專利名稱：網(wǎng)絡(luò)的載波管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及復(fù)用通信領(lǐng)域。更具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例涉及特別適合電力線通信(PLC)系統(tǒng)或其它復(fù)用多載波通信系統(tǒng)的時(shí)隙/頻隙分配方案。
背景技術(shù)：
電力線通信(PLC)成為在消費(fèi)者電子產(chǎn)品市場(chǎng)中的通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因?yàn)榉课莸默F(xiàn)有電氣布線用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而無(wú)需另外的數(shù)據(jù)線路。PLC網(wǎng)絡(luò)還沒有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全問題。包括但不限于橋接器、路由器和其它產(chǎn)品的相當(dāng)多的產(chǎn)品當(dāng)前在消費(fèi)者市場(chǎng)中可向若干制造商購(gòu)買。
在本文中，當(dāng)前PLC技術(shù)采用OFDM(正交頻分復(fù)用)和CSMA/CA(帶防碰撞的載波檢測(cè)多址)的技術(shù)。OFDM是已知的調(diào)制方案，它采用擴(kuò)頻傳輸方案中的多個(gè)載波來(lái)傳送信息。CSMA/CA是用于以太網(wǎng)的一種已知信道接入?yún)f(xié)議。在這類PLC系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)每隔數(shù)秒鐘交換標(biāo)識(shí)可得到/可用載波(稱作“音調(diào)圖”)的信息。一些載波由于噪聲干擾(例如來(lái)自電機(jī)、開關(guān)功率調(diào)節(jié)器及其它電氣干擾源)而無(wú)法使用。發(fā)射機(jī)采用可用載波發(fā)送數(shù)據(jù)，而其它載波閑置。
CSMA/CA信道接入機(jī)制的工作如下。在發(fā)射機(jī)開始傳送之前，發(fā)射機(jī)首先檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)總線。如果總線不忙，則發(fā)射機(jī)開始傳送。當(dāng)總線忙時(shí)，發(fā)射機(jī)在隨機(jī)的等待時(shí)間之后重試傳送。
本發(fā)明的某些實(shí)施例的概述一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及復(fù)用通信系統(tǒng)及方法。通過思考以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)清楚本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。
在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)分多址(TDMA)多載波通信所用的時(shí)隙和載波分配方法包括從音調(diào)圖確定第一和第二時(shí)隙一般分別分配給第一和第二接收機(jī)；確定載波在第一時(shí)隙中未使用；以及向第一和第二接收機(jī)傳送指定未使用載波要重新分配給第二接收機(jī)的新音調(diào)圖。
在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)分多址(TDMA)多載波通信所用的時(shí)隙和載波分配方法包括從音調(diào)圖確定第一時(shí)隙一般分配給第一接收機(jī)，用于對(duì)于每個(gè)時(shí)隙使用接收單個(gè)數(shù)據(jù)流；確定載波在第一時(shí)隙中未使用；確定第二數(shù)據(jù)流要被發(fā)送給第一接收機(jī)；以及向第一接收機(jī)發(fā)送指定未使用載波要重新分配給第二數(shù)據(jù)流的新音調(diào)圖。
在根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)分多址(TDMA)多載波通信所用的時(shí)隙和載波分配方法包括從音調(diào)圖確定第一和第二時(shí)隙一般分別分配給第一和第二接收機(jī)；從音調(diào)圖確定第一和第二接收機(jī)能夠采用載波的公共集合進(jìn)行接收；確定單個(gè)數(shù)據(jù)流要被傳送給第一和第二接收機(jī)；以及向第一和第二接收機(jī)傳送指定第一和第二接收機(jī)要在一個(gè)或多個(gè)指定時(shí)隙中采用載波的公共集合來(lái)接收單個(gè)數(shù)據(jù)流的新音調(diào)圖。
在又一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)分多址(TDMA)多載波通信所用的時(shí)隙和載波分配方法包括確定時(shí)隙是否可用，以及如果是這樣，則把要送往指定接收機(jī)的數(shù)據(jù)流分配到該時(shí)隙；如果沒有時(shí)隙可用，則確定具有相同目標(biāo)的時(shí)隙是否可用；以及如果具有相同目標(biāo)的時(shí)隙可用，則把時(shí)隙中的載波分配給數(shù)據(jù)流。
在根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)分多址(TDMA)多載波通信所用的時(shí)隙和載波分配方法包括確定兩個(gè)或兩個(gè)以上接收機(jī)之間共用載波的數(shù)量是否大于載波的門限數(shù)量；如果是的話，則把時(shí)隙數(shù)量計(jì)算為載波除以共用載波的數(shù)量；把時(shí)隙分配給接收機(jī)；以及把數(shù)據(jù)流分配給公共載波。
在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，其它實(shí)施例也是可行的。以上描述用于說(shuō)明結(jié)合以下詳細(xì)描述會(huì)更好地理解的本發(fā)明的示范實(shí)施例，而不是用于限制所附權(quán)利要求的范圍。
