用于在数据速率改变期间控制信号传输的方法和设备与流程

本发明涉及经由通信网络的信号传输，并且更加准确地涉及信号传输期间的信号数据速率的改变。

背景技术：

上一代收发器(即包括发射器和接收器的通信设备)能够通过改变调制格式、或者信号的编码速率或符号速率来支持多个数据速率。这允许收发器不仅在两个信号传输或接收之间，而且在信号传输或接收期间能够从一个数据速率切换至另一数据速率，。

本领域技术人员已知，后一种情况要求收发器能够在没有丢失任何信号数据的条件下在运行中适配自己，这意味着必须将BER(误比特率)维持在给定阈值以下。这样的适配需要到接收器中的数字信号处理(或DSP)软件块中的一些的更新，其需要转变时间以实现具有稳定的BER性能的良好的收敛。

比如，符号速率的改变需要DSP块的更新，诸如极化复用和均衡(比如采用MMA(多模块算法))、帧对准和相位同步，并且这样的移动需要相对较长的收敛时间。比如MMA算法实现随机梯度方法。

因此，在转变阶段期间，即，在到达收敛之前，BER性能可能降级并且可能波动，但是没有用于克服这些缺陷的已知的解决方案。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是通过在转变阶段期间增加收发器的可靠性来改善情况，比如以使得能够减小在数据速率改变期间提供的裕度。

在第一实施例中，一种方法，用于在信号数据速率的改变阶段期间控制信号在发射器与接收器之间的传输。方法包括：

-第一步骤，在第一步骤期间，当改变被请求时，向发射器和接收器通知转变阶段的开始，

-第二步骤，在第二步骤期间，发射器按照具有所选择的长度的相同的信号部分将信号重传N次，其中N≥1，并且接收器存储连续地接收的N个重传的相同的信号部分以将N个重传的相同的信号部分组合在一起以产生组合信号部分，并且以取决于N以及信号部分长度的辅助数据速率在时间上输出组合信号部分，以及

-第三步骤，在第三步骤期间，当信号数据速率改变完成时，向发射器和接收器通知转变阶段的结束。

方法可以包括单独地或者组合地考虑的附加特征，并且尤其：

·可以将N个重传的相同的信号部分中的每个信号部分乘以表示信号部分的重传的置信度的加权系数以生成加权信号部分，并且可以将N个加权的相同的信号部分相加在一起以产生组合信号部分；

·在第一步骤中，在发射器和接收器接收到对应改变请求之后一旦已经过去保护时间间隔(其可以为空)，可以向发射器和接收器通知转变阶段的开始；

·在第二步骤中，转变阶段可以被划分为j个(j至少等于2)连续的子阶段SP_j，在j个连续的子阶段SP_j中的每个子阶段期间，发射器按照具有所选择的长度L_j的相同的信号部分将信号重传N_j次，其中N_j≥1，并且接收器存储连续地接收的N_j个重传的相同的信号部分以将N_j个重传的相同的信号部分组合在一起以产生组合的信号部分，以便以取决于N_j和信号部分长度L_j的辅助数据速率R_aj在时间上输出组合的信号部分；

·在第二步骤中，在信号数据速率改变包括以大于第一数据速率的第二数据速率来改变第一数据速率的情况下，可以将辅助数据速率包括在第一数据速率与第二数据速率之间；

·在第二步骤中，在信号数据速率改变包括以小于第一数据速率的第二数据速率改变第一数据速率的情况下，则辅助数据速率可以小于第二数据速率。

在第二实施例中，一种计算机程序产品，包括指令集，指令集被布置为当指令集在由处理装置执行时用于执行以上呈现的方法以在信号数据速率的改变期间控制信号在发射器与接收器之间的传输。

在第三实施例中，一种第一设备，用于配备发射器，设备被布置为在由发射器到接收器的信号的传输期间在信号数据速率的请求的改变时被激活之后用于按照具有所选择的长度的相同的信号部分将信号重新产生N次，其中N≥1，使得这些N个相同的信号部分由发射器向接收器连续地传输以被组合在一起以产生组合的信号部分，并且以取决于N和信号部分长度的辅助数据速率来在时间上输出组合的信号部分。

在第四实施例中，一种第二设备，用于配备接收器，并且被布置为在由发射器到接收器的信号的传输期间在信号数据速率的请求的改变之后被激活后用于存储信号的、具有所选择的长度并且被接收器连续地接收的N个重传的相同的信号部分以将信号部分组合在一起从而产生组合信号部分，并且以取决于N和信号部分长度的辅助数据速率来在时间上输出所述组合信号部分。

