频谱管理的制作方法
【专利摘要】本发明公开了各种方法、技术和设备，其通过考虑如串扰预补偿的串扰降低的属性和改变来优化输出功率频谱密度。可以例如在通信系统的分布点（32A、32B）中采用所公开的技术。
【专利说明】频谱管理
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于通信系统的频谱管理。
【背景技术】
[0002]如IPTV (即，经由例如因特网或相似网络接收的电视服务)的新服务和云计算要求在接入网络中增加带宽。为了经由铜线提供lGb/S左右的数据速率，应当有效地使用可得的带宽，并因此要求用于未来接入网络的快速频谱管理。
[0003]在这方面的频谱管理例如涉及向不同通信连接(例如，有线线路连接)分配发射功率和/或在单个通信连接上使用的各个载波(即，发射频率)之间分布发射功率。
[0004]如VDSL的现有数字用户线路技术的静态操作可能因此对于一些应用是不足的。用于VDSL (超高速比特率数字用户线路)的如SRA (无缝速率自适应)的现有的连续自适应方案太僵硬而使系统不适应于改变用户的数据速率要求。
【发明内容】
[0005]在一些实施例中，考虑到所采用的串扰降低来使用频谱管理技术。在一些实施例中，用于串扰降低的预编码器的输出发射功率被最大化。在其它实施例中，将频谱管理与自适应串扰预编码组合。在一些实施例中，可以改善信道估计。
[0006]以上的总结仅仅意在给出在一些实施例的一些特征上的简要概述，并且不以任何方式被看作穷举的。上文所识别的特征在其它实施例中可以被省略，使得上文所识别的特征不被解释为要素。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1示出了根据实施例的通信系统的示意框图。
[0008]图2示出了图示了根据实施例的方法的流程图。
[0009]图3是根据实施例的通信系统的更详细的框图。
[0010]图4A是图示了在一些实施例中的串扰预补偿和信道估计的示意图。
[0011]图4B是图示了根据一些实施例的用于包含高噪声的情况的信道估计的示意图。
【具体实施方式】
[0012]在下文中，将详细地描述实施例。应当注意的是，这些实施例不被解释为限制，而仅仅作为实施示例而给出。例如，尽管可以将实施例描述为包括多个特定的特征，在其它实施例中，这些特征中的一些可以被省略，或者可以由替换的特征替代。在另外其它的实施例中，可以存在额外的或替换的附加特征。
[0013]在下文描述的一些实施例涉及用来调整用于包含多个通信连接(例如，有线线路连接)的通信系统的功率频谱密度(PSD)的频谱管理。在一些实施例中，使用如离散多音调制(DMT)的多载波通信，并且频谱管理用来对向多载波系统的不同载波(有时被称作音调或子载波)分配发射功率进行调整。
[0014]在下文描述的一些实施例额外地包含信道估计，所述信道估计可以例如用来确定如有线线路连接、无线连接或在这样的连接上的特定载波的通信信道之间的远端串扰(FEXT)0基于这些确定，可以通过用于不同连接或在不同连接上的信号的共同处理来执行串扰降低,所述共同处理有时(例如在DSL的上下文中)也被称作向量化。
[0015]在一些实施例中，频谱管理，即功率频谱密度(PSD)的调整考虑了串扰降低，因为在一些情况下，串扰降低自身可以影响功率频谱密度。
[0016]为了图示这个，在图1中，示意性地示出了根据实施例的通信系统。在图1的通信系统中，通信设备10通过多个通信连接12A-12D与多个通信设备13A-13D进行通信，所述通信设备10可以是中心局(CO)装备的一部分或分布点(DP)的一部分,但也可以用于其它目的或在其它环境中。通信设备13A-13D将被全体地称作通信设备13。通信连接12A-12D将被全体地称作通信连接12。在实施例中的通信连接12可以例如是如铜线的有线线路连接或者可以是无线连接。在一些实施例中，通信连接12可以是双绞铜线。在一些实施例中，通信设备10和13可以是经由基于导线的通信连接12进行通信的通信设备，所述基于导线的通信连接12使用如xDSL技术(ADSL、ADSL2、VDSL等等)的离散多音调制(DMT)技术或者其它基于DMT的技术。然而，也可以使用其它技术和调制方案。在实施例中，可以集中处理在通信设备10与通信设备13之间的信号交换以便在串扰降低布置11中进行串扰降低，所述串扰降低布置11可以在通信设备10中以硬件，软件或者两者的组合来实施。其它的实施方式也是可能的。
