管理铜上的时分双工(tdd)传输的管理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明描述涉及受到串扰的信道中的数据传输领域，特别地，涉及这种信道的调度时隙分配。
【背景技术】
[0002]TDD(时分双工)系统在同样的物理信道的不同时隙传输下行(网络到用户)数据及上行(用户到网络)数据。此外，在不同的时隙之间通常具有短小的保护时间，用于确保数据不重叠。一个新的TDD系统被称为“G.fast”，目前处于ITU-T (国际电信联盟-远程通信标准化组织)的标准化程序中。G.fast用于在相对短(< 250m)的铜电话回路以及综合布线上传输。
[0003]图1是典型的TDD系统的水平时间轴上的时隙图，在不同的上行(Down)和下行(Up) TDD时隙，交替从网络向用户进行下行传输和从用户向网络进行上行传输。存在下行时隙12、上行时隙14。接着是另一个下行时隙16，然后是上行时隙18。沿水平时间轴重复该循环。“不对称比”是Down时隙的大小与Up时隙的大小的比。通常在每个时隙之间还具有短小的保护时间(未示出)。两个时隙的每次重复可称为帧。可替代地，帧可具有多个两个时隙的重复。
[0004]为了减少功耗及靠近的线路上的干扰，图2中示出一种节省功率的TDD系统。图2是节省功率的TDD系统的水平轴上的时隙图。宽带数据通信系统通常是空闲的或高度未充分利用的，并且目前的做法通常是在没有数据流量时以全功率发送空闲码。节省功率的选择用于在没有用户数据流量时抑制传输。如图2中所示，具有两个帧21、22(TDD帧PTDD帧2)，每个帧具有下行(Down)时隙23、27，下行时隙23、27，后面是上行(Up)时隙25、29。此外，下行时隙的部分(在这种情况下是之后的部分)是空闲部分D_off 24、28，在空闲部分期间，抑制传输。在空闲部分期间，不发送数据也不发送空闲比特。类似地，上行时隙Up在每个时隙的结束处具有空闲部分U_off26、30，在每个空闲部分期间，不发送数据，也不发送空闲比特。在空闲时间“D_off”以及“U_off”期间不发送功率，能够促进功率的显著节约。“D_off ”和“U_off ”还可结合到一个空闲部分中。
[0005]在许多TDD系统中，存在多个物理信道。如果这些信道位置接近并且频率重叠，那么它们会彼此干扰。图3是具有两个信道31、32的TDD系统图。在此示例中，每个信道使用铜电缆双绞线，且两个信道位于同样的线缆中或线缆连接器(binder)中。如图3中图示的，在多对铜电缆中传输的系统会在彼此中产生串扰，每个信道产生近端串扰(NEXT) 33以及远端串扰(FEXT) 34，且近端串扰(NEXT) 33以及远端串扰(FEXT) 34的至少部分被引导至靠近的信道中。
[0006]每个信道连接在网络端传输单元局(TU_0)35、36以及用户端传输单元远程(TU-R)收发机37、38。尽管示出的每个信道将不同的TU-O连接至其自身的TU-R，但一个TU-O能够利用两个信道连接至一个TU-R。这允许向一个TU-R发送更多的数据。一个TU-O还可连接至多个TU-R，有时称为“绑定(bonding) ”。
[0007]NEXT可非常强大的可减弱高速传输。ADSL (非对称数字用户线路)以及VDSL (甚高速数字用户线路)使用频分复用(FDM)避免自身NEXT。自身NEXT 33是产生在相邻的信道中的串扰，如图3中所示。
【发明内容】
[0008]在一个示例中，描述数据通信系统中用于管理受到串扰的多个物理信道的方法。所述方法包括:调度所述物理信道的时隙分配，使得上行传输不与下行传输同时发生。在另一个示例中，由机器实现所述方法，所述机器运行具有存储的指令的机器可读介质。在另一个示例中，一种时隙管理系统管理数据通信系统中受到串扰的多个物理信道。所述系统具有程序和通信接口，所述程序用于确定所述物理信道的时隙分配，使得上行传输不与下行传输同时发生，所述通信接口用于对所述物理信道的发射机分配任务。