附圖簡(jiǎn)介確信為新穎的本發(fā)明的特征將在所附權(quán)利要求中具體闡述。但是，通過參照以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明的一些示范實(shí)施例的本發(fā)明的詳細(xì)描述，可最佳理解關(guān)于操作的組織和方法的本發(fā)明本身以及它的目的和優(yōu)點(diǎn)，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的電力線通信網(wǎng)絡(luò)的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的示范服務(wù)器裝置的框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的示范電力線接口的框圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的示范客戶機(jī)的框圖。
圖5是第一說(shuō)明示例音調(diào)圖表。
圖6是第二說(shuō)明示例音調(diào)圖表。
圖7是第三說(shuō)明示例音調(diào)圖表。
圖8是第四說(shuō)明示例音調(diào)圖表。
由圖9A和圖9B組成的圖9是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的載波分配算法的流程圖。
圖10是第五說(shuō)明示例音調(diào)圖表。
圖11是第六說(shuō)明示例音調(diào)圖表。
圖12是第七說(shuō)明示例音調(diào)圖表。
圖13是第八說(shuō)明示例音調(diào)圖表。
本發(fā)明的詳細(xì)描述雖然本發(fā)明容許有許多不同形式的實(shí)施例，但附圖中示出且本文將詳細(xì)描述具體的實(shí)施例，同時(shí)要理解，本公開被視作本發(fā)明的原理的實(shí)例，而不是用于把本發(fā)明限制于所示及所述的具體實(shí)施例。在以下描述中，相同的參考標(biāo)號(hào)在附圖的若干圖中用來(lái)描述相同、相似或相應(yīng)的部分。
上述CSMA/CA系統(tǒng)一般不為音頻/視頻傳輸提供充分的QoS(服務(wù)質(zhì)量)。如目前所提出的下一代網(wǎng)絡(luò)將引入TDMA(時(shí)分多址)和時(shí)隙管理，以便保證更高的QoS等級(jí)。在這種下一代系統(tǒng)中，總線主控器把時(shí)間軸分為小時(shí)隙，并把其中的一部分根據(jù)通信的優(yōu)先級(jí)分配給各通信。這種所提出的下一代網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)時(shí)隙被保留用于要送往單接收機(jī)的單個(gè)數(shù)據(jù)流。
然而，在這種所提出的系統(tǒng)中，載波可能未被有效地使用。當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)通信時(shí)，它只使用可用載波-即，能夠以特定服務(wù)質(zhì)量與特定接收機(jī)通信的載波。其它不可用載波被閑置。當(dāng)只有少量載波可用時(shí)，不可用載波中可用的帶寬不可忽略。當(dāng)發(fā)射機(jī)對(duì)多個(gè)接收機(jī)廣播數(shù)據(jù)流時(shí)，還可能出現(xiàn)另一個(gè)問題。由于載波的可用性在很大程度上取決于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的各網(wǎng)絡(luò)路徑，因此，發(fā)射機(jī)采用不同載波向各接收機(jī)重復(fù)發(fā)送相同數(shù)據(jù)。這種冗余傳輸是對(duì)帶寬的浪費(fèi)，并且當(dāng)相同消息被送往許多接收機(jī)時(shí)被復(fù)合。
圖1說(shuō)明簡(jiǎn)單家庭PLC系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。服務(wù)器104、客戶機(jī)(1)108和客戶機(jī)(2)112連接到用作當(dāng)前示范網(wǎng)絡(luò)的物理數(shù)據(jù)分發(fā)媒介的家用電力線116。電力線116還用于向諸如120和124等電氣插座分配電力。服務(wù)器104存儲(chǔ)可能包括但不限于音頻/視頻數(shù)據(jù)的各種類型的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)流發(fā)送給客戶機(jī)。服務(wù)器104還接收例如來(lái)自有線電視網(wǎng)絡(luò)130的音頻/視頻流，并將其重新分配給客戶機(jī)。為了本文檔的目的，單詞“流”用于等步通信以及異步通信。
示范服務(wù)器、如服務(wù)器104在圖2中以框圖形式表示。調(diào)諧器前端202接收來(lái)自電纜網(wǎng)絡(luò)130的RF信號(hào)。編解碼器塊206采用存儲(chǔ)器210對(duì)來(lái)自調(diào)諧器前端202的解調(diào)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解碼。解碼視頻信號(hào)則在數(shù)模轉(zhuǎn)換器214中經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，以便在顯示器218、如監(jiān)視器上顯示。解碼音頻信號(hào)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器222中類似地經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，在放大器226中經(jīng)過放大，最后被發(fā)送給揚(yáng)聲器或揚(yáng)聲器系統(tǒng)230。為了記錄視頻流，編解碼器206通過總線238和接口242向HDD 234發(fā)送視頻流。為了重放所記錄的流，編解碼器206經(jīng)由接口242和總線238接收來(lái)自HDD 234的流，對(duì)其解碼，以及音頻和視頻在214和222中轉(zhuǎn)換為模擬的，并按照前面所述進(jìn)一步處理。
假定服務(wù)器104通過電力線116(或其它適當(dāng)傳輸介質(zhì))向客戶機(jī)108發(fā)送視頻流。來(lái)自調(diào)諧器前端202的流通過編解碼器206發(fā)送給PLC接口250。PLC接口250向客戶機(jī)108發(fā)送流。類似地，為了播放HDD 234中所記錄的流，來(lái)自HDD 234的流被發(fā)送給PLC接口250，并通過電力線116發(fā)送給客戶機(jī)108。PLC接口250可包括加密器和解密器(未示出)。這允許所有通信在發(fā)送到電力線116之前被加密，以及在從電力線116接收之后被解密。服務(wù)器可通過用戶對(duì)小鍵盤254或遠(yuǎn)程控制器258的輸入來(lái)控制。小鍵盤254通過接口268和總線238把命令發(fā)送給中央處理器(CPU)264。類似地，遠(yuǎn)程控制器258通過紅外線或其它無(wú)線接口272和總線238把命令發(fā)送給CPU264。CPU 264在程序控制下結(jié)合其關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器274進(jìn)行工作，從而監(jiān)督服務(wù)器的操作。服務(wù)器104還可結(jié)合調(diào)制解調(diào)器280，用于服務(wù)器104與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)之間的通信。調(diào)制解調(diào)器280可以是例如ADSL調(diào)制解調(diào)器或電纜調(diào)制解調(diào)器。
