CN102365838B - 产生用于多载波传输的空间路径的比特流分割 - Google Patents

产生用于多载波传输的空间路径的比特流分割 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多载波MIMO通信系统(例如，利用自适应OFDM的预编码空间复用MIMO通信系统)中的比特解复用/复用的领域。本发明尤其涉及多载波MIMO发送机和多载波MIMO接收机。根据本发明的多载波MIMO发送机包括：解复用器和符号映射器单元，用于接收输入比特流和生成多个符号流，每个符号流与不同的传输信道相关联并且包括多个数据符号，每个数据符号归属于不同的载波；一个或多个多载波调制器，用于基于符号流生成至少两个经多载波调制的信号；以及至少两个发送端口，分别用于发送至少两个经多载波调制的信号，其中，每个传输信道的数据吞吐率是可单独变化的。

Description

产生用于多载波传输的空间路径的比特流分割
技术领域
本发明涉及多载波MIMO通信系统(例如，利用自适应OFDM的预先编码的空间复用MIMO通信系统)中的比特解复用/复用的领域。本发明尤其涉及多载波MIMO发送机和多载波MIMO接收机。
背景技术
MIMO(多输入多输出)通信系统是本领域中公知的。MIMO发送机包括至少两个发送端口(例如，天线)并且MIMO接收机包括至少两个接收端口(例如，天线)。信号经由通信信道从发送端口被传输到接收端口，通信信道一般混合了由多个发送端口所发送的信号。MIMO接收机包括MIMO检测器(MIMO解码器)，MIMO检测器(MIMO解码器)“解混合”所接收的信号并获得由MIMO发送机发送的信号中所包括的信息。已知多种MIMO发送机，例如，空间-时间编码的MIMO发送机以及带有预先编码的空间复用MIMO发送机(例如，本征波束形成(eigenbeamforming)MIMO发送机)和没有预先编码的空间复用MIMO发送机。对于每种MIMO发送机，相应的MIMO接收机被采用。MIMO技术实现了较高的频谱效率和较高的链路可靠性。此外，已知例如像OFDM(正交频分复用)以及多载波小波调制这样的多载波调制方案。MIMO系统具有两个或更多个传输信道。通常应用具有一个数据源和一个数据接收器。因此，要发送的数据必须被分割(解复用)到各传输信道。在接收机处，在各个传输信道上所接收的分割数据需要再次被组合(复用)。此任务被称为“对于各传输信道的比特解复用/复用”。PLC(电力线通信或电力线载波)通信系统利用通常用于电力传输的一个或多个导体来传输数据。无线多载波MIMO系统对所有载波使用一定的符号映射(例如，QAM映射)。这导致各个信道上一定的吞吐量，所以发送机处的解复用是将到来的比特静态分割成出去的比特。在接收机处，比特将以静态的方式再次被复用。
本发明的一个目的是提供改进的多载波MIMO发送机和接收机，尤其提供数据传输的改进的健壮性和/或减少数据传输的复杂性。
发明内容
根据本发明的一种多载波MIMO发送机，包括：解复用器和符号映射器单元，用于接收输入比特流和生成多个符号流，每个符号流与不同的传输信道相关联并且包括多个数据符号，每个数据符号归属于不同的载波；一个或多个多载波调制器，用于基于符号流来生成至少两个经多载波调制的信号；以及至少两个发送端口，分别用于发送所述至少两个经多载波调制的信号，其中，每个传输信道的数据吞吐率可单独变化。
因为每个传输信道的数据吞吐率单独变化，所以可根据例如信道状况来改变数据吞吐率，这提供了更健壮更高效的数据传输。
有利地，至少一个数据符号表示来自输入比特流的非连续比特布置。
有利地，解复用器和符号映射器单元适用于将输入比特流分割成多个分割比特流以及生成所述符号流中的每个符号流，所述每个符号流是基于所述分割比特流中不同的一个分割比特流生成的。
有利地，每个传输信道被分配表示相应传输信道的数据吞吐率的若干比特，并且所述输入比特流到多个分割比特流的所述分割基于被分配给各传输信道的比特的数目和/或基于被分配给各传输信道的比特数目的一个或多个比率。
有利地，各分割的比特流的比特在输入比特流内均匀地分布。当然，这并不是输入比特流的特性而是所采用的复用的特性。换句话说，每个分割比特流被看作为一个比特群组并且不同的比特群组在输入比特流中均匀地分布。换另一句话说，每个分割比特流被看作是一个比特群组并且输入比特流到分割比特流的所述分割是按照比特群组成员在输入比特流中均匀地分布的方式而被执行的。换又一句话说，输入比特流的每个比特被看作与一个类别相对应，各个类别由该比特作为其一部分的分割比特流给定，并且这些类别在输入比特流中均匀地分布。
