串扰测量期间的功率调整避免的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于通过回路设施（300）来连接订户设备（200）的接入节点（100）。根据本发明的第一方面，接入节点包括矢量控制单元（130）和矢量处理单元（120），矢量控制单元（130）用于基于串扰测量阶段（XT_MEAS_DS）期间在订户线路的集合上执行的串扰测量（Ei,k1,D1）来估计该集合的订户线（L1至LN）之间的串扰系数（H'i,j,k），并且矢量处理单元（120）用于基于估计串扰系数来对将在订户线路的给集合上发送或从其接收到的信号进行联合处理，以用于串扰减轻。接入节点还包括控制器（140），控制器（140）被配置成将订户线路的该集合之中的特定线路（L1）上的功率调整的执行推迟至串扰测量阶段完成之后，或者将串扰测量阶段推迟至该特定线路上的功率调整完成之后。本发明还涉及一种用于通过回路设施（300）来连接订户设备（200）的方法以及用于通过订户线路（L1）而连接到接入节点（100）的订户设备（2001）。
【专利说明】串扰测量期间的功率调整避免
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于通过回路设施来连接订户设备的接入节点和方法。
【背景技术】
[0002]串扰(或信道间干扰)对于多输入多输出(MMO)通信系统、诸如数字订户线(DSL)通信系统而言是信道损害的主要来源。
[0003]随着对较高数据速率的需求的增加，DSL系统正在朝着较高频带演进，其中相邻传输线(亦即，紧密接近的传输线，诸如电缆捆扎器(binder)中的双绞铜线)之间的串扰更加明显(频率越高，耦合越多)。
[0004]可以用以下线性模型来描述MMO系统:
[0005]Y(f) =H(f)X(f) +Z(f) (1)，
[0006]其中N分量复矢量X或者Y表示分别在N个信道上发送或者分别从N个信道接收到的符号的离散频率表示，其中将NXN复矩阵H称为信道矩阵:信道矩阵H的第(i，j )分量描述通信系统如何响应于信号被发送到第j信道输入端而在第i信道输出端上产生信号；信道矩阵的对角元素描述直接信道耦合，并且信道矩阵的非对角元素描述信道间耦合(也称为串扰系数)，并且其中N分量复矢量Z表示存在于N个信道上的附加噪声，诸如射频干扰(RFI)、热噪声和外来干扰。
[0007]已开发了不同的策略以减轻串扰并使有效吞吐量、到达范围和线路稳定性最大化。这些技术正逐渐地从静态或动态频谱管理技术演进到多用户信号协调(或矢量化)。
[0008]用于减少信道间干扰的一个技术是联合信号预编码:发送数据符号在通过相应通信信道被发送之前联合地通过预编码矩阵。该预编码矩阵使得预编码器和通信信道的级联导致在接收机处很少或没有干扰。这通过向原始信号添加反相信号来实现，该反相信号是聚合串扰信号的估计值的逆。
[0009]一种用于减少信道间干扰的另一技术是联合信号后处理:接收信号符号在被检测之前联合地通过串扰消除矩阵。串扰消除矩阵使得通信信道和后编码器的级联导致在接收机处很少或没有干扰。这通过从接收信号中减去聚合串扰信号的估计值来实现。
[0010]信号预编码特别适合于下行通信(朝向客户端)，而信号后处理特别适合于上行通信(来自客户端)。任一种技术通常被称为信号矢量化。
[0011]信号矢量化通常是在业务聚合点处执行，在业务聚合点处可获得要被并行发送和/或接收的所有数据符号。例如，有利地在数字订户线接入复用器(DSLAM)内执行信号矢量化。
[0012]矢量化组、亦即通信线路集合的选择对于实现良好的串扰消除性能而言是相当关键的，其中矢量化组中的信号被联合处理。在该组内，每个通信线路被视为引起对该组的其他通信线路的串扰的干扰方线路，并且同一通信线路被视为遭受来自该组的其他通信线路的串扰的受害方线路。来自不属于矢量化组的线路的串扰被视为外来噪声且未被消除。
[0013]理想地，矢量化组应与在物理上且显著地彼此相交互的通信线路的整个集合匹配。然而，有限的矢量化能力和/或特定网络拓扑可能妨碍了此类专有方法，在这种情况下，矢量化组将仅包括所有交互线路的子集，由此产生了有限的串扰消除性能。
