通过测量干扰来确定信道矩阵的制作方法

专利名称：通过测量干扰来确定信道矩阵的制作方法
技术领域：
本发明涉及多信道通信系统。
背景技术：
本部分的内容介绍了可以有助于更好地理解本发明的方面。因 此，本部分的描述应该据此理解并且不应该理解为关于何为现有技 术或者何为非现有技术的承认。
许多通信系统使用多个信道来提高数据速率和/或分离进行通信 的不同数据流。这种系统的例子包括一些无线通信系统、数字订户 线路(DSL)系统以及密集波分复用(DWDM)系统。在这种系统 中，各种信道共享物理通信链路的一部分，从而信道间串扰 (crosstalk)可以出现在信道之间。例如，DSL系统通过相同的双绞 铜线针对每个信道发送DSL音(tone)。由于该原因，可以在DSL 接收机处在一个或多个DSL音的频率信道中检测到对一个DSL音的 传输。通常，信道间串扰的存在意味着传输到一个信道的通信在一 定程度上可以在一个或多个其他信道上接收。
可以通过线性串扰模型描述多个多信道通信系统。线性串扰模 型限定了在通信时隙中发射符号和接收符号之间的关系，该关系如 下所示
y = //.% + z ( 1 )在式(1)中，N分量复矢量X、 Y和Z分别表示发射符号或信号、 接收符号或信号和噪声。特别地，这些矢量中的第k个分量Xk、 Yk 和Zk是第k个信道上的发送信号、接收信号和噪声信号。NxN复 矩阵H将称作信道矩阵。第(k, m)个分量Hk，m描述物理通信链路 如何响应于被发射到第m个信道上的符号产生第k个信道上的信号。 信道矩阵H的对角元素描述直接信道耦合，并且信道矩阵H的非对 角元素描述信道间耦合。发明内容各种实施方式提供可以在多信道通信系统中估计物理通信链路 的信道矩阵的方法和设备。具体地，实施方式依赖于测量的信号与 干扰加噪声比(SINR)以确定信道矩阵的一个或多个非对角元素。 所测量的SINR支持所述非对角元素的相对相位的确定。第一实施方式的特征在于一种包括发射机的设备。发射机配置 成经由物理通信链路的多个通信信道向一个或多个接收机发送符 号。发射机配置成基于在一个或多个接收机处的信号与干扰加噪声 比的值来估计针对物理通信链路的信道矩阵的一个或多个非对角元 素的一目^f立。第二实施方式的特征在于 一 种方法。该方法包括接收针对 一 个 或多个接收机的信号与干扰加噪声比的多个度量。 一个或多个接收 机经由物理通信链路耦合到发射机。物理通信链路支持发射机和一 个或多个接收机之间的多个通信信道。本方法还包括基于接收到的 多个信号与干扰加噪声比来确定针对物理通信链路的信道矩阵的一个或多个非对角元素的相位。


图1是示意性示出多信道通信系统的实施例的框图； 图2是示出用于估计针对支持多个信道的物理通信链路(例如 在图1的多信道通信系统中)的信道矩阵的一个或多个非对角元素的方法的流程图；图3是示出数字订户线路(DSL)通信系统的框图，该数字订户 线路(DSL)通信系统是图1的多信道通信系统的一个实施例；图4是示出另一个DSL通信系统的框图，该另一个DSL通信系 统是图1的多信道通信系统的另一个实施例；图5是示出密集波分复用(DWDM)光通信系统的框图，该密 集波分复用光通信系统是图1的多信道通信系统的另一个实施例；图6是示出多输入多输出(MIMO)无线通信系统的框图，该多 输入多输出无线通信系统是图1的多信道通信系统的另一个实施例；图7 ^_示出另一个无线通信系统的框图，该另一个无线通信系 统是闺1的多信道通信系统的另一个实施例；图8是示出用于评估信道矩阵的一个或多个非对角元素的幅度 和相对相位的方法(例如根据图2的方法)的流程图；以及图9是示出例如在图l和3-7的多信道通信系统之一中实现图2 的方法的发射机的实施方式的框图。在附图和文本中，类似的标号指示具有类似功能的元件。在附图中， 一 些特征的相对尺寸可以被增大以更为清楚地示出 这里所图示出的一个或多个结构。这里，通过附图和示意性实施方式的详细描述来描述各种实施 方式。然而，本发明可以以各种形式来实现而不限于在附图和示意 性实施方式的详细描述中所描述的特定实施方式。
具体实施方式
这里一些实施方式可以结合Mamoun Guenach、 Gerhard Kramer、 Jerome Louveaux、 JochenMaes、 Michael Peeters、 Luc Vandendorpe、 Jan Verlinden 、 Philip Whiting 、 Geert Ysebaert、以及Miroslav Zivkovic 的美国专利申请号11/897,809的标题为"DETERMINING CHANNEL MATRICES BY CORRELATED TRANSMISSIONS TO DIFFERENT CHANNELS",(案巻号Guenach l-12-l-l國l-l-l-20-l-9);和/或由Adriaan de Lind van Wijngaarden、 Gerhard Kramer 、 Philip Whiting 、 和Miroslav Zivkovic的美国专利申请号11/848,684的标题为 "METHOD AND APPARATUS FOR SELF-TUNING PRECODER", by (案巻号DE LIND VAN WIJNGAARDEN 21-10-18-7)中所描述的方法 和/或设备。