圖3說(shuō)明PLC接口250的一個(gè)實(shí)施例的示范框圖。在這個(gè)示范實(shí)施例中，要傳送的數(shù)據(jù)通過總線接口304從總線238被接收，并且可在必要時(shí)存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器308中。糾錯(cuò)碼在前向糾錯(cuò)(FEC)編碼器312中被添加到數(shù)據(jù)中。交織器316交織所得的糾錯(cuò)編碼數(shù)據(jù)。交織器316展開數(shù)據(jù)，以便使原本可能由瞬態(tài)噪聲等導(dǎo)致的連續(xù)位中的差錯(cuò)最少，從而增強(qiáng)糾錯(cuò)的能力。串行-并行轉(zhuǎn)換器(S/P)320把交織數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。來(lái)自S/P 320的并行信號(hào)由調(diào)制器324進(jìn)行調(diào)制，并發(fā)送給快速傅立葉逆變換(IFFT)塊330。
傳送數(shù)據(jù)的第二通路還可通過FEC 334、交織器338、S/P 342和調(diào)制器346對(duì)第二流提供。第二通路的組件334至346以與組件312至324相同的方式工作。如果組件312至324的性能快到足以在所需時(shí)間內(nèi)處理兩個(gè)流，則可消除組件334至346。在IFFT 330中，載波被分配給各輸入信號(hào)，以及輸入信號(hào)經(jīng)過快速傅立葉逆變換。所得已變換信號(hào)被發(fā)送給通過電源插頭354與電力線116接口的模擬前端350。
圖3下方的塊用于數(shù)據(jù)接收。AFE 350通過電力線116接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)客戶機(jī)的流。這個(gè)接收數(shù)據(jù)由FFT 360進(jìn)行快速傅立葉變換，由解調(diào)器364進(jìn)行解調(diào)，并由并行-串行轉(zhuǎn)換器(P/S)轉(zhuǎn)換器368轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)。結(jié)果由去交織器372進(jìn)行去交織，由前向糾錯(cuò)(FEC)解碼器376進(jìn)行糾錯(cuò)，并發(fā)送到總線接口304。
類似地，第二數(shù)據(jù)流的來(lái)自FFT 360的接收數(shù)據(jù)由FFT 360進(jìn)行快速傅立葉變換，由解調(diào)器380進(jìn)行解調(diào)，并由并行-串行轉(zhuǎn)換器(P/S)轉(zhuǎn)換器384轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)。結(jié)果由去交織器388進(jìn)行去交織，由前向糾錯(cuò)(FEC)解碼器392進(jìn)行糾錯(cuò)，并發(fā)送到總線接口304。如同傳送側(cè)那樣，如果組件364至3376快到足以處理兩個(gè)流，則不需要組件380至392。因此，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，PLC接口250采用不同載波同時(shí)傳送或接收兩個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)流。
圖4說(shuō)明客戶機(jī)108或客戶機(jī)112(例如示出客戶機(jī)108)的一個(gè)示范實(shí)施例。電力線通信接口(PLC IF)402從服務(wù)器104接收數(shù)據(jù)流，并通過總線410向解碼器406發(fā)送所接收數(shù)據(jù)流。解碼器406采用其關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器414對(duì)流解碼。所得解碼視頻信號(hào)采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器420轉(zhuǎn)換為模擬的，以便在顯示器424上顯示。所得解碼音頻信號(hào)在D/A 430中轉(zhuǎn)換為模擬的，在放大器434中經(jīng)過放大，然后被發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器440。PLC接口112可包括加密器和解密器(未示出)，以便加密傳送數(shù)據(jù)以及對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。在這個(gè)實(shí)施例中，所有通信在發(fā)送到電力線之前被加密，以及在從電力線116接收之后被解密。
用戶可利用小鍵盤450或遠(yuǎn)程控制器454來(lái)輸入命令。小鍵盤450通過接口464和總線410向CPU 460發(fā)送命令。CPU 460在存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器466中的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序的控制下工作。類似地，遠(yuǎn)程控制器454通過接口468和總線410向CPU 460發(fā)送命令。CPU 460控制連接到總線410的每個(gè)組件或者通過總線410控制每個(gè)組件。PLC接口402可具有圖3所示的相同組件。如果客戶機(jī)不需要同時(shí)發(fā)送兩個(gè)流，則可省略組件334至346。
