專利名稱：基于戶內(nèi)線纜的多輸入多輸出(mimo)通信系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
概括地說，本發(fā)明涉及高速戶內(nèi)網(wǎng)絡，例如電力線網(wǎng)絡和其他類型的網(wǎng)絡。
背景技術：
戶內(nèi)網(wǎng)絡在例如電話線線纜、電力線、有線電視線和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡線之類 的戶內(nèi)電纜上運行，其可以為每個例如房屋、公寓或者辦公室之類的獨立 單位而敷設。
電力線通信(Power Line Communication, PLC)網(wǎng)絡可以是用于實現(xiàn) 局端和用戶戶內(nèi)之間的鏈路的接入網(wǎng)，或者也可以是家庭網(wǎng)絡。接入網(wǎng)可 以用來提供到戶的寬帶接入，還可以用來由電力公司完成自動抄表(AMR) 和其他的網(wǎng)絡診斷。
家庭電力線網(wǎng)絡有兩種基本類型低速的和高速的。低速電力線網(wǎng)絡 被設計用來傳輸命令和控制信號，建立所謂的"智能住宅"，在智能住宅中 可以遠程控制和監(jiān)視電器和其他裝置。這種低速網(wǎng)絡通常工作在范圍為 0-500kHz的低頻帶上。
高速電力線網(wǎng)絡用來在住宅內(nèi)分配寬帶服務。此類應用包括網(wǎng)頁瀏覽、 IPTV (Internet Protocol Television:網(wǎng)絡電視)、高質(zhì)量的音視頻等等。其所 使用的頻帶可以根據(jù)不同國家的現(xiàn)行規(guī)定而不同。
全球范圍內(nèi)，有許多公司和組織正在開發(fā)PLC標準和技術。其中主要 的一個是HomePlug聯(lián)盟，其在2005年12月發(fā)布了它的高速家庭聯(lián)網(wǎng)規(guī)范 HomePlug AV。另一個是環(huán)球電力線聯(lián)盟(UPA)，其推廣由DS2 (DigitalSystems on Silicon)開發(fā)的技術。松下(Panasonic)開發(fā)了一項專有的PLC技術，叫做高清(High-Definition) PLC (HD-PLC);兩個標準委員會IEEEP1901禾卩ITU-TQ4/15 (從屬于G.HN項目)，都致力于電力線通信的標準化工作。
現(xiàn)有網(wǎng)絡被設計以高速(大約200Mbps)進行通信。然而，由于住宅電力線的特性，它們的應用很少能成功。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，提供了 一種用于戶內(nèi)多點網(wǎng)絡的多輸入-多輸出(MIMO)通信接收機。該接收機包括MIMO處理器和多個模擬前端。每個模擬前端可以連接到用戶戶內(nèi)的線纜中不同的兩條線纜。這些線纜構(gòu)成了網(wǎng)絡的共享介質(zhì)，并且每個前端用于接收一個信道的數(shù)據(jù)。MIMO處理器一起處理從上述信道接收到的數(shù)據(jù)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，存在兩個模擬前端，并且所述線纜是戶內(nèi)電力線中的相線、零線和地線。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例， 一個模擬前端可連接到相線和零線，另 一個模擬前端可連接到零線和地線。
或者，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例， 一個模擬前端可連接到相線和地線，另一個模擬前端可連接到相線和零線。
再或者，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例， 一個模擬前端可連接到相線和地線，另一個模擬前端可連接到地線和零線。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述線纜中的一條線纜是戶內(nèi)電力線中的地線。
或者，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，存在多于兩個模擬前端，并且所述線纜是戶內(nèi)電力線中的零線、地線和多條相線。
