专利名称：用于数据处理的方法和装置以及包括这种装置的通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于数据处理的方法和装置以及包括这种装置的通信系统。
背景技术：
DSL或者xDSL是在局域电话网的导线上提供数字数据传输的技术族。非对称数字用户线(ADSL)是一种形式的DSL，其是在铜制电话线上允许比常规的 音频调制解调器可以提供的数据传输更快速的数据传输的数据通信技术。这种快速传输通 过利用语音电话呼叫通常不使用的频率(特别地，比一般的人类听觉更高的频率)而被实 现。VDSL(超高速DSL)是在单双绞线线缆(single twisted pair ofwires)上提供更 快的数据传输的xDSL技术。高比特速率在大约300米(1000英尺)的范围内被实现，其在 对称接入的情况下允许26Mbit/s或者在非对称接入的情况下允许下行高达52Mbit/s-上 行高达12Mbit/s。当前，标准的VDSL使用多达4个不同的频带，两个频带用于上行(从客户到电信 提供商)并且两个频带用于下行。基础的(underlying)调制技术为DMT(离散多音调调 制)，其中每个音调携载特定数量的比特，该特定数量的比特被合并成复QAM(正交幅度调 制)符号。根据VDSL的高带宽，其能够在单连接上支持像HDTV的应用，以及电话服务(例如 IP上的语音)和通常的因特网接入。VDSL2 (超高速数字用户线2)是采用起初被用于普通老式电话服务(POTS)的现有 的铜导线基础设施的接入技术。它可以从中心局被部署，从优选地位于用户驻地附近或者 在建筑物内的光纤馈送室。VDSL2被设计为支持三合一服务(Triple Play service)的大范围部署，诸如语 音、视频、数据、高清电视(HDTV)以及互动游戏。VDSL2允许操作者和携载者逐步地、灵活地 并且有成本效率地(cost efficiently更新现有的xDSL基础设施。ITU-T G. 993. 2 (VDSL2)是对 G. 993. 1 (VDSL)的增强，其准许使用高达 30MHz 的带 宽在双绞线上高达200Mbit/s的非对称和对称(全双工)合计数据速率的传输。XDSL宽带调制方法是成问题的，与被引入双绞线传输线并且被调制解调器接收的 串话干扰相关。串话在导线被耦合时发生，特别是在被用于独立的信号传输的相同或者附近的束 的导线对之间。因此，来自一个或者多个源的数据信号可以被叠加在一起并且损害数据信 号。所述串话包括近端串话(NEXT)和远端串话(FEXT)。基于这种串话，在双绞线上被传输的数据信号可能被相同和/或附近的多芯电缆 或者束中的一个或者多个相邻的双绞电话线上产生的串话干扰显著地削弱。在增大的传输 速度的情况下，该问题更加恶化。这可能显著地限制经单线而被传输的最大数据速率。此外，被发送的空闲数据引起串话干扰并且因此干扰经(例如多芯电缆)其他线被发送的用户数据。由于在一根多芯电缆内典型地有50根线，这种串话可能显著地减损传 输能力的总性能。在中心局(CO)处对预编码矩阵的处理导致处理50*50矩阵，由此消耗芯片上可观 的区域并且引起高功率消耗。为了支持更高阶的调制以提高从中心局被传输到用户驻地设备(CPE)的用于单 个用户的数据速率和/或总的数据速率，线间串话对于在CPE处可实现的信号与干扰和噪 声比(SINR)是限制因素。线间串话的主要成分由传输系统中所涉及的线的耦合系数来确定。线间串话大体 上随时间缓慢地变化并且在某个时间段上可以被认为是几乎恒定的。
如果接收机在有额外干扰存在的情况下观察被传输的信号，则根据[1]通信信道 的可实现的速率保持不变，假设发射机无原因地已知所述干扰。已知的是对于在专用硬件上的实时实现，像用于分散式接收机(decentralized receiver)的 Tomlinson-Harashima 预编码(参见[2]，[4])或者联合传输(参见[3]，[5]) 的次最优的方案可以可替代地被使用。然而，这些概念具有如下缺点增加数量的用户导致整个预编码进程的高复杂度。 此外，几乎为先决条件的是所有用户数据必须在一个处理单元中是可用的，如果0FDM(正 交频分复用)的DMT (离散多音调调制)被用作基础的多载波传输技术，则所述处理单元将 在每个子载波的基础上执行有些象矩阵向量乘法的操作。