MX2012008157A - Red de malla inalambrica que utiliza varias señales de radio. - Google Patents

Abstract

Pueden establecerse enlaces de comunicación entre una pluralidad de nodos de comunicación para formar al menos una red de malla parcialmente conectada. Establecer un enlace puede incluir transmitir datos de sincronización a partir de un primer nodo de comunicación. Los datos de sincronización pueden ser símbolos transmitidos de forma sincrónica en una pluralidad de canales de radio de banda estrecha. Un segundo nodo de comunicación puede combinar la energía recibida de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha y utilizar la energía combinada para sincronizarse con el primer nodo de comunicación. Las transmisiones de datos pueden desmultiplexarse por el primer nodo de comunicación en una pluralidad de corrientes de menor tasa para transmisión a través de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha. El segundo nodo de comunicación puede recibir y volverse a multiplexar junto con las corrientes de menor tasa.

Description

RED DE MALLA INALÁMBRICA QUE UTILIZA VARIAS SEÑALES DE RADIO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente solicitud se refiere a sistemas de comunicaciones inalámbricas. Más particularmente, la presente solicitud se refiere a redes de malla inalámbrica que utilizan una pluralidad de canales de radio.

Varios tipos de sistemas pueden beneficiarse de las redes de monitoreo y control. Por ejemplo, los sistemas de distribución de energía eléctrica pueden beneficiarse de las redes de monitoreo y control que rápidamente pueden identificar y corregir el problema. Tal red de monitoreo y control puede implementarse utilizando una variedad de técnicas, que incluyen, por ejemplo, un sistema de comunicación inalámbrica. Si la rápida identificación y corrección de problemas en el sistema monitoreo se desea, es deseable que el sistema de comunicación inalámbrica1 proporcione altas tasas de datos y baja latencia.

Las tendencias actuales en los sistemas de' comunicación inalámbrica son para proporcionar tasas de datos cada vez más altas a través del uso de canales de ancho de banda más amplio. Por ejemplo, los sistemas celulares han emigrado de anchos de banda de canal de decenas de kilohertz (kHz) a anchos de banda de canal de un megahertz (MHz) y más para proporcionar mayores tasas de datos.

Desafortunadamente, en algunas industrias, los: canales de banda ancha no se encuentran disponibles para su uso en una red de comunicación inalámbrica. Por ejemplo, en algunas jurisdicciones, los sistemas deben operar dentro de la asignación de canales de banda estrecha heredadas de menos de 100 kHz (por ejemplo, 25 kHz o incluso 12.5 kHz) . Proporcionar tasas de datos deseadas y latencia utilizando canales de banda estrecha es difícil o imposible.

En algunas modalidades de la invención, un método de comunicación en una red de malla inalámbrica que tiene una pluralidad de nodos de comunicación se proporciona. El método puede incluir seleccionar múltiples canales de radio de banda estrecha de un margen predefinido de espectro de radio. Los canales de radio de banda estrecha seleccionados pueden ser no contiguos . El método también puede incluir el establecimiento de enlaces de comunicación inalámbrica entre los nodos de comunicación. Los enlaces de comunicación inalámbrica pueden formar al menos una red de malla . parcialmente conectada. Establecer cada enlace de; comunicación inalámbrica puede incluir transmisión de datos de sincronización desde un primer nodo de comunicación hasta un segundo nodo de comunicación. Los datos de sincronización pueden transmitirse de forma sincrónica como símbolos a través de por lo menos dos de los canales de radio. El segundo nodo de comunicación puede combinar la energía recibida en por lo menos dos canales de radio para proporcionar una señal combinada. El segundo nodo de comunicación puede utilizar la señal combinada para sincronizarse con el primer nodo de comunicación.

En algunas modalidades de la invención, se proporciona un sistema de comunicación inalámbrica. El sistema puede incluir una pluralidad de nodos de comunicación. El sistema también puede incluir un medio para establecer una pluralidad de enlaces de comunicación inalámbrica entre la pluralidad de nodos de comunicación para formar una red de malla, al menos parcialmente conectada. Los medios para establecer pueden incluir medios para transmitir datos de sincronización desde el primero de los nodos de comunicación mediante al menos dos canales de radio de banda estrecha no contiguos. Los datos de sincronización pueden transmitirse de manera sincrónica con símbolos a través de por lo menos dos canales de radio de banda estrecha. Los medios para establecer pueden incluir un medio para combinar la energía recibida de por lo menos dos canales de radio de banda estrecha en un segundo nodo de comunicación. Los medios para establecer también pueden incluir un medio para sincronizar el segundo de la pluralidad de nodo de comunicación con el primero de la pluralidad de nodos de comunicación utilizando una señal combinada del medio para combinar la energía.

En algunas modalidades de la invención, se proporciona un nodo de comunicación. El nodo de comunicación puede incluir un desmultiplexor , un subsistema de transmisión, un subsistema de recepción, y un multiplexor. El desmultiplexor puede desmultiplexar los datos en una primera tasa de datos en una pluralidad de corrientes de datos de transmisión en una segunda tasa de datos. La segunda tasa de datos puede ser menor que la primera tasa de datos . El subsistema de transmisión puede incluir transmisores múltiples, cada uno de los transmisores es capaz de transmitir una de las corrientes de datos de transmisión sobre los diferentes, no contiguos de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha. Las transmisiones de los transmisores pueden ser síncronas con símbolos entre sí. El subsistema del receptor puede incluir múltiples receptores, cada uno de los receptores es capaz de recibir una corriente de datos de recepción desde una tercera tasa de datos . Cada corriente de datos de recepción puede recibirse sobre los diferentes, no contiguos de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha. Las corrientes de datos de recepción pueden ser síncronas con símbolo entre sí. El multiplexor puede multiplexar la corriente de datos de recepción, junto con los datos de una cuarta tasa de datos . La cuarta tasa de datos puede ser mayor que la tercera tasa de datos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características y ventajas adicionales de la invención serán aparentes a partir de la descripción detallada que sigue, tomada junto con los dibujos anexos, que juntos ilustran, a manera de ejemplo, características de la invención, y en donde: La FIGURA 1 es un diagrama de bloques de un sistema de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención.

La FIGURA 2 es una ilustración de un margen de espectro de radio predefinido en el cual una pluralidad de canales de radio de banda estrecha se define.

La FIGURA 3 es un diagrama de bloques de un nodo de comunicación de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención.

La FIGURA 4 es un diagrama de bloques de un transmisor de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención .

La FIGURA 5 es un diagrama de bloques de un receptor de acuerdo con algunas modalidades de la presente' invención.

La FIGURA 6 es un diagrama de flujo de un método de comunicación de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención.

La FIGURA 7 es un diagrama de bloques de una red de malla inalámbrica parcialmente conectada de acuerdo con¦ algunas modalidades de la presente invención.

La FIGURA 8 es un diagrama de bloques de un subsistema de recepción de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención.

Ahora se hará referencia a las modalidades ejemplares ilustradas en los dibujos, y un lenguaje específico se utiliza en la presente para describirlos. No obstante, se entenderá que ninguna limitación del alcance de la invención se pretende por este medio. Las alteraciones y modificaciones adicionales de las características inventivas ilustradas en la presente, y aplicaciones adicionales de los principios de la invención como se ilustran en la presente, que pueden presentarse para alguien con experiencia en la técnica son relevantes y tienen posesión de esta descripción, se considerarán dentro del alcance de la invención.

Al describir la presente invención, la siguiente terminología se utilizará: Las formas singulares "uno", "una" y "el" incluyen referentes plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario. De este modo, por ejemplo, la referencia a un nodo de comunicación incluye referencia a uno o más nodos de comunicación.

El término "unos" se refiere a una, dos, o más, y se aplica generalmente al seleccionado de parte o toda una , cantidad. El término "pluralidad" se refiere a dos o más de , un artículo.

Como se utiliza en la presente, el término : "aproximadamente" significa que cantidades, dimensiones, tamaños, formulaciones, parámetros, formas y otras características no necesitan ser exactas, pero pueden ser aproximadas y/o más grandes o más pequeñas, como se desee, reflejando tolerancias aceptables, factores de conversión, redondeo, error de medición y similares y otros factores conocidos por aquellos de experiencia en la técnica.

Como se utiliza en la presente, el término "sustancialmente" significa que la característico narrada, parámetro o valor no necesita lograrse de manera exacta, pero que desviaciones o variaciones, incluyendo, por ejemplo, tolerancias, error de medición, limitaciones de precisión de medición y otros factores conocidos por aquellos con experiencia en la técnica, pueden presentarse en cantidades que no impiden el efecto de la característica que se pretendió proporcionar. Como ejemplo particular, la sincronización de tiempo de la señales de radio depende de los retardos de propagación, y de este modo la sincronización puede depender de la posición relativa de los dispositivos de transmisión y recepción. Relojes dentro de dos terminales pueden sincronizarse al grado que puedan operar en aproximadamente la misma tasa o frecuencia, pero los relojes pueden tener diferente tiempo o fase debido a retardos de propagación entre las dos terminales.

