专利名称：发射功率控制模块和用于发射功率配置的相关方法
技术领域：
本发明一般地涉M射功率的控制，更具体地，涉及在数字通信系统
中，例如在DSL线路上的上行通信或下行通信中，对功率i普密度(PSD) 的控制参数的配置。
背景技术：
数字通信中的重要问题是多个通信线路之间的串扰。串扰是这样一种 效应第一通信线路上传输的信息由于电磁辐射而影响附近的第二通信线 路。在第二线路中感应产生的噪声会影响在第二线路上传输的信息。典型 地，在一大束传输线路中的一条传输线路会受到这一束中所有其它线路的 串扰影响。感应产生的串扰会随着发射功率或PSD而增加。
通信线路的长度在对于该线路的串扰影响方面起着重要作用。当发射 机和接收器相互靠近或通过短线路连接时，在发射机的输出功率与接收器 所接收信号的功率之间会存在很小的差。然而，当发射机和接收器远离时， 在发射的功率和接收的功率之间的差会因为线路上的更大衰减而增加。信 号的更高功率电平使得对于接收器来说能够更容易地在例如串扰的噪声中 探测到发射信号。为了在长通信线路上接收某一功率电平，发射机将不得 不发射比在短通信线路上传递这种信号的情况下具有更高发射功率的信 号。作为权衡，以高功率发射的信号会产生比以低功率发射的信号更多的 串扰。
在上行链路功率回馈(UPBO， upstream power back-off)机制中能找 到不同线路长度以及这种线路间串扰问题的解决方案，所述上行链路功率 回馈机制当前针对甚高速数字用户线路(VDSL)应用在2006年2月>^开的国际电信联盟(ITU)标准规范G.993.2中定义，该规范题为"Very high speed digital subscriber line transceivers 2 (VDSL2)" 。 ITU才示准规范 G.993.2在7.2.1.3部分描述了用于VDSL2的UPBO操作。
通常，UPBO使得运营商以接收信号具有独立于通信线路长度的特定 功率电平的方式控制VDSL上行发射机的PSD。这种操作通过指定在上行 发射机中用于计算输出功率的第一组参数来实现。在其计算过程中，发射 机会考虑由传输线路的衰减而引起的损耗。然而，彼此间会引入串扰的通 信线路通常多于两条。例如，到达中央办公室的一束线路可能包含20条彼 此间都会影响的布线。这意味着，因为感应产生的综合串扰的结果，由一 条通信线路感应产生的串扰可能对于同一束中的另 一通信线路来说并不明 显。因此，以基于运营商的期望接收的PSD计算的功率电平所发射的信号 在功率方面会进一步增加，而不会在相邻布线上引入额外明显的串扰。这 种理解使得这种发射功率包含第二成分的系统获得了发展。
题为"The Equalized FEXT Upstream Power Cutback Method to Mitigate the Near-Far FEXT Problem in VDSL"的、向欧洲电信标准化协 会(ETSI)的投稿于1998年11月24-27日在ETSI分委员会TM06中公 开，该文稿描述了通过以下方式确定线路上的发射功率的理论方法，即通 过在连接的CO端使每一条线路上的串扰电平相等，以使得所有线路在彼 此之间产生几乎相等的影响。题为"G.VDSL: Introduction of Equalized FEXT UPBO method in VDSL 2"的、向ITU研究组15提交的建议于2007 年l月15-19日作为临时文档SD-030公开，该建议公开了用于上述理论方 法的VDSL的实施方式，即通过在不引入额外明显串扰的情况下用笫二成 分增加传输功率的方法。该方法使用与ITU G.933.2中描勤目同的计算来 确定发射机的输出功率，以满足期望接收的PSD。此外，该方法使用第二 组参数，例如参考传输线路的电长度与实际传输线路的电长度的比来确定 可接受的额外功率升高(boost)。假i殳环路的所有部分遵守V7衰减特性， 则电长度是环路衰减的估计值。更特别地，电长度是在具有完美V7衰减特 性的lMHz等效理想环路中的dB衰减。可选地，电长度可定义为在介质的物理长度、介质上电磁信号的传播时间和在等于该物理长度的距离自由 空间中电磁信号的传播时间之间的关系。