上述引用的两件美国专利申请在2008年8月31日提交， 在此通过参考将其整体并入。这里，某些实施方式可以结合由GerhardKramer、 CarlNuzman、 Philip Whiting和Miroslav Zivkovic在2007年4月26日提交的美国 专利申请号No. 11/796,366所描述的设备和/或方法。在此通过参考 将该美国专利申请整体并入。本申请也可以通过参考将由Gerhard Kramer、 Philip A. Whiting 和Miroslav Zivkovic由2007年4月9曰所提交的美国临时专利申请 号60/922,703的整体内容并入。各种实施方式估计在图1中示意性示出的通信系统10的信道矩 阵H。通信系统10包括物理通信链路12、发射机14和一个或多个 接收才几16。物理通信链路12支持N个不同的通信信道，通过这N 个不同的通信信道，发射冲几14可以向一个或多个接收机16发送数 据符号流。在通信系统10中，物理通信链路12也造成信道间串扰，该信 道间串扰可以造成将在一个或多个接收机16处的多个信道上接收到 在一个信道上发射的数据符号。物理通信链路12的传输特性可以通 过等式(1)的线性串扰模型来描述，其中信道矩阵H是NxN的复 数信道矩阵。由于信道间串扰，可能期望估计信道矩阵H的非对角 元素的一个或多个，以预补偿或后补偿由物理通信链路12所产生的 串扰。发射机14配置成做出此类的估计，例如在不依赖于支持所述 非对角元素的直接度量的交换的通信协议的情况下做出。具体地， 一个或多个4妄收才几16测量一个或多个信道SINR或测 量直接代表此类信道SINR的值的对象。这里，信道SINR是指单个 信道的SINR或是指在若干相邻频带上求平均而得到的SINR,例如，在用于DSL通信系统的单个本地通信环路的DSL调制解调器处对于 若干相邻DSL音求平均而得到的SINR。在通信会话初始化和/或头见 则数据传输期间， 一个或多个接收机16可以进4亍这样的测量。 一个 或多个接收机16配置成例如经由物理通信链路12将信道SINR的所 述度量或直接代表信道SINR值的所述对象发送到发射机14。在通信系统10中，发射机14基于信道SINR的值来估计信道矩 阵H的非对角元素，例如经由图2的方法20。参考图2，方法20包括接收针对物理通信链路的信道SINR的 度量的时间序列，该信道SINR例如单个信道SINR或在若干个相邻 频带上求平均后得到的信道SINR (步骤22)。在某些实施方式中， 发射4几14可以经由反向物理通信链路12接收已经由一个或多个接「 收才几16所直接测量的信道SINR的值。在其他实施方式中，当与信 道的直接传输特性合并时，发射机14可以接收直接代表信道SINR 的一个或多个信道特性的度量。即，此类实施方式的发射机14根据 一个或多个信道特性以及信道的直接传输特性的度量来评估信道 SINR,例如如下面所描述的那样。此类直接传输特性的示例是发送 到单个信道的功率以及单个信道的直接增益。在步骤22处，故测量的信道SINR的接收机可以知道在〗言道 SINR被测量的时隙期间所发射的数据符号的具体形式。例如，在发 射的数据符号的形式与在步骤22处所接收的SINR之间可以存在已 知的对应关系。方法20包括估计信道矩阵的一个或多个非对角元素，例如以^更 找到将发射机耦合到一个或多个接收机的物理通信链路的相位。基 于在步骤22处接收的信道SINR的度量来估计一个或多个非对角元 素。在某些实施方式中，已知形式的各种发射数据符号与信道的 SINR的度量一起使用以估计信道矩阵的每个非对角元素。在某些实 施方式中，信道SINR或单个信道SINR的值用于估计针对物理通信 链路12的信道矩阵的整个非对角部分。这里，相位可以指相位角或相位因子。相位角的估计和相位角的三角函数的估计都是相位角的估计。例如，对于复数的实部和虚 部的评估提供了对于复数的相位的估计。另外，这里相位可以表示 相对相位或绝对相位。在方法20中，信道矩阵H优选地在SINR的序列被测量并且用 于估计信道矩阵H的一个或多个非对角元素的时间段上基本上是恒 定的。例如，具有最大幅度的信道矩阵的对角元素在所述时间段上 的改变可以小于约10%。图3-6图示出如图1中所示的多信道通信系统10的不同具体实 施方式。图3图示出数字订户线路(DSL)通信系统10A的部分。DSL 通信系统10A包括中央电话局2、本地通信环路3和单个DSL订户 4。中央电话局2和其DSL调制解调器5用作图1的发射机10。本 地通信环路3 (例如，双铰铜线)用作图1的物理通信链路12。 DSL 订户4的DSL调制解调器6用作图1的接收机16。在DSL通信系 统10A中，每个信道是针对DSL音(即，音T….,.Tn)之一的一个 频率范围。每个DSL音可以用于在中央电话局2和DSL订户4之间 的DSL调制解调器5、 6之间发送通信符号流。DSL音T!,....