链路丢失检测的制作方法

各种实施例涉及一种包括检测链路丢失的方法，以及涉及对应的设备。具体地，各种技术涉及：基于编码信号(codedsignal)和对编码信号进行的解码中的至少一个，来检测物理链路的链路丢失。

背景技术：

对永久去除物理链路(链路丢失)的检测，会有助于控制通信系统中的通信。例如，在为了去除远端串扰(fext)而采用向量化(vectoring)的数字订户线路(dsl)通信系统的环境中，从dsl向量引擎计算中去除遭受链路丢失的物理链路可能是重要的，这是为了避免对由dsl向量引擎计算处理的剩余dsl信道的消极影响。

用于检测物理链路的链路丢失的参考实现方式通常依据相对较大的时延以及动作缓慢来检测链路丢失。例如，根据国际电信联盟(itu)电信标准化部门(itu-t)的g.993.2标准(2006)的章节12.1.4，该时延可能高达2至10秒。

检测链路丢失的这种相对较高的时延可以对dsl向量引擎计算施加重大挑战。当线路“离去”时，可能花费巨量时间来检测线路的断开连接。这通常在链路丢失和检测到链路丢失之间的该过渡阶段期间导致数据速率的性能损失。

技术实现要素：

因此，存在对一种检测物理链路的链路丢失的先进技术的需要。具体地，存在对一种使得能够以相对较低的时延并且以相对较高的精度来检测链路丢失的技术的需要。

该需要通过独立权利要求的特征来满足。从属权利要求的特征定义了实施例。

根据各种实施例，一种方法包括：经由物理链路接收编码信号。所述方法还包括：对编码信号进行解码以获得结果信号。所述方法还包括：基于编码信号和对编码信号的解码中的至少一个，来检测物理链路的链路丢失。

根据各种实施例，提供了一种设备。所述设备包括接收机，其被配置为经由物理链路接收编码信号。所述设备还包括解码器，其被配置为对编码信号进行解码以获得结果信号。所述设备还包括至少一个处理器，其被配置为基于编码信号和对编码信号的解码中的至少一个来检测物理链路的链路丢失。

根据各种实施例，提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括由至少一个处理器执行的程序代码。执行程序代码使得至少一个处理器执行一种方法。所述方法包括：经由物理链路接收编码信号。所述方法还包括：对编码信号进行解码以获得结果信号。所述方法还包括：基于编码信号和对编码信号的解码中的至少一个，来检测物理链路的链路丢失。

可以理解的是，上文提到的特征和尚且有待在下文解释的特征不仅可以用在所表示的各个组合中，而且也可以用在其他组合中，或孤立地使用，而不背离本发明的范围。

附图说明

在下文中，将结合在附图中示出的实施例更详细地解释本发明。

图1示意性示出了根据各种实施例的通信系统，其中通信系统包括在两个收发机之间的物理链路，所述物理链路经历来自布置在该物理链路附近的另一物理链路的fext和近端串扰(next)。

图2示意性示出了根据各个实施例的用于经由由铜线形成的物理链路实现dsl信道的通信系统的部署场景。

图3a示意性示出了根据各个实施例的在发射机处编码和调制信号以及在对应的接收机处解码和解调信号。

图3b示意性示出了根据各个实施例的在发射机处编码和调制信号以及在对应的接收机处解码和解调信号。

图4a示出了根据各个实施例的在时域和频域中的编码信号的资源区块(resourceblock)，所述资源区块经由物理链路在发射机和接收机之间被传送(communicate)，所述资源区块对应于符号(symbol)。

图4b示意性示出了根据各个实施例的解码和解调符号的星座图。

图5示出了根据各个实施例的经由物理链路在发射机和接收机之间被传送的信号的帧。

图6示出了根据各个实施例的dsl向量引擎计算。

图7示出了根据各个实施例的设备。

图8是根据各个实施例的方法的流程图。

图9是根据各个实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，本发明的实施例将参照附图详细描述。应当理解，下文对实施例的描述不应以限制性的意义来理解。本发明的范围并不意图受限于下文描述的实施例或附图，它们应被当作只是说明性的。

