用于在线上实施高速波导传输的系统和方法技术方案

各种实施例描述了用于实施使用跨越导线的波导模式传输的高速传输系统的通信系统。在某些示例中，通信系统使用导线对作为以高频率和高速度发射数据的“波导”。通过采用诸如表面波和全内反射(TIR)波的各种形式的波传播来发射数据。

System and method for on line high speed waveguide transmission

Various embodiments describe a communication system for implementing a high-speed transmission system using waveguide mode transmission across a conductor. In some examples, communication systems use wire pairs as \waveguides\ for transmitting data at high frequencies and speeds. Data is transmitted by using various forms of wave propagation, such as surface waves and total internal reflection (TIR) waves.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在线上实施高速波导传输的系统和方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求以下各专利申请的权益和优先权：于2017年5月3日提交的、题为“SYSTEMSANDMETHODSFORIMPLEMENTINGHIGH-SPEEDDSLSYSTEMS”的临时专利申请No.62/500,951(案卷号107P)；于2017年5月10日提交的、题为“SYSTEMSANDMEHODSFORIMPLEMENTINGHIGH-SPEEDDSLSYSTEMS”的临时专利申请No.62/504,453(案卷号108P)；于2017年5月31日提交的、题为“TERABITDSLs”的临时申请No.62/513,227(案卷号109P)；以及于2017年6月1日提交的、题为“TESTINGOFWAVEGUIDE-MODEDSLCHANNELS”的临时专利申请No.62/513,834(案卷号110P)，由此通过引用的方式将上述全部专利申请的全部内容结合于本文中。
本公开涉及有线通信系统，并且更具体而言，涉及用于使用导线上的波导模式传输实施高速数据传输系统的系统和方法。
技术介绍
数字用户线(DSL)是一种使用铜质电话网络基础设施的通信技术。双绞线使用横向电磁(TEM)模式(或者相当于环路电流TEM模式)承载电磁波，其中横向电场由尖端和环形导线之间的电势差产生，并且横向磁场由尖端和环形导线之间的传导电流产生。DSL速度在从500Kbps到5Gbps的范围内。尽管随着技术的改进DSL的速度一直在增加，但是在历史上DSL速度慢于基于光纤线缆(或简称光纤)的通信技术，因为双绞线在用作传输线时由于在高频下的大传播损耗而不能支持大带宽。目前，大多数DSL系统以传输线模式在低于200MHz-800MHz的频率进行操作；因此，使用的最大传输线模式带宽小于800MHz。单股光纤具有比单根双绞线更高的容量，因为典型的光纤通信系统在大约300THz进行操作，这比当前DSL传输线模式所使用的频率高约1,000,000倍。另外，光纤安装成本通常非常昂贵，而DSL系统使用现有的铜双绞线基础设施，以使得部署成本通常要低得多。通常，光纤的较高速度对用户业务的优势不足以证明较高的安装费用是合理的。附图说明下面将参考本公开的实施例，其示例可以在附图中示出。这些图旨在说明而非限制。尽管在这些实施例的上下文中一般性地描述了本公开，但是应该理解，并不旨在将本公开的范围限制于这些特定实施例。图1示出了根据本公开的实施例的下游网络环境的示意图。图2示出了根据本公开的实施例的上游网络环境的示意图。图3A示出了沿着方向3-3截取的图1中的线缆的截面图。图3B示出了根据本公开的实施例的线缆的局部剖视图。图3C示出了根据本公开的实施例的线缆的局部剖视图。图4示出了图3中的线缆的一部分的放大视图，示出了线缆中的波导。图5示出了根据本公开的实施例的发射器中的多个天线。图6A示出了根据本公开的实施例的安装在导线上的各种类型的天线。图6B示出了根据本公开的实施例的沿着方向6B-6B截取的天线的截面图。图6C示出了根据本公开的实施例的沿着方向6C-6C截取的天线的截面图。图7A示出了根据本公开的实施例的沿着图1中的方向7-7截取的导线对上的天线的结构。图7B示出了根据本公开的实施例的沿着图1中的方向7-7截取的导线对上的天线的结构。图7C示出了根据本公开的实施例的沿着图1中的方向7-7截取的导线对上的天线的结构。图8A示出了根据本公开的实施例的子载波频率的示意图。图8B示出了根据本公开的实施例的以子载波频率进入线缆的多个预编码波导模式信号。图9A示出了根据本公开的实施例的下游发射器的功能图。图9B示出了根据本公开的实施例的上游接收器的功能框图。图10示出了根据本公开的实施例的用于对通信系统进行初始化的说明性过程的流程图。图11示出了根据本公开的实施例的用于发射数据的说明性过程的流程图。图12A示出了根据本公开的实施例的通过连接器连接到另一对导线的一对导线的示意图。图12B示出了根据本公开的实施例的图12A中的连接器的截面图。图12C是根据本公开的实施例的绞接器的放大图。图12D示出了根据本公开的实施例的连接器的截面图。图12E是根据本公开的实施例的反射器的放大图。图13示出了根据本公开的实施例的单个导线上的数据速率与环路长度的曲线图。图14示出了根据本公开的实施例的两个双绞线上的数据速率与环路长度的曲线图。图15示出了根据本公开的实施例的在各种频率的每个接收器的数据速率作为环路长度的函数的曲线图。图16是根据本公开的各种实施例的示例性系统。图17示出了根据本公开的各种实施例的每个家庭的数据速率作为环路长度的函数的曲线图。具体实施方式在以下描述中，出于解释的目的，阐述了具体细节以便提供对本公开的理解。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，可以在没有这些细节的情况下实践本公开。此外，本领域技术人员将认识到，下面描述的本公开的实施例可以以各种方式实施，诸如过程、设备、系统、装置、或有形的计算机可读介质上的方法。图中所示的部件是本公开的示例性实施例的说明，并且旨在避免模糊本公开。还应该理解，在整个讨论中，部件可以被描述为可以具有子单元的单独的功能单元，但是本领域技术人员将认识到，各种部件或其部分可以被分成单独的部件或者可以被集成在一起，包括集成在单个系统或部件中。应该注意，本文讨论的功能或操作可以被实施为部件。部件可以用软件、硬件或其组合来实施。此外，本领域技术人员应认识到：(1)可以任选地执行某些步骤；(2)步骤可以不限于本文所阐述的特定顺序；以及(3)某些步骤可以以不同的顺序执行，包括同时完成。说明书中对“一个实施例”，“一实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构、特性或功能被包括在本公开的至少一个实施例中并且可以是在多于一个的实施例中。在说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”，“在一实施例中”或“在实施例中”不一定都指代相同的一个或多个实施例。在常规DSL系统中，连接每侧上的收发器(发射器/接收器)的导线对充当传输线；由每个发射器施加的电压通过该导线对传播，并在另一端由相应的接收器读取。相反，本专利技术的各种实施例公开了使用相同的导线对作为以更高的频率和更高的速度发射数据的“波导”。通过采取各种形式(例如表面波和全内反射(TIR)波)的波传播来发射数据。为了提高通信速度，提出了使用铜导线的波导模式以接近THz频率进行的数据传输。可以实施使用沿着表面传播或平行于单个直导线传播的波导模式来发射数据的系统。在实施例中，发射器可以沿着导线将表面波发送到接收器，其中导线可以包括导体芯。在接近THz频率，导线可以引导表面波的传播，其中由金属表面上的电子(称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n发射器，被耦合以将信号发射到具有波导特性并且支持多个波导模式的一个或多个信号承载介质，所述发射器具有多个天线，所述多个天线将第一信号整形并发射到所述传输介质中；以及/n至少一个耦合器，被耦合在所述发射器和所述信号承载介质之间，所述至少一个耦合器经由所述多个波导模式内的至少一个波导模式将所述信号耦合到所述信号承载介质；并且/n其中，所述信号承载介质包括至少一个导线，每个导线包括覆盖有电介质绝缘体的导体，并且所述第一信号至少部分地围绕所述至少一个导线传播。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170503 US 62/500,951;20170510 US 62/504,453;20171.一种装置，包括：
发射器，被耦合以将信号发射到具有波导特性并且支持多个波导模式的一个或多个信号承载介质，所述发射器具有多个天线，所述多个天线将第一信号整形并发射到所述传输介质中；以及
至少一个耦合器，被耦合在所述发射器和所述信号承载介质之间，所述至少一个耦合器经由所述多个波导模式内的至少一个波导模式将所述信号耦合到所述信号承载介质；并且
其中，所述信号承载介质包括至少一个导线，每个导线包括覆盖有电介质绝缘体的导体，并且所述第一信号至少部分地围绕所述至少一个导线传播。


