СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Российский патент 2013 года по МПК H04B7/05 

Область техники

Изобретение относится к области передачи данных. Оно касается способа одновременной передачи полезных данных нескольких услуг в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы.

Уровень техники

Двунаправленная система передачи данных включает в себя два передающих устройства А и В, каждое с одним источником или передатчиком (Transmitter Tx) и получателем или приемником (Receiver Rx), и, как правило, ограничено по напряжению или мощности. Такая система обычно поддерживает различные независимые и одновременно используемые услуги или сервисы. Передача отдельных полезных данных между передающими устройствами происходит по передающему каналу, который подвержен внешним влияниям и качество которого влияет на выполнение или качество отдельных услуг.

В распространенных сегодня системах максимально имеющаяся в распоряжении мощность передатчика статически распределяется по отдельным услугам. Исключение составляет приоритетная передача защитных сигналов, например дистанционная передача защитных запускающих сигналов в так называемых «устройствах дистанционного запуска» по линиям электропередачи (Power Line Carrier Communication, PLC). Поскольку защитные сигналы действуют только в случае дефекта контролируемых защитными системами объектов, для передачи сигнала покоя и контроля канала для этой услуги не требуется мощность, или требуется лишь небольшая доля мощности в зависимости от системы. В случае дефекта другие услуги отключаются, и высвободившаяся мощность предоставляется для передачи защитных сигналов.

Статическое распределение мощности оказывается часто недостатком, поскольку определенная доля мощности предоставляется каждой услуге независимо от того, использует ли отдельный сервис в каждый момент времени полную долю мощности или при определенных условиях может работать также с большей или меньшей мощностью. Специфические для сервиса влияния, например повышение или снижение скорости передачи данных, и внешние факторы, например лучшие или худшие условия работы канала, не оказывают никакого влияния на традиционное распределение мощности и приводят, если вообще приводят, лишь к более консервативному распределению мощности.

В ЕР 1367739 раскрыт способ управления мощностью передачи мобильной радиосистемы с системой передачи на нескольких несущих частотах (multi carrier), при котором передаваемый сигнал распределяется по различным поднесущим частотам. Поскольку каждая несущая частота системы имеет индивидуальные характеристики распространения или канала, не все несущие частоты обрабатываются одинаково в отношении управления мощностью. Несущие частоты с сопоставимыми свойствами канала объединяются в группы, которым придан соответствующий сигнал управления мощностью передачи.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание системы параллельной и эффективной передачи полезных данных разных услуг. Эта задача решается посредством способа передачи данных и передающего устройства с признаками п.п.1 и 9 формулы соответственно. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах.

Сущность изобретения заключается в том, что при изменении свойства услуги или качества передающего канала разным услугам для передачи полезных данных по передающему каналу предоставляется больше или меньше мощности в зависимости от обстоятельств. За счет такого динамического согласования распределения мощности по услугам с учетом фактических свойств или характерных параметров услуг даже в изменяющихся условиях достигается оптимальное выполнение услуг. Если же при этом доля мощности для определенной услуги не дает нужного эффекта, то это может приводить к отключению одной услуги или повышению ее доли мощности и, тем самым, к отключению другой услуги.

Согласно первому варианту осуществления изобретения свойства разных услуг включают в себя определенные требования, классификации или конфигурации, например изменяющуюся скорость передачи данных или приоритет перед другими услугами. Если определенная услуга имеет изменяющуюся скорость передачи данных, то может быть учтена, например, по меньшей мере, временно уменьшенная потребность услуги в мощности при ее динамическом согласовании. Предпочтительная поддержка важных услуг даже при плохих условиях работы канала или при снижении эффективности выполнения услуг может быть обеспечена за счет предоставления высокого приоритета. Услуга с высоким приоритетом при ее низкой эффективности обрабатывается тогда предпочтительно, т.е. усиливается, а не отключается.

В другом варианте осуществления изобретения качество сигнала услуги для передающего тракта, на которое влияет качество передающего сигнала, определяется в передающем устройстве и в предположении симметрии канала в отношении качества обрабатывается передатчиком передающего устройства для противоположного передающего тракта. В качестве альтернативы или дополнительно упомянутое качество сигнала может быть передано также передатчику передающего устройства ответной станции и обработано им.

Согласно другому варианту осуществления изобретения услуге, которая требуется лишь выборочно, мощность предоставляется непостоянно. Только при необходимости, например при передаче защитной команды в случае дефекта, этой услуге на короткое время предоставляется преимущественная доля мощности.

В традиционных системах автоматическая регулировка усиления приема (АРУ) (Automatic Gain Control, AGC) осуществляется через внутренний пилот-сигнал сообща для всех услуг. АРУ приема для каждого сервиса при вводе дополнительных пилотных сигналов с соответствующим присваиванием ширины полосы обеспечивает большую гибкость при реализации динамического распределения мощности.