[0017]在本申请的上下文中，如本领域常见的，从如中心局装备或分布点的由服务提供者提供的装备朝向终端用户的通信方向将被称作下游方向，而相反的通信方向将被称作上游方向。可以针对下游方向和针对上游方向两者都采用本文中公开的技术，除非专门另外注释。例如，在图1的实施例中，下游方向对应于从通信设备10到通信设备13的通信，而上游方向对应于从通信设备13到通信设备10的通信。
[0018]此外，在图1的实施例中，通信设备10包括功率频谱密度(PSD)优化布置14，其例如可以以硬件、软件、固件或任何其组合实施。在一些实施例中，PSD优化布置14可以与串扰降低布置11 一起实施。一般地，尽管各种块可以在附图中描绘，但这不被解释为指示所述块必须被实施为单独的物理单元，因为它们也可以在共同的物理单元、电路或设备中实施。
[0019]在实施例中，PSD优化布置14用来调整经由通信连接12发送的信号的功率频谱。例如，在一些实施例中，可以通过考虑串扰降低布置11可能进行(have on)的发射功率频谱，来优化通信设备10的输出发射功率。例如，输出发射功率可以被最大化，或者不改善强通信连接或强载波(有时候也被称作音调)的性能的功率可以用来增强更弱的通信连接或音调。这样的情况例如可以当已经达到最大传输速率(例如可以在特定载波上发射的最大数量的每符号比特)时发生。此外，在一些实施例中，在一些通信连接或其载波上，例如因为噪声而可能没有加载比特，或者因为其它原因可能没有发射数据，并接着可以禁用这样的连接或载波，并且以前向这样的连接或载波分配的发射功率可以用来增强其它连接或载波。为了优化，如下文将进一步解释的，可以使用线性程序。也考虑频谱管理和串扰降低的组合，下文将进一步给出进一步的解释。[0020]接下来，将简要讨论串扰降低在串扰降低布置11中可以怎样发生。也可以采用其它技术。
[0021]为了执行在下游方向的信道估计，可以例如经由通信连接12从通信设备10向通信设备13发送测试信号序列，在该上下文中也被称作信道估计序列。通信设备13可以将已知的所接收测试序列与标称值(即，原始测试序列)进行比较并将误差值报告回给通信设备10。通信设备10可以基于所接收信息例如确定均衡器系数，所述均衡器系数可以用来更新所使用的均衡器(未示出)。可替换地或额外地，所接收信息可以用来确定描述例如远端串扰(FEXT)的串扰系数，并且因此更新串扰降低布置11。在操作中，然后，串扰降低布置11共同处理要经由通信连接12发送的信号以降低串扰。因为在串扰实际发生之前为了串扰降低而处理信号，所以在下游方向上的该共同处理也被称作串扰预补偿。
[0022]相反地，对于上游方向，通信设备13可以发送已知的测试序列到通信设备10。然后，通信设备可以将所接收测试序列与期望的或标称的测试序列进行比较，并且计算误差值，所述误差值可以再次被用于信道估计并因此例如用于确定均衡器系数或用于确定FEXT系数。这样的FEXT系数可以用来更新串扰降低布置11。因为在信号在例如经由通信连接12被发射的同时已经经历串扰之后发生用于串扰降低的共同处理，所以在上游方向上的串扰降低也被称作串扰消除。
[0023]在一些实施例中，例如，由-1和+1的值组成的沃尔什一哈达玛(Walsh —Hadamard)序列有时用于信道估计。然而，在其它实施例中，采用以下测试序列，其中该测试序列的每个元素具有三个可能的值(例如，+1、0或-1)中的一个。在实施例中，如将在下文中进一步更详细描述的，与如沃尔什一哈达玛(Walsh — Hadamard)序列的常规序列相比，这样的测试序列提供了额外的可能性。用于的不同通信连接(如通信连接12中的不同通信连接)的测试序列在一些实施例中可以彼此正交。
[0024]应当注意的是，四个通信设备13的数量仅仅用作示例，并且可以采用任何数量的通信设备。也可以采用其它种类的系统配置，其中的一些将在下文中进一步更详细地进行描述。
[0025]现在转到图2，示出了根据实施例的方法。图2的方法可以以硬件，软件，固件或其组合来实施，例如，以与通信系统或设备相关的硬件，软件或固件来实施。例如，图2的方法可以在如上文针对图1描述的或如下文参考图3和4进一步描述的设备和系统中实施，但不限于此。