再或者，所述線纜可以是戶內(nèi)的電話線線纜，并且在其中，每個模擬前端可連接到一對電話線線纜。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，還提供了一種用于戶內(nèi)多點網(wǎng)絡的MIMO電力線通信發(fā)射機。該發(fā)射機包括MIMO處理器和多個模擬前端。每個模擬前端可連接到用戶戶內(nèi)的線纜中不同的兩條線纜。這些線纜構(gòu)成了網(wǎng)絡的共享介質(zhì)，并且每個前端用于接收一個信道的數(shù)據(jù)。該MIMO處理器用于處理要通過上述信道來發(fā)送的數(shù)據(jù)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述發(fā)射機包括模式協(xié)商器，該模式協(xié)商器用于確定所述信道上的傳輸質(zhì)量并據(jù)此從一組預定的模式中選擇工作模式。
進一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，存在兩個模擬前端，并且所述線纜是戶內(nèi)的相線、零線和地線。所述預定的模式至少包括下列之一
空間分集、多信號、僅在地線上發(fā)送、在零線和地線上發(fā)送時降低功率。
更進一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例， 一個模擬前端可連接到相線和零線，另一個模擬前端可連接到零線和地線。
或者，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例， 一個模擬前端可連接到相線和地線，另一個模擬前端可連接到相線和零線。
再或者，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例， 一個模擬前端可連接到相線和地線，另一個模擬前端可連接到地線和零線。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述線纜中的一條線纜是戶內(nèi)電力線中的地線。
或者，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，存在多于兩個模擬前端，并且在其中，所述線纜是戶內(nèi)電力線中的零線、地線和多條相線。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，所述線纜是戶內(nèi)的電話線線纜，并且每個模擬前端可連接到一對電話線。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，還提供了一種在電力線上進行通信的方法。該方法包括在至少兩個戶內(nèi)網(wǎng)絡裝置之間通過多于一個信道來傳輸數(shù)據(jù)，每個信道通過用戶戶內(nèi)的線纜中不同的兩條線纜來定義。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，包括對經(jīng)所述線纜接收到的數(shù)據(jù)的多輸入-多輸出處理。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述線纜是用戶戶內(nèi)的相線、零線和地線。
或者，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述線纜是用戶戶內(nèi)的零線、地線和多條相線。最后，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所述線纜是用戶戶內(nèi)的一對電話線線纜。


本發(fā)明的要點內(nèi)容在本申請文件的權(quán)利要求書部分特別指明并明確地請求保護。然而，當結(jié)合附圖來閱讀時，通過參照文中以下具體實施方式
部分，可以最佳地理解本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)和操作方法以及對象、特征及其優(yōu)點，其中
圖1是住宅內(nèi)電力線的示例性連接原理圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例而設計和工作的新型戶內(nèi)電力線通信系統(tǒng)的原理圖3是構(gòu)成圖2系統(tǒng)一部分的設備中的元件的方框圖；圖4是用于圖2中的設備的巴倫連接(balunco皿ection)的原理圖；圖5是本發(fā)明的另一個實施例的原理圖；圖6是本發(fā)明的另一個實施例的原理圖7是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例而設計和工作在多條電話線上的新型通信系統(tǒng)的原理圖，其中，這些電話線就是家中或辦公戶內(nèi)所能找到的電話線。
應該理解的是，為了附圖的簡單和清晰，圖中顯示的元件不一定是按比例繪制的。例如，為了清晰， 一些元件的尺寸相對應其他元件可能被夸大了。此外，在合適時，多附圖中的一些參考標記是重復的，以表示相同的或類似的元件。
