用于在mimo窄带电力线通信中的碰撞率降低的系统和方法_5

文档序号:9711202阅读:来源:国知局
如在图14中的面板-A 1400A处所示,已知前导序列与接收的流1402相关,其中, 前导与窗口 1404相关,该窗口每次滑过接收的流一个采样,其中,互相关(XC)操作1406在 窗口和接收的符号之间进行。在面板-B1400B中示出具有9个峰值的互相关输出,峰值位 于8个SYNCP符号和SYNCM符号的开始指数处。阈值1410应用在互相关量变曲线上,并且 在窗口上计算或确定最大值相关,该窗口在由最大长度参数1414确定的长度的第一向上 阈交1412处开始。应当了解,在之前的操作中先选择的或确定的最大值峰值对应于9个符 号中的一个。为了确定与最大值检测峰值相关的符号指数,在面板-C 1400C中,通过添加 一个符号长度的子间隔,折叠在最大值峰值周围用于每个指数假设的规定长度的符号间隔 1416(如,包括9个符号的间隔),每个都一同相加(即,折叠)以获得对应于9个指数的总 共9个折叠相关窗口。随后,在9个折叠相关窗口的各自的最大值上执行最大值操作以检 测最可能的窗口指数。在选择的窗口内,选择并且适当地转换具有最大值相关的指数以获 得用于前导开始的最终估计,假定最大值窗口指数。在折叠之前和之后的互相关量变曲线 的示例在图15A和图15B中示出,附图标记为1500A和1500B,其中,X轴表示采样指数以及 Y轴分别表示互相关和组合的互相关值。在图15B中,用于最大值峰值的可能指数的数量仅 为从1个至8个,在此情况下,最大值峰值的指数仅具有根据接收器开始指数引用的7个在 前的符号。在此情况下,最大值峰值对应于第9个符号是不可能的。正如在图15B中所示, 最大值折叠窗口 1502对应于第8个符号,并且因此,前导开始会是在第8个折叠窗口内的 最大值峰值的指数。
[0094] 图16根据上述教导示出互相关过程1600的实施例,其可以在接收器处完成。在 框1602处,通过使用滑动窗口使接收的信号流与已知前导序列(如,传统前导)互相关,该 滑动窗口每次在接收的信号流上移动固定数量的采样(如,每次一个采样),其中,可以确 定滑动窗口以响应来自延迟相关器的信息,其包括初始估计和检索范围。获得互相关输出 量变曲线(框1604),其包括在已知数量(K个)的SYNCP符号和SYNCM符号(如,共计9个 符号,包括8个SYNCP符号和1个SYNCM符号)的开始指数处的峰值。预定阈值应用在相 关输出量变曲线上并且最大值相关值(即,峰值)在窗口上确定,该窗口在由最大长度参数 确定的长度的第一向上阈交处开始(框1606)。随后执行折叠操作,其中,对于在用于假设 为是最大值的每个指数的最大值峰值附近的符号的选择间隔,具体长度的子间隔(如,每 个一个符号长度)一同相加(框1608),借此,获得多个折叠相关窗口(如,K个窗口)(框 1610)。执行最大值操作以检测最可能的窗口指数(框1612)。在检测的窗口内,选择并且 适当地转换具有最大值相关的指数,以获得接收的信号流的前导开始的最终估计,其指示 M頂0帧的开始。
[0095] 本领域技术人员将根据本参考识别能够在前导检测过程中发生的潜在的检测误 差是第二SYNCP的作为前导开始的(替代第一 SYNCP)开始的(错误的)决定,尤其当严重 的信道情况(如,噪声)碰撞在前导内的一个符号时。例如,考虑在图17A中所不的情况 1700A,其中,第二SYNCP符号检测为前导的开始符号,其指示错误前导窗口 1704而不是正 确的前导窗口 1702。为了解决这种边界误差问题,本文的实施例利用对应于完整SYNCM符 号的第9个符号具有负相关,如在附图标记1706处所示。另外,第10个符号还具有带有一 半电力的负相关,其由半个SYNCM符号与已知前导序列的相关造成,如在附图标记1708处 所示。因此,在边界误差情况下,其中,前导边界由一个符号移位,在理想情况下,从前导开 始符号减去由8个(第9个符号)和9个(第10个符号)符号间隔隔开的符号将前导开 始符号的相关乘以一定量。