专利名称：通过至不同信道的相关传输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：
这部分介绍了可能有助于促进更好地理解本发明的多个方面。因此，应该从该认 识角度来阅读这部分的内容，而不应该将其理解为承认了哪些是现有技术或者哪些不是现 有技术。 多种通信系统都使用多个信道来提高数据速率和/或将所传输的不同数据流分 开。在这些系统中，不同的信道共享部分物理通信介质，这导致信道间的串扰。这种信道间 串扰通常意味着传输给一个信道的通信在某种程度上能在一个或多个其它信道上被接收 到。这种信道间串扰或干扰通常是不期望的。 许多多信道通信系统可以通过线性串扰模型来描述。线性串扰模型如下定义了在 单个通信时隙中所传输的信号与所接收的信号之间的关系
Y = H X+V (1) 在等式(1)中，N分量复数矢量X、Y和V分别表示所传输的信号、所接收的信号和 噪声信号。这些矢量中的第j个分量Xj、 Yj和Vj是第J个信道上的所传输的信号、所接收 的信号和噪声信号的值。这里，NXN的复矩阵H将被称为信道矩阵。第(j，m)个分量Hj,m 描述物理通信信道如何响应于被传输给第m个信道的信号而在第j个信道上产生信号。特 别地，信道矩阵H的对角元素描述了直接信道耦合，并且信道矩阵H中的非对角元素描述信 道间串扰。
发明内容
各种实施例提供了能够确定多信道通信系统的信道矩阵中的非对角元素的方法 和装置。这些实施例使用信号与干扰加噪声的比(SINR)来估计信道矩阵的一个或多个非 对角元素和/或这些元素的比值，该信号对干扰加噪声的比(SINR)是在介质中的不同信道 上存在时间相关的数据信号流时测得的。 第一实施例描述了一种包括执行多个步骤的方法。这些步骤包括向多信道通信介 质中的第一信道传输第一信号流，同时向该介质的不同的第二信道传输第二信号流。该第 二信号流与该第一信号流在时间上充分相关。该方法包括接收在被配置成从该第一信道接 收信号的接收机处所测得的SINR。该SINR是在接收机接收该第一信号流时测得的。该方 法包括确定信道矩阵的该第一和第二信道之间的一个非对角元素或者该信道矩阵的所述 非对角元素与对角元素的比。所述确定步骤是基于该接收到的SINR进行的。
在该方法的某些实施例中，该确定步骤包括估计信道矩阵中的在该第一和第二信 道之间的非对角元素的相位和幅度。 在该方法的某些实施例中，这些步骤还包括向介质的第一信道传输第三信号流， 同时向介质的第二信道传输第四信号流，其中该第三和第四信号流在时间上充分地不相
4关。于是，该确定动作是部分基于由接收机在接收第三信号流时所测得的信号与干扰加噪 声的比进行的。 在该方法的某些实施例中，该第一信号流是通过对第三信号流和第二信号流进行 预编码来产生的，其中该第三和第二信号流是时间上充分不相关的。 在该方法的某些实施例中，这些步骤还包括接收在第二接收机处测得的第二信号 与干扰加噪声的比，其中该第二接收机被配置成从介质的第二信道接收信号。这些步骤还 包括接着确定信道矩阵的在第一和第二信道之间的不同的一个非对角元素或者该信道矩 阵中的所述不同的非对角元素与对角元素的比。所述确定在第一和第二信道之间的不同的 一个非对角元素或者该信道矩阵中的所述不同的非对角元素与对角元素的比的步骤是基 于接收到的第二信号与干扰加噪声的比进行的。 在该方法的某些实施例中，所述传输第一信号流的步骤包括将第一信号流从DSL 发射机传输给第一本地用户环，同时第二信号流被另一 DSL发射机传输给另一本地用户 环。 在该方法的某些实施例中，所述传输第一信号流的步骤包括将该第一信号流传输 给第一频率信道而第二信号流被传输给不同的第二频率信道。 其它实施例描述了包括发射机的装置。该发射机被配置成向多信道通信介质的第
一信道传输第一信号流以及向多信道通信介质的第二信道传输第二信号流。该发射机被配
置成使第一信号流与第二信号流在时间上相关，同时在被连接成用以从第一信道接收第一
信号流的接收机处测得信号与噪声的比。该发射机被配置成确定信道矩阵的在第一与第二
信道之间的一个非对角元素或者该信道矩阵中所述元素与对角元素的比。该发射机被配置
成基于所接收的信号与干扰加噪声的比的测量值来确定该元素或比值。 在该装置的某些实施例中，第一发射机包括第二发射机和第三发射机，第二发射
机被配置成向介质的第一频率信道传输第一信号流，以及第三发射机被配置成向介质的不
同的第二频率信道传输第二信号流。 在该装置的某些实施例中，第一发射机包括第二发射机和第三发射机，第二发射 机被配置成传输第一信号流给第一本地用户环作为DSL音，并且第三发射机被配置成传输 第二信号流给另一本地用户环作为DSL音。该第一发射机可以被配置成估计信道矩阵中的 在第一与第二信道之间的非对角元素与该信道矩阵中的对角元素之间的比的相位和幅度。 该第一发射机可以被配置成估计信道矩阵中的在该第一与第二信道之间的非对角元素的 相位和幅度。该第一发射机可以被配置成通过对第三信号流与第二信号流一起进行预编码 来产生第一信号流，其中该第三和第二信号流在时间上充分不相关。
图1是图示一个多信道通信系统的框图，该系统使用信号与干扰加噪声的比的测 量来估计那里的信道矩阵中的非对角元素； 图2是图示作为图1中的系统的一个具体实施例的数字用户线(DSL)通信系统的 框图； 图3是图示在图1中的系统的一个具体实施例中的支持与单个DSL用户的DSL通 信的DSL通信系统的一部分的框 图4图示了作为图1中的系统的一个具体实施例的波分复用(WDM)光通信系统；
图5是图示作为图1中的系统的一个具体实施例的具有多天线发射机的无线通信 系统的框图； 图6是图示作为图1中的系统的另一具体实施例的具有多天线发射机的无线通信 系统的框图； 图7是图示一种用于估计诸如图1-图6中的系统之类的多信道通信系统中的信