Los datos numéricos pueden expresarse o representarse en la presente en un formato de margen. Se entenderá que tal formato de margen se utiliza solo para conveniencia y brevedad y por lo tanto debe interpretarse que flexibilidad incluye no sólo los valores numéricos explícitamente narrados como los límites del margen, sino también interpretarse que incluye todos los valores numéricos individuales o sub-márgenes abarcados dentro de ese margen, como si cada valor numérico y sub-margen se narrara explícitamente. Como ilustración, un margen numérico de "aproximadamente de 1 a 5" debe interpretarse para incluir no sólo los valores explícitamente narrados de aproximadamente 1 a aproximadamente 5, sino también incluir valores individuales y sub márgenes dentro del margen indicado. De este modo, se incluyen en este margen numérico valores individuales, tales como 2, 3 y 4 y sub-márgenes tales como 1-3, 2-4 y 3-5, etcétera. Este mismo principio se aplica a márgenes que narran sólo un valor numérico (por ejemplo, mayor que aproximadamente 1) y deben aplicarse sin importar el alcance del margen o las características que se describan.

Como se utiliza en la presente, una pluralidad de artículos puede presentarse en una lista común para conveniencia. Sin embargo, estas listas deben interpretarse como si cada miembro de la lista se identificara es individualmente como un miembro separado y único. De este modo, ningún miembro individual de cada lista debe interpretarse como un equivalente de facto de cualquier otro miembro de la misma lista basada únicamente en su presentación en un grupo común, sin indicaciones al contrario. Además, donde los términos "y" y "o" se utilizan junto con una lista de elementos, se interpretarán ampliamente, y en cualquiera o más de los elementos listados pueden utilizarse solos o en combinación con otros elementos listados .

Como se utiliza en la presente, el término "alternativamente" se refiere a la selección de dos o más alternativas, y no se pretende para limitar la selección de sólo aquellas alternativas listadas a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

Regresando a la Figura 1, un sistema se ilustra de acuerdo con algunas modalidades de la presente invención. El sistema, mostrado generalmente en 100, puede incluir una pluralidad de nodos 102 de comunicación. Los nodos de comunicación pueden proporcionar un medio para establecer enlaces de comunicación inalámbrica entre sí para formar al menos una red de malla parcialmente conectada, como se explicará a continuación.

Una pluralidad de enlaces 104 de comunicación inalámbrica puede establecerse dentro del sistema 100. Por ejemplo, un nodo 102 de comunicación puede ser capaz de comunicarse con otros nodos de comunicación que se encuentran dentro del margen. La conectividad resultante dentro del sistema puede denominarse como conectividad de malla, puesto que la comunicación directa entre los nodos de comunicación es posible (en contraste a una red de concentrador y radial, en donde todos los nodos radiales se conectan sólo mediante un nodo de concentrador común) . La conectividad resultante también puede denominarse como red de malla parcialmente conectada, puesto que no todos los nodos de comunicación necesariamente serán capaces de comunicación directa con todos los demás nodos. Desde luego, si todos los nodos de comunicación se encuentran dentro del margen entre sí, una red de malla completamente conectada puede obtenerse.

Las transmisiones en los enlaces 104 de comunicación pueden utilizar técnicas de acceso múltiple de detección de portadora (CSMA) para reducir o evitar colisiones entre diferentes nodos de comunicación que transmiten al mismo tiempo en los mismos canales de radio de' banda estrecha. Por ejemplo CSMA con evasión de colisión (CA) similar a aquella utilizada en los estándares IEEE 802.11' puede utilizarse.

Los enlaces 104 de comunicación pueden utilizar una pluralidad de canales de radio de banda estrecha. La pluralidad de canales de radio de banda estrecha puede utilizarse para proporcionar alta tasa de datos, comunicación de baja latencia como se describirá en mayor detalle a continuación. La pluralidad de canales de radio de banda estrecha puede definir una porción no contigua de un margen de espectro de radio predefinido. Por Ejemplo, la FIGURA 2 ilustra un margen del espectro de radio predefinido que se extiende desde fiow hasta fhigh- Una pluralidad de canales de radio de banda estrecha se define por sus frecuencias centrales f0, fj., ... fn- Cada canal de radio de banda estrecha tiene un ancho de banda bw. Por ejemplo, bw puede1 ser menor que 125 kHz (por ejemplo, 25 kHz o 12.5 kHz) . De' este modo, una asignación de cuatro canales (por ejemplo, canales 150, 152, 154 y 156 en la FIGURA 2) puede proporcionar un ancho de banda total de 4*b , aunque el ancho de banda no sea contiguo. De este modo, los canales asignados definen una porción no contigua del margen del espectro radio predefinido. Por ejemplo, los canales 152 y 154 se encuentran adyacentes, sin embargo un espacio libre se presente entre el canal 150 y el canal 152. Otro espacio libre se presente, entre el canal 154 y el canal 156. Otros usuarios de espectro de radiofrecuencias pueden presentarse en estos espacios' libres. Desde luego, otras diversas disposiciones pueden utilizarse como, incluyendo donde ninguno de los canales de banda estrecha se encuentran adyacentes, algunos de los canales de banda estrecha se encuentran adyacentes, o todos I los canales de banda estrecha se encuentran adyacentes. La selección de qué canales se utilizan puede basarse en una asignación de una autoridad que certifica el espectro, o puede determinarse por un usuario del sistema. Las selecciones de canal pueden ingresarse al sistema por el usuario del sistema.

Los nodos 102 de comunicación pueden incluir múltiples transmisores y múltiples receptores para proporcionar comunicación sobre múltiples canales. Por ejemplo, establecer un enlace de comunicación entre un primer nodo de comunicación y un segundo nodo de comunicación puede proceder como sigue. El primer nodo de comunicación puede transmitir datos de sincronización a través de múltiples (por, ejemplo, por lo menos dos) de los canales de radio de banda estrecha. Los datos de sincronización pueden sincronizarse a través de múltiples canales de radio. En el segundo nodo de comunicación, la energía recibida mediante los múltiples canales de radio puede combinarse y utilizarse para sincronizar el segundo nodo de comunicación con el primer1 nodo de comunicación. Al combinar los datos de sincronización; en múltiples canales de radio de banda estrecha, el tiempo de : detección y sincronización puede reducirse en comparación con la detección y la sincronización de las transmisiones en un sólo canal de banda estrecha. Detalles adicionales sobre: sincronización se proporcionan a continuación.

Alta tasa de datos también puede transmitirse entre : los nodos de comunicación. Por ejemplo, una corriente de datos de tasa elevada (por ejemplo, a una primera tasa de datos), proporcionada al primer nodo de comunicación puede desmultiplexarse en múltiples corrientes de tasas de datos menores (por ejemplo, por lo menos dos) (por ejemplo, segundas tasas de datos menores que la primera tasa de datos). Por ejemplo, una corriente de 160 kilo-bits por segundo (kbps) puede dividirse en cuatro corrientes de 40 kbps . Como otro ejemplo, una corriente de 160 kbps puede dividirse en una corriente de 80 kbps, una corriente de 40 kbps, y dos corrientes de 20 kbps. Cada corriente de menor tasa de datos puede transmitirse sobre uno diferente de los canales de radio de banda estrecha. La sincronización de · símbolos en múltiples canales de radio de banda estrecha puede sincronizarse en conjunto. En el segundo nodo de comunicación, pueden recibirse menores corrientes de datos. Los datos de menor tasa de datos recibidos pueden ' multiplexarse nuevamente en una corriente de tasa elevada. ' Como ejemplo particular, utilizando cuatro canales de radio , de banda estrecha, cada uno teniendo un ancho de banda de aproximadamente 12.5 kHz, una tasa de datos de por lo menos · 40 kbps puede proporcionarse al transmitir 10 kbps en cada uno de los canales de banda estrecha.

Un diagrama de bloques de una modalidad de un nodo de comunicación se proporciona en la FIGURA 3. El nodo 300 de comunicación, por ejemplo, puede utilizarse en un sistema 100 de la FIGURA 1. El nodo de comunicación puede incluir una entrada 302 que acepta datos. Por ejemplo, los datos pueden ser a una primera tasa de datos. Un desmultiplexor 304 puede tomar los datos y dividirlos en una pluralidad de corriente 306 de datos cada uno a una segunda tasa de datos, donde la segunda tasa de datos es menor que la primera tasa de datos . Varios patrones pueden utilizarse para la desmultiplexión . Por ejemplo, cuando desmultiplexa en dos corrientes, los símbolos de datos pueden suministrarse alternativamente a cada una de las dos corrientes. Cualquier patrón deseado puede utilizarse para la desmultiplexión/multiplexión a condición del patrón se conozca por ambos lados comunicación de transmisión y recepción. Las corrientes de datos pueden proporcionarse a un subsistema 308 de transmisión. El subsistema de transmisión puede incluir una pluralidad de transmisores 310. Aunque se muestran dos transmisores, el número de transmisores puede ser mayor que dos (por ejemplo, tres, cuatro, etc.). Cada transmisor puede ser capaz de transmitir una de las corrientes de datos en una diferente de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha. Como se discute en lo anterior, los canales de radio de banda estrecha no necesitan ser contiguos.

