专利名称：处理信道的方法和装置以及包括该装置的通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理信道的方法和装置，并且涉及包括该装置的通信系统。
背景技术：
DSL或xDSL是在本地电话网的线路上提供数字数据传输的一类技术。 非对称数字用户线路(ADSL)是DSL的一种形式，一种在铜电话线上实现了比常规
语音频带调制解调器能够提供的数据传输更快的数据传输的数据通信技术。通过采用通常
不被语音电话呼叫所使用的频率，特别是高于普通人类听觉的频率实现该快速传输。 VDSL(甚高速DSL)是在单根双绞线上提供更快速的数据传输的xDSL技术。在大
约300米(1000英尺)的范围内实现高比特率，其对于对称接入允许26Mbit/s，或者对于非
对称接入允许下行高达52Mbit/s-上行高达12Mbit/s。 当前，标准VDSL使用多达4个的不同频带，两个用于上行(从客户到电信服务提 供商)，两个用于下行。适合的调制技术是QAM(正交幅度调制)或DMT(离散多音调制)。
根据其高带宽，VDSL能够在单个连接上支持像HDTV这样的应用，以及电话业务 (例如，网络电话)和一般互联网接入。 VDSL2(甚高速数字用户线路2)是利用原本用于普通老式电话业务(POTS)的现有 铜线基础设施的接入技术。VDSL2可以从交换局部署、从优选位于用户住宅附近的光纤馈送 箱部署，或者在建筑内部署。 VDSL2被设计为支持三重播放业务的广泛部署，三重播放业务诸如语音、视频、数 据、高清电视(HDTV)、以及互动游戏。VDSL2使得运营商能够逐步地、灵活地并且低成本地 升级现有xDSL基础设施。 ITU-TG. 993. 2 (VDSL2)是对G. 933. 1 (VDSL)的增强，其允许使用高达30MHz的带宽
在双绞线上传输高达200Mbit/s的非对称和对称(全双工)合计数据速率。 xDSL宽带调制方案在被引入到双绞传输线并且被调制解调器接收的串扰干扰方
面有问题。 当线路耦合时，特别是在用于分离信号传输的同一或相邻线束的线路对之间，发 生串扰。由此，来自一个或多个源的数据信号可以叠加在数据信号上并污染该数据信号。串 扰包括近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT)。 基于这种串扰，在相同和/或相邻多芯缆线或线束中的一条或多条相邻双绞电话
线上产生的串扰干扰可以很大程度地恶化在双绞线上传输的数据信号。随着传输速率增
加，该问题甚至将恶化，这会明显地限制要经由单线传输的最大数据速率。 多输入多输出系统(文中称为MIMO系统)在现代通信技术中非常重要。该MIMO
系统允许对电信系统的串扰干扰进行建模。 然而，要全面计算的MIMO系统意味着有时候完全不可行的超大量的处理工作。
发明内容
要解决的问题是以减少的特别是可计算的工作量来估计串扰。 根据独立权利要求的特征来解决该问题。另外的实施例是由从属权利要求得到的。
为了解决该问题，提出了一种处理信道的方法，其中用MMO系统(多输入多输出系统)对所述信道建模或者对其进行描述，该MIM0系统包括与传输线相关的第一系数和与传输线之间的串扰相关的第二系数，所述方法包括步骤
-群集第二系数的系数；
-处理群集的系数。 应当注意的是，用MIMO系统建模的信道可以被认为是传输线的线束，所述传输线用于数据传送(例如，语音、用户数据、控制信息)。传输线的线束可以示出串扰干扰，在其被降低之前的该串扰干扰可由文中所述的方案来评定和/或估计。 整个信道可以被建模为包括具有传输线基础设施的环路设备模型LPM，该LPM包括但不限于主分配框架、可选分路器和各种串扰干扰。特别地，该LPM可以用于对经由分开的端口的上行流量(从用户住宅设备CPE向交换局CO)和下行流量(从CO向CPE)进行建模。 另外，LPM可以包括脉冲响应的矩阵，该矩阵包括其对角线中的传输线的脉冲响应，以及其对角线之外的串扰干扰。 文中所述的方案允许群集该LPM的系数，并且允许独立地处理群集的系数，从而明显地降低整体处理复杂度。 该方案可以用于估计串扰，从而提高信道的信噪比(通过降低整体串扰)。 在一实施例中，处理群集的系数包括步骤-根据预定值调整第二系数的系数；-确定信噪比；-根据改善的信噪比调整系数。 根据预定值来选择第二系数的系数，并且基于该选择来计算信噪比。在下一步骤
中，调整(第二系数的)该系数以获得改善的信噪比。 根据另一实施例，该方法进一步包括步骤-改进群集的宽度；-根据改善的信噪比调整系数。 调整群集的范围或宽度，优选地按比例縮小群集。然后，调整(第二系数)的系数以获得改善的信噪比。 在又另一实施例中，该方法进一步包括步骤-在群集的宽度还没有达到阈值之前，确定信噪比并重复随后的步骤。