有利地，输入比特流包括至少两部分，每个部分包括至少两个比特群组，这至少两个群组中的每个群组被解复用到所述分割比特流中的另一个分割比特流并且由一个或多个连续比特给定。
替代地，每个数据符号有利地表示来自输入比特流的连续比特序列。
有利地，解复用器和符号映射器单元适用于将输入数据比特流的比特映射成数据符号并且将数据符号解复用到多个符号流。
有利地，符号流的所有数据符号的群组表示来自输入比特流的连续比特序列；或者传输信道的相应子载波的所有数据符号的群组表示来自输入比特流的连续比特序列；或者输入比特流的每个连续比特序列在通过伪随机序列定义的特定传输信道的特定子载波上被发送。
有利地，解复用器和符号映射器单元适用于顺次地将连续比特序列映射到数据符号。
有利地，在数据符号的生成中所使用的星座图适用于至少一些传输信道上的至少一些子载波。
根据本发明的一种多载波MIMO接收机，包括：至少两个接收端口，分别用于接收至少两个经多载波调制的信号；一个或多个多载波解调器，用于对所接收的至少两个信号进行解调；检测器，用于基于所解调的至少两个信号生成至少两个符号流，每个符号流与不同的传输信道相关联并且包括多个数据符号；以及符号解映射器和复用器单元，用于基于所述至少两个符号流来生成输出比特流。
有利地，至少一个数据符号表示输出比特流的非连续比特布置。
有利地，符号解映射器和复用器单元适用于将多个符号流解映射到相应的多个分割比特流。
有利地，其中，每个传输信道被分配指示相应传输信道的数据吞吐率的若干比特，并且符号解映射器和复用器单元适用于基于分配给传输信道的比特的数目和/或基于分配给传输信道的比特的数目的一个或多个比率来将所述分割比特流复用到所述输出比特流。
有利地，分割比特流的比特均匀地分布在输出比特流中。
有利地，其中，输出比特流包括至少两部分，每部分包括至少两个比特群组，这至少两个群组中每个群组由一个或多个连续比特给定并且从所述分割比特流中的另一个被复用到输出比特流。
替代地，每个数据符号有利地表示来自输出比特流的连续比特序列。
有利地，符号解映射器和复用器单元适用于将多个符号流的数据符号复用成单个符号流并且将经复用的数据符号解映射到输出比特流。
有利地，多个符号流中的一个符号流的所有数据符号的群组表示来自所述输出比特流的连续比特序列；或者传输信道的相应子载波的所有数据符号的群组表示输出比特流的连续比特序列；或者输出比特流的每个连续比特序列在通过伪随机序列定义的特定传输信道的特定子载波上被接收。
有利地，符号解映射器和复用器单元适用于顺次地将数据符号解复用成连续比特序列。
有利地，在基于至少两个符号流生成输出比特流中所使用的星座图适用于至少一些传输信道上的至少一些子载波。
附图说明
图1示出根据本发明的发送机的一个实施例的示意性表示；
图2示出根据本发明的接收机的一个实施例的示意性表示；
图3示出解复用器和符号映射器单元的第一替代实施例的示意性表示；
图4示出符号解映射器和复用器单元的第一替代实施例的示意性表示；
图5示出第一替代性实施例的比特解复用/复用算法的流程图；
图6示出利用算法获得的比特解复用/复用的第一示例；
图7示出利用算法获得的比特解复用/复用的第二示例；
图8示出解复用器和符号映射器单元的第二替代实施例的示意性表示；
图9示出符号解映射器和复用器单元的第二替代实施例的示意性表示。
具体实施方式
图1和图2示出本发明的多载波MIMO发送机1和多载波MIMO接收机2的第一实施例。发送机1和接收机2可以是任何种类的通信设备，作为非限制性示例，例如移动电话、个人电脑、电视、音频和/或视频记录和/或回放设备以及PLC调制解调器(或者可以包括在这些设备中)。
根据本发明，发送机1包括解复用器和符号映射器单元6、一个或多个多载波调制器20-1到20-n以及至少两个发送端口24-1到24-n。
本实施例的发送机1还包括编码器5，编码器5根据纠错码和/或检错码来编码输入比特流。如在本领域中所知的，纠错码用于前向(forward)纠错。经编码的输入比特流和未经编码的输入比特流在下面都被称为输入比特流。
