频谱管理
阅读：49发布：2020-05-12
专利汇可以提供频谱管理专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了各种方法、技术和设备，其通过考虑如串扰预补偿的串扰降低的属性和改变来优化输出功率 频谱 密度 。可以例如在通信系统的分布点（32A、32B）中采用所公开的技术。，下面是频谱管理专利的具体信息内容。
1.一种使用串扰预补偿的通信方法，包括：
确定串扰预补偿器的预编码系数，以及
优化在所述串扰预补偿器的输出处的功率频谱,
其中所述优化包括调整在所述预补偿器的输入处的增益系数。
2.权利要求1所述的方法，其中所述优化包括最大化输出发射功率或在多个通信连接上的数据速率的总和中的至少一个。
3.权利要求1所述的方法，其中所述优化是取决于由硬件限制和规则中的至少一个定义的上限而执行的。
4.权利要求1所述的方法，还包括从强通信连接或通信连接的载波向其它通信连接或载波重新分配功率，该重新分配功率不改善数据承载容量。
5.权利要求1所述的方法，其中所述优化包括：
禁用其上由于低信噪比而不能发射数据的通信连接或载波，并且从禁用的通信连接或载波向其它通信连接或载波分配发射功率。
6.权利要求1所述的方法，其中所述优化包括使用线性程序。
7.权利要求1所述的方法，其中为了所述优化而固定串扰预补偿。
8.权利要求1所述的方法，还包括监视所述串扰预补偿器进行的串扰预补偿的改变，并且响应于所检测的改变而调整所述功率频谱。
9.权利要求8所述的方法，其中所述监视包括监视所述预补偿器的输出频谱。
10.权利要求8所述的方法，还包括当违反在预补偿器的输出处的约束时通过反向投影来修改预补偿器的输入频谱。
11.权利要求1所述的方法，其中所述优化包括：
将通信连接或载波分派为多个组，所述多个组的第一个包括具有非零发射功率的通信连接或载波，所述多个组的第二组包括具有实质上零发射功率的通信连接或载波，以及所述多个组的第三个包括由噪声支配的通信连接或载波，更新用于与所述多个组的所述第一个相关联的通信连接或载波的预补偿器系数。
12.权利要求11所述的方法，还包括排除与所述多个组的所述第三组相关联的通信连接或载波。
13.权利要求11所述的方法，还包括通过旁路串扰补偿来连续地估计用于与所述第二组相关联的通信连接或载波的信道。
14.一种使用串扰降低的通信设备，包括：
串扰降低布置，被配置为通过共同处理来降低在多个通信连接上的串扰，以及功率频谱优化器，被配置为优化所述串扰降低布置的输出功率频谱，其中所述优化包括调整在所述串扰降低布置的输入处的增益系数。
15.权利要求14所述的设备，其中所述功率频谱优化器被配置为优化输出发射功率的最大化。
16.权利要求14所述的设备，其中所述功率频谱优化器被配置为从强通信连接或通信连接的载波向其它通信连接或载波重新分配功率，所述重新分配功率不改善数据承载容量。
17.权利要求14所述的设备，其中所述功率频谱优化器被配置为：
禁用其上由于低信噪比而不能发射数据的通信连接或载波，并且从禁用的通信连接或载波向其它通信连接或载波分配发射功率。
18.权利要求14所述的设备，其中所述功率频谱优化器还被配置为监视所述串扰降低布置的改变，并且
响应于所检测的改变而调整所述功率频谱。
19.权利要求14所述的设备，其中所述功率频谱优化器被配置为：
将通信连接或载波分派为多个组，所述多个组的第一个包括具有非零发射功率的通信连接或载波，所述多个组的第二组包括具有实质上零发射功率的通信连接或载波，以及所述多个组的第三个包括由噪声支配的通信连接或载波，以及
其中所述串扰降低布置被配置为更新用于与所述多个组的所述第一个相关联的通信连接或载波的预补偿器系数。
频谱管理
技术领域
[0001] 本申请涉及用于通信系统的频谱管理。
背景技术
[0002] 如IPTV（即，经由例如因特网或相似网络接收的电视服务）的新服务和云计算要求在接入网络中增加带宽。为了经由铜线提供1Gb/s左右的数据速率，应当有效地使用可得的带宽，并因此要求用于未来接入网络的快速频谱管理。