2.根据权利要求1所述的装置，还包括耦合在所述发射器内的校准单元，所述校准单元将多个测试信号发射到所述信号承载介质上，以选择导致所述第一信号的优选形状的所述多个天线的第一配置。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述校准单元调整所述发射器内的矢量预编码器上的设置，可调整设置使得所述多个测试信号的形状基于在所述预编码器内生成、并且被施加到所述多个天线内的至少一个天线的矢量权重而改变。


4.根据权利要求2所述的装置，其中，至少部分地基于来自远程接收器的反馈来选择所述优选形状，所述反馈标识所述测试信号中的至少一个测试信号的可检测性特征。


5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述可检测性特征是所述测试信号中的所述至少一个测试信号的信噪比测量。


6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述矢量预编码器减少由另一发射器引起的或从不希望由相应的接收器接收的不同传输模式耦合的干扰。


7.根据权利要求2所述的装置，其中，所述矢量预编码器的类型选自包括下列各类型的组：线性、迫零、最小均方误差(MMSE)、非线性、广义判决反馈均衡器(GDFE)。


8.根据权利要求1所述的装置，还包括耦合在所述发射器内的符号编码器，所述符号编码器在发射到所述信号承载介质上之前对所述第一信号上的数据进行编码。


9.根据权利要求8所述的装置，还包括耦合在所述发射器内的调制器，所述调制器将经编码的第一信号转换为通带信号。


10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述调制器包括通带调制器，所述通带调制器将所述经编码的第一信号转换为从0.1mm至10mm的范围内的所需波长。


11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述导体包括选自包括下列各项的组的至少一种金属：铜、铝、钢和不锈钢。


12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电介质绝缘体包括选自包括下列各项的组的非导电材料：纸、纸浆、塑料、聚乙烯和PVC。


13.根据权利要求1所述的装置，其中，至少一个导电屏蔽件覆盖所述至少一个导线。


14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述导电屏蔽件包括选自包括下列各项的组的金属：铜、铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·M·乔菲，K·J·凯佩，黄赞洙，I·卡内拉科普洛斯，
申请(专利权)人：阿西亚SPE有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US