(经编码的)输入比特流然后进一步被解复用器和符号映射器单元6处理。解复用器和符号映射器单元6通过一个或多个符号映射器(例如OFDM调制器)10将比特映射成数据符号，符号映射器在图3或图8中被示出为10-1到10-n。由此，解复用器和符号映射器单元6生成多个符号流。每个符号流包括多个数据符号，每个数据符号归属于不同子载波(在不同的子载波上被发送)。每一个符号流对应于一个不同的MIMO传输信道。这些MIMO传输信道也可被称为MIMO路径。MIMO传输信道的数目通常与发送端口24-1到24-n的数目相同，但是也可以比发送端口24-1到24-n的数目少。比特到数据符号的映射根据针对每个传输信道上的每个子载波所设置的星座图(constellation)来执行。星座图根据信道状况而变化(自适应多载波调制)。例如，某传输信道上的某子载波的星座图可以根据针对该传输信道上的该子载波所确定的信道质量量度(例如，信噪比，SNR)来选择。星座图可以针对每个传输信道上的每个子载波而被单独地选择。例如，噪声、频率相关衰减、MIMO信道的改变(例如，通过在PLC信道中将灯切换为开/关)可影响或改变星座的选择，从而影响或改变分配给传输信道的比特的数目或比率(比例)。指示所述一个或多个符号映射器将要采用的星座图的星座图信息例如可以被存储在发送机1的存储器14中。星座图信息有时被称为色调图(tone map，例如OFDM色调图)。自适应多载波调制在PLC通信系统中特别有利。数据吞吐量随着星座图(的大小)而变化。星座图的大小是根据星座图获得的数据符号中包括的信息的量(例如，比特的数目)。星座图的大小因此是在相应传输信道的相应子载波上发送的信息的量(例如，比特的数目)。因此，本发明利用可变吞吐率来提供比特解复用/复用。每个传输信道的吞吐率单独地变化。如下面更详细地描述的，对传输信道的数据的解复用可以基于比特级或数据符号级来执行。
符号流然后被预编码器18进行MIMO预编码。所采用的预编码例如可以是本征波束形成预编码。然而，可采用任何适合的MIMO预编码。例如，可采用根据空时码(例如，Alamouti码)的预编码。预编码器也可被省略。在预编码器被省略的情况中，传输信道对应于发送端口，也即，每个符号流通过发送端口24-1到24-n中的另一个来发送。另一方面，例如当采用本征波束形成时，传输信道不与发送端口24-1到24-n对应。这是因为本征波束形成把输入的符号流进行“混合”而生成了经预编码的(输出)符号流。预编码器18根据发送端口24-1到24-n的数目生成多个经预编码的数据符号流。
每个经预编码的数据符号流然后被相应的多载波调制器(例如，OFDM调制器)20-1到20-n进行多载波调制(例如，OFDM调制，多载波小波调制)，并被发送端口24-1到24-n中的相应的发送端口发送。替代地，单个多载波调制器顺次地调制经预编码的数据符号。在此情况中，经调制的数据符号流然后被解复用到各个发送端口24-1到24-n。
发送端口24-1到24-n例如可以是天线。然而，在一个实施例中，发送端口24-1到24-n适合于经由两个或更多个导体将信号发送到接收机2。由此，这些导体可以是专用的数据传输线或者可以另外地或主要地用于传输电力的用途(例如，在市电电力线上进行传送的PLC发送机)。
接收机2利用其至少两个接收端口30-1到30-n接收由发送机1在MIMO信道(未示出)上发送的信号。这些信号包括输入比特流的信息。接收端口30-1到30-n例如可以是天线。然而，在一个实施例中，接收端口30-1到30-n适合于经由两个或更多个导体接收这些信号。因此，这些导体可以是专用于数据传输的，或者可以另外地或主要地用于电力传输的用途(例如，在市电电力线上进行接收的PLC接收机)。
至少两个经多载波调制的信号然后被相应的至少两个多载波解调器(例如，OFDM解调器、多载波小波解调器)34-1到34-n解调。此解调也可以是如发送机1中20-1到20-n那样顺次来执行。替代根据接收端口30-1到30-n的数目的多个载波解调器，也可采用更少的多载波解调器，例如，单个多载波解调器。在此情况中，接收到的经多载波调制的信号至少部分地被顺次解调。
