用于消除串音的资源分配的方法和系统的制作方法

专利名称：用于消除串音的资源分配的方法和系统的制作方法
技术领域：
本公开通常涉及通信系统，且尤其是涉及用于在数字用户线(xDSL)系统中减轻 下行和上行远端串音(FEXT)的效应的系统和方法。背景数字用户线(xDSL)技术近年来响应于对高速互联网接入的要求而发展。xDSL技 术利用现有电话系统的通信介质。因此，普通老式电话系统(P0TQ和xDSL系统两者共享 xDSL兼容的用户端的公共线。类似地，其它业务例如时间压缩复用(TCM)综合业务数字网 络(ISDN)也可共享具有xDSL和POTS的公共线。在电信领域中，术语“串音”指从一个或多个其它干扰信道(或打扰信道)通过将 干扰信道耦合到消息信道的路径进入消息信道或打扰信道的干扰。串音导致减小的信噪比 (SNC)，其可在语音系统中产生低音频质量或在数据系统中产生减小的数据率和/或增加 的误差。存在被特征化的很多类型的在xDSL线上的串音机制，两种主要是远端串音 (FEXT)和近端串音(NEXT)。FEXT指在干扰对上的接收器相对于干扰对上的发射器位于通 信线的远端处时出现的电磁耦合。自FEXT通常指通过使为与受影响的线相同业务类型所 提供的线相邻所引起的干扰，虽然也可为不同的业务提供相邻线和受影响的线。相反，ΝΕΓΓ 从连接在线对的一端的干扰源产生，这在与干扰源相同的端部处引起消息信道中的干扰。根据业务请求在电话电缆内的线对的分配一般导致线对利用的随机分布，其中很 少精确记录实际配置。由于电缆束内的不同双绞线对的物理接近度(由于对扭曲、电缆分 线、电缆分接等)，由相邻线之间的电磁干扰引起的串音常常是传输环境中的主要噪声源。 此外，由于发生电缆分线和分接的电缆中的对扭曲，线对可极接近跨越其长度的不同部分 的很多不同对。在电话co(中心局)，极接近的对可使用各种调制系统携带不同类型的业 务，其中特别对相当不同的长度的对有信号水平的相当大的差异(和接收器敏感度)。当串音影响总性能时，FEXT和自FEXT继续是xDSL通信系统中的问题。处理串音 的当前方法受到各种察觉到的缺点的困扰，例如增加的设计成本、高存储器使用率和对计 算资源的明显增加的需要以及其低效的使用。因此，在工业中存在对处理前述缺陷和不足 的直到此时未解决的需要。发明概述其中一个实施方式是一种在多用户通信系统中实现的用于为每个受害用户执行远端串音(FEXT)消除的方法。方法包括对于在全部受害用户之中的每个受害用户跨越系 统中的全部音频计算(N-I)个规范化的干扰者耦合值以进行部分FEXT消除，其中N是在部 分FEXT消除中所涉及的系统中的用户的总数。方法还包括跨越系统中的全部音频确定信 噪比SNR以进行部分FEXT消除，并且对于每个音频排序(N-I)个规范化的干扰者耦合值。 方法还包括对于每个音频计算(N-I)个SNR函数值并对于每个音频计算(N-I)个速率差函 数值。基于所排序的(N-I)个规范化的干扰者耦合值和差速率函数值，根据动态规划法执 行资源分配，其中动态规划法包括递归地选择干扰者和音频中的一个或多个。另一实施方式是一种用于执行远端串音(FEXT)消除的系统。系统包括选择模块， 其配置成排序与部分FEXT消除中所涉及的系统中的N个总用户相关联的(N-I)个规范化 的干扰者耦合值和差速率函数值。选择模块包括资源分配器，资源分配器配置成执行动态 规划以通过为由资源分配器执行的动态规划的每一步选择干扰者和音频中的一个或多个 递增地分配资源。另一实施方式是一种在多用户通信系统中实现的用于为每个受害用户执行远端 串音(FEXT)消除的方法。方法包括执行动态规划以根据与部分FEXT消除中所涉及的系统 中的N个总用户相关联的(N-I)个规范化的干扰者耦合值和差速率函数值分配资源，其中 动态规划包括选择音频和要对于音频被消除的一个或多个干扰者。依据下述附图或详细描述的分析，本公开的其他系统、方法、特征和优点对于本领 域的技术人员是显然的或变得显然。意图是全部这样的附加系统、方法、特征和优点被包括 在该描述内、是在本公开的范围内、且由附加的权利要求来保护。附图的简要说明参考下面的附图可更好地理解本公开的很多方面。附图中的部件不一定按比例绘 制，而是强调清楚地说明本公开的原理。而且，在附图中，相似的数字在几个附图中始终表 示相应的部分。图IA示出一般在DSL系统中经历的各种类型的串音。图IB示出每个速率业务可如何表示应由用户获得的最小和最大速率以满足某种 类型的业务。图2示出可实现用于执行部分FEXT消除的实施方式的系统。图3示出在中心局内的用于实现图2所示的各种部件的装置的实施方式。图4是用于执行使用图2所示的部件而实现的部分FEXT消除的流程图。图5示出在用于执行部分FEXT消除的