附图被认为是示意图并且在附图中示出的元件不一定是按比例示出的。相反地，各个元件被表示为使得其功能和一般目的对本领域技术人员显而易见。附图中示出的或本文描述的功能块、设备、部件或其他物理单元或功能单元之间的任意连接或耦合还可以通过间接的连接或耦合实现。在部件之间的耦合还可以通过无线连接来建立。

功能块可以以硬件、固件、软件或其组合来实现。

在下文中，公开了关于检测通信系统的物理链路的链路丢失的各种技术。链路丢失可以对应于物理链路被中断且通信因此被禁止的场景。

在一些例子中，可以基于经由物理链路传送的编码信号来检测物理链路的链路丢失。例如，可以基于针对在时域中的各个样本点和/或在频域中的各个样本点的编码信号的能量来检测链路丢失。

在其他例子中，替代地或另外地，可以基于对编码信号的解码来检测物理链路的链路丢失。取决于实现本文公开的技术的具体的通信系统，在对编码信号进行解码的场景中采用的技术可以有所不同。例如对于各种解码器，诸如viterbi解码器、低密度奇偶校验(ldpc)解码器、正交幅度调制(qam)解码器等，使得能够提供表示在所述解码中存在误差的误差信号。可以采用不同的误差度量来确定误差信号，例如，取决于解码器的具体类型。

通过上文描述的这种技术，使得可以相对较快捷地(即，以相对较低的时延)检测物理链路的链路丢失。这使得能够在发生链路丢失之后立即采取适当的措施。这些措施可以涉及检测到链路丢失的物理链路；和/或可以涉及以某种或其他方式受到物理链路的链路丢失的影响的另外的物理链路。取决于所采用的具体的通信系统，可以设想到多种措施。

本文公开的技术一般适用于各种通信系统。例子包括这样的通信系统：其根据离散多音调(dmt)编码和调制和/或正交频分复用(ofdm)编码和调制来传送编码信号。例子包括电气与电子工程师协会(ieee)802.11无线局域网(wlan)通信协议和第三代合作伙伴计划(3gpp)长期演进(lte)或通用移动电信系统(umts)协议。其他例子包括蓝牙和卫星通信。仅出于说明的目的，在下文中，将特别关注经由铜线实现的并根据dsl协议建立通信信道的物理链路。dsl协议包括itu-tg.992.x(adsl和adsl2+)、g.993.1(vdsl1)、g.993.2(vdsl2)以及g.9700/g.9701(g.fast)。

例如，本文公开的各种技术能够适用于为物联网(iot)采用的通信系统，在物联网中大量设备进行通信。这里，对于链路丢失检测的低时延有利于确保健壮的信令。

参见图1，经由第一物理链路151发送和/或接收(传送)数据131，并且经由第二物理链路152传送第二数据132。第一数据131和第二数据132可以是控制数据、较高层有效载荷数据和/或训练数据。本文公开的技术一般涉及单向和/或双向通信，例如，上游(us)和/或下游(ds)通信。取决于us或ds通信，对应的收发机101、111、102、112可以作为发射机或接收机来工作。经由物理链路151、152进行通信可以根据频分双工方案(fdd)或根据时分双工方案(tdd)。

第一和第二物理链路151、152经历相互串扰，即，第一物理链路151(第二物理链路152)经历来自第二物理链路152(第一物理链路151)的第一串扰161(第二串扰162)。有时，该相互串扰还被称作外来串扰。串扰161、162可以包括fext和/或next。

第一和第二物理链路151、152还经历内在串扰。所谓的脉冲噪声可能“撞击”特定的物理链路151、152。在本文公开的各种例子中，可以基于在具有在3-50毫秒的范围内(优选地在5-8毫秒的范围内)的持续时间的时间间隔中接收到的编码信号的时序演变，来检测物理链路151的链路丢失。“脉冲噪声(例如，其中物理链路151是经由铜线实现的)的典型持续时间是2-5毫秒的持续时间”这一发现使得有动机来监视例如这样的时间间隔上的错误符号(erroneoussymbol)。

