专利名称：：用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法发明目的如在本说明书的标题中所表述的那样，本发明涉及用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法。在任何通信系统中，尝试被进行以最大限度地利用通信介质的特性来实现最大的传输容量、可靠性、覆盖率等等。在通信介质由多个导体形成的情况下，有可能使用所述导体来实现这些目标中的一个或若干个。除其他应用以外，在本发明中所描述的方法被用在由多个导体形成的介质中以既改进所述通信的性能，并且也改进所使用的频率的重复使用或者改进重复(!^petition)。
背景技术：
：通信系统需要用于信号的传输介质，所述传输介质常常由多个导体形成。这些多个导体的存在可以被用于改进所述通信系统的不同的特性，尤其诸如传输容量或者抗干扰性。尽管该问题已经被考虑并且某些或多或少有效的解决方案在过去已经被找到，本发明提出了新的解决方案，所述解决方案最优地使用导体的多样性(multiplicity)来提高所述介质中的传输的性能。被用在本发明中的常规概念在下文中被描述。“模式”被理解为在导体、参考平面或者两者的选择性的组合上的电压或者电流的注入。类似地，“正交多注入”被定义为彼此正交的多个模式的注入。所述注入模式被划分为公共模式、差分模式和伪差分模式。所述公共模式是导致通过所述参考平面的电流流通的模式。所述差分模式包括通过一个导体的注入及通过另一个导体的返回，而所述伪差分模式包括一个或多个导体之间的电压或者电流的注入及通过不同于被用于所述注入的那些导体的一个或多个导体的返回，在这种情况中所使用的导体的数量大于二。专利“相邻输电线之间经感应效应的时空编码数据发送(Spacetimecodeddatatransmissionviainductiveeffectbetweenadjacentpowerlines)”(GB238372A)描述了将多个路径用于电网络上的通信信号，以及将多个路径用在数字处理应用中，用以在每个节点中标识用于通信的最佳时间周期和频率。此外，在该文档中，信道被看作多个输入和多个输出的系统，其中所述信号被耦合在不同的导体之间以通过若干路径到达所述节点。该文档不影响本发明的新颖性或者创造性步骤，因为正交多注入不是在多导体介质上被执行的，相反地不同的方法被应用于执行所述通信，该方法设法使用导体之间的串扰而不是消除它。另一方面，公开文献“室内输电线信道建模的创新方式第I部分电路分析及伴随模型(AnovelapproachtothemodelingoftheindoorpowerlinechannelPartI:Circuitanalysisandcompanionmodel)，，(IEEETrans.PowerDel.，vol.20，no2，PP.655-663,Apr.2005)以及“室内输电线信道建模的创新方式第II部分传递函数和信道性质(AnovelapproachtothemodelingoftheindoorpowerlinechannelPartIITransferfunctionandchannelproperties)”(IEEETrans.PowerDel.,vol.20,no.3,Jul.2005)分析了在家庭中由作为传输介质的电网络形成的信道，为了得到用于所述信道的实际的模型的目的，使其与多导体传输线(MTL)理论相似。这不影响本发明的新颖性和创造性步骤，因为本发明基于通过信号的正交多注入而对通信系统的性能的提高，独立于被用于所述信道的模型。现有技术状况的另一个公开文献是题为“用于宽带通信的架空多导体输电线的高步页特性(High-Frequencycharacteristicsofoverheadmulti-conductorpowerlinesforbroadbandcommunication)，，(IEEEJour.Communications,Vol.24,no.7,Jul.2006),并且提出了另一个改进的模型，该改进的模型用于架空介质电压传输线中由作为传输介质的电网络形成的信道。由于如上文所指出的相同原因，该文档不影响新颖性和创造性步骤，因为本发明的方法可以独立于在所述通信信道上被执行的建模而被应用。另一方面，Tsuzuki、Yoshida、Yamada、Kawasaki、Mrai、Matsuyam禾口Suzuli的公开文献“货船中的输电线信道的特性(Characteristicsofpowerlinechannelsincargoships)"(IEEE1-4244-1090-8/07)描述了表征货船的线缆的电网络的特性的方式，其中所述接线与接地的屏蔽体双股绞合(double-stranded)。