具體實施例方式
在下面的描述中，闡述了許多具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的全面了解。然而，熟悉本領域的專業(yè)人士能理解的是，本發(fā)明可以在不使用這些細節(jié)的情況下實施。在其他的情況中，沒有描述公知的方法、程序和組件以免得使本發(fā)明變得模糊。
8電力線通信(PLC)網(wǎng)絡會受到強噪聲環(huán)境的影響。電力線上的電流很少是干凈的且常常有尖脈沖、浪涌和低電壓。加之，例如空調(diào)和加熱器等的有大功率需求的電器也經(jīng)常會給電力信號帶來噪聲。
這種噪聲環(huán)境會影響網(wǎng)絡提供具有高服務質(zhì)量水平的高速聯(lián)網(wǎng)能力。申請人已經(jīng)認識到當前的一組標準沒有達到消費者已在其他的通信技術中所習慣的速度和質(zhì)量的水平。申請人還認識到多信道可以提供足夠的冗余和/或更大的帶寬來提升速度和質(zhì)量的水平；而且，由于家庭電力線通常具有至少三條電力線(一條相線、 一條零線和一條地線)，所以這樣的多
信道可以通過家庭電力線進行傳送而不要任何額外的線纜。當存在多于三條電力線時，比如當一個電路有多條相線時，則可以傳輸更多的信道。
申請人還認識到，通過多條信道獲得的增加值可以克服當使用地線時由于將地線作為住宅電力系統(tǒng)的一部分的要求所導致的困難。
參在參考圖l，其說明了在例如住宅、辦公室、公寓等等地建筑物戶內(nèi)
的標準電力線布線結(jié)構(gòu)。圖l示出了來自電力公司的輸入相線106-x、輸入零線108，和地線110。在該示例性的布線中，相線1的輸入線纜106'被分流到由相線1的內(nèi)部線纜106A、 106B、 106C和106D所確定的四個電路。相線2的輸入線纜106-2有一個電路，其由相線2的內(nèi)部線纜106E確定。同樣地，相線3的輸入線103-3有兩個電路，其由相線3內(nèi)部線纜106F和106G確定。每個電路通過斷路器162A-162G來保護，其確保電路中的電流不超過某一預定的限額，通常這一限額的數(shù)量級為安培。斷路器162保護網(wǎng)絡以防止短路和觸電。還有一個主斷路器(圖中沒有顯示)用于確保在所有相線上傳送入戶的總電流不超過某一限額。可以注意到，戶內(nèi)大部分電路只使用單相電(圖中顯示的是三相電，而有些國家只有兩相)，并且在各個相位上可能有多個電路。也可能存在多相電路，特別是像例如空調(diào)和烤箱這樣的大功率電器。
零線108連接到任何負載，比如負載L1、 L2、 L3和L4，這些負載可以位于由相線106確定的電路上。負載L1、 L2和L3是單相負載，負載L4則是多相負載。斷路器162D、 162E和162F可以構(gòu)成一個多相斷路
器o
9零線108經(jīng)由第一接線盒164回到最初線纜108，。地線110經(jīng)由第二 接線盒166接地。不是所有的負載都接地，可是多數(shù)電器是接地的。低阻 值的分流電阻168可以將地線110和零線108 "捆綁"在一起。
現(xiàn)在參照圖2，其說明了多信道電力線通信系統(tǒng)100的實施例。系統(tǒng) 100包括多個連接到各種電路的MIMO (多輸入-多輸出)設備IOI。因此， MIMO設備101A可以連接到相線106B的電路，MIMO設備101B可以連 接到相線106C的電路，MIMO設備101C可以連接到相線106D、 106E和 106F的多相電路，MIMO設備IOID可以連接到相線106G的電路。
MIMO設備101可以是電力線通信(PLC)設備，其可以將戶內(nèi)電力線 作為共享介質(zhì)使用，以進行多點網(wǎng)絡通信。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例， MIMO設備101分別在戶內(nèi)的相線106、零線108和地線110上進行通信。
如圖所示的MIMO設備101C，當在電路中出現(xiàn)多于三條線纜時，例如 在多相電路中，所有線纜可以連接到設備IOI，然后該設備能通過多于兩個 信道進行發(fā)送。信道的最大數(shù)目可以小于線纜的數(shù)目。
現(xiàn)在參考圖3，其詳述了圖2中的MIMO設備101的元件。每個MIMO 設備101可以包括發(fā)射機102和接收機104，其在圖3中作為分離元件示出。 因此， 一個MIMO設備101的發(fā)射機102可以分別通過相線106、零線108 和地線110與第二個MIMO設備101的接收機104進行通信。