[0003] 在这方面的频谱管理例如涉及向不同通信连接（例如，有线线路连接）分配发射功率和/或在单个通信连接上使用的各个载波（即，发射频率）之间分布发射功率。
[0004] 如VDSL的现有数字用户线路技术的静态操作可能因此对于一些应用是不足的。用于VDSL（超高速比特率数字用户线路）的如SRA（无缝速率自适应）的现有的连续自适应方案太僵硬而使系统不适应于改变用户的数据速率要求。发明内容
[0005] 在一些实施例中，考虑到所采用的串扰降低来使用频谱管理技术。在一些实施例中，用于串扰降低的预编码器的输出发射功率被最大化。在其它实施例中，将频谱管理与自适应串扰预编码组合。在一些实施例中，可以改善信道估计。
[0007] 图1示出了根据实施例的通信系统的示意框图。
[0008] 图2示出了图示了根据实施例的方法的流程图。
[0009] 图3是根据实施例的通信系统的更详细的框图。
[0010] 图4A是图示了在一些实施例中的串扰预补偿和信道估计的示意图。
[0011] 图4B是图示了根据一些实施例的用于包含高噪声的情况的信道估计的示意图。
具体实施方式
[0012] 在下文中，将详细地描述实施例。应当注意的是，这些实施例不被解释为限制，而仅仅作为实施示例而给出。例如，尽管可以将实施例描述为包括多个特定的特征，在其它实施例中，这些特征中的一些可以被省略，或者可以由替换的特征替代。在另外其它的实施例中，可以存在额外的或替换的附加特征。
[0013] 在下文描述的一些实施例涉及用来调整用于包含多个通信连接（例如，有线线路连接）的通信系统的功率频谱密度（PSD）的频谱管理。在一些实施例中，使用如离散多音调制（DMT）的多载波通信，并且频谱管理用来对向多载波系统的不同载波（有时被称作音调或子载波）分配发射功率进行调整。
[0014] 在下文描述的一些实施例额外地包含信道估计，所述信道估计可以例如用来确定如有线线路连接、无线连接或在这样的连接上的特定载波的通信信道之间的远端串扰（FEXT）。基于这些确定，可以通过用于不同连接或在不同连接上的信号的共同处理来执行串扰降低，所述共同处理有时（例如在DSL的上下文中）也被称作向量化。
[0015] 在一些实施例中，频谱管理，即功率频谱密度（PSD）的调整考虑了串扰降低，因为在一些情况下，串扰降低自身可以影响功率频谱密度。
[0016] 为了图示这个，在图1中，示意性地示出了根据实施例的通信系统。在图1的通信系统中，通信设备10通过多个通信连接12A-12D与多个通信设备13A-13D进行通信，所述通信设备10可以是中心局（CO）装备的一部分或分布点（DP）的一部分，但也可以用于其它目的或在其它环境中。通信设备13A-13D将被全体地称作通信设备13。通信连接12A-12D将被全体地称作通信连接12。在实施例中的通信连接12可以例如是如铜线的有线线路连接或者可以是无线连接。在一些实施例中，通信连接12可以是双绞铜线。在一些实施例中，通信设备10和13可以是经由基于导线的通信连接12进行通信的通信设备，所述基于导线的通信连接12使用如xDSL技术（ADSL、ADSL2、VDSL等等）的离散多音调制（DMT）技术或者其它基于DMT的技术。然而，也可以使用其它技术和调制方案。在实施例中，可以集中处理在通信设备10与通信设备13之间的信号交换以便在串扰降低布置11中进行串扰降低，所述串扰降低布置11可以在通信设备10中以硬件，软件或者两者的组合来实施。其它的实施方式也是可能的。
[0017] 在本申请的上下文中，如本领域常见的，从如中心局装备或分布点的由服务提供者提供的装备朝向终端用户的通信方向将被称作下游方向，而相反的通信方向将被称作上游方向。可以针对下游方向和针对上游方向两者都采用本文中公开的技术，除非专门另外注释。例如，在图1的实施例中，下游方向对应于从通信设备10到通信设备13的通信，而上游方向对应于从通信设备13到通信设备10的通信。