信道估计器35基于经解调的信号获得信道状态信息(CSI)。CSI例如可包括信道矩阵和针对每个传输信道上的每个子载波的信道质量量度(例如，信噪比)。信道状态信息的确定例如可基于训练符号和/或导频符号。如上所述，在符号映射和解映射中所使用的星座图与信道状况相适应。要采用的具体星座图可基于信道状态信息来确定。例如，用于特定传输信道上的特定子载波的星座图可基于该特定传输信道的该特定子载波的信道质量量度(例如，信噪比)来确定。CSI和星座图信息例如可存储在接收机2的存储器44中。因此，本发明利用可变吞吐率来提供比特解复用/复用。
检测器36对经解调的信号执行MIMO检测(MIMO解码)。此检测可基于由信道估计器35获得的CSI。可采用任何种类的检测器(解码器)。例如，可采用迫零(AF)检测器、最小均方误差(MMSE)检测器以及最大似然(ML)检测器。作为MIMO检测的结果，获得与至少两个传输信道相对应的至少两个符号流。
在符号解映射器和复用器单元38中，检测到的符号流被处理，此处理与发送机1的解复用器和符号映射器单元6的处理相反，以便获得输出比特流。尤其是，在符号流中包括的每个数据符号由一个或多个符号解映射器40映射(“解映射”)到由数据符号表示的若干比特，这些符号解映射器40在图4或图9中被示为40-1到40-n。如上所述，可采用自适应多载波解调。指示将要使用的星座图的星座图信息例如可被存储在接收机2的存储器44中。如下面更详细描述的，在多个传输信道上所接收的数据到输出比特流的复用可以基于比特级或数据符号级来执行。输出比特流仍是利用发送机1的编码器5所应用的编码被编码的。
经编码的输出比特流被解码器48通过与编码器5所采用的纠错码和/或检错码相对应的纠错和/或检错方法解码。结果，获得了经解码的输出比特流。经编码的输出比特流和经解码的输出比特流在下面都被称为输出比特流。
接收机2还可包括发送部件46并且发送机1还可包括接收部件16。借助于发送部件46和接收部件16，提供了回送信道，通过此回送信道，任何种类的信息可从接收机2被发送到发送机1。发送部件46可以但不必须具有发送机1的结构和功能。利用发送部件46，接收机2例如可发送针对个传输信道上的各子载波的信道状态信息、预编码信息和星座图信息(例如，OFDM色调图)，星座图信息即指示在比特到数据符号的映射中要使用的星座图的信息。接收端口16可以但不必须具有接收机2的结构和功能。利用此接收部件，发送机1例如可以接收接收机2生成并发送的信道状态信息、预编码信息和星座图信息。
现在，将描述发送机1和2的两个可替代的实施例。在第一可替代的实施例中，比特解复用/复用是基于比特级执行的。在第二可替代的实施例中，比特解复用/复用是基于符号级执行的。第一和第二可替代的实施例具有上面关于图1和图2所描述的功能和操作。
图3和图4示出根据第一可替代的实施例的发送机1的解复用器和符号映射器单元6和接收机2的符号解映射器和复用器单元38。
在第一可替代的实施例中，解复用器和符号映射器单元6包括基于比特级进行操作的解复用器8和多个符号映射器(例如，QAM调制器)10-1到10-n，每个符号映射器与不同的MIMO传输信道相对应。解复用器8将输入比特流解复用成若干分割比特流。这些分割比特流被并行处理，并且输入比特流的时钟速率高于或至少可以高于这些分割比特流中的任何分割比特流。分割比特流的数目至少为两个并且由MIMO传输信道的数目给定。每个分割比特流对应于传输信道中不同的一个传输信道。比特用小矩形来表示。由对角条纹矩形表示的比特被解复用到第一传输信道。由未填充的矩形表示的比特被解复用到第n传输信道。应当注意，所示出的输出比特流部分不包括被解复用到除了第一传输信道和第n传输信道以外的其他传输信道的比特。这仅是为了说明的目的，并且不应当被解释为是限制性的。一般而言，将有被解复用到除了第一传输信道和第n传输信道以外的其他传输信道的比特散布在输入比特流中。每个分割比特流然后被相应的符号映射器10-1到10-n映射到相应的符号流。如此，各个分割比特流被并行的处理(映射)。如上所述，采用可变的星座图(自适应多载波调制)。有利地，采用均等分布式比特解复用，这保证比特到两个或更多个比特流的均衡的分配。这将在下面更详细地描述。
类似地，第一可替代实施例的符号解映射器和复用器单元38包括根据传输信道(符号流)的数目的若干符号解映射器40-1到40-n以及在比特级操作的复用器42。馈送到符号解映射器和复用器单元38的多个符号流被并行处理。符号解映射器40-1到40-n中的每一个将不同的一个符号流的数据符号映射(“解映射”)到相应的分割比特流。通过解映射符号流而获得的分割比特流然后被复用器42复用成单个比特流，此单个比特流作为输出比特流。此输出比特流的时钟速率高于或至少可以高于这些分割比特流中的任何分割比特流。