在這個實施例中，發(fā)射機102可以包括MIMO發(fā)送處理器120和多個 模擬前端(AFE)122，在其中示出了兩個AFE，即122A和122B。 AFE 122A 可以連接到相線106和零線108，AFE 122B可以連接到零線108和地線110。 三線的其他組合是也可能的，并且可以包括在本發(fā)明中。例如，AFE122A 可以連接到相線106和地線110， AFE 122B可以連接到相線106和零線108。 AFE 122A可以連接到相線106和地線110， AFE 122B可以連接到地線110 和零線108。對于本說明書的其余部分，將討論在圖3中示出的組合，可以 理解的是，本發(fā)明中的討論適用于其他的做出適當變動的組合。
接收機104可以包括MIMO接收處理器130和多個模擬前端(AFE)， 其中，同樣示出了兩個AFE132A和132B。與發(fā)射機102類似，AFE 132A 可以連接到相線106和零線108，AFE 132B可以連接到零線108和地線110。 每個AFE 122可以包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，每個AFE 132可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。另外，每個AFE122或132可以包括模擬和/或數(shù)字濾波器、
混頻器和放大器。
現(xiàn)在參考圖4，其示出了巴倫(balun， balanced-to-unbalanced transformer) 連接lll，其可用于將單相MIMO設備101 (例如設備101A、 101B和101 D)連接到線纜106、 108和110。巴倫連接111可以包括一個三叉電插頭 112、兩個高通濾波器113、兩個變壓器114、兩個帶通濾波器116和兩個數(shù) 據(jù)連接器118。
插頭112可以插入戶內(nèi)的插座(未示出)，從而將設備101連接到戶內(nèi) 電線。三叉插頭112可以連接相線106、零線108和地線110。在圖4的實 施例中，可以將三條線纜以類似于圖3所示的方式進行組合，S卩，相線106 和零線108構(gòu)成一個信道("A"信道)，零線108和地線110構(gòu)成一個第二 信道("B"信道)。
每個信道可以通過高通濾波器113、變壓器114和帶通濾波器116來處 理。每個高通濾波器113可以僅對高頻信號(例如，構(gòu)成由MIMO設備101 發(fā)送的信號)進行濾波。因此，可以將每個高通濾波器113調(diào)節(jié)到只讓被 MIMO設備101使用的那些頻率通過，從而把通常由電力線106、108和110
提供的有功信號排斥在外。
變壓器114可以進一步用于將數(shù)據(jù)信號與功率信號隔離和去除恒定的 直流偏置。任何電力線106、 108或110上的尖脈沖將不會傳入到變壓器114 的另一側(cè)。然而，相對平滑的高頻數(shù)據(jù)信號則可以通過。
帶通濾波器116可以過濾任何其他的噪聲，并僅保留分配給數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的 那些頻率。
最終，數(shù)據(jù)連接器118可以將每個信道連接到它合適的AFE。因此連 接器118A可以將信道A提供到AFE 122A或AFE 132A (取決于它是發(fā)射 機102還是接收機104的一部分)，同時連接器118B可以將信道B提供到 AFE 122B或AFE 132B。
應該理解的是，如上文所討論的，三條線纜的其他組合也是可能的， 并且可以包括在本發(fā)明中。因此，巴倫連接器111可以組合不同組的線纜 以形成信道A和B。然而，處理可以如圖所示來進行。同樣地，對于多相 巴倫連接器，可能有一個多相插頭，但是可以處理兩條以上的信道。發(fā)送處理器120可以對輸入的數(shù)據(jù)輸入(data—in)數(shù)據(jù)流進行處理，該 數(shù)據(jù)流可以包括要被發(fā)送的數(shù)據(jù)(通常以分組的形式)。發(fā)送處理器120可 以產(chǎn)生兩個不相關的信號x;和x2，其中信號x;可以在相線106和零線108 之由AFE122A發(fā)送，信號^可以在零線108和地線110之間由AFE 122B發(fā)送。
接收機104可以與發(fā)射機102具有反向的結(jié)構(gòu)。AFE 132可以接收和處 理來自線纜的信號，產(chǎn)生接受信號W和W。應該理解的是，接受信號少7 和y2可以包括來自"直接通路"(即其所連接的信道)和來自"交叉通路" (即其未連接的信道)的信號。在頻域中這個關系式可以表示為-F! (/)= ^ u (/) Z i (/)+ ^ W (/) ^ 2 (/)