[0018] 此外，在图1的实施例中，通信设备10包括功率频谱密度（PSD）优化布置14，其例如可以以硬件、软件、固件或任何其组合实施。在一些实施例中，PSD优化布置14可以与串扰降低布置11一起实施。一般地，尽管各种块可以在附图中描绘，但这不被解释为指示所述块必须被实施为单独的物理单元，因为它们也可以在共同的物理单元、电路或设备中实施。
[0019] 在实施例中，PSD优化布置14用来调整经由通信连接12发送的信号的功率频谱。例如，在一些实施例中，可以通过考虑串扰降低布置11可能进行（have on）的发射功率频谱，来优化通信设备10的输出发射功率。例如，输出发射功率可以被最大化，或者不改善强通信连接或强载波（有时候也被称作音调）的性能的功率可以用来增强更弱的通信连接或音调。这样的情况例如可以当已经达到最大传输速率（例如可以在特定载波上发射的最大数量的每符号比特）时发生。此外，在一些实施例中，在一些通信连接或其载波上，例如因为噪声而可能没有加载比特，或者因为其它原因可能没有发射数据，并接着可以禁用这样的连接或载波，并且以前向这样的连接或载波分配的发射功率可以用来增强其它连接或载波。为了优化，如下文将进一步解释的，可以使用线性程序。也考虑频谱管理和串扰降低的组合，下文将进一步给出进一步的解释。
[0020] 接下来，将简要讨论串扰降低在串扰降低布置11中可以怎样发生。也可以采用其它技术。
[0021] 为了执行在下游方向的信道估计，可以例如经由通信连接12从通信设备10向通信设备13发送测试信号序列，在该上下文中也被称作信道估计序列。通信设备13可以将已知的所接收测试序列与标称值（即，原始测试序列）进行比较并将误差值报告回给通信设备10。通信设备10可以基于所接收信息例如确定均衡器系数，所述均衡器系数可以用来更新所使用的均衡器（未示出）。可替换地或额外地，所接收信息可以用来确定描述例如远端串扰（FEXT）的串扰系数，并且因此更新串扰降低布置11。在操作中，然后，串扰降低布置11共同处理要经由通信连接12发送的信号以降低串扰。因为在串扰实际发生之前为了串扰降低而处理信号，所以在下游方向上的该共同处理也被称作串扰预补偿。
[0022] 相反地，对于上游方向，通信设备13可以发送已知的测试序列到通信设备10。然后，通信设备可以将所接收测试序列与期望的或标称的测试序列进行比较，并且计算误差值，所述误差值可以再次被用于信道估计并因此例如用于确定均衡器系数或用于确定FEXT系数。这样的FEXT系数可以用来更新串扰降低布置11。因为在信号在例如经由通信连接12被发射的同时已经经历串扰之后发生用于串扰降低的共同处理，所以在上游方向上的串扰降低也被称作串扰消除。
[0023] 在一些实施例中，例如，由-1和+1的值组成的沃尔什－哈达玛（Walsh－Hadamard）序列有时用于信道估计。然而，在其它实施例中，采用以下测试序列，其中该测试序列的每个元素具有三个可能的值（例如，+1、0或-1）中的一个。在实施例中，如将在下文中进一步更详细描述的，与如沃尔什－哈达玛（Walsh－Hadamard）序列的常规序列相比，这样的测试序列提供了额外的可能性。用于的不同通信连接（如通信连接12中的不同通信连接）的测试序列在一些实施例中可以彼此正交。
[0024] 应当注意的是，四个通信设备13的数量仅仅用作示例，并且可以采用任何数量的通信设备。也可以采用其它种类的系统配置，其中的一些将在下文中进一步更详细地进行描述。
[0025] 现在转到图2，示出了根据实施例的方法。图2的方法可以以硬件，软件，固件或其组合来实施，例如，以与通信系统或设备相关的硬件，软件或固件来实施。例如，图2的方法可以在如上文针对图1描述的或如下文参考图3和4进一步描述的设备和系统中实施，但不限于此。
[0026] 在20处，优化功率频谱密度（PSD），即，发射信号的功率频谱。在实施例中，通过考虑例如串扰预补偿的串扰降低的效果来执行该优化。将在下文中进一步更详细地讨论关于串扰降低的这样的优化的示例。