在所提出的OFDM-TDMA系統(tǒng)中，“音調(diào)圖”用來(lái)標(biāo)識(shí)用于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的通信的載波。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)頻繁地例如每5秒定期交換音調(diào)圖，使得發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均知道要采用什么載頻來(lái)進(jìn)行通信。每次交換音調(diào)圖時(shí)可更新音調(diào)圖表。發(fā)射機(jī)把具有音調(diào)圖的傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送給接收機(jī)。從音調(diào)圖中，接收機(jī)了解到用于所發(fā)送數(shù)據(jù)的載波和傅立葉變換。
圖5說(shuō)明以表格形式表示的示范音調(diào)圖，其中時(shí)隙表示為表中的列。行表示載波。為了簡(jiǎn)潔起見，這個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例在圖5中只說(shuō)明八個(gè)載波(載波#0至#7)和七個(gè)時(shí)隙(時(shí)隙S0至S6)，但是，在思考本理論之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)非常清楚，實(shí)際系統(tǒng)可采用任何數(shù)量的這類載波，以及預(yù)計(jì)一般將使用更多數(shù)量的載波(例如超過100個(gè)載波)。以上所述的IFFT 330存儲(chǔ)表示這個(gè)表的數(shù)據(jù)。根據(jù)該表，IFFT 330把載波分配給輸入信號(hào)。
由于電力線通信媒體的性質(zhì)，因此經(jīng)常存在呈現(xiàn)高干擾或衰減等級(jí)的載波，使得這些載波不可用于某些發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。但是，這些載波可能可用于相同的發(fā)射機(jī)與不同的接收機(jī)之間。因此，當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)通信時(shí)，發(fā)射機(jī)只通過“可用載波”-即能夠支持發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間具有某種程度可靠性的數(shù)據(jù)通信的載波-進(jìn)行傳送。相同時(shí)隙中的其它“不可用載波”在所提出的OFDM-TDMA系統(tǒng)中被閑置。根據(jù)符合本發(fā)明的某些實(shí)施例，這些不可用載波實(shí)際上可被使用，并分配給發(fā)送到另一個(gè)接收機(jī)的另一個(gè)流。
圖5說(shuō)明音調(diào)圖表，其中受關(guān)注發(fā)射機(jī)分別使用時(shí)隙S0和S1以TDMA的傳統(tǒng)解釋所考慮的方式向兩個(gè)不同的接收機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。在這個(gè)實(shí)例中，發(fā)射機(jī)使用五個(gè)載波向接收機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)流。時(shí)隙列S0中的五個(gè)點(diǎn)框表示可用載波#1、#2、#4、#5和#6用于使用時(shí)隙S0向接收機(jī)傳送這個(gè)數(shù)據(jù)流。發(fā)射機(jī)還使用五個(gè)載波與第二接收機(jī)通信。時(shí)隙S1中的五個(gè)陰影線框(#0、#2、#3、#4和#6)說(shuō)明用于與第二接收機(jī)通信的載波。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不忙并且存在足夠可用時(shí)隙時(shí)，發(fā)射機(jī)可對(duì)每個(gè)流使用一個(gè)時(shí)隙。但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)忙時(shí)，發(fā)射機(jī)管理時(shí)隙分配，使得時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)、如等步數(shù)據(jù)流被給予高優(yōu)先級(jí)。
根據(jù)符合本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，未使用載波被分配給非時(shí)間關(guān)鍵的異步數(shù)據(jù)流，以及對(duì)于時(shí)間關(guān)鍵數(shù)據(jù)流保存一個(gè)時(shí)隙。這種情況如圖6所示。如果時(shí)隙S1中的流不是時(shí)間關(guān)鍵的，則時(shí)隙S0中的載波#0和#3可用來(lái)攜帶送往不是通常分配給時(shí)隙S0的另一個(gè)接收機(jī)的數(shù)據(jù)。這樣，時(shí)隙S0攜帶送往兩個(gè)接收機(jī)的兩個(gè)流。數(shù)據(jù)幀與S0關(guān)聯(lián)，并且具有兩個(gè)目標(biāo)，即第一接收機(jī)和第二接收機(jī)。數(shù)據(jù)幀還包含指定哪個(gè)目標(biāo)接收機(jī)采用哪個(gè)載波的載波信息。因此，載波#0和#3可用于在時(shí)隙S0中發(fā)送送往第二接收機(jī)的信息。因此，兩個(gè)載波在時(shí)隙S0中用于送往第二接收機(jī)的第二流。這從時(shí)隙S1釋放兩個(gè)時(shí)隙，從而增加其帶寬，以及增加時(shí)隙S0中的數(shù)據(jù)的實(shí)際吞吐量。S1中的空時(shí)隙則可用于以類似方式用來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的吞吐量。
根據(jù)符合本發(fā)明的某些實(shí)施例，當(dāng)來(lái)自發(fā)射機(jī)的獨(dú)立數(shù)據(jù)流共用同一個(gè)目標(biāo)時(shí)，它們可共用一個(gè)時(shí)隙。在一個(gè)實(shí)例中，發(fā)射機(jī)可向同一個(gè)接收機(jī)發(fā)送音頻/視頻流和控制命令?？刂泼钭鳛楫惒搅靼l(fā)送，而音頻/視頻流則可以是等步的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)未被擁塞時(shí)，發(fā)射機(jī)可使用兩個(gè)不同的時(shí)隙來(lái)發(fā)送兩個(gè)流。但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，兩個(gè)時(shí)隙可合并為一個(gè)時(shí)隙。這種情況在圖7和圖8的實(shí)例中說(shuō)明。