现在参考图5来说明第一可替代实施例的在发送机1和接收机2中应用的比特级比特解复用/复用的具体示例。此算法针对每个多载波符号(例如，OFDM符号)执行一次，或者至少每当在符号映射解映射中所使用的星座图大小改变时被执行。此算法按比特进行操作。在发送机1中，此算法确定(经编码的)输入比特流中的哪个比特将要在哪个传输信道上(以及，暗含地，在哪个子载波上)被发送，从而使得可从输入比特流适当地解复用出分割比特流。在接收机2中，此算法确定(经编码的)输出比特流中的哪个比特已经在哪个传输信道上(以及，暗含地，在哪个子载波上)被发送，从而使得分割比特流可被适当地复用成输出比特流。在本实施例中，传输信道的数目被假定为2。如上所述根据此算法执行的一些动作只涉及发送机1。然而，本领域技术人员将会认识到，何种相应的动作需要在接收机2中被执行。
在步骤S2中，确定分配给传输信道(由传输信道发送的)比特的数目。分配有较多数目的比特的传输信道被设定为路径_b，并且分配有较少数目的比特的传输信道被设定为路径_a。
在步骤S4中，判断分配给传输信道路径_a的比特的数目是否为0。如果是，则在步骤S8中，来自输入比特流的由被分配给路径_b的比特的数目给定的若干连续比特被分配给路径_b。如果否，则处理进行到步骤S10。
在步骤S10中，确定分配给传输信道路径_b的比特与分配给传输信道路径_a的比特之比。
在步骤S12和S14中，获得由这多个传输信道发送的比特的数目并且变量n、a_索引以及b_索引被设定为1。
在步骤S16中，判断变量n是否大于分配给这多个传输信道的比特的总数目。如果是，则所有比特都已被分配用于多载波符号并且此算法完成。如果否，此算法进行到步骤S18。
在步骤S18中，评估如下不等式：
n＜a_索引*(比率+1)-比率/2  (1)
第二项“比率/2”可被省略或者由另一常数替代。这里的常数是指不依赖于变量n并且在算法中不可变。在此不等式成立的情况中，此算法进行到步骤S20。在此不等式不成立的情况中，此算法进行到步骤S26。
在步骤S20中，判断在传输信道路径_b上是否仍有未分配的比特。如果是，则在步骤S22中输入比特流的第n比特被分配给传输信道路径_b并且变量b_索引被递增1并且此算法进行到步骤S30。如果否，则此算法进行到步骤S24。
在步骤S24中，输入比特流的第n比特被分配给传输信道路径_a并且变量a_索引被递增1并且此算法进行到步骤S30。
在步骤S26中，判断在传输信道路径_a上是否仍有未分配的比特。如果是，则在步骤S24中输入比特流的第n比特被分配给传输信道路径_a并且变量a_索引被递增1并且此算法进行到步骤S30。如果否，则此算法进行到步骤S28。
在步骤S28中，输入数据流的第n比特被分配给传输信道路径_b并且变量b_索引被递增1。并且，此算法进行到步骤S30。
在步骤S30中，变量n被递增1并且此算法返回到步骤S16。
因此，由发送机1操作的算法的描述完成。当在接收机2中执行时，步骤S4、S22、S24和S28采用下面的形式：
在步骤S4中，判断分配给传输信道路径_a的比特的数目是否为0。如果是，则通过在传输信道路径_b上接收的比特流给定输出比特流。如果否，则处理进行到步骤S10。
在步骤S22中，从传输信道路径_b得出输出比特流的第n比特(输出比特流的第n比特通过传输信道路径_b的下一未分配的比特给定)，变量b_索引被递增1并且此算法进行到步骤S30。
在步骤S24中，从传输信道路径_a得出输出比特流的第n比特(输出比特流的第n比特通过传输信道路径_a的下一未分配的比特给定)，变量a_索引被递增1并且此算法进行到步骤S30。
在步骤S28中，从传输信道路径_b得出输出比特流的第n比特(输出比特流的第n比特通过传输信道路径_b的下一未分配的比特给定)，变量b_索引被递增1并且此算法进行到步骤S30。
很清楚，对于发送机1和接收机2相同的那些步骤不必被执行两次。结果和中间数据可在发送机1和接收机2之间共享(发送)以减少计算的复杂性。
通过此算法获得比特解复用/复用的示例被示出在图6和图7中。