和TN 在频率上紧密间隔排列，从而在DSL音之一 (例如Tk)上发送的符 号可以造成在另一个DSL音(例如Tm，其中m^k)的频率范围内 在DSL订户的调制解调器6处检测到流。在DSL通信系统10A中， DSL订户4的调制解调器6在初始化时和/或在常规操作器件有规律 地测量一个或多个信道SINR的值或直接代表SINR的信道特性的 值。DSL订户4的调制解调器6将此类测量的值经由相同的本地通 信环路3发送到中央电话局2的调制解调器5。图4图示出DSL通信系统10B的一部分，该DSL通信系统10B 包括中央电话局2、多个本地通信环路3和多个DSL订户4。中央 电话局2和其多个DSL调制解调器5—起用作图1的发射机IO。多 个本地通信环路3用作图1的物理通信链路12。分离的DSL订户4 的多个DSL调制解调器6用作图1的一个或多个接收机16。在该实施方式中，每个本地通信环路3形成物理通信链路12的分离直接信 道。每个此类的信道与DSL订户4的DSL调制解调器6之一以及与 中央电话局2的DSL调制解调器5之一通信。
在图4中，本地通信环路3在彼此之间具有串扰，因为它们的 某些铜双铰线共享一个或多个相同的绑带(binder)或电缆7。在一 个或多个绑带或电缆7中，不同本地环路3的铜双铰线的邻近可能 造成它们之间的串扰。串扰可以造成通过中央电话局2的一个DSL 调制解调器5的音进行发送的数据流被多于一个的DSL订户4的 DSL调制解调器6^r测到。由于该原因，在DSL通信系统10B中的 信道矩阵的非对角元素可能是非零的。DSL订户4的调制解调器6 在初始化时和/或在常规操作器件有规律地测量一个或多个信道 SINR的值或一个或多个直接「K表SINR的信道特性的^f直。DSL订户 4的调制解调器6经由本地通信环路3将此类测量的值发送到中央电 话局2的调制解调器5。
图4的通信系统10B的某些实施方式可以使用多个DSL音来在 DSL调制解调器5、 6之间发送数据。接着，各个信道由单个本地通 信环路3和DSL音来进行索引，或可替代地，由单个本地通信环路 3和分离的若干相邻DSL音的组来进行索引。在此类的实施方式中， DSL音(即，T卜.Tn)的紧密间隔和/或本地通信环路3的不同环路 的铜双铰线的紧密邻近可能产生描述此类物理通信链路12的信道矩 阵中的非零非对角元素。
图4的DSL通信系统10B的某些实施方式可以向DSL订户4 发送数据，如在由Gerhard Kramer等人在2006年4月26日提交的 美国临时申请号60/795,369中描述的那样。在此通过参考其整体内 容而将该美国临时申请公开的内容并入。
图5图示出DWDM光通信系统10C,其包括光纤传输线12、光 发射机14和光接收机16。相同的光纤传输线12用作图1的物理通 信链路12并且支持 一 组波长信道人! ， ... ， XN上的光数据符号的传输。 波长信道、，...，？in紧密地间隔，从而在波长信道之一 (例如、)上的光数据符号的传输可能造成光接收机16在一个或多个其他波长 信道(例如信道人i,其中j^k)上检测到光数据符号。光接收机16 在初始化时和/或在常规操作期间有规律地测量针对 一 个或多个波长 信道的一个或多个SINR的值或直接代表SINR的DWDM信道特性 的值。光接收机16例如经由光纤传输线12向光发射机14发送此类 测量的值。
图6示出多输入多输出(MIMO)无线通信系统10D的一部分。 在MIMO通信系统10D中，自由空间通信链路12将发送的数据符 号从无线发射机14携带到无线接收机16。无线发射机14具有多个 独立的发射设备8…...8n,并且无线接收机16具有多个独立的4妄收 机设备9h…9N。自由空间通信链路12将发射设备8……8n和接收机 设备9…..9N进行互连，从而针对自由空间通信链路12的信道矩阵 可以具有非零的对角元素和非零的非对角元素。无线接收机16在初 始化期间和/或常规操作期间有规律地测量接收机设备9l5...9N的每 个的SINR或直接代表其的一个或多个信道特性。无线接收机16经 由相同的自由空间通信链路12向无线发射机14发送此类测量的值。
图7图示出替代的无线通信系统IOE,其中图6的单个无线接收 机16被多个分离的无线接收机^,...9n来替代。再次，无线发射机 14具有多个独立的发射设备8lv...8N，并且自由空间链路12将发射 设备81,....81^互连到分离的接收机91,...9^由于链路12的自由空间 形式，信道矩阵可以具有非零对角元素和非对角元素。每个无线接 收机9l5...9N在初始化期间和/或常规操作期间有规律地测量其自身 的SINR的值或直接代表其的一个或多个信道特性的值。每个无线接 收机9…..9N将此类测量的值发送到无线发射机14。
再次参考图1,发射机14和/或一个或多个接收机16执行由物 理通信链路12所支持的N个信道的物理特性的直接度量的有限集。 典型地，直接度量并不包括信道矩阵H的非对角元素的度量。然而， 直接度量确实支持在时间序列评估一个或多个信道SINR，例如支持 对于单信道SINR或在一'J、组相邻频带上求平均的单信道SINR的评估。根据此类直接度量的有限集，发射机14估计针对物理通信链路 12的信道矩阵H的一个或多个非对角元素，例如直至得到其绝对的 每列相位。对信道矩阵H的元素的估计通常比基本上会改变的4言道 矩阵H更快地执行。例如，每个估计可以在这样的时间段内完成， 在该时间段上，具有最大幅度的非对角元素的幅度在幅度方面改变 小于10%或甚至小于1%。
