管理数字通信系统中传送资源的方法和系统的制作方法

专利名称：管理数字通信系统中传送资源的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在诸如DSL系统等包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源的方法，并且该方法实现资源管理以在接入网络的电缆或电缆包扎体(binder)中降低诸如串话干扰、特别是FEXT (远端串话)、NEXT (近端串话)等损害。
背景技术：
DSL (数字订户线路)系统已在数字通信内变得重要起来。一个原因因此是DSL系统能够为通过现有电话订户线路进行的数字通信提供大的带宽。新应用的引入和服务的需要及服务产品的多样性增大了对宽带传送的需要。传送速率稳步增大。通信线路上的信噪比(SNR)对宽带网络性能有强大的影响，并且如果它不令人满意，则它限制此类网络的使用。串话是例如ADSL和VDSL等DSL系统中的重要噪声源。串话在它经过传送路径时不利地影响信号，并且它可导致信号损坏，而损坏的信号能够在接收侧被误解并转化为在数字比特流中包含错误。NEXT被定义为在链路的近端的线路之间诱发的噪声，链路的近端被定义为离信号的起始点最近的末端。FEXT被定义为由第一线路的近端上的传送器诱发到相邻线路上、到第二线路的远端处的接收器上的噪声。FEXT例如可以是电缆中缺陷的结果。因此，通过DSL的高速通信能够受来自接入网络中例如双绞线线路 (twisted-pair line)等相邻金属(主要是铜)线路的干扰的严重限制。相邻线路之间的此破坏性串话被认为是最主要的损害之一，并因此影响性能，对性能的改进造成限制。动态谱管理(DSM)是改进DSL线路的传送容量的一个资源管理方案。在DSM中， 在由配有DSL收发器的N个用户或线路组成的(铜)接入电缆包扎体上应用一种算法。每个收发器采用离散多频音调制(DMT)，并通过带有K个独立子信道或频音(tone)的双绞线线路来操作，子信道或频音在本文档中在以下内容中主要称为频率。此外，将主要使用表述 “线路”而不是“用户”。频音(频率)k上的接收信号向量能够建模为3^=1^3^+#,对于1^=1，2，...，1(其中:3f*=[ ...，^f是对于所有N个线路的频率k上传送的信号向量，yk =U,yk2,...,ykNJ是对于所有N个线路的频率k上的接收信号向量，
_2] F* =[Zf，“,...，4]r 是频率k上的加性噪声向量，包括外部网络损害，例如，脉冲噪声、射频干扰 (RFI)、热噪声和外部串话。
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Hk对应于包含频率k上信道传递函数的NXN矩阵，参见图1B。图IA示出频率k的DMT传送和在电缆包扎体上产生的FEXT和NEXT干扰。图IB中的信道矩阵H通过表示直接传递函数和FEXT/NEXT耦合传递函数来表征电缆包扎体。它能够根据三维NxNxK、即信道矩阵的维数来解释。每个信道向量^^ = [/!“，^彳...,/^J表示通过频带(频音)从传送器m到接收器 η的信道的传递函数。DSM技术实现功率谱密度(PSD)级别优化以便为DSL网络内的每个用户指派传送 PSD,以将串话干扰降到最低。PSD指派根据预定义的准则和约束的集合来进行，例如，通过在功率限制下将用户速率最大化，这能够是谱管理的一个底层基础或目的。其它目的或目的组合是可能的。谱管理问题通常用公式表达为经受每用户的功率约束的加权速率和的最大化问题。然而，谱管理技术一般(特别是DSM技术)遭受复杂性的困扰(DSM级别2及DSM级别3、向量化(vectoring)算法)。DSM谱管理和向量化例如在动态谱管理技术报告(Dynamic Spectrum Management Technical Report (2007), ATIS Committee NIPP Pre-published document ATIS-PP-0600007)中讨论。几种算法已引入以用于呈现对上述谱管理事务或问题的解决方案。这些算法之一是迭代谱均衡算法(ISB)。ISB例如在R. Cendrillon和 M. Moonen 白勺“Iterative spectrum balancing for digital subscriber lines，，(在 IEEE Transactions on Communications中，2006年5月)中描述。