時(shí)隙S0中的五個(gè)點(diǎn)框(載波#1、#2、#4、#5和#6)表示用于發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的通信的可用載波。根據(jù)符合本發(fā)明的某些實(shí)施例，載波中的一個(gè)、如載波#6在時(shí)隙S0中被分配給異步流。具有垂直陰影線標(biāo)記的框表示這個(gè)時(shí)隙及載波組合。載波#1、#2、#4和#5用于第一流?？刂泼钔ㄐ?即控制流)通常較短而且是非時(shí)間關(guān)鍵的，因此，對(duì)于這種短命令分配整個(gè)時(shí)隙是對(duì)帶寬的浪費(fèi)。雖然時(shí)隙S0中的第一等步流所用的帶寬可能較窄，但是為第二流分配的時(shí)隙這時(shí)可用于第一流。因此，根據(jù)某些實(shí)施例，可更有效地使用載波和時(shí)隙。
可能希望通過把帶寬限制到例如不超過全部可用載波的10％，來(lái)限制可用于攜帶第二流的帶寬，但其它限制可能是適當(dāng)?shù)模Q于確切的實(shí)現(xiàn)。S0的數(shù)據(jù)幀僅具有一個(gè)目標(biāo)。如前面所述，與時(shí)隙S0關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)幀可用來(lái)攜帶確定哪個(gè)流在時(shí)隙中使用哪個(gè)(哪些)載波的信息。
考慮到上述載波的分配，在由圖9A和圖9B組成的圖9中說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的時(shí)隙分配算法。前面的論述一般描述載波是如何分配的。這個(gè)流程圖500描述為每個(gè)流分配時(shí)隙的算法。每當(dāng)音調(diào)圖例如每5秒被交換時(shí)，算法在504應(yīng)用于各流。另外，算法最好可在新流開始或者現(xiàn)有流結(jié)束時(shí)執(zhí)行。如果在508流為新流，則過程轉(zhuǎn)到512。如果在512空時(shí)隙可用，則在516為流分配時(shí)隙，以及過程在520結(jié)束。如果在512沒有空時(shí)隙可用，則過程進(jìn)入524。如果在524流是異步的，則過程轉(zhuǎn)到528。如果流是同步的，則過程轉(zhuǎn)到532。在528，如果存在具有相同目標(biāo)(接收機(jī))的時(shí)隙，則在516該時(shí)隙被分配給新流。在516，對(duì)于新流分配時(shí)隙中的可用載波的一部分。如果在528為“否”，則過程在536尋找另一個(gè)可用時(shí)隙。如果發(fā)現(xiàn)另一個(gè)時(shí)隙，則在516它被分配給新流。如果在536不存在可用時(shí)隙，則在540發(fā)射機(jī)可提供例如在顯示器218上顯示的忙消息，然后拒絕傳輸。
在508，如果流不是新流，則在544檢查它的音調(diào)圖。如果音調(diào)圖中沒有變化，則不需要任何動(dòng)作，以及過程在520結(jié)束。如果在544音調(diào)圖中存在變化，則過程在548檢查音調(diào)圖中的新載波是否可用。(注意，一些載波可能已經(jīng)由另一個(gè)流使用。)如果可用，則在516分配所有載波，以及過程在520結(jié)束。如果在548新載波不可用，則在552釋放為這個(gè)流分配的全部載波，以及該流如上所述在512開始作為新流被處理。
如果在524流是等步的，則控制轉(zhuǎn)到(圖9B的)532。具有比等步流更低的優(yōu)先級(jí)的異步流將被停止，而等步流將獲得時(shí)隙。在532檢查僅為異步流分配的時(shí)隙。如果發(fā)現(xiàn)這種時(shí)隙，則在560，發(fā)射機(jī)停止異步流。然后，在564，為同步流重新分配時(shí)隙。在568，通過遞歸調(diào)用當(dāng)前算法，為異步流重新分配另一個(gè)時(shí)隙。在532，如果沒有時(shí)隙可用，則發(fā)射機(jī)可在顯示器218上顯示忙消息，并拒絕等步傳輸，然后過程在520結(jié)束。
發(fā)射機(jī)通?？上蚨鄠€(gè)接收機(jī)廣播相同的流。例如，發(fā)射機(jī)可發(fā)送背景音樂數(shù)據(jù)，以及各接收機(jī)對(duì)其接收并解碼。由于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)通路的信號(hào)條件不相同，因此可用載波在接收機(jī)中不一定是公共的。在所提出的OFDM-TDMA方案中，發(fā)射機(jī)根據(jù)音調(diào)圖向各接收機(jī)重復(fù)發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，相同的消息可能占用跨越多個(gè)時(shí)隙的多個(gè)載波以便重復(fù)傳送相同的消息。當(dāng)存在許多接收機(jī)時(shí)，特別是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)忙時(shí)，這個(gè)冗余度不可忽略。這種情況可能導(dǎo)致嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)擁塞。根據(jù)符合本發(fā)明的某些實(shí)施例，共同可用的載波用來(lái)創(chuàng)建廣播機(jī)制。當(dāng)存在極少或沒有共同可用的載波時(shí)，兩個(gè)時(shí)隙可合并為一個(gè)，從而把時(shí)隙數(shù)量減為一半。
圖10說(shuō)明由所建議OFDM-TDMA系統(tǒng)進(jìn)行的廣播的示例音調(diào)圖表。在這個(gè)實(shí)例中，發(fā)射機(jī)向四個(gè)接收機(jī)發(fā)送流。時(shí)隙S0用于第一接收機(jī)，以及載波#1、#2、#4和#5和#6可用。數(shù)據(jù)D0至D4被分配給各載波。下一個(gè)時(shí)隙S1用于第二接收機(jī)。載波#0、#1、#2、#3、#4和#6用于發(fā)送數(shù)據(jù)D0至D5。類似地，S2和S3分別用于第三和第四接收機(jī)。根據(jù)這個(gè)方案，各數(shù)據(jù)塊被發(fā)送四次-對(duì)于每個(gè)接收機(jī)一次，產(chǎn)生其中帶寬被冗余傳輸浪費(fèi)的情形。