DSL电缆常常包含双绞线电缆，其中，例如，五对被互相盘绕在一起作为子电缆并 且那些子电缆中的另外十根被互相缠绕以构建被用在现场(in the field)的整个电缆。因 此，相关的串话在每个这种子电缆内发生。这种电缆结构可以允许信道矩阵内在中心局处的信道输出(用户)和信道输入的 恰当排序，由此允许所述矩阵中的块结构，使最相关的干扰线在所述信道矩阵的这种块内 局部化。所述信道矩阵的这种结构是对于预编码的先决条件，所述预编码将信道间干扰减 小到一定程度。然而，如果局部化以及因此线的成簇是不可能的并且因此包括这种简化的 块结构的信道矩阵不能被实现，则减小线之间的干扰的任务仍然可以被实现，但是以高复 杂度为代价。在DSL环境中，即使CPE没有被使用并且因此没有有效地发射和/或接收用户数 据，空闲流量(traffic)仍然在被连接的每个CPE和CO或者DSLAM之间被生成用于例如同 步的目的。因此，所述空闲模式恒定地生成干扰和/或串话，对传递用户数据的有效线路有影响。
发明内容
要被解决的问题是克服如前所述的缺点并且减小由处于空闲状态的网络元件所 引起的干扰和/或串话以及减小被用于有效(非空闲)用户的预编码的复杂度。该问题根据独立权利要求的特征而被解决。另外的实施例从从属权利要求中产生。
为了克服这个问题，用于经至少一个信道的数据处理的方法被提供，所述方法包 括下列步骤-在没有信息被传递时跨所述至少一个信道发射空闲码型，-其中所述空闲码型被创建以便从所述空闲码型产生的干扰和/或串话可以在接 收端处被减小。所述至少一个信道可以连接中心局(CO)和/或数字用户线接入复用器(DSLAM) 与至少一个用户驻地设备(CPE)。要被传递的信息优选地涉及用户数据，例如视频、语音、信 令、控制，即不同于空闲数据的所有类型的数据。然而，空闲数据可以不包含任何对用户有 用的或者被用户利用的信息。空闲数据优选地涉及用于维护所述连接本身的同步数据。所述空闲码型以允许从所述空闲码型产生的干扰和/或串话的减小的方式被创 建。所述空闲码型因此可以被选择以便其可以在接收端上被补偿或者减小到可观的程度。 换句话说，已知的 空闲码型可以在发射端被用在预编码过程中，以便一旦所述信息和/或 数据被传递到接收机就能(在接收机处)实现用于补偿目的的益处。因此，特别地，所述空闲码型对于(一个或者多个)接收机，特别是对于CPE可以 是已知的。这允许在接收端上的快速同步和干扰减小，特别是在建立阶段期间。在CPE处的接收机可以监听所述空闲码型并且因此以快速和有效率的方式在这 个空闲码型上同步。在同步之后，所述接收机可以请求用户数据并且仍然能够利用其用户 数据和源于电缆捆中的至少一根线的所述空闲码型的干扰和/或串话之间的差别进一步 调适其滤波器。在一实施例中，一致的空闲码型被传递用于每个信道。特别地，所述一致的空闲码型(其可以以要被补偿的方式进一步被选择)可以被 用于至少两个信道，特别地用于不传输用户数据的所有信道(即与网络实体(例如CPE)相 关联的，处于空闲状态中的信道)。因此，对于若干信道相同的空闲码型允许显著地减小用于减小干扰和/或串话的
处理工作量。在另一个实施例中，要在所述至少一个信道上被传递的信息被预处理以便干扰和 /或串话可以在所述接收端处被减小。在另外的实施例中，有效的预编码特别地在中心局处被执行用于每个信道，所述 每个信道向用户驻地设备传递信息。所述中心局(CO)也可以是或者包括数字用户接入线复用器(DSLAM)。通过用户驻 地设备(CPE)将用户每个都连接到所述CO。数据从所述CO到所述CPE被传递到所述用户 (下行)。相反方向被称为上行。预编码可以在所述CO处被执行，特别地用于必须将用户数据传递到CPE的每个信 道。干扰和/或串话消除则可以在CPE处被处理。在接下来的实施例中，所述至少一个信道是至少一个通信信道。特别地，所述至少 一个信道可以包括至少一个无线信道。可替代地或者另外地，所述至少一个信道可以包括 固定的网络信道。所述至少一个信道也可以利用WiMAX。应注意的是在此所提出的方法不仅依赖DSL领域，而且也适用于经例如固定的 或者无线信道的各种类型的通信概念。