在已知方法中，由运营商人工配置参考线路的电长度，尽管可以在初 始化期间候测量传输线路的电长度。因此，运营商必须为每一种情况确定 参考线路的电长度。每一个邻域具有不同的网络布局和不同长度的传输线 路。结果，运营商需要更好地理解怎样确定参考传输线路的电长度。这样 就需要对操作人员进行全面培训，所以这是代价很高的事情。此外，在参 考线路的电长度配置中出现任何问题都可能导致一部分网络或整个网络的
不稳定。例如，错误配置可导致特定子集的传输线路(例如，在一束20 条线路中的5条线路)的输出功率产生较大幅度升高。从而导致在这一束 线路中剩下的15条上的串扰量增加，干扰了其上的信号。错误配置甚至会 由不怀好意的运营商用来满足他自己的客户，从而降低了其它不同运营商 的用户的服务。这种情况例如发生在两个独立的运营商服务于同一邻域的 情形下。通常，至少在每个用户端和中心位置之间的一部分距离上，将从 用户到运营商的传输线路捆成一束。如果任一个运营商以大大增加输出功 率的方式为参考线路配置他们的电长度，则他会干扰其它运营商的服务。
本发明目的在于克服现有技术方案的上述问题，并提供一种发射功率 控制模块，其较少地依赖于运营商交互并降低错误配置的机会。
发明内容
根据本发明，上述目的可通过一种用于控制在信号发射机中信号的发 射功率的发射功率控制模块实现，所述发射功率控制模块包括基于第一 组的一个或多个^f^t确定对于所^JL射功率的第一成分(contribution)的 装置；和基于第二组的一个或多个M确定对于所^射功率的第二成分 的装置；其特征在于，所述发射功率控制模块还包括根据所述笫一组的 一个或多个参数自动配置所迷第二组的一个或多个参数的装置。
事实上，第二組M的自动配置消除了对于运营商分析总噪声环境以 及确定第二组参数的最优值的需求。结果，将更快地执行在诸如CPE或DSLAM的一件设备中的发射功率的配置。由于运营商必须分析所有信息， 进行计算以及人工设置对于每一件设备的参数，所以通过一个硬件或软件 算法的基于第一组参数或者其子集的自动计算消除了运营商干预的需求。 此外，自动配置还消除了由运营商错误或恶意配置的机会。在用于发射功 率控制的参数值设置中的很小改变会导致很严重的后果，例如网络的不稳 定或在相邻线路中引起的噪声的大大增加。通过才艮据本发明的自动配置还 可以减轻这种问题的风险。
对于发射功率的第一成分涉及期望的接收功率，即应该在连接至信号 发射机的传输线路的另一端接收的功率。 一般地，这一成分基于对运营商 已知的参数来配置，或根据已知的技术(例如，在ITU G.993.2标准规范 中描迷的技术)由运营商定义。第二成分涉及额外发射功率升高，所述额 外发射功率升高是在考虑了来自多个线路产生的总噪声或串扰电平时可接 受的。第二成分由笫二组参数定义。
第一成分的参数可为一个载波或多个栽波设置固定的发射功率。可选 地，第一组参数可独立地确定每一个栽波的发射功率，或定义频率相关的 发射功率函数，例如功率镨密度(PSD)。第一成分可包括由于衰减而造 成的功率损耗，所述衰减例如在基于通信线路的平均长度的情况下是固定 值，或者在基于通信线路的实际长度的情况下是动态值，所述第一成分还 包括构成线路的材料的特性衰减。线路上的损耗可以对单载波定义，可以
为多载波定义一个值或为每一个栽波或频率单独确定值。第一组参数还用 于计算第二组参数的值。
可选地，由发射功率控制模块使用的第一组的一个或多个参数包括两 个参数X和Y，这两个参数的值可由网络的运营商配置，其中所迷信号发 射机构成所述网络的一部分。