r2(/戶F2"/)ZU/)+H2,2(/)12(/) 公式1
其中/f,》09 (其中，^'=1,2)是兩個信道的頻率響應。這兩個公式通常
以矩陣的形式寫出Y = HX。該矩陣形式對多于兩個信道也是有效的。通
常，發(fā)送信道的數(shù)目不必須等于接收信道的數(shù)目，而在這樣情況下，矩陣
H不是方陣。而最好接收信道多于發(fā)送信道。
接收處理器130可以利用公式1來產(chǎn)生信號X;和X2，并且可以處理信
號^和X2以產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出(data—out)數(shù)據(jù)流。在一個實施例中，關于數(shù)據(jù) 輸出(data out)數(shù)據(jù)流的公式可以是
一 1_
x2—z
A」
公式2
_-//u(/)
其中，
A = 77u(/)//22(/)-/^(/)/^(/)。
公式1和2提供了適合于兩輸入和兩輸出信道的運算。然而，如同在 上文提到的，這一矩陣形式對于更多個信道也是有效的。
可以理解的是，其他的MIMO檢測方法也可以用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出 (data_out)數(shù)據(jù)流。
此外應該理解的是，通過發(fā)送兩個信號，系統(tǒng)的最大數(shù)據(jù)速率可以增 加多達2倍。這一點可以通過根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)輸入(data—in)數(shù)據(jù)流產(chǎn)生 兩個獨立信號來實現(xiàn)。例如，發(fā)送處理器120可以將每個奇數(shù)比特置入到 信號A并將每個偶數(shù)比特置入到信號x2中。劃分輸入數(shù)據(jù)流的其他方法也是可能的，并且可以包括在本發(fā)明中。例如，可以通過將每隔一個QAM符 號的比特置入一個信號并將另外的比特置入另一個信號的方式來分配輸入 數(shù)據(jù)流。
或者，可以使用兩個信道來增強信道分集從而增加冗余并增加每個數(shù) 據(jù)分組被正確地接收到的機會。針對這種實施例，發(fā)送處理器120可以包 括空間-時間編碼器140，而接收處理器130可以包括空間-時間解碼器 142，通過信道分集可以以整體上高率的方式將同樣的信息編碼到兩條路徑 上。 一種示例性的空時編碼方法是使用Alamouti編碼，該編碼一般用于無 線通訊中并在作者為S.M. Alamouti的論文"A simple transmit diversity technique for wireless communications"中進行了介紹，該論文發(fā)表于1998 年10月的《IEEE通訊選題雜志Jmas Owwww.)》第16巻 第1451-1458中。
使用空時編碼，可以恢復那些本可能會丟失的數(shù)據(jù)。例如，如果相線 106和零線108之間的連接遭受到脈沖噪聲，從而導致數(shù)據(jù)被破壞，則可以 通過零線108和地線110之間的連接所傳送的信號來重獲數(shù)據(jù)(這點在當 第二信道遭受脈沖影響較弱時尤其有效)。
發(fā)射機102和接收機104可以分別包括模式協(xié)商器150和152，以便在 以下兩種情況之間做出選擇，即如上所述(1)當信道相對干凈時，發(fā)送 兩個不相關的信號，(2)當信道中的一個或兩者有噪聲時，使用空間分集 來進行發(fā)送。
應該理解本的是，本發(fā)明可以使用網(wǎng)絡的全部線纜。在各種組合中這 點會比現(xiàn)有技術具有明顯的優(yōu)勢，因為現(xiàn)有技術只利用兩根線纜。
回到圖2，將屬于相同相線的電路通過電路斷路器162連接在一起。然 而，屬于不同相線的電路(例如，內(nèi)部相線106B和106G上的電路)之間 不存在電流連接。因此，連接到內(nèi)部相線106B的MIMO設備101A和連接 到內(nèi)部相線106G的MIMO設備101D之間可能會有通信問題，即使這兩者 都連接到內(nèi)部相線上。
一種現(xiàn)有技術方案(在Dorset所著的《電力線通信》這本書中有描述)， 普倫蒂斯霍爾出版社(Prentice Hall)， N丄2001年)在相線之間增加了高通 耦合器(例如電容器)，以便僅在家庭網(wǎng)絡所工作的高頻中耦合相線。然而，在本發(fā)明中除零線和地線之外還具有第二信道。由于零線108 和地線IIO—般為建筑物每戶內(nèi)的所有電路所共有，所以在線纜108和110 上的通信應該不會受缺乏電流連接的困擾。因此，當信源和目的方網(wǎng)絡設 備連接到不同相線的電路時，模式協(xié)商器150和152可以選擇利用空間分 集(以求至少在第二信道上有干凈的信號)，而不是通過不相關的信號來提 供更快的速度。