为此，一个并且同样的信号以公共和差分方式(双模传输)被注入，并且所述信号以差分方式被接收，由此借助于串扰的信号转换被用于实现相对于仅使用差分发送的较少衰减。换句话说，该公开文献设法从若干股线(strand)的系统中得到单个通信信道。本发明在N根线缆中使用正交注入模式设法实现多达N个独立的通信信道，将所述正交性用于提高通信系统的性能，防止串扰而不是使其增强，根据该公开文献，对于本领域的技术人员这既不是所预期的也不是显然的结果。在本发明之前的现有技术状况也包括公开文献“用于数字订户线系统的矢量化传输(VectoredTransmissionforDigitalSubscriberLineSystems)”(GeorgeGinis，JohnM.Cioffi,IEEEJournalOnSelectedAreasinCommunications,Vol.20,No.5,June2002)，其中描述了提高双绞线束中的发送速率的方式，其中在所述双绞线中的注入以差分方式被完成，协调(coordinating)发送并且使用多输入和多输出(MIMO)技术来消除串扰。与现有技术状况的其他文档一样，该文档没有预期本发明，本发明的方法基于N个导体上的正交注入以提高通信系统的性能。来自涉及要被解决的问题的技术背景的专利称做“DSL系统中的幻象使用(PhantomUseinDSLsystems)”，其公开号为US2006/0268966。该专利使用了公共模式，其被叠加于在双绞线束中被发送的信号上(被称为幻象模式)，其中在所述双绞线中的注入以差分方式被完成。这使用由该模式产生的辐射来生成用于通信的新路径。本专利将正交多注入用于创建新的信道，因而其不影响该专利。最后，公开文献“向工作组T1E1.4的提案(SubmissiontoWorkingGroupT1E1.4)”(GDSL，GigabitDSL,J.Cioffietal.，TlEl.4/2003-487R1)也可以与现有技术状况相关。在该公开文献中，使用被选作用于返回信号的参考的导体、双绞线上的差分注入被使用。如在先前情况中那样，该文档不影响新颖性或者创造性步骤，因为在该专利中所描述的方法基于N个导体上的正交多注入而不是基于差分注入来提高所述通信系统的性能。
发明内容为了实现目标并且防止先前部分所指出的缺陷，本发明包括用于提高由多个导体和参考平面形成的介质上的通信系统的性能，其中导体的数量通常将为N。所述方法的特征在于通信信号以多达N个模式被注入，一个模式是在导体、参考平面或者两者之间的选择性组合上的电压或者电流的注入，以便所述模式彼此正交。尽管多达N个模式可以被使用，存在导致通过参考平面的电流流通的模式。该模式是所谓的公共模式。在特定的情况下，例如当辐射应被减小为最小时，导致以公共模式的传输的注入的使用可以被防止，因而仅差分模式、伪差分模式及其组合将被使用。一般而言，该方法适用于具有多个导体的任何介质，这些介质中的一个为电网络。所述方法的应用包括发送装置，所述发送装置在通信过程中以差分、伪差分及公共模式的多达N个模式同时注入，以便在不使用额外的数字处理的情况下使通信系统中的传输容量倍增。在特定的情况下，所述发送装置在相同带宽或者频率范围上同时注入信号以实现传输容量的倍增。本发明的方法的另一个可能应用是增加通信网络之间的衰减并且改进所述网络在一个并且相同的介质中的共存。为此，共存在一个并且相同的物理介质中的通信网络中的每个将使用来自所述N个可能的模式之中的注入模式的不同集合，以便由不同的通信网络选择的注入模式的集合是分离性的。在多个通信系统中，使用重发器是必要的，以便来自一件装置的信号可以到达其他远距离的装置(就衰减而言)。所述重发器通常是频率重发器，即它们使用频带与一组节点通信并且使用另一个不同的频带为另一个节点组重发所述信号。这种类型的重发器通常使用共存滤波器(coexistencefilter)来消除被用于重发的不同频带之间的干扰。通过应用本发明的方法，可以使所述重发器使用来自N个可能的模式之中的不同注入模式，以便所需要的用于减小由所述重发器使用的不同带宽之间的干扰的滤波器的规格被放宽，或者甚至对于这种滤波器的需要被消除。使用频率重发器时另一种情况的干扰在形成所述通信系统的装置重复使用远程链路中的相同频率时发生。在这种情况下，干扰将发生在使用相同频率的装置之间，除非这些件装置彼此离得很远(就衰减而言)以便由一件装置发送的信号不能从由另一件装置所拾取的地噪声中被区分。本发明的方法可以被用于改进这种情况，从而形成所述通信系统的这些件装置将通过使用远程链路的通信装置中的不同注入模式而在不导致彼此之间的干扰的情况下重复使用相同频率，以便在通信网络的规划中频率范围的重复使用中的更大的灵活性被允许。该方法也可以被用于改进所述通信的可靠性，因而通信信号的多个版本将以所使用的以随后在接收处将它们结合的注入模式被发送。