[0027] 在21处，可选地，监视关于串扰降低的改变。换句话说，例如检测用于串扰降低的串扰系数是否改变，其转而可以影响功率频谱密度。在这种情况下，在22处，在一些实施例中，可以基于该改变来修改功率频谱密度，以便例如防止载波或连接超过所允许的最大发射功率，或者以便甚至在改变的串扰条件下也保持发射功率的优化分布。
[0028] 在图3中，示出了根据实施例的通信系统的更详细示意图，在所述实施例中，可以采用本文中公开的技术。在图示了用于接入网络拓扑的示例的图1的系统中，中心局30经由光纤连接为分布点32A、32B（全体地被称作分布点32）服务。为了实现这个，分别地，中心局30包括光网络单元（ONU）31A、31B，并且分布点32包括光网络单元33A、33B。分布点通常位于要服务的消费者场所附近，并可以例如被安装在街道橱柜等等中。本文中公开的技术可以例如在分布点中实施。中心局30可以包括中央优化器，其优化并协调至不同分布点的传输，且即是，其可以在系统级上分配传输功率。每个分布点32为若干远程终端收发器36A至36D服务并可以采用如上文概述或如下文进一步解释的PSD优化技术。在示出的简单示例中，分布点32为远程终端收发器36A、36B服务，并且分布点32B为远程终端收发器36C、36D服务。对于每个分布点，两个收发器36的数量仅仅用作示例并已经被选定以以便容易表示，并且可以服务更多的收发器，例如通常在一个终端与二十个终端之间，尽管该数量不受特别的限制，并且可以由不同的分布点服务不同数量的收发器。
[0029] 在分布点32与收发器36之间的通信连接通常是铜线或其它基于有线线路的通信连接，尽管不限于这方面，并且可以例如采用多载波调制技术，例如，宽带技术。如由图3中的37指示的，分配给一个分布点的通信连接有如远端串扰（FEXT）的串扰的倾向。如由图3中的34指示的，例如，如果它们位于相同的结合器中，则分配给不同分布点的通信连接也可以经由如FEXT的串扰彼此影响，尽管分配给不同分布点的通信连接之间的串扰在许多情况下将比分配给相同分布点的通信连接之间的串扰更弱，因为分配给相同分布点的连接通常物理地彼此更接近，这使得它们更倾向于串扰。然而，在所有的场景中，这必然是该情况。
[0030] 如已经提及的，下游方向的串扰降低也被称作串扰预补偿。现在将参考图4A更详细地解释用于包含串扰预补偿的在下游方向上进行操作的系统的更详细的示意图，在所述串扰预补偿中可以采用用于频谱优化的技术。然而，值得注意的是，也可以将本文中公开的技术应用于上游方向。
[0031] 为了进一步图示这个，在图4A中示出了在下游方向上的系统的稍微更详细的示意图。在图4A中，发射信号向量u包含作为它的元件的将在多个通信线路上被发射的发射信号，在图4A中示意性地示出了所述发射信号中的三个。与第一示出传输线路有关的元件在附图标记后添加有A，与第二传输线路有关的元件添加有B，并且与第三传输线路有关的元件添加有C。然而，值得注意的是，示出的三个传输线路的数量仅仅用作示例，并且可以存在任何数量的传输线路，例如在两个传输线路与数百个传输线路之间。
[0032] 在不同的传输线路中存在的类似元件可以由它们的没有字母的附图标记来全体地指代。例如，元件40A、40B和40C将通过使用附图标记40来全体地指代。
[0033] 在带有三个通信连接的图4A的示例中，向量u可以具有三个分量，一个针对每个连接。在其它实施例中，在每个通信连接上，可以例如针对DMT调制技术使用多个载波，也被称作音调。在这种情况下，u可以具有针对每个通信连接的每个载波的分量，尽管不需要是该情况。
[0034] 在按比例放大元件40中，发射信号向量u的分量按比例因子进行按比例放大，其可以通过将向量u与对角矩阵s相乘来表示，并且其可以构成增益调整或功率频谱密度（PSD）的调整。如下文概述的可以确定矩阵S的元素。此后，执行串扰预补偿，其耦合发射器侧的信道，并且在一些实施中，其可以通过与在串扰预补偿器43中的预编码器矩阵P相乘来表示。这可以在一些情况下改变待发射的信号的PSD。