在另一個例子中，一些國家要求戶內(nèi)的地線110和零線108通過分流電 阻168進行短接?？上У氖?，這種連接可以導致很高的衰減，因此，對于 任何與主配電盤交叉的支路而言，零線108和地線110之間通信質(zhì)量會很 差。因此只有當信源和目的方網(wǎng)絡設備都距主配電盤相當?shù)木嚯x并且處于 同一電路上時，地線110和零線108之間的通信才可以實現(xiàn)。
本發(fā)明可以則解決這個問題，即對于接近于主配電盤的站點可以通過 空間分集編碼器140和空間分集解碼器142來進行通信?；蛘呋蜃鳛檠a充， 就如同Dostert所建議的，可以將電感器170添加到主配電盤，將其與分流 電阻器串聯(lián)。電感器170可以在網(wǎng)絡所使用的高頻中消除地線110和零線 108之間的耦合，因此即使站點接近于主配電盤，也可以提供地線110和零 線108之間的通信。
應該注意到的是， 一般存在針對戶內(nèi)的進一步保護。多數(shù)戶內(nèi)會包括 漏電保護裝置(residual current device, RCD)，每當檢測到電流不平衡時其 將被激活，也就是說，當進入到屋子所有相線上的總電流和在零線上流出 屋子的總電流之間存在差異時其將被激活。這用來防止觸電，觸電時人會 將電流從相線傳導到地面。最大電流不平衡在美國設定為5mA，在歐洲設 定為10-30 mA。
在零線-地線信道上通過的網(wǎng)絡信號可以導致在主配電盤入口處在零線 和相線之間的不平衡。由于RCD的出現(xiàn)，可以將這種不平衡限制在相對低 的門限。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，AFE122B的可以在零線108和地 線110上發(fā)送的功率電平可以明顯小于AFE122A的可以在相線106和零線 108上發(fā)送的功率電平。
14應該理解的是，模式協(xié)商器150和152可以根據(jù)所測量出的信道特性 和所需要的工作速度，來選擇適合于每個信道的本發(fā)明中所討論的一種工 作模式。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，現(xiàn)在參考如圖5所示，MIMO設備 180可以包括單個信道發(fā)射機182和MIMO接收機104。同樣，以分立設備 的一部分示出了各個元件。發(fā)射機182可以分別連接相線106和零線108， 同時接收機104可以連接所有的三條線纜106、 108和110。
由于在上文中所論述的零線-相線不平衡，通過相應的相線106和零線 108所傳送的發(fā)送信號可以在地線110中感生電流，其可以被接收機104測 量到。舉例而言，MIMO接收處理器130可以利用最大比合并(MRC)來 將兩個信號組合成一個信號，該組合定義為
公式3<formula>formula see original document page 15</formula>
其中，yi和hi分別表示在頻域中接收的信號和信道系數(shù)，對于AFE， i-l和 2，其中，^表示x的復共軛。
對解碼來說，信號s可以被視為是"充分統(tǒng)計量"，MIMO接收處理器
no可以利用信號s來解碼輸入信號。因為信號s是充分統(tǒng)計量，所以沒有 必要獨立地考慮信號》和y2。而且如果需要的話，信號s可以不使用上述 分母來產(chǎn)生和/或乘以不取決于信號yi和y2的常數(shù)。
可以理解的是，發(fā)射機182可以連接到任何電力線的組合，而同時在 那些線纜上的傳輸會在其它線纜中感生電流。
現(xiàn)在參考圖6，其示出了本發(fā)明的另一個實施例。在圖6中使用了空分 復用算法(SDMA)，這種技術是本領域技術人員所公知的(可以在Wikipedia 的"多用戶MIMO (Multi-UserMIMO)"詞條中找到對其的解釋)，其中標 記為200的單個收發(fā)機可以使用重疊的頻帶，同時向兩個不同的目的方(收 發(fā)機202和204)傳輸兩個不相關的信息流Zao和Zal。在圖6中，可以將一 對線纜(例如，相線106和零線108)分配給收發(fā)機202，將另一對線纜(如 零線108和地線110)分配給收發(fā)機204。通信可以在收發(fā)機200和202之 間和在收發(fā)機200和204之間雙向進行。因此，建立兩個獨立的并使用相 同頻帶的并行通信信道是可能的。相反地，收發(fā)機202和204可以作為兩個分離的發(fā)射機使用不同的一對線纜并同時使用同一頻帶，向同樣的目的