道矩阵中的一个或多个非对角元素的方法的流程图； 图8是图示图7中的方法的各种具体实施例的流程图； 图9是图示图7和图8中的方法的第一和第三示例性实施例的流程图，其中信道 矩阵中的非对角元素分别是在信道子集中缺少预补偿的条件下和存在预补偿的条件下确 定的； 图10是图示第二示例性实施例的流程图，其中图7和图8中的方法被应用到未被 预补偿的一组信道； 图11是图示第四示例性实施例的流程图，其中图7和图8中的方法被应用来更新 一组信道的预补偿以说明信道矩阵的时间演进；以及 图12是图示第五示例性实施例的流程图，其中图7和图8中的方法被应用以确定 在一个经预补偿的信道组之外的信道与之内的信道之间的信道矩阵元素，其中相关的扰动 被传输给外部信道以确定该元素。 在附图和文字说明中，相同的参考号指示具有相似功能的单元。 这里，各种实施例通过各附图以及具体实施方式
部分进行更为完整地描述。然而，
本发明可以以各种形式来具体实现并且不限于在附图以及具体实施方式
部分中所描述的
具体实施例。
具体实施例方式
Gerhard G. Kramer、 Philip A.Whiting禾口 Miroslav Zivkovic的 名 称 为"DETERMING A CHANNEL MATRIX BY MEASURINGINTERFERENCE"的美国专禾U申请 No. 11/897， 877 以 及Adriaan deLind van Wijngaarden、 Gerhard G. Kramer、 Philip A. Whiting和Miroslav Zivkovic 的名称为"METHOF AND APPARATUS FORSELF-TUNING PRECODER"的美国专利申请No. 11/848，684都是在2007年8月31日提交的，并且通过援引 将其整体并入此处。 这里，相位可以指相位角或相位因子。同样，这里，对相位自身的估计以及对相位 角的三角函数的估计都是对相位角的估计。例如，对复数的实部和虚部的求值提供了对复 数的相位的估计。同样，这里，相位可以指相对相位或绝对相位。 图1示出一个多信道通信系统10，其包括物理通信介质12、多信道发射机14和N
个单信道接收机16^162.....16N。物理通信介质12支持在发射机14和N个接收机16^
162.....16,之间的直接的点对点的通信信道。每个通信信道支持从发射机14中的相应的
传输设备15^152.....15N向接收机16^162.....16N中的相应的一个接收机的信号流的前
向传送。出于这个原因，发射机14可以经由物理通信介质12中的N个点到点信道发送独 立的信号流给接收机16^162.....16N中的每个接收机。在某些实施例中，该点到点信道还支持以与前向通信的数据速率相同或不同的数据速率进行的从接收机16^162.....16N到
相应的传输设备15^1^.....15N的反向通信。 多信道通信系统10的传输属性至少由等式(1)的线性串扰模型来近似描述。虽 然信道矩阵H中的对角元素通常比非对角元素大得多，但是存在某些原因，期望得到对信
道矩阵H中的非对角元素的估计。例如，接收机16^162.....16,处的信道间串扰可能降低
可用的数据速率，并且对信道矩阵H的认知可以用于经由预编码器18中的预补偿来减少这 种不期望的串扰。 预编码器18并行地对至N个信道中的两个或多个信道的下行数据传输进行预编 码。这里，预编码是指在并行地同时将一批输出信号传输给物理通信介质(例如介质io) 之前对该批同时输出信号进行线性变换。这里，预编码可能出于两个不同原因来进行。第 一，这种预编码可以被执行以充分移除在一组下游接收机(例如图1中的接收机16^16,的 子集)处的串扰。这种类型的预编码通常需要对信道矩阵H的非对角元素的估计的认知， 并且也被称为预补偿。第二，预编码可以在待传输给较小的信道子集的信号间进行，目的是 在测量所述信道的属性期间在传输给所述不同信道的信号流之间引入时间相关性。实际 上，在测量所述信道的信号与噪声加干扰的比(SINR)期间，这种时间相关性被用在下面描 述的方法30中，其中SINR随后被用于确定信道矩阵H的非对角元素。
通信系统10被配置成确定信道矩阵H中的一个或多个非对角元素或者信道矩阵 中的一个或多个这种非对角元素与对角元素的比。这一个或多个确定不依赖于支持对信道
矩阵H中的非对角元素的直接测量的通信协议。相反，接收机16^162.....16,测量它们的
信道SINR，而发射机14使用这些测得的SINR来估计信道矩阵H中的一个或多个非对角元
素。接收机16^162.....16N可以在会话初始化期间和/或在数据传输会话期间执行这种
信道SINR测量，例如用以跟踪信道矩阵H的演变。接收机16"162.....16,可以例如经由
相同的物理通信介质12将信道SINR的测量结果传输回发射机14。 这里，信道SINR是单个信道的属性或者是这种单个信道的一个紧密相关的小组
的属性，因此该SINR的值是相关的信道组中的各个信道的SINR的指示。 图1中的多信道通信系统IO可具有如图2-图6中的系统10A、10b、10C、10D所图
示的大量的各种各样的具体实现。 图2示出数字用户线(DSL)通信系统10A中的一部分，其包括接入复用器2、本地
用户通信环3i.....3w和DSL用户驻地(premise)设备^.....4N。接入复用器2和它的一
组DSL调制解调器15工.....15,用作图1中的发射机14。本地用户通信环3工.....3N的集
合用作图1中的多信道通信介质12。 DSL用户驻地设备^.....4,和相应的DSL调制解调
器^.....16w用作图1中的接收机^.....16N。每个本地用户通信环3工.....3w形成在
接入复用器2中的DSL调制解调器15工.....15N中的对应的DSL调制解调器与DSL用户驻
地设备^.....4N中的DSL调制解调器^.....16N中的对应的DSL调制解调器之间的直
接信道。 在图2中，本地通信环3工.....3N中的某些之间可能具有串扰，例如因为它们的双