此外，无线和固定概念的组合可以被在此所建议的数据处理的概念利用。所述至少一个信道为中心局和/或数字用户线接入复用器与在所述接收端处的至少一个用户驻地设备之间的至少一个无线和/或固定的连接也是一实施例。根据另一个实施例，所提供的方法被用在通信网络中，特别是在电信网络中。根据一实施例，所述至少一个信道包括至少一个固定的点到多点的连接。根据另一个实施例，所述固定的点到多点的连接包括中心局和/或用户终端的基 站的至少一个静态或者准静态的定位。上述问题也通过用于数据处理，特别是用于干扰和/或串话减小和/或消除的装 置来解决，所述装置包括处理器单元，所述处理器单元被布置和/或配备以便本文中所描 述的方法在所述处理器上是可执行的。所述装置为通信装置是一实施例，特别是中心局(CO)或者数字用户线接入复用
ο根据另外的实施例，所述装置为用户驻地设备(CPE)。特别地在所述接收端处，串 话和/或干扰减小(消除)可以利用在所述CO或者DSLAM处实施的预编码而被执行。所述问题也通过包括本文中所描述的所述装置的通信系统而被解决。
本发明的实施例在附图中被示出和说明图1示出了包括具有四个发射机和四个接收机以及包括有效预编码块的预编码 块的传输系统的示意图。图2示出了在接收机处处理到来的信号并且减小串话和/或干扰的均衡器结构。 具体实施例图1示出包括具有四个发射机和四个接收机的传输系统的示意图。不同用户的数据，即数据用户1到数据用户4，被输入预编码块110。数据用户1 和数据用户2处于空闲状态并且不向接收端传递用户数据，其中数据用户3和数据用户4 是有效的并且需要将信息传递到所述接收端，即经发射机Tx3到接收机Rx3以及经发射机 Tx4到接收机Rx4。发射机Txl和Tx2(与数据用户1和数据用户2相关联)在它们不需要向它们相 应的接收机Rxl和Rx2提供任何“有用的信息”的时候发射空闲码型。为了允许有效率的预编码以及显著的干扰和/或串话减小，一致的空闲数据经所 述发射机Txl和Tx2而被发射。由于串话和/或干扰，经每个信道/连接114到117而被传递的数据对相邻的信 道可能具有不同的影响(在图1中通过虚线箭头示出)。由于经信道114和信道115被传递的一致的空闲码型，有效的预编码可以在预编 码块110内被进行用于信道116和117。有效预编码块111允许至少减小在信号水平112和113上到达用户驻地设备的串 话和/或干扰。由于一致的空闲码型经不需要发射有用数据的每个信道(在此为114和115)而被传递这一事实，所述空闲码型在发射机处是已知的并且在有效的预编码内可以被考虑。
有效预编码块111还可以包括预编码装置以基于发射机Tx3和Τχ4中的每一个来 减小对相应的其他信道116和117的串话/干扰影响。图2示出在接收机处的均衡器结构。其显示了根据图1的信号112和113可以怎 样被处理。信号200对应于根据图1的到来的信号112或者113。这种信号200优选地为到 达用户驻地设备的输入信号。框201画出优选地可以包括用于处理被接收的信号的滤波器的接收机。特别地， 框201包括用于处理在载波频率上被接收的信号所需要的元件。接着，在框202中，循环前缀(CP)被去除并且FFT被进行。随后的框203包括频域均衡器。框203的输出被馈送到加法器209。在框205中，以同步的方式将来自空闲信道(参见图1的信道114、115)的已知数 据从所接收的数据符号中消除。框205的输出被馈送到框206，所述框206包括空闲数据的均衡器以减去所有空闲 用户(空闲信道、携载空闲码型的信道)的联合干扰信道的总干扰。新的滤波器矩阵通过 将旧的滤波器矩阵与残余的滤波器矩阵相乘来确定。框206的输出被馈送到加法器209并且从框203的输出信号中被减去。加法器209的结果被转送到框204，即包括解调器和错误纠正(FEC)单元的判决单兀。框204的输出是具有被消除(或者至少被减小的)串话和/或干扰的用于用户的 输出数据流。框204的输出也被反向馈送到加法器210，即从馈送到框204的输入信号中被减 去。加法器210的输出信号还被馈送到框207，所述框207执行残余的空闲信道的估计并且 基于已知的空闲序列来计算用于干扰和/或串话消除的补偿权重，包括可选的在频域中的 插值。框207的输出被输入到框206。