方(收發(fā)機200)進行發(fā)送。收發(fā)機200可以有兩個獨立的接收處理器，其 中的每個處理器對應一個信道。
可以理解的是，利用本發(fā)明概念的網(wǎng)絡設備可以根據(jù)需要而具有發(fā)射 機、接收機或兩者都有。
申請者已經(jīng)認識到了本發(fā)明可以應用于用戶住宅內(nèi)的其他類型的線 纜，以改進戶內(nèi)局域網(wǎng)中所提供的通信服務的質(zhì)量。例如，本發(fā)明也可以 應用到電話線中，其中，戶內(nèi)電話線線纜可以攜帶兩對或更多對線纜。
申請者還認識到，鄰近的電話線路對可能存在串話(即每對線路還可 以接收到由線纜中的另一對線路傳送的信號)。這種串話會妨礙單個接收機 正確解碼其自身信道上的信號的能力。然而，申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，MIMO接 收機130 (圖5)可以經(jīng)由等式1中的矩陣形式來處理這種串話，如上文所 述，這種處理可以處理來自"直接通路"和來自"交叉通路"的信號成分 (即串話)。在這種實施例中，可以存在兩個或更多個信道。
現(xiàn)在參考圖7，其說明了在例如電纜300之類的多對線路、電話線纜上 的本發(fā)明的另一個實施例。線纜300可以是可以在用戶住宅內(nèi)找到的任何 合適的電話線纜，例如CAT5電纜(具有五對電話線路線纜)、電話線(具 有兩對電話線路線纜)、CAT3、四芯線、雙絞線或扁平線對。在圖7中，線 纜300有至少兩對電話線路線纜301和303。
因為在上述的實施例中，可以有發(fā)射機302和接收機304，其分別被 設計用于或當作同一設備的一部分。發(fā)射機302可以包括MIMO發(fā)送處理 器120和多個模擬前端(AFE)322。雖然在圖7中示出了兩個AFE，即322A 和322B,但是如橢圓形所示，更多個AFE也是可能的。在圖7中，AFE 322A 連接到電話線對301， AFE 322B連接到電話線對303。發(fā)射機302還可以 包括空時編碼器340和模式協(xié)商器350。
接收機304可以包括MIMO接收處理器130和多個模擬前端(AFE) 332。雖然示出了兩個AFE332A和332B，但是更多個也是可能的。AFE332A 連接到電話線對301， AFE 332B連接到電話線線對303。接收機304還可 以包括空時解碼器342和模式協(xié)商器352?？諘r編碼器340和解碼器342可以與上述實施例中的空時編碼器140 和解碼器142類似。然而，還可以存在更多個信道。通常，此類實施例中 MIMO信道的數(shù)目可以與電話線對的數(shù)目相等，其可以大于2。
雖然本申請中已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的某些特征，但本領域普通技 術人員可以實現(xiàn)對本發(fā)明的多種改進、替換、變換及其等價物。因此，應 該理解的是，所附權(quán)利要求的保護范圍旨在涵蓋在本發(fā)明實質(zhì)精神范圍內(nèi) 進行的所有改進和變換。
權(quán)利要求
1、一種用于戶內(nèi)多點網(wǎng)絡的多輸入-多輸出(MIMO)通信接收機，所述接收機包括多個模擬前端，其中，每個模擬前端可連接到用戶戶內(nèi)的線纜中不同的兩條線纜，所述線纜構(gòu)成了所述網(wǎng)絡的共享介質(zhì)，每個所述前端用于接收一個信道的數(shù)據(jù)；MIMO處理器，其用于一起處理從所述信道接收到的數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機，其中，所述多個是兩個，所述線纜 是所述戶內(nèi)的電力線中的相線、零線和地線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機，其中， 一個模擬前端可連接到所述 相線和所述零線，另一個模擬前端可連接到所述零線和所述地線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機，其中， 一個模擬前端可連接到所述 相線和所述地線，另一個模擬前端可連接到所述相線和所述零線。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接收機，其中， 一個模擬前端可連接到所述 相線和所述地線，另一個模擬前端可連接到所述地線和所述零線。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機，其中，所述線纜中的一條線纜是所 述戶內(nèi)的電力線中的地線。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機，其中，所述多個是大于兩個，所述 線纜是所述戶內(nèi)的電力線中的零線、地線和多條相線。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收機，其中，所述線纜是所述戶內(nèi)的電話 線線纜，每個所述模擬前端可連接到一對電話線線纜。