圖11說(shuō)明由根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例使用的廣播音調(diào)圖表的一個(gè)實(shí)例。在這個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)檢測(cè)對(duì)于全部四個(gè)目標(biāo)接收機(jī)存在共同可用的載波(參見圖10)。載波#1、#2、#4和#6對(duì)于全部四個(gè)接收機(jī)是共同可用的載波，并表示為由粗線圍繞。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，這四個(gè)載波和兩個(gè)時(shí)隙用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)D0至D7。在用于發(fā)送時(shí)隙S0和S1的幀結(jié)構(gòu)中調(diào)出多個(gè)接收方。這種配置比圖10所示的配置節(jié)省兩個(gè)時(shí)隙。此外，圖10的系統(tǒng)最多能夠采用四個(gè)時(shí)隙發(fā)送D0至D5(即六個(gè)數(shù)據(jù)段)，而圖10所示的系統(tǒng)則可以僅使用兩個(gè)時(shí)隙向全部四個(gè)接收機(jī)發(fā)送D0至D7(八個(gè)數(shù)據(jù)段)。
當(dāng)極少載波共同可用時(shí)，這種方法不提供上述好處。如果公共載波的數(shù)量少于載波的最大可用數(shù)量的一半時(shí)，情況更是如此。例如，如果載波的最大數(shù)量在S1和S3中為六，而共同可用載波的數(shù)量小于3，則3個(gè)或更多個(gè)時(shí)隙被使用，并且沒有獲得好處。在這種情況下，兩個(gè)時(shí)隙可合并成一個(gè)。圖12說(shuō)明最壞情況的一個(gè)實(shí)例。在這個(gè)實(shí)例中，四個(gè)接收機(jī)表示為沒有共用任何共同載波。載波#2和#5(由粗線圍繞)在時(shí)隙S0和S1之間共同可用。圖13說(shuō)明合并結(jié)果。載波#2和#5把數(shù)據(jù)D0和D1傳送給兩個(gè)接收機(jī)(與時(shí)隙S0和S1關(guān)聯(lián)的接收機(jī))。載波#0分配用于向第二接收機(jī)發(fā)送D2。第一接收機(jī)無(wú)法接收載波#0。載波#1向第一接收機(jī)發(fā)送D2。載波#3和#4分別向各接收機(jī)發(fā)送D3。類似地，載波#5和#6發(fā)送D4。S0的數(shù)據(jù)幀配置成具有兩個(gè)目標(biāo)。數(shù)據(jù)幀還包含接收機(jī)用于確定哪些載波包含送往其中的數(shù)據(jù)的載波信息。同樣，圖12中的S2和S3合并為圖13所示的S2。圖13中的S1和S3可用于其它通信，或者S1可用來(lái)取代S2。
圖14說(shuō)明以604開始用于廣播通信的時(shí)隙分配算法600。在608檢查公共載波的數(shù)量，以及如果該數(shù)量等于或大于載波的最大數(shù)量的一半(或者等于或大于載波的另外某個(gè)門限數(shù)量)，則控制轉(zhuǎn)到612。在612，計(jì)算新的時(shí)隙數(shù)量，使得載波的最大數(shù)量除以公共載波的數(shù)量。結(jié)果被上舍入到最接近的整數(shù)。例如，在圖10的情況中，除法的結(jié)果為6/4＝1.5，它被上舍入為2。在616，分配實(shí)際的時(shí)隙。在620，數(shù)據(jù)流按照前面所述的同樣方式在可用公共載波之間進(jìn)行分割，并相應(yīng)地被分配。該過程在624結(jié)束。
在608，如果結(jié)果小于載波的最大數(shù)量的一半(或者其它門限載波數(shù)量)，則控制轉(zhuǎn)到630。時(shí)隙的數(shù)量通過計(jì)算時(shí)隙的原始數(shù)量的一半(或者另外的幾分之一)來(lái)確定，以及這個(gè)時(shí)隙數(shù)量被分配。如果該值不是整數(shù)，則被上舍入到最接近的整數(shù)。在圖12的實(shí)例中，除法的結(jié)果為4/2＝2。因此，時(shí)隙數(shù)量為二。在634，時(shí)隙對(duì)合并為單個(gè)時(shí)隙。在638，數(shù)據(jù)流被分到每個(gè)載波，以及過程同樣在624結(jié)束。
每當(dāng)音調(diào)圖例如每五秒鐘被交換時(shí)，這個(gè)算法可應(yīng)用于各流。算法也可在新流開始或者現(xiàn)有流結(jié)束時(shí)執(zhí)行。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的許多變體是可行的，而沒有背離本發(fā)明。例如，在一個(gè)變體中，三個(gè)或三個(gè)以上流可共用單個(gè)時(shí)隙。本發(fā)明的實(shí)施例還可不僅適用于電力線網(wǎng)絡(luò)，而且適用于無(wú)線、電話線、電纜或其它任何網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例還可適用于FDMA(頻分多址)。在FDMA系統(tǒng)中，載波和時(shí)隙改變位置。相同載波上的時(shí)隙被分配給兩個(gè)或兩個(gè)以上流。
因此，根據(jù)符合本發(fā)明的某些實(shí)施例，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)忙時(shí)，根據(jù)各流的時(shí)間關(guān)鍵性把兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立流分配給一個(gè)時(shí)隙。時(shí)隙和載波可被有效地動(dòng)態(tài)分配。另外，在根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例中，采用公共載波還可減少多個(gè)廣播傳輸?shù)娜哂喽?。在極少公共載波的情況中，兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)隙可合并為一個(gè)，從而減少所需的總時(shí)隙數(shù)量。通過少量增加硬件和軟件，在某些實(shí)施例中將提高傳輸效率。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)知道，已經(jīng)根據(jù)基于編程處理器、如CPU264和CPU 460的使用的示范實(shí)施例描述了本發(fā)明，其中的程序代碼存儲(chǔ)在HDD 234或存儲(chǔ)器274以及存儲(chǔ)器466中。但是，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)不受此限制，因?yàn)楸景l(fā)明可利用硬件組件等效體、例如等效于所述及要求其權(quán)益的本發(fā)明的專用硬件和/或?qū)Ｓ锰幚砥鱽?lái)實(shí)現(xiàn)。