因此，在此所提出的方法特别地包括下列步骤a.与处于空闲状态的用户相关联的所有发射机将相同的序列(空闲码型)传递到 它们相应的接收机。这种相关传输将所有空闲用户的干扰信道结合到单个传输中。b.干扰/串话抑制预编码被进行，用于需要将用户数据传递到它们相应的接收机 的所有有效的用户。c.使用计算得到的权重分别在每个接收机处在已知的空闲序列上进行干扰消除， 所述计算得到的权重利用关于联合干扰信道的准确的信道状态信息和恰当的权重。d.使用合适的硬判决或者软判决解映射器来解码用户的干扰被消除的数据流，优 选地结合前向纠错(FEC)编码。e.通过将经硬判决或者软判决的信号输出从在这种判决之前的信号中减去来确 定残余的干扰。f.已知的空闲序列被用于估计残余的干扰信道以更新干扰消除滤波器。此外，频率插值技术可以被使用以减小估计误差。所建议的方法的另外的优点特别地如下所示(1)在接收端处，显著的干扰和/或串话减小在消除之后被实现。 (2)所有空闲用户的干扰信道被结合到一个信道中并且可以作为一个信道被对待 (处理)。(3)基于预先定义的空闲码型的这种公共的并且已知的干扰可以几乎完全地被消除。(4)该系统非常健壮。(5)该系统允许平稳地跟踪(follow)干扰滤波器，即使在(去)连接有效用户的 情况下。(6)可以在终端处以可行的并且优选地固定的复杂度完全地执行干扰补偿。(7)该系统也补偿由于发射机和接收单元之间的时钟抖动所引起的干扰信道的改变。(8)该方法根据信噪比(SNR)来工作，即在特定的子载波或者子载波块处的SNR越 高，有效的干扰抑制越重要并且在吞吐量中可实现的增益越高。(9)在所有有效链路上的预编码可以不受所建议的方法影响并且因此可以被用于 预传输干扰避免的目的。(10)预编码的复杂度是有效用户的函数而不是被连接并且对串话起作用的所有 用户的函数。参考文献[1]M. Costa,写脏纸，电气与电子工程师协会信息理论学报，1993年5月，卷29， 439-441 页·(M. Costa,"Writing dirty paper",IEEE Transactions on InformationTheory, vol. 29, pp. 439-441, May 1983)[2] R. F. H. Fischer, C. ffindpassinger, A. Lampe, J. B. Huber, 使 用 Tomlinson-Harashima预编码的空时传输，第四届国际ITG信源和信道编码会议，柏林， 2002 年 1 月，139-147 页·(R. F. H. Fischer, C. ffindpassinger, A . Lampe, J . B . Hu b e r , Space-TimeTransmission using Tomlinson-Harashima Precoding, In 4th Intern. ITG Conf. on Source and Channel Coding, pp. 139-147, Berlin, Jan. 2002)[3] P. W. Baier, M. Meurer, T. Weber, H. Troger，联合传输(联合传输，用于使用多 元发射天线的时分CDMA的下行链路的可替代的理论基础)，电气与电子工程师协会ISSTA 会报，美国，新泽西，新泽西理工学院，2000年4月6-8日，1-5页.(P. W. Baier, M. Meurer, T. Weber, and H. Troger, Joint Transmission (JT, an alternative rationale for the downlink of Time Division CDMAusing multi-element transmit antennas), Proc. IEEE ISSTA, NJIT, New Jersey, U. S. A. , pages 1-5,6-8th Sept. 2000)[4]T. Haustein，M. Schubert, H. Boche，关于用于使用分散式接收机的多用户下行 链路的功率减小策略，电气与电子工程师协会车载技术通信春季会议，韩国，2003年4月.