Весь процесс распределения мощности должен быть очень инертным и реагировать медленно, с тем чтобы, с одной стороны, для АРУ всегда было достаточно времени для подрегулирования, а с другой стороны, не возникало никаких скачков мощности или непредотвратимых прерываний услуг. Соответственно для качества сигналов устанавливаются пороговые значения включения и выключения, смещенные на 2-3 дБ, и/или задается постоянная времени задержки 1 мин.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно поясняется на примерах его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых:

- фиг.1: относительное качество сигналов и выделенная мощность для различных услуг;

- фиг.2: основные действия при новом распределении мощности;

- фиг.3: новое распределение мощности при симметричных характеристиках канала;

- фиг.4: новое распределение мощности в процессе Master-Slave.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показаны четыре различные услуги S1, S2, S3, S4, имеющие разный характер при изменении качества канала (Channel Quality, CQ). Качество канала указано по горизонтальной оси и соответствует для каждой услуги нормированному значению сигнал/шум (Signal to Noise Ratio, SNR) или частоте битовых ошибок (Bit Error Rate, BIR). Качество канала снижает полезность или эффективность отдельных услуг по-разному. Чем больше помех в канале, тем хуже функционируют отдельные услуги, причем в зависимости от вида услуг они более или менее устойчиво реагируют на внешние факторы. На верхнем графике фиг.1 отдельно обозначены относительные кривые качества сигналов (Signal Quality, Efficiency, E) для четырех услуг. Они зависят от вида услуги и от выбранного метода модуляции и/или других параметров передачи.

Каждая услуга i имеет собственный предел допустимой эффективности или качество сигнала Е_min,i, ниже которого услуга больше не обеспечивает ее целесообразное использование. Ниже E_min,i услуга либо отключается, либо она может быть усилена, если ей был предоставлен высокий приоритет. Нижний график фиг.1 показывает в качестве примера, как при изменении качества канала отдельные услуги подключаются и отключаются и за счет этого заново распределяется общая мощность передачи (Power, Р).

Если, например, качество канала снижается, как это обозначено горизонтальной стрелкой на нижнем графике фиг.1, то качество E₄ сигнала услуги S₄ становится ниже минимального значения E_min,4. Данный сервис или другая услуга n с более низким приоритетом отключается, а имеющаяся мощность Р_mах заново распределяется в простейшем случае адаптивно на основе прежнего распределения (α₁…α_n) мощности следующим образом:

P_max=P_S1+P_S2+…+P_S(n-1)

где и α_i>0

В качестве альтернативы этому все зависимые от конфигурации распределения мощности могут быть записаны пользователем в таблицу. Тогда эта таблица указывает при каких сценариях, т.е. в каких условиях работы канала и при каких требованиях сервиса к приоритету или мощности, какую долю мощности следует использовать.

В обобщенном виде действия по новому распределению мощности можно представить на диаграмме фиг.2. При этом приведенные ниже величины Е, I, С, D, Р являются векторами соответственно с одним элементом или записью для каждой из

независимых услуг n.

- Определение качества Е сигнала (E_S1, E_S2,…, E_Sn) отдельных услуг, например SNR, BER или евклидово расстояние, и сравнение с пределом E_min,i эффективности. Это может осуществляться посредством общей системной услуги (пилот) или отдельного сервиса (после отключения услуги пилот-сигнал служит в качестве источника информации для повторного включения этой услуги).

- Объединение всей информации I (I_S1, I_S2,…,I_Sn), касающейся изменения качества Е сигнала и обусловленной изменением качества CQ канала.

- Определение свойств С услуг (C_S1, C_S2,…,C_Sn) или их изменения, включающее в себя, например, текущее требование к мощности, предел эффективности или приоритет.

- Нахождение решения D и перераспределение мощности Р.

В то время как свойства С услуг для каждого пользователя или каждым пользователем устанавливаются и согласовываются отдельно, информация I для изменения качества сигнала может определяться либо только в случае одного или обоих передающих устройств: оба передающих устройства или обе станции могут иметь в направлении передачи и приема одинаковое или возможное разное распределение мощности. Поскольку качество сигнала может определяться принципиально только на стороне приема, сигнализация между станциями до или после перераспределения мощности целесообразна только в большинстве описанных ниже случаев.

На фиг.3 распределение мощности происходит в частичных системах или передающих устройствах А, В независимо, т.е. не предусмотрено никаких синхронных смен распределения мощности. По каналу не требуется передавать информацию, если предполагаются симметричные характеристики канала (полоса передаваемых частот станции ведет себя так же, как ее полоса принимаемых частот). Таким образом, только осуществляемое через собственный приемник RХ_A, RX_B определение Е_A, Е_B качества сигнала или информация I_A, I_B по его изменению (штриховая линия) вместе с, возможно, неидентичными свойствами С_A, С_B на станцию способствуют нахождению решения D_A, D_B. Передаваемые услуги создаются отдельно, в соответствии с самым актуальным решением D_A, D_B оцениваются в отношении доли мощности и смешиваются в местах передатчиков, обозначенных Σ. Этот принцип можно назвать также принципом без обратной связи.