在发送处和接收处的多个注入模式的使用允许将用于通信信号的多输入和多输出(MIMO)数字处理的技术应用在来自N个可能的模式之中的所用的注入模式中。作为结果，有可能改进所述通信的性能。可以被应用的MIMO技术中的一种是时空编码。在这种情况下，该方法与包括将通信信号分配在所用的注入模式之中的时空编码技术一起被应用，以便编码增益和分集同时被利用。另一个可能性是用于通过信道特征向量的发送(特征模式发送)的技术与所述发明的方法一起被应用在发送处和接收处以允许接收机解码通过每个所用的注入模式接收的信号。第三可能性是该方法在接收处包括用于允许消除所用的注入模式之间的干扰或者串扰的数字处理的技术，以便其提高在每个所述注入模式中被检测的信噪比(SNR)，并且由此提高通信的性能。该方法的另一个应用是实现双向通信。在通信系统由两件装置形成的情况下，这两件装置同时双向通信(全双工通信)，为了该目的，第一件装置使用来自N个可能的模式之中的注入模式的集合向第二件装置发送并且使用不同的注入模式的另一个集合从第二件装置接收信号，而第二件装置使用所述第一集合接收并且使用第二集合发送，其中所述集合是分离性的。在系统由多件装置形成的情况下，该方法的特征在于一件装置通过将注入模式的集合用于向每件接收装置的发送来同时向其他件装置发送，其中所述集合是分离性的。类似地，该方法的另一个可能应用是一件装置通过将注入模式的集合用于从每件发送装置的接收来同时从其他件装置接收，其中所述集合是分离性的。由不同注入模式执行的发送典型地以不同的方式经历信道特性衰减、干扰、噪声门限等等。在特定的情况下，有可能只使用具有最佳的用于通信的特性的注入模式，以便通信系统的健壮性和性能被改进。有许多方式选择哪些注入模式是合适的模式。允许选择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声、存在于注入模式中的干扰、注入模式中的信道的稳定性、由注入模式导致的辐射、注入模式中的信道的衰减或者前述各项的组合。在通信系统使用OFDM调制和正交多注入的情况下，用于数字处理的不同的技术、不同的注入模式或者用于数字处理的技术和注入模式的组合可以被用在由一个或若干个OFDM调制载波形成的组中。一组图被附在下文中，其中用示意性的和非限制性的符号来描绘本发明的目标以有助于对本说明书的更好理解并且形成其必要部分。图1示出使用正交注入模式的、通过由两个平行导体形成的传输介质的传播的模式。图2示出使用正交注入模式的、通过由三个平行导体形成的传输介质的传播的模式。图3画出了在由十二个平行导体形成的介质中允许的正交注入模式。图4示出大体的发送机_传输介质_接收机的示意图，其中N个正交注入模式在点对点链路中同时被使用。图5画出了共享相同物理介质的两个网络之间的干扰的典型情况，这两个网络必须共存在该相同物理介质中。图6示出网络中链路之间的干扰的示意图连同频率划分和信号的谱位置以及所需要用于防止干扰的共存滤波器的传递函数。图7示出两件装置之间一般的全双工通信方案。图8示出三相架空介质电压输电线上的全双工通信的示意图，其中正交多注入方法被使用。图9示出其中MIMO处理被用在发送和接收处的大体的发送机-传输介质_接收机的示意图。图10示出大体的发送机-传输介质-接收机的示意图，其中相同信号被正交地注入多导体介质中并且通过不同模式被传播的、与被注入的那些一样多的信号被接收。图11画出当时空编码技术被使用时上一张图的一般示意图的特定细节(particularization)。图12画出当通过信道特征向量的传输技术被使用时图10的一般示意图的特定细节。图13画出当进行尝试使多注入信道之间的串扰最小化时图10的一般示意图的特定细节。图14示出大体的发送机-传输介质-接收机的示意图，其中接收机根据所接收的信号选择哪种注入最适合用于通信。图15示出用于正交多注入方法的OFDM调制载波簇的例子。具体实施例在下文中参考附图中所使用的标号描述了本发明的若干实施例。从理论的角度来看，本发明的方法希望解决的问题包括怎样利用由多个导体形成的传输介质的性质来最大化使用所述传输介质的通信系统的性能。在描述使用本发明的方法的通信系统的若干实施例之前，将在理论上分析多导体介质，这将允许证明本发明的方法的有效性。从理论的角度来看，有可能借助于MTL(多导体传输线)理论在数学上描述参照参考平面具有N个平行导体的多导体介质，该N个平行导体传导源和负载之间的信号。传播这些信号的主导模式为横向电磁模式(TEM)，其中电场和磁场两者在垂直于导体的轴的平面中正交传播。这些结构可以传播从直流(零频率)到具有符合导体横截面尺寸的波长的频率的信号。TEM模式越主导，则用于平行导体的MTL理论可以更可靠地被用于建模。当频率增加时，它们将开始成为与TEM相比更大程度起作用的模式，并且因此由MTL理论产生的方法将不再有效。