋或者范圍更大并且其將具有的、與其他網(wǎng)絡(luò)相互干擾的可能性將更大。在該情況下，存在在其中兩個網(wǎng)絡(luò)的信號被混合的干擾區(qū)域(17)。減小通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的功率將提高與其他網(wǎng)絡(luò)的共存，但是在大部分情況下，其將削弱在其自己的覆蓋區(qū)域中的性能，因而這實際上不是可行的解決方案。在該情況下，如果正交注入模式被用在必須共存的不同網(wǎng)絡(luò)之間，屬于每個網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點之間的衰減被增加，使得它們之間的干擾減小而不需要減小所發(fā)送的功率。另一方面，在具有信號重發(fā)的通信系統(tǒng)中，本發(fā)明的方法也可以被應(yīng)用于提高系統(tǒng)的性能。在由多導(dǎo)體形成的通信網(wǎng)絡(luò)中，有可能的是必要的覆蓋沒有被達到并且需要使用允許提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍的重發(fā)器。重發(fā)器典型地使用時分技術(shù)(TDD)或者頻分技術(shù)(FDD)。在TDD技術(shù)的情況下，信道的帶寬在多注入被使用的情況下被增加而沒有增加所用的頻率，這意味著在將網(wǎng)絡(luò)的性能作為整體考慮在內(nèi)的時候網(wǎng)絡(luò)中與TDD有關(guān)的性能的降低被最小化。在頻分(FDD)的情況下，兩種可能性被考慮。一方面，F(xiàn)DD的主要原理為常常需要重復(fù)使用頻帶，這涉及具有在相同介質(zhì)上使用相同頻率的鏈路，由此這些鏈路的多件裝置有可能彼此干擾。本發(fā)明所描述的多注入可以被用于增加這些遠程鏈路之間的衰減并且從而減小可能的干擾。在遠程鏈路之間使用正交注入模式降低它們之間的干擾并且從而從個體上提高鏈路的性能并且整體上提高網(wǎng)絡(luò)的性能。另一方面，當FDD技術(shù)被使用時，為了防止使用不同頻帶的相鄰鏈路中的干擾，防止這種干擾的共存濾波器被應(yīng)用。諸如本發(fā)明所描述的那樣的多注入技術(shù)的使用可以有助于放寬這些濾波器的規(guī)格并且甚至消除對它們的需要，倘若(provided)不同注入模式被用在相鄰鏈路之間，假定(giventhat)與相同注入模式被用在兩個鏈路的情況下相比，這些鏈路在彼此之間具有更大衰減。該實施例可以在圖6中看到，其中存在使用頻段A(18)的多件裝置和使用頻段B(19)的另外的多件裝置。這引起可以通過使用共存濾波器來解決的相鄰鏈路(21)之間的干擾，以及遠程鏈路(22)之間的干擾。相同的圖總是示出在其中頻段A(37)占據(jù)fl到f2的譜而頻段B(38)占據(jù)f3到f4的譜的譜表示(36)。共存濾波器(20)的傳遞函數(shù)也被畫出，在這種情況下用于僅取得頻段A(37)的濾波器抑制(reject)超過f3的頻率，而用于僅取得頻段B(38)的濾波器抑制低于f2的頻率。該方法的使用允許放寬相鄰鏈路中的這些共存濾波器的特性并且甚至在某些情況下消除它們。因而，也被允許的是形成通信系統(tǒng)并且重復(fù)使用相同頻率的多件裝置通過在每個鏈路中使用不同的正交注入模式來使彼此之間的干擾最小化。通信系統(tǒng)的整體性能因此可以被提高并且使得對網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃更容易。本發(fā)明的方法的另一個應(yīng)用是實現(xiàn)多件裝置之間的全雙工通信的能力，即使用正交多注入同時在多件裝置之間發(fā)送和接收信息。當在同一個介質(zhì)中有兩個通信信道時，有可能在兩件裝置之間實現(xiàn)全雙工通信，倘若信道之間的干擾允許維持性能。這可以在圖7中觀察到，其中兩件裝置(23)在傳輸介質(zhì)(10)上同時發(fā)送和接收。在發(fā)送機和接收機之間生成兩個通信路徑的情況下，這種可能性是可得到的。這是將本發(fā)明的方法應(yīng)用在三個導(dǎo)體上的情況，其中差分模式和偽差分模式可以被使用，一個用于在一個方向上發(fā)送/接收并且另一個用于在另一個方向上發(fā)送/接收。例子可以是具有寬帶通信裝置的電網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)電壓線，如可在圖8中看到的那樣。如果網(wǎng)絡(luò)是三相網(wǎng)絡(luò)，有可能在三個導(dǎo)體上執(zhí)行多注入，其中差分模式(2)和偽差分模式(5)被注入，因而在裝置(23)之間的相同通信信道上使用相同頻帶得到全雙工信道。