图1的系统中所示的选择模块和FEXT消除 器之间的信号流。详细描述概述了本公开的不同方面之后，现在将详细参考如附图所示的本公开的描述。虽 然将结合这些附图描述本公开，但并没有将其限制到这里公开的一个或多个实施方式的意 图。相反，意图是涵盖包括在如所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的所有可选形 式、更改和等效形式。为了调节在整个可用频谱内的性能变化，数字用户线(xDSL)系统一般使用分立 的多音调(DMT)技术(例如，多载波技术)，其将双绞线对铜线的可用带宽分成多个信道或 仓(bin)。通过使用DMT，可用带宽被分成多个子信道或音调，且数据同时在几个子信道上被传输，这取决于每个子信道的传输特征。例如，在常规xDSL系统例如ADSL中，铜传输线 被分成256个DMT音调或子信道，连续的子信道具有分开4. 3125kHz的中心频率。使用DMT系统，数据流的多个帧向下分成数据块。每个数据块被分配到多个子信 道。子信道上的信号又可被表示为复数值，调制其频率与子信道的中心频率相同的载波。复 数值的幅值和相位基于子信道正传送的数据和子信道可支持的比特的数量，有时称为比特 加载。在给定子信道上的比特加载表示可在子信道上被传输的星座点的数量(例如，复数 值的幅值和相位组合的数量)，因此，如果特定载波信道的比特加载为2，则星座的数量为 4，每个象限中的星座点表示例如二进制数00、01、10或11。使二进制数与星座点相关的这 个过程有时称为星座编码或星座映射。每个子信道一般传送1到15个比特之间的数据，其被映射在适当地依大小排序的 正交振幅调制(QAM)星座的星座点上。多个子信道的信号接着被汇总以产生随后通过双绞 线对铜线传输的时域DMT信号。也就是说，构成DMT符号的每个载波包含QAM信号。为原 始数据流的每个帧产生DMT符号。这本质上导致相当于在同一线上并行地使用的大约200 个V. 34调制解调器的总性能。因为每个载波信道可根据信道特征配置成不同的比特率，可 看到，DMT是内在地速率自适应的且非常灵活，用于与不同的用户设备和线路条件通过接口 连接。参考图1，其示出一般在数字用户线(xDSL)系统中经历的各种类型的串音。为了 说明的目的，中心局(CO) 110包括两个收发机102、106，其通过两个用户线与两组用户端设 备(CPE) 104、108 (N = 2)通信。收发机102与CPE 104通信，而收发机106与CPE 108通 信。为了说明，描述了从CO收发机106和CPE 108到CO收发机102或CPE 104的串音。然 而，应理解，干扰也可在上行和下行路径中的同一用户线上的发射器和接收器之间，这是发 射信号的近端回波。术语“远端”指干扰源远离接收侧的情况，而术语“近端”指干扰源接近接收侧的情 况。例如，由箭头112所示的干扰说明由耦合到下行通信中的收发机产生并由CPE 104接 收的噪声。术语“受害者”指经历串音的线路或电路，且术语“干扰者”描述串音的源。因为 噪声远离接收侧产生，这指下行远端串音(FEXT)。同样，由箭头114所示的干扰说明上行近 端串音(NEXT)。由箭头116所示的干扰说明上行FEXT，而由箭头118所示的干扰说明下行 NEXT。特别地，FEXT是(非常高比特率的DSL)VDSL中普遍存在的噪声源。因此，在工业中 存在对处理上述缺陷和不足的各种需要，例如减轻FEXT。VSDL作为对高速数据通信的最后一英里解决方案变成被更普遍地利用。然而， VDSL的数据率可能被很多不同的干扰源损害，除其它源以外还包括自诱导的串音、脉冲噪 声、外加噪声。动态频谱管理水平3 (DSiO)是减轻或消除自FEXT的效应的一种方法。为了 消除自FEXT的效应，DSM3兼容设备通常在中心局(CO)利用称为信号协作或信号矢量化的 技术，该技术在每频率或每音调基础上使用，以便在上行和下行方向上都减轻自FEXT。在上 行方向上，信号矢量化可利用对在CO处所有矢量化的用户的所接收的信号的同时访问，以 同样有效地减轻相异的串音。在CO处执行信号协作的能力使串音消除适合于在CO处在两个方向上实现每频率 FEXT减轻处理。然而，这种方法通常在CO处需要相当多的计算资源。在矢量化的VDSL系 统中的实际FEXT减轻方案因此通常在CO处以某种程度的计算和/或存储限制来操作。特别是，对频率音调或其上执行FEXT减轻的子信道以及在所有子信道或音调中将被消除的 干扰的数量施加限制。注意，对于一些实施方式，可为FEXT消除选择所有音调，但可将限制 施加到每个音调中的待消除的总干扰上。