同样地,在理想情况下,执行类似的以不正确的第二符号开始的 减法操作还产生具有乘法因数的相关。例如,在理想情况下,在第一种情况下,前导开始符 号的相关可以是2. 5X,然而,在后一种情况的相关可以是I. 5X。然而,如果符号边界误差在 严重信道碰撞第一符号的情况下发生,则在两个相关值之间的比较结果仍会有利于后一个 值。将两个相关值分别表示为X和Y,其在对应的减法操作之后获得,能够看到,在正确检测 的情况下,无效活动周期应当在第一符号之前,并且因此,比值X/Y应当非常小。因此,如果 比值X/Y小于1,但仍具有比某一阈值大的相当大的值,则这种情况可以对应于作为前导开 始的第二SYNCP符号的错误检测。为解决这一问题,在图17B中所示的实施例1700B提供 能够经由模拟优化的阈值比较器1730,其获得比值确定框1728的输出,该框计算X与Y校 正值之间的比值。确定各自的前导符号开始情况的相关(即,X值1724对应于第1个符号 开始和Y值1726对应于第2个符号开始)以响应各自的符号减法操作1720、1722。优化 后的阈值比较器1730配置为提供确定到边界估计器1732,其中,如果比值大于阈值,则决 定会有利于通过减去一个符号长度纠正初始前导开始。否则,前导开始的初始估计保持不 变。很明显,相似的边界校正操作还可以针对被错误地检测为前导开始的前导的其他符号 执行,这取决于正相关和负相关的峰值发生处和其相对的距离/位置。
[0096] 图18是根据图17A和图17B的方案的实施例的一种符号边界校正的方法1800的 流程图。在框1802处,前导的具体符号(如,第2个SYNCP符号)被检测为在接收的PLC 信号中的前导的开始(由于恶劣的信道条件潜在错误地)。基于作为开始符号的正确符号 和不正确符号(如,分别为第一 SYNCP符号和第二SYNCP符号)执行适当的符号减法操作, 并且获得对应于各自的前导开始符号的相关值(框1804)。确定各自的相关值的比值(框 1804),针对该比值,应用阈值以估计在接收的信号中的前导的正确的开始符号(即,边界) (框 1806)。
[0097] 本领域技术人员将了解到,涉及MMO帧生成和前导结构的各种实施例在前导和 载荷数据的传输中应用CS分集以另外提供用于传统SISO NB-PLC装置的后向兼容性。此 外,可以有利地在MIMO帧的传输中引入CS,其中,不同的CS数量应用到来自不同阶段所传 输的L-前导和/或M-前导,以避免能够由于毁坏性的组合而在接收器处导致无效接收的 非期望的波束形成。然而,应当了解到,在传输阶段所选择的CS向量还可以导致一些信道 配置的毁坏性组合。因此,本文的进一步的实施例提供一种系统,其中,使用初始默认CS向 量传输前导部分(即,L-前导部分和/或M-前导部分)并且监测通信路径以从接收器接 收确认信号(如,ACK帧)。如果在未接收ACK的情况下发生超时,则传输器配置为重新传 输具有零CS向量或初始CS向量的或CS向量的某种其他变体的交错版本信号,这些CS向 量可以有助于缓和信道条件,同时还保持期望的分集。图19A和图19B根据实施例示出可 以在示例M頂0 PLC网络中的M頂0传输器(如,传输器600A)中应用的CS选择方案。附图 标记1900A指具有传输器1902的M頂0信道配置,该传输器1902可操作以完成三个传输阶 段1906A至1906C,其在接收器1904的两个端口 1908A、1908C处接收。初始CS向量示为 [0 ;-X ;-2X],其中,CS数量[0]、[-X]、[-2X]分别应用到三个阶段1906A至1906C。在接 收ACK失败并且已经超时之后,传输器1902分别交错或重新排列应用到三个阶段1906A至 1906C的CS向量为[-2X ;-X ;0],以提供用于接收器1904的不同信道,如图19B中所示。