绞铜线对共享一个或多个公共的束带(binder)或电缆7。在一个或多个束带或电缆7中，
本地通信环3工.....3N中的不同的通信环中的双绞铜线对的物理靠近会导致串扰，并且因
此在信道矩阵H中产生非零的非对角元素。
在图2中，DSL用户驻地设备^.....4N中的DSL调制解调器^.....16N被配置
成测量单个DSL音(tone)的信号与干扰加噪声的比(SINR)或测量在少量的相邻DSL音上
的平均SINR，例如对4-8个DSL音进行平均。DSL调制解调器^.....16N在DSL会话的初
始化时和/或在DSL通信自身期间测量所述SINR，以例如跟踪信道矩阵H的演变。DSL用
户驻地设备^.....4N中的DSL调制解调器.....16N将测得的SINR值经由本地通信环
3!.....3N回传给接入复用器2中的DSL调制解调器15!.....15N。 图3图示DSL通信系统10B的一部分，该DSL通信系统10B支持在接入复用器2
和单个DSL用户4之间的在N个不同的DSL音1\.....TN上的数据通信。DSL通信系统10B
包括接入复用器2中的DSL调制解调器15、本地用户通信环3、以及DSL用户驻地设备4
中的DSL调制解调器6。 DSL调制解调器6包括用于每个DSL音1\.....TN的解调器电路
16工.....16N。接入复用器2和其DSL调制解调器15用作图1中的发射机14。本地环3 (例
如双绞铜线对)用作图1中的物理通信介质12。 DSL音L.....Tw中的每个DSL音的频带
用作图1中的信道中的一个信道。DSL用户驻地设备4中的每个解调器电路16工.....16N
用作图1中的接收机16工.....16N中的一个接收机。 在DSL通信系统10B中，DSL音L.....T,在频率上紧密间隔。出于这个原因，串
扰发生在不同的DSL音1\.....TN的频带之间。DSL用户4中的调制解调器6测量各个DSL
音1\.....TN的频带上的SINR或者DSL音1\.....TN中的相邻DSL音的较小的组上的平均
SINR。调制解调器6可在DSL会话的初始化时或者在DSL数据通信期间进行这些测量，以 例如跟踪信道矩阵H的变化。DSL用户4中的DSL调制解调器6经由相同的本地用户通信 环3将由这种SINR测量所获得的值传输给接入复用器2中的DSL调制解调器5。 再次参考图2，通信系统10A的某些实施例使用多个DSL音1\.....1 来在DSL调
制解调器15工.....15N与DSL调制解调器16工.....16N的对应对之间传输数据。在这些实
施例中，一个本地通信环3工.....3N中的一个DSL音1\.....TM的每个频率范围可定义图1
中的物理通信介质10中的一个单个信道。在这种实施例中，信道间串扰可能不同地影响不
同的本地通信环3工.....3N中的各种DSL音。因此，在这种实施例中，信道矩阵H中的列和
行可由DSL音1\.....TM(或其中的不相交的较小的组)的标识和本地通信环3工.....3N的
标识二者来索引。在这种实施例中，每个DSL调制解调器16工.....16,可测量单独的一个
DSL音1\.....TM的频带的SINR，或者可测量在这种DSL音1\.....TM中的少量相邻频带上
的平均SINR。 图4图示波分复用(WDM)光纤通信系统IOC，其包括光纤传输线12、多波长光发射
机14、以及多波长光接收机16。光纤传输线12通过支持在一组波长信道、.....A,上传
输光数据信号，用作图1中的物理通信介质12。波长信道、.....A,紧密间隔，由此导致
其间的光串扰。光接收机16在会话初始化时和/或在传输光通信期间测量每个波长信道
入!.....入N的SINR(即SINR人)，也即用以跟踪信道矩阵H的改变。光接收机16将测得的
SINRA经由例如光纤传输线12自身来传输给光发射机14。 图5图示多天线无线通信系统10D的一部分，其包括具有多个独立无线传输设备
15工.....15N的无线发射机14，具有多个独立无线接收设备16工.....16N的无线接收机16，
以及自由空间区域12。自由空间区域12将发射机14的无线传输设备A.....15,耦合到
接收机16的无线接收设备^.....16N。因此，自由空间区域12用作图1中的物理通信介
8质10。每个无线接收设备16工.....16,被配置成在数据通信会话的初始化时和/或在执行
这种数据通信期间测量其自身的SINR。无线接收机16被配置成将测得的SINR值经由例如 自由空间通信介质12回传给无线发射机14。 图6图示多天线无线通信系统10E的另一实施例。系统10E包括具有无线通信设
备.....15N的无线发射机14，多个独立无线接收设备.....16N，以及自由空间区域
12。自由空间区域12将发射机14的无线传输设备15工.....15,耦合到接收机16的无线接
收设备16工.....16N。因此，自由空间区域12用作图1中的物理通信介质10。每个无线接
收设备16工.....16w被配置成定期地测量其SINR以及将其每次测得的SINR值没有大的延
迟地发送回无线发射机14。 图1-图6中的每个多信道通信系统10-10E被配置成根据方法30来估计其信道 矩阵H的一个或多个非对角元素。在方法30中，在不同信道上的相关的信号传输被用于探 查系统，同时测量供在确定系统的信道矩阵H的非对角元素时使用的属性。通过扫描各种 信道对，多信道通信系统的某些实施例使用该方法30来估计信道交叉(crossing)矩阵H 中的每个非对角元素。特别地，这种多信道通信系统可使用方法30来初始化和/或更新提 供理想的预补偿的预编码器。这里，理想的预补偿是指这样的预编码，其被配置成在多信道 通信系统中的下游接收机处充分移除串扰。 图7-图8图示方法30如何确定信道矩阵H中的非对角元素或这种非对角元素与 相同信道矩阵H中的对角元素的比。 方法30包括从发射机(例如图1中的发射机14)向物理通信介质(例如图1中 的介质12)中的第一信道S传输一个或多个第一信号流(步骤32)。传输一个或多个第一 信号流的步骤32与从相同发射机向相同物理通信介质中的不同的第二信道K传输一个或 多个时间相关的第二信号流是并行地进行的。 在步骤32中，向第一和第二信道的并行传输的执行可以包括将第三信号流和第 二信号流进行预编码以产生该第一数据流。这里，第三和第二信号流可以是时间上不相关 的。在步骤32中，这种预编码可以导致第一和第二信号流之间的时间相关性。特别地，这 种预编码将导致第一和第二信号流以锁步(lock-st印)的方式在时间上相关，也即以逐个 信号间隔相关的方式相关。 在步骤32中，该物理通信介质支持在第一信道S与第二信道K之间的串扰。