对于信道"k"，执行的直接度量集合可以包括直接信道增益dk 的度量、发送的信道功率Pk以及信道kSINR。在大约时间"t"处的 第k个信道的SINR称为SINRk[t]。直接信道k增益，即dk,是在没 有串扰和噪声情况下的比值Yk汉k或其时间平均。直接信道增益dk考
虑在物理通信链路12的第k个信道上的传输的延迟和衰减。直<1妄信 道增益dk也是信道矩阵的对角元素，即Huc-dk。发送的信道功率pk 是发射机14实际向第k个信道发送的功率或其时间平均。信道k SINR，即SINRk[t],定义在时间"t"处的第k个信道的质量并且可 以从下式评估
W = —— j i. (1 a)
上式中，EW)是U在通信时隙序列(例如连续时隙序列)上的时间 平均，，其中序列暂时处于或接近于时间"t"。对象IY^是由一个
或多个接收机16所接收的总信道k功率，即，在时隙上的平均。对 象IYk - dk'Xk|2是由 一 个或多个接收机16所接收的信道k上的串扰功率
和噪声功率的和并且在通信时隙上进行平均。在确定信道k的SINR 即SINRk[t]过程中， 一个或多个接收机16可以在时隙序列上对E(|Yk -dk'Xkf)求平均，从而关系式E(|Yk-dk.Xk|2) = ,2)- ldk.Xk卩基本上是有效
地。在时隙的序列上求平均可以明显地消除在平均对象E(|Yk - dk'Xk!2) 和E(IYW)中噪声的影响。根据这样的时间平均，等式(la)可以典型
地被重写成下面的形式5層*[f] = ~~l / '」，， (lb)
这里，Idi^Pk是直接信道k功率，其由一个或多个接收机16在时间
"t"处接收。两种形式的S皿"tl (即等式(la)或等式Ub))都 用于这里所描述的实施方式中的特定发送信号。
在各种实施方式中，& pk，和/或'(S!NRk[t])的值可以在运行时间经
由单端线路测试(SELT)或双端线路测试(DELT)来获得和/或经 由初始化协议来获得。dk，Pk，和/或'(SINRk[t])的值可以通过由发射机14
和/或由一个或多个接收机16所做的测量来获得。例如， 一旦在每N 个时隙中， 一个或多个接收机16可以评估^|2,并且接着，在大约 0.5秒或更长时段的时隙上对!Ykf求平均，以获得E(!Ykl2)。接着一个或 多个接收机16可以求解等式(lb)以获得S!NRk[t].的度量。
某些实施方式采用了一个或多个接收机16的通信协议，其用于 测量信道SINR,即SlNRk[t]。例如，VDSL2标准规定某些DSL收发 机将测量在一组若干相邻DSL音上求平均的SINR的值，并且接着 将会把此类SINR的度量发送到经由VDSL 2协议与这些DSL收发 才几进行通信的DSL收发4几。这里，信道SINR表示单个信道的SINR 或在若干相邻频率信道上求平均的信道的SINR。示例性的SINR是 用于DSL通信系统中的本地通信环路3的接收机处的SINR的值， 其中该值在大约3到IO个相邻DSL音上求平均。
现在参考图2,该方法20可以包括根据图8的方法30来估计信 道矩阵的一个或多个非对角元素的幅度和相位。例如，图1、 3、 4、 5、 6和7的发射才几14可以执行方法30以估计针对物理通信链路12 的信道矩阵的一个或多个此类非对角元素。
在某些实施方式中，在通过发射机和一个或多个接收机之间的 物理通信链路来发送数据的同时执行方法30。这些实施方式称为表 现时间(show-time )实施方式。
在某些实施方式中，在不通过发射机和一个或多个接收机之间 的物理通信链路来发送数据的同时执行方法30。此类的实施方式称为安静时间实施方式。
方法30包括在时间化处，在第一连续通信时隙序列期间从发射 机经由物理通信链路向一个或多个接收机发送第一形式的符号，即 X。在安静时间实施方式中，发射机可以在第一序列的时隙中向一个 或多个接收机发送预设的序列。例如，预设的序列可以是固定导频 序列，相同数据符号X的序列、十X和-X的序列、空符号的序列， 或另一个预设的序列。在表现时间(show-time)实施方式中，发射 机可以在第 一序列的时隙内向 一个或多个接收机发送基本上任意变 化的数据符号X的序列，例如属于用于经由物理通信信道发送数字 数据的固定星座图的符号。即，表现时间实施方式支持发射机经由 第 一序列向 一个或多个接收机发送基本上任意的数据序列。
方法30包括在一个或多个第二通信时隙序列期间(例如，连续 时隙的序列)经由物理通信链路从发射机向一个或多个接收机发送 第二形式的符号(步骤34)。每个第二形式的符号将被写成x(m), 其中"m"对第二形式的符号的类型进行索引。存在N种第二形式 的符号类型，其中N是信道数目。在第二序列之一的时间tm处，步 骤34包括在第二序列的通信时隙中向物理通信链路发送第二形式的 符号X(m)。这里，X(m)具有是X的微扰的形式，其是第一序列的符 号。具体地，第二形式的每个符号X(m)满足X(m)-X + s'E(m)。在该等 式中，每个E(m)是代表发送到单个信道"m"的信号的基本矢量。