[0098] 图20是对应于图19A和图19B的方案的实施例的一种可操作的CS选择方法的 流程图。在MMO传输器处,选择或配置初始/默认CS向量(如,具有Nt的维度、传输端口 或阶段的数量)(框2002)。初始/默认CS向量应用到前导部分(如,L-前导部分和/或 M-前导部分),因此,传输包括应用CS的前导部分或至少其一部分的MIMO信号帧到接收装 置(一个或更多),如在框2004处所提出的。确定ACK是否在超时期间内接收(框2006)。 如果是,则传输器使用选择的CS向量继续当前传输事务(框2008)。另一方面,如果在超 时期间内未接收到ACK,则交错或重新排列CS向量,其应用到重新传输的前导部分。CS交 错或重新排列的过程可以迭代发生直到在重复过程中ACK被接收并且CS向量被选择(框 2010)。随后,已经适当重新排列过的选择的CS向量应用于或继续传输(或重新传输)(框 2012)〇
[0099] 应当意识到,当M頂0装置与传统SISO装置配置在混合模式的PLC网络实施方式 中时,在MMO装置与传统装置之间的碰撞率应当尽可能的最小化,同时还允许使用标准化 的技术(如,CSMA)访问物理媒介。因此,具有传统帧结构的MMO帧结构的实施例的后向 兼容性的目标之一是使传统装置能够确定信道是繁忙还是空闲。在MMO数据包传输期间, 如果传统装置能检测到L-前导并且解码FCH,则它将能够正确地确定MMO数据包的长度并 且将在M頂0数据包传输的时间退避。另一方面,如果传统装置能检测到L-前导,但不能正 确解码FCH,则会发生CRC错误。因此,为了减少在M頂0装置与传统PLC装置之间的可能碰 撞率,有意的误差能够插入到在来自MMO PLC装置的传输的帧内的FCH的传统部分,其确 保在传统PLC装置处的CRC错误,从而导致最大值退避长度,而不是具有随机的退避时期。 在一个实施例中,退避时间/长度可以针对特定的实施方式预配置、预确定或提供。
[0100] 图21是根据实施例的一种碰撞率降低方法2100的流程图,其可以应用为PLC装 置(如,在图6A中所不的传输器600A)的一部分。在框2102处,传输器可操作以获得或生 成传统FCH数据并且计算CRC序列。如上所述,传统FCH数据填入M頂0数据信号帧的FCH 部分,其包括兼容M頂0的FCH数据、M-前导部分和载荷数据部分。在传统FCH数据的至少 一部分中引入扰动,以插入传统FCH数据的一个或更多有意的误差片(框2104)。在一个实 施方式中,可以扰动传统FCH数据以便最大化在扰动的FCH数据和未扰动的FCH数据之间 的海明距离。在其他实施方式中,可以通过反转所有或一部分比特、添加额外比特、删除一 个或更多比特等扰动传统FCH数据。在框2106处,编码并且传输包括扰动的传统FCH数据 和未扰动的传统FCH数据的CRC序列的MIMO数据信号帧,其中,CRC序列配置为在传统PLC 接收器装置处失效以当传统PLC接收器经由PLC网络接收到M頂0数据信号帧时,确保传统 PLC接收器装置预定的退避时间。很明显,之前的方法要求只在来自MMO PLC装置的传输 帧中插入误差,并且不要求在传统PLC装置的传输器部分或接收器部分中的实质改变。
[0101] 图22是示例PLC装置2200的框图,其中,可以实施本专利申请的一个或更多实施 例。PLC装置2200包括调制解调器2214,其可以包括上述传输/接收实施例中的至少一些 的部分,如,图4A至图4B和/或图6A至图6B。虽未特别示出,应当了解,调制解调器2214 可以包括一个或更多处理器,其包括多个数字信号处理器(DSP)、相关存储器和其他电路系 统以实现本公开中所提出的一个或更多方面。另外,可以提供具有相关存储器2208和定时 器2212的一个或更多处理器2210以与调制解调器2214在数据通信环境中一致操作,然 而,PLC装置2200可以配置为作为数据通信装置(如,台式计算机、笔记本电脑、移动电话、 智能电话)或作为服务节点、数据集中器节点等操作。适当的AFE 2204允许装置2200到 电力线设施2202的耦合,其可以是在图1中所示的示例设施102的一部分。
[0102] 本领域技术人员将明白本文所描述的电力线通信系统的组件可以作为
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