在步骤32中，一对或多对时间上相关的第一和第二信号流可以被传输。在多对这 种相关的流被传输的实施例中，如下所示不同的对之间通常具有不同的相关性。
方法30包括在发射机处接收一个或多个SINR，其中每个这种SINR是由第一信 道S的接收机或者第二信道K的接收机所测量的(步骤34)。这里，"一个信道的接收机" 是指被配置并连接成从该信道接收信号流的接收机。接收机可以例如是图1中的接收机 .....16n中的一个。 在步骤34中，每个这种SINR是在测量接收机在接收步骤32中所传输的第一或第 二数据流之一时测得的。在那些在步骤32中传输多对相关的信号流的实施例中，所述接收 机在接收每个这种对中的一个信号流时测量单独的SINR。另外，步骤34中的每个SINR的 测量是在存在来自相同对中的该测量接收机未被配置或连接成接收的流的串扰的情况下 执行的。
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这里，步骤34中的每个SINR的值将被称为SINR^，其中下标CXT意指相关的串扰。这种标注被使用，因为每个这种SINR是在存在来自步骤32中所传输的信号流之一的相关串扰的条件下测量的。优选地，每个这种SINRCXT的测量包括时间平均，从而其它信道传输的信号流不贡献相关的贡献给测得的SINR。 方法30包括确定信道矩阵H的在第一信道S与第二信道K之间的一个非对角元素，或者确定这种非对角元素与相同信道矩阵H中的对角元素的比(步骤36)。这里，这种确定至少部分是基于一个或多个所测得的SINR，所述SINR是由发射机在步骤34中接收到的。在某些实施例中，图1中的发射机14在步骤36中执行对该矩阵元素或它的比的确定。
在某些具体实施例中，方法30还包括如图8所图示的确定步骤步骤38和40中的一个或多个。 参考图8，方法30可包括在接收机处接收由相同接收机如在步骤34中那样所测得的另一 SINR(步骤38)。该接收机在第一和第二信号流S和K之一未被传输的时间段期间测量该另一SINR。也即，所测得的该另一SINR是在没有向信道对中的信道传输否则可能在测量SINR的接收机处产生串扰的任何信号流时测量的。这里，在步骤38中测得的SINR将被称为SINR皿，这里下标NXT意指没有任何串扰。这种标注被使用，因为这种SINR是在不存在来自第一和第二信道中的接收机未被配置成从其接收数据流的那个信道的串扰的情况下测得的。优选地，SINRNXT的测量包括对测量结果进行平均以平均掉与通信系统中的任何剩余激活信道的相关性。 在方法30的执行了步骤38的具体实施例中，在步骤36中确定信道矩阵H的非对角元素或非对角元素与信道矩阵中的对角元素的比，还将部分基于在步骤38中发射机接收到的SINRNXT。 参考图8，方法30可包括在相同发射机处接收又一 SINR，该又一 SINR是由测量在步骤34中接收到的SINR的相同接收机所测量的(步骤40)。该接收机是在时间上充分不相关的信号流被并行传输给第一和第二信道时测量的该又一 SINR。这里，在步骤40中测得的SINR将被称为SINR皿，其中下标UXT意指不相关串扰，因为这种SINR是在存在来自步骤32中的第一和第二信道中的另一个信道(也即不是该接收机用于接收的那个信道)的不相关串扰的情况下测量的。优选地，SINR皿的测量包括时间平均，其充分平均掉来自接收机处由于任何剩余激活信道的串扰的相关性。 在方法30的执行了步骤40的具体实施例中，在步骤36中确定信道矩阵H的非对角元素或这种非对角元素与相同信道矩阵中的对角元素的比，还将部分基于在步骤40中发射机接收到的SINRUXT。 在某些实施例中，图1中的多信道通信系统IO被配置成使得第一和第二信道二者的接收机都在步骤34中将测得的SINR传输给发射机。接着，步骤36的执行可以包括确定信道矩阵H的在第一和第二信道之间的两个非对角元素或者可包括确定两个这种非对角元素与信道矩阵H的对角元素的比。这种确定将部分基于在步骤34中接收到的两个SINR的测量结果。 例子1 :在缺少预补偿的条件下寻找信道矩阵 图9图示方法30的第一示例性实施例，其中图8中的步骤34、36和40被执行。这个示例性实施例是在多信道通信系统没有预补偿时执行的。例如，这个示例性实施例可用于获取预补偿矩阵的初始形式。 这个示例性实施例被应用到一个多信道通信系统，其中信道0.....K在步骤32中
测量SINR期间是激活的。在这个实施例中，在信道S和K之间的信道矩阵元素与所述矩阵的对角元素的比的幅度和相位是在步骤36中被确定的。所确定的比是H^/H^，其中步骤32中的第一信道是信道S，而步骤32中的第二信道是信道K。 在这个示例性实施例中，步骤32包括向第一信道S传输第一信号流Xs (1).....
XS(P)，同时并行地向第二信道K传输第二信号流XK(1).....XK(P)。在该传输期间，第一
信号流中的每个信号Xs(j)满足Xs(j) = Ds(j)+z *XK(j)， j = 1.....P。这里"z"是实数
或复数标量因子，虽然其对于每个这种第一信号流是常数，但是在不同的第一信号流中可
以不同。从这种形式开始，可以看出用信号流Ds(l).....DS(P)対第二信号流Xk(I).....