图6示出在分配给传输信道路径_b与分配给传输信道路径_a的比特之比为3(即，比率＝3)的情况中的输入/输出比特流、与传输信道路径_b相对应的分割比特流、与传输信道路径_a相对应的分割比特流以及通过分割比特流的比特表示的输入/输出比特流。输入比特流由比特N1、N2、N3...的序列给定。与传输信道路径_a相对应的分割比特流由比特A1、A2、A3...的序列给定。与传输信道路径_b相对应的分割比特流由比特B1、B2、B3...的序列给定。路径_b的分割比特流的第一、第二和第三比特B1、B2、B3由输入比特流的第一、第二和第四比特N1、N2和N4给定。相应的，输出比特流的第一到第四比特N1到N4分别由比特B1、B2、A1和B3给定。分配模式BBAB(等同地，BABB、ABBB)每四比特重复。在路径_b的第一子载波被16-QAM调制的示例中，比特N1、N2、N4和N5被映射成经16-QAM调制的数据符号(“第一数据符号”)。因为比特N3不是通过第一数据符号表示的比特的部分，所以第一数据符号表示输入/输出流的比特的非连续布置(非连续序列)。在路径_a的第一子载波被QPSK调制的示例中，比特N3和N7被映射成经QPSK调制的符号(“第二数据符号”)。因为比特N4和N6不是通过第二数据符号表示的比特的部分，所以第二数据符号表示来自输入/输出流的比特的非连续布置(非连续序列)。当然，分割比特流如上所述被并行处理(例如，被映射)。图5应当被理解为在不同传输信道的比特间有排序(例如时间排序)(例如，不暗指比特B2在比特A1被映射成数据符号之前被映射成数据符号)。图5的水平方向只示出各个流内的排序。
图7示出在分配的比率为3/2的情况中具有与图6相同表示的相同比特流。在此情况中，可以看出，分配模式BABBA(等同地，ABBAB、BBABA、BABAB、ABABB)每5比特被重复。
从图6和图7可以看出，当输入/输出比特流通过传输信道路径_b和路径_a的分割比特流的比特表示时，这些分割比特流的比特均匀地散布(均匀地分布、均一地分布)在输入/输出比特流内。在输入/输出比特流中没出现不适当的给定分割比特流的比特的累积。因此，输入/输出比特流的连续比特最大程度地散布到传输信道。这提高了数据传输的可靠性并且为(前向)纠错和/或检错码的成功操作提供了有利条件。这是因为接收的经编码的比特流中的突发错误的数目和/或突发错误的长度被减小。
可见，输入/输出比特流当通过分割比特流的比特表示时是这样一种结构，其包括至少两个部分(例如，在比率为3的情况中为A1B3B4B5和A2B6B7B8，或者在比率为3/2的情况中为B1A1和B2B3A2)，每个部分包括至少两个比特群组，这至少两个比特群组的每个群组被解复用到另一个分割比特流(例如，在比率为3的情况中，A被复用到路径_a，B3B4B5被复用到路径_b，或者B1被复用到路径_b并且A1被复用到路径_a)。群组的数目如在这些示例中那样有利地与传输信道的数目相同。
可见，输入/输出比特流当通过分割比特流的比特表示时是这样一种结构，其包括至少两个部分(例如，在比率为3的情况中为B1B2A1B3和B4B5A2B6，或者在比率为3/2的情况中为B1A1B2B3A2和B4A3B5B6A4)，其中，每个部分包括的分割比特流的比特的比率(比例)与输入/输出比特流中包括的分割比特流的比特的比率(比例)相同。虽然此算法一般而言生成这样的结构，但是由于数学上的不可能而存在这样的结构不可实行的分配比率。在这样的情况中，此算法仅产生一个部分，该部分包括的分割比特流的比特的比率与输入/输出比特流的比率相同。这样的一种结构是输入/输出流本身。
图8和图9示出根据第二可替代实施例的发送机1的解复用器和符号映射器单元6和接收机2的符号解映射器和复用器单元38，其中，比特解复用/复用是在符号级执行的。
当在数据符号级进行操作时，解复用和复用的复杂性可大大被减小。为了实现此，符号映射器10(例如QAM调制器)被设置，符号映射器10具有的吞吐量对于所有传输信道的总和是足够的，从而其顺次地将输入数据流的比特映射成针对所有传输路径上的所有子载波的数据符号。所获得的数据符号然后被解复用器9解复用到至少两个传输信道。
在一些实施例中，从符号映射器10到编码器5的反馈控制信号可被提供以调节数据吞吐量(例如，符号映射器从编码器5请求必要数目的比特)。
符号映射器10可以按照例如逐块的方式、顺次的方式或者伪随机的方式来映射不同传输信道的子载波。