[0014]信号矢量化的性能关键取决于预编码或消除矩阵的分量值，该分量值将根据实际且变化的串扰信道来计算和更新。
[0015]一种用于估计串扰系数的方法包括步骤:
[0016]-通过多个干扰方信道中的相应信道来同时地发送多个相互正交串扰导频序列，
[0017]-在导频序列正被发送的同时测量在受害方信道上导致的错误，
[0018]-使错误测量与多个串扰导频序列中的相应导频序列相关，从而产生多个已相关的错误测量，
[0019]-基于多个已相关的错误测量中的相应错误测量来估计从所述多个干扰方信道进入受害方信道中的串扰系数。
[0020]也就是说，收发机单元发送下行或上行导频序列。测量受害方信道上的干扰和噪声的幅度和相位两者的错误样本被反馈给矢量化控制器。使错误样本与给定导频序列相关以便获得来自特定干扰方线路的串扰贡献。为了阻止来自其他干扰方线路的串扰贡献，例如通过使用包括数字“+I”和“-1”的沃尔什-哈达玛序列来使得导频序列正交。使用串扰估计来更新预编码或消除矩阵。可以根据需要来重复该过程以获得越来越准确的估计。
[0021]这种现有技术的方法已被国际电信联盟(ITU)采用以便与VDSL2收发机一起使用，并且在题为 “ Self-FEXT Cancellation (vectoring) For Use withVDSL2Transceivers,\ ref.G.993.5 (04/2010)的推荐中有所描述。
`[0022]在此推荐中，在所谓的SYNC (同步)符号上发送导频信号，其周期性地在每256个DATA (数据)符号之后出现。
[0023]在给定干扰方线路上，根据导频序列的相应数字“+I ”或“-1 ”将经4-QAM调制的SYNC符号的活动载波(或音频)的代表性子集旋转O或180度。SYNC符号的其余载波继续承载用于在线重配置(OLR)消息确认的SYNC-FLAG (同步-标志)。
[0024]在给定受害方线路上，测量用一定比特数目(通常16个)量化的包括每个音频或音频组基础上的频率错误的实部和虚部两者的错误样本，并针对特定SYNC符号而将该错误样本报告给矢量化控制单元以用于进一步串扰估计。
[0025]因此，DSLAM应同步地(超帧对准)通过相应矢量线路发送和接收SYNC符号，从而通过相应传输线路来同时地执行导频信号传输和干扰测量。并且，超帧对准使得常规DATA符号免于受通过新的联合线路的导频信号传输损害，其串扰尚未被消除。
[0026]正交性要求意指导频序列的长度以将被联合处理的订户线路的最大数目为下界:线路越多，导频序列越长，串扰测量越久。
[0027]此串扰估计方法可能由于功率控制命令而产生严重偏差，依据该功率控制命令，一个或多个载波的发送功率由于例如新的噪声条件而被动态地调节。事实上，G.993.2ITU推荐(VDSL2，02/2006)的§ 10.5.2陈述了 “应以与在展示时间(showtime)将x (bi)、gi和tssi值应用于DATA符号相同的方式将其应用于SYNC符号”。
[0028]然而，使导频序列与报告的错误样本相关的大多数串扰估计算法假设发送功率水平并未随时间推移而变，因为其将影响该相关。考虑到可以包括几百个线路的矢量化组的典型尺寸以及相应的导频序列长度，此假设在实际可能不适用，因为在导频序列的跨度期间在一个给定线路上执行功率调整的概率随着矢量化组的尺寸而呈指数增加。
[0029]解决方案将是在DSLAM和CPE两者处完全禁用在线功率调整。这意味着线路不能使其本身适应于新的噪声条件:如果噪声增加(例如，RF1、残余串扰)，则存在错误的风险，意味着线路重训练的风险。
[0030]另一解决方案将是跟踪每个载波增益变化，并在相关过程中将其解决。很明显，这对于大型矢量化系统而言成本过高。
[0031]另一解决方案是仅仅接受由载波增益变化导致的错误，依赖于另一轮的串扰测量来获得更好的串扰估计。
【发明内容】
[0032]本发明的目的是在保证线路稳定性的同时改善回路设施上的串扰估计和矢量化性能。
