[发明专利]分级的自适应多载波数字调制和解调

说明书

技术领域

本发明涉及多载波信号的数字调制和解调。

背景技术

在包括光纤、同轴电缆和双绞线的有线宽带网络于二十世纪九十年代早期的首次引入之后，他们已显著地进行了演进。尽管存在限制容量的铜的固有衰减，但通过此介质的传输仍是具有吸引力的，原因在于由于传统普通老式电话业务(POTS)部署而其大量地存在于全世界。因此，与光纤到家(FTTH)相比，宽带铜线提供相当大的部署成本节省。实时上，虽然FTTH自从1988年以来在技术上已是可行的，但数字订户线(DSL)对于住宅市场而言仍是主要的宽带接入技术。然而，由于接入网络仍是端对端连接中的瓶颈且由于对越来越高的数据速率的持续需要，铜线正在逐步地被光纤替换。光纤部署的每个用户成本在移动至更接近于订户宅室时，显著地增加。这就是为什么不同的运营商已表示出对最近技术的热情，诸如幻象模式和矢量化，这些技术将输送的前景保持在超过300Mb/s。矢量化和幻象模式传输的成功触发了对超过矢量化VDSL2的用以在相对短的环路上输送500Mb/s至1Gb/s的下一代宽带铜线接入的兴趣。

离散多音(DMT)调制仍是用于下一代接入网络的突出候选技术之一。事实上，DMT在频域中是非常灵活的，并且尤其适合于频谱限制，这在移动至其中要求附加开槽的较高带宽时是重要的。此外，作为任何其他基于多载波的调制，能够用非常基本的单抽头均衡器来容易地解决信道的频率选择性。

然而，数字订户线(DSL)对于瞬态噪声并不是稳健的；DSL通信采假设了稳定的信道和噪声环境，并且未预见用于应对快速信道变化的标准化机制。

在当前DSL标准中，接收机基于在信道初始化期间执行的信号噪声加干扰比(SNIR)测量来确定各载波比特加载和增益，并且向回报告这些参数以供发射机使用。接收机也负责借助于比特交换、无缝速率自适应(SRA)或节省我们的展示时间(SOS)程序而在展示时间期间针对缓慢信道变化进行保护。必须用噪声容限或用虚拟噪声来掩蔽(mask)在测量噪声本底以上的任何噪声波动。通常，运营商使用在线路码限制上5至15dB的噪声容限，其代表着就可实现数据速率而言约10％至40％的损失。仍在噪声容限以上的噪声突发将预期是很少发生且在持续时间短(所谓的脉冲噪声)，并且因此能够借助于与数据交织组合的前向纠错(FEC)(以通信等待时间和数据开销为代价)或借助于自动重发请求(ARQ)来校正。

利用矢量化，显著地降低了接收处的串话干扰水平。因此，先前被高且稳定的串话水平掩蔽的显著噪声变化将变得可见。因此，运营商可要求甚至更大的噪声容限以应对该噪声动态特性增加，因而减小预计的矢量化增益。

更进一步地，由于持续光纤部署减小了铜环路的长度，DSL波段计划被扩展至较高频率。这些频率具有较高的串话耦合，而且具有诸如射频侵入(RFI)之类的非DSL噪声的更强拾取。而且此处，我们也能够预期噪声动态特性的增加。

并且，运营商也不断推动减小接入设备的总功率消耗。功率减小也是可以允许环路非捆绑的‘公平’机制。

简而言之，当前DSL系统不能为终端用户提供合适服务质量(QoS)下的最佳数据速率以及最佳每比特功率。

发明内容

本发明的目的是提出一种解决上述缺点和缺陷的新的调制和解调方案。

根据本发明的第一方面，一种用于将二进制流编码成多载波数据符号的方法包括在发射侧的步骤：

a)将载波分组成载波群组，每个载波群组包括多个载波；

b)针对包括N个载波的给定载波群组，选择群组星座图以用于该载波群组的N个载波的调制，所选择的群组星座图将被构建为具有预定义减小功率的I个叠加(super-imposed)星座矢量的分级和，其中P个最强和Q个最弱星座矢量被忽略，P和Q是两个正整数参数，I是确定最大星座尺寸的正整数值；

c)针对所述载波群组的给定载波，将二进制字映射到所述群组星座图的星座点上；

d)针对具有所述载波群组的N个载波中的相应载波的N个二进制字重复步骤c)，其中P参数和Q参数保持不改变；以及

e)针对每个载波群组重复步骤b)至d)，所述P参数和/或Q参数按载波群组和按多载波数据符号而被调整。

根据本发明的第二方面，一种将二进制流编码成多载波数据符号的发射机，所述发射机被配置成：

a)将载波分组成载波群组，每个载波群组包括多个载波；