也可利用上面描述的两种策略的组合。在这样的 情况下，对部分FEXT减轻系统地和最佳地选择音调和干扰是有利的，以便在CO处使用可用 的有限计算资源实现最大性能。在某些情况下，除了 CO侧以外，在CPE侧执行信号协作和FEXT减轻也可以是可能 的。例子是CPW通过两个或多个双绞线连接到CO的多对接合的XDSL系统。当信号协作在 CO和CPE侧都是可能的时，可在任一侧执行对给定方向的FEXT减轻。例如，可在CO侧执行 下行和上行FEXT减轻，或可在CPE侧执行下行和上行FEXT减轻。进一步地，可在CPE侧执 行下行FEXT减轻，而可在CO侧执行上行FEXT减轻。在又一些其它实施方式中，可在CO侧 执行下行FEXT减轻，而可在CPE侧执行上行FEXT减轻。当在CPE侧执行对任何方向的信 号协作和FEXT减轻时，对用于执行FEXT减轻的计算资源的限制可能甚至更严格。因此为 FEXT减轻而系统地和最佳地选择音调和干扰是有利的，以便使用可用的有限计算资源实现 最大性能。执行串音消除的可用的有限资源进一步通过下面的统计资料在从资源观点涉及 的所需复杂度上被示出。为了说明的目的，假定在给定VDSL系统中使用的音调的总数量为 大约(K = 1000)，并假定有(N = 10)个矢量化的用户。根据这些数字，每个DMT符号需要 大约(N2)个运行时间复数乘法来执行充分的FEXT消除。因此，对于总共K个音调，大约需 要KN2个乘法来处理每个DMT符号。因此，对于大约IO3的采样频率，这等同于需要对所有 的用户完全消除串音的十亿浮点八进制以上(每秒浮点操作)，这使用当前的处理器技术 在计算上是不可行的。因此描述了用于根据干扰串音的选择性消除执行部分消除的各种实施方式，以便 符合在系统内可用的有限计算资源和/或功率资源。例如，可执行部分消除来符合在CO处 的预定功率消耗要求。一般，在系统中经历的大部分串音起源于存在的所有干扰的仅仅一 部分。因此，消除所有的串音(即，执行充分的FEXT消除)只导致边缘增益，且通常不超过 完成充分的FEXT消除所需的计算资源中的成本。因此，各种实施方式合并有效的部分FEn 消除技术，由此描述了用于满足系统中的有限计算资源所限定的限制的系统和方法，后面 是可实现所分配的资源的系统。具体地，描述了用于分配不同的矢量化用户用于FEXT消除 的实施方式，由此矢量化用户的加权速率被最大化。注意，也可利用用户的其它速率函数。 通过在对每个用户的最小速率要求的额外限制下解决多用户加权速率最大化问题，在中心 局(CO)可用的计算资源被识别出或在不同的矢量化用户中间被分布或分配。对执行部分消除的主要动机是对较大量的用户实现最佳串音消除，给定对执行这 个任务可用的有限计算资源。使用较少的资源，可实现较高的性能，或对于相同数量的资 源，可满足以最小性能的较大量的用户。对部分消除的另一动机可以是在CO处减少功率消 耗。因为计算资源的更有效的分配导致更佳的消除方案，需要可能完全实用的较少的计算 资源，导致位于中心局(CO)处的消除器单元的较少功率消耗。注意，每当受害者中的给定 干扰的串音消除被执行时，功率被消耗。因此，可选地，给定的功率消耗限制可以限制所提议的部分消除方案，给定的功率 消耗限制直接转换成某个数量的计算资源可用。也就是说，优化问题的计算资源限制可转换成功率消耗限制。功率消耗可能对大规模矢量化实体特别重要，因为它被预期随着在完 全的FEXT消除方案中涉及的干扰和/或受害者的数量的平方增长。通过在部分消除方案 中最佳地分配资源，目的是关于干扰和/或受害者的数量实现功率消耗的线性增加。对部分FEXT消除执行资源分配的常规方法主要集中于解决单用户复杂分配问 题，且不充分处理多用户情况。诸如线路选择、音调选择和接合线路音调选择的这样的技术 主要根据分配给用户的固定计算资源最大化一个矢量化用户的总数据率。然而，这样的方 法的一个感觉到的缺点是，以CO为中心的多用户复杂分配技术并不由这样的常规方法充 分解决。此外，各种常规方法集中于用于解决问题的连续方法，从计算资源(即，待使用的 消除抽头的数量)的观点看，问题实际上往往在本质上是分立的。具体地，根据整数值利用 或分配计算资源。例如，1、2或3个干扰可被消除，但不可能消除1.5个干扰。作为结果，考 虑到分配问题的分立性质，可进一步改进根据连续方法得到的解决方案。此外，虽然连续方法可大致导致最佳解决方案，这样的资源需要实现庞大的计算 资源，从而使用于执行部分消除的一些动机不能实现。最后，这样的方法对各种优化标准也 不起作用，而这里所述的部分消除分配方案更容易有助于各种优化标准。只有当该方法与 基本问题的真实性质一致时，几种优化策略才起作用。