参数X和Y例如可定义频率相关的发射功率或PSD。例如，在xDSL 网络中，在一般的上行链路功率回馈操作的标准规范中定义这些Wt。参 数X和Y对应于在VDSL规范ITU G.993.2中的a和b。 X和Y 通过操作员接口可以由操作员配置，或可根据其中使用发射功率控制模块的系统设置为最小值和/或最大值。
可选地，所述发射功率可以对应于功率镨密度，并且用于确定所迷第
一成分的所述装置根据公式R^(/^-;f-r.V7就所述信号的特定频率f计 算对于所述功率谱密度的所述笫一成分PSD"
功率谱密度(PSD)描述作为栽波频率f的函数的多载波信号的输出 功率，所述多栽波信号例如通过离散多音(DMT)调制所获得的xDSL信 号。在具有现有VDSL标准的线路中，可根据公式P叫(/)一Z-y.V7计算 对于发射功率的第一成分，这一公式保证了与现有xDSL技术的反向兼容， 并使得运营商能够通过配置他已经熟悉的两个M X和Y来设置发射功 率。
可选地，根据本发明的发射功率模块可以包括参数Z，用于表示参考 传输线路的电长度，在所述参考传输线路中所述信号发射机感应产生噪声。
典型的传输网络包含各种长度的传输线路。某些线路太短，不能支持 任意额外的发射功率升高，例如额外的升高可导致在邻近线路中的强大噪 声感应，从而使其不能使用。因此，运营商可以确定参考线路及其特性。 然后，参考线路的特性可用于确定与网络中的平均传输线路发生的总噪声 相关的传输功率升高。这使得运营商或发射机考虑参考线路而确定升高， 因此确定适合于网络中所有线路的升高。
或者，参数Z可表示在连接至信号发射机的传输线路中引起噪声的参 考传输线路的电长度。这样，可根据通信网络中的平均线路感应产生的平 均噪声确定升高。
本发明的另 一选项是根据权利要求2和4的发射功率控制模块，其特 征在于，自动配置所述第二组参数的所述装置用于根据公式 z = /^(- + x + r配置所述参数z，其中PSD (f)表示关于所述信号的特定
频率f的功率谱密度。
实际上，发射功率可使用公式P5D(/)s-z-;r77+丄a^(z，/)来确定，其优 选地对于每一个f的值保持为真，其中PSD(f)是给定频率f的输出功率， X和Y是用于确定对于发射功率的第一成分的参数，它们在计算时是已知 的，并且LOSS (Z， f)是给定频率f上的参考线路的线路衰减。该公式可用于计算信号中使用的每一频率或信号中选择频率的z值。例如，在多 载波信号中，每一个栽波可具有它自己的z值，或者可存在用于所有栽波 的一个z值。在单载波信号中，可基于载波使用的频率，例如构成栽波的 频带的下边界，来计算Z值。所计算的PSD (f)更小或相等，以保证发 出的功率低于或等于在接收器期望的接收功率。LOSS (Z, f)可定义为 <formula>formula see original document page 9</formula>。结果，输出功率可定义为尸犯(/)^-义-rV7+z.V7。可将
这一公式重写入对Z的规范中<formula>formula see original document page 9</formula>。由于输出功率PSD (f)
V7
与频率相关，并且恒定或随着频率值增加而降低，所以，可在最小值频率 (例如在通信网络中使用的最低频率)或频带的下边界的情况下计算和确
定Z值，从而公式变为<formula>formula see original document page 9</formula>乙更高的频率将从PSD (f)获得
更低的输出值，因此更高的频率将小于在最低频率获得的值。
可选地，在根据本发明的发射功率控制模块的实施例中用于确定第二
成分的装置可用于根据公式p叫-ioi。g,。〔l〕针对连接至所述信号发射机的
传输线路的电长度L，计算对于所述功率谱密度的所述笫二成分PSD2。 根据这一公式计算的第二成分提供了对于发射功率的升高，这种升高
是对于其它邻近传输线路来说可接受的。
可选择地，根据本发明的发射功率控制模块可包括去激活所述第二
