用於噪聲處理的方法和設備及包含這種設備的通信系統的製作方法

2023-09-19 07:02:40 3

專利名稱：用於噪聲處理的方法和設備及包含這種設備的通信系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於噪聲處理的方法和設備，以及涉及一種包含這樣的設備的通信系統。
背景技術：
DSL或者xDSL是通過本地電話網絡的線提供數字數據傳輸的技術族。非對稱數字用戶線(ADSL)是DSL的一種形式，是使得能夠比傳統的音頻調製解調 器可提供的數據傳輸更快的通過銅電話線的數據傳輸的一種數據通信技術。這種快速傳輸 通過利用語音電話呼叫通常不使用的頻率來實現，特別是，通過利用比正常的人類聽覺更 高的頻率來實現。VDSL (甚高速DSL)是一種xDSL技術，其通過單個雙絞線提供更快的數據傳輸。高 的位速率在大約300米(1000英尺)的範圍內達到，其考慮到在對稱接入情況下的26Mbit/ s或者在非對稱接入情況下的高達在下遊52Mbit/s至在上遊12Mbit/s。根據其高帶寬，VDSL能夠支持通過單個連接的像HDTV以及電話服務(例如IP電 話)的應用和通常的網際網路接入。VDSL2(甚高速數字用戶線2)是開發最初被用於普通老式電話業務(POTS)的銅線 的現有的基礎架構的一種接入技術。VDSL2可以從中心局(從優選地位於用戶駐地附近的 光纖饋櫃(fiber-fed cabinet))或者在建築物內被部署。VDSL2被設計為支持諸如語音、視頻、數據、高畫質電視(HDTV)和交互式遊戲之類的 三重播放(Triple Play)業務的廣泛部署。VDSL2使運營商和通信公司能逐漸地、靈活地以 及成本有效地升級現有的xDSL基礎架構。ITU-T G. 993. 2 (VDSL2)是對 G. 993. 1 (VDSL)的增強，G. 993. 1 (VDSL)允許非對稱 和對稱(全雙工)傳輸聚集數據速率在使用高達30MHz的帶寬的雙絞線上高達200Mbit/s。xDSL寬帶調製方法涉及被引入雙絞傳輸線並由數據機接收的串擾幹擾是有 問題的。當線耦合時，特別是在用於分離的信號傳輸的相同的或者附近的束的線對之間， 發生串擾。因此，來自一個或更多源的數據信號可以疊加於數據信號並且汙染數據信號。串 擾包括近端串擾(NEXT)和遠端串擾(FEXT)。基於這樣的串擾，通過雙絞線線路傳輸的數據信號可由在相同的和/或附近的多 芯線纜或束中的一個或更多鄰近的雙絞線電話線上生成的串擾幹擾而大大退化。隨著傳輸 速度的增加，這一問題甚至惡化，其可顯著地限制要經由單個線路傳輸的最大數據速率。多輸入多輸出系統(在下文稱為MIMO系統)在現代通信技術中具有顯著的重要 性。這樣的MIMO系統允許模擬電信系統的串擾幹擾。圖1特別是圖示了在包括幾個收發機COtl至COn的中心局(CO)與幾個用戶駐地設 備CPEtl至CPEn之間的包括NEXT和FEXT組成部分的串擾，所述中心局(CO)和所述用戶駐 地設備CPEtl至CPEn通過線纜捆束器(Cable Binder)連接。
NEXT的影響能夠通過利用在上遊和下遊方向之間的頻分雙工來降低。當前的 VDSL2部署由於選擇相對保守的功率譜密度(PSD)模板(mask)而(間接地)是受FEXT限 制的，從而允許結合在超過1MHz的頻率的強環路衰減來降低NEXT。下遊預補償(特別是通過預編碼來實現)或者上遊消除可以允許利用更具有攻擊 性的(尤其是具有全綁定部署的)PSD模板；至少，關於達到範圍和/或數據速率的改進可 以通過在現有PSD級別上降低串擾來實現。DSM方法的成功使用的先決條件是FEXT信道的識別。FEXT信道估計的特別重要 和困難的方面涉及來自接收機的反饋。不利地，現有系統並沒有及時地提供這樣的反饋。