Si se desea, el subsistema 308 de transmisión puede incluir un combinador 312 acoplado a la salida 314 de radiofrecuencia de los transmisores. El combinador puede combinar las señales de radiof ecuencia en una sola salida 316 de transmisión. Por ejemplo, la salida puede conectarse a una antena (no mostrada) .

El nodo 300 de comunicación también puede incluir un subsistema 320 de recepción conectado a una entrada 334 de recepción. El subsistema de recepción puede incluir una pluralidad de receptores 322 acoplados a la entrada 334 de recepción a través de un divisor 332. Aunque se muestran dos receptores, el número de receptores puede ser mayor que dos, por ejemplo, tres, cuatro, etc.) Generalmente, el número de receptores será igual al número de transmisores 310, aunque esto no es esencial. Los receptores pueden ser cada uno capaz de recibir corriente de datos de recepción en una diferente de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha. Los receptores pueden recibir corriente 324 de datos a una tercera tasa de datos y proporcionar las corrientes de datos a un multiplexor 326. El multiplexor puede combinar las' corrientes de datos en una sola corriente 328 de datos a una> cuarta tasa de datos que es mucho mayor que la tercera tasa de datos. La primera tasa de datos puede ser igual a la' cuarta tasa de datos, y la segunda tasa de datos puede ser igual a la tercera tasa de datos, aunque esto no es esencial. Las tasas de datos pueden ser fijas, o pueden variar durante la operación, como se describirá además a continuación. La tasa de datos de cada corriente puede ser la misma entre sí, , o diferentes tasas de datos se pueden utilizar entre las corrientes.

El nodo 300 de comunicación puede utilizarse para establecer un enlace de comunicación inalámbrica como se explicará ahora. El subsistema 308 de transmisión puede incluir una fuente 318 de sincronización acoplada a los transmisores 310. Los datos de sincronización pueden transmitirse en los canales de radio de banda estrecha bajo el control de la fuente de sincronización. Por ejemplo, la fuente 318 de sincronización puede proporcionar datos de sincronización y temporización 319 a los transmisores. Los datos de sincronización pueden transmitirse de manera, sincrónica con símbolos a través de los canales. Por ejemplo, los valores de símbolo predefinidos (por ejemplo, fases particulares, frecuencias, amplitudes, etc.) pueden transmitirse por cada uno de los transmisores y los mismos' valores de símbolos, pueden transmitirse al mismo tiempo por. cada uno de los transmisores .

En un segundo nodo de comunicación, los datos de sincronización pueden recibirse utilizando el subsistema 320 de recepción. El subsistema de recepción puede incluir un detector 330 configurado para combinar la energía recibida a través de los canales de radio de banda estrecha y utilizar su energía combinada para detectar un comienzo de una transmisión. El detector también puede utilizarse para, definir la temporizacion 331 de símbolo para los receptores 322 de manera que los receptores se sincronicen con los transmisores. Debido a que los símbolos de sincronización se transmiten con la misma temporizacion de símbolos en cada uno de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha, puede combinarse la energía. De esta manera, el nodo 300 de comunicación puede ser un ejemplo de medios para establecer enlaces de comunicación inalámbrica, el subsistema 308 de transmisión puede ser un ejemplo de un medio para transmitir datos de sincronización desde un primer nodo de comunicación, y el subsistema 320 de recepción puede ser un ejemplo de un medio para combinar energía recibida en un segundo nodo de comunicación y un medio para sincronizar el segundo nodo de comunicación con el primer nodo de comunicación.

Como ejemplo particular, el detector puede operar como sigue. Los datos de sincronización pueden ser una' secuencia de símbolos predefinida. Una correlación puede realizarse entre la señal recibida en cada canal y la' secuencia de símbolos predefinida. Varias formas de realizar una correlación pueden utilizarse, incluyendo, por ejemplo, , circuitos digitales que se desempeñan como, procesadores, digitales de señales múltiples y acumulables, y otras implementaciones . Los resultados de las correlaciones en cada, canal pueden sumarse conjuntos (por ejemplo, sumando los resultados de correlación de cada canal para cada diferente hipótesis de tiempo para la cual se realiza una correlación) . El resultado de la correlación combinada entonces puede utilizarse para determinar cuando se recibe una transmisión de datos (por ejemplo, al comparar el resultado de correlación con un umbral) . Esto tiene el efecto de combinar la energía en múltiples canales de radio de banda estrecha, resultando en una mejora de rendimiento con respecto a una correlación realizada en un canal de radio de banda estrecha simple.

La sincronización de tiempo también puede determinarse a partir del resultado correlación combinada,, puesto que el pico del resultado de la correlación combinada1 indica alineación de tiempo adecuada a los símbolos de sincronización transmitidos. Si se desea, los resultados de la correlación de canales individuales pueden utilizarse para proporcionar temporización para cada canal individual.

La sincronización de frecuencia también puede; determinarse a partir de datos de sincronización. Todos los' transmisores en un nodo de comunicación pueden unirse a una referencia de frecuencia común en el nodo de comunicación, por lo tanto, cualquier desplazamiento de frecuencia transmitida en cada uno de los canales de radio de banda estrecha se relacionará entre sí. De manera similar, todos los receptores en un nodo de comunicación pueden unirse a una, referencia de frecuencia común en el nodo de comunicación, y por lo tanto, cualquier desplazamiento de frecuencia en la recepción se relacionará para cada uno de los canales de radio de banda estrecha. De este modo, la sincronización de frecuencia puede determinarse a partir del resultado de correlación combinada, o a partir del resultado de correlación en cualquiera de los canales de radio de banda estrecha y aplicarse a cada uno de los receptores.

Si se desea, la sincronización de fase puede determinarse a partir de los datos de sincronización.

La sincronización de fase puede estimarse por separado para cada canal, puesto que la fase resultante en cada canal puede ser bastante diferente (ya que es una función de la radiofrecuencia actual y la distancia de propagación entre el transmisor y el receptor) .

Los transmisores 310 dentro del subsistema 308 de transmisión pueden implementarse en una forma modular que proporciona capacidad de expansión del subsistema de. transmisión. Por ejemplo, cuatro transmisores 310 pueden proporcionarse en un solo módulo (por ejemplo, tarjeta de circuito) . El subsistema de transmisión de este modo puede configurarse para proporcionar 4, 8, 12, 16, etc.,. transmisores al utilizar 1, 2, 3, 4, etc., módulos. Esta capacidad de expansión puede permitir el escalado de un diseño del sistema básico a diferentes aplicaciones que pueden proporcionar diferentes números de canales, y por lo. tanto, diferentes tasas de datos.

De manera similar, los receptores 322 dentro del subsistema 320 de recepción pueden ser modulares. De este modo, un módulo puede incluir una pluralidad de transmisores, una pluralidad de receptores, o ambas. Al instalar un número variable de módulos en el nodo de comunicación, un número deseado de transmisores y receptores puede obtenerse.

El nodo 300 de comunicación también puede incluir una referencia 340 de frecuencia. La referencia de frecuencia puede utilizarse para generar señales de oscilador local (no mostrada) utilizadas para transmitir y recibir señales de, radiofrecuencia. Más de una referencia de frecuencia puede proporcionarse si se desea, por ejemplo, una referencia de frecuencia puede proporcionarse con cada módulo que tiene una pluralidad de transmisores y/o receptores.

La FIGURA 4 proporciona un ejemplo detallado de un' transmisor 400 de acuerdo con algunas modalidades de la1 invención. El transmisor 400 puede ser un ejemplo del' transmisor 310 (FIGURA 3) . De este modo, múltiples transmisores 400 pueden utilizarse en un subsistema 308 de transmisión (FIGURA 3) . El transmisor puede aceptar datos 402 para su transmisión. Por ejemplo, los datos pueden ser, datos, proporcionados a un nodo de comunicación para transmisión o datos de sincronización generados internamente dentro del nodo de comunicación. Los datos pueden modularse por un modulador 404 para producir una señal 406 modulada. El modulador puede incluir un control 408 de selección de modulación que se utiliza para definir la modulación que se utilizará. Varios formatos de modulación pueden utilizarse, incluyendo, por ejemplo, modulación por fase, modulación por amplitud, y modulación por frecuencia. Los formatos de modulación pueden ser binario, cuaternario, o M-ario. El modulador puede incluir un codificador (no mostrado) para' agregar redundancia estructurada a la corriente de datos antes de la modulación.