图2示出了典型的vdsl2部署场景的多个方面。在包括用户驻地设备(cpe)111、112的在物理上分离的个人住宅处，被实现为铜线的物理链路151、152将数字订户线路接入复用器(dslam)101、102连接到vdsl2收发机单元(有时被称作远程终端)。物理链路151、152共享共同的电缆系结器155，这增大了next和fext。vdsl2采用dmt调制，具有位于以4.3125千赫或以8.625千赫间隔的频率上的至多4096个子载波。由于多个物理链路151、152连接到dslam101、102并且共享电缆系结器155，所以next和fext可能是突出的(prominent)。

通常，next在1-2mhz以上是突出的。因此，vdsl2通信信道在fdd中使用非重叠的ds/us频带，最高达30mhz。这显著地减轻了next。因此，随着next由于fdd而被大部分消除，fext通常在剩余噪声161、162中占主要地位。串扰抵消(也被称作用于去除fext的向量引擎计算)显著减少了fext，因此实现性能改善。

用于在物理链路152上去除fext的向量引擎计算应当有权访问关于给定物理链路151是已连接还是已断开连接的信息。因此，以相对较低的时延检测物理链路151之一的链路丢失可以是有帮助的。详细地，在图1和图2所示的通信系统中，每个物理链路152通常维持其与相邻物理链路151相对应的特定的串扰系数或预编码器系数。特定线路152(受害者物理链路)的每个串扰系数是在训练期间估计的，例如，通过测量在受害者物理链路152上每个相邻物理链路(干扰者线路)151的效应。采用dsl向量引擎计算，通过在发射机101、102、111、112处使用串扰系数或预编码器系数来操纵在受害者物理链路152上传送的数据，从而干扰者物理链路151的串扰161、162被减少。在干扰者物理链路151的链路丢失之后的过渡阶段期间，仍通过使用在链路丢失之前确定出的串扰系数或预编码器系数来操纵在受害者物理链路152上传送的数据。因此，在受害者物理链路152上传送的数据被人为地操纵，就好像干扰者链路151实际上仍活跃一样。这减少了在受害者物理链路152上的通信的可靠性。因此，可以期望的是，相对较快地检测干扰者物理链路151的链路丢失。在下文中，公开了使得能够相对较快地检测干扰者物理链路151的链路丢失的技术。

物理链路151的链路丢失可能发生在对应的铜线在物理上破损的情况。链路丢失的另一来源可能是与物理链路151相关联的cpe111发生故障。例如，cpe111可能掉电。

本文公开了使得能够以低时延可靠地检测干扰者物理链路151的链路丢失的技术。

图3a示出了使得能够相对较快捷地检测物理链路151的链路丢失的实施例。图3a示出了基于ofdm的通信系统。这里，使用了在传输帧、时间和/或频率交织、和/或viterbi编码中包含的、基于校验和的、组合的前向纠错(fec)，来对抗影响物理链路151的脉冲噪声的效应。fec通常由冗余编码器(例如，ldpc解码器或reed-solomon解码器)实现。通过提供表示在由viterbi解码器输出的信号中存在误差的误差信号，冗余解码器的校正能力可以几乎加倍。之后，公开了重新使用误差信号来检测物理链路151的链路丢失的场景。

经由物理链路发送的信号通过发射机101被编码和调制，并通过接收机111被解码和解调。对此，图3a的基于ofdm的通信系统采用多个载波或音调，其充当经由物理链路151实现的独立的通信信道，以在发射机101和接收机111之间携带信息。每个载波是由中央频率和预定义带宽定义的一个或多个频率的组。

物理链路151经受各种类型的干扰和噪声。如果与在发射机101处发送的信号356相比，干扰和噪声可能会恶化在接收机111处接收到的信号356。干扰和噪声的一些源可以作为加性高斯白噪声(awgn)而被建模。可以通过采用viterbi解码器的信道估计和信道解码，来大大减小awgn的影响。信道估计通常计算在接收机111处接收到的信号256的信噪比(snr)。根据odfm技术，基于每个载波的计算出的snr，确定加载到每个载波上的数据比特的数量(比特加载)。较低的比特加载通常改善通信的针对误差的健壮性。