發明內容
要解決的問題是避免如上面所陳述的缺點，並且提供一種來自接收機側的有效輸 入，該有效輸入可以特別是被用於相干的和非相干的有線MIM0處理。根據獨立權利要求的特徵，這一問題被解決。由從屬權利要求得到其它實施方式。為了克服這一問題，提供一種用於噪聲處理的方法，該方法包括以下步驟一從至少一個發射機向至少一個接收機傳輸數據；-至少一個接收機向預編碼器和/或向噪聲消除器運送SNR數據。特別是，SNR數據可以包括鏈路狀態信息和/或鏈路質量信息。這樣的噪聲處理可以特別是包括對預編碼器和/或對噪聲消除器的噪聲指示，該 噪聲處理也可以包括在預編碼器和/或噪聲消除器進行的噪聲檢測和/或降低。要注意的是，預編碼器特別是允許在經由至少一個信道或經由至少一個線路傳輸 數據之前處理該數據，使得噪聲(例如幹擾和/或串擾)在數據到達(多個)接收機時被 降低。噪聲消除器可以與接收機相關聯，並且該噪聲消除器可以被用於通過處理到達這 一接收機的數據來降低和/或消除噪聲(例如幹擾和/或串擾)。特別是，預編碼器和/或噪聲消除器可以與附著幾條線路的中心局(CO)相關聯或 者位於該中心局(CO)，其中所述線路至少部分地通過至少一個線纜捆束器組合。預編碼器以及噪聲消除器可以被稱為噪聲降低裝置，該噪聲降低裝置特別是通過 利用接收到的SNR數據來處理預編碼矩陣和/或係數矩陣。有利地，該方法提供了快速的(也就是具有低延遲的)和可靠的(也就是統計學 上無偏的並且具有低方差的)關於信噪比(SNR)的信息。在所謂的非相干MIM0處理中，為了執行綁定組分類，可以利用所有被管理的埠 上的鏈路狀態和SNR的相關分析。更進一步，在所謂的相干MIM0處理中，檢測「離開」埠是有利的，也就是檢測由 於用戶駐地設備(CPE)的切斷或者由於脈衝噪聲而意外斷開連接的埠。這樣的檢測可以
避免預編碼器和/或噪聲消除器調整到不合適的狀態，並且因此也影響和/或損害其它埠。在接收機提供SNR數據(有利地近似瞬時的SNR信息)的情況下，可以避免對(位 於CO的)其它埠的這種損害。
在一種實施方式中，發射機包括預編碼器，該預編碼器依據接收到的SNR數據對 將要運送的數據執行預編碼。在另一實施方式中，接收機包括噪聲消除器，該噪聲消除器依據接收到的SNR數 據對接收到的數據執行噪聲消除。在進一步的實施方式中，其中基於至少一個錯誤檢測碼生成SNR數據。在下一實施方式中，錯誤檢測碼是CRC碼。還有一種實施方式是基於至少一個糾錯碼生成SNR數據。依據另一實施方式，糾錯碼是裡德所羅門碼(Reed-Solomon-Code)。根據一種實施方式，預編碼器和/或噪聲消除器各自包括預編碼矩陣和/或包括 係數的消除矩陣。所述係數可以特別是依據給定的調度、例如以給定的速率被更新。根據另一實施方式，在SNR數據遵守第一準則的情況下，凍結係數。第一準則可以特別是包括每載波(例如每音調)的SNR被確定的屬性。因此，這樣的第一準則可以停止係數的適配。例如，在SNR數據達到指示在線纜 (捆束器)內的特定線路的損害的某個閾值的情況下，中心局可以基於來自該特定線路的 SNR數據凍結進一步的係數適配。由於中心局可以使消除矩陣和/或預編碼矩陣適配，所以 來自低SNR的獨特線路的影響可以被忽視，被凍結的係數可以被用於進一步的重新啟動或 復位。在又一實施方式中，在SNR數據遵守第二準則的情況下，進行復位或重新啟動，其 中凍結的係數被用於初始化的目的。因此，依據第二準則，可以發起重新啟動或復位。這樣的第二準則可以通過表明高 度惡化(例如噪聲)的SNR數據的閾值來表示。根據下一實施方式，第一準則和/或第二準則包括以下中的至少一個-SNR數據指示比給定閾值更糟糕的損害；-SNR數據指示在預定時間周期內比給定閾值更糟糕的損害；-提供的SNR數據重複n次地指示比給定閾值更糟糕的損害。