因此，预定阈值可以用于限制所述群集的宽度的按比例縮小。在没有达到该限制
之前，可以重复执行这些步骤。 另一实施例是根据预定相位和/或通过选择该相位来调整第二系数的系数。
特别地，可以任意选择该相位，并且可以监测所得的信噪比并从而优化之。
作为另一实施例，对于相邻的载波频率并行地选择若干预定相位。
有利地，依据MIMO系统的平滑度，可以在相邻载波上并行地处理多个相位。
在下一实施例中，该方法用于降低串扰或补偿串扰。 作为下一实施例，在数字用户线路环境(xDSL)中使用该方法。 再一实施例是在通信网络中使用该方法。 还可以通过包括处理器单元的用于估计串扰的装置来解决上述问题，该装置被布置和/或装配成使得可以在所述处理器单元上运行文中所述的方法。 在一实施例中，该装置为通信装置，特别是交换局、数字用户线路接入复用器或用户住宅设备。 还可以通过包括文中所述装置的通信系统来解决前述问题。
在以下附图中示出和说明
具体实施例方式
图1示出了对近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT)建模的多输入多输出(MIM0)系统； 图2示出了用于(发送方上的)线性预补偿的框 图3示出了包括训练补偿系数的步骤的流程图； 图4示出了包括通信网络的方案，该通信网络允许特别是经由xDSL连接从服务器向客户端发送数据。
具体实施例方式
图1示出了对近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT)建模的多输入多输出(MIM0)系统。环路设备模型LPM表示完整信道结构，该结构包括(但不限于)主分配框架、可选分路器和各种串扰干扰。 有利地，该环路设备模型LPM可以用于对经由分开的端口的上行流量(从用户住宅设备CPE到交换局CO)和下行流量(从CO到CPE)建模。 另外，环路设备模型LPM包括脉冲响应的矩阵，该矩阵包括其对角线中的传输线
的脉冲响应，以及其对角线之外的串扰干扰i一i 》")=X( '* x!)("
^ ( 1 ) 其中hk, k(t)与相应的传输线相关，从而表示所述传输线的脉冲响应，而hk, Jt)
(k#l)表示矩阵对角线之外的串扰干扰，即具有编号k的端口与具有编号l的另一端口之
间的串扰干扰。 应当注意到的是，符号*表示巻积操作。 优选地，使用离散多音传输(匿T)同步DSL端口，即根据等式(1)的输入-输出关系转变成根据下式的复QAM系数的相乘
〗 =
1=0 ( 2 ) 有利的是，由此提供的方案不需要任何修改以在用户住宅设备上执行。
线性时不变系统的识别优选地要求对系统施加已知输入信号，从而产生要确定的
5输出信号。主要焦点可涉及该输出信号的评定，该评定是难以经由xDSL中的反馈信道来执行的任务。尽管反馈信道在上行方向(从用户住宅设备到交换局)上可用，反馈信道的带宽明显小于xDSL下行连接中的带宽。对于活动xDSL连接的情况(也被称为"播放时间(showtime)")，将上行流量用作反馈信道是有问题的。 在不估计输入信号的情况下操作的步骤被称为"盲(blind)"步骤。这些盲步骤具有有限的功能，并且即使实在要操作，也只是在提供有限调制等级(例如，QAM<4)的移动无线通信扇区内的多载波传输的领域中可操作，并且这些步骤只能够处理有限数目(< 128)的载波。 与移动无线通信相反，xDSL，特别是VDSL允许具有高调制等级(例如，高达15)的数据速率，以及大量载波(例如，高达4096)，导致极大处理复杂度。然而，作为有利条件，xDSL领域使用大致上时不变的信道。 基于这些物理条件，特别是基于有限信号传播延迟，MIMO传输函数大致上具有有限的带宽。这导致这样的假设对于特定数目的载波频率，要确定或估计的系数大致上不变。 为了估计或评估该系数，可以使用重复步骤，特别是应用反复试验过程。 因此，有利地，为了补偿可以选择任意相位，并且监测所得的信噪比(SNR)。依据
MIMO系统(表示要建模的信道)的平滑度，用于补偿目的的不同相位可以被应用于相邻载波。 为了增加该方案的效率，整体带宽被分成多个子信道，即，系数被群集。可以根据适配的量化等级并且根据信号传播延迟来选择群集的大小。 对于粗略地群集子信道的情况，可以使用粗量化。否则，可以优选地应用细量化(细群集)。 图2示出了用于(发送方处的)线性预补偿的框图。被各个其它端口的复系数加权的信号被加到(混合到)离散多音发射机上。 对各端口 0到L执行QAM映射，其中端口 1到L的信号各自乘以复补偿系数b。然后，这些与端口 1到L相关的相乘的值与来自端口 0的信号相加，并且进一步进行反向快速傅立叶变换(IFFT)。
在下文中，参照以下变量