9、 一種用于戶內(nèi)多點網(wǎng)絡的MIMO電力線通信發(fā)射機，所述發(fā)射機包括多個模擬前端，其中，每個模擬前端可連接到用戶戶內(nèi)的線纜中不同 的兩條線纜，所述線纜構(gòu)成了所述網(wǎng)絡的共享介質(zhì)，每個所述前端用于發(fā) 送一個信道的數(shù)據(jù)；MIMO處理器，其用于處理要通過所述信道發(fā)送的數(shù)據(jù)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)射機，還包括模式協(xié)商器，所述模式協(xié) 商器用于確定所述信道上的傳輸質(zhì)量并據(jù)此從一組預定的模式中選擇工 作模式。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)射機，其中，所述多個是兩個，所述線纜是所述戶內(nèi)的相線，零線和地線，所述預定的模式包括下列至少之一空間分集、多信號、僅在地線上發(fā)送、在零線和地線上發(fā)送時降低功率。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)射機，其中， 一個模擬前端可連接到所 述相線和所述零線，另一個模擬前端可連接到所述零線和所述地線。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的發(fā)射機，其中， 一個模擬前端可連接到所 述相線和所述地線，另一個模擬前端可連接到所述相線和所述零線。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)射機，其中， 一個模擬前端可連接到所 述相線和所述地線，另一個模擬前端可連接到所述地線和所述零線。
15、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)射機，其中，所述線纜中的一條線纜是 所述戶內(nèi)的電力線中的地線。
16、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)射機，其中，所述多個是大于兩個，所 述線纜是所述戶內(nèi)的電力線中的零線、地線和多條相線。
17、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)射機，其中，所述線纜是所述戶內(nèi)的電 話線線纜，每個所述模擬前端可連接到一對電話線線纜。
18、 一種在電力線上進行通信的方法，所述方法包括以下步驟在至少兩個戶內(nèi)網(wǎng)絡設備之間通過多于一個信道來傳輸數(shù)據(jù)，其中， 每個信道通過用戶戶內(nèi)的線纜中不同的兩條線纜來定義。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述使用包括對經(jīng)所述線纜 接收到的數(shù)據(jù)的多輸入-多輸出處理。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述線纜是用戶戶內(nèi)的相線、 零線和地線。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述線纜是用戶戶內(nèi)的多條 相線、零線和地線。
22、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述線纜是用戶戶內(nèi)的一對 電話線線纜。
全文摘要
一種多輸入-多輸出(MIMO)通信單元，包括MIMO處理器和多個模擬前端。每個模擬前端可連接到用戶戶內(nèi)的線纜中不同的兩條線纜并處理一個信道的數(shù)據(jù)。MIMO處理器一起處理上述信道上的數(shù)據(jù)。在一個實施例中，所述線纜是用戶戶內(nèi)的電力線，包括電力線中的相線、零線和地線。在另一個實施例中，所述線纜是電話線對。
文檔編號G05B11/01GK101689043SQ200880022899
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月2日
發(fā)明者B·科爾 申請人:科珀格特通信有限公司