依據又一實施方式，預編碼器被用於下遊方向，特別是被用於從中心局到幾個用 戶駐地設備的方向。還有一種實施方式是噪聲消除器被用於上遊方向，特別是被用於從幾個用戶駐地 設備超向中心局的方向。 至少一個線纜捆束器可以被連接到中心局。進一步的實施方式是預編碼器和/或噪聲消除器位於中心局和/或與中心局相關 聯。根據又一實施方式，在至少一個發射機和至少一個接收機之間的信道通過多輸入 多輸出(MIM0)系統表示。根據下一實施方式，噪聲包括以下組成部分中的至少一個-串擾，尤其是近端串擾和/或遠端串擾；_ 幹擾。還有一種實施方式是至少一個發射機和至少一個接收機通過至少一個線纜捆束 器連接。
上述問題也通過一種用於噪聲處理的設備來解決，該設備包括處理器單元，該處 理器單元被裝備/被布置來使得所述的方法在所述處理器單元上是可執行的。該設備可以特別是被用來通過預編碼和/或噪聲消除而降低包括特別是幹擾和/ 或串擾的噪聲。根據一種實施方式，所述設備是通信設備，特別是中心局(CO)、數字用戶線接入復 用器(DSLAM)或者用戶駐地設備(CPE)。在前敘述的問題進一步通過用於噪聲處理的設備來解決，該設備包括處理由接收 機提供的SNR數據的預編碼器和/或噪聲消除器。一種實施方式是該設備進一步包括獲得SNR數據的S/H單元(採樣保持單元)。根據另一實施方式，該設備是中心局的至少一部分或者該設備包括中心局。上述問題也通過包含如在此描述的設備的通信系統來解決。


本發明的實施方式在下圖中被示出和被圖示。圖2示出了利用諸如ADSL(2+)或者VDSL2的離散多音頻(DMT)調製的單輸入單 輸出(SISI0)信道的框圖；圖3示出了對要從中心局被運送到幾個CPE的數據進行下遊預編碼的框圖；圖4示出了針對要從幾個CPE向中心局運送的數據的上遊噪聲消除的框圖。
具體實施例方式圖2示出了利用諸如ADSL(2+)或者VDSL2的離散多音頻(DMT)調製的單輸入單 輸出(SISI0)信道的框圖。發射機包括處理階段201，該處理階段201執行在F2 ( 二進位數)上是線性的位操 作成幀器205把CRC幀添加到數據。其次，在框206，數據通過像裡德所羅門碼(RS)的錯 誤檢測碼被擾頻和被編碼。框206的輸出被饋送到交織器和音調排序單元207。在執行在C (複數)上是線性的操作的處理階段202中，發射機進一步處理該數 據QAM映射器208將數據映射到QAM平面中的符號(星座)，並且隨後的框209執行快速 傅立葉逆變換(FFT)並添加循環前綴(CP)。框209的輸出通過數模轉換器DAC 210被轉換為模擬信號。隨後，數據經由模擬 信道211被傳送，並且在接收機處，數據通過模/數轉換器ADC 212被轉換為數位訊號。接收機處的處理階段203執行處理階段202的逆操作，並且接收機處的處理階段 204執行處理階段201的逆操作。ADC 212的輸出被饋送到框213，框213在跳過循環前綴(CP)的情況下執行時域 均衡(TEQ)。其次，在框214執行快速傅立葉變換FFT，並且輸出被轉發給頻域均衡器(FEQ) 和限幅器215。在下一階段，解交織器和音調解碼器216執行框207的逆操作，以及隨後的 RS解碼器和解擾器217執行框206的逆操作。框218執行CRC校驗並去除該幀以轉發(用 戶)數據。圖2顯現了當通過信道211傳輸數據時可能出現的誤差可以通過RS碼被補償直 至某個閾值。該補償能力範圍之外的誤差被檢測，並且因此通過CRC信息指示出來。