[0033]根据本发明的第一方面，用于通过回路设施来连接订户设备的接入节点包括矢量化控制单元和矢量化处理单元，矢量化控制单元用于基于串扰测量阶段期间在订户线路的集合上执行的串扰测量来估计订户线路的该集合之间的串扰系数，并且所述矢量化处理单元用于基于估计的串扰系数来联合地处理将要通过订户线路的集合发送或从其接收到的信号，以用于串扰减轻。
[0034]接入节点还包括控制器，其被配置成将订户线路集合之中的特定线路上的功率调整的执行推迟到串扰测量阶段完成之后，或者将串扰测量阶段推迟到特定线路上的功率调整完成之后。
[0035]根据本发明的另一方面，一种用于通过回路设施来连接订户设备的方法包括步骤:基于串扰测量阶段期间在订户线路的集合上执行的串扰测量来估计订户线路的该集合之间的串扰系数，并且基于估计的串扰系数来联合地处理将要通过订户线路的集合发送或从其接收到的信号，以用于串扰减轻。
[0036]该方法还包括步骤:将订户线路的集合之中的特定线路上的功率调整的执行推迟到串扰测量阶段完成之后，或者将串扰测量阶段推迟到特定线路上的功率调整完成之后。
[0037]思想是在针对矢量化组进行串扰测量的同时，不允许该矢量化组的任何特定线路上的功率调整命令的有效执行，功率调整命令意指改变发送信号的功率谱密度(PSD)形状的命令。此类命令的示例是比特交换命令、无缝速率调整(SRA)命令等。通过如此操作，发送功率在导频序列的跨度期间保持恒定，并且相关过程保持没有偏差。
[0038]这通过将特定线路上的功率调整命令的执行推迟到串扰测量阶段完成之后或通过将串扰测量阶段推迟到特定线路上的功率调整命令完成之后来实现。
[0039]前者相对于功率调整对串扰估计给予优先权，并且其可以例如在新的订户线路加入矢量化组且需要在新加入的线路能够开始训练之前首先估计从新线路到活动线路中的串扰系数时或者还例如在特定线路上的载波增益的微调期间有帮助。
[0040]后者相对于串扰估计对功率调整给予优先权，并且其可以例如在串扰跟踪、即重估计串扰系数以解决串扰信道变化(如果有的话)期间或者还例如在特定线路上的紧急通信恢复期间有帮助。
[0041]根据本发明的接入节点的示例是DSLAM、以太网接入桥、IP边缘路由器等。接入节点可以驻留在中央位置处(例如，在中央局处)或者在更接近于订户驻地的远程位置处(例如，与街道调度员在一起)。
[0042]在本发明的一个实施例中，接入节点还包括用于从被耦合到特定线路的特定订户设备接收功率调整命令的通信装置。
[0043]能够由接收机根据测量噪声水平、亦即由接入节点针对上行通信和由订户设备针对下行通信的来动态地调节载波增益(在发送PSD掩码的限制内且仅达到一定程度)。因此，接入节点可以自主地实施所提出的用于上行通信的方法，而需要在接入节点与订户设备之间定义新的交互以用于下行通信。
[0044]在本发明的一个实施例中，功率调整命令是如下命令，依据该命令，在特定线路上调节至少一个下行载波的发送功率和比特负载两者。通信装置还被配置成在接收到功率调整命令后，如果串扰测量阶段正在进行则向特定订户设备发布否认信号。该否认信号包括错误代码，依据该错误代码，特定订户设备仅被允许请求比特负载调节。
[0045]在串扰测量期间载波比特负载仍能够被改变，然而相应的载波增益应保持恒定，意味着没有均衡噪声裕度。接入节点与订户设备之间的接口应允许单独地调节载波增益和比特负载:无论串扰测量是否正在进行都始终允许比特负载调节，同时仅在串扰测量阶段之前或之后允许增益调节。
[0046]可以定义在否认信号内被返回到CPE的新错误代码，诸如“串扰测量正在进行一仅允许比特负载调节”等。
[0047]在本发明的一个实施例中，否认信号包括在恢复特定线路上的功率调整之前要等待的时间值。
[0048]本实施例是有利的，因为其避免了 CPE在串扰测量阶段期间不停地重复功率调整命令:相反，CPE被请求在再次发布功率调整命令之前等待某个时间值到期。该时间值是根据直至正在进行的串扰测量完成时的当前剩余时间而确定的。