ISB算法采用涉及高计算复杂度的优化过程。为确定在K个频率上N个用户(即，N个线路)的最佳PSD分布，ISB将导致0(PlevelKN2)的复杂度，S卩，Ordo (PlevelKN2)，其中，Plevel指示可能功率级别的总数。然而，典型的金属或铜接入电缆通常由分组在一起的几个电缆包扎体组成，并且导致DSL网络包含几个双绞线线路，例如，100个线路。即使铜接入电缆被制造成以便除其它之外，通过尝试在沿电缆的线路之间保持扭曲，将串话降到最低，但存在许多线路，并且由于DSM技术使用所有线路，即线路的总数，因此，显而易见的是必须执行大量的计算。还有一个缺陷是如果线路的状态必须更新，例如，传送PSD级别已更改，则带束中的所有其它线路也必须被更新。DSM算法解决方案一般具有在线路数量N方面的二次复杂度和在频率或频音数量K方面的线性复杂度。ISB算法具有如上所述的复杂度0(PlevelKN2)。不幸的是，由于计算复杂度，DSM算法的部署将受到限制。例如，使用如技术现状中讨论的当前算法，采用VDSL2系统(带有K = 4096个频音、总共N = 20个线路并且Plevel =112个级别)的铜接入网络将导致高度复杂的问题。

发明内容
因此，本发明的第一目的是提供一种用于在DSL系统中管理传送资源的改进的复杂度更低的方法。本发明还有的一个目的是提供一种能够大幅降低使用的算法的计算复杂度的资源管理方法。尤其是本发明的第二目的是使得能够降低例如DSM算法或其它优化算法等使用的算法的复杂度，以便更易于为高速数字订户线路提供高性能或提高性能以及使资源管理
7更容易且实现成本更低。具体而言，一个目的是建议一种方法，通过该方法，例如通过谱管理以最小化或降低串话干扰、FEXT和/或NEXT的资源管理能够以更有效、更快和更经济的方式来处理。本发明的第三目的是提供一种系统，通过该系统，能够实现一个或多个上述目的。根据本发明，已经认识到，并非电缆包扎体或电缆的所有其它线路是特定线路的相关干扰源(或并非其它线路的所有频率)，并且由于并非所有线路(或并非其所有频率) 是相关干扰源，因此，一个或多个这些目的能够通过找到避免不必要的计算的方式而得以实现。因此，提供了一种如最初提及的方法，通过该方法，为(要优化的)相应线路，即电缆或电缆包扎体的线路，找出相关线路集合，该线路集合由被认为是所述相应线路的干扰相关线路的线路组成。该方法因而包括以下步骤基于或使用以前确定的相关线路集合的信息，为所述线路实现一种资源管理算法，该算法例如包括DSM或向量化算法，因此降低使用的一个或多个资源管理算法的计算复杂度。这意味着资源管理不是如技术现状中一样基于所有线路，而只基于确定的此处称为干扰相关的线路集合，这指实际上对相应线路就干扰意图而言具有重要性的线路(或甚至更具体是仅相关线路上的相关频率)，即，它们是对所述线路的主要干扰源。因此，根据本发明，已经认识到，并非所有线路且并非所有频率是相关干扰源，并且只有相关干扰源、线路和频率需要包括在计算中。这意味着大量的不必要计算能够得以避免。因此，本发明概念基于找到相关干扰线路(频率)，这已被实现以允许复杂度降低的资源(特别是谱)管理。随后，应用仅基于这些线路的管理算法，即，在计算中只需包括相关线路的实际干扰频率。这些目的还通过一种用于在例如DSL系统的包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源的系统而得以实现，所述接入网络带有多个接入电缆，包括电缆包扎体，其中， 每个包扎体包括多个线路，例如双绞线线路，但它也可以是其它线路。每个线路配备有近端收发器和远端收发器，并且包括用于应用例如DSM级别1或级别3 (向量化)算法等资源管理算法的部件。根据本发明，通过确定部件实现了该一般目的，确定部件适用于为要优化的相应线路确定包括对于所述线路的干扰相关线路的相关线路集合。在要优化的线路上应用资源管理算法的部件适用于为要优化的每个相应线路在相应确定的干扰相关线路集合上应用所述一个或多个算法，或使所述一个或多个算法基于相应确定的干扰相关线路集合。干扰相关线路集合具体只指带有至少一个干扰频率的线路及仅这些特定频率。有利的实施例借助于相应从属权利要求来提供。本发明的一个优点是能够大大降低资源管理算法、或一般的DSM级别2或级别3 算法的计算复杂度。本发明还有的一个优点是能够改进和促进DSL系统中的资源管理。本发明的一个独特优点是公开了一种解决方案，该解决方案不依赖用于资源管理的特定算法来优化DSL线路的传送容量。本发明还有的一个优点是分别提供了对线路上的变化(例如在线路更改状态或传送PSD级别时)较不敏感的方法和系统。