組的一个或多个参数的自动配置和激活所述第二组的一个或多个参数的人
工配置的装置。
实际上，运营商可以希望禁止自动配置，例如由于条件的突然改变或 因为运营商具有人工确定最佳^lt的知识，运营商想在线路上执行测试， 为自动配置参数i爻置不同的值。此外，网络可具有各种类型的节点，例如 支持具有额外升高的UPBO的节点和不支持发射功率的升高的节点。在这 种情况下，有利于运营商去激活对于不支持升高的节点的自动配置。
可选地，根据本发明的发射功率控制模块可结合在数字用户线路 (DSL)发射机中。
DSL发射机可以结合在诸如xDSL调制解调器、xDSL路由器的用户 端设备(CPE)中，或结合在运营商端的DSLi殳备中，所述DSL设备例如位于中央办公室(CO)或道路驾驶室的数字用户线路访问多路复用器 (DSLAM)、远程单元(RU)、邻接单元(NU)、小型DSLAM、数字 环路栽波(DLC)等。通过将发射功率控制模块结合在CPE中，运营商 可以保证每一接收的信号的功率在期望的P艮度内，以实现具有最少串扰的 最佳通信。此外，本发明的发射功率控制模块支持如xDSL标准规范中当 前定义的UPBO特征。因此，它可以是现有技术的提高，而不会违反与现 有设备的反向兼容。
可选地，根据本发明的发射功率控制模块可以结合在网络管理平台中。
这样，运营商可以基于部分或整个网络的全局从中心位置组织网络管 理。网络管理平台可以适于允许选择发射功率控制模块的自动和/或人工配 置，设置用于参数的边界，例如用于确定第一成分的那些参数，或甚至为 特定^b设置固定值。网络管理平台还允许运营商配置各个用户、 一部分 区域、特定区域中所有用户的发射机，或连接到给定DSLAM的所有发射 机或位于CO的另 一个DSL设备。
本发明的目的还可通控制在信号发射机中信号的发射功率的方法来实 现，所述方法包括以下步骤
-基于第一組的一个或多个^#1确定对于所^^射功率的第一成分；和
画基于第二组的一个或多个参数确定对于所述发射功率的第二成分；
其特征在于，所述方法还包括根据所述第一组的一个或多个参数自 动配置所述第二组的一个或多个参数，
该方法首先基于第一组参数建立基本输出功率或发射机的发射功率。 可选地，发射机在确定所述笫一成分时考虑了线路衰减。这样，发射机可 以产生这样一种信号，其具有接收机可接受的功率电平的并且避免了在邻 近通信线路上引入过多噪声。然后，该方法涉及产生升高或对于发射功率 的第二成分，所述第二成分以这样的方式改变输出功率，即在不引入额外 噪声或至少在邻近通信线路上不产生额外问题的情况下使得信号变得更 强。
该方法通过根据第一成分的参数自动计算用于功率升高的配置参数优化了升高的配置。这样，不需要人为交互来配置升高，从而避免了滥用或 配置错误，这样的滥用或配置错误会降低网络/部分网络或诸如使用网络的 特定运营商的特定用户或用户组的稳定性。
图1示出根据本发明的发射功率控制模块101的实施例的功能框图。
M实施方式
图1示出发射功率控制模块101以及与其连接的配置接口 106。在这 一特定实施例中，发射功率控制模块101结合在与中央办公室的DSLAM 连接的VDSL调制解调器中，而配置接口 106是运营商网络管理平台的一 部分。在典型设置中，运营商会根据VDSL标准规范为每一个用户或每一 组用户确定参数X和Y的值，并经由配置接口 106配置这些值。当用户打 开他的VDSL调制解调器时，将参数X和Y发送至调制解调器。VDSL调 制解调器将使用X和Y的值，以计算用于上行传输的发射功率。
计算单元102将接收X和Y的值，并根据公式/>叫(/) = -U 77确定 对于输出功率的第一成分。计算单元102可使用衰减测量来确定线路损耗， 以及向所述第一成分增加一定量的功率，从而补偿线路损耗。因此，从计 算单元 102 得到的对于发射 PSD 的成分可等于 raD,(/)=-Z-y.V7 +颜em^。"(/)。或者，调制解调器可向DSLAM通知所 测量的衰减，并使得DSLAM能够为线路衰减采用正确的测量。