XK(P)进行常数预编码可以产生在步骤32中所传输的第一信号流。在步骤32期间，每个信
号流Ds(l).....DS(P)与对应的信号流XK(l).....XK(P)是时间上充分不相关的。例如，多
个Djj)的每个信号流可携带与由多个Xjj)的对应信号流所携带的数据序列相独立的数据序列。作为替代，多个Djj)的信号流可以是空(null)信号流。在步骤32中，在每对相
应的Xs(l).....XS(P)和Xk(I).....XK(P)信号流的锁步传输期间，多个Xs(j)中的附加项
z XK(j)导致第一信号流与第二信号流在时间上相关。 这里，在向第一信道S和第二信道K传输时间上相关的信号流对Xs (1).....Xs (P)
和XK(1).....XK(P)时，在第一信道S的接收机处所测得的SINR被称为SINRCXT,Z。 该第一示例性实施例应用若干条件以简化对针对第一信道S的接收机所测得的
SINR的说明。首先，在每个SINR^,z的测量期间，在包括信号流Ds(1).....DS(P)的组与被
传输给除第一信道S之外的信道的信号流之间的时间相关性相比于所传输的每信道功率而言为小。假设这些信号流中的每个都携带独立的数据流并且用于平均SINRexT,z的每个测量的时间段足够长，则这种相关性可以为小。其次，在每个SINRc^的测量期间，在传输给第二信道K的信号流与传输给其它信道(也即除第一信道S和第二信道K之外的其它信道)的信号流之间的时间相关性相比于所传输的每信道功率而言为小。出于方便考虑，在这个实施例中，虽然还对传输功率施加了条件，但是本领域技术人员将能够修改该示例性实施
例以说明不同的功率条件。第一功率条件是，传输给除第一信道S之外的每个信道O.....
K的平均功率(也即当在用于测量SINR^b的时间段上被平均时)是P『第二功率条件是，
信号流Ds(l).....DS(P)的平均功率(当在用于测量SINRcxT,z的时间段上被平均时)也是
Pw。针对上述条件，每个测得的SINR^,值，近似由下式给出 在等式(2)中，P,是在信道S的接收机处的平均噪声功率，其是在接收机测量SINRCXT,Z的值的时间段上进行的平均。 如图9中所示出，两个这种相关的信号流对在步骤32中被传输给第一和第二信道。对于一个这种信号流对，z= e，其中在这个例子中e是实数。对于另一个这种信号
11流对，z = i e ，这里"i"是-l的平方根。在某些这种示例性实施例中，e被固定为比
"l"小得多，从而每个第一信号流中的时间上相关的部分相比于Ds(l).....DS(P)信号流而
言是非常小的。使用这种小扰动可以帮助实现第一信号流携带数据而同时SINRexT,z的值被
测量以估计信道矩阵中的非对角元素。对DJ1).....DS(P)信号流使用这种小扰动还可帮
助确保时间上相关的扰动不会导致违反对传输给第一信道S的功率的外部约束。 在第一示例性实施例中，方法30可以可选地包括执行图8中的步骤38。在步骤
38的这种执行期间，也维持一定条件以简化对SINR^,,的测量值的说明。特别地，所述条
件是在传输给第一信道S的信号流与传输给信道0.....(K-l)中的其它信道的信号流之
间的时间相关性相比于那里所传输的每信道功率而言为小。出于简化起见，还对传输功率施加条件，但是本领域技术人员将能够适当地修改所描述的这个实施例以说明所施加的其它功率条件。所施加的功率条件是当在用于测量SINR^b的值的时间段上进行平均时，平
均功率Pw被传输给每个激活的信道O.....(K-l)。针对这些条件，在步骤38中，所测得的
SINR^u值将近似由下式给出 在等式(3)中，PN是接收机S处的噪声功率在第一信道S的接收机测量SINRCXT, z值的时间段期间的平均。 在这个示例性实施例中，如图9所示，方法30包括执行步骤40。在步骤40的执行期间，若干条件被维持以简化对测得的SINRuxT值的说明。首先，在传输给第一信道S的信
号流与传输给信道0.....K中的其它信道的信号流之间的时间相关性相比于所传输的每
信道功率而言被保持为小。其次，在SINRUXT的测量时间段期间，在传输给第二信道K的信号流与传输给其他信道的信号流之间的时间相关性相比于所传输的每信道功率而言被保持为小。虽然出于简化的原因，还对传输功率施加条件，但是本领域技术人员将能够恰当地修改所描述的实施例，如果其它条件被施加在传输功率上。所述施加的功率条件是传输给
每个激活信道0.....K的功率当在用于测量SINRUXT值的时间段上平均时是Pw。针对这些
条件，所测得的SINR皿值近似由下式给出SINRuxt = 在等式(4)中，P,是第一信道S的接收机处的噪声功率在该接收机测量SINRUXT值的时间段上的平均。 在该方法30的示例性实施例中，在步骤32、40和38中的SINRCXT, E 、 SINRCXT, i. E 、SINRUXT以及可选的SINRNXT的测量是邻近的时间段中做出的，从而在这些测量中物理通信介
(4)
12质12的属性基本不变。 在该示例性实施例中，步骤36包括根据如在等式(4)、 (2)和(3)中所限定的SINRUXT、 SINRCXT, E 、 SINRCXT, i. E以及可选的SINRNXT的测量值，确定比值HSK/HSS的幅度和相位角。特别地，等式(3)和(4)暗示了幅度满足
<formula>formula see original document page 13</formula>