现在详细解释图3a的基于ofdm的通信系统的功能，在发射机101处，封包化的数据351被映射到成帧单元(framing)301处的传输帧(transmissionframe)。数据352随后通过例如rs编码302而被编码，以实现fec。交织器303将编码的数据353例如在时域交织，以增加针对脉冲噪声的健壮性。然后例如使用网格编码调制(tcm)编码器304或qam编码器(后者在图3a中未示出)对交织的数据354进一步编码。在304处的编码还将信号354调制到dmt的不同载波上。然后在305处执行时域和频域处理，例如，包括进一步交织和/或调制到在高频谱中和/或模数转换中的不同载波上。

因此，编码的信号356经由物理链路151传送并被接收机111接收。首先，对编码的信号356在时域和频域中处理(321)；例如，接收到的模拟信号的样本被转换到数字域。此外，可以通过采用快速傅里叶逆变换(ifft)分离不同的载波频率的数据。因此，在数字域中获得编码的信号361。

在图4a中示出了信号361的示例性结构。所述信号包括多个符号411、412，每个符号占据特定的时间资源区块402和频率资源区块401。符号411、412被称为dmt符号。不同的符号411、412在时域中可以由保护间隔(图4a中未示出)所分隔。不同的载波411在频域中可以被分隔和/或可以携带不同相位。符号411、412中的每个可以对应于通过比特加载来定义的包括多个比特的比特序列。

再次参见图3a，解码器322随后对信号361进行解码。例如，解码器322可以是qam解码器，或组合了qam解码和viterbi解码的单元。在图3a的例子中，采用viterbi解码器322。解码器322试图鉴于可能的由在物理链路151上的噪声造成的损坏，来重构输入到编码器304中的符号。在编码器304使用qam编码的情况下，解码器322也使用qam解码。在编码器304使用tcm编码(其包括qam编码)的情况下，解码器322也使用qam解码，之后是viterbi解码。

重构符号被解码器322作为信号362输出，并被输入到解交织器323。解交织器323产生交织数据作为信号363，其被提供给第二级解码器324，也即在图3a的例子中的rs解码器324。解码器324将最终的解码的结果信号364提供给解帧单元(deframingunit)325，其将传输帧剥落，来提供更高层的封包化的数据365。

在图3a的例子中，viterbi解码器322输出误差信号331，其表示在viterbi解码器322的所述解码中存在误差。例如，误差信号331可以表示信号362的哪些载波符号可能是错误的。例如，解码器322可以表示信号362的一整个dmt符号411、412是损坏的。基于交织属性，转换单元332处理在损坏的dmt符号411、412中的比特的地址，以形成地址数据，其表示在解交织信号363中的比特的地址。该地址数据被输入到rs解码器324中，从而使得reedsolomon解码器324能够执行例如消除解码(erasuredecoding)。如从以上可看出，rs解码器324基于误差信号331作为第二级冗余解码器来工作。通过提供冗余编码/解码，可以进一步减少信号364中误差的可能性。对应的技术在us7,743,313b2中进行了详细描述，其全部公开内容通过引用并入本文，从而在当前上下文中不要求说明进一步的细节。

之后，确定误差信号331的细节被解释，例如在如图3a的场景中，采用viterbi解码器322，具有对应度量的极值的幸存路径(有时还称作viterbi路径)被选择用于提供结果信号362。通常，在存在高斯噪声的场景中，其他viterbi路径具有与幸存路径相比显著不同的度量。这便于选择结果信号362；特别地，选择结果信号362的置信度可以相对较高。然而，在脉冲噪声影响经由物理链路151的通信时，所有的viterbi路径的度量值通常具有与tcm编码阶的大致数量相同的数量级，即，在viterbi解码器的不同viterbi路径之间的差相对较小。在这种情况下，选择幸存路径用于提供结果信号362可能变得困难，且选择结果信号362的置信度可能下降。因此，在viterbi解码器的不同viterbi路径之间的差相对较小(例如，低于预定义的阈值)的场景中，结果信号362的各个符号在误差信号331中被标记为错误的。

以上，已经说明了通过viterbi解码器322提供误差信号331的示例性场景。然而，可以采用不同的例子、不同的解码器，例如qam解码器和/或ldpc解码器。同样在这种场景中，可以确定误差信号331。对应的方面结合图4b说明。