在第五实施例中，一种收发器，包括发射器和接收器，其中发射器包括以上呈现的设备，接收器包括以上呈现的设备。

附图说明

现在仅作为示例并且参考附图来描述根据本发明的实施例的方法和设备的一些实施例，在附图中：

-图1示意性并且在功能上图示包括根据本发明的并且连接至通信网络的第一和第二设备的实施例的示例的两个收发器，

-图2在图中示意性地图示涉及单个辅助数据速率的数据速率改变期间的收发器数据速率的时间演进的第一示例，

-图3在图中示意性地图示涉及单个辅助数据速率的数据速率改变期间的收发器数据速率的时间演进的第二示例，

-图4在图中示意性地图示涉及单个辅助数据速率的数据速率改变期间的收发器数据速率的时间演进的第三示例，

-图5在图中示意性地图示涉及单个辅助数据速率的数据速率改变期间的收发器数据速率的时间演进的第四示例。

具体实施方式

下文中，特别地公开了一种用于在信号数据速率的改变阶段期间控制信号在发射器2与接收器3之间的传输的方法。

在以下描述中，并且如图1中图示的，应当考虑，在信号传输中被涉及到的发射器2和接收器3分别配备都连接至通信网络11(不管其类型如何(有线或无线))的第一1₁和第二1₂收发器。但是它们可以是提供双向或单向通信功能的任何其他类型的电子设备的部分。

因此，并且如图1中图示的，每个收发器1_i(i＝1或2)包括发射器2和接收器3。

每个发射器2包括DSP软件块(未图示)，DSP软件块被布置用于产生具有所选择的调制格式、所选择的编码率和所选择的符号速率的信号，并且能够将这些产生的信号发射到通信网络11中。

每个接收器3能够接收经由通信网络11传输的信号，并且包括第一组DSP软件块6和第二组DSP软件块7，这些DSP软件块被布置用于取决于其所选择的调制格式、所选择的编码速率和所选择的符号速率来处理这些接收的信号。第一组DSP软件块6被布置用于执行色散估计、时钟恢复、极化解复用和均衡以及载波频率和载波相位估计。第二组DSP软件块7被布置用于执行信号符号的检测和解码。

如之前提及的，本发明特别提出了一种用于在信号数据速率的改变阶段期间控制信号在发射器2(这里为第一收发器1₁)与接收器3(这里为第二收发器1₂)之间的传输的方法。

本方法包括第一步骤、第二步骤和第三步骤。

本方法的第一步骤在以第一数据速率R₁传输信号期间信号的数据速率改变被请求时的时刻t1开始。数据速率改变的请求由控制平面做出并且旨在向发射器2和接收器3通知其决定。控制平面可以依赖于本地控制器来触发改变。

在该第一步骤期间，向(所请求的改变涉及的)信号的发射器2以及这一信号的接收器3通知在时刻t2的转变阶段的开始。由本地控制器或者由控制平面直接触发这一信息在t2的传输。

“转变阶段”在这里的一个含义是发射器2或接收器3在改变阶段期间实现具有稳定的BER性能的良好的收敛所需要的时间持续时间。这样的时间持续时间取决于所请求的改变的类型。

可以借助于专用消息或者用于另一目的并且具体地用于通知调制格式和/或信道编码和/或符号速率和/或多载波传输中的(子)载波数的改变的消息来传输这一信息。

优选地预先定义时刻t2与t1之间的时间差σ(参见图2和4)或σ+Δ(参见图3和5)。其至少对应于发射器2和接收器3二者激活其相应第一设备4和第二设备5(下面描述)以在转变阶段期间准备好传输或接收所需要的第一保护时间间隔(σ)。下面给出Δ的定义。因此，在发射器2和接收器3接收到对应改变请求之后一旦过去预定义的保护时间间隔，则向发射器2和接收器3二者传输表示传输转变阶段的开始的信息。

在本方法的第二步骤中，信号的发射器2按照具有所选择的长度L的相同的信号部分s_n(n＝1到N)将信号重新传输N次，其中N≥1，并且所涉及的接收器3存储连续地接收的N个重传的相同的信号部分以将N个重传的相同的信号部分组合在一起以产生组合信号部分S。因此，这一接收器3以取决于N以及信号部分长度L的辅助数据速率在时间上输出组合信号部分S。

重要的是，应当注意，取决于所选择的实现，可以在符号水平或者在比特水平来定义具有长度L的信号部分s_n。

比如，N可以等于1或2，并且L可以等于码字长度的40％或50％。但是，取决于上下文和/或在转变阶段期间想要的BER性能，可以选择其他值。通常而言，当重传次数N增加和/或信号部分长度L增加时，BER性能基本上增加，但是其作为回报降低了辅助数据速率R_a。