因此，在该示例性实施例中，步骤36的执行可包括对等式(5)的右手侧的求值，以根据步骤38中在发射机处接收到的SINR^和SINR認的测量值确定|HSK/HSS|的幅度。在该示例性实施例的可选实现中，确定步骤36的执行包括对下面的等式(6a)和(6b)的求值以根据在步骤40和34中接收到的SINRUXT、 SINRCXT, E和SINRCXT, i. E的值确定HSK/HSS的幅度。
在该示例性实施例中，等式(2)和(4)暗示比值!^/^的相位的幅角(arg)满足
<formula>formula see original document page 13</formula>
因此，在该示例性实施例中，步骤36包括通过基于在步骤40和34中在发射机处接收到的SINR皿、SINR^,e和SINR^,i.e的测量值以及基于e 2的值来对等式(6a)和(6b)的右手侧进行求值来确定比值HSK/HSS的相位的幅角。e 2的值定义了在测量SINRexT, E和SINROT,i.E期间，在所传输的第一信号流S与第二信号流K之间的时间相关性的大小。的值是传输这些时间上相关的信号流的发射机所知的。通过对等式(6a)和(6b)的右手侧进行求值，如已描述的那样，还可以根据接收到的SINRUXT、SINRCXT, E和SINRCXT,i. E的测量值确定幅度|HSK/HSS|。因此，如在该示例性实施例中所描述的，从步骤34、40以及可选的38接收SINR的测量值以及在步骤32中传输第一和第二信号流的发射机可以确定比值HSK/HSS的相位和幅度二者。 基于上面的描述，本领域技术人员将能够针对在所传输的每信道功率上施加的其他条件，修改方法30的上述第一示例性实施例。
例子2 :在没有预补偿的条件下寻找信道矩阵 图9和图10 —起图示图7和图8中的方法30的第二示例性实施例。第二示例性实施例包括执行图9中的第一示例性实施例以及执行对图10中所描述的第一示例性实施例的修改。在修改期间，如在图IO中所图示，第一信道S以及第二信道K的角色被互换。通过对方法30的第一示例性实施例的修改，第二示例性实施例还能够基于原始第二信道的接收机所进行的SINRexT, E 、 SINRexT, i. E和SINRUXT的测量来确定另一信道矩阵元素的比，也即Hb/H『因此，第二示例性实施例基于信道S和K 二者的接收机所进行的SINR测量来提供对信道S和信道K之间的两个非对角信道矩阵元素的比的确定，也即确定比值HSK/HSS和HKS/Hkk。 基于上面的描述，本领域技术人员将能够针对在所传输的每信道功率上施加的其
他条件来修改上述第二示例性实施例。
例子3 :添加信道到已预补偿的信道组 图9还图示图7和图8中的方法30的第三示例性实施例。在该第三示例性实施 例中，步骤36包括在存在预补偿的情况下确定信道矩阵的非对角元素，所述预补偿在信道
0.....(K-l)(也即一个矢量组)的接收机处移除串扰。特别地，这种实施例提供一种用于
更新预补偿矩阵F的方法，从而当信道K加入该矢量组时(也即信道K变得激活时)，串扰 可以被移除。使用预补偿，线性串扰模型是
Y = H F W+V (7) 这里，F是预补偿矩阵，而W是预编码器接收到的(K+l)个分量信号矢量。初始时， 预补偿矩阵F在行K和列K处具有等于零的非对角元素，也即这里不存在任何用于信道K的 预补偿。对于该矢量组中的所选的信道S，也即方法30中的第一信道，线性串扰模型变成
Ys =
m
ss
w s + h sk . x k
+1; msj.Wj+vs
"s,k (8) 这里，矩阵M是H'F。针对方法30中的步骤32、38和40中的传输条件，等式(8) 可以用于写出在第一信道S的接收机处的SINRCXT,Z、SINRNXT和SINRUXT的形式。当信道矩阵 是对角占优(diagonally dominant)时，迫零(zero forcing)在噪声是高斯白噪声的情况 下是预编码器的最优预补偿。针对这些条件，各种SINR满足
SINR
CXT, z
尸W 1 〃ss
■/"'at
(9a) SINRNXt 二 禾口
4 I "^ss
(9b)
SINRUXT =
4 I
〃s,k 乂
(9c)
当第三示例性实施例维持额外的条件时，等式(9a)-(9b)成立。
首先，当传输给信道S的(F *W(1))S，. . . ， (F *W(P))S以及并行地传输给信道K的
14(F*W(1))K， ...， (F'W(P))k(也即第一和第二信号流)时，测量多个SINRcxT,z。这里信号
Ws(j)满足Ws(j) = Ds(j)+z *WK(j)， j = 1.....P，这里"z"是实常数或复常数标量因子，
并且Ds(l).....DS(P)与对应的信号流WJ1).....WK(P)是时间上充分不相关的。例如，多
个Djj)的流和多个Wjj)的流可携带独立的数据序列。其次，在测量每个SINR^u期间，
在信号流Ds (1).....Ds (P)与传输给第二信道K的信号流之间的时间相关性相比于所传输
的每信道功率而言为小。 为了方便起见，在第三示例性实施例中，也对传输给各个信道的功率施加条件。第
一功率条件是传输给每个信道0.....K的平均功率为Pw，其是在步骤34、38和40中用于
测量各种SINR之一的时间段上进行平均的。这个条件对于在步骤32中给第一信道S的 以及在步骤38中给第二信道K的时间平均的功率而言可以不满足。第二功率条件是信
号流Ds (1).....Ds (P)在测量SINRCXT, z期间的时间平均功率是Pw，并且信号流WK (1).....