如这里结合各种实施方案所述的，遵 循分立方法的另一重要优点是当在系统中参数变化时分立方法允许的灵活性，例如但不限 于新用户的增加和另外的用户从系统移除。当DSM3处理的焦点在CO处时，重要的是考虑如何通过CO将计算资源分配给每个 矢量化用户，以便最大化其数据率。执行部分FEXT消除资源分配的一种常规方法是基于拉 格朗日的多用户复杂分配技术。然而，基于拉格朗日的多用户技术经历早些时候描述的相 同的感觉到的缺点，因为该技术在计算上是昂贵的且超过很多系统的处理能力。为了说明，拉格朗日乘法器需要将近50次迭代，以便朝着最佳解决方案收敛。因 此，在基于拉格朗日的方法中的每次迭代需要每个DMT符号0(KN2)次复杂乘法。因此存在 对较快的复杂分配解决方案的需要，该解决方案也与给定系统中可用的处理能力兼容。注 意，这个需要存在，因为系统中的用户的数量往往在本质上是动态的，新的用户周期性地被 添加且现有的用户被移除。每当新的DSL用户加入或离开矢量化系统时，这样的情况可能 实际上在大规模矢量化系统中发生。在那些情况的每个情况中，给定用户和干扰的新配置， 可能需要资源的再分配来得到新的最佳解决方案。在矢量化用户中的计算资源的快速和有 效再分配极为重要，以实现分配利益。在实现这里描述的实施方式中的一个结果是将计算 资源分配给矢量化用户所需的迭代的数量的极大减小。这里描述的各种实施方式目的在于多用户复杂分配方案，其基于某些观察和矢量 化VDSL系统的特性。所公开的实施方式基于下面的方面。第一方面涉及来自单用户观点 的计算资源的最佳分配。也就是说，给定有限数量的计算资源，确定以任何给定的音调消除 干扰的给定矢量化用户，以便最大化该用户的速率。第二方面目的在于将第一方面(单用 户情况)扩展到多用户情况，并对每个用户确定计算资源的最佳分配，以最大化不同用户 的加权速率的和。对加权速率方法的一个应用涉及优化束的总容量的期望。权重在这种情 况下被取为单位一，且速率的和表示束的总速率。对于一些实施方式，分配给不同矢量化用 户的权重可基于各种因素被事先确定，这些因素包括但不限于特定用户的速率要求和电话 公司对特定用户收费的金额。所述实施方式提供了执行部分FEXT消除的更快和更有效的方法。还应注意，当新用户被添加到系统时，实施方式提供了简单的解决方案。除了使用加权速率最大化作为优化标准外，多用户资源分配也可被执行以满足在 实际设置中由不同业务运营商强加的要求。在资源分配的另一实施方式中，通过以给定的 速率业务最大化用户的数量来优化这些运营商的提供。例如，参考图1B，每个速率业务可表 示应由用户实现的最小和最大速率，以满足某种类型的业务，例如用于高端视频和数据业 务的50Mbps业务、用于常规视频和数据业务的30Mbps业务、以及用于仅数据业务的IOMbps 业务，在本例中假定只有运营商的三个这样的业务提供。实际上，这些单独的业务提供的 所及范围由预期的上行和下行速率确定，这些速率到某个距离为止且在某些相异和自FEXT 噪声环境下被实现。一般，运营商的目的是扩展这些业务提供的所及范围，以便为每个高端业务最大 化用户的数量。这在图IB中示出，其中三组用户m、N2、N3在未消除FEXT的环境中被预期 以三个相应的业务提供被服务。所考虑的问题是如何通过执行自FEXT消除资源的最佳分 配来事先扩展那3个类别中的数量，以便限定实际业务所及范围。最大化的效用函数例如 是基于对被预期为运营商提供较高的收益的高端业务而最大化用户N1、N2、N3的数量。假 设当用户加入这三个业务时运营商接收R1、R2和R3美元的收益。在数学方面，运营商愿意 最大化下面的效用函数。maxRl氺N1+R2氺N2+R3氺N3这个问题可容易通过首先找到每个用户得到业务1、2和3所需的资源来解决。这 可通过解决N个单个用户资源分配问题来完成。接着通过解决在上文给出的线性编程问 题，可最大化运营商收益。注意，上面的问题公式仅仅是最大化问题的一个实施方式，且只 是用公式表示运营商收益策略的一种方式。上面的方程本质上表示线性多用户优化问题， 可能有上面的问题的其它表现形式，其中之一是多用户资源分配问题，其解决方案将在下 面被描述。当将用户转换到不同的业务时，多用户资源分配问题的权重可基于对运营商实 现的增益来得到。注意，当用户被置于不同速率区域或业务中时，权重改变。为了根据不同 的业务最大化矢量化用户的数量，与不同用户相关的权重因此被动态地调节。在其它实施方式中，首先满足在第一业务中的所有用户最小速率限制。接着满足 第二业务和随后第三业务的最小速率要求。根据其它实施方式，最大化的效用函数与运营 商将通过增加每个业务类别中的用户的数量而实现的按比例分配的收益有关。