即使当TEM模式主导时，介质实际上不是均勻的并且空间几何形状或者其本征特性没有被维持，使得它们成为半TEM(quasi-TEM)模式，在注入之间该模式的传播和隔离特性被削弱。在任何情况下，MTL理论被用于描述本发明的方法基于其被支持的基础。在介质的不同导体中被注入的信号生成引起导体之间的信号耦合的电磁场，所谓的串扰被生成。MTL理论的主要目的之一是要预测所述串扰。在两个导体的最简单的情况下的MTL理论被缩小为具有用于信号的空间传播的两个模式，即公共模式和差分模式。典型地为差分模式被用于传输在实际应用(例如通过电网络的通信)中被发送的数据信号的能量。公共模式被注入两个导体中并且返回通过参考平面或者地，而差分模式包括通过一个导体的注入以及通过另一个导体的返回。公共模式与差分模式相比具有更大的损耗以及辐射更多所增添的缺陷，以便它的使用在遵照发送调节标准的水平处更受限制。即使在试图避免公共模式的时候，由于信道的非对称和不平衡，通过信道被传播的任何差分信号将具有公共模式转换因子。当所用的注入模式正交时，根据MTL理论在它们之间将没有任何干扰。这可以在数学上被验证，考虑通过每个导体的电流或者其中的电压的方程组。对于N个导体和参考平面，将有N个正交注入模式。特别地对于电流并且考虑N个导体中的电流，下面的系统被得到其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中J；,(i=1...N)是通过导体i的电流，I。是公共模式电流，Idi(i=l...k)是差分模式电流，Ipdi(i=1...S)是伪差分模式电流以及aij(i=l...N,j=1...N)是每个模式的电流对通过导体的电流的影响因子(contributionfactor)。不可能使用任意组合来生成合适的差分或者伪差分模式；只有相对于所用的其余模式显示正交性的那些将是有效的(根据上面所提供的方程组)。根据MTL理论，将通过导体的电流与每个模式的电流相联系的系统是正交的，即其为独立线性系统，并且此外每个模式的电流向量是正交的。由于其为独立系统，矩阵A的阶数(range)等于N；而由于模式是正交的，转置的矩阵A与矩阵A的乘积为对角矩阵。图1示出存在于电网络的特定情况中的传播模式的例子，当以公共模式(1)和差分模式(2)注入时，当网络仅由两个导体(3)和参考平面或者地电路(4)形成时。公共模式电流I。通过多个导体被分配并且通过参考平面返回，而差分电流通过一个导体被注入并且通过另一个导体返回。当传输介质由三个导体形成时，传播模式将与两个导体的情况相同，加上被称为伪差分模式的模式，其中电流在两个导体中流通并且通过第三个模式返回。如与差分模式一样，伪差分具有信号传播的最优特性，由于其在信道中具有低衰减，并且其与其他两个模式正交，如在数学上可示出的那样。图2示出用于由三个导体(3)连同参考平面(4)一起形成的电网络的情况的正交注入模式。在这种情况下，除了公共模式(1)和差分模式(2)以外，可以以伪差分方式(5)来执行注入。根据这些值，有可能通过应用MTL理论来外推用于带有参考平面的N个平行导体的注入模式，其中将存在正交信号的N个可能的注入。下表示出取决于导体的数量根据类型(公共、差分及伪差分)被分簇的正交信号的注入模式的数量I3I4I7I12IN个导体N个导体导体导体导体导体(N为奇数)(N为偶数)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>为了用例子来检查正交注入，假定具有12个导体(3)的介质，诸如图3所示的那样。所述图包括12个注入模式并且所希望了解的是它们是否正交。电流矩阵的正交性将通过考虑下面的方程组来检查f-\<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>该系统是独立线性系统(由于A的阶数等于12)，并且A的转置矩阵(At)与矩阵A的乘积是对角矩阵，由此所选择的注入是正交的。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在实际应用中，出于电磁干扰的原因常常应当防止公共模式注入的使用，因而优选的是最多使用总数为N-I个的注入模式。另一方面，模式之间的串扰和传输介质的不平衡两者使得公共模式水平在不同信号被传播通过介质时提高，增加了辐射并且从而增加了差分和伪差分信号的损失。尽管信号衰减，除其他应用以外本发明的方法允许维持足够用于利用使介质带宽被乘以高达N-I(在不使用公共模式的情况下)的因子的可能性的有用的信号水平，而不增加所用的频谱，即使用信道中相同的带宽来注入不同信号并且将发送机和接收机之间或者发送机和若干接收机之间的信号的数量提高N-I倍。