【附图说明】
[0009]通过示例且不限制的方式图示多个实施例，并且结合考虑多个图时，参照下面的详细描述将更充分理解该多个实施例，其中:
[0010]图1是典型的TDD系统的水平时间轴上的时隙示意图；
[0011]图2是节省功率的TDD系统的水平时间轴上的时隙示意图；
[0012]图3是TDD系统中连接至端节点的两个相关物理信道的示意图；
[0013]图4是根据本发明的实施例的两个相关物理信道的时隙分配示意图；
[0014]图5是根据本发明的实施例的两个相关物理信道的替代的时隙分配示意图；
[0015]图6是根据本发明的实施例的两个相关物理信道的另一替代的时隙分配示意图；
[0016]图7是具有连接在中心局和端节点之间的至少两个相关物理信道的双绞线的示意图；
[0017]图8是根据本发明的实施例的计算TDD时隙和空闲时间的示例的过程流程图；
[0018]图9是根据本发明的实施例的计算各时隙的开始和结束时间的过程流程图；
[0019]图10是根据本发明的实施例的多个TDD组的示意图，该多个TDD组具有耦合在它们的线路的一些之间的串扰，这些线路包括自主TDD管理；
[0020]图11是根据本发明的实施例的计算TDD时隙的另一示例的过程流程图；以及
[0021]图12是根据本发明的实施例的TDD管理系统的框图。
【具体实施方式】
[0022]本发明的多个实施例可提供利用时分双工(TDD)在线缆上传输的系统的一种管理系统。该管理系统接收关于服务等级、流量、功率以及其他要求的输入数据。然后，对于最佳性能、最小流量延迟以及最小功率使用，确定TDD时隙分配、空闲时间以及不对称性。各TDD帧是灵活的并且不需要遵循固定模式。
[0023]避免自身NEXT的一个方式是同步两条线路上的传输，使得一条线路在另一条线路进行上行传输时不进行下行传输。对于具有使用同样的多对线缆连接器的多个信道的TDD系统，这是特别重要的。
[0024]图4是示出了两个不同信道(线路1、线路2)上的TDD帧(帧1、帧2)的示意图，两个不同的信道足够近会在彼此线路中产生NEXT 41、42。各帧示出为在水平时间轴上对齐。每个信道的每个帧具有下行(Down)时隙43-1、43-2、44-1、44-2以及上行(Up)时隙45_1、46-2、45-2、46-2。即使各TDD帧对齐，在这种情况下，各时隙也不对齐。上面的线路(线路i)主要在上行方向上传输，而线路2主要在下行方向上传输。下行和上行不对齐导致靠近的线路中的NEXT 41、42。如所示的，在线路2帧2下行时隙43-2完成之前，线路順i上行时隙45-1开始。这种重叠期间，NEXT 41更高。线路2帧2下行时隙43_2结束之后，并且上行时隙45-2开始，NEXT 41大大减小。在帧2中出现类似的重叠。
[0025]避免NEXT的一个方式是对齐所有TDD帧、下行(Down)和上行(Up)时隙以及空闲时间，如例如图5中所示的。如图4中的，对于两个靠近的信道(线路i和线路2)的帧结构(帧1、帧2)示出在水平时间轴上对齐。上面的线路(线路D和下面的线路(线路2)具有下行时隙53-1、54-1、53-2、54-2以及上行时隙55_1、56-1、55-2、56_2，各下行时隙和各上行时隙关于时间对齐。结果，两个信道将同时输送下行数据并且同时输送上行数据。由于在上行传输期间没有下行传输发生，因此最小化NEXT。
[0026]此外，两个帧还具有多个空闲部分，每个帧的每个下行时隙中的0_#€ 57-1、58-1、57-2、58-2，每个帧的每个上行时隙中的U_off 51_1、52-1、51-2、52_2。每个上行时隙和每个下行时隙的部分示出为空闲(off)，以节省功率。各空闲部分也对齐。