[0035] 在传输期间，如由43指示的，发射信号可能遭受如远端串扰（FEXT）的串扰，其可以通过与信道矩阵H相乘来表示，所述信道矩阵H例如表征在非对角元素中的串扰耦合。通过信道估计，实质上该矩阵H可以至少被近似地确定，并且用于P的计算，使得串扰被降低或除去，即，使得该P基本上补偿了H的效应。
[0036] 此外，如由加法器44表示的，所发射的信号可能遭受加入的噪声，所述噪声可以由噪声向量n表示。在接收器侧，所接收信号可以在放大器45中以相应的增益因子进行放大，所述增益因子可以由对角矩阵G表示。噪声也被放大。所以，所接收信号向量û在该系统模型中可以被写为
[0037] 。
[0038] 在接收器部件46中，处理所接收信号以恢复额外地发送的数据。如由部件46的减法器表示的，可以确定误差并经由反馈路径47将其反馈，以便例如更新矩阵P。如上文提及的，这特别通过发送已知的测试序列来完成，例如，沃尔什－哈达玛（Walsh－Hadamard）序列或测试序列包含选自三个值（例如，（-1、0、+1））的元素。然后，基于信道估计的矩阵P的确定可以由如最小均方算法（LMS）或迫零算法的常规算法来执行。
[0039] 接下来，将通过把上文中由等式（1）描述的图4A的系统作为示例来详细地讨论用于频谱优化的可能性和技术。可以通过在双绞铜电缆结合器上使用离散多音调制来进行传输。在一些实施例中，可以通过使用时分多路复用（TDD）来分开上行和下行（上游方向和下游方向）。在其它实施例中，不同的频率范围可以用于上游方向和下游方向。
[0040] 在实施例中，将系统假定为具有多个子载波n = 1...N，即在其上传输数据的不同频率或音调，这根据等式（1）为每个载波给出了一个MIMO传输路径。发射和接收信号向量u 和 û具有尺寸L。所有矩阵被假定为大小为L × L的方形，但是在其它实施例中，公式化也适用非方形的信道矩阵。
[0041] 在实施例中，S和G是每行带有一个非零系数的对角矩阵。预编码器P在发射器侧将所有信道耦合。在接收器侧，不存在各个接收器与噪声 n~Ɲ(0,σ2∙I)之间的协调。
[0042] 预编码器矩阵P通过迫零来执行串扰消除，其中矩阵的对角元素根据等式（2）按比例放大至一。
[0043]
[0044] H可以由如上文简要解释的信道估计技术确定。发射信号由用于每个线路的最大发射频谱约束。对于更简单的公式化，频谱屏蔽（spectral mask）被假定是平的且对于每个线路相等，但算法为任意屏蔽工作。每个子载波n和线路l的发射功率 根据（3）由最大值pmax约束。
[0045]
[0046] 对于下文的算法，不考虑额外的总功率约束。噪声被假定为是额外的，白色的，高斯的且在接收器上不相关的。
[0047] 基于该模型，对于总速率最大化提供优化频谱分派的不同方法。
[0048] 最大的频谱屏蔽例如由规则定义，并且给出了对宽带有线传输的可实现性能的约束。此外，该性能受噪声和结合器的线路之间的串扰限制。串扰由线性预编码器最小化，所述线性预编码器由矩阵P给出。
[0049] 对于频谱优化，在实施例中，预编码器矩阵被假定是恒定的。该矩阵可以根据等式（2）被计算以用于迫零串扰消除。
[0050] 发射频谱由对角增益矩阵S在预编码器输入处定义，但在实施例中，上文提及的频谱屏蔽约束必须在预编码器输出处被填满。对于如在VDSL向量化中使用的较低频谱范围，预编码对发射频谱上的影响是可以忽略的。为了保证发射频谱对于所有线路都在屏蔽以下，根据等式（4）按比例放大预编码器输出。
[0051]
[0052] 在一些实施例中，在例如用在宽带传输中的较高频率处，在发射频谱上的预编码器的效应更强，且相对于预编码器矩阵执行频谱成形。尤其在结合器中的短线路和长线路混合的情况下，仅仅当使用等式（2）和（4）时，在预编码器输出处的最大发射功率将由最弱的线路支配。