通信系统的若干实施例在下文中被描述，其中本发明的方法被用于提高所述通信的性能。本发明的方法的直接应用是在其中发送机同时注入由可能的模式(差分、伪差分及公共模式)形成的多达N个不同模式以使系统的传输容量倍增的通信系统，其具有不需要任何额外的数字处理并且不用扩展频率范围的优点。诸如刚刚所描述的那样的、点对点链路中同时的正交多传输的例子可以在图4中看到，其中有发送节点(11)和接收节点(12)，它们通过由N个导体构成的传输介质(10)在以频率为界的带宽上通信。也在该图中用点划线(30)画出串扰。发送机的调制器/解调器(6)的输出包括N个不同信号，该N个不同信号被从数字转换到模拟(DAC1到DACn)。每个信号被类推地(analogically)放大(APE模块)(7)(S1到Sn)并且通过耦合器(8)被正交地注入(TXi到TXn)介质(10)中。因而，发送机介质上的信号是由相同带宽(9)上的N个信号形成的信号。相反的过程在接收处被完成，用耦合器(8)取得将受通信信道(S'^lJS'J特性影响的信号，得到N个信号(RX^IjRXn)，用AFE模块(7)放大它们。信号接着被传递到数字域(ADC1到ADCn)并且最后被引入调制器/解调器(6)以取回所发送的信息。本发明的方法在该实施例中的使用允许在不使用不同于已经被用于单个注入的那些的其他频带的情况下使通信带宽被乘以注入的数量。本发明的方法的另一个实施例改进共享同一个传输介质的网络的共存性。任何通信系统具有就除其他衰减以外由于介质的衰减、其他网络的节点的干扰及存在于介质中的噪声而可到达的最大距离而言的最大操作范围。在该范围之外，节点之间的通信不能被实现。当限制节点的操作范围的因素是来自属于共享该介质的另一个通信网络的另一个节点的信号的存在时，信号由于这种干扰将经历其性能的衰减。所述节点必须共存在相同介质中，并且所希望的将是以最低可能的性能损失来实现所述共存。此外，在某些通信系统中，所希望的是位于通信范围内的两个节点出于不同原因不能彼此通信。在这些情况下，共存提出更多困难，由于信号干扰很大使得其使两个节点之间的通信成为可能。在这些情况下，有可能应用消息交换技术来共享时间、频率或者允许两个节点在没有干扰的情况下发送的其他量值(magnitude)。在该框架下，本发明的方法的使用允许通信范围内的两个节点独立地操作而不会由于它们之间的干扰而负面地影响性能。存在允许网络共存的不同技术，从时间、频率多路复用到不同的编码或者加密技术。另一方面，一个网络在它与其共享介质的另一个网络中的干扰能量越低，越容易共存，并且在任何情况下，这将在两个网络的性能上得到的相互作用(repercussion)将更小。通过在共存的通信系统上应用该方法，存在于同一个介质中的网络之间的衰减更大，假定它们中每一个都使用不同的注入模式，即使在使用相同频带时。图5示出两个网络，其中每个都必须提供对区域的覆盖，网络1(13)提供对区域1(14)的覆盖，而网络2(15)提供对区域2(16)的覆盖。两个网络共享物理介质(10)并且将大体上具有比它们应当覆盖的区域更大的动作区域。对于网络之间的干扰这是确定因素。通过网络所发送的功率更大，其覆盖或者范围更大并且其将具有的、与其他网络相互干扰的可能性将更大。在该情况下，存在在其中两个网络的信号被混合的干扰区域(17)。减小通过网络发送的功率将提高与其他网络的共存，但是在大部分情况下，其将削弱在其自己的覆盖区域中的性能，因而这实际上不是可行的解决方案。在该情况下，如果正交注入模式被用在必须共存的不同网络之间，属于每个网络的节点之间的衰减被增加，使得它们之间的干扰减小而不需要减小所发送的功率。另一方面，在具有信号重发的通信系统中，本发明的方法也可以被应用于提高系统的性能。在由多导体形成的通信网络中，有可能的是必要的覆盖没有被达到并且需要使用允许提高网络的覆盖范围的重发器。重发器典型地使用时分技术(TDD)或者频分技术(FDD)。在TDD技术的情况下，信道的带宽在多注入被使用的情况下被增加而没有增加所用的频率，这意味着在将网络的性能作为整体考虑在内的时候网络中与TDD有关的性能的降低被最小化。在频分(FDD)的情况下，两种可能性被考虑。一方面，FDD的主要原理为常常需要重复使用频带，这涉及具有在相同介质上使用相同频率的链路，由此这些链路的多件装置有可能彼此干扰。本发明所描述的多注入可以被用于增加这些远程链路之间的衰减并且从而减小可能的干扰。在远程链路之间使用正交注入模式降低它们之间的干扰并且从而从个体上提高链路的性能并且整体上提高网络的性能。另一方面，当FDD技术被使用时，为了防止使用不同频带的相邻链路中的干扰，防止这种干扰的共存滤波器被应用。诸如本发明所描述的那样的多注入技术的使用可以有助于放宽这些滤波器的规格并且甚至消除对它们的需要，倘若(provided)不同注入模式被用在相邻链路之间，假定(giventhat)与相同注入模式被用在两个链路的情况下相比，这些链路在彼此之间具有更大衰减。