该第二阶段可以由配备发射器2的第一设备4以及配备接收器3的第二设备5来实现。这些第一设备4和第二设备5分别由发射器2和接收器3在以上提及的保护时间间隔σ或σ+Δ期间(即在t1与t2之间)来激活。

第一设备4倍布置用于在被其发射器2激活之后再现信号以按照具有所选择的长度L的相同的信号部分s_n将其传输N次，其中N≥1，使得这些N个相同的信号部分s_n被其发射器2连续地传输给所涉及的接收器3，从而被组合在一起以产生组合的信号部分S，并且以取决于N以及信号部分长度L的辅助数据速率在时间上输出组合的信号部分S。

这样的第一设备4优选地由软件模块组成，取决于所选择的实现，这些软件模块至少部分在符号水平或比特水平起作用。但是其也可以由硬件和软件模块的组合组成，这些模块借助于比如FPGA或ASIC在符号水平或比特水平起作用。如果其由软件模块组成，则其可以有可能在被下载之后存储在存储器中，或者存储在任何计算机软件产品中。

第二设备5被布置成在被其接收器3激活之后用于存储(由发射器2产生并且由其接收器3连续地接收)信号的N个重传的相同的信号部分s_n，以将其组合在一起从而产生组合信号部分S，以便以取决于N以及信号部分长度L的辅助数据速率R_a在时间上输出组合信号部分S。

这样的第二设备5优选地由软件模块组成，取决于所选择的实现，这些软件模块至少部分在符号水平或比特水平起作用。但是其也可以由硬件和软件模块的组合组成，这些模块借助于比如FPGA或ASIC在符号水平或比特水平起作用。如果其由软件模块组成，则其可以有可能在被下载之后存储在存储器中，或者存储在任何计算机软件产品中。

符号水平实现没有比特水平实现复杂，因为重传的相同的信号部分s_n不需要在组合之前被解码。

比如，并且如图1中图示的，每个第二设备5可以包括第一功能模块8、M个第二功能模块9_m(其中，m＝1到M，并且M至少等于N能够取的最大值)、以及第三功能模块10。M个第二功能模块9_m定义M个缓冲器，在其中的N个缓冲器中被连续地重传和接收的N个相同的信号部分s_n在被组合之前被暂时存储。第一功能模块8定义被布置用于切换N个相同的信号部分s_n的开关，其将这些信号连续地接收到N个缓冲器9₁到9_N中。第三功能模块10定义被布置用于以取决于N和信号部分长度L的辅助数据速率R_a组合被暂时存储到N个缓冲器9₁到9_N中N个相同的信号部分s_n以产生组合信号部分S的组合器，其中组合信号部分S馈送第二组DSP软件块7。

比如，组合器10可以被布置用于将每个重传的相同的信号部分s_n乘以表示其重传的置信度水平的加权系数w_n以生成加权的信号部分w_n*s_n，并且将这N个加权的信号部分w_n*s_n相加在一起以产生由下式定义的组合信号部分S：

加权系数w_n可以取决于上下文。比如，因为已更新算法可以收敛，上一重传s₃可以比初始重传s₁更可靠。

在方法的第三步骤，当信号数据速率改变完成时(时刻3)，向发射器2和接收器3通知转变阶段的结束。这一信息在t3的传输由本地控制器或者由控制平面直接来触发。

这一信息可以借助于专用消息或者用于另一目的并且具体地用于向发射器2和接收器3通知稳定的BER性能的消息来传输，因此第一设备4和第二设备5可以被去激活。

一旦发射器2和接收器3已经被通知转变阶段的结束(在t3)，则其相应DSP软件块已经被完全更新并且因此准备好以最终(第二)数据速率R₂(其可以比第一(或初始)数据速率R₁大或小)进行信号传输或接收。

图2和3的图中图示涉及单个辅助数据速率R_a的数据速率改变的两个示例。

图2的图对应于非限制性情况，其中信号数据速率改变在于，在时刻t2和t3之间发生的转变阶段期间以大于第一数据速率R₁的第二数据速率R₂(即R₂>R₁)改变第一数据速率R₁。在这种情况下，辅助数据速率R_a被包括在第一数据速率R₁与第二数据速率R₂之间(但是这样的选择不是强制性的)。在t3之后，转变阶段完成并且因此确保了第二数据速率R₂。

重要的是，应当注意，在以上描述的示例中，辅助数据速率R_a可以等于第一数据速率R₁以便减小IP路由器或OTN交换机(其向收发器1递送即将到来的流)需要从一个数据速率切换至另一数据速率的次数。