本發(fā)明的方法可以連同用于MIMO(多輸入多輸出)的技術(shù)一起被應(yīng)用以提高使用所述技術(shù)的通信系統(tǒng)的性能。事實上，具有若干股線的通信介質(zhì)等效于MIMO(多輸入多輸出)方案(NXN)。有可能通過連同本發(fā)明的方法一起應(yīng)用分集、時空編碼及特征射束形成技術(shù)或者其他相似技術(shù)來實現(xiàn)更大的效能和輸出(yield)。正交多注入的使用允許得到良態(tài)的(well-conditioned)信道矩陣，因而用于ΜΙΜΟ的技術(shù)的應(yīng)用將更有效。圖9示出其中系統(tǒng)使用MIMO數(shù)字處理和本發(fā)明的方法的系統(tǒng)。該例子延續(xù)先前的圖所示的通信系統(tǒng)的大體方案并且用于多輸入信號..aN)和多輸出信號(29)的數(shù)字處理的模塊被包括在其中。在這種情況下可以通過使用MIMO數(shù)字處理來利用或者降低的所注入的信號(30)之間的串擾或者干擾在該圖中被標記。一方面，電信領(lǐng)域中使用具有不同特性的兩個或更多通信信道的分集技術(shù)涉及對傳播通過介質(zhì)的信號的可靠性的提高。這些技術(shù)利用N個通信信道的不同特性來提高接收機的健壯性，防止鏈比特錯誤(chainbiterror)以及控制信號衰落。該方法包括發(fā)送在接收機中被結(jié)合的多個信號形式以提高通信的可靠性。錯誤校正技術(shù)可以被并入每個信道的每個消息的不同部分中的不同的發(fā)送信號。圖10的實施例示出其中本發(fā)明的方法與以注入模式對同一個通信信號的各種形式的發(fā)送一起被使用并且結(jié)果在接收處被結(jié)合的系統(tǒng)。因而有可能提高通信的可靠性。圖10示出該例子，其中要被發(fā)送的符號(27)被數(shù)字化地處理(6)，傳到模擬域并且被合理地放大(7)以及最后被耦合(8)，用正交注入模式中的每一個將相同信號引入。相反過程在接收處被完成，取得每個正交注入的信號，將其放大并且最后產(chǎn)生所得到的信號的結(jié)合(28)。該結(jié)合包括將每個信號放大權(quán)重(在該實施例中其取決于由正交注入形成的信道中所感測到的信噪比)并且將結(jié)果相加以嘗試得到所發(fā)送的符號。在接收處發(fā)送信號的復(fù)制及其結(jié)合允許提高通信的可靠性，即使在由于噪聲或者干擾通信極度惡化的場景中。另一方面，多注入的方法可以被應(yīng)用于空間分集，其中信號被發(fā)送通過相同介質(zhì)的不同路徑。分集結(jié)合技術(shù)可以被用在信號處理之前，選擇到達接收機的最強信號，在信號不具有最小性能時改變信道或者將所有接收相關(guān)地相加之前，使用MRC(最大比合并)，其中在將接收相加之前根據(jù)所接收的信號中的每一個的信噪比(SNR)將權(quán)重應(yīng)用于所接收的信號。先前提到的技術(shù)可以被擴展，引出時空編碼技術(shù)。通過這種編碼，信息和冗余被均勻地分配在N個通信路徑之間以同時利用分集和所確定的碼的編碼增益。特定的例子可以在圖11中看到，其中用于處理圖9的多個輸入信號(ai...aN)和多個輸出信號(DAC1...DACn)的數(shù)字處理模塊已經(jīng)在發(fā)送處由時空編碼器(32)取代，要被發(fā)送的信號(31)到達該時空編碼器。在接收處，數(shù)字處理由時空解調(diào)和解碼模塊(33)取代，其得到從發(fā)送機被發(fā)送的數(shù)字符號(31)。另一方面，有用于使速度最大化的MIMO技術(shù)，其可以從由正交注入所引起的額外的隔離中獲益。接近理想結(jié)果的結(jié)果可以通過結(jié)合注入和數(shù)字處理在實際情況中被得到。如果N個信道的響應(yīng)在發(fā)送機中已知，通過信道特征向量的發(fā)送(特征模式發(fā)送)的技術(shù)可以連同本發(fā)明的方法一起被使用來實現(xiàn)這點。這些技術(shù)在發(fā)送和接收處應(yīng)用變換，其允許接收機最優(yōu)地解碼所接收的信號。相反，如果處理僅留給接收機來完成，用于消除N個信道之間的干擾(串擾)的技術(shù)可以被用于增加它們中每一個的信噪比(SNR)。換句話說，由正交注入提供的隔離可以通過數(shù)字處理來提高。MIMO處理的特定實施例將包括用于通過信道特征向量的傳輸?shù)募夹g(shù)，其線性地結(jié)合要在每個注入模式中被發(fā)送的信號(通過從數(shù)字處理中得到的信號的乘積及總和)以及在每個注入模式中所接收的信號。