该实施例可以在图6中看到，其中存在使用频段A(18)的多件装置和使用频段B(19)的另外的多件装置。这引起可以通过使用共存滤波器来解决的相邻链路(21)之间的干扰，以及远程链路(22)之间的干扰。相同的图总是示出在其中频段A(37)占据fl到f2的谱而频段B(38)占据f3到f4的谱的谱表示(36)。共存滤波器(20)的传递函数也被画出，在这种情况下用于仅取得频段A(37)的滤波器抑制(reject)超过f3的频率，而用于仅取得频段B(38)的滤波器抑制低于f2的频率。该方法的使用允许放宽相邻链路中的这些共存滤波器的特性并且甚至在某些情况下消除它们。因而，也被允许的是形成通信系统并且重复使用相同频率的多件装置通过在每个链路中使用不同的正交注入模式来使彼此之间的干扰最小化。通信系统的整体性能因此可以被提高并且使得对网络的规划更容易。本发明的方法的另一个应用是实现多件装置之间的全双工通信的能力，即使用正交多注入同时在多件装置之间发送和接收信息。当在同一个介质中有两个通信信道时，有可能在两件装置之间实现全双工通信，倘若信道之间的干扰允许维持性能。这可以在图7中观察到，其中两件装置(23)在传输介质(10)上同时发送和接收。在发送机和接收机之间生成两个通信路径的情况下，这种可能性是可得到的。这是将本发明的方法应用在三个导体上的情况，其中差分模式和伪差分模式可以被使用，一个用于在一个方向上发送/接收并且另一个用于在另一个方向上发送/接收。例子可以是具有宽带通信装置的电网络的介质电压线，如可在图8中看到的那样。如果网络是三相网络，有可能在三个导体上执行多注入，其中差分模式(2)和伪差分模式(5)被注入，因而在装置(23)之间的相同通信信道上使用相同频带得到全双工信道。本发明的方法可以连同用于MIMO(多输入多输出)的技术一起被应用以提高使用所述技术的通信系统的性能。事实上，具有若干股线的通信介质等效于MIMO(多输入多输出)方案(NXN)。有可能通过连同本发明的方法一起应用分集、时空编码及特征射束形成技术或者其他相似技术来实现更大的效能和输出(yield)。正交多注入的使用允许得到良态的(well-conditioned)信道矩阵，因而用于ΜΙΜΟ的技术的应用将更有效。图9示出其中系统使用MIMO数字处理和本发明的方法的系统。该例子延续先前的图所示的通信系统的大体方案并且用于多输入信号..aN)和多输出信号(29)的数字处理的模块被包括在其中。在这种情况下可以通过使用MIMO数字处理来利用或者降低的所注入的信号(30)之间的串扰或者干扰在该图中被标记。一方面，电信领域中使用具有不同特性的两个或更多通信信道的分集技术涉及对传播通过介质的信号的可靠性的提高。这些技术利用N个通信信道的不同特性来提高接收机的健壮性，防止链比特错误(chainbiterror)以及控制信号衰落。该方法包括发送在接收机中被结合的多个信号形式以提高通信的可靠性。错误校正技术可以被并入每个信道的每个消息的不同部分中的不同的发送信号。图10的实施例示出其中本发明的方法与以注入模式对同一个通信信号的各种形式的发送一起被使用并且结果在接收处被结合的系统。因而有可能提高通信的可靠性。图10示出该例子，其中要被发送的符号(27)被数字化地处理(6)，传到模拟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个将相同信号引入。相反过程在接收处被完成，取得每个正交注入的信号，将其放大并且最后产生所得到的信号的结合(28)。该结合包括将每个信号放大权重(在该实施例中其取决于由正交注入形成的信道中所感测到的信噪比)并且将结果相加以尝试得到所发送的符号。在接收处发送信号的复制及其结合允许提高通信的可靠性，即使在由于噪声或者干扰通信极度恶化的场景中。另一方面，多注入的方法可以被应用于空间分集，其中信号被发送通过相同介质的不同路径。分集结合技术可以被用在信号处理之前，选择到达接收机的最强信号，在信号不具有最小性能时改变信道或者将所有接收相关地相加之前，使用MRC(最大比合并)，其中在将接收相加之前根据所接收的信号中的每一个的信噪比(SNR)将权重应用于所接收的信号。先前提到的技术可以被扩展，引出时空编码技术。通过这种编码，信息和冗余被均勻地分配在N个通信路径之间以同时利用分集和所确定的码的编码增益。特定的例子可以在图11中看到，其中用于处理图9的多个输入信号(ai...aN)和多个输出信号(DAC1...DACn)的数字处理模块已经在发送处由时空编码器(32)取代，要被发送的信号(31)到达该时空编码器。在接收处，数字处理由时空解调和解码模块(33)取代，其得到从发送机被发送的数字符号(31)。