图4b示出了例如qam解码器或ldpc解码器的星座图400。图4b的例子具体地示出了16-qam星座，其中两个正交波中的每个被调制为采用四个可能振幅值之一，从而星座总共包括16个点。在不同的场景中，可以采用不同的星座。具体地，例如，在dsl通信中，可以采用不同的比特加载来对每个符号411、412编码不同数量的比特。如在传统的解码器中，为了获得估计在发射机101处编码器304打算编码什么数据，解码器322识别对应的星座的哪个点最靠近接收到的载波符号401。这里，可以采用不同的度量，例如，欧几里德距离(其通常用于qam)，或对数似然估计(其通常在ldpc解码器处采用)。误差信号331可以表示在解码符号411、412和各自的载波401之间的距离。例如，误差信号331可以以定量的项表示距离。在其他例子中，误差信号331可以仅以定性的项表示距离。例如，当对应的符号411、412的距离450超出特定阈值(由图4b中的圆圈示出)时，误差信号331可以将相应的符号标记为有可能是错误的。

以上已经说明了用于提供并确定表示在所述解码中存在误差的误差信号331的各种技术。在基于所述解码检测到链路丢失时，现在可以采用误差信号331来识别链路丢失。这里，可以采用不同的技术来取决于误差信号331检测链路丢失；特别地，技术可以取决于误差信号331的信息内容而有所不同。

再次参见图3a，基于所述解码322提供的误差信号331，则有可能检测链路丢失。例如，在误差信号331表示大量后续错误符号411、412(例如，对应于上述在3-15ms的范围内的时间间隔)的相对较高的可能性时，可以检测到链路丢失。在一个例子中，误差信号331可以表示编码的信号的(在时域中)相邻的错误符号411、412的数量。然后，可以执行在相邻错误符号411、412的数量和预定义的阈值之间的阈值比较。可以基于所述执行阈值比较来检测链路丢失。例如，可以维持计数器，其对于每个连续的错误符号411、412递增。例如，如果相邻的数量是5、10、50或者上百个符号411、412是错误的/损坏的，则可以检测到链路丢失。特别地，相邻错误符号411、412的数量可以取决于属性而有所不同，所述属性例如是脉冲噪声在物理链路151上的典型持续时间，和/或符号411、412和/或比特加载的典型持续时间。

虽然上述技术公开了基于第一级解码器322的误差信号331来检测链路丢失，但是在其他例子中，可以替代地或另外地基于第二级冗余解码324来检测链路丢失。在一些例子中，第二级冗余解码器可以输出另外的误差信号(在图3a中未示出)，其可以用于检测链路丢失。

现在转向图3b，公开了基于编码信号361检测物理链路151的链路丢失的方面。例如，在326处，可以监视信号361的特定的频率样本和/或时间样本的能量。频率可以对应于编码信号356的特定载波。时间样本可以对应于信号361的符号。然而，在时域和/或频域中监视能量还可以独立于编码信号356的时间间隔和/或频率间隔来进行。

在一些例子中，可以测量编码信号的多个资源区块的能级，并且可以基于测量出的能级确定链路丢失。这里，资源区块可以对应于编码信号361的符号和/或载波。然后，可以执行在多个资源区块的能级和预定阈值之间的阈值比较。可以基于所述的执行阈值比较来确定链路丢失。

在一些例子中，在326处监视编码信号361的相邻时间样本和/或编码信号361的相邻载波。由此，可以跟踪资源区块的能量的时序演变，由此更可靠地识别链路丢失。例如，可以维持计数器，针对编码信号361的具有比预定义阈值低的能量的连续的相邻时间样本和/或频率样本，所述计数器递增。然后可将该计数器与预定阈值进行比较。如果编码信号361的相邻时间样本和/或频率样本的数量在阈值以上，则能够检测到链路丢失。例如，在时域处理中，如果信号361的特定量的样本的能量在多个符号411、412上低于阈值，则能够检测到链路丢失。通常，这种场景相当于没有发生经由物理链路151的数据通信、且接收机111和物理链路151仅捡拾到背景噪声的情形。因此，物理链路151的链路丢失已发生。例如，在频域处理中，在ifft解调之后，如果在信号361的特定频带中特定量的载波的能量在多个符号411、412上低于特定阈值，则能够检测到链路丢失。再次，由接收机111和物理链路151捡拾到的剩余能量可能是由于背景噪声引起的。