La señal 406 modulada puede proporcionarse a un filtro 420 de transmisión para producir una señal 418 modulada y filtrada. Por ejemplo, el filtro 420 de transmisión puede proporcionar filtrado para ayudar a asegurar que una máscara de contención espectral de canal de banda estrecha predefinida se cumpla. Alternativamente, o además, la conformación de la modulación dentro del modulador puede ayudar . a asegurar que se cumpla la máscara de contención espectral de canal de banda estrecha predefinida. Por ejemplo, el modulador puede implementarse utilizando circuiteria digital y una señal digitalmente modulada convertida en una forma analógica para proporcionar la señal : modulada. El filtro de transmisión también puede ayudar a proporcionar filtración de reconstrucción en la señal modulada.

La señal 418 modulada y filtrada puede proporcionarse a un convertidor 410 ascendente. El convertidor ascendente puede convertir de manera ascendente la señal modulada y filtrada para producir una señal 412 de radiofrecuencia en una frecuencia de transmisión deseada. La frecuencia de transmisión deseada puede especificarse por la entrada 414 de control de canal en el convertidor ascendente. La señal 412 de radiofrecuencia puede amplificarse por el amplificador 416 para producir una señal 422 de salida. El nivel de energía de salida de la señal de radiofrecuencia amplificada puede controlarse por la entrada 430 de control de energía.

Cuando una pluralidad de transmisores 400 se utiliza, cada transmisor puede establecerse en un canal diferente, y de este modo proporcionar una señal 422 de salida centrada en una frecuencia de transmisión deseada. Las señales de salida pueden combinarse en una sola antena para transmisión. Puesto que cada transmisor incluye un filtro 420 de transmisión, cada una de las señales generadas por cada transmisor se filtra por separado. Esto puede ser benéfico para asegurar que los requisitos de la máscara de contención espectral se cumplan. Por ejemplo, los canales de radio de ' banda estrecha con frecuencia tienen requisitos de máscara de , contención espectral extremadamente estrictos por satisfacer. Cada requisito estricto puede ser difícil de cumplir utilizando otras técnicas (por ejemplo, conformación de impulsos de modulación sola) sin incluir filtración en cada transmisor.

El transmisor 400 puede incluir un medio para seleccionar un formato de modulación, por ejemplo, un selector 424 de modulación. El selector de modulación puede utilizarse para seleccionar el formato de modulación para utilizarse por el modulador 404. El selector de modulación puede seleccionar la modulación basándose en cualquiera de uno , o más de un número de criterios. Por ejemplo, la modulación puede variarse basándose en un destino en el cual se recibirán los datos, una fuente de la cual se transmitirán los datos, o una relación de señal a ruido en el receptor pretendido. Por ejemplo, el nodo de comunicación de fuente (transmisiones), el nodo de comunicación de destino (recepciones), o ambos pueden tener capacidades limitadas que requieren formatos de modulación particulares. Como otro ejemplo, el formato de modulación puede seleccionarse basándose en condiciones de comunicación en el enlace de comunicación entre la fuente y destino (por ejemplo, la relación señal a ruido de recepción en el destino) . Por ejemplo, cuando se presenta una alta relación de señal a ruido en el destino, un formato de modulación de mayor orden puede utilizarse el cual proporcione mayores tasas de datos. Inversamente, cuando una relación de señal a ruido baja se presente en el destino, un formato de modulación de menor orden puede utilizarse, el cual proporciona una menor tasa de error de bit. El destino puede proporcionar realimentación a la fuente para identificar la relación de señal a ruido presente. Varios formatos de modulación pueden utilizarse, incluyendo, por ejemplo, modulación por desplazamiento de fase diferencial M-ario, en donde diferentes valores de M (por ejemplo, M-2, 4, 8, 16, etc.) corresponden a diferentes formatos de modulación, aunque la invención no se limita a este ejemplo particular.

El transmisor 400 puede incluir un medio para seleccionar los canales de radio de banda estrecha, por ejemplo, un selector 426 de canal. El selector de canal puede utilizarse para seleccionar el canal de radio de banda estrecha en el cual operará el transmisor. Por ejemplo, los canales de radio de banda estrecha pueden definirse para toda una red (por ejemplo, que especifica frecuencias para cada uno de la pluralidad de transmisores en un nodo de comunicación) . Como otro ejemplo, canales de radio de banda estrecha particulares pueden definirse para cada enlace de comunicación inalámbrica (por ejemplo, combinación particular de un nodo de comunicación de fuente y el nodo de comunicación de destino) . Como otro ejemplo, una pluralidad predefinida de canales de banda estrecha puede asignarse a una red, y uno o más de los canales utilizarse para cada enlace de comunicación. Los canales utilizados para cada enlace pueden seleccionarse basándose en un destino en el cual se recibirán los datos, una fuente de la cual se transmitirán los datos, o condiciones de comunicación en el enlace de comunicación entre la fuente y el destino (por ejemplo, la relación de señal a ruido de recepción en el destino) . Por ejemplo, un nodo de comunicación de fuente particular puede ser incapaz de transmitir en los particulares de los canales de radio de banda estrecha (por ejemplo, para evitar provocar interferencia en el mismo sitio u otras restricciones) . Como otro ejemplo, un nodo de comunicación de destino puede ser incapaz de recibir en los' particulares de los canales de radio de banda estrecha (por ejemplo, debido a la interferencia local en un canal u otras restricciones). Como aún otro ejemplo, ciertos canales pueden ser inutilizables debido a las restricciones de relación de señal a ruido. La información en cuanto a las restricciones' sobre las selecciones de canal pueden almacenarse en una tabla dentro de una memoria en el selector 426 de canal.

El transmisor 400 puede incluir un controlador 428 de energía. El controlador de energía puede utilizarse para determinar un nivel de energía de transmisión. Por ejemplo, el nivel de energía de transmisión puede basarse en el · destino de los datos. Como otro ejemplo, la energía de transmisión puede variarse basándose en la distancia hasta el , destino, utilizando los mayores niveles de energía de transmisión para destinos más distantes. Como otro ejemplo, el controlador de energía puede variar el nivel de energía de transmisión basándose en la relación de señal a ruido en el destino de los datos.

Como ejemplo particular, un nodo de comunicación puede mantener una lista de todos los otros nodos de comunicación a los cuales se ha establecido un enlace de comunicación inalámbrica. Estos nodos pueden denominarse como nodos vecinos. El nivel de energía de transmisión a cada nodo puede ajustarse para proporcionar una resistencia de señal de recepción deseada (por ejemplo, un nivel de recepción mínimo más un margen deseado) . El nivel de energía de transmisión que se utiliza cuando se transmite a cada nodo puede almacenarse en una tabla en una memoria dentro del controlador 428 de energía. La transmisión de mensajes hacia, un nodo puede utilizar el nivel de energía de transmisión almacenada en la tabla. Cuando se intenta transmisión a un nodo no en la tabla (por ejemplo, un nodo que no ha tenido un enlace de comunicación establecido) , la transmisión puede ser a un nivel de energía máxima. Además, las transmisiones de radiodifusión pueden enviarse a un nivel de energía máximo.

El controlador 428 de energía también puede variar; el nivel de energía de transmisión basándose en la prioridad de los datos. Por ejemplo, varios niveles de tipos de datos. pueden tener diferentes prioridades. Los mensajes de prioridad más alta pueden transmitirse en el nivel de energía máximo. Esto puede ayudar a asegurar la diseminación más amplia y más confiable de los mensajes fallidos. Los mensajes de prioridad moderada y baja pueden transmitirse utilizando niveles de energía determinados por las consideraciones de rutas como se discute adicionalmente a continuación. La prioridad de los datos puede identificarse por un campo predefinido dentro de los datos. Por ejemplo, los datos pueden formatearse como paquetes de Protocolo de Internet (IP), y la información de encabezado dentro del paquete utilizada para identificar la prioridad de los datos.

El controlador 428 de energía también puede variar el nivel de energía de transmisión basados en las consideraciones de ruta. Por ejemplo, en una red de malla, puede ser posible variar el número de vecinos inmediatos a' los que los enlaces de comunicación pueden establecerse desde un nodo, al variar el nivel de energía de transmisión. Por' ejemplo, una mayor energía de transmisión generalmente proporciona márgenes más grandes, y de este modo puede proporcionar enlaces de comunicación a un mayor número de^ nodos vecinos. En algunas situaciones, puede ser deseable reducir el número de nodos a los cuales los enlaces de comunicación se establecen al reducir la cantidad de energía. Por consiguiente, el nivel de energía de transmisión puede; variarse para establecer un número deseado de enlaces de comunicación .