另一方面，有用于使速度最大化的MIMO技术，其可以从由正交注入所引起的额外的隔离中获益。接近理想结果的结果可以通过结合注入和数字处理在实际情况中被得到。如果N个信道的响应在发送机中已知，通过信道特征向量的发送(特征模式发送)的技术可以连同本发明的方法一起被使用来实现这点。这些技术在发送和接收处应用变换，其允许接收机最优地解码所接收的信号。相反，如果处理仅留给接收机来完成，用于消除N个信道之间的干扰(串扰)的技术可以被用于增加它们中每一个的信噪比(SNR)。换句话说，由正交注入提供的隔离可以通过数字处理来提高。MIMO处理的特定实施例将包括用于通过信道特征向量的传输的技术，其线性地结合要在每个注入模式中被发送的信号(通过从数字处理中得到的信号的乘积及总和)以及在每个注入模式中所接收的信号。图12示出该实施例，其中N个符号(31)被引入数字处理(6)并且输出通过乘法器(41)和加法器(42)以权重(其通常对于发送机(43)和(44)以及对于接收机(45)和(46)不同)线性地结合，该权重的值取决于应用的特定传输介质而被计算。在接收处的处理与在发送处被执行的处理一致。另一方面，MIMO处理也可以被用于减小并且甚至消除信道(30)之间的串扰。为此，在图13的例子中可看到的方案可以被使用，其中接收机包括串扰消除器(34)，其减小由于串扰而引起的在每个注入模式上的其他注入模式的干扰。本发明的另一个实施例包括在通信系统中应用本发明的方法使得通过使用正交注入模式通过N个导体发送相同的信号，并且在接收处只有具有最佳特性的注入模式被用于通信。在图14中可看到的特定实施例中，具有更小噪声、更高SNR、更小干扰等等的那些注入模式被选择为合适的。这种选择通过在接收处的模块(35)来完成，其分析通过不同注入模式到达的信号的被选择的特性并且从而选择在接收处哪个耦合器(8)将被激活。该模块也可以将控制信号发送到发送机(11)使得正交多注入仅在由选择器块(35)所选择的信道中被执行，它将该控制信号传送到发送机(11)的耦合器(8)。最后，应用的另一个例子是将本发明的方法包括在使用OFDM调制的通信系统中。在这种情况下，用于数字处理的技术或者不同的注入模式可以被使用，取决于所产生的载波组。在诸如图15所示的那样的特定实施例中，OFDM调制载波被分配到三个组中。也可以被看到的是第一组(24)的载波在频率上不是连续的。在该特定实施例中，伪差分注入模式被用在第一组(24)中，并且没有额外的信号处理被使用。在第二组(25)中，其以差分和伪差分模式同时注入并且也没有额外的信号处理被使用，由正交模式之间的注入所提供的隔离足够用于在接收处将信号分开。在第三组(26)载波中，其以差分和伪差分模式同时注入，并且MIMO技术被应用。不同的载波基于每个载波的频率中的信道的特性或者基于其他取决于应用的标准而被指派给组(24)、(25)、(26)中的每一个。权利要求一种用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其中所述传输介质由N个导体和参考平面形成，其特征在于，所述方法包括以多达N个模式注入通信信号，一个模式是在导体、参考平面及两者的组合之间的选择性的组合上的电压或者电流的选择性注入，以便所述模式是彼此正交的。2.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，所述方法包括仅以从差分模式、伪差分模式及其组合中选择的模式执行所述注入。3.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，所述传输介质是电网络。4.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，在通信过程中发送装置以差分、伪差分及公共模式的多达N个模式同时注入以在不使用额外的数字处理的情况下使所述通信系统中的传输容量倍增。5.根据权利要求4所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，所述发送装置在相同的带宽或者频率范围上同时注入。6.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，共存在一个并且相同的物理介质中的通信网络中的每个都使用来自所述N个可能的模式之中的注入模式的不同的集合，以便由不同的通信网络选择的注入模式的集合是分离性的，以增加网络之间的衰减并且改进在一个并且相同的介质中的网络的共存。7.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其中所述通信系统使用频率重发器，所述频率重发器使用滤波器以消除所述不同频段之间的干扰，其特征在于，所述重发器使用来自所述N个可能的模式之中的不同注入模式，以放宽所述滤波器的规格或者消除它们的使用以及减小由所述不同的重发器发送的信号之间的干扰。