[发明专利]通信系统以及在通信系统中使用的比特加载方法

说明书

通信系统包括发射机、接收机和信道。发射机在多维度调制方案矩阵中发送每个数据比特的多个副本，该维度是从频率、时间和码中选择的。每个维度被分成子组。使用比特加载方法，使得在矩阵内根据预定布置来分配每个数据比特的副本(b11、b12、b13)，使得在每个维度内，相同数据比特的副本位于不同的子组内。

技术领域

本发明涉及通信系统和在通信系统中使用的比特加载方法。具体地，本发明涉及电力线通信系统，其中在多维度调制方案矩阵中发送数据比特的多个副本，该维度是从频率、时间和码中选择的。

背景技术

在数字调制解调器设计中，选择编码和调制方案，以最大化在数据吞吐量和鲁棒性方面的性能，同时最小化设计复杂度。鲁棒性通常通过信噪比性能来表征，但是也指对干扰或噪声脉冲的免疫力。低复杂度设计可以得到低成本、小体积和低功耗。良好性能和低复杂度通常是矛盾的要求，并且因此调制解调器设计涉及寻找适合应用的最佳折中方案。

一些调制解调器系统被设计为在源和目的地之间发送尽可能多的信息，在这样的系统中，数据速率(以比特/秒为单位)通常超出信道带宽(以赫兹来度量)。这种系统的示例是音频-视频娱乐系统，其中需要传送大量的信息以支持电视画面。

与可用带宽相比，其他应用具有小的据数据速率要求。这种系统是本申请的主题。

在存在固定数据速率要求的应用中，性能目标在传输可靠性方面是鲁棒的。这种应用的一个示例是从家或其他建筑物中的电子设备到中心集线器(如智能仪表)的指示设备的状态和功耗的数据传输。作为回复，中心集线器可以向电子设备发送指令，例如用以打开或关闭电子设备。在该情况下，所需的数据速率由建筑物中可能存在的最大节点数目和要传送的信息量来确定。在该应用中，可以通过在任何相连的设备与集线器之间的电源AC电力线来传输数据。

在1MHz和30MHz之间的频带经常被用于具有高达约200兆比特每秒的数据速率的宽带家内通信系统，该通信系统例如是在“HomePlug AV White Paper”，HomePlugPowerline Alliance，2005中所描述的系统，通过引用将其内容并入本文。该频带也是上述能量监控和管理系统类型的良好候选，但是在这种情况下典型的总数据速率仅约100千比特每秒。因此，这种应用属于数据要求远小于可用带宽的类别。

一种用于在带宽超出数据速率的系统中实现高的吞吐量可靠性的方法是使用非常低码率的前向纠错码(FEC)。这提供了非常良好的性能，但是代价是接收机中的高复杂度。

US-A-7756002描述了一种系统，在该系统中发送数据的若干副本，任何给定比特的每个副本在不同的时间和频率上发送，因此利用了超宽带(UWB)信道的分集。针对每个发送符号，仅使用总的可用带宽的一部分，并且所使用的频率子带随着每个符号发生移动。然而，这种方法将大部分可用频带未用于任何给定符号，并且因此没有最佳利用可用信道。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于在多维度调制方案矩阵中加载数据比特的多个副本的比特加载方法，该维度是从频率、时间和码中选择的，每个维度被分成子组，所述方法包括：根据预定布置在所述矩阵内分配每个数据比特的副本，使得在每个维度内，相同数据比特的副本位于不同的子组内。

在一个实施例中，所述维度包括码和时间，并且所述调制方案可以是码分多址(CDMA)。

在另一实施例中，所述维度包括频率和时间，并且所述调制方案是从下述之一选择的：频分复用(FDM)、正交频分复用(OFDM)、跳频扩谱(FHSS)和多载波扩谱(MCSS)。

当传输方法是OFDM时，频率维度可被分成子载波子组，并且时间维度可被分成符号子组。

在每个维度内，所述预定布置可以规定数据比特的第一和第二副本分别在第一和第二子组内的位置，使得数据比特的第二副本的位置是根据相对于数据比特的第一副本的位置而言的前进而规定的。