同时，计算单元104计算用于参数Z的值，其中由计算单元103使用 这一值来确定对于PSD的笫二成分。计算单元103确定增加到由单元102 计算的PSD成分的发射功率的升高，以产生用于控制上行发射机的PSD 控制信号。关于参考线路的特性以及将特定调制解调器连接至DSLAM的 物理线路来计算在发射功率中的升高。参数Z是参考线路的特性之一，并 且更具体地其对应于参考线路的电长度。计算单元103根据公式
尸叫=101ogl
^!确定升高。然后，将由发射机发出的总发射功率是计算单
丄」元102计算的第一成分与计算单元103 (即，功率源103 )计算的第二成分 的总和，PSD! + Attenuation(f) + PSD2 。
模块101基于X和Y的值自动计算;f^tZ的值，因此，发射功率控 制模块101配置有用以接收参数X和Y的软件或硬件模块104,以及与计 算单元103连接以向所述元件103提供参数Z的值的输出端。在这一特定
实施例中，模块104使用公式<formula>formula see original document page 12</formula> 。模块104通过将频带的下
边界频率用作f的值产生对于每一频带不同的Z值。或者，模块104可使 用也具有用作边界的阈值的用于Z的变形公式。例如，公式
通过公式""("；3'5"+y或1.8的最大值计算
<formula>formula see original document page 12</formula>
如图1所示的发射功率控制模块101还包括自动配置激活模块105。 这一模块是可选的，并且可添加到发射功率控制模块101必须被人工配置 的情形下。典型地，自动配置激活模块105将参数Z自动配置为缺省值， 并提供人工配置作为可选特征。可通过配置接口 106来去激活模块104以 停止计算参数Z，以及激活参数Z的人工配置。尽管自动配置激活才莫块105 被显示为独立模块，但是它可结合在模块104、配置接口 106或计算单元 103中。计算单元103、模块104和计算单元102都可以构成软件控制处理 器、ASIC、微处理器等的一部分，或者可以通过离散逻辑在硬件中实现。
应注意的是，配置接口 106可以是运营商的管理平台的一部分，但是 可选择地，它也可以是由调制解调器、路由器或DSLAM提供的基于web 的配置接口。在另一可选实施例中，配置接口 106可以是可用于配置CPE 或其它DSL设备的命令行接口，所述其它DSL设备例如DSLAM、 mini-DSLAM、 RU、 NU、 DLC等。尽管本发明实施例以结合在DSL调制 解调器的方式描述了本发明，但是也可以结合在DSL路由器、无线路由器 或接入点或运营商DSL设备(例如DSLAM)中。
实现的重点在于，如果信号在单载波或频率上调制，则发射功率可以 是表示该信号的发出功率的单个值。如果信号在多栽波或频率上调制，例 如离散多音(DMT)调制或正交频分复用(OFDM)的情况，则发射功率可以是用于所有载波的单个值，或专用于每一个载波或频率或功率镨密度
(PSD)的一组值。
尽管已参照具体实施例说明了本发明，但是本领域技术人员清楚的是， 本发明不限于前面说明的实施例的细节，并且在不脱离本发明的精神和范 围的情况下可以用特征改变和修改来实现本发明。因此，可以认为这些实 施例落入说明的并且未受限制的所有方面，本方面的范围由所附权利要求 指定，而并不是由上述说明指定，因此在权利要求的等同物的意义和范围 内的所有修改都包含于其中。换句话说，旨在覆盖了落于基本主要远离的 精神和范围内的任意和所有修改、变换或等同物，以及在本专利申请中主 张的实质性特征。此外，本专利申请的读者将会理解的是，词语"包括" 或"包含"不排除其它元件或步骤，词语"一"或"一个"不排除多个， 以及一个元件(例如计算机系统、处理器)或其它结合单元都可以实现在 权利要求中所陈述的多个装置的功能。在权利要求中的标号不应理解为对 相关各权利要求的限制。在说明书或权利要求书中使用的术语"第一"、