[0053] 在实施例中，在例如通信连接的所有链路上可达到的数据速率Rl将被最大化。这根据等式（5）导致优化问题。在max(diag(P∙S∙SH∙PH)) ≤ pmax的条件下[0054]
[0055] 对于迫零预编码器，在不同线路之间的干扰（串扰）被迫为零，并且因此，每个链路的速率仅仅取决于在该链路上的信号强度和噪声，并且与其它链路的信号强度无关。因此，总数据速率严格地随着预编码器的总输出功率的增加而增加。考虑到这些相依性，可以将（5）简化为（6），其中，不需要计算数据速率。在max(diag(P∙S∙SH∙PH)) ≤ pmax的条件下[0056]
[0057] trace指明矩阵的对角元素的总和，而max(diag)表示矩阵的对角元素的最大值。在实施例中，对于数据速率优化，考虑调制字母表的限制。实际上，在实施例中，调制子母表是离散的，但在一些情况下，由于高数量的步进，例如1至12比特，比特加载可以被假定为连续的，但是带有上限SN-Rmax和下限SN-R-min。这转化成用于每个链路的信噪比的上限和下限。
[0058] 原来，可以将频谱优化问题重新用公式表示为线性优化问题，从而可以应用例如单形算法的有效解决方法。
[0059] 在双标准形式中的线性程序由等式（7）给出。
[0060]
[0061] 现在将频谱优化问题重新用公式表示为匹配在等式（7）中的公式化。目标函数仍是在预编码器输出处的最大输出功率。因此，由等式（8）给出了带有定义线性程序的目标函数的分量ci的向量c。
[0062]
[0063] 根据等式（9）定义优化问题的变元向量x，以便描述每个连接输入功率。
[0064]
[0065] 约束设置分量A和b由两个分量组成，一个用于频谱屏蔽约束Amask、bmask，并且一个用于SNR上限Asnrmax、bsnrmax。
[0066] 频谱屏蔽约束由max(diag(P·S·SH·PH)) ≤ pmax给出，其根据等式（10）给出了约束分量。
[0067]
[0068] 用于根据等式（2）的预编码器矩阵定义的信噪比由带有噪声功率 的等式（12）给出。
[0069]
[0070] 最后，根据（15）创建矩阵A和向量b。
[0071]
[0072] 不同地包括下限SNR SNRmin。在初始步骤中，在假定没有信道将违反SNR下限的情况下解决优化问题。如果在频谱分派后该假定没有保持住，则识别带有最小SNR的链路，并且将来自预编码器的对应列设置为0。
[0073] 重复这个直至没有链路违反SNR下限或者仅仅剩下一个链路。
[0074] 所以，在实施例中，可以执行以下的过程：
[0075] 1）从活动端口、连接和/或载波J = 1...L的集合而开始
[0076] 2）计算预编码器矩阵P，解决频谱优化问题
[0077] 3）计算用于优化的发射频谱的SNR值
[0078] 4）如果满足SNRi ≥ SNRmin∀i ∈ J，则实现优化
[0079] 5）否则，寻找
[0080] 6）从活动元素的集合Inew = {i | i ∈ J, i ≠ j}J去除一个元素
[0081] 7）并且继续进行步骤2。
[0082] 用于频谱屏蔽约束的MIMO容量由等式（16）给出。
[0083]
[0084] I是单元矩阵。该等式示出了非线性预编码的主要益处。串扰消除和发射功率分派是独立的，并且可以选择发射频谱以最大化信道容量，其在这种情况下是按比例放大的单位矩阵。
[0085] 对于在SNR上限和下限情况下的最大可实现数据速率，该发射频谱仍是优化的，因为在一个线路上的发射功率增加不降低在其它线路上的速率。
[0086] 在计算复杂度方面，非线性预编码器比线性预编码器要求更多资源。如果非线性预编码器的使用在可实现数据速率方面带来显著的增益，则非线性预编码器的使用仅仅是实践的。
[0087] 此外，用在有线通信中的预编码器以高信噪比进行操作，并且因此对信道估计中的误差敏感。为了补偿信道估计误差的效应，针对反馈环路中的接收器误差更新线性预编码器系数。不在非线性预编码器上应用该修正机制，使得初始信道估计误差没有被修正并使预编码器性能退化。