下面将以非限制性方式并参考附图进一步描述本发明，其中
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图IA示出铜接入包扎体上产生的FEXT与NEXT干扰和DMT传送， 图IB示出信道矩阵，图2示出铜接入电缆横截面的示例，图3是指示分别根据技术现状和根据本发明概念、其上应用DSM的线路数量如何取决于线路总数的图形，图4是根据本发明的系统的框图，图5是示出根据本发明的系统的备选实现的框图，图6A是示出作为频率的函数的FEXT的图形，即，测量的FEXT耦合信道，无根据本发明的预处理，图6B是类似于图6A的图形，但其在应用预处理、即找到相关线路集合之后，图7A是示出每FEXT耦合曲线过滤的频音总数的图形，图7B是如图7A中所示的图形，但示出每FEXT耦合曲线过滤的频音的百分比值，图8是概括描述根据本发明的过程的流程图，图9是稍微更详细为特定实施例描述发明过程的流程图。
具体实施例方式为解释本发明的概念，参照了示出铜接入电缆50的示范、简化横截面的图2。铜接入电缆50由几个电缆包扎体51、52、53组成，这些包扎体例如如图2所示分组在一起。每个电缆包扎体51、52、53包含几个双绞线线路，例如，511、. · · ；521，· · · ；531，· · ·，例如，100 个线路。当然，接入电缆可包括任何其它相关数量的电缆包扎体，以及电缆包扎体可包括多于或少于100条的任何适当数量的线路。通常，铜接入电缆50制造成以便将串话降到最低。 这意味着它尝试在线路之间始终沿电缆保持扭曲。由于这应为本领域技术人员所明白，因此，它未在图中示出。根据本发明，已认识到线路实际上只受一些所谓的相邻线路干扰。随后，假设特定线路只受来自线路的有限集合60(例如在图中示为半径内)的串话信号影响。半径 81nk、82nk —般指向非相关线路。相关线路集合包括每个特定线路的确定的干扰相关线路。 在图2中，对于线路501，确定的干扰相关线路集合60由线路502、503、504、505、506、507组成。相关线路集合的属性取决于优化所关注的特定线路。特定线路的相关线路集合可仅由相同电缆包扎体中的线路组成。然而，它也可由另一相邻电缆包扎体中的一个或多个线路组成。主要的基本原理是识别相关干扰的且可能是近邻的线路。例如DSM算法等技术现状的算法在优化过程期间未将线路集合的分布(也称为配对关系)考虑在内，也未将任何关注的特定线路的任何识别考虑在内。因此，基于DSM算法的已知资源管理方法始终基于线路总数，这意味着要执行大量的计算，而根据本发明，大部分这些计算被认为是完全无关和不必要的。对于技术现状的解决方案，这也意味着执行用户或线路的不必要更新。此类情况在线路的状态必须更新时，例如传送PDS级别更改时发生。随后，带束中的所有其它线路也必须被更新，而不只是实际上受所述线路的串话影响明显的线路。这些严重的缺陷通过本发明的概念的实现而得以克服。图3是示出根据技术现状的解决方案(I)和根据本发明概念(II)每时间单位谱管理算法要作为电缆包扎体或电缆中线路的数量的函数来处理的线路数量的示意图。根据技术现状要处理的线路数量与包扎体中或电缆中线路的数量成比例增大，而根据本发明， 已经认识到，由于对于每个线路，只有相应相关线路集合将有贡献或要考虑在内，因此，借助于例如DSM算法为特定线路的谱优化中实际需要或应考虑在内的用户数量存在上界限制。这明显示出实现本发明概念的优点，并且例如DSM能够实际上处理的线路数量越大，与技术现状系统相比的增益就越高。为更好地理解本发明，将先描述由配有DSL收发器的N个线路组成的铜接入带束上DSM算法的应用。假设每个收发器采用离散多频音调制DMT，并且在带有K个独立子信道 (也称为频音或频率)的双绞线线路上操作。如在背景技术部分所述和在图IB中所示，信
道矩阵H表征电缆。每个信道向量
权利要求
1.一种用于在例如DSL系统的包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源、并且实现资源管理以降低包括数量N个线路的所述接入网络的金属接入电缆(50)或电缆包扎体 (51 ；52 ；53)中例如串话干扰的损害的方法，特征在于它包括以下步骤-为例如(501 ；I1 ；I2)的所述线路的每个相应线路确定相关线路集合(60)，所述相关线路集合(60)包括对于所述相应线路(501)的干扰相关线路(502，503，504，505，506， 507)，-基于对于所述相应线路(501 ；I1 ；I2)的所确定的相关线路集合(60)，使用一种或多种算法来应用所述线路N的资源管理。