在逐块的方式中，符号映射器10首先映射第一传输信道的所有子载波，然后映射第二传输信道的所有子载波，然后映射第三传输信道的所有子载波，如此等等，直到所有传输信道的所有子载波都被映射(例如QAM调制)为止。
在顺次的方式中，符号映射器10首先映射所有路径的第一子载波，然后映射所有路径的第二子载波，然后映射所有路径的第三子载波，如此等等，直到所有路径的左右子载波都被映射(例如，QAM调制)为止。
应当理解，子载波通常根据物理特性(例如，OFDM子载波的频率、载波小波带宽)被排序。这种通常的排序是子载波按照逐块的方式和顺次的方式被映射的排序。当然，每个子载波在每个传输信道上被表示一次，因而存在对于传输信道的子载波的组合的逐块和顺次的通常排序。在逐块的通常排序中，子载波与传输信道的组合首先根据传输信道被分成群组，并且然后在每个群组内，根据子载波通常顺序被分成群组。在顺次的通常排序中，子载波与传输信道的组合首先根据子载波的通常顺序被分成群组，然后在每个群组内，根据传输信道被分成群组。
在伪随机的方式中，符号映射器10根据伪随机序列来映射(例如，QAM调制)所有传输信道的子载波。当传输信道的数目为t并且子载波的数目为c时，序列的长度为t*c。对于每个传输信道的每个子载波，有一个相关联的伪随机序列数位。随机序列的第k个数位指示根据通常排序的哪种子载波和传输信道组合将在第k步被映射。换句话说，伪随机序列将被顺次读出，第1、第2、第k个.....直到第(t*c)个为止，并且同时，到达的比特流将被分配到具有由伪随机序列定义的索引的子载波。当序列的第k个数位为j时，当前的比特将被映射到根据通常顺序的第j种子载波和传输信道的组合。例如，当j＝1时，输入比特流的当前比特将在第j种子载波和传输信道的组合上被发送。伪随机序列例如可被保存在存储器14中。解复用器和符号映射器单元6然后可从存储器14读出此序列，并执行相应的重排序(载波索引重排序)。在一些实施例中，解复用器和符号映射器单元6和预编码器18可协作来执行此重排序。在此情况中，预编码器18基于伪随机序列进行操作。对于有缺口的(notched)载波(即，由于信道状况不良而不发送信息的载波)，重新排序保持不受影响，因为缺口信息已经包括在星座图信息中。
再次提及，接收机2的符号解映射器和复用器单元38执行必要的操作来恢复原始的比特序列(即，翻转发送机1的解复用器和符号映射器单元6的操作)。为此，符号解映射器和复用器单元38例如可包括如在图9中所示的在符号级进行操作的复用器43和单个符号解映射器40。复用器43将至少两个传输信道上接收的符号复用成单个符号流并且将其提供给符号解映射器40。符号解映射器(例如，QAM解调制器)40具有的吞吐量足以用于所有传输信道的总和，并且通过顺次解映射(例如，QAM解调)所有传输信道上的所有子载波来生成输出比特流。符号解映射器和复用器单元38例如可以根据上述逐块的方式、顺次的方式以及伪随机的方式的原理进行操作。在伪随机方式的情况中，符号解映射器和复用器单元38可读出存储器44中所存储的伪随机序列，并对所接收的数据符号执行相应的重新排序，从而可恢复原始输入比特流。在一些实施例中，符号解映射器和复用器单元38和MIMO解码器35可协作来执行重排序。在此情况中，解码器35基于伪随机序列进行操作。
伪随机序列可以是固定的，或者可以是对于不同的多载波符号(例如，OFDM符号)而不同。当伪随机序列为固定的时，子载波和传输信道的相应排序可硬编码到发送机1和接收机2中，这减小了设备的复杂性。
根据伪随机序列的载波重排序提高了数据传送的健壮性并为纠错和/或检测码的成功操作提供了有利条件。
在解复用器和符号映射器单元6和预编码器18之间，可设置另外的交织器(未示出)。此交织器例如可以在具有相同星座图的所有或至少一些传输信道和子载波之间加扰(交换)信息。这进一步增加了数据传输的健壮性。
与比特级的比特解复用/复用相比，数据符号级的比特解复用/复用减小了解复用器/复用器单元的复杂性。在数据符号级比特解复用/复用的最复杂的情况中，仍然只需应用上述载波索引重排序算法。此外，如上面所示出的，在符号级解复用/复用的情况中，可采用单个符号映射器和单个符号解映射器，这进一步减小了发送机1和接收机2的复杂性。