(Τ. Haustein, Μ. Schubert, and H. Boche, On Power ReductionStrategies for the Multi-User Downlink with Decentralized Receivers,In IEEE VTC—Spring，Korea， April 2003).[5]T. Haustein，A. Forck，H. Gabler，C. v. Helmolt，V. Jungnickel，U. Krueger，实 时ΜΙΜΟ系统中的自适应信道反转的实现，电气与电子工程师协会室内移动无线通 信会议， 西班牙，巴塞罗那，2004年9月.(T. Haustein, A. Forck, H. Gabler, C. v. Helmolt, V. Jungnickel, and U. Krueger, Implementation of Adaptive Channel Inversion in aReal—Time MIMO System. In IEEE PIMRC, Barcelona, Spair, Sept. 2004)
权利要求
一种经至少一个信道的数据处理的方法，所述方法包括下列步骤-在没有信息被传递时跨所述至少一个信道发射空闲码型，-其中所述空闲码型被创建以便从所述空闲码型产生的干扰和/或串话可以在接收端处被减小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中一致的空闲码型被传递用于每个信道。
3.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，其中要在所述至 少一个信道上被传递的信息被预处理以便干扰和/或串话可以在所述接收端处被减小。
4.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，其中有效的预编 码在中心局处被执行用于每个信道，所述每个信道向用户驻地设备传递信息。
5.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括在 所述接收端处的干扰和/或串话消除的步骤。
6.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，其中所述至少一 个信道是至少一个通信信道。
7.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，其中所述至少一 个信道是至少一个无线信道。
8.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，其中所述至少一 个信道是中心局和/或数字用户线接入复用器与在所述接收端处的至少一个用户驻地设 备之间的至少一个无线和/或固定的连接。
9.用在通信网络中的根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法。
10.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，其中所述至少一 个信道包括至少一个固定点到多点的连接。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述固定点到多点的连接包括中 心局和/或用户终端的基站的至少一个静态或者准静态的定位。
12.根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，其中所述空闲码 型对于所述(一个或者多个)接收机，特别是对于所述(一个或者多个)CPE是已知的。
13.一种用于数据处理，特别是用于干扰和/或串话减小和/或消除的装置，所述装置 包括处理器单元，所述处理器单元被布置以便根据前述权利要求中任意一项权利要求所述 的方法在所述处理器上是可执行的。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，其中所述装置是通信装置，特别是中心 局或者数字用户线接入复用器。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，其中所述装置是用户驻地设备。
16.一种包括根据权利要求13至15中任意一项权利要求所述的装置的通信系统。
全文摘要
用于数据处理的方法和装置以及包括这种装置的通信系统。用于经至少一个信道的数据处理的方法和装置被提供，所述方法包括下列步骤在没有信息被传递时跨所述至少一个信道发射空闲码型，其中所述空闲码型被创建以便从所述空闲码型产生的干扰和/或串话可以在接收端处被减小。
文档编号H04B3/32GK101874360SQ200880118701
公开日2010年10月27日 申请日期2008年9月26日 优先权日2007年9月26日
发明者T·豪斯坦 申请人:诺基亚西门子通信公司