На фиг.4 распределение мощности происходит зависимым образом способом Master-Slave, причем станция А действует как Master и одна определяет качество сигналов для услуг. Ее информация I_A по изменению качества сигнала передается по каналу на Slave, т.е. на станцию В (штрихпунктирная линия). Предполагается, что характеристики канала для обоих направлений передачи А→В и В→А одинаковые. Этот принцип можно назвать также принципом обратной связи.

Этот способ может применяться также во встречном направлении. Качество сигнала определяется тогда обеими станциями и передается на передающую станцию. Решение D_A, D_B принимается для каждого передающего тракта А→В и В→А независимо от встречного передающего тракта на основе полученной информации I_B, I_A. Не используются никакие характеристики канала. В комбинации «без обратной связи» и с «обратной связью» качество сигнала определяется обеими станциями и передается на передающую станцию. На решение D_A, D_B влияют соответственно оба передающего тракта (RХ_B→ТХ_A и RХ_A→ТХ_B). Благодаря этому комбинированному принципу достигаются максимальные надежность и синхронность, и это целесообразно, прежде всего, в случае двунаправленных услуг с взаимной зависимостью между обоими направлениями передачи.

Различными услугами S1-Sn являются речь (speech), данные 1 (D1), данные 2 (D2), дистанционный запуск (teleprotection ТРЕ) и пилотный канал (Р). Последний включает в себя предпочтительно Embedded Operation Channel, EOC (встроенный операционный канал) для передачи или сигнализации информации I. Пилот служит далее для (Automatic Gain Control, AGC - автоматическая регулировка усиления), что должно учитываться при новом распределении мощности, поскольку уровень единственного пилотного канала через АРУ влияет на все услуги.

Изобретение относится к системе для параллельной и эффективной передачи полезных данных различных услуг. При изменении характеристики услуги или качества передающего канала услугам для передачи полезных данных по передающему каналу предоставляется большая или меньшая мощность. За счет динамического согласования распределения мощности по услугам с учетом текущих характеристик, например изменяющейся скорости передачи данных или приоритета, даже в изменяющихся условиях достигается оптимальная эффективность. Если же доля мощности для определенной услуги не обеспечивает нужную эффективность, то это может вызвать отключение одной услуги или повышение ее доли мощности и, тем самым, отключение другой услуги. Техническим результатом является создание системы параллельной и эффективной передачи полезных данных разных услуг. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ передачи данных для одновременной передачи полезных данных множества услуг (S1…Sn) с разными характеристиками (С) от передатчика (А) с ограниченной мощностью передачи к приемнику (В) по линии электропередачи (PLC) в качестве передающего канала, отличающийся тем, что услуги (S1…Sn) включают в себя по меньшей мере две из следующих услуг: услуги для передачи данных, речь, сигнал покоя, пилотный сигнал и запускающие сигналы, причем при изменении характеристики (C_i) и/или изменении качества (E_i) сигнала услуги распределение мощности передачи передатчика (А) по услугам (S1…Sn) согласовывают с учетом их текущих характеристик (С).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при распределении мощности передачи учитывают текущие характеристики (С), включающие требуемую мощность или приоритет услуги (S1…Sn).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение качества (Е_i) сигнала услуги определяют в передающем устройстве, содержащем передатчик (А).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение качества (Е_i) сигнала услуги определяют в передающем устройстве, содержащем приемник (В), и передают по передающему каналу на передающее устройство, содержащее передатчик (А).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при распределении мощности передачи при необходимости всю мощность на короткое время предоставляют одной услуге для передачи защитного сигнала.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что услугам (S1…Sn) присваивают различные пилотные сигналы для автоматической регулировки усиления (АРУ).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что распределение мощности передачи осуществляют по заданной таблице.

8. Передающее устройство, содержащее передатчик (А) с ограниченной мощностью передачи полезных данных множества услуг (S1…Sn) с разными характеристиками (С) к приемнику (В) по линии электропередачи (PLC) в качестве передающего канала, отличающееся тем, что услуги (S1…Sn) включают в себя по меньшей мере две из следующих услуг: услуги для передачи данных, речь, сигнал покоя, пилотный сигнал и запускающие сигналы, при этом устройство выполнено с возможностью динамического распределения мощности, при котором при изменении характеристики (С_i) и/или изменении качества (Е_i) сигнала услуги распределение мощности передачи передатчика (А) между услугами (S1…Sn) осуществляется с учетом их текущих характеристик (С).

9. Передающее устройство по п.8, отличающееся тем, что при динамическом распределении мощности передачи учитываются текущие характеристики (С), включающие требуемую мощность или приоритет услуги (S1……Sn).