[0049]在本发明的一个实施例中，通信装置还被配置成在串扰测量阶段进行之前向特定订户设备发布中止信号，依据该中止信号，特定订户设备被请求中止特定线路上的功率调整，并且依据该中止信号，特定订户设备仅被允许请求比特负载调节。
[0050]本实施例通过在串扰测量阶段开始时发布中止信号来主动地阻止CPE在串扰测量正在进行的同时发布任何功率控制命令。
[0051]在本发明的一个实施例中，中止信号包括在恢复特定线路上的功率调整之前要等待的时间值。
[0052]此时间值是根据串扰测量阶段的预期长度而确定的。
[0053]在本发明的替换实施例中，通信装置还被配置成在串扰测量阶段进行之后向特定订户设备发布恢复信号，依据该恢复信号，特定订户设备被允许恢复特定线路上的功率调
難
iF.0
[0054]在所附权利要求中提到了其他表征性实施例。
[0055]本发明还涉及用于通过订户线路连接到接入节点的订户设备。
[0056]根据本发明的另一方面，订户设备被配置成向接入节点发布功率调整命令，依据该功率调整命令，在订户线路上调节至少一个下行载波的发送功率和比特负载两者，被配置成如果串扰测量阶段正在进行，则从接入节点接收否认信号，该否认信号包括错误代码，依据该错误代码，特定订户设备仅被允许请求比特负载调节，并且被配置成随机向接入节点发布另一命令，依据该命令，仅至少一个下行载波的比特负载被调节，而不改变相应的载波增益。
[0057]在本发明的一个实施例中，否认信号包括时间值，并且订户设备还被配置成在恢复订户线路上的下行功率调整之前等待时间值到期。
【专利附图】
【附图说明】
[0058]通过参考结合附图进行的实施例的以下描述，本发明的上述及其他目的和特征将变得显而易见，并且将最好地理解发明本身，在附图中:
[0059]-图1表不DSL通信系统，
[0060]-图2表示根据本发明的接入节点，
[0061]-图3表示通过回路设施发送的导频序列、功率调整命令和确认信号的时间图。【具体实施方式】
[0062]在图1中看到用于向订户提供宽带接入的DSL通信系统。
[0063]DSL通信系统I包括回路设施300、DSLAM100和N个CPEZOO1至200N (或CPEl至CPEN) ο DSLAM100包括经由N个订户线路LI至LN耦合到N个CPEZOO1至200N中的相应CPE的N个收发机IlO1至IIOn (或TUl至TUN)。线路LI至LN是例如非屏蔽双绞线(UTP)。
[0064]订户线路LI至LN在一个或多个捆扎器B1、B2_1和B2_2内被绑定在一起，并且因为其在其整个长度或长度的一部分上紧密接近而导致到彼此之中的串扰。订户线路LI至LN被假设为形成同一矢量化组的一部分。
[0065]由于上行和下行通信被指配不同且不重叠的频带一频分双工(FDD)，所以串扰大部分降级至远端串扰(FEXT):由收发机(干扰方)发送的一定量的信号耦合到相邻线路中并损害在远程收发机(受害方)处在该相邻线路上接收的直接信号的接收。例如，由收发机IlO1在线路LI上发送的下行信号耦合到线路L2中并被CEP2002检测为噪声。并且，由CPE2002在线路L2上发送的上行信号耦合到线路LI中并被收发机IlO1检测为噪声。
[0066]在图2中看到关于DSLAM100的更多细节。
[0067]DSLAM100包括以下功能块:
[0068]-N个收发机110，
[0069]-矢量化处理单元120(或VPU)，
[0070]-矢量化控制单元130(或VCU)，用于控制VPU120的操作，以及
[0071]-控制器140 (或 CTRT )。
[0072]收发机110中的每一个被耦合到VPU120、V⑶130和控制器140。V⑶130进一步被耦合到VPU120。控制器140进一步被耦合到VCU130。
[0073]VPU120和V⑶130可以在用于板级矢量化的单个线路终止(LT)板上与收发机110共置，或者能够形成用于系统级矢量化的专用印刷板组件(PBA)。
[0074]收发机110中的每一个包括:
[0075]-数字信号处理器(DSP)111，