Por ejemplo, un número de objetivo de nodos puede especificarse para un nodo de comunicación. El nodo de comunicación puede comprobar periódicamente el número de nodos con los cuales ha establecido enlaces de comunicación. Por ejemplo, establecer enlaces de comunicación puede incluir que cada nodo transmita periódicamente una baliza, y los nodos vecinos que reciben la transmisión de la baliza observen el nodo en una lista de nodos vecinos. Si el número de nodos vecinos es mayor que el número objetivo, la energía de transmisión puede reducirse (hasta, si se desea, un mínimo nivel de energía de transmisión) . De manera inversa, si el número de nodos vecinos es menor que el número objetivo, la energía de transmisión puede incrementarse (hasta, si se desea, un máximo nivel de energía de transmisión) .

Si se desea, ajustes de nivel de energía de < transmisión también pueden tener en cuenta el nivel de, energía de transmisión de los nodos vecinos. Por ejemplo, los nodos de comunicación también pueden informar su nivel de energía de transmisión cuando envían una baliza. Los nodos también pueden tener en cuenta el nivel de energía de transmisión promedio de los nodos vecinos, y también ajustar la energía de transmisión basándose en ese promedio para intentar igualar los niveles de energía. Por ejemplo, cuando se ajusta la energía de transmisión como una función de los nodos vecinos, la energía de transmisión puede ajustarse independientemente del número de nodos vecinos si la energía de transmisión es mayor que una diferencia predefinida mayor que o menor que la energía de transmisión promedio de los nodos adyacentes (e inversamente el ajuste de energía de transmisión como una función del número de nodos vecinos puede inhibirse si la energía de transmisión es mayor que una diferencia predefinida mayor que o menor que la energía de transmisión promedio de los nodos adyacentes) .

Varias disposiciones alternativas de un transmisor pueden utilizarse. En algunas modalidades, el modulador 404 y el convertidor ascendente pueden combinarse 410. En otras modalidades, la modulación puede generarse directamente en la frecuencia de canal de radio de banda estrecha. En aún otras modalidades, el controlador 428 de energía puede controlar el' nivel de energía en el modulador o convertidor ascendente. · Por consiguiente, se apreciará que el transmisor 400 ejemplar' no es la única disposición posible para un transmisor que puede utilizarse en un nodo de comunicación en modalidades de la presente invención.

La FIGURA 5 proporciona un ejemplo detallado de un receptor 500 de acuerdo con algunas modalidades de la invención. El receptor 500 puede ser un ejemplo de que el receptor 322 (FIGURA 3) . De este modo, múltiples receptores pueden utilizarse en un subsistema 320 de recepción (FIGURA 3) . El receptor puede aceptar una señal 502 de radio de entrada que se proporciona a un convertidor descendente 504. El convertidor descendente puede convertir la señal de radiofrecuencia en una frecuencia de canal deseada en una banda base o señal 506 de frecuencia intermedia. Por ejemplo, la frecuencia 508 de canal deseada puede controlarse por un selector 510 de canal. El selector de canal puede operar de manera similar al selector 426 de canales (FIGURA 4) en el transmisor 400 (FIGURA 4) discutido en lo anterior.

La banda base o la señal 506 de frecuencia intermedia puede desmodularse por un desmodulador 512. El desmodulador puede utilizar un formato 514 de modulación especificado por un selector 516 de modulación. El selector de modulación puede operar de manera similar al selector 424 de modulación (FIGURA 4) en el transmisor 400 (FIGURA 4) discutido en lo anterior. El desmodulador puede incluir un descodificador de corrección de errores sin retorno para corregir los errores de recepción cuando la redundancia estructurada se ha insertado por un codificador en un modulador.

Varias disposiciones alternativas de un receptor pueden utilizarse. En algunas modalidades, el convertidor1 descendente 504 y el desmodulador 512 pueden combinarse. Por consiguiente, se apreciará que el receptor 500 ejemplar no es la única disposición posible para un receptor que puede utilizarse en un nodo de comunicación en modalidades de la presente invención.

La FIGURA 8 ilustra una disposición alternativa de un subsistema 800 de recepción. El subsistema de recepción incluye una entrada 802, la cual puede ser un conector de antena. La entrada proporciona señales de radiofrecuencia a una pluralidad de convertidores descendentes 804. Cada uno de los convertidores descendentes puede sintonizarse en una frecuencia de canal diferente, por ejemplo, una frecuencia 806 de canal especificada por un selector 808 de canal. Las señales 810 convertidas descendentemente pueden proporcionarse a un combinador 812, que combina las señales convertidas descendentemente juntas, y suministra la señal 814 combinada a un detector 816, estimador 818 de tiempo/ frecuencia y decodificador 820 de símbolos de control. El detector puede utilizarse para detectar cuando una señal1 se recibe, por ejemplo, utilizando técnicas de correlación' que se describen en lo anterior. El estimador de tiempo/ frecuencia puede utilizarse para estimar el desplazamiento de frecuencia (y, si se desea, desplazamiento de fase), por ejemplo, utilizando técnicas de correlación, como se describe en lo anterior. El estimador de tiempo/ frecuencia puede suministrar los ajustes 822 de fase/ frecuencia a los ajustadores 824 de tiempo/ frecuencia . Los ajustadores de tiempo/ frecuencia pueden ajustar la fase/ frecuencia de las señales 810 convertidas descendentemente para proporcionar señales 827 alineadas a los desmoduladores 828. Las señales convertidas descendentemente pueden ser, por ejemplo, señales en banda base digitalizadas . Varias formas de detectar el tiempo/ frecuencia pueden utilizarse, incluyendo, por ejemplo, un correlacionador , como se describe en lo anterior.

El descodificador 820 de símbolos de control puede utilizarse para descodificar símbolos de control. Por, ejemplo, los símbolos de control pueden especificar el formato de modulación que se utiliza u otros parámetros. Estos parámetros 826 pueden proporcionarse a una pluralidad de desmoduladores 828.

Los desmoduladores 828 pueden desmodular las señales 827 alineadas para producir una pluralidad de' corriente 830 de datos. Las corrientes de datos pueden' recombinarse en un multiplexor 832 para proporcionar una! corriente 834 de datos de salida de alta velocidad. El · subsistema 800 de recepción puede incluir un selector 808 de canal que opera de manera similar al selector 510 de canal descrito en lo anterior.

Las fuentes y el destino para las transmisiones de datos pueden determinarse de varias maneras. Por ejemplo, el' tráfico puede contenerse dentro de los paquetes de Protocolo de Internet (IP), y la fuente y destino especificado por la dirección de IP. El enrutamiento dentro del sistema puede determinarse utilizando varios algoritmos, tales como por ejemplo, Vector de Distancia Ad hoc a Petición (AODV) . En AODV, las transmisiones de balizas periódicas de los nodos de comunicación se utilizan para determinar qué nodos de comunicación pueden recibirse entre sí. Los nodos de comunicación de este modo pueden formar una lista de vecinos de los nodos de comunicación vecinos con la cual pueden establecer un enlace de comunicación. Cuando un nodo de comunicación recibe datos para transmisión a un destino, el nodo puede transmitir los datos de forma inmediata si el destino se encuentra en su lista de vecinos. Si el destino no se encuentra en la lista de vecinos, pero existe una ruta conocida, la transmisión se envía al vecino indicado en la ruta. Si ninguna ruta se conoce, un nodo puede difundir una solicitud de enrutamiento a todos los nodos vecinos. Cada, nodo que recibe la solicitud de enrutamiento retransmitirá la' solicitud de enrutamiento si no sabe una ruta, o enviará una, respuesta de vuelta si conoce una ruta. La información de enrutamiento entonces se propagará nuevamente al solicitante original. Cada nodo puede crear tablas de ruta con información de rutas aprendidas de las respuestas a las, solicitudes de enrutamiento. Una vez que la ruta se ha' determinada, el nodo puede transmitir los datos al vecino como se especifica por la información de rutas.

La información de ruta puede establecerse para finalizar después de un plazo de tiempo predeterminado. La información de ruta también puede ajustarse basándose en la recepción (o no recepción) de balizas de saludo. Si un enlace de comunicación dentro de una ruta ya no opera (por ejemplo, como se indica por la no recepción de las balizas de saludo) , la ruta puede cerrarse.

Para evitar el problema denominado zona gris (por ejemplo, donde los paquetes cortos de baliza de saludo pueden1 recibirse de manera confiable, pero paquetes de datos más grandes no pueden recibirse de manera confiable) , las transmisiones de baliza de saludo pueden realizarse a un nivel de energía reducido. Por ejemplo, el nivel de energía utilizado para la transmisión de balizas de saludo puede ser menor que el nivel de energía máximo, o establecido a un1 nivel de energía basada en el nivel de energía promedio de¦ los nodos vecinos .

Es posible en algunos casos que un enlace sea unidireccional, por ejemplo debido a interferencia local en un extremo del enlace de comunicación. En tal caso, un nodo de comunicación puede mantener una lista negra de nodos de comunicación vecinos que puedan recibirse, pero a los cuales '. las transmisiones a los nodos de comunicación de vecinos no se reciben por los nodos de comunicación vecinos. El nodo de comunicación por lo tanto, puede ignorar cualquier transmisión recibida de los nodos en la lista negra. Esto puede ayudar a evitar capacidad de sistema desperdiciada.