圖3示出了對要從中心局運送到幾個CPE的數據進行下遊預編碼的框圖。圖3描述了幾個發射機發射機1、發射機2以及發射機K。每個發射機都包括成幀器301和QAM映射單元302，其中在所述成幀器301和所述QAM映射單元302之間可以提 供類似於圖2中所示的單元206和207的附加單元。發射機K(以及所有其它發射機1、2、…、Κ-1)的輸出被轉發到下遊預濾器303。 該下遊預濾器303包括預編碼矩陣303、係數更新功能305和採樣/保持功能306。來自成 幀器301的輸出將鏈路狀態信息運送給採樣/保持功能306。該採樣/保持功能306將信 息運送給係數更新功能305，反之亦然。來自QAM映射單元302的輸出被連接到係數更新功 能305，後者被進一步連接到預編碼矩陣303，用於更新矩陣的係數。發射機1至K以及下遊預濾器303可以位於中心局(CO)或者DSLAM中和/或與 中心局(CO)或者DSLAM相關聯。由至少一個線纜捆束器至少部分地實現的信道通過包括傳遞矩陣308或由傳遞 矩陣308表示的DMT-MIMO信道307進行描述。要注意的是，該DMT-MIMO信道307可以包括如在圖2中描述的框209至214的功能。該DMT-MIMO信道307進一步被連接至幾個接收機、也就是CPE 1至CPEK。每個接 收機都包括QAM檢測單元309以及CRC校驗單元310。在單元309和單元310之間，可以提 供類似於圖2中所示的單元216和217的附加單元。QAM檢測單元309將輸出信號提供給指示判定錯誤(例如在QAM平面接收到的位 置與實際星座之間的差異)的係數更新功能305。CRC校驗單元310將SNR數據提供給採 樣/保持功能306。因此，在SNR數據指示在預定閾值之上的噪聲的情況下，採樣/保持功能306可以 凍結實際係數。在噪聲變得更加糟糕或者(在預定的時間周期內)保持在所述閾值之上的 情況下，利用如所存儲的(凍結的)係數進行重新啟動。圖4示出了針對要從幾個CPE向中心局運送的數據的上遊噪聲消除的框圖。圖4顯現了幾個發射機發射機CPE 1、發射機CPE 2和發射機CPE K。每個發射 機CPE i都包括成幀器401和QAM映射單元402，其中在所述成幀器401和所述QAM映射 單元402之間可以提供類似於圖2中所示的單元206和207的附加單元。可由至少一個線纜捆束器至少部分地實現的信道通過包括傳遞矩陣404或由傳 遞矩陣404表示的DMT-MIMO信道403進行描述。發射機CPE K(以及所有其它發射機CPE 1、2、…、Κ-1)的輸出被轉發給DMT-MIM0 信道403。該DMT-MIMO信道403進一步被連接到包括消除矩陣406的上遊消除器405，該上 遊消除器405被進一步連接到幾個接收機1至K。上遊消除器405和接收機1至K可以位 於中心局或者DSLAM之內。每個接收機1至K包括QAM檢測單元407和CRC校驗單元408。在單元407和單 元408之間可以提供類似於圖2中所示的單元216和217的附加單元。上遊消除器405包括消除矩陣406、係數更新功能409和採樣/保持功能410。來 自成幀器401的輸出將鏈路狀態信息運送給採樣/保持功能410。該採樣/保持功能410將信息運送給係數更新功能409，反之亦然。來自QAM映射單元402的輸出被連接至係數更 新功能409，後者被進一步連接至消除矩陣406，用於更新矩陣的係數。QAM檢測單元407將輸出信號提供給指示判定錯誤(例如在QAM平面接收到的位 置與實際星座之間的差異)的係數更新功能409。CRC校驗單元408將SNR數據提供給採 樣/保持功能410。因此，在SCR數據指示在預定閾值之上的噪聲的情況下，採樣/保持功能410可以 凍結實際的係數。在噪聲變得更加糟糕或者(在預定的時間周期內)保持在所述閾值之上 的情況下，利用如所存儲的(凍結的)係數進行重新啟動。該方法允許利用SNR數據，特別是利用CRC(循環冗餘校驗)碼或者幾乎瞬時的 SNR測量的信息。