例如，在图4的DSL系统10B中，基本矢量E(m)仅具有针对发 送到由"m"标记的本地通信环路3的信号的非零分量。对于不同的 m，每个E(m)可以例如是由"m"标记的本地通信环路的正弦波形。 不同的本地DSL订户环路将对应于不同的"m"值。但是，E(m)将 代表相同频率(即，相同的DSL音)的正弦波形。
在某些DSL系统中，每个E(m)可替换地代表单个本地通信环路 (即，DSL订户线路)上的一个频率DSL音。接着，对于不同的"m" 值，本地通信环路和/或DSL音可以改变。
在上面针对X(m)的等式中，X可以是针对第一序列的第一形式的符号的数字符号星座图的符号。在安静时间实施方式中，对于可
以在步骤32处发送的相同预设序列X,发射机可以发送满足 X(m) = X + s'E(m)的x(m)。例如，x的预设序列可以是固定的导频序列
或可以是空信号的序列。在表现时间实施方式中，发射机可以^"对 不同于步骤32中那些的X,发送满足X(m)-X + s'E(m)的第二形式的符 号X(m)。表现时间实施方式可以在用于估计信道矩阵H的第一和第 二序列中发送基本上任意的数据内容。如果步骤34包括发送多个第 二序列，则信道"m，，和相应的基本矢量E(m)可以在第二序列的不 同序列中不同。
在每个第二序列中，定义这里的第二形式符号的形式的尺度因 子s具有固定的幅度S.。相比较于第一形式符号的X的幅度，S.的幅 度可以大些或小些。在某些实施方式中，尺度因子s对于第二序列 的每个时隙具有相同的值。在其他实施方式中，尺度因子s具有交 替的符号，从而尺度因子的相应第二序列是可在一个或多个接收机 中可区别地检测的AC电流。
方法30包括在通信时隙的一个或多个第三序列期间，例如连续 的时隙期间，从发射机经由物理通信链路向一个或多个接收机发送 第三形式的符号(步骤36 )。对于大约在时间V-处发送的第三序列， 步骤36包括发送符号，即X(m，n),其形式又是符号在第一序列中可 以具有的第 一 形式的微扰。具体地，每个符号X(m，n)满足 X(m, n)= X + s'( E(m) + E(n))/(2f5 ，其中E(m)和E(n)是上述涉及信道"m" 和"n"的基本矢量，并且"X"是可以在第一序列中发送的第一形 式符号。例如，在该等式中，X可以再次属于针对第一序列的第一 形式符号的数字符号星座图。在该安静时间实施方式中，对于在步
骤32处发送的相同X或对于在步骤32处发送的相同预设序列，发 射机可以发送满足X(m，n)-X + s'(E(m) + E(n))/(2)。5的X(m，n)。例如，X的
预设序列可以是固定导频序列或可以是空信号的序列。在表现时间 实施方式中，发射机发送满足X机n)-X + s'(E(m)+E(n))/P严的符号 X(m，n)。这里，X的时间序列可以不同于在步骤32处所发送的，因为表现时间实施方式可以在第三序列中发送基本上任意的数据内
容。如果步骤36包括发送多个第三序列，则信道"m"和/或"n" 以及相应的基本矢量E(m)和/或E(n)可以针对第三序列的多个不同 序列而改变。
方法30包括在通信时隙的一个或多个第四序列期间，例如连续
的时隙期间，从发射机经由物理通信链路向 一 个或多个接收机发送
第四形式的符号(步骤38)。对于大约在时间tVn处发送的第四序列，
步骤38包括发送符号，即x'(m，n)，其也具有相对于第一序列中第一
形式的符号的微扰形式。具体地，每个此类的符号X'(m，n)满足 X，(m, n) = X + s.( E(m) + ph.E(n))/(2产5 ，其中相同类型的E(m)和E(n)是正交
归一化基本矢量；"ph，，是固定相位，例如exp(iTT/";，并且"x，，又是
第一形式的符号。例如，对于第一序列中的第一形式的符号，该等
式的X可以在数字符号星座图中。在安静时间实施方式中，对于在
步骤32处发送的X的相同预设序列，发射机可以发送满足 X，(m, n) = X+s'(E(m)+ph'E(n))/(2)°5的X，(m, n)。例如，x的预设序列可以是
固定导频或可以是空信号的序列。在表现时间实施方式中，对于不 同于在步骤32处发送的那些的X ,发射机可以发送满足 X，(m, n) = X + s.(E(m) + ph.E(n》/(2)0 5的符号X，(m， n)。再次，表现时间实施
方式可以在第四序列中发送基本上任意的数据内容。如果步骤38包 括发送多个第四序列，则对应于基本矢量E(m)和/或E(n)的信道"m" 和/或"n，，可以针对不同的第四序列而改变。
对于每个第三和第四序列，尺度因子s具有相同的幅度5、如关 于步骤34所讨论的那样。对于第三和第四序列的每个时隙，尺度因 子s可以具有相同的值，或可以具有在这样的序列中符号交替的值， 以便实现在接收机处的有区别的检测。