[0026]在20处，优化功率频谱密度(PSD)，即，发射信号的功率频谱。在实施例中，通过考虑例如串扰预补偿的串扰降低的效果来执行该优化。将在下文中进一步更详细地讨论关于串扰降低的这样的优化的示例。
[0027]在21处，可选地，监视关于串扰降低的改变。换句话说，例如检测用于串扰降低的串扰系数是否改变，其转而可以影响功率频谱密度。在这种情况下，在22处，在一些实施例中，可以基于该改变来修改功率频谱密度，以便例如防止载波或连接超过所允许的最大发射功率，或者以便甚至在改变的串扰条件下也保持发射功率的优化分布。
[0028]在图3中，示出了根据实施例的通信系统的更详细示意图，在所述实施例中，可以采用本文中公开的技术。在图示了用于接入网络拓扑的示例的图1的系统中，中心局30经由光纤连接为分布点32A、32B (全体地被称作分布点32)服务。为了实现这个，分别地，中心局30包括光网络单元(ONU) 31A、31B，并且分布点32包括光网络单元33A、33B。分布点通常位于要服务的消费者场所附近，并可以例如被安装在街道橱柜等等中。本文中公开的技术可以例如在分布点中实施。中心局30可以包括中央优化器，其优化并协调至不同分布点的传输，且即是，其可以在系统级上分配传输功率。每个分布点32为若干远程终端收发器36A至36D服务并可以采用如上文概述或如下文进一步解释的PSD优化技术。在示出的简单示例中，分布点32为远程终端收发器36A、36B服务，并且分布点32B为远程终端收发器36C、36D服务。对于每个分布点，两个收发器36的数量仅仅用作示例并已经被选定以以便容易表示，并且可以服务更多的收发器，例如通常在一个终端与二十个终端之间，尽管该数量不受特别的限制，并且可以由不同的分布点服务不同数量的收发器。
[0029]在分布点32与收发器36之间的通信连接通常是铜线或其它基于有线线路的通信连接，尽管不限于这方面，并且可以例如采用多载波调制技术，例如，宽带技术。如由图3中的37指示的，分配给一个分布点的通信连接有如远端串扰(FEXT)的串扰的倾向。如由图3中的34指示的，例如，如果它们位于相同的结合器中，则分配给不同分布点的通信连接也可以经由如FEXT的串扰彼此影响，尽管分配给不同分布点的通信连接之间的串扰在许多情况下将比分配给相同分布点的通信连接之间的串扰更弱，因为分配给相同分布点的连接通常物理地彼此更接近，这使得它们更倾向于串扰。然而，在所有的场景中，这必然是该情况。
[0030]如已经提及的，下游方向的串扰降低也被称作串扰预补偿。现在将参考图4A更详细地解释用于包含串扰预补偿的在下游方向上进行操作的系统的更详细的示意图，在所述串扰预补偿中可以采用用于频谱优化的技术。然而，值得注意的是，也可以将本文中公开的技术应用于上游方向。
[0031]为了进一步图示这个，在图4A中示出了在下游方向上的系统的稍微更详细的示意图。在图4A中，发射信号向量u包含作为它的元件的将在多个通信线路上被发射的发射信号，在图4A中示意性地示出了所述发射信号中的三个。与第一示出传输线路有关的元件在附图标记后添加有A，与第二传输线路有关的元件添加有B，并且与第三传输线路有关的元件添加有C。然而，值得注意的是，示出的三个传输线路的数量仅仅用作示例，并且可以存在任何数量的传输线路，例如在两个传输线路与数百个传输线路之间。
[0032]在不同的传输线路中存在的类似元件可以由它们的没有字母的附图标记来全体地指代。例如，元件40A、40B和40C将通过使用附图标记40来全体地指代。
[0033]在带有三个通信连接的图4A的示例中，向量u可以具有三个分量，一个针对每个连接。在其它实施例中，在每个通信连接上，可以例如针对DMT调制技术使用多个载波，也被称作音调。在这种情况下，u可以具有针对每个通信连接的每个载波的分量，尽管不需要是该情况。
[0034]在按比例放大元件40中，发射信号向量u的分量按比例因子进行按比例放大，其可以通过将向量u与对角矩阵s相乘来表示，并且其可以构成增益调整或功率频谱密度(PSD)的调整。如下文概述的可以确定矩阵S的元素。此后，执行串扰预补偿，其耦合发射器侧的信道，并且在一些实施中，其可以通过与在串扰预补偿器43中的预编码器矩阵P相乘来表示。这可以在一些情况下改变待发射的信号的PSD。