同樣，通用計(jì)算機(jī)、基于微處理器的計(jì)算機(jī)、微控制器、光計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)、專用處理器和/或?qū)Ｓ糜策B線邏輯可用來(lái)構(gòu)建本發(fā)明的備選等效實(shí)施例。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還會(huì)理解，用來(lái)實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的程序步驟及關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)可利用盤存儲(chǔ)器以及例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)裝置、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)裝置、光存儲(chǔ)元件、磁存儲(chǔ)元件、磁光存儲(chǔ)元件、閃速存儲(chǔ)器、磁芯存儲(chǔ)器等其它形式的存儲(chǔ)器和/或其它等效存儲(chǔ)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而沒有背離本發(fā)明。這些備選存儲(chǔ)裝置應(yīng)當(dāng)被視作等效的。
如本文的實(shí)施例中所述的本發(fā)明利用運(yùn)行編程指令的編程處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，編程指令以流程圖形式在前面廣義說(shuō)明，可存儲(chǔ)在任何適當(dāng)?shù)碾娮哟鎯?chǔ)介質(zhì)中，或者通過任何適當(dāng)?shù)碾娮油ㄐ沤橘|(zhì)傳送。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，上述過程可通過任意數(shù)量的變化形式以及通過許多適當(dāng)?shù)木幊陶Z(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，而沒有背離本發(fā)明。例如，所執(zhí)行的某些操作的順序通?？梢愿淖?，可增加其它操作，或者可刪除操作，而沒有背離本發(fā)明。差錯(cuò)捕捉可以被添加和/或增強(qiáng)，以及可在用戶界面和信息呈現(xiàn)中進(jìn)行變更，而沒有背離本發(fā)明。這類變更是預(yù)期的并被視作是等效的。
雖然結(jié)合若干具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是很明顯，根據(jù)以上說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)非常清楚許多備選方案、修改、置換及變更。因此，本發(fā)明意在包含屬于所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的全部這類備選方案、修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于時(shí)分多址(TDMA)多載波通信的時(shí)隙和載波分配方法，包括從音調(diào)圖確定第一和第二時(shí)隙一般分別分配給第一和第二接收機(jī)；確定載波在第一時(shí)隙中未使用；以及向第一和第二接收機(jī)傳送指定所述未使用載波要被重新分配給第二接收機(jī)的新音調(diào)圖。
2.如權(quán)利要求1所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，還包括采用所述重新分配的載波向第二接收機(jī)傳送數(shù)據(jù)流。
3.如權(quán)利要求1所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，第一數(shù)據(jù)流被傳送給第一接收機(jī)，以及第一數(shù)據(jù)流包含音頻/視頻數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，通信系統(tǒng)包括正交頻分復(fù)用TDMA通信系統(tǒng)。
5.一種存儲(chǔ)指令的電子存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令在編程處理器中執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的時(shí)隙和載波分配方法。
6.一種用于時(shí)分多址(TDMA)多載波通信的時(shí)隙和載波分配方法，包括從音調(diào)圖確定第一時(shí)隙一般分配給第一接收機(jī)，用于對(duì)于每個(gè)時(shí)隙使用接收單個(gè)數(shù)據(jù)流；確定載波在第一時(shí)隙中未使用；確定第二數(shù)據(jù)流要被發(fā)送給第一接收機(jī)；以及向第一接收機(jī)傳送指定所述未使用載波要被重新分配給第二數(shù)據(jù)流的新音調(diào)圖。
7.如權(quán)利要求6所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，還包括采用所述重新分配的載波向第一接收機(jī)傳送第二數(shù)據(jù)流。
8.如權(quán)利要求6所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，第二數(shù)據(jù)流包括控制數(shù)據(jù)流。
9.如權(quán)利要求6所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，第一數(shù)據(jù)流包括音頻/視頻數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求6所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，第一和第二數(shù)據(jù)流各包括音頻/視頻數(shù)據(jù)或控制數(shù)據(jù)其中之一。
11.如權(quán)利要求6所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，重新分配給第二數(shù)據(jù)流的未使用載波的數(shù)量小于指定最大值。
12.如權(quán)利要求6所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，所述指定最大值包括可用載波的10％。