WK(P)在SINR皿和SINR皿的任何测量期间的时间平均功率是P『第三功率条件是信号流
WK(1).....WK(P)在SINRCXT,Z和S皿cxt的测量期间的时间平均功率是PK。 在该第三示例性实施例中，步骤36包括基于等式(9a) 、 (9c)和可选地(9b)，根据 SINRUXT、 SINRCXT, E和SINRCXT,i. E的测量值来确定比值HSK/HSS的幅度和相位角。例如，等式 (9a)和(9b)暗示幅度满足:
<formula>formula see original document page 15</formula> 因此，在第三示例性实施例的某些实现中，方法30中的步骤36包括对等式(10a) 中的右手侧进行求值以确定幅度|HSK/HSS| 。该求值可基于在步骤38和40中所接收到的 SINRNXT和SINRUXT的测量值并且还可基于发射机所知道的信道K和S的平均功率值。同样， 等式(9a)_(9c)暗示比值H"H^的相位的幅角(arg)满足:
<formula>formula see original document page 15</formula> 因此，在第三示例性实施例中，步骤36包括通过基于在步骤40中所接收到的 SINR, S皿cxt, E和SINRCXT,i. E的值以及基于发射机所知道的e 2的值对等式(10b)和 (10c)的右手侧进行求值，以确定H^/H^的相位的幅角。在某些实施例中，步骤36包括对等 式(10b)和(10c)的右手侧进行求值，并且使用关系sin2X+COS2X = 1来根据在步骤40和 34中所接收到的SINR确定幅度IH^/H^I，也即不是通过对等式(10a)的右手侧进行求值来 确定这个幅度。因此，方法3中的第三示例性实施例中的某些实现完全基于等式(10b)和(10c)，并且不包括测量SINRNXT或接收其测量值。 基于本描述，本领域技术人员将能够针对在所传输的每信道功率上施加的其它条 件来修改方法30的上述第三示例性实施例。
例子4 :在预补偿时更新信道矩阵 图11图示图7和图8中的方法30的第四示例性实施例。方法30的第四示例性 实施例及时跟踪信道矩阵H的非对角元素的演变，以维持恰当的理想的预补偿，在所述预
补偿中在信道0.....K的接收机处串扰被移除。在这个实施例中，由预补偿矩阵F(t)所进
行的预补偿在时刻"t"处近似移除信道O.....K之间的串扰。然而，信道矩阵H(t)的时
间演变可能导致该预补偿在稍后的时刻"t+A "处是不完全的。特别地，在时刻"t"处的信 道矩阵，也即H(t) =D(t) (I+C(t))在时刻"t+A"处演变成信道矩阵H(t+A) =D(t+A) (I+C(t+A))。在时刻"t"处近似理想的预补偿矩阵，诸如F(t) = (I-C(t))，优选地应当被 重置以满足在时刻"t+A"处，F(t+A) = (I-C(t+A))。 第四示例性实施例包括确定矩阵C(t+A)的一个或多个元素，其将在稍后的时刻 "t+A "处维持近似理想的预补偿。特别地，由于在时刻"t+A "处由F(t)进行的近似理想
的预补偿的缘故，在信道S的接收机处的信号将满足
Ys = Dss(t + A) . Ws + 2 Dss(t + △) [CSJ (t + △) - CSJ (t)〗Wj +VS
( 11 ) 基于等式(11)，如果形式为z *WK的信号被添加到传输给信道S的信号流，可以再 次询问何种SINR将在信道S的接收机处被测量，这里多个WK限定了传输给信道K的信号 流。在存在这种扰动的情况下，在信道S的接收机处的SINRexT将具有以下形式
f 丫，
、 乂 (12) 这种示例性实施例包括在方法30中的步骤32中进行SINR测量期间维持若干条
件，从而遵循等式(12)。首先，步骤32包括传输WJ1).....WS(P)给预编码器，同时并行
地传输WK (1).....WK(P)，其中每个信号Ws (j)满足Ws (j) = Ds (j) +z WK(j) ， j = 1.....
P。这里，在信号流Ds(l).....DS(P)与信号流Wk(I).....WK(P)之间的时间相关性相比于
所传输的每个流的功率而言为小。其次，在未预编码的信号流S与针对其它信道O.....
(K-l)的未编码的信号流之间的时间相关性相比于步骤32中所传输的每信道功率而言为 小。为了方便起见，在步骤32中，也对传输功率施加了限制，但是本领域技术人员将能够容 易地修改所描述的示例性实施例，如果其它功率条件被施加。第一功率条件是传输给除第
一信道S之外的每个信道0.....K的时间平均的功率是Pw。第二功率条件是在测量多个
SINRCXT, z期间信号流Ds (1).....Ds (P)的时间平均的功率是Pw。 在这个示例性实施例中，步骤36包括确定矩阵C(t+A)的在第一和第二信道之间 的元素的幅度和相位角，也即基于在步骤34中在发射机处所接收到的在靠近'4+A "时刻 所测得的SINRCXT,Z的值进行确定。例如，SINRc^的测量值可包括等于CSK(t) 、CSK(t)+ e和 CSK(t)+i* e的z的值。对于这种值，上面的等式(12)暗示C^(t+A)的实部和虚部满足
<formula>formula see original document page 17</formula>
在等式(13a)禾P (13b)中，SINR具有下标{CXT， CSK(t)}， {CXT， CSK(t)+e }以及 {CXT，CSK(t)+i e}以指示SINR测量的条件。在每个下标中，在测量相应的SINR期间，第 二元素，也即CsK(t)、CsK(t)+e和CsK(t)+i. e是预补偿矩阵F(t)中的(S， K)元素的值。 在第四示例性实施例中，步骤36可包括使用在步骤34中接收到的SINR^b的测量值来对等 式(13a)和(13b)的右手侧进行求值。接着，步骤36可包括根据那些求值来确定C^(t+A) 的相位幅角和幅度。这种确定提供了对信道矩阵H(t+A)中的(S，K)非对角元素与其中对 角元素的比的估计。 该第四示例性实施例还可包括针对其中的所有非对角元素，确定信道矩阵 H(t+A)中的非对角元素与其中对角元素的比。在这种情况下，如图11中所图示，方法30 的第四示例性实施例可包括更新预补偿矩阵F以提供时刻"t+A "处的近似理想的预补偿 (步骤42)。 基于该描述，本领域技术人员将能够针对在所传输的每信道功率上施加的其它条 件来修改方法30的上述第四示例性实施例。例子5 :在缺少预补偿的情况下寻找信道矩阵
图9图示了图7和图8中的方法30的第五示例性实施例。在这个实施例中，信道
S属于信道0.....(K-l)构成的一个组，其初始地具有近似理想的预补偿，并且信道K是在