La FIGURA 6 ilustra un diagrama de flujo de un método de comunicación en una red de malla inalámbrica que tiene una pluralidad de nodos de comunicación. Por ejemplo, el método puede utilizarse en un sistema como el sistema 100 de la FIGURA 1. El método se muestra generalmente en 600 en' la FIGURA 6. El método puede incluir seleccionar 602 una pluralidad de canales de radio de banda estrecha. Los canales de radio de banda estrecha pueden seleccionarse utilizando técnicas como se describe en lo anterior. Los canales de. radio de banda estrecha no necesitan ser contiguos.

El método 600 también puede incluir establecer 604 una pluralidad de enlaces de comunicación entre los nodos de comunicación para formar al menos una red de malla parcialmente conectada. Por ejemplo, los enlaces de-comunicación pueden proporcionarse entre varios pares de; nodos de comunicación dentro del sistema. A diferencia de una red de concentrador y radial, el método puede incluir' comunicación desde nodo a nodo a nodo. Por ejemplo, un primer nodo de comunicación puede establecer un enlace de comunicación con un segundo nodo de comunicación y un tercer nodo de comunicación. El segundo y tercer nodo de' comunicación también pueden establecer un enlace de; comunicación entre si. Por consiguiente, las comunicaciones entre los nodos dentro del sistema no necesitan pasar a través de un nodo central o de concentrador. Tal comunicación entre los nodos sólo necesita pasar a través de los nodos de retransmisión cuando un enlace de comunicación directa no existe entre un par de nodos.

Establecer los enlaces de comunicación puede aprovechar los múltiples canales de radio de banda estrecha para proporcionar un establecimiento rápido, de baja latencia de sincronización. Por consiguiente, establecer los enlaces de comunicación puede incluir transmitir 606 datos de sincronización desde el primero de la pluralidad de nodos de comunicación en al menos dos de la pluralidad de canales de radio. Los datos de sincronización pueden transmitirse de manera sincrónica a través de por lo menos dos de la pluralidad de canales de radio. El segundo de la pluralidad' de nodos de comunicación el método puede incluir combinar 608. energía recibida de por lo menos dos de la pluralidad de' canales de radio para proporcionar una señal combinada y sincronizar 610 del segundo de la pluralidad de nodos de, comunicación con el primero de la pluralidad de nodos de comunicación utilizando la señal combinada. Por ejemplo, la. señal combinada puede procesarse como se describe en lo anterior .

El método puede incluir comunicar datos entre los , nodos de comunicación como se describirá. Por ejemplo, comunicar datos puede incluir desmultiplexar una corriente de datos de alta tasa en al menos dos de las corrientes de datos de menor tasa y transmitir cada corriente en diferentes de la pluralidad de canales de radio. En cuanto a los datos de sincronización, los límites de símbolos de los datos transmitidos pueden sincronizarse a través de cada una de la pluralidad de canales de radio utilizados para transmisión. La recepción puede incluir recibir cada una de por lo menos dos corrientes de datos de menor tasa y multiplexar por lo menos dos de las corrientes de datos de menor tasa nuevamente juntas en una sola corriente de datos de alta tasa.

El método también puede incluir ajustar la energía de transmisión, los modos de modulación, y los canales seleccionados para transmisión. Por ejemplo, el método puede incluir aceptar datos y determinar el destino para los datos . ' Un nivel de energía de transmisión puede seleccionarse' basándose en el destino. Los datos pueden transmitirse, con porciones de los datos enviados en cada uno de por lo menos dos de la pluralidad de canales de radio al destino utilizando el nivel de energía de transmisión. Como otro ejemplo, el método puede incluir seleccionar un nivel de energía de transmisión basándose en la prioridad de los datos .

El método puede incluir seleccionar por lo menos; dos de los canales de radio de banda estrecha basándose en una fuente o destino de los datos. Por ejemplo, cuando se reciben datos de una fuente, diferentes canales pueden utilizarse dependiendo de la capacidad del nodo de fuente, como se describe en lo anterior. Como otro ejemplo, cuando se transmiten datos a un destino, diferentes canales pueden utilizarse dependiendo de la capacidad del nodo de destino como se describe en lo anterior.

Seleccionar los canales de radio de banda estrecha también puede basarse en una condición de señal a ruido en el enlace de comunicación, por ejemplo, como se describe en lo anterior.

El método puede incluir seleccionar un formato de modulación para cada uno de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha. La selección puede basarse en cualquiera de un destino de señales que van a transmitirse, una fuente de señales que van a recibirse, y una condición de señal a ruido en el enlace de comunicación. Por ejemplo, la fuente o destino sólo puede ser capaz de operar en ciertos modos de modulación como se describe en lo anterior. Como otro ejemplo, los diferentes formatos de modulación pueden ser deseables basándose en las condiciones de señal a ruido como se describe en lo anterior. Los canales de radio de banda estrecha cada uno puede utilizar el mismo formato de modulación, aunque esto no es esencial. Por ejemplo, cuando diferentes relaciones de señal a ruido se presentan en cada canal , el formato de modulación para cada canal puede seleccionarse para proporcionar un intercambio deseado entre la tasa de datos y la tasa de errores. En tal caso, se apreciará que los canales pueden no proporcionar las mismas tasas de datos. Como un ejemplo específico, una tasa de datos de 80 kbps puede desmultiplexarse en una corriente a 40 kbps, una corriente a 20 kbps, y dos corrientes cada una a 10 kbps. La corriente de 40 kbps puede transmitirse en el canal de mayor relación de señal a ruido utilizando un formato de modulación de mayor orden (por ejemplo, 16-DPSK) , mientras que las corrientes de 10 kbps se transmiten en los canales de menor relación de señal a ruido utilizando un formato de modulación de bajo orden (por ejemplo, 2-DPSK) . Como otros ejemplos, una tasa de datos de 80 kbps puede desmultiplexarse en dos corrientes a 40 kbps, cuatro corrientes a 20 kbps, ' diez corrientes a 8 kbps, etc.

Regresando a la Figura 1, debido a que el sistema¦ 100 utiliza canales de radio de banda estrecha, puede ser deseable mantener frecuencias de transmisión/recepción precisas. De manera convencional, para proporcionar frecuencias de transmisión/recepción altamente precisas se ha requerido proporcionar referencias de frecuencia precisas y estables en cada uno de los nodos de comunicación. Esto puede ser costoso y problemático. Por ejemplo, el mantenimiento periódico de las referencias de frecuencia puede ser difícil de realizar si los nodos de comunicación son difíciles de acceder (por ejemplo, dispersados geográficamente y/o montados en polos de energía, etc.) Por consiguiente, si se desea, el sistema 100 puede incluir un medio para distribuir calibración de referencia de frecuencia a la pluralidad de nodos 102 de comunicación utilizando enrutamiento masivo de igual a igual sobre la' pluralidad de enlaces 104 de comunicaciones inalámbricas. Un nodo inicial simple, en la red puede recalibrarse, y después, las actualizaciones de referencia de frecuencia propagadas a través de la red para asegurar que todos los nodos se recalibren. El nodo inicial no necesita ser un nodo centralmente ubicado, o "maestro" (en contraste a una red de concentrador-radial ) . Por ejemplo, la FIGURA 7 se utilizará para describir un proceso para distribuir calibración de referencia de frecuencia sobre un sistema. El sistema 700 puede ser similar al sistema 100, los nodos 702 de, comunicación pueden ser similares a los nodos 102 de comunicación, y los enlaces de comunicación pueden ser: similares a los enlaces 104 de comunicación de la FIGURA 1.

Un nodo 702a de comunicación de referencia puede proporcionar una referencia de calibración inicial. Por ejemplo, el nodo de comunicación de referencia puede calibrarse por un operador que utiliza un estándar de: frecuencia externo al sistema. Como otro ejemplo, el nodo de comunicación de referencia puede tener una referencia de frecuencia altamente precisa (por ejemplo, una referencia de frecuencia que tiene estabilidad de una parte por billón, en comparación con otros nodos en el sistema los cuales utilizan referencias de frecuencias que tienen estabilidad de una parte por-millón) . El nodo de comunicación de referencia puede transmitir una actualización de referencia de frecuencia a los nodos vecinos. Por ejemplo, el nodo de comunicación de referencia puede transmitir un mensaje de actualización de referencia de frecuencia a cada uno de los nodos 702b y 702c vecinos por enlaces 704a y 704b de comunicación. La transmisión de actualización de referencia de frecuencia puede ser un mensaje de difusión.