[0027]避免NEXT的一种更灵活的方式是实施充分对齐，以避免在任意线路上同时进行上行和下行传输，而不用实施如图5中那样的每个帧中的每个时隙的完美对齐。这具有这样的好处:如果具有较高的需求，一条线路能够比其他线路传输更多的数据，而其他线路可以闲置且节省功率。此外，可改变各帧时间。但是，这样具有坏处:需要较高水平的控制及协调。图6示出了这种示例。
[0028]图6示出在水平时间轴上对齐的两个信道，上面的线路及下面的线路2。这两个信道的下行(Down)部分 63-1、64-1、63-2、64-2 和上行(Up)部分 65_1、66-1、65-2、66_2如图5中那样对齐。但是，空闲部分(下行空闲部*D_off 67-1、68-1、67-2、68-2和上行空闲部*U_off 61-1、66-1、61-2、66-2)不对齐。为了去除NEXT，各空闲部分不需要对齐。当信道空闲时，此时不生成任何干扰。这些空闲周期中的每个不需要多个信道连接器的所有TDD组中的所有线路都对齐。本发明的多个实施例有助于控制多个空闲周期，以及确定如何让每个信道的空闲周期适于避免NEXT以及最小化功率使用。
[0029]减缓NEXT的又一个方法是在各线路的网络端使用主动NEXT消除，TU-O位于线路的网络端。这一般在同样的设备机箱中或至少在同样位置中的各TU-O中是可行的。在这种情况下，传输的数据信号、接收的带有NEXT的上行信号以及关联的误差信号可用于消除系统或过滤器，消除系统或过滤器实时从接收的信号减去NEXT的估计。NEXT消除器可具有迫零结构、最小均方误差(MMSE)结构、判决反馈均衡器(DFE)结构或任何其他的消除过滤器的结构。可在启动时计算消除系数，且可在各线路活跃时，利用误差信号修改消除系数。
[0030]NEXT消除去除了从下行信号到上行信号中的大部分NEXT，允许下行和上行时隙之间的一些重叠。从上行信号到下行信号中的NEXT主要在线路的用户端发生，在线路的用户端，上行信号最强。由于发生在引入线处和线缆内的衰减，NEXT的幅度可能低的足以忽略。以同样的频率同时进行上行传输和下行传输被称为全双工操作，且通常还需要线路混杂和回声消除器。通过在各线路的TU-O端使用NEXT消除以及通过不允许在VDSL 2下行频带中进行上行传输(除非NEXT在线路的用户端较低)，使得能够兼容VDSL 2。同时进行上行传输和下行传输，且当仅在一个方向传输时，可使用不同的比特负载。
[0031]通过NEXT消除，除了在某些情况或某些时隙中，可允许下行和上行时隙之间的某些重叠外，TDD系统的管理如在这里描述的那样进行。可对每个环境动态调整时隙和频带分配的组合。
[0032]若干网络端传输单元(TU-O)通常在一个接入节点中。接入节点的一个示例是数字用户线路接入复用器(DSLAM)。参照图7，中心局(CO)或交换场所71通过馈线72耦合至一个或多个转换箱或铰接点73，尽管仅示出一个。转换箱通过配电线74耦合至一个或多个引入线接口 75，尽管仅示出一个。引入线接口通过一个或多个引入(drop)或引入线76耦合至一个或多个TU-R 77，尽管仅示出一个。根据系统实现方式，可用以下形式替换转换箱73或者转换箱73可为以下形式:馈线分配接口(FDI)、服务区域接口(SAI)、连接线接口(JWI)、或子环路配线架(SDF)。可用配线终端或部署点(dP)替代引入线接口 75，或者，弓丨入线接口 75可为配线终端或部署点(dP)的形式。
[0033]接入节点或DSLAM(未示出)可位于配线终端，或可位于分配站的别的地方，且通常，来自中心局(CO)或交换场所的光纤馈送到接入点或DSLAM。朝向TU-R接入节点的下行串扰仅在来自一个接入节点的线路之间，或者，