圖12示出該實施例，其中N個符號(31)被引入數(shù)字處理(6)并且輸出通過乘法器(41)和加法器(42)以權(quán)重(其通常對于發(fā)送機(43)和(44)以及對于接收機(45)和(46)不同)線性地結(jié)合，該權(quán)重的值取決于應(yīng)用的特定傳輸介質(zhì)而被計算。在接收處的處理與在發(fā)送處被執(zhí)行的處理一致。另一方面，MIMO處理也可以被用于減小并且甚至消除信道(30)之間的串擾。為此，在圖13的例子中可看到的方案可以被使用，其中接收機包括串擾消除器(34)，其減小由于串擾而引起的在每個注入模式上的其他注入模式的干擾。本發(fā)明的另一個實施例包括在通信系統(tǒng)中應(yīng)用本發(fā)明的方法使得通過使用正交注入模式通過N個導(dǎo)體發(fā)送相同的信號，并且在接收處只有具有最佳特性的注入模式被用于通信。在圖14中可看到的特定實施例中，具有更小噪聲、更高SNR、更小干擾等等的那些注入模式被選擇為合適的。這種選擇通過在接收處的模塊(35)來完成，其分析通過不同注入模式到達的信號的被選擇的特性并且從而選擇在接收處哪個耦合器(8)將被激活。該模塊也可以將控制信號發(fā)送到發(fā)送機(11)使得正交多注入僅在由選擇器塊(35)所選擇的信道中被執(zhí)行，它將該控制信號傳送到發(fā)送機(11)的耦合器(8)。最后，應(yīng)用的另一個例子是將本發(fā)明的方法包括在使用OFDM調(diào)制的通信系統(tǒng)中。在這種情況下，用于數(shù)字處理的技術(shù)或者不同的注入模式可以被使用，取決于所產(chǎn)生的載波組。在諸如圖15所示的那樣的特定實施例中，OFDM調(diào)制載波被分配到三個組中。也可以被看到的是第一組(24)的載波在頻率上不是連續(xù)的。在該特定實施例中，偽差分注入模式被用在第一組(24)中，并且沒有額外的信號處理被使用。在第二組(25)中，其以差分和偽差分模式同時注入并且也沒有額外的信號處理被使用，由正交模式之間的注入所提供的隔離足夠用于在接收處將信號分開。在第三組(26)載波中，其以差分和偽差分模式同時注入，并且MIMO技術(shù)被應(yīng)用。不同的載波基于每個載波的頻率中的信道的特性或者基于其他取決于應(yīng)用的標準而被指派給組(24)、(25)、(26)中的每一個。權(quán)利要求一種用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其中所述傳輸介質(zhì)由N個導(dǎo)體和參考平面形成，其特征在于，所述方法包括以多達N個模式注入通信信號，一個模式是在導(dǎo)體、參考平面及兩者的組合之間的選擇性的組合上的電壓或者電流的選擇性注入，以便所述模式是彼此正交的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，所述方法包括僅以從差分模式、偽差分模式及其組合中選擇的模式執(zhí)行所述注入。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，所述傳輸介質(zhì)是電網(wǎng)絡(luò)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，在通信過程中發(fā)送裝置以差分、偽差分及公共模式的多達N個模式同時注入以在不使用額外的數(shù)字處理的情況下使所述通信系統(tǒng)中的傳輸容量倍增。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，所述發(fā)送裝置在相同的帶寬或者頻率范圍上同時注入。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，共存在一個并且相同的物理介質(zhì)中的通信網(wǎng)絡(luò)中的每個都使用來自所述N個可能的模式之中的注入模式的不同的集合，以便由不同的通信網(wǎng)絡(luò)選擇的注入模式的集合是分離性的，以增加網(wǎng)絡(luò)之間的衰減并且改進在一個并且相同的介質(zhì)中的網(wǎng)絡(luò)的共存。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其中所述通信系統(tǒng)使用頻率重發(fā)器，所述頻率重發(fā)器使用濾波器以消除所述不同頻段之間的干擾，其特征在于，所述重發(fā)器使用來自所述N個可能的模式之中的不同注入模式，以放寬所述濾波器的規(guī)格或者消除它們的使用以及減小由所述不同的重發(fā)器發(fā)送的信號之間的干擾。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，形成所述通信系統(tǒng)的多件裝置在不引起彼此之間的干擾的情況下通過使用不同的注入模式來重復(fù)使用相同頻率，以在通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃中的頻率范圍的重復(fù)使用中獲得更大的靈活性。