Los nodos de comunicación los cuales reciben el mensaje de actualización de referencia de frecuencia pueden' realizar una operación de calibración de frecuencia. Por¦ ejemplo, el nodo 702b de comunicación (el cual puede ser un ejemplo de un primer nodo de comunicación) puede recibir la' actualización de referencia de frecuencia a partir del nodo 702a de comunicación. El nodo 702b de comunicación puede medir el desplazamiento de frecuencia del mensaje de actualización de referencia de frecuencia, por ejemplo, utilizando técnicas de correlación como se describe en lo anterior. Como otro ejemplo, el nodo de comunicación puede desmodular la información en el mensaje de actualización de referencia de frecuencia, verificar que la desmodulación es correcta (por ejemplo, a través de una palabra de comprobación de redundancia cíclica) , remodular la información, y utilizar la información remodulada como una secuencia de entrenamiento para un estimador de frecuencia. Después de que el desplazamiento de frecuencia se ha medido, puede almacenarse y utilizarse para aplicar una corrección de desplazamiento de frecuencia adecuada durante las transmisiones. Si se desea, el desplazamiento de frecuencia para mensajes de actualización de referencia de frecuencia múltiples puede medirse y promediarse juntos para mejorar la exactitud. Si se desea, el cambio de desplazamiento de frecuencia con tiempo (desviación) puede medirse y compensarse para proporcionar una precisión mejorada.

Cada nodo el cual ha recibido un mensaje de' actualización de referencia de frecuencia después puede retransmitir la actualización de referencia de frecuencia a otros nodos vecinos. Por ejemplo, los nodos 702b y 702c de comunicación, cada uno puede retransmitir el mensaje de actualización de referencia de frecuencia, por lo tanto, , proporcionando los nodos 702d y 702e de comunicación (los, cuales pueden ser un ejemplo de un segundo nodo de comunicación) .

Los nodos que han recibido ya el mensaje de, actualización de referencia de frecuencia pueden ignorar la actualización de referencia de frecuencia cuando se recibe por segunda vez. Por ejemplo, los mensajes de actualización de referencia de frecuencia pueden marcar el tiempo para permitir a un nodo determinar si ya ha recibido la actualización de referencia de frecuencia. Por ejemplo, ya que los nodos 702b y 702c han recibido la actualización de referencia de frecuencia, estos pueden ignorar la retransmisión entre sí.

Los mensajes de actualización de referencia de frecuencia pueden propagarse a través del sistema, hasta que cada nodo ha recibido la actualización de referencia de frecuencia. Por ejemplo, cuando el nodo 702f recibe la actualización de referencia de frecuencia del nodo 702e, este no necesita retransmitir la actualización de referencia de frecuencia, ya que lo recibe de su único vecino.

Las actualizaciones de referencia de frecuencia, pueden presentarse utilizando mensajes de datos regulares' transmitidos a través del sistema. Por ejemplo, los nodos de' comunicación pueden realizar mediciones de desplazamiento de frecuencia en el mensaje recibido de otros nodos, y cuando, sea apropiado, realiza una actualización de referencia de frecuencia basándose en la medición de desplazamiento de. frecuencia. Por ejemplo, los mensajes de datos regulares pueden incluir un indicador el cual indica si el nodo de transmisión ha realizado una actualización de referencia de frecuencia. Un nodo de recepción de este modo puede realizar una actualización de referencia de frecuencia cuando recibe un mensaje de datos con el indicador establecido, y después de realizar una actualización de referencia de frecuencia puede establecer este indicador cuando transmite datos a otros nodos .

El sistema también puede incluir un medio para distribuir un software de comunicación actualizado a la pluralidad de nodos de comunicación. Por ejemplo, el enrutamiento masivo también puede utilizarse para distribuir actualizaciones de software de comunicación en una manera similar a las actualizaciones de referencia de frecuencia. El software de comunicación actualizado puede proporcionarse a un nodo de comunicación que modifique o mejore las capacidades de los nodos de comunicación en relación con los formatos de modulación, codificación de corrección de errores, protocolos de enrutamiento, etc. El software de comunicación actualizado puede proporcionarse a un primer nodo de comunicación. El software de comunicación actualizado entonces puede transmitirse desde el primer nodo de comunicación a través de cada enlace de comunicación del primer nodo de comunicación (asi, por ejemplo, a un segundo' nodo de comunicación) . Cada nodo de comunicación que recibe la actualización del software puede entonces difundir la' actualización del software a través de cada enlace de comunicación que tienen (excepto enlaces en lo que la actualización de software ya se ha recibido) . De esta manera, cada nodo de comunicación dentro de la red puede recibir un software de comunicación actualizado. Después de la recepción el software de comunicación actualizado, los nodos de comunicación pueden utilizar el software de comunicación actualizado de inmediato, en un tiempo futuro especificado, o tras la recepción de un comando.

Una red de malla inalámbrica utilizando las técnicas descritas en lo anterior puede proporcionar de manera ventajosa una tasa de datos elevada, comunicación de' baja latencia, incluso cuando la red se limita a operaciones utilizando canales de radio de banda estrecha. Como se describió en lo anterior, los datos pueden dividirse en varias corrientes de tasa de una densidad inferior las cuales' se transmiten a través de múltiples canales de banda estrecha. La transmisión de tasas de datos superior puede ayudar a reducir la latencia, por ejemplo, en comunicación de falla sensibles al tiempo o datos de reconfiguración. La latencia además puede reducirse al tomar ventaja de múltiples canales durante el establecimiento inicial de enlaces de comunicación al combinar energía a través de múltiples, canales cuando se sincronizan dos nodos de comunicación entre Aunque diversas aplicaciones ilustrativas se han descrito, muchas otras aplicaciones de las técnicas descritas actualmente demuestran utilidad. Por consiguiente, las disposiciones anteriormente mencionadas son ilustrativas de algunas aplicaciones para los principios de la presente invención. Será aparente para aquellos con experiencia ordinaria en la técnica que numerosas modificaciones pueden realizarse sin apartarse de los principios y conceptos de la, invención como se establece en las reivindicaciones.

Claims (35)

REIVINDICACIONES

1. Un método de comunicación en una red de malla inalámbrica que tiene una pluralidad de nodos de comunicación, el método caracterizado porque comprende: seleccionar una pluralidad de canales de radio de banda estrecha a partir de margen de espectro de radio predefinido, en donde la pluralidad de canales de radio de banda estrecha define una porción no contigua de margen de espectro de radio predefinido; y establecer una pluralidad de enlaces de comunicación inalámbrica entre los nodos de comunicación para formar al menos una red de malla parcialmente conectada, en donde el establecimiento comprende: transmitir datos de sincronización del primero de la pluralidad de nodos de comunicación en al menos dos de la pluralidad de canales de radio, en donde los datos de! sincronización se transmiten sincrónicamente a través de al' menos dos de la pluralidad de los canales de radio; combinar la energía recibida en una segunda de la. pluralidad de nodos de comunicación de al menos dos de la pluralidad de los canales de radio para proporcionar una^ señal combinada, y sincronizar el segundo de la pluralidad de nodos de comunicación al primero de la pluralidad de nodos de comunicación utilizando la señal combinada.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende: en el primero de la pluralidad de los nodos de comunicación : desmultiplexar una corriente de datos de mayor tasa en al menos dos corrientes de datos de menor tasa, y transmitir cada uno de al menos de las dos corrientes de datos de menor tasa en una diferente de la pluralidad de canales, en donde los límites de símbolos en cada uno de la pluralidad de los canales de radio de banda estrecha son concurrentes; y en el segundo de la pluralidad de nodos de comunicación : recibir cada una de al menos dos de las corrientes de datos de menor tasa; y multiplexar al menos dos de las corrientes de datos' de menor tasa en una corriente de datos de mayor tasa simple. ¦

3. El método de conformidad con la reivindicación' 1, caracterizado porque el establecer una pluralidad de enlaces de comunicación inalámbrica comprende: establecer un enlace de comunicación inalámbrica entre el primero de la pluralidad de nodos de comunicación y un segundo de la pluralidad de nodos de comunicación; establecer un enlace de comunicación inalámbrica entre el primero de la pluralidad de nodos de comunicación y un tercero de la pluralidad de los nodos de comunicación; y establecer un enlace de comunicación inalámbrica entre el segundo de la pluralidad de los nodos de comunicación y el tercero de la pluralidad de los nodos de comunicación .

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de canales.' de radio de banda estrecha tiene un ancho de banda menor a 125 kilohertz.

5. El método de conformidad con la reivindicación, 4, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de canales de banda estrecha tiene un ancho de banda de 25 kHz .

6. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de los canales de banda estrecha tiene un ancho de banda de 12.5 kHz .