[0076]-模拟前端(AFE)112，以及[0077]-线路调整单元(或LAU)113。
[0078]N个DSPl 11被耦合到N个AFE单元112中的相应AFE单元。N个AFEl 12还被耦合到N个LAUl 13中的相应LAU。N个LAUl 13还被耦合到N个线路LI至LN中的相应线路。
[0079]DSPlll中的每一个被布置成操作下行和上行DSL通信信道两者。
[0080]DSPlll中的每一个用于将用户和控制数据编码并调制成数字数据符号，并用于从数字数据符号解调和解码用户和控制数据。
[0081]通常在DSPlll内执行以下发送步骤:
[0082]-数据编码，诸如数据复用、成帧、加扰、纠错编码和交织，
[0083]-信号调制，包括根据载波排序表将载波排序、根据已排序载波的比特负载来解析已编码比特流以及可能用格栅编码将每个比特块(chunk)映射到适当的发送星座点(具有相应的载波幅度和相位)的步骤，
[0084]-信号缩放，
[0085]-快速傅立叶逆变换(IFFT)
[0086]-循环前缀(CP)插入，以及
[0087]-开时间窗。
[0088]通常在DSPlll内执行以下接收步骤:
[0089]-时域信号均衡，
[0090]-循环前缀(CP)去除，
[0091]-快速傅立叶变换(FFT)，
[0092]-频域信号均衡，
[0093]-信号解调和检测，包括步骤:向每个均衡频率样本应用适当的星座网格，其图案取决于相应载波比特负载，可能用格栅解码检测预期发送星座点和相应的发送比特序列，并根据载波排序表将所有所检测到的比特块重新排序，
[0094]-数据解码，诸如数据解交织、RS解码(在此阶段处纠正字节错误，如果有的话)、解扰、帧定界和解复用。
[0095]DSPlll中的每一个还被配置成操作被用来传送控制和管理消息、诸如OLR命令和响应的嵌入式开销信道(EOC)。EOC数据被与DSL信道上的用户数据复用。
[0096]AFEl 12中的每一个包括数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)、用于在阻止带外干扰的同时将信号能量限制在适当通信频带内的发送滤波器和接收滤波器、用于将发送信号放大并用于驱动传输线路的线路驱动器以及用于以尽可能少的噪声将接收信号放大的低噪声放大器(LNA)。
[0097]LAUl 13中的每一个包括用于在实现低发送机-接收机耦合比(例如借助于回波消除技术)的同时将发送机输出端耦合到传输线路并将传输线路耦合到接收机输入端的混合部、用于滤出存在于P0TS/ISDN频带中的任何非期望信号的其他发送和接收高通滤波器、用于适应于线路的特性阻抗的阻抗匹配电路以及隔离电路(通常为变压器)。
[0098]DSPlll中的每一个还被配置成在用于联合信号预编码的快速傅立叶逆变换(IFFT)步骤之前向VPU120提供发送频域样本，并在用于联合信号后处理的快速傅立叶变换(FFT)步骤之后向VPU120提供接收频域样本。
[0099]DSPlll中的每一个还被配置成从VPU120接收已纠正频域样本以用于进一步传输或检测。可替换地，DSPl 11可接收纠正样本以在进一步传输或检测之前添加到初始频域样本。
[0100]VPU120被配置成减轻在传输线路LI至LN上导致的串扰。这是通过将发送频域样本的矢量S与预编码矩阵P相乘、从而补偿输入串扰(下行)的估计或者通过将接收频域样本的矢量R与串扰消除矩阵G相乘、从而消除所遭受串扰(上行)的估计而实现的。
[0101]使i表示在从I至N范围内的线路索引，k表示从O至K-1范围内的频率索引，并且I表示离散多音频(DMT)符号索引。
[0102]使+分别地表示在由VPU121进行的串扰预先补偿之前和之后在DMT符号I期间在线路Li上发送的发送频域样本。
[0103]同样地，使_
【权利要求】