[0088] 根据频谱优化的线性预编码的性能估计，根据实施例，将可实现的数据速率和一些理论上的上限相比较。外限由信道容量根据等式（16）给出。
[0089] 对于实际的系统，调制子母表是上限，使得在每个子载波和线路上使用的每信道的比特数量b受bmax限制。对于宽带有线传输，我们假定bmax＝12比特。此外，考虑在DMT调制中由循环前缀引起的开销。
[0090] 为了在香农容量中使用该项，计算对于每个线路和子载波的容量。原来，根据等式（17）的单个线路容量的总和等于在给定约束集合情况下的总容量。通过利用更长的符号时间tsym来包括循环前缀开销。对于容量，使用理想化的符号时间 。然后通过等式（18）给出包括可实施调制方案的限制的该上限。
[0091]
[0092] 基于电缆结合器的物理模型创建信道矩阵H，因为它用在带有用于环境的典型值的接入网络安装中，所述典型值是所使用的在0与212MHz之间的频率，在76dBm/Hz处的平面发射PSD和带有-140dBm/Hz的AWGN噪声。
[0093] 然后将Cl 和Rmod两个外限与频谱优化的线性预编码器的速率Ropt和未应用频谱优化的线性预编码器的可实现速率Rlp进行比较，其中，Cl是不可实施的且Rmod要求完美的非线性预编码器。
[0094] 该比较示出了频谱优化显著地增加了可实现数据速率。整体结果接近于非线性预编码器的可实现速率。
[0095] 要注意的是，上述技术和数字值仅仅用作示例，并且在其它实施例中，其它值可以应用。此外，尽管上文已经详细地讨论了用于频谱优化的可能的技术，在其它实施例中，也可以使用其它技术。
[0096] 接下来，将讨论用于使用频谱优化的结果和用于进一步协调频谱优化和串扰降低（例如，预补偿）的进一步的可能性。例如，如针对图2的21和22已经提及的，串扰降低可以在一些实施例中引起功率频谱密度的修改。
[0097] 例如，在实施例中，优化的发射频谱可以使发射PSD移动接近于允许的最大值。由于预编码器系数的改变，在某时间后可以违反约束。该预编码器系数改变可以由传输信道随着时间的过去的改变或者由预编码器系数基于有噪声的信道估计向解决方案的收敛来导致，所述解决方案比初始的解决方案更好。
[0098] 为了避免违反，在实施例中，可以修正对角标度矩阵S的元素，即PSD。基于上文讨论的线性程序公式化，用于所违反的约束i的反投影由等式（1）给出，其中 是约束集合的第i行。
[0099]
[0100] 如果新线路加入系统或者永久地禁用链路，则重复频谱优化。如果这不随着更长的时间的过去而发生，则可以因为传输信道的改变或因为改善的信道估计数据的可得性而要求完整的重新计算。
[0101] 如上文解释的，在一些实施例中，功率频谱密度的调整取决于由信道估计确定的信道矩阵H。然而，在一些实施例中，信道估计可能被噪声破坏，特别是在用在宽带传输中的非常高的频率处。因为用于经由通信连接的链路的训练的时间经常是受限的，所以可以基于有噪声的信道估计启用链路，并且在一些时间的改善之后可以达到全性能，例如优化的PSD。
[0102] 在一方面，可以如上文参考图4A解释的那样在如有线线路的“好的”通信连接及其“好的”载波（即音调）上执行信道估计和串扰预补偿。“好的”载波是例如带有低衰减和/或低噪声水平的载波。“衰弱的”载波是例如带有高衰减和/或高噪声水平的载波。在上游方向可以采用类似的技术。
[0103] 但如上文提及的，在一些情况下，在一些线路上的一些音调可能经历非常高的噪声水平，并且因此在实施例中被从系数更新算法中排除，以避免预编码器系数的发散。通过频谱优化算法做出活动和不活动音调的决定。但该决定也基于有噪声的信道估计，并且如果改善的信道估计是可得的，则将要求修正。为了改善用于弱的音调的信道估计，在实施例中，不仅仅在好的音调上完成信道估计，还在带有低SNR（信噪比）的音调上完成信道估计。与带有高SNR的好的音调相对比，在实施例中，弱的音调的接收器误差不用于预编码器系数的系数更新。在实施例中，它用来计算改善的信道估计。