有利地，CRC碼在前向糾錯(FEC)仍然不能應付故障率的情況下提供反 饋。換句話說，如果SNR低於某個閾值，則CRC可以指示SNR的惡化。然而，其它種類的SNR數據也可以被利用，例如故障檢測碼或者故障糾正碼也可 以被利用。特別是，裡德所羅門碼可被用於獲得SNR數據。CRC是具有冗餘位和任意長度消息位的固定塊的線性碼。CRC針對錯誤檢測而不 是錯誤糾正。乙太網使用CRC作為其(在沒有進一步的故障錯誤糾正FEC的情況下的)唯 一的錯誤檢測方法[IEEE 8023]。在基於DMT的多載波系統中，可以使用在一個超幀上的8位CRC，也就是，根據諸如 交織深度和碼率的FEC參數化，以近似10ms至60ms的間隔更新CRC。有利地，CRC(或者甚至其10倍平均統計因子)能夠適於提供針對影響環路的非 平穩噪聲的可靠觸發。特別是，根據圖3的方框結構表明CRC監控可以如何被用於針對中心局的離開端 口要施加的第三級動態頻譜管理(DSM L3)控制。由CRC校驗單元310或者408提供的CRC校驗信息可以是單個位，例如，如果校驗 正確，則該單個位為「0」，如果校驗出錯，則該單個位為「1」。這樣的單個位可以經由從CPE 至CO的上層信道而被傳送。CO可以通過滑動式存儲器(sliding memory)來使用該信息。在CO處，DSM控制 器單元基於例如對(由QAM映射單元302提供的)輸入符號和接收到的(由QAM檢測單 元309提供的)QAM判定錯誤的認知而執行預編碼矩陣304的連續更新。如果大量的連續 CRC檢測到和/或CRC事件到達CO處的DSM控制器單元，則預編碼器矩陣304的狀態被凍 結(保持位置)。進而對於CRC信息的連續登記，有利的是登記(由成幀器CRC 301提供的)鏈路 狀態信息，以能夠從保持狀態返回到採樣狀態並且因此能夠繼續係數的適配，特別是以優 化的速度繼續係數的適配。要注意的是，涉及中心局(C0)也意味著參考其部分或者參考DSLAM或者其部分。 另外，C0以及DSLAM可以是包括如在此描述的功能的設備的部分。縮寫詞C0 中心局CPE用戶駐地設備DMT離散多音頻(例如VDSL2的調製格式)
DSLAM數字用戶線接入復用器DSM動態頻譜管理DSMCDSM控制器模塊(包括，例如，FPGA和DSP板)FEQ頻域均衡器(上遊/下遊接收機的模塊)FEXT遠端串擾FFT快速傅立葉變換LMS LMS 算法MIM0多輸入多輸出ML最大似然MMSE最小均方誤差NEXT近端串擾P/S並串轉換PLL鎖相環QAM正交幅度調製RdkAA部分下遊接收機模塊，具有線索引k(k = 1,2, ...，K)RdkBB部分下遊接收機模塊，具有線索引k(k = 1,2, ...，K)RukAA部分上遊接收機模塊，具有線索引k(k = 1,2, -,K)RukBB部分上遊接收機模塊，具有線索引k(k = 1,2, ...，K)SCP跳過循環前綴/後綴(上遊/下遊接收機的模塊)SIS0單輸入單輸出系統，諸如底層標準ADSL、VDSL2SLMS有符號的LMS算法SNR信噪比SRA無縫式速率適配TEQ時域均衡器Tuk上遊收發機模塊ZF迫零
權利要求
一種用於噪聲處理的方法，其包括以下步驟-從至少一個發射機向至少一個接收機傳輸數據；-至少一個接收機向預編碼器和/或向噪聲消除器運送SNR數據。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟-發射機包括預編碼器，該預編碼器依據接收到的SNR數據對要被運送的數據執行預 編碼。
3.根據前述權利要求中的任何權利要求所述的方法，其包括以下步驟-接收機包括噪聲消除器，該噪聲消除器依據接收到的SNR數據對接收到的數據執行 噪聲消除。