"第二"等用于在类似元件或步骤之间进行区别，并且不必描述成连续或 时间的顺序。可以理解的是，这样使用的术语在适当的环境下可以互换， 并且本发明的实施例能够根据本发明以其它顺序，或以不同于以上描述或 说明的取向来执行。
权利要求
1. 一种发射功率控制模块(101)，用于控制信号发射机中信号的发射功率，所述发射功率控制模块包括-基于第一组的一个或多个参数(X，Y)确定对于所述发射功率的第一成分(102)的装置；和-基于第二组的一个或多个参数(Z)确定对于所述发射功率的第二成分(103)的装置；其特征在于，所述发射功率控制模块还包括根据所述第一组的一个或多个参数(X，Y)自动配置所述第二组(104)的一个或多个参数(Z)的装置。
2. 根据权利要求1所述的发射功率控制模块(101)，其特征在于， 所述笫一组包括两个参数X和Y，这两个参数的值可由网络的运营商配置， 其中所述信号发射机构成所述网络的一部分。
3. 根据权利要求2所述的发射功率控制才莫块(101),其特征在于， 所述发射功率对应于功率谱密度，并且用于确定所迷第一成分(102 )的所 述装置适于针对所述信号的特定频率f，根据公式<formula>formula see original document page 2</formula>计算 对于所述功率谱密度的所述第一成分PSD"
4. 根据权利要求1所述的发射功率控制模块(101),其特征在于， 所述第二组的参数包括参数Z，用于表示其中所述信号发射机引起噪声的参考传输线路的电长度。
5. 根据权利要求2和4所述的发射功率控制模块(101)，其特征在于，自动配置所述第二组的所述装置适于根据公式<formula>formula see original document page 2</formula>配置所述参数Z (104),其中PSD (f)表示关于所述信号的所述特定频率f的功率j脊密y^
6. 根据权利要求5所述的发射功率控制模块(101)，其特征在于， 确定所述第二成分(103 )的所述装置用于针对连接至所述信号发射机的传输线路的电长度L，根据公式<formula>formula see original document page 2</formula>计算对于所述功率谱密度的所述第二成分PSD2。
7. 根据权利要求1所述的发射功率控制模块(101)，其特征在于， 所述发射功率控制模块(101)包括去激活所述第二组的一个或多个参数 的自动配置(105 )和激活所述第二组的一个或多个^lt的人工配置的装置。
8. 根据权利要求1所述的发射功率控制模块(101),其特征在于， 所述模块(101)结合在数字用户线路(DSL)发射机中。
9. 根据权利要求1所述的发射功率控制模块(101)，其特征在于， 所述模块(101)结合在网络管理平台中。
10. —种用于控制信号发射机中信号的发射功率的方法，所述方法包 括以下步骤-基于笫一组的一个或多个参数(X， Y)确定对于所述发射功率的第 一成分(102 );和-基于笫二组的一个或多个Wl (Z)确定对于所^射功率的第二成 分(103 );其特征在于，所述方法还包括根据所述第一组的一个或多个参数自 动配置所述第二組(104)的一个或多个参数(Z)。
全文摘要
本发明涉及发射功率控制模块和用于发射功率配置的相关方法。根据第一成分以及第二成分确定输出功率，所述第一成分基于运营商配置的第一组参数，所述第二成分基于第二组参数。所述模块(101)能基于第一组参数配置第二组参数。
文档编号H04B7/005GK101286771SQ200810092169
公开日2008年10月15日 申请日期2008年4月10日 优先权日2007年4月11日
发明者J-M·帕斯卡尔 申请人:阿尔卡特朗讯公司