图3的图对应于以下情况：其中信号数据速率改变在于，在时刻t2和t3之间发生的转变阶段期间以小于第一数据速率R₁的第二数据速率R₂(即R₂<R₁)改变第一数据速率R₁。在这种情况下，辅助数据速率R_a小于第二数据速率R₂(因为在转变周期期间，存在具有长度L的N个重传)。在t3之后，转变阶段完成并且因此确保了第二数据速率R₂。在图3的示例中，时刻t2与t1之间的时间差包括第一保护时间间隔σ以及第二保护时间间隔Δ，其对应于如下情况：其中想要以第二数据速率R₂发送数据以在时间间隔Δ+T2期间维持大于或等于较低的数据速率R₂的平均数据速率(如果想要平均数据速率在时间间隔[t1,t3]期间大于(或等于)R₂，则可以在更多时间(Δ)期间以最高速率R1传输以确保这一速率)。重要的是，应当注意，第二保护时间间隔Δ可以等于零或者非常接近零。

在这两个示例中，数据速率改变仅涉及单个辅助数据速率R_a。但是，在变型中，数据速率改变可能涉及至少两个辅助数据速率R_aj。在这种情况下，在第二步骤期间，转变阶段被划分为j个(其中j至少等于2)个连续的子阶段SP_j。在每个子阶段SP_j期间，发射器2在具有所选择的长度L_j的信号部分s_nj中将信号重传N_j次，其中N_j≥1，并且接收器3存储连续地接收的N_j个重传的相同的信号部分s_nj以将其组合在一起从而产生组合信号部分S_j，以便取决于N_j以及信号部分长度L_j的辅助数据速率R_aj在时间上输出组合信号部分S_j。R_aj可以大于R_aj-1或者小于R_aj-1(特别地当在第一子阶段SP1期间BER太差时)。

图4和5的图中图示涉及两个辅助数据速率R_a1和R_a2的数据速率改变的两个示例。

图4的图对应于非限制性情况，其中信号数据速率改变在于，在时刻t2和t3之间发生的转变阶段期间以大于第一数据速率R₁的第二数据速率R₂(即R₂>R₁)改变第一数据速率R₁。在这种情况下，在时刻t2与t2’(T3＝t2’-t2)之间发生的第一子阶段SP₁期间使用第一辅助数据速率R_a1，并且在时刻t2’与t3(T4＝t3-t2’)之间发生的第二子阶段SP₂期间使用第二辅助数据速率R_a2(大于R_a1)。在本非限制性示例中，第一辅助数据速率R_a1小于第一数据速率R₁(但是这样的选择不是强制性的)。另外，在本非限制性示例中，第二辅助数据速率R_a2被包括在第一数据速率R₁与第二数据速率R₂之间(但是这样的选择不是强制性的)。在t3之后，转变阶段完成并且因此确保了第二数据速率R₂。

图5的图对应于以下情况：其中信号数据速率改变在于，在时刻t2和t3之间发生的转变阶段期间以小于第一数据速率R₁的第二数据速率R₂(即R₂<R₁)改变第一数据速率R₁。在这种情况下，在时刻t2与t2’(T3＝t2’-t2)之间发生的第一子阶段SP₁期间使用第一辅助数据速率R_a1，并且在时刻t2’与t3(T4＝t3-t2’)之间发生的第二子阶段SP₂期间使用第二辅助数据速率R_a2(大于R_a1)。第一辅助数据速率R_a1和第二辅助数据速率R_a2小于第二数据速率R₂(因为在转变周期期间，存在具有长度L的N个重传)。不同的辅助数据速率R_aj通过改变重传的相同的信号部分s_nj的重传次数N_j和/或长度L_j来获得。在t3之后，转变阶段完成并且因此确保了第二数据速率R₂。

本发明使得收发器能够从一个数据速率切换至另一数据速率而没有任何业务中断并且不需要通过附加收发器设备重新路由业务。这使得能够设计具有低的裕度的无袭击(hitless)的收发器以在任何时间提供最大可实现能力。

附图中所示的各种元件的功能可以通过使用专用硬件以及与适当的软件相关联的能够执行软件的硬件来提供。

本领域技术人员应当理解，本文中的任何框图表示实施本发明的原理的说明性电路系统的概念视图。

描述和附图仅说明本发明的原理。因此，应当理解，本领域技术人员能够想到各种布置，这些布置虽然没有在此明确地描述或示出，然而能够实施本发明的原理并且被包括在其精神和范围内。另外，本文中给出的所有示例原则上意图仅用于教示目的以帮助读者理解本发明的原理以及发明人贡献的以促进本领域发展的概念，并且应当被理解为不限于这样的具体给出的示例和条件。另外，给出本发明的原理、方面和实施例以及其具体示例的所有陈述意图包括其等同陈述。