该组的外部。在这个示例性实施例中，信道矩阵的非对角元素的确定是基于信道S的接收 机处的SINR测量。 再次通过上面的等式(7)来描述该第五实施例。在这个实施例中，在传输给信道 S和K的信号流之间的相关性是通过扰动要传输给信道K的流来产生的，而不是通过扰动 要传输给信道S的信号流来产生的。等式(7)的分量S描述了这样的信号，该信号的SINR 测量是该示例性实施例中的方法30的基础。接着，针对关于第三示例性实施例所描述的条 件，可以用以下形式根据SINR项来描述信道矩阵元素的比H^/H^ :
<formula>formula see original document page 17</formula>是信道s的接收机针对信号流Ws(l).....WS(P)和Wk(I).....WK(P)测量得到的，其中多个Ws(j)由信号流S加扰，从而
WK(j) =DK(j)+z *WK(j)， j = 1.....P。这里，"z"恰当地是+ e ，-e ，i e或0。如被本
领域技术人员应该理解的，关于等式(14a)和(14b)的SINRCXT, + E、SINRCXT, —E、SINRCXT,i.E和 SINRUXT的其它测量条件类似于已讨论的方法30的示例性实施例中的SINR的那些条件。对 于这些条件，在该第五示例性实施例中，比值H^/H^的相位和幅度可以在方法30的步骤36 中通过使用在图8中的步骤34和40中所接收到的测得的SINR对等式(14a)和(14b)的 右手侧进行求值来确定。 基于该描述，本领域技术人员将能够针对所传输的每信道功率施加的其他条件， 修改方法30的上述第四示例性实施例。 在上面对方法30的各种示例性实施例的描述中，已经针对在测量SINR期间传输 给各个信道的信号流描述了示例说明性的选择。申请人意指并且期望本发明不局限于上述 信号流的具体形式。 在各种实施例中，信道矩阵H的对角元素的值还可以经由在运行时的单端线测试 (SELT)或双端线测试(DELT)和/或经由初始化协议来获得。对于图1中的多信道通信系
统IO，这些元素的值可以由发射机14和/或一个或多个接收机16工.....16,通过测量来获得。 方法30的第一到第五示例性实施例可以在一个或多个接收机16工.....16,上采
用一个通信协议，其中该协议提供信道SINR的测量并往回上报信道SINR。例如，VDSL 2标 准提供这样的功能某些DSL收发器将测量相邻的DSL音(例如4-8个音)构成的组上的 SINR的值并对这些SINR进行平均。这种DSL收发器将向电信中心局的DSL收发器传输这 些经平均的SINR值。这里，在相邻音构成的组上的这种平均SINR的测量是方法30中的步 骤34、38和40中接收到的信道SINR测量的示例。 根据从本公开内容、附图和权利要求书，本发明的其它实施例对于本领域技术人 员而言是显而易见的。
权利要求
一种方法，包括向多信道通信介质中的第一信道传输第一信号流，同时向所述介质中的不同的第二信道传输第二信号流，所述第二信号流与所述第一信号流是时间上充分相关的；以及接收在接收机处测量的信号与干扰加噪声的比，所述接收机被配置成从所述介质中的第一信道接收信号，所述信号与干扰加噪声的比是在所述接收机接收所述第一信号流时测得的；以及确定在所述第一和第二信道之间的一个信道矩阵元素或者所述信道矩阵元素与所述信道矩阵中的对角元素的比，所述确定动作是基于所述接收到的信号与干扰加噪声的比进行的。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述确定动作包括估计所述信道矩阵元素与所述信道矩阵的对角元素的比的相位和幅度。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述确定动作包括估计在所述第一和第二信道之间的信道矩阵元素的相位和幅度。
4. 根据权利要求1所述的方法，还包括向所述介质的第一信道传输第三信号流，同时向所述介质中的第二信道传输第四信号流，所述第三和所述第四信号流是时间上充分不相关的；以及其中所述确定动作是部分基于由所述接收机在接收所述第三信号流时测得的信号与干扰加噪声的比进行的。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一信号流是通过预编码第三信号流和所述第二信号流来产生的，所述第三和第二信号流是时间上充分不相关的。
6. 根据权利要求1所述的方法，还包括接收在第二接收机处所测得的第二信号与干扰加噪声的比，所述第二接收机被配置成从所述介质的第二信道接收信号；以及确定所述第一和第二信道之间的不同的一个信道矩阵元素或者所述不同的信道矩阵元素与所述信道矩阵中的对角元素的比，所述确定在所述第一和第二信道之间的一个不同的信道矩阵元素或所述不同的信道矩阵元素与所述信道矩阵中的对角元素之间的比的动作是基于所述接收到的第二信号与干扰加噪声的比进行的。
7. —种装置，包括发射机，被配置成向通信介质中的第一信道传输第一信号流，以及向所述通信介质中的第二信道传输第二信号流；以及其中所述发射机被配置成使所述第一信号流与所述第二信号流在时间上充分相关，同时在连接成从所述第一信道接收所述第一信号流的接收机处测量信号与噪声的比；以及其中所述发射机被配置成确定信道矩阵中的在所述第一和第二信道之间的一个非对角元素或者所述元素与所述信道矩阵中的对角元素的比，所述发射机被配置成基于接收到的信号与干扰加噪声的比的测量值来确定所述元素或所述比值。
8. 根据权利要求7所述的装置，其中所述发射机包括第二发射机和第三发射机，所述第二发射机被配置成向第一本地用户环传输所述第一信号流作为DSL音，以及所述第三发射机被配置成向另一本地用户环传输所述第二信号流作为DSL音。
9. 根据权利要求8所述的装置，其中所述第一发射机被配置成估计在所述第一和第二信道之间的所述信道矩阵元素与所述信道矩阵的对角元素的比的相位和幅度。
10.根据权利要求8所述的装置，其中所述第一发射机被配置成估计在所述第一和第 二信道之间的所述信道矩阵元素的相位和幅度。
全文摘要
一种方法涉及执行多个动作。这些动作包括将第一信号流传输至多信道通信介质中的第一信道，同时将第二信号流传输至该介质中的不同的第二信道。该第二信号流时间上与该第一信号流充分相关。该方法包括接收在被配置成从该第一信道接收信号的接收机处所测得的SINR。该SINR是在接收机接收该第一信号流时测得的。该方法包括确定该第一和第二信道之间的信道矩阵元素或者所述信道矩阵元素与所述信道矩阵中的对角元素的比。所述确定动作是基于所接收的SINR的。
文档编号H04L25/02GK101790874SQ200880104663
公开日2010年7月28日 申请日期2008年8月25日 优先权日2007年8月31日
发明者G·B·伊塞贝尔特, G·G·T·克拉默, J·S·维林登, J·卢维奥克斯, J·梅斯, L·范登多佩, M·格纳施, M·皮特斯, M·齐维科维克, P·A·怀廷 申请人:朗讯科技公司;阿尔卡特朗讯