4.根據前述權利要求中的任何權利要求所述的方法，其中，基於至少一個錯誤檢測碼 生成SNR數據。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，錯誤檢測碼是CRC碼。
6.根據前述權利要求中的任何權利要求所述的方法，其中，基於至少一個糾錯碼生成 SNR數據。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，糾錯碼是裡德所羅門碼。
8.根據前述權利要求中的任何權利要求所述的方法，其中，預編碼器和/或噪聲消除 器各自包括預編碼矩陣和/或消除矩陣，所述消除矩陣包括特別是以給定速率被更新的系 數。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，在SNR數據遵守第一準則的情況下，凍結係數。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，在SNR數據遵守第二準則的情況下，進行復位或 重新啟動，其中所凍結的係數被用於初始化的目的。
11.根據權利要求9或10中的任何權利要求所述的方法，其中，第一準則和/或第二準 則包括以下中的至少一個-SNR數據比給定閾值更糟糕；-SNR數據在預定時間周期內比給定閾值更糟糕；-所提供的SNR數據重複η次地比給定閾值糟糕。
12.根據前述權利要求中的任何權利要求所述的方法，其中，預編碼器被用於下遊方 向，特別是被用於從中心局到幾個用戶駐地設備的方向。
13.根據前述權利要求中的任何權利要求所述的方法，其中，噪聲消除器被用於上遊方 向，特別是被用於從幾個用戶駐地設備朝向中心局的方向。
14.根據前述權利要求中的任何權利要求所述的方法，其中，預編碼器和/或噪聲消除 器位於中心局和/或與中心局相關聯。
15.根據前述權利要求中的任何權利要求所述的方法，其中，在至少一個發射機和至少 一個接收機之間的信道通過多輸入多輸出(MIMO)系統表示。
16.根據前述權利要求中的任何權利要求所述的方法，其中，噪聲包括以下組成部分中 的至少一個-串擾，特別是近端串擾和/或遠端串擾；_幹擾。
17.根據前述權利要求中的任何一個所述的方法，其中，至少一個發射機和至少一個接收機通過至少一個線纜捆束器來連接。
18.一種用於噪聲處理的設備，其包括處理器單元，該處理器單元被布置來使得根據前 述權利要求中的任何權利要求所述的方法能在所述處理器單元上執行。
19.根據權利要求18所述的設備，其中，所述設備是通信設備、特別是中心局、數字用 戶線接入復用器或者用戶駐地設備。
20.一種用於噪聲處理的設備，其包括處理由接收機提供的SNR數據的預編碼器和/或 噪聲消除器。
21.根據權利要求20所述的設備，其包括採樣保持單元，SNR數據被提供給該採樣保持單元。
22.根據權利要求20或21所述的設備，其中，所述設備是中心局的至少一部分或者所 述設備包括中心局。
23.一種通信系統，其包括根據權利要求18至22中的任何權利要求所述的設備。
全文摘要
提供了一種用於噪聲處理的方法和設備，該方法包括以下步驟(i)從至少一個發射機向至少一個接收機傳輸數據；以及(ii)至少一個接收機向預編碼器和/或噪聲消除器運送SNR數據、例如鏈路狀態信息和/或鏈路質量信息。
文檔編號H04M3/22GK101809882SQ200880108600
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月23日 優先權日2007年9月25日
發明者B·施韋耶, D·格尼格羅斯, F·菲利皮亞克, J·穆克, M·布勞恩, W·科澤克 申請人:諾基亞西門子通信公司