注意，还可利用图3和图4中所示的第一可替代实施例的结构来获得与通过第二可替代实施例获得的传输信号同样的传输信号。这是可能的，因为第一可替代实施例的结构比第二可替代实施例能够执行更精细粒度的比特解复用/复用(即，比特级的解复用/复用)，第二可替代实施例执行符号级的解复用/复用。因此具有图3的结构的解复用器和符号映射器单元和具有图4的结构的符号解映射器和复用器单元可根据上述逐块的方式、顺次的方式以及伪随机的方式的原理来进行操作。然而，在此情况中，不能充分获得上述复杂性减小的有益效果。此外，在一些实施例中，反馈控制信号将被要求从符号映射器10-1到10-n中的每一个和解复用器8到编码器5，以调整数据吞吐量。
替代单个编码器5，在解复用器和符号映射器单元6和预编码器18之间也可设置多个(纠错和/或检错码)编码器，每个传输信道一个编码器。在此情况中，可在检测器36和符号解映射器和复用器单元38之间设置多个(纠错和/或检错码)解码器，每个传输信道一个解码器。
替代单个编码器5，在解复用器8和符号映射器10-1到10-n之间也可设置多个(纠错和/或检错码)编码器，每个传输信道一个编码器。在此情况中，可在符号解映射器40-1到40-n和复用器42间设置多个(纠错和/或检错码)解码器，每个传输信道一个解码器。
虽然已经说明了本发明的实施例，其中信道估计在接收机侧执行，但是本发明不限于此，并且信道估计也可以在发送机侧执行(例如，在对称MIMO信道的情况中)。

Claims (11)

1.一种多载波MIMO PLC设备(1)，包括：
解复用器和符号映射器单元(6)，用于接收输入比特流和生成多个符号流，每个符号流与不同的传输信道相关联并且包括多个数据符号，每个数据符号归属于不同的载波，
一个或多个多载波调制器(20-1，20-n)，用于基于所述符号流来生成至少两个经多载波调制的信号，
至少两个PLC发送端口(24-1，24-n)，分别用于经由包括在电力传输系统中的导体发送所述至少两个经多载波调制的信号，以及
存储器(14)，存储指示所述解复用器和符号映射器单元(6)中的一个或多个符号映射器(10)将要采用的星座图的星座图信息，
其中，所述星座图根据所述传输信道的状况可变，并且所述传输信道的数据吞吐量根据所述星座图的大小而变化，所述PLC设备利用可变吞吐率来提供比特解复用/复用，
其中用于特定传输信道上的特定子载波的星座图可基于该特定传输信道的该特定子载波的信道质量量度来确定，
其中，所述解复用器和符号映射器单元(6)适用于将所述输入比特流分割成多个分割比特流并基于所述分割比特流中的不同分割比特流来生成所述符号流中的每个符号流，并且其中，
所述输入比特流包括至少两部分，每个部分包括至少两个比特群组，这至少两个群组中的每个群组被解复用到所述分割比特流中的另一个分割比特流并且由一个或多个连续比特给定。
2.根据权利要求1所述的PLC设备，其中，至少一个数据符号表示来自所述输入比特流的非连续比特布置。
3.根据权利要求1所述的PLC设备，其中，每个传输信道被分配表示相应传输信道的数据吞吐率的若干比特，并且所述输入比特流到所述多个分割比特流的所述分割基于被分配给各传输信道的比特的数目和/或基于被分配给各传输信道的比特的数目的一个或多个比率。
4.根据权利要求1所述的PLC设备，其中，各分割比特流的比特在所述输入比特流内均匀地分布。
5.根据权利要求1所述的PLC设备，其中，每个数据符号表示来自所述输入比特流的连续比特序列。
6.根据权利要求5所述的PLC设备，其中，所述解复用器和符号映射器单元(6)适用于将所述输入比特流的比特映射成所述数据符号并且将所述数据符号解复用到所述多个符号流。
7.根据权利要求5所述的PLC设备，其中，一个符号流的所有数据符号的群组表示来自所述输入比特流的连续比特序列。
8.根据权利要求5所述的PLC设备，其中，传输信道的相应子载波的所有数据符号的群组表示来自所述输入比特流的连续比特序列。
9.根据权利要求5所述的PLC设备，其中，所述输入比特流的所述连续比特序列的每个在由伪随机序列定义的特定传输信道的特定子载波上被发送。
10.根据权利要求5所述的PLC设备，其中，所述解复用器和符号映射器单元适用于顺次地将所述连续比特序列映射到数据符号。
11.根据权利要求1所述的PLC设备，其中，在数据符号的生成中所使用的星座图适用于至少一些传输信道上的至少一些子载波。
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