8.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，形成所述通信系统的多件装置在不引起彼此之间的干扰的情况下通过使用不同的注入模式来重复使用相同频率，以在通信网络的规划中的频率范围的重复使用中获得更大的灵活性。9.根据权利要求5所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，以所用的注入模式发送在接收处被组合的所述通信信号的多个版本，以改进所述通信的可靠性。10.根据权利要求5所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，通信信号的多输入和多输出(MIMO)数字处理被应用在来自所述N个可能的模式之中的所用的注入模式中，以改进所述通信的性能。11.根据权利要求10所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，包括将所述通信信号分配在所用的注入模式之中的时空编码技术被应用以同时利用编码增益和分集。12.根据权利要求10所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，用于通过信道特征向量的发送(特征模式发送)的技术被应用在发送处和接收处以允许接收机解码通过每个所用的所述注入模式接收的所述信号。13.根据权利要求10所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，用于消除所用的注入模式之间的干扰(或者串扰)的技术被应用在接收处，以提高在每个所述注入模式中被检测的信噪比(SNR)。14.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其中所述通信系统由两件装置形成，其特征在于，所述两件装置同时双向通信(全双工通信)，为了所述目的，第一件装置使用来自所述N个可能的模式之中的注入模式的集合向第二件装置发送并且使用不同的注入模式的另一个集合从所述第二件装置接收所述信号，而所述第二件装置使用所述第一集合接收并且使用所述第二集合发送，其中所述集合是分离性的。15.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其中所述通信系统由多件装置形成，其特征在于，一件装置通过将注入模式的集合用于向每件接收装置的发送来同时向其他件装置发送，其中所述集合是分离性的。16.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其中所述通信系统由多件装置形成，其特征在于，一件装置通过将注入模式的集合用于从每件发送装置的接收来同时从其他件装置接收，其中所述集合是分离性的。17.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，仅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统的健壮性和性能。18.根据权利要求17所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其特征在于，允许选择所述注入模式的所述通信特性从存在于所述注入模式中的噪声、存在于所述注入模式中的干扰、所述注入模式中的信道的稳定性、由所述注入模式引起的辐射、所述注入模式中的信道的衰减及其组合中被选择。19.根据权利要求1所述的用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，其中OFDM调制被使用，其特征在于，用于数字处理的不同的技术、不同的注入模式以及前述各项的组合被选择性地用在由一个或若干个OFDM调制载波形成的组中。全文摘要本发明涉及用于提高由多个导体形成的介质上的通信系统的性能的方法，所述方法通过在由多个导体形成的一个并且相同的物理介质上创建彼此之间高度隔离的多个通信信道来提高通信系统的性能。该方法可以被扩展以被用在若干应用中，诸如在一个并且相同的信道上频率的重复使用、网络中点对点链路的容量的提高以及当与发射或者接收处对信号的数字处理一起使用时对性能和可靠性的改进。文档编号H04B3/00GK101821958SQ200880111462公开日2010年9月1日申请日期2008年7月14日优先权日2007年8月9日发明者A·巴德尼斯科雷拉,J·L·冈扎莱茨莫雷诺,J·M·维达尔罗斯,J·V·布拉索克克拉雷特,L·M·托雷斯坎顿,L·托斯滕伯格,S·伊兰佐莫利尼罗申请人:硅系统设计公司