1.一种接入节点(100)，用于通过回路设施(300)来连接订户设备(200)，并且包括: -矢量化控制单元(130)，用于基于串扰测量阶段(XT_MEAS_DS)期间在订户线路的集合(LI至LN)上执行的串扰测量(Em111)来估计所述集合的订户线路(LI至LN)之间的串扰系数(H’ i；J-k), -矢量化处理单元(120)，用于基于估计的所述串扰系数来联合处理将要在订户线路的所述集合上发送或者从订户线路的所述集合接收到的信号，以用于串扰减轻， 其中所述接入节点还包括控制器(140)，所述控制器(140)被配置成将订户线路的所述集合之中的特定线路(LI)上的功率调整的执行推迟至所述串扰测量阶段完成之后，或者将所述串扰测量阶段推迟至所述特定线路上的功率调整完成之后。
2.根据权利要求1所述的接入节点(100)，其中所述接入节点还包括通信装置(Ill1),所述通信装置(Ill1)用于从被耦合到所述特定线路的特定订户设备GOO1)接收功率调整命令(5)。
3.根据权利要求2所述的接入节点(100)，其中所述功率调整命令是如下命令，依据所述命令至少一个下行载波的发送功率和比特负载两者在所述特定线路上被调节， 其中所述通信装置还被配置成在接收到所述功率调整命令后，如果所述串扰测量阶段正在进行，则向所述特定订户设备发布否认信号(6)， 并且其中所述否认信号包括错误代码，依据所述错误代码所述特定订户设备仅被允许请求比特负载调节。
4.根据权利要求3所述的接入节点(100)，其中所述否认信号包括在恢复所述特定线路上的下行功率调整之前要等待的时间值(Tl)。·
5.根据权利要求2所述的接入节点(100)，其中所述通信装置还被配置成在所述串扰测量阶段进行之前向所述特定订户设备发布中止信号，依据所述中止信号所述特定订户设备被请求中止所述特定线路上的下行功率调整，并且依据所述中止信号所述特定订户设备仅被允许请求比特负载调节。
6.根据权利要求5所述的接入节点(100)，其中所述中止信号包括在恢复所述特定线路上的下行功率调整之前要等待的时间值。
7.根据权利要求5所述的接入节点(100)，其中所述通信装置还被配置成在所述串扰测量阶段进行之后向所述特定订户设备发布恢复信号，依据所述恢复信号所述特定订户设备被允许恢复所述特定线路上的下行功率调整。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的接入节点(100)，其中所述接入节点是数字订户线接入复用器DSLAM。
9.一种订户设备(200)用于通过订户线路(LI)连接到接入节点(100)，并且被配置成向所述接入节点发布功率调整命令(5)，依据所述功率调整命令(5)至少一个下行载波的发送功率和比特负载两者在所述订户线路上被调节，被配置成如果串扰测量阶段(XT_MEAS_DS)正在进行则从所述接入节点接收否认信号(6)，所述否认信号包括错误代码，依据所述错误代码所述特定订户设备仅被允许请求比特负载调节，并且被配置成随即向所述接入节点发布另一命令(7)，依据所述另一命令(7)仅所述至少一个下行载波的所述比特负载被调节而不改变相应的载波增益。
10.根据权利要求9所述的订户设备GOO1),其中所述否认信号包括时间值(Tl)，并且其中所述订户设备还被配置成在恢复所述订户线路上的下行功率调整之前等待所述时间值到期。
11.一种用于通过回路设施(300 )来连接订户设备(200 )的方法，并且所述方法包括步骤: -基于串扰测量阶段(XT_MEAS_DS)期间在订户线路的集合(LI至LN)上执行的串扰测量(Euw1)来估计所述集合的订户线路(LI至LN)之间的串扰系数(H’ uk)， -基于估计的所述串扰系数来联合处理将要在订户线路的所述集合上发送或从订户线路的所述集合接收到的信号，以用于串扰减轻， 其中所述方法还包括步骤:将订户线路的所述集合之中的特定线路(LI)上的功率调整的执行推迟到所述串扰测量阶段完成之后，或者将所述串扰测量阶段推迟到所述特定线路上的功率调整 完成之后。
【文档编号】H04B3/46GK103828253SQ201280046212
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年8月27日 优先权日:2011年9月23日
【发明者】J·弗林登, D·范德黑根 申请人:阿尔卡特朗讯