2.如权利要求1所述的方法， 特征在于所述确定步骤包括-定义包括至少一个判定变量的准则，所述准则与噪声功率谱密度有关，并指示相对于所述判定变量，对于所述相应线路(501 ；I1 ；I2)在关注的频带内的每个相应频率上接受的级别，-为每个相应线路检查相对于每个其它线路是否满足所述准则， -将对其满足所述准则的线路识别为属于对于所述相应线路的干扰相关线路集合 (60)的线路。
3.如权利要求2所述的方法， 特征在于所述确定步骤包括执行第一预处理算法以及在于所述定义步骤包括为相应线路η -使用第一判定变量和非强制的可选择的第一准则裕度参数来定义第一准则，所述第一判定变量表示在所述相应线路η的接收器在相应频率上背景噪声功率之和。
4.如权利要求2或3的任一项所述的方法， 特征在于所述定义步骤包括为相应线路η :-使用作为级别的第二判定变量和非强制的可选择的第二准则裕度参数来定义第二准则，所述第二判定变量包括所述相应线路η的背景噪声功率之和以及在接收器来自除线路 m外信号在相应频率上通过信道传送到其的所有其它线路的远端串话之和。
5.如权利要求2、3或4所述的方法， 特征在于所述检查步骤包括-为所述相应线路η确立通过信道在另一线路m和其频率上传送的信号是否导致超过所定义的判定变量的远端串话；如果是； 则所述识别步骤包括-将所述线路m指示为形成对于所述相应线路η的干扰相关线路集合的部分； -为所述相应线路η重复对所述电缆或电缆包扎体的每个其它线路和其每个相应频率的所述检查和识别步骤，并且所述方法包括以下步骤-为所述电缆或电缆包扎体中的每个其它线路执行所述检查步骤、所述识别步骤和所述重复步骤。
6.如权利要求3、4和5所述的方法， 特征在于所述确立步骤包括-在第一确立子步骤中为所述相应线路η确立通过信道在另一线路上的传送信号是否导致超过与所定义的第一判定变量有关的级别的串话，所定义的第一判定变量可选择性地加上第一准则裕度参数，-在第二确立子步骤中为所述相应线路η确立通过信道在另一线路上的传送信号是否导致超过与所定义的第二判定变量有关的级别的串话，所定义的第二判定变量可选择性地加上第二准则裕度参数。
7.如权利要求6所述的方法， 特征在于所述确定步骤包括-为执行所述第一和第二确立子步骤而应用第一和第二预处理算法。
8.如权利要求6所述的方法， 特征在于所述确定步骤包括-为所述第一和第二确立子步骤应用共同的预处理算法。
9.如权利要求7或8所述的方法， 特征在于所述确定步骤包括-应用使用所述第一或所述第二或两个所述判定变量的所述预处理算法，从而为所述电缆中或所述电缆包扎体中多个或所有线路并行地或逐线路地确定所述相应相关线路集I=I ο
10.如前面权利要求中任一项所述的方法， 特征在于所述定义步骤包括 -定义第一或第二串话过滤准则，-通过测量、从数据库检索或假设，为每个相应线路确立在所述线路的接收器的来自包含所述相应线路的电缆包扎体或电缆中所有其它线路的背景噪声级别。
11.如权利要求1-10的任一项所述的方法， 特征在于所述确定步骤包括-使用信道矩阵H为每个线路识别所述相应相关线路集合。
12.如权利要求11所述的方法 特征在于使用信道矩阵H的所述步骤包括-通过执行测量或者通过检索存储的测量的信道矩阵H，获得信道矩阵H， -通过实现所定义的一个/多个准则，为每个线路确定哪些信道矩阵元素是相关的。
13.如前面权利要求中任一项所述的方法， 特征在于所述资源管理步骤包括实现DSM级别2。
14.如权利要求13所述的方法， 特征在于所述资源管理应用步骤包括使用谱均衡算法作为算法，以及 -在所述谱均衡算法中使用所述相关信道矩阵H元素数据。
15.如权利要求14所述的方法， 特征在于所述谱均衡算法包括迭代谱均衡算法、最佳谱均衡、异步谱均衡、SCALE、带偏好。
16.如权利要求1-12的任一项所述的方法， 特征在于所述资源管理步骤包括实现例如基于向量化算法的DSM级别3。
17.如前面权利要求中任一项所述的方法， 特征在于它包括以下步骤 -为线路η更新线路状态，-仅为对于线路η的所确定的相关线路集合中的线路更新线路状态。