[0035]在传输期间，如由43指示的，发射信号可能遭受如远端串扰(FEXT)的串扰，其可以通过与信道矩阵H相乘来表示，所述信道矩阵H例如表征在非对角元素中的串扰耦合。通过信道估计，实质上该矩阵H可以至少被近似地确定，并且用于P的计算，使得串扰被降低或除去，即，使得该P基本上补偿了 H的效应。
[0036]此外，如由加法器44表示的，所发射的信号可能遭受加入的噪声，所述噪声可以由噪声向量η表示。在接收器侧，所接收信号可以在放大器45中以相应的增益因子进行放大，所述增益因子可以由对角矩阵G表示。噪声也被放大。所以，所接收信号向量?在该系统模型中可以被写为
【权利要求】
1.一种方法，包括: 确定串扰预补偿器的预编码系数，以及 优化在所述串扰预补偿器的输出处的功率频谱。
2.权利要求1所述的方法，其中所述优化包括最大化输出发射功率或在多个通信连接上的数据速率的总和中的至少一个。
3.权利要求1所述的方法，其中所述优化是取决于由硬件限制和规则中的至少一个定义的上限而执行的。
4.权利要求1所述的方法，还包括从强通信连接或通信连接的载波向其它通信连接或载波重新分配功率，该重新分配功率不改善数据承载容量。
5.权利要求1所述的方法，其中所述优化包括: 禁用其上由于低信噪比而不能发射数据的通信连接或载波，并且从禁用的通信连接或载波向其它通信连接或载波分配发射功率。
6.权利要求1所述的方法，其中所述优化包括使用线性程序。
7.权利要求1所述的方法，其中为了所述优化而固定串扰预补偿。
8.权利要求1所述的方法，其中所述优化包括调整在所述预补偿器的输入处的增益系数。
9.权利要求1所述的方法，还包括监视所述串扰预补偿的改变，并且响应于所检测的改变而调整所述功率频谱`密度。
10.权利要求9所述的方法，其中所述监视包括监视所述预补偿器的输出频谱。
11.权利要求9所述的方法，还包括当违反在预补偿器的输出处的约束时通过反向投影来修改预补偿器的输入频谱。
12.权利要求1所述的方法，其中所述优化包括: 将通信连接或载波分派为多个组，所述多个组的第一个包括具有非零发射功率的通信连接或载波，所述多个组的第二组包括具有实质上零发射功率的通信连接或载波，以及所述多个组的第三个包括由噪声支配的通信连接或载波，更新用于与所述多个组的所述第一个相关联的通信连接或载波的预补偿器系数。
13.权利要求12所述的方法，还包括排除与所述多个组的所述第三组相关联的通信连接或载波。
14.权利要求12所述的方法，还包括通过旁路串扰补偿来连续地估计用于与所述第二组相关联的通信连接或载波的信道。
15.一种设备，包括: 串扰降低布置，被配置为通过共同处理来降低在多个通信连接上的串扰，以及 功率频谱优化器，被配置为优化所述串扰降低布置的输出功率频谱。
16.权利要求15所述的设备，其中所述功率频谱优化器被配置为优化输出发射功率的最大化。
17.权利要求15所述的设备，其中所述功率频谱优化器被配置为从强通信连接或通信连接的载波向其它通信连接或载波重新分配功率，所述重新分配功率不改善数据承载容量。
18.权利要求15所述的设备，其中所述功率频谱优化器被配置为:禁用其上由于低信噪比而不能发射数据的通信连接或载波，并且从禁用的通信连接或载波向其它通信连接或载波分配发射功率。
19.权利要求15所述的设备，其中所述功率频谱优化器还被配置为监视所述串扰预补偿的改变，并且 响应于所检测的改变而调整所述功率频谱密度。
20.权利要求15所述的设备，其中所述功率频谱优化器被配置为: 将通信连接或载波分派为多个组，所述多个组的第一个包括具有非零发射功率的通信连接或载波，所述多个组的第二组包括具有实质上零发射功率的通信连接或载波，以及所述多个组的第三个包括由噪声支配的通信连接或载波，以及 其中所述串扰降低布置被配置为更新用于与所述多个组的所述第一个相关联的通信连接或载波的预补偿器 系数。
【文档编号】H04M11/06GK103795439SQ201310523130
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2012年10月30日
【发明者】R.施特罗贝尔, V.奥卡斯曼 申请人:领特德国有限公司