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，以所用的注入模式發(fā)送在接收處被組合的所述通信信號的多個版本，以改進所述通信的可靠性。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，通信信號的多輸入和多輸出(MIMO)數(shù)字處理被應(yīng)用在來自所述N個可能的模式之中的所用的注入模式中，以改進所述通信的性能。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，包括將所述通信信號分配在所用的注入模式之中的時空編碼技術(shù)被應(yīng)用以同時利用編碼增益和分集。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，用于通過信道特征向量的發(fā)送(特征模式發(fā)送)的技術(shù)被應(yīng)用在發(fā)送處和接收處以允許接收機解碼通過每個所用的所述注入模式接收的所述信號。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，用于消除所用的注入模式之間的干擾(或者串擾)的技術(shù)被應(yīng)用在接收處，以提高在每個所述注入模式中被檢測的信噪比(SNR)。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其中所述通信系統(tǒng)由兩件裝置形成，其特征在于，所述兩件裝置同時雙向通信(全雙工通信)，為了所述目的，第一件裝置使用來自所述N個可能的模式之中的注入模式的集合向第二件裝置發(fā)送并且使用不同的注入模式的另一個集合從所述第二件裝置接收所述信號，而所述第二件裝置使用所述第一集合接收并且使用所述第二集合發(fā)送，其中所述集合是分離性的。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其中所述通信系統(tǒng)由多件裝置形成，其特征在于，一件裝置通過將注入模式的集合用于向每件接收裝置的發(fā)送來同時向其他件裝置發(fā)送，其中所述集合是分離性的。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其中所述通信系統(tǒng)由多件裝置形成，其特征在于，一件裝置通過將注入模式的集合用于從每件發(fā)送裝置的接收來同時從其他件裝置接收，其中所述集合是分離性的。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，僅具有最佳的用于通信的特性的注入模式被用于提高所述通信系統(tǒng)的健壯性和性能。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其特征在于，允許選擇所述注入模式的所述通信特性從存在于所述注入模式中的噪聲、存在于所述注入模式中的干擾、所述注入模式中的信道的穩(wěn)定性、由所述注入模式引起的輻射、所述注入模式中的信道的衰減及其組合中被選擇。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，其中OFDM調(diào)制被使用，其特征在于，用于數(shù)字處理的不同的技術(shù)、不同的注入模式以及前述各項的組合被選擇性地用在由一個或若干個OFDM調(diào)制載波形成的組中。全文摘要本發(fā)明涉及用于提高由多個導(dǎo)體形成的介質(zhì)上的通信系統(tǒng)的性能的方法，所述方法通過在由多個導(dǎo)體形成的一個并且相同的物理介質(zhì)上創(chuàng)建彼此之間高度隔離的多個通信信道來提高通信系統(tǒng)的性能。該方法可以被擴展以被用在若干應(yīng)用中，諸如在一個并且相同的信道上頻率的重復(fù)使用、網(wǎng)絡(luò)中點對點鏈路的容量的提高以及當與發(fā)射或者接收處對信號的數(shù)字處理一起使用時對性能和可靠性的改進。文檔編號H04B3/00GK101821958SQ200880111462公開日2010年9月1日申請日期2008年7月14日優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日發(fā)明者A·巴德尼斯科雷拉,J·L·岡扎萊茨莫雷諾,J·M·維達爾羅斯,J·V·布拉索克克拉雷特,L·M·托雷斯坎頓,L·托斯滕伯格,S·伊蘭佐莫利尼羅申請人:硅系統(tǒng)設(shè)計公司