7. El método de conformidad con la reivindicación; 6, caracterizado además porque comprende comunicar datos; entre uno de la pluralidad de nodos, en donde los datos se comunican a una tasa de datos de al menos 40 kilo-bits por' segundo.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende: aceptar datos en uno de los nodos de comunicación; determinar un destino para los datos; ' seleccionar un nivel de energía de transmisión basándose en el destino; y comunicar porciones de los datos en al menos dos de la pluralidad de los canales de radio al destino utilizando el nivel de energía de transmisión.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende: aceptar datos en uno de los nodos de comunicación; determinar una prioridad de los datos; seleccionar un nivel de energía de transmisión basándose en la prioridad; y transmitir porciones de los datos en al menos dos de la pluralidad de canales de radio a un destino utilizando el nivel de energía de transmisión.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende: ' convertir ascendentemente los datos de símbolos' para cada uno de al menos dos de la pluralidad de canales de' radio de banda estrecha para una radiofrecuencia para formar una señal de radiofrecuencia; y combinar cada una de las señales de radiofrecuencia; en una antena simple para transmisión.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque transmitir además comprende realizar: una operación de filtración de transmisión de modo que las señales transmitidas en cada uno de al menos dos de la pluralidad de canales de radio cumple con una máscara de contención espectral de canal de banda estrecha predefinida.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende seleccionar al menos dos de los canales de radio de banda estrecha basándose en cualquiera de: una fuente de los datos y un destino de los datos .

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende seleccionar al menos dos de los canales de radio de banda estrecha basándose en una señal para una condición de ruido.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende seleccionar un formato de modulación para cada uno de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha, en donde la selección se, realiza basándose en cualquiera de: un destino de señales1 para transmitirse, una fuente de señales para recibirse, una' señal para una condición de ruido en el primer nodo de. comunicación, y una señal para una condición de ruido en el segundo nodo de comunicación.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende: recibir el software de comunicación actualizado en, el primero de la pluralidad de nodos de comunicación por la pluralidad de los canales de radio de banda estrecha; transmitir el software de comunicación actualizado al segundo de la pluralidad de nodos de comunicación por la pluralidad de canales de radio de banda estrecha; y utilizar el software de comunicación actualizado en el primero de la pluralidad de nodos de comunicación.

16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende: recibir una actualización de referencia de frecuencia en el primero de la pluralidad de nodos de comunicación por la pluralidad de canales de radio de banda estrecha ; transmitir una actualización de referencia de frecuencia al segundo de la pluralidad de nodos de comunicación por la pluralidad de canales de radio de banda estrecha; y [ ajustar las frecuencias de referencia utilizadas en. la transmisión y recepción basándose en la actualización de referencia de frecuencia.

17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de enlaces; de comunicación inalámbrica utiliza el mismo en al menos dos de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha.

18. Un sistema caracterizado porque comprende: una pluralidad de nodos de comunicación; medios para establecer una pluralidad de enlaces de comunicación inalámbrica entre uno de la pluralidad de nodos de comunicación para formar al menos una red de malla, parcialmente conectada, en donde los medios para establecer comprenden : medios para transmitir datos de sincronización del primero de la pluralidad de nodos de comunicación por al menos dos canales de radio de banda estrecha no contiguos, en donde los datos de sincronización se transmiten de forma sincrónica a través de al menos dos de los canales de radio de banda estrecha no contiguos; medios para combinar la energía recibida en el segundo de la pluralidad de nodos de comunicación de al menos dos canales de radio de banda estrecha no contiguos para proporcionar una señal combinada; y medios para sincronizar el segundo de la pluralidad de nodos de comunicación al primero de la pluralidad de nodos de comunicación utilizando la señal combinada.

19. El sistema de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de nodos de comunicación además comprende: un desmultiplexor configurado para desmultiplexar una corriente de datos de entrada en una primera tasa en al, menos dos sub-corrientes de datos de transmisión cada una en' una segunda tasa, la segunda tasa que es menor que la primera' tasa; y una pluralidad de transmisores acoplados al desmultiplexor y configurados para transmitir cada una de al menos dos de las corrientes de sub-datos de transmisión en una diferente de la pluralidad de canales, en donde los límites de símbolo en cada uno de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha son concurrentes ;

20. El sistema de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de nodos de comunicación además comprende: una pluralidad de receptores configurados para recibir al menos dos sub-corrientes de datos en la segunda, tasa; y un multiplexor configurado para multiplexar al menos dos sub-corrientes de datos recibidas en una corriente de datos de salida en la primera tasa [

21. El sistema de conformidad con la reivindicación' 19, caracterizado además porque comprende un controlador de' energía configurado para ajustar la energía de transmisión' basándose en cualquiera de: un destino de la secuencia de datos de entrada, una prioridad de la corriente de datos de entrada .

22. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque cada uno de los nodos de, comunicación además comprende medios para seleccionar al. menos dos de los canales de radio de banda estrecha no contiguos basándose en una condición de comunicación de una de la pluralidad de los enlaces de comunicación inalámbrica entre una fuente de una pluralidad de nodos de comunicación y un destino de la pluralidad de nodos de comunicación.

23. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque cada uno de nodos de comunicación además comprende medios para seleccionar un formato de modulación basándose en una condición de comunicación de una de la pluralidad de enlaces de comunicación entre una fuente de uno de la pluralidad de nodos de comunicación y un destino de uno de la pluralidad de nodos de comunicación.

24. El sistema de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque comprende medios para distribuir un software de comunicación actualizado a la pluralidad de nodos de comunicación utilizando un. enrutamiento masivo de igual a igual sobre la pluralidad de' enlaces de comunicación inalámbrica.

25. El sistema de conformidad con la reivindicación' 18, caracterizado además porque comprende medios para distribuir la calibración de referencia de frecuencia a la. pluralidad de nodos de comunicación utilizando el. enrutamiento masivo de igual a igual sobre la pluralidad de enlaces de comunicación inalámbrica.

26. Un nodo de comunicación caracterizado porque comprende : un desmultiplexor configurado para desmultiplexar datos en una primera tasa de datos en una pluralidad de corrientes de datos de transmisión en una segunda tasa de datos, la segunda tasa de datos es menor que la primera tasa de datos; un subsistema de transmisión acoplado al desmultiplexor y que comprende una pluralidad de transmisores, cada uno de los transmisores es capaz de transmitir una de las corrientes de datos 'de transmisión en una de la pluralidad de los canales de radio de banda estrecha no contiguos o diferentes, la pluralidad de, transmisores que son símbolo sincrónicos entre sí; un subsistema de recepción que comprende una pluralidad de receptores, cada uno de los receptores es capaz de recibir la corriente de datos de recepción en una tercera tasa de datos en una pluralidad de los canales de radio de' banda estrecha no contiguos y diferentes, la pluralidad de> receptores que es de símbolo sincrónico entre sí; y un multiplexor acoplado al subsistema de recepción! y configurado para multiplexar las corrientes de datos de; recepción junto con los datos en una cuarta tasa de datos, la cuarta tasa de datos es mayor que la tercera tasa de datos .

27. El nodo de comunicación de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el subsistema de' recepción comprende un detector configurado para combinar la energía a través de una pluralidad de canales de radio de banda estrecha para detectar un inicio de una transmisión.

28. El nodo de comunicación de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el subsistema de transmisión comprende un controlador de energía configurado para ajustar la energía de transmisión basándose en un destino de las corrientes de datos de transmisión.

29. El nodo de comunicación de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el subsistema de transmisión comprende un controlador de energía configurado para ajustar la energía de transmisión en base de una prioridad de las corrientes de datos de transmisión.

30. El nodo de comunicación de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el subsistema de transmisión comprende una pluralidad de filtros de transmisión, cada filtro de transmisión configurado para! cumplir con una máscara de contención espectral de canal de1 banda estrecha predefinida. \

31. El nodo de comunicación de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque comprende un selector de canales configurado para seleccionar cada uno de los diferentes, no contiguos de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha basándose en cualquiera de: un destino de las corrientes de datos de transmisión, y una: fuente de las corrientes de datos de recepción.

32. El nodo de comunicación de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque comprende un selector de modulación configurado para seleccionar un formato de modulación en base en cualquiera de: un destino de las corrientes de datos de transmisión, una fuente de corriente de datos de recepción, y una relación de señal a ruido sobre los deferentes, no contiguos de la pluralidad de canales de radio de banda estrecha.

33. El nodo de comunicación de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el subsistema de transmisión comprende una pluralidad de módulos, cada módulo comprende uno de la pluralidad de transmisores, y un número variable de módulos puede instalarse en el subsistema de transmisor para proporcionar un número deseado de transmisores .

34. El nodo de comunicación de conformidad con la( reivindicación 33, caracterizado porque el subsistema de recepción, comprende una pluralidad de módulos, cada módulo comprende uno de la pluralidad de receptores, y un número variable de módulos pueden instalarse en el subsistema de recepción para proporcionar un número deseado de los receptores .

35. Un sistema caracterizado porque comprende una pluralidad de nodos de comunicación de conformidad con la: reivindicación 26 dispuestos para formar al menos una red de; malla parcialmente conectada.