图5示出了关于结果信号365的各方面。结果信号365包括形成传输帧500的比特序列(在图5中未示出)。传输帧500包括：数据段501，其携带较高层有效载荷数据，以及校验和段502，其中包括校验和，例如循环冗余校验(crc)。在一些场景中，如以上参见图3a和3b解释的，可能期望通过检测在接收机111的较晚阶段实现的链路丢失，来完成对在接收机111的早期阶段实现的物理链路151的链路丢失的检测。例如，可以基于结果信号365的传输帧500中的至少一个的校验和，来进一步检测物理链路151的链路丢失。通常，这种检测链路丢失可以与相对较高的时延相关联，但是可能相对较准确。

图6示出了dsl向量引擎计算的细节，dsl向量引擎计算用于去除在物理链路151和多个另外的链路152之间的fext。当检测到物理链路151的链路丢失时，可以从dsl向量引擎计算600去除经由物理链路151实现的dsl信道，但是在dsl向量引擎计算600处保持经由另外的物理链路152实现的另外的dsl信道。当过渡阶段相对较小时，因为以较低时延检测到物理链路151的链路丢失，所以可以减轻由于链路丢失引起的对另外的dsl信道的负面影响。

图7是根据各种实施例的设备101的示意性图示。设备101实现用于在物理链路151上通信的收发机。所述设备例如经由dsl信道实现在物理链路151上的通信。设备101包括模拟前端(afe)101-2和数字前端(dfe)101-1。通常，afe101-2实现经由天线等接收到的原始编码信号356的时域和频域处理321。dfe101-1包括处理器101-12和存储器101-11。存储器101-11存储程序代码，其可以由处理器101-12执行并使得处理器101-12执行结合框326、322、323、324和325说明的上述技术。特别地，处理器101-12可以被配置为对数字化的原始信号361进行解调和/或解码。设备101还包括人机接口(hmi)101-3，其被配置为从用户输入信息并输出信息给用户。

通过处理器101-12执行在存储器101-11处存储的程序代码可以使得处理器101-12执行如图8所示的方法。首先，在1001处，接收原始编码信号356。可能地，例如，通过afe101-12向原始编码信号356施加频域和/或时域处理321。由此，获得编码信号361。

接着，在1002处，例如通过viterbi解码器321、qam解码器和/或ldpc解码器对编码信号361进行解码。取决于采用的具体的编码器，可以要求在对编码信号361进行解码之前提供额外的解调。

在1003处，检测链路丢失。可以基于编码信号356、361和/或所述解码的时序演变来检测物理链路151的链路丢失；这里，时序演变可以针对在3-15ms或5-8ms的范围内的持续时间来考虑。特别地，可以基于在1002处解码的属性检测链路丢失，和/或可以基于编码信号361的属性(例如，基于在时域和/或频域中在多个样本上的能量)检测链路丢失。当基于在1002处的解码的属性检测到链路丢失时，解码可以提供误差信号331，可以基于误差信号331来检测链路丢失。还可以基于第二级解码，例如通过rs解码器，来检测链路丢失。

可以在时间过程中反复执行步骤1001-1003，以便监视链路丢失，参见图9的1101。一旦在1102处检测到链路丢失，在1103，对应的物理线路151就可以从dsl向量引擎计算400处被去除。因为可以相对较快捷地检测到链路丢失，所以可以在链路丢失实际发生之后很快执行1103，从而另外的物理链路152的性能不会针对延伸的过渡阶段而退化。

综上所述，已经公开了使得能够以相对较低的时延检测在通信系统中的物理链路丢失的上述技术。具体地，例如，对于dsl通信信道中的应用，可以在5-8毫秒之后检测到链路丢失；这比检测链路丢失可能需要2或3秒的传统实现方式显著变小。

虽然本发明是相对特定优选实施例示出并描述的，但是本领域技术人员在阅读和理解说明书之后可以想到等价物和修改。本发明包括所有这些等价物和修改，并且仅由随附权利要求的范围来限制。

例如，虽然上述各种例子是在dsl协议的环境中公开的，但是相应的技术可以容易地应用于其他种类和类型的通信系统中。