方法30包括接收针对第一、第二、第三和第四通信时隙序列所 测量的信道SINR的值(步骤40)。发射机接收从接收机接收到的 测量的信道SINR或根据直接表示其的特性来评估它们，并且可以识 别已接收其信道SINR的那些序列。方法30进一步包括#4居信道SINR或单个信道SINR来评估信 道矩阵的一个或多个非对角元素的幅度，该信道SINR或单个信道 SINR在步骤40处接收并且针对第一和第二时隙序列来测量(步骤 42)。对于信道k，在时间"t"处的相应单个信道SINR将表示为 SlNRk[t]'。可以在时间"tm，，处根据所接收的针对一个第二序列的时隙
的每信道功率的度量确定每个S皿k[tm]。例如，在时间"tm"处，一 个或多个接收机测量第二序列的时隙上的E(lYk(m) dk'Xicl2)或 E(|Yk(m)|2)。类似地，在时间"to"处根据所接收的针对第一序列的时
隙的单个信道功率的接收机度量来确定每个SINRk[t0]，或通过在相邻 频带上对其求平均(例如，在第一序列的时隙上E(iYk-dk'Xkl2)或印Ykl2)
的度量)来确定每个S"^kM。信道矩阵的每个非对角元素的估计使 用在步骤40处接收的信道SINR。
由于在时间tm处第二序列的发送数据符号X(m)具有形式 X + s'E(m):,针对此类第二序列的对象E(|Yk(m)|2)和E(IYk(m) - 4&|2)具有以
下的形式
五(| ^(m)-仏|2)|,m =五(| & —仏+ .|2) |,0
￡(|、-叭义*卩)|,。+|^/^卩 (2a)
以及
五(lK(m)卩)L =列K +.￡m卩)l,。*列&卩)l,。 + kI21仏， 卩(2b) 在等式(2a)和(2b)中，期望线性"s"项基本上平均为其幅度相比较于 |8|小的值，假如第二序列足够长。即，长的第二序列将线性"s"项 在一组X(通常该X在信道"m，，上的投影近似于随机)上求平均， 从而线性"s，，项具有小的幅度。根据等式(2a)-(2b)以及(la)-(lb),在
时间"tm"处的第二序列的31^"^]可以重新写为
5扁* [fm ] =- 1 ^ 1 ^~~^-^ (3a)
"j単广"m。+k卩m2
或
5層* [C ] =-r"^~~1 ^ i,尸*——^-7 . (3b)根据针对SINRk[tm]的等式(3a)或(3b)以及针对SINRk[t4的等式(l a)或 (lb)，信道矩阵H的第(k，m)个非对角元素可以通过下式给出
<formula>formula see original document page 18</formula>(4)
等式(4 )用于从接收到的信道SINR的度量来评估信道矩阵H的非 对角元素的幅度。事实上，在步骤42之前，基于接收到的S!NRk[to]和 SINRk[tm]妁值、Isl的预先选择值和已知值以及发射机和/或一个或多个
接收机的度量dk和Pk'，发射机可以评估等式(4)的右手侧。
在发送符号(即，X(m))的单个第二序列的方法30的实施方式
中，评估步骤42可以确定每个非对角元素""的幅度，对于其，在
接收步骤40处接收相应的信道k的SINR。如果接收步骤40包括接
收针对每个信道的信道SINR，则可以执行评估步骤42以确定信道
矩阵H的整个第m列的非对角元素。
如果方法30的实施方式包括发送数据符号(即X(n)，其中n^m，)
的多个第二序列，则评估步骤42可以确定信道矩阵H的一个或多个
其他列中的非对角元素的幅度。
如果方法30的实施方式包括发送N个第二序列，其中N是信道
矩阵的维数，则可以执行评估步骤42以确定信道矩阵的所有非对角
元素的幅度。
方法30也包括根据在步骤40处所接收的并且针对时隙的第一 、 第二、第三和第四序列所测量的信道SINR来估计信道矩阵H的一 个或多个非对角元素的相位。根据针对时间W的第三序列的时隙所 接收的信道功率的 一 个或多个接收机的度量(例如在时间W的第三 序列的时隙上的E(lYk(m， n) _ dk'Xkl2)或E(|Yk(m， n)|2)的度量)，获得针对第 三序列的每个SINRk[tm,n]。从针对时间t'm,n的第四序列的时隙的单个信
道功率的一个或多个接收机的度量(例如，在时间 .。的第四序列的
时隙上的E(IYk'(m, n)- dkOCk|2)或E(|Yk'(m， n)|2)的度量，或在若干个相邻频带
上对其求平均)，确定第四序列的每个S皿k[t'm.。]。
在某些实施方式中，估计步骤44根据描述第三和第四序列的时隙上的时间平均来确定 一 个或多个非对角元素的相对相位。在时间
tV"的第三序列中，发送的数据符号X(m，n)具有的形式为 X + s'( E(m) + E(n))/(2f5.。因此，对象E(|Yk(m, n)|2)和E(|Yk(m， n) - dk'Xk|2):(其在
所述第三序列上求平均)具有下面的形式
列i; (w,") - 4 &卩)I"=列- a & . ￡m + //. ￡j / w卩)|,。
,r* -仏|2) |,。
//*.m + I2
， 2 (5a) ，-《功l,。
和
五(i i2) ^ i2) i'o《[ii2+1 a." i2 +2111,1 a" i cosd u.