如将变得明 显的，分立的解决方案结构的使用自动确保运营商要求以最佳方式被满足。用于执行部分FEXT消除方案的实施方式针对选择音频和这些所选择的音频中的 干扰者，以进行FEXT消除，并可被实施用于上行流(US)和下行流(DS)的方向。一般来说， 在实际的FEXT消除阶段发生之前，单一用户框架包括预分配阶段和资源分配阶段。如前所 述，多用户框架是单一用户框架的扩展，因此单一用户框架的预处理还可被扩展用于具有 适当改变的多用户框架。预分配阶段通过计算(N-I)FEXT干扰耦合的值开始，干扰耦合用于贯穿进行部分 FEXT消除的所有音频的每个受害用户，其中N是包含在部分FEXT消除中的用户总数。注 意，在这里，每个受害用户可以识别高达(N-I)干扰者，并且可存在多达N受害用户。在这 方面，高达N受害用户可以进行部分FEXT消除。还要注意，存在不同的方法来计算FEXT干 扰耦合。一个可能的方式是通过执行在受害用户上接收到的信号的互相关来确定FEXT耦合，受害用户具有使用已知的发送序列的实际的干扰发送信号。可选方式是由直接地对准 通过使到受害用户的干扰信号的影响最小化的FEXT消除器使用已知的发送序列。通过这 一过程获得的FEXT消除器的系数，本身代表被寻求的FEXT干扰耦合的倒数。这两种方式 的任一种使期望的FEXT干扰耦合融入受害用户。然后，在执行任何FEXT消除之前，信噪比 (SNR)和用于进行部分FEXT消除的受害用户的每个音频的比特载荷被确定。此外，总比特 率函数被计算(也在执行用于当前用户的FEXT消除之前)。由于贯穿每一音频的所有矢量用户的传输符号能量在CO端也已知，所以每个干 扰者的耦合然后相对于干扰者和受害者的平均传输能量被归一化。因此，对于每一音频， (N-I)归一化的FEXT耦合可相对于量级从最高至最低值排序。另外，对于每一音频，(N-I) SNR函数值和对应归一化耦合的消除的比特载荷被确定，并以量级的降序排列。对于一些实 施方式，这通过每次一个去除最大的归一化耦合组成部分完成，并将信噪比函数与其余的 归一化串音耦合一起计算，从而提供比特载荷函数。对于一些实施方式，SNR函数也可在执 行具有在每一音频上的最大归一化耦合的干扰者的FEXT消除之后计算。注意，最大归一化 耦合组成部分的去除和/或FEXT消除后的SNR函数的确定被执行(N-I)次，这对应贯穿关 于每个用户的每个音频的(N-I)干扰者。对于一些实施，SNR函数值被存储在有形存储媒 介中的(K) X (N-I)维矩阵(其中K是音频总数)中，如后面描述的存储媒介。速率差函数 是消除每个音频上降序中的主导干扰者获得并根据SNR函数值估测的增速。在可选实施方 式中，其他的函数值，包括但不限于SNR差函数值本身也可被使用。在执行部分FEXT消除之前，系统中可用的计算资源被确定用于执行给定用户的 FEXT消除。这为执行部分FEXT消除(相比完整的FEXT消除)提供动力，并且影响将被选 中进行消除的FEXT多个干扰者。对于一些实施方式，计算资源的数量可通过CO指定为先 验，而对于其他的化实施方式，可用的计算资源可基于最低的比特率要求定义。例如，如果 用于给定用户的比特率要求得到满足，同时执行部分FEXT消除，那么然后部分FEXT消除分 配过程可被停止，原因在于最低性能要求得到满足。根据这些实施方式，计算比特率中的净 增益。如果最低比特率要求仍然没有达到，那么更多的干扰者被选中进行FEXT消除直至达 到最低比特率的要求。为此，使用基于动态规划的算法，其中资源分配通过选择要消除的干 扰者组来逐渐执行。动态规划一般是指通过将问题分解成更简单和更小的子问题来解决复 杂问题的方法。如果子问题可以递归地嵌套在较大问题中，使得动态规划法可用，那么在较 大问题的值和子问题的值存在关系。这就是所谓的动态规划的最优子结构特性。由于多用 户资源分配问题满足上述子结构特性，所以动态规划法可以在很多方式应用解决这问题。例如，使用动态规划法，与在一个音频上应最佳地被消除的多个干扰者一起的该 音频在每一步被选择。这递归地进行直到总资源被完全利用。根据不同的实施方式，使速 率增益最大的高达(N-I)干扰者在每个音频被选择(基于包含在部分FEXT消除中的总的 N用户)。对于一些实施方式，音频的选择(出自K音频的总集)和多个干扰者通过对前述 (K) X (N-I) SNR差函数矩阵的每列排序来执行。由于每步决定最佳音频和干扰者的相关数 量，所以所需要的计算资源的总量通过所选定的最佳音频中多个干扰者来减少。在执行部分FEXT消除的过程中，如果全部计算资源被耗尽，那么然后资源分配被 停止，以不超出可用的计算资源。