13.如權(quán)利要求6所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，通信系統(tǒng)包括正交頻分復(fù)用TDMA通信系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求6所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，所述新音調(diào)圖指定所述未使用載波要被重新分配給多個(gè)其它的數(shù)據(jù)流。
15.一種存儲(chǔ)指令的電子存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令在編程處理器中執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求6所述的時(shí)隙和載波分配方法。
16.一種用于時(shí)分多址(TDMA)多載波通信的時(shí)隙和載波分配方法，包括從音調(diào)圖確定第一和第二時(shí)隙一般分別分配給第一和第二接收機(jī)；從所述音調(diào)圖確定第一和第二接收機(jī)能夠采用公共載波集合進(jìn)行接收；確定單個(gè)數(shù)據(jù)流要被傳送給第一和第二接收機(jī)；以及向第一和第二接收機(jī)傳送指定第一和第二接收機(jī)要在一個(gè)或多個(gè)指定時(shí)隙中采用所述公共載波集合來(lái)接收所述單個(gè)數(shù)據(jù)流的新音調(diào)圖。
17.如權(quán)利要求16所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，還包括在所述指定時(shí)隙中采用所述公共載波集合傳送所述單個(gè)數(shù)據(jù)流。
18.如權(quán)利要求16所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，所述公共載波的數(shù)量大于可用載波的門限數(shù)量。
19.如權(quán)利要求18所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，所述門限數(shù)量包括可用載波的大約50％。
20.如權(quán)利要求16所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，所述公共載波的數(shù)量小于可用載波的門限數(shù)量；以及所述音調(diào)圖指定第一和第二接收機(jī)采用合并時(shí)隙來(lái)接收所述單個(gè)數(shù)據(jù)流。
21.一種存儲(chǔ)指令的電子存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令在編程處理器中執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求16所述的時(shí)隙和載波分配方法。
22.一種用于時(shí)分多址(TDMA)多載波通信的時(shí)隙和載波分配方法，包括確定時(shí)隙是否可用，以及如果是的話，則把送往指定接收機(jī)的數(shù)據(jù)流分配給所述時(shí)隙；如果沒有時(shí)隙可用，則確定具有相同目標(biāo)的時(shí)隙是否可用；以及如果具有相同目標(biāo)的時(shí)隙可用，則把所述時(shí)隙中的載波分配給所述數(shù)據(jù)流。
23.如權(quán)利要求22所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，還包括如果沒有具有相同目標(biāo)的時(shí)隙可用，則確定另一個(gè)時(shí)隙是否可用，以及如果是的話，則分配所述另一個(gè)時(shí)隙中的載波。
24.如權(quán)利要求22所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，還包括確定是否存在可重新分配的數(shù)據(jù)流；如果存在可重新分配的數(shù)據(jù)流，則停止所述數(shù)據(jù)流；把載波分配給送往所述接收機(jī)的數(shù)據(jù)流；以及重新分配為所述可重新分配的數(shù)據(jù)流指定的載波。
25.一種存儲(chǔ)指令的電子存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令在編程處理器中執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求22所述的時(shí)隙和載波分配方法。
26.一種用于時(shí)分多址(TDMA)多載波通信的時(shí)隙和載波分配方法，包括確定兩個(gè)或兩個(gè)以上接收機(jī)之間共用載波的數(shù)量是否大于門限載波數(shù)量；如果是的話，則把時(shí)隙數(shù)量計(jì)算為載波數(shù)量除以所述共用載波的數(shù)量；把所述時(shí)隙分配給所述接收機(jī)；以及把數(shù)據(jù)流分配給所述公共載波。
27.如權(quán)利要求26所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，還包括如果所述共用載波數(shù)量小于所述門限載波數(shù)量，則把時(shí)隙數(shù)量計(jì)算為先前分配的時(shí)隙數(shù)量的幾分之一；把所述時(shí)隙分配給所述接收機(jī)；以及把數(shù)據(jù)流分配給所述公共載波。
28.如權(quán)利要求26所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，還包括傳送指定所述分配的公共載波和所述時(shí)隙的音調(diào)圖。
29.如權(quán)利要求26所述的時(shí)間和載波分配方法，其特征在于，所述門限包括50％，以及所述幾分之一包括二分之一。
30.一種存儲(chǔ)指令的電子存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令在編程處理器中執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求26所述的時(shí)隙和載波分配方法。
全文摘要
在OFDM－TDMA電力線通信系統(tǒng)中，以重新分配時(shí)隙和載頻以便增強(qiáng)帶寬利用效率的方式來(lái)分配時(shí)隙和載頻。通過傳送指定時(shí)隙和載波的重新分配的音調(diào)圖，在發(fā)送和接收站之間傳遞重新分配。根據(jù)信道使用環(huán)境以及時(shí)隙和信道的先前分配來(lái)提供若干變化。
文檔編號(hào)H04L27/26GK1839566SQ200480016253
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月16日
發(fā)明者巖村隆一 申請(qǐng)人:索尼電子有限公司