(5b)
这里，Hkm= Mkm .exp(i A》，其中Mkm和Am是'Hkm.的相应幅度和相位。在
时间t'm,n的第四序列中，发送的数据符号X'(m，n)具有的形式为 X + s'( E(m) + ph. E(n))/(2f5 。因此，如果"ph，，是"r，，则在所述第四 序列上求平均的对象E(lY，k(m， n)|2)和E(IY，k(m, n)- dk.Xk|2)具有的形式为
& -仏|2)|,。 1 I2
2 (6a)
腦-仏|2)|,0 +^".[11卩+1 I2 +211 H "M I .si顺，-A,")]
和
列|2) I,; ￡(| &卩)|,。 I2 +1 //M I2 +21 I. I I sin(A" —M)].
(6b)
从等式(la)、 (lb)、 (2a)、 (2b)、 (5a)、 (5b)、 (6a)和(6b),可以看
出在时间化，tm， tm'n和t'm.n处的信道SINR定义信道矩阵H的非对角元素 的相位相对于信道矩阵H的对角元素的相位的余弦和正弦。例如，
其中<formula>formula see original document page 20</formula>(6b)
因此，在某些实施方式中，步骤44可以涉及评估等式(6a)和(6b)的右 手侧以评估信道矩阵H的列中的一个或多个非对角元素的相对于相 同列的对角元素的相位的相位。步骤44可以涉及利用SINRk[to]:的测量
的值、以及在接收步骤40处接收的SINRk[U，:、 SINRk[tm,n，和SINRk[tVn]，的
度量来评估等式(6a)和(6b)的右手侧。
在各种实施方式中，步骤44可以或可以不包括确定信道矩阵H 的一个或多个非对角元素的绝对相位。在某些实施方式中，步骤44 可以包括向非对角元素的相对相位增加信道矩阵H的相同列的对角 元素的测量的绝对相位。所述对角元素的相位例如可以是针对直接 信道增益dk的相位。在其他实施方式中，步骤44并不找到此类非对 角元素的绝对相位。例如，发射机可以包括预编码器，其配置成基 于由方法30所确定的非对角元素的幅度和相对相位来对角化物理通 信链路。此类对角化可以在不需要非对角元素的绝对相位的情况下 执行。事实上，所述元素相对于相同列的对角元素的相对相位可足 以通过此类的预编码器来执行信道矩阵H的此类对角化。
如果方法30的实施方式涉及发送仅一个第三序列和仅一个第四 序列，则可以执行相位估计步骤44以确定非对角元素的相对相位， 对于该非对角元素，在步骤40处接收对应信道k的SINR。如果接 收步骤40包括接收针对N-l个信道的信道SINR,则可以执行相位 估计步骤44以评估信道矩阵H的整个第m列的非对角元素的相对 相位。
如果方法30的实施方式包括发送数据符号的多个第二、第三和第四序列，则可以在信道矩阵的多个列中获得信道矩阵的非对角元
素的相对相位的方式来执行步骤44。
如果方法30的实施方式包括发送数据符号的多个第二、第三和 第四序列，则可以^l行方法30以评估信道矩阵H的每个非对角元素 的此类相对相位。
在图2和8的方法20和/或30的其他实施方式中，在步骤32、 34、 36和38的第二、第三和/或第四序列中发送的符号可以具有与 在步骤32的第 一序列中发送的第 一形式符号不同微扰的形式。例如， 此类第二、第三、和/或第四序列中的一个或多个序列的每个符号x"
可以通过关系式x"-Q'X或可替换地，通过关系式X"-Q'X + D而与第 一序列的星座图的符号(即，X)相关，其中Q是固定的NxN矩阵并 且D是固定长度N的矢量。可以修改如这里所述的图8的方法30 的示例性实施方式，以在其中测量信道SINR的第二、第三和/或第 四序列中发送此类符号X，、并且可以修改步骤42和44以便能够评 估信道矩阵H的非对角元素。
可以使图1的发射机14和一个或多个接收机16来执行上述的 方法30的任意实施方式，以确定针对物理通信链路12的信道矩阵 的非对角元素。因此，发射机14的实施方式可以估计信道矩阵H的 一个或多于一个的非对角元素的幅度以及绝对相位或相对相位。