注意，存在实施动态规划法的多种方法，并且所描述的各 种实施方式也可使用其他动态规划法实施。例如，在针对使用用于资源分配的动态规划的一个实施方式中，一个资源和一个音频可以在每个步骤添加(而不是将一个资源添加到所 有音频)。总之，建立在上述最优子结构上的任何方法一般包括动态规划。已经描述了用于部分FEXT消除的基本框架，现在为上述各种操作提供更多的详 情。首先，对部分FEXT消除方案的实施方式的系统模型进行了描述，后面是对问题和包括 基于单一用户优化方案的扩展的多用户加权速率优化的解决方法的讨论。最后，在本文描 述的部分FEXT消除方案和常规方法之间作出比较(即如前所述的基于拉格朗日的方法)， 以示出所描述的实施方式的效率。参考图2，其示出系统100，其中可实施用于执行部分FEXT消除的实施方式。根据 一些实施方式，系统可包括基于DMT的xDSL系统。该系统包括N组CPE (用户端设备)或 用户110a、110b、110c，其中每个用户110a、110b、IlOc通过指针η弓丨用，并且其中N代表包 含在部分FEXT消除中的用户总数。该系统100还包括选择模块132，其执行用于FEXT消除 的音频和干扰者的选择，如在下面更加详细描述的。一般来说，不考虑信号协同和FEXT减缓是否在CO或CPE被执行，用于操作的给定 方向(例如，上行流相比下行流)的选择模块132可在CO或CPE实施。对于实施方式，其 中用于两个方向的选择模块132在C0(C0中心的音频选择)中实施，建立在CO和每个CPE 之间的协议可用于提供从不同CPE(或端用户)回到CO的信息传输，以在关于下行流FEXT 减缓的CO执行音频/干扰者的选择。对于CO中心的音频选择实施中的上行流FEXT减缓， 用于音频选择的信息已驻留在CO处。对于其他实施方式，用于两个方向的选择模块132可 在CPEllOa、110b、IlOc中实施(CPE中心的音频选择)。对于这样的实施方式，协议被并入 以提供从CO到CPE的信息传输，以允许CPE圆满地执行用于下行流FEXT减缓的音频选择。 对于CPE中心的音频选择情况中的下行流FEXT减缓，用于音频选择的信息已经驻留在CPE 上。该系统100还包括FEXT消除器134，其基于由选择模块132所作的选择执行 FEXT消除。根据一些实施方式，FEXT消除器134可包括用于与下行流方向相关的FEXT的 MIMO (多输入多输出)预编码。对于上行流方向，FEXT消除器134可包括MIMO消除器。根 据这样的实施方式，FEXT消除器134可进一步配置为解决来自外部源的噪音。C0130还可 包括xDSL接入复用器(DSLAM)，CO收发器140a、140b、140c和与用户110a、110b，IlOc连接 的其他设备。在一些实施方式中，CO收发器140a、140b、140c可与选择模块132连接。此 外，对于操作的任何给定方向，如果FEXT消除器134和用于该方向的选择模块132位于不 同端(模块之一在C0，而另一在CPE)，那么另一协议可被并入CO和CPE之间以将由选择模 块132选择的音频信息传输至FEXT消除器134。选择模块132还包括排序模块(sorting module) 135，其被配置以，用于呈现的每个音频进行排序，对(N-I)干扰耦合值关于干扰耦 合值的量级进行降序排列。选择模块132还包括资源分配器136，其被配置以确定用于执行 FEXT消除的CO处的可用计算资源。现参考图3，其示出用于实施图2中所示的不同组成部分的CO 130中的装置的实 施方式。一般来说，该装置可包括多个计算设备的任一个。不考虑其具体安排，该装置可包 括内存312、处理器302和海量存储器326，其中这些设备的每一个被连接到数据总线310。处理器302可包括任何定制或市售处理器、中央处理器(CPU)或与装置相关的多 个处理器之间的辅助处理器、半导体基微处理器(以微芯片的形式)、一个或多个专用集成电路(ASIC)、多个适当配置的数字逻辑门和其他已知的包括单独地和协调计算系统的整体 运作的各种组合的分立元件的电配置。内存312可包括易失性存储器元件(例如随机存取存储器(RAM，如DRAM和SRAM 等))和非易失性内存元件(例如ROM、硬盘、CDROM等)的任一项或组合。内存312通常包 括随机操作系统314、一个或多个本地应用程序、仿真系统或用于各种操作系统和/或仿真 硬件平台的任一各的仿真应用、仿真操作系统等。例如，应用程序可包括存储在用于通过处 理器302执行的非临时性计算机可读媒介上的专用软件316，并可包括与图2有关所描述的 模块132、134、135、136的任一。本领域普通技术人员之一将领会，内存312可以并且通常 会包括为简洁而省略的其他组成部分。