18.如前面权利要求中任一项所述的方法， 特征在于每个线路在每端中配备有DSL收发器，每个收发器实现离散多频音调制DMT，并且适用于在包括带有K个独立子信道的双绞线线路的相应线路上操作。
19.如权利要求18所述的方法， 特征在于它包括通过以下操作来测量信道矩阵信息的步骤-确定FEXT/NEXT传递函数，包括在包括第一线路η和第二线路m的包扎体中选择双绞线线路的步骤，-在近端为线路η提供输入测试信号&， -在近端和远端测量线路m上的接收信号，以及-在所述输入测试信号和在所述近端和在所述远端在线路m上测量的所述接收信号的基础上，通过以下操作来确定所述NEXT/FEXT传递函数，a)至少在测量间隔期间传送具有已知功率谱密度的测试信号，所述已知功率谱密度覆盖线路η上的关注的频率范围，b)在线路m的近端测量第一接收信号或噪声有关的量，并且将所述第一接收信号或功率谱密度的第一报告发送到中央控制单元，c)在线路m的远端测量第二接收信号或噪声有关的量，并且将所述第二接收信号或功率谱密度的第二报告发送到中央控制单元，d)停止线路η上所述测试信号的传送，e)在线路m的近端测量第三接收信号或噪声有关的量，并且将所述第三接收信号和功率谱密度的第三报告发送到中央控制单元，f)在线路m的远端测量第四接收信号或噪声有关的量，并且将所述第四接收信号或功率谱密度的第四报告发送到中央控制单元，以及g)在所述中央控制单元使用有关所述接收信号的所报告的数据来确定所述FEXT/ NEXT传递函数，其中所有步骤从客户侧或中央办公室处的中央位置来协调和控制。
20.如权利要求1-19的任一项所述的方法， 特征在于它用于降低FEXT，以及在于所述定义步骤包括 -定义至少一个过滤准则。
21.如权利要求1-20的任一项所述的方法， 特征在于它用于降低NEXT，以及在于所述定义步骤包括定义至少一个NEXT过滤准则。
22.一种用于在例如DSL系统的包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源的系统，所述接入网络带有多个接入电缆，包括多个线路(1，2，...，1 ;11;12)，所述线路的每个线路配备有近端收发器Oltll, . . . ,2i01 ;2u,221)和远端收发器(21(12，. . . ,2102 ；212，222)，所述系统还包括用于降低或最小化例如串话干扰的损害的资源管理部件( ；6)，特征在于它还包括确定部件(3，4，5 ;3。，4。)，适用于为相应线路(501 ； I1 ； I2)确定包括对于所述线路的干扰相关线路的相关线路集合，以及在于所述资源管理部件(6 ；60)适用于基于对于该线路 (501 ；I1 ；I2)的所确定的干扰相关线路集合(60)，在所述线路(501 ；I1 ；I2)上使用一种或多种算法来应用谱管理。
23.如权利要求22所述的系统， 特征在于所述确定部件包括信道矩阵H确立部件(3 ；30, IO0)和适用于使用所确立的信道矩阵H 来确定所述相应相关线路集合的计算部件G ；40)。
24.如权利要求23所述的方法， 特征在于所述信道矩阵信息确立部件包括处理装置(3 ；30)，以及在于所述计算部件G ；40)包括用于算法实现的处理器或软件程序，所述计算部件适用于与准则定义部件(5)通信或包括准则定义部件(5)，所述准则定义部件(5)适用于基于第一判定变量或第二判定变量来发现或定义至少一个准则，以及在于所述计算部件G ；40)适用于基于使用所述第一和/或第二判定变量而定义的所述一个/多个准则，为每个线路确定相关线路集合。
全文摘要
本发明涉及一种用于在例如DSL系统的包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源、实现资源管理以便将包括N个线路的接入网络的电缆或电缆包扎体中的串话干扰降到最低的方法。它包括以下步骤借助于计算部件(40)为所述线路的相应线路(1；2)确定相关线路集合，其包括对于所述相应线路(1；2)的干扰相关线路，并使用所确定的相关线路集合为相应线路应用资源管理的算法，由此降低资源管理算法的计算复杂度。
文档编号H04B3/32GK102227877SQ200880132187
公开日2011年10月26日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者A·克劳陶, B·多尔奇, E·G·佩莱斯, F·林德奎斯特, M·奈瓦达西尔瓦方塞卡林德奎斯特 申请人:爱立信电话股份有限公司