[0104] 这在图4B中示意性地示出。图4B对应于图4A，并且相同的元件具有相同的附图标记。然而，为了给出示例，在图4B中，假定示出的三个通信连接是带有高噪声的“弱的”通信连接，或者具有经历高噪声的音调。带有较低噪声的其它音调或通信连接可以如已经参考图4A所解释的那样被对等。换句话说，在一些实施例中，一些通信连接或载波，例如“好的”通信连接或载波可以如参考图4A所解释的那样被对待，并且例如，相同通信系统的其它通信连接或载波（例如“弱的”通信连接或载波）可以如现在参考图4B所解释的那样被对待。
[0105] 在图4B中，从元件46的减法器反馈的误差信号经由反向信道47馈送到信道估计器48，所述信道估计器48使用弱信道的用于估计的所接收信息，例如如信噪比的弱信道的属性。
[0106] 在实施例中，这样的用于弱的音调的信道估计也因为两个原因实现所要求的精度。用于信道估计的时间比用于好的音调的时间更长，并且在弱的音调上的信道估计期间好的线路不发射信道估计信号，因此它们不经历来自好的线路的串扰。基于弱的线路的信道估计和好的线路的预编码器系数完成频谱重新优化。如果应当改变活动和不活动的线路和音调的决定，则可以基于信道估计计算所要求的预编码器系数。
[0107] 在实施例中，基于频谱优化和信噪比，可以建立在通信连接上的三组通信连接（例如，链路）或载波（音调）。第一组包括好的通信连接（例如，线路）或载波，其根据频谱优化的结果具有非零发射功率。第二组包括弱的线路或音调，其根据频谱优化具有零发射功率（例如，因为由于SNR而可能没有比特加载），但其接近于所要求的SNR阈值，并且因此其中改善了信道估计，并启用随后的信道优化。第三组包括坏的通信连接或载波，其由噪声支配，使得即使在进行优化的情况下，经由这些坏的通信连接或载波发射数据也是不可能的或无效的。
[0108] 在实施例中，如上文提及的，好的通信连接或载波使用误差反馈以更新串扰降低系数，例如，预编码器矩阵，并且通过考虑串扰降低来完成功率频谱的调整。在实施例中，在弱的通信连接或载波上仅仅发射例如以训练符号形式的训练信号（训练序列），其中，这些训练信号在时间和/或频率中可以与好的通信连接或载波分开。在另一方面，在具有用于弱的通信连接或载波的这些训练信号的误差反馈的情况下，计算信道估计并改善该信道估计，所述信道估计也可以用于在弱的通信连接或载波与好的通信连接或载波之间的串扰耦合。因为用于这些弱的通信连接或载波的信道估计随着时间的过去而改善，所以使用例如如上文讨论的技术的优化PSD的重新计算可以启用它们。对于弱的通信连接或载波的信道估计，在实施例中，如图4B中指示的，用于活动的（好的）通信连接或音调的预编码器和增益系数被旁路。在另一方面，在实施例中，排除坏的线路或通信连接以维持整个系统的稳定性。
[0109] 上述实施例仅仅用作示例，并且不被解释为以任何方式限制本申请的范围。例如，尽管特定的通信系统已经在附图中示出并在本文中进行了描述，但是所公开技术的应用不限于明确描述的通信系统。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种频谱占用度的测量方法 | 2020-05-12 | 196 |
| 频谱共享 | 2020-05-13 | 18 |
| 频谱建模 | 2020-05-13 | 199 |
| 频谱建模 | 2020-05-13 | 432 |
| 频谱CT | 2020-05-12 | 140 |
| 频谱水发生器 | 2020-05-11 | 1013 |
| 频谱管理 | 2020-05-12 | 661 |
| 便携式多源频谱治疗仪 | 2020-05-12 | 90 |
| 频谱治疗床 | 2020-05-11 | 812 |
| 便携式频谱水仪 | 2020-05-11 | 879 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