图9图示出在图1的通信系统10中使用的示例性发射机14。示 例性发射机14配置成执行如图2和图8中所示出的方法20和30的 步骤。发射机14包括发射机设备(Tx)、接收机设备(Rx)、数字 处理器(DP)、有源数字存储器(DM)、数据存储设备(DSD)、 以及通信总线(CB)。发射机设备Tx ^^皮配置且被连接，以向由物 理通信链路12所支持的N个信道发送N个符号流，使得数据流被 发送到接收机16。接收才几设备Rx被连4妄以例如经由物理通信链路 12来从接收机16接收符号。具体地，接收机设备Rx能够从接收机 16接收每个信道的SINR，并且被配置成或可被控制为将所述每个信 道的SINR存储到有源数字存储器DM。数字处理器DP配置成控制发射机Tx和接收机Rx并且执行存储在有源数字存储器DM中的程 序。有源数字存储器DM存储一个或多个指令程序，其中一个或多 个程序采用可由数字处理器DP执行的形式。 一个或多个程序包括执 行图2和图8的方法20和30的步骤的指令。有源数字存储器DM 也可以存储用于在执行所述指令中使用的数据，例如，在图2的步 骤22处和/或在图8的步骤40处所接收的信道SINR的测量的值。 数据存储设备DSD可以包括磁盘或光盘以及相关联的盘读取器和/ 或可以包括硬驱动器。数据存储设备DSD存储用于执行图2和图8 的方法20和/或30的程序指令。所述程序以可由数字处理器DP执 行的形式存储。通信总线CB配置成支持数字处理器DP、发射机设 备Tx、接收机设备Rx、有源数字存储器DM和数据存储设备DSD 之间的通4言。
发射机设备Tx也可以包括可由数字处理器DP配置和/或控制的 预编码器(P)。具体地，可以配置或控制预编码器P来使得发射机 设备Tx发送具有如图8的方法30的步骤32、 34、 36和38中所描 述的第一、第二、第三和第四序列形式的数据符号。此外，预编码 器可以配置成以有效地对物理通信链路12对角化的方式来对N个符 号流应用线性变换。即，预编码器P可以对N个符号流应用线性变 换，使得它们的通过物理通信链路12传输的后续变换基本上不混合 一个或多个接收机16处的不同符号流的符号。预编码器P配置成基 于由图2和图8的方法20和/或30所确定的信道矩阵H的形式来执 行此类的有效对角化。事实上，可以基于矩阵M的非对角元素的幅 度和相对相位来配置预编码器P。
根据本发明的公开内容、附图和权利要求书，本发明的其他实 施方式对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
权利要求
1.一种方法，包括接收针对一个或多个接收机的信号与干扰加噪声比的多个度量，所述一个或多个接收机经由物理通信链路耦合到发射机，所述物理通信链路支持所述发射机和所述一个或多个接收机之间的多个通信信道；以及基于接收的多个信号与干扰加噪声比来确定针对所述物理通信链路的信道矩阵的一个或多个非对角元素的相位。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括 从所述发射机经由所述物理通信链路向一个或多个接收机发送DSL音的流。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中每个信道对应于多个DSL 音之一。
4. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括将光符号的流从所述发射机经由所述物理通信链路的不同波长 信道发送到所述一个或多个接收机。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中每个确定的相位是所述信 道矩阵的一个或多个非对角元素相对于另一个元素的相对相位。
6. —种设备，包括发射机，配置用于经由物理通信链路的多个通信信道来向一个 或多个接收机发送符号；以及其中所述发射机配置用于基于在一个或多个接收机处的信号与 干扰加噪声比的值来估计针对所述物理通信链路的信道矩阵的一个或多个非对角元素的相位。
7. 根据权利要求6所述的设备，其中所述发射机配置用于基于 信号与干扰加噪声比的值来评估一个或多个非对角元素的相位。
8. 根据权利要求6所述的设备，其中所述发射机包括预编码器， 所述预编码器能够执行对所述物理通信链路进行有效对角化的预编码。
9. 根据权利要求6所述的设备，其中所述发射机配置用于经由 DSL音发送所述符号。
10. 根据权利要求6所述的设备，其中所述发射机配置用于通过 不同波长信道向所述物理通信链路发送光符号的流。
全文摘要
一种设备，包括发射机，配置用于经由物理通信链路的多个通信信道来向一个或多个接收机发送符号。该发射机配置用于基于在一个或多个接收机处的信号与干扰加噪声比的值来估计针对所述物理通信链路的信道矩阵的一个或多个非对角元素的相位。
文档编号H04L27/26GK101652971SQ200880011167
公开日2010年2月17日 申请日期2008年4月1日 优先权日2007年4月9日
发明者G·G·T·卡拉默, M·泽维科维克, P·A·惠廷 申请人:朗讯科技公司