bk, i (m)复补偿系数(频率相关矩阵)k， 1 端口编号(0、1、2...L)
子信道的宽度子信道的编号单个载波的编号补偿系数的二进制字宽相位的划分(>4的偶数)
bu的复数二进制表示的编号
补偿系数的复数加权
N
m,
m
P
Q
P
入
在极坐标(绝对值和相位)中表示复补偿系数，其中绝对值被二进制量化，并且相
位被细分成Q级(类似于相移键控PSK)
:m(叫
p=0 ( 3 ) 应当注意的是，图3中的(半角)括弧指的是"值以下最接近的整数"。 假设16比特的二进制字宽(因此为16比特乘法)，P将优选地总计为4。另一优
点是通过复数乘法的极坐标表示实现了补偿器。 通过估计平均的SNR值(优选地在一组都具有相同相位值的载波上计算求平均，由此N个载波)内的最大值可以实现对补偿系数的比特级的估计
C /v'm〃+WO+l)-1
t(P)= argmax (I) (m')
肌拳，"'々脂'+< —i〗饥,="〃他( 4 )
补偿系数的适配导致使副载波的所有相位都等于等式(4)所列出的值
6 g
.2P
p=o ( 5 ) 图3示出了包括训练补偿系数的步骤的流程图。在步骤301中，初始化复补偿系数bu(m)。在步骤302中，对于单个载波m测量信噪比SNR。在步骤303中根据等式(4)最大化信噪比SNR，并且在步骤304中改进bu的复数二进制表示的编号以及子信道的宽度。在步骤305中，对复补偿系数bu(m)进行适配。在步骤306中，检查是否有可能进一步改进。如果有可能进一步改进，转移到步骤302，否则训练结束。 由此提出的方案允许MIMO系统的群集以及补偿系数的逐步改进。这只需要有限的计算工作量，并且确实节省了反馈信道中很大的带宽。 在图4示出了通信网络的特定方案。经由网络从服务器向交换局或数字用户线路接入复用器CO/DSLAM传送下行流量。CO/DSLAM还经由数字用户线路xDSL连接于用户住宅设备CPE。具体地，数字用户线路连接可以具有以下类型
-非对称数字用户线路八051^、八051^2、八051^2+ ;
-高数据速率数字用户线路HDSL ;
-甚高速数字用户线路VDSL、 VDSL2。 用户可以经由机顶盒和电视或经由个人计算机PC/TV连接于用户住宅设备CPE。从PC/TV送向服务器的数据被称为上行流量。 优选地，运营商或服务提供商想要通过用具有低串扰效应的高数据速率来高效率地使用从CO/DSLAM到CPE的xDSL下行方向。 文中所述的方案可以在CO/DSLAM内和/或CPE内运行。然而，有利地，服务提供商可以只修改CO/DSLAM以使其能够运行文中所述的方法。特别地，CPE不必被改变或修改。
特别地，可以与离散多音调制(匿T)或正交频分复用(OFDM) —起使用所说明的方
权利要求
一种处理信道的方法，其中由MIMO系统来表示所述信道，所述MIMO系统包括与传输线相关的第一系数和特别与串扰相关的第二系数，所述方法包括步骤-群集所述第二系数的系数；-处理所述群集的系数。
2. 如权利要求1所述的方法，其中处理所述群集的系数包括步骤 _根据预定值调整所述第二系数的系数；-确定信噪比；_根据改善的信噪比调整所述系数；
3. 如权利要求2所述的方法，包括步骤 -改进所述群集的宽度；_根据改善的信噪比调整所述系数。
4. 如权利要求3所述的方法，包括步骤-在所述群集的宽度还没有达到阈值之前，确定信噪比并重复随后的步骤。
5. 如权利要求2到4中的任何一项所述的方法，其中通过选择预定相位来调整所述第 二系数的系数。
6. 如权利要求5所述的方法，其中对于相邻的载波频率并行地选择若干预定相位。
7. 如前述权利要求中的任何一项所述的方法，用于降低串扰或补偿串扰。
8. 如前述权利要求中的任何一项所述的方法，在数字用户线路环境中使用。
9. 如前述权利要求中的任何一项所述的方法，在通信网络中使用。
10. —种用于估计串扰的包括处理器单元的装置，所述装置被布置成使得如前述权利 要求中的任何一项所述的方法可在所述处理器上运行。
11. 如权利要求10所述的装置，其中所述装置是通信装置，特别是交换局、数字用户线 路接入复用器或用户住宅设备。
12. 包括如权利要求10到11中的任何一项所述的装置的通信系统。
全文摘要
提供了一种处理信道的方法和装置，其中由MIMO系统来表示信道，该MIMO系统包括与传输线相关的第一系数和特别与串扰相关的第二系数，所述方法包括步骤(i)群集第二系数的系数；以及(ii)处理所述群集的系数。
文档编号H04B3/02GK101765983SQ200880101235
公开日2010年6月30日 申请日期2008年5月5日 优先权日2007年5月29日
发明者F·菲利皮阿克, R·比安奇, W·科泽克 申请人:诺基亚西门子通信公司