应当指出，然而，这些模块132、134、135、136也可以 被作为硬件。当上述组成部分的任一项包括软件或代码时，同样可以体现在关于通过指令执行 系统或与指令执行系统相关使用的任何计算机可读媒介中，如例如在计算机系统或其他系 统中使用的处理器。在本公开内容的背景下，计算机可读媒介可以是任何有形的媒介，其可 包含、储存或维护软件或由或与指令执行系统相关使用的代码。例如，计算机可读媒介可以 存储用于通过上述处理设备302执行的一个或多个程序。计算机可读媒介可以是例如但不 限于电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备。计算机可读媒介的更多具体的实施例可包括具有一根或多根电线的电气连接、 便携式计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器 (EPR0M、EEPR0M或闪存)和便携式光盘只读存储器(⑶ROM)。如图3所示，装置仪器可进一 步包括海量存储器3 。对于一些实施方式，海量存储器3 可包括用于存储和管理数据的 数据库328，如下面描述的矩阵。回到图2，VDSL系统使用DMT基的传输方案，从而保证传输和接收的音频方式的独 立性。因此，执行音频方式的串音消除。为了本公开内容的目的，在音频处，系统100建模 为y[q] = H[q] χ [q]+ν [q] q e {Ι,.,.Κ}(1)其中，N是矢量用户的数量，H[q]是NXN MIM0-DSL信道矩阵，其元素H(n，m) [q]是从干扰者η到受害者m的串音耦合，x[q] = [Xl[q]. . . %[q]]t是指收集符号， m e 1，... N的NX 1的传输信号矢量，并且v[q]是在接收器经过的NX 1列噪声向量，其包 括热噪音、外来噪音等等。注意，以上的系统模型是真实的，不考虑系统是沿上行流(US)方 向或下行流(此)方向传送。在CO中心的自FEXT消除方案中， ΧΤ消除通过在所接收的符号向量(用于 USFEXT消除)或为了预先补偿下行流传输符号向量应用矩阵在给定音频上执行。这意味 着，平均而言，从一个干扰者到受害者的串音的去除包括单位乘法的复杂性。去除到音频q 上受害者m的干扰者η上引起的串音等于H(n，m)[q] =O0因此，FEXT的所有消除意味着， 所有信道矩阵的非对角线项是均等于零，情况如下H(n, m) [q] = 0, η ^ m q e Ι,.,.Κ (2)因此，执行部分消除意味着耦合系数的部分置零。换句话说，有效部分的消包括确 定关于哪个音频的哪个干扰者将消除，以最大化某个速率标准。单一用户加权率优化框架现被定义用于部分FEXT消除。根据不同的实施方式，一方面包括使进行部分消除后的向量用户的加权率最大化，给定1)总的可用的计算计算资 源，以及2)矢量用户的个人最低比率的要求(通过Cη e {1，...《代表)。假设总的 可用复杂性(或消除分支器)通过Ctot表示。让具有所有0或1的(N-1XN-1)维的矩阵 Ω [q]对应所有音频。多用户加权率优化问题可由以下代表
权利要求
1.一种在多用户通信系统中实现的方法，用于为每个受害用户执行远端串音FEXT消 除，包括对于在全部受害用户之中的每个受害用户，跨越所述系统中的全部音频计算(N-I)个 规范化的干扰者耦合值以进行部分FEXT消除，其中N是在部分FEXT消除中所涉及的用户 的总数；跨越全部所述音频确定信噪比SNR ；对于每个音频，排序所述(N-I)个规范化的干扰者耦合值；对于每个音频计算(N-I)个SNR函数值；对于每个音频计算(N-I)个速率差函数值；以及基于所排序的(N-I)个规范化的干扰者耦合值和所述差速率函数值，根据动态规划法 执行资源分配，其中所述动态规划法包括递归地选择干扰者和音频中的一个或多个。
2.如权利要求1所述的方法，其中执行资源分配包括在全部所述音频之中选择一音频 并选择与所选择的音频相关联的多个干扰者。
3.如权利要求2所述的方法，其中执行音频选择和干扰者选择，直到用于在所选择的 音频和干扰者上的FEXT消除的、所述多用户通信系统中的预定水平的计算资源被耗尽为 止。
4.如权利要求2所述的方法，其中执行音频选择和干扰者选择，直到最小比特率需求 满足于每个受害用户为止。
5.如权利要求1所述的方法，其中针对在所述多用户通信系统中的每一个受害用户， 所述动态规划法中的每一步骤被独立地执行。
6.如权利要求1所述的方法，其中对于所述系统中的全部所述受害用户连结所述所排 序的(N-I)个规范化的干扰者耦合值，以及对于所述受害用户中的每一个计算加权速率差 函数值，其中根据分配到所述受害用户中的每一个的权重计算所述加权速率差函数值，以及其中关于所连结的(N-I)个规范化的干扰者耦合值和所述加权速率差函数值来执行 根据所述动态规划法分配资源。
7.如权利要求6所述的方法，还包括动态调节与每个受害用户相关联的所述权重，以 根据不同的业务最大化矢量用户的数量。
8.一种用于执行远端串音FEXT消除的系统，包括选择模块，所述选择模块配置成排序与在部分FEXT消除中所涉及的所述系统中的总 数为N的用户相关联的(N-I)个规范化的干扰者耦合值和差速率函数值，所述选择模块包括资源分配器，所述资源分配器配置成执行动态规划以通过对于由所 述资源分配器执行的所述动态规划的每一步骤选择干扰者和音频中的一个或多个来递增 地分配资源。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述选择模块配置成在全部所述音频之中选择一音 频并选择与所选择的音频相关联的多个干扰者。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述选择模块执行音频选择和干扰者选择，直到用 于在所选择的音频和干扰者上的FEXT消除的、所述通信系统中的预定水平的计算资源被 耗尽为止。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述选择模块执行音频选择和干扰者选择，直到最 小比特率需求满足于每个受害用户为止。
12.如权利要求8所述的系统，其中对于在所述系统中的受害用户中的每一个，由所述 选择模块执行的所述动态规划中的每一步骤被独立地执行。
13.如权利要求8所述的系统，其中所述选择模块还包括排序模块，所述排序模块配置 成排序并连结所述(N-I)个规范化的干扰者耦合值，所述排序模块还配置成对于所述受害 用户中的每一个计算加权速率差函数值，其中所述资源分配器基于所连结的(N-I)个规范 化的干扰者耦合值和所述加权速率差函数值执行动态规划。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述排序模块还配置成动态调节与速率差函数值 相关联的所述权重，以根据不同的业务种类最大化矢量用户的数量。
15.一种在多用户通信系统中实现的方法，用于为受害用户执行远端串音FEXT消除， 包括执行动态规划以根据与在部分FEXT消除中所涉及的所述系统中的总数为N的用户相 关联的(N-I)个规范化的干扰者耦合值和差速率函数值来分配资源，其中动态规划包括选择音频和要为所述音频被消除的一个或多个干扰者。
16.如权利要求15所述的方法，其中动态规划被递归地执行，直到所述系统中的全部 资源被耗尽为止。
17.如权利要求15所述的方法，其中对于在所述系统中的每个受害用户，所述动态规 划法中的每一步骤被独立地执行。
18.如权利要求15所述的方法，还包括对于每个受害用户，跨越全部音频计算所述(N-I)个规范化的干扰者耦合值；跨越全部音频为每个受害用户确定信噪比SNR ；对于每个音频，排序所述(N-I)个规范化的干扰者耦合值；对于所述受害用户中的每一个，针对每个音频计算(N-I)个SNR函数值；以及对于受害用户中的每一个，针对每个音频计算(N-I)个速率差函数值。
19.如权利要求18所述的方法，其中对于所述系统中的多达全部的所述受害用户，连 结所排序的(N-I)个规范化的干扰者耦合值，以及对于多达全部的所述受害用户，计算加 权速率差函数值，其中根据与所述受害用户中的每一个相关联的权重，计算所述加权速率差函数值，以及其中，关于所述连结的(N-I)个规范化的干扰者耦合值和所述加权速率差函数值来执 行根据所述动态规划法分配资源。
20.如权利要求19所述的方法，还包括动态调节与每个受害用户相关联的所述权重， 以根据不同的业务最大化矢量用户的数量。
全文摘要
本发明涉及用于消除串音的资源分配的方法和系统。描述一种在多用户通信系统中实现的方法，该方法用于为每个受害用户执行远端串音FEXT消除。该方法包括执行动态规划以根据与部分FEXT消除中所涉及的所述系统中的N个全部用户相关联的(N-1)个规范化的干扰者耦合值和差速率函数值分配资源。根据一些实施方式，动态规划包括选择音频和要为所述音频被消除的一个或多个干扰者。
文档编号H04B3/32GK102104398SQ20101061694
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者劳伦特·弗朗西斯·阿卢安, 尚卡尔·普拉克利亚, 普拉维什·比亚尼, 苏伦德拉·普拉萨德 申请人:印度技术研究院, 易卡诺技术有限公司