消除串擾的方法
2023-05-02 05:42:06
專利名稱：消除串擾的方法
技術領域：
本發明涉及一種消除包括多個輸出(OUT1，OUT2，...，OUTn)的多輸入多輸出系統中串擾的方法，以及一種用於執行該方法的模塊。
背景技術：
這類方法和模塊已經是本領域的公知技術。的確，比如接入系統類的通信系統會包括一個多輸入多輸出MIMO系統。這樣一個系統包括多個下行收發機，每個分別耦合至多個上行收發機。這裡需要解釋的是，每個下行收發機都被啟動接收來自其各自上行收發機的下行方向的信號，並且還向該上行收發機發送上行信號。
然而，此類從相聯的收發機接收信號的收發機，無論它是下行還是上行的收發機，也會從其它那些相互交換信號的收發機接收到信號間的串擾幹擾。
因此，多輸入多輸出系統不再依靠獨立解調諸如每根雙絞線的每條線路上的信號，而是依靠對所有信號的聯合處理從而提高性能。為了實現聯合處理，應該理解多個接收機的每個需彼此耦合。
多接入系統，比如甚高比特率數字用戶線(VDSL)，工作於高頻段，從而會在接收信號中引入相當多的串擾。當操作者(運營商)在比如中心局端的某一端接入多個收發機時，為了降低串擾可以通過聯合處理，消除串擾或進行串擾預補償。
需要解釋的是，全部串擾消除消除了所有的幹擾信號，即由所有其它收發機發送的信號。依照現有技術的方法，這是對來自另一端的每個收發機信號的每個音調進行的。全部串擾的消除導致計算的高度複雜化和對大容量存儲的需求。所以，根據現有技術的一種方法，只消除幹擾信號的一個子集。這被稱作部分串擾消除，由此可以以較低的複雜程度消除串擾。的確，只消除佔主導地位的幹擾(信號)，可以在獲得消除串擾之最大收益的同時，顯著地降低計算的複雜程度並減少對大容量存儲的需求。
這種佔主導地位的幹擾的子集是基於這樣的假設確定的，即佔最主導地位的幹擾在同一結合體中物理上彼此靠近地分布。的確，在同一結合體中彼此靠近分布的雙絞線容易引入彼此間的串擾。事實上，這樣引入的串擾比在該結合體中相對側分布的雙絞線的幹擾要大得多。
然而，為減少幹擾源的某個選定的子集的所有音調的串擾仍舊需要過多的計算資源。
發明概述本發明的目的在於提供，比如上述公知方案的部分串擾消除方法和模塊，但卻改進了系統在操作階段計算的複雜程度。
依照本發明，這一目的是由一種多輸入多輸出系統中的消除串擾的方法，以及執行此方法的多輸入多輸出系統中的消除串擾的模塊實現的。
的確，通過在第一階段，比如接入環境的初始化階段，為每個用戶和諸用戶預選擇佔最主導地位的幹擾音調，給出了一個用於在不同的用戶、音調和幹擾用戶間，於操作時段分配計算資源的一個總方案。
這樣，本發明的方法包括一個由本發明的模塊的判定裝置執行的第一判定步驟，該步驟在第一階段依照試探模型，針對將被發至多輸入多輸出系統的多個輸出的第一輸出的第一信號，確定將被發至多輸出中的第二輸出的至少一個第二信號的至少一個佔主導地位的幹擾音調。佔主導地位的幹擾音調為第二信號的一個音調，其在第一信號被發至第一輸出時在第一信號上生成串擾。此後，在本方法的第二階段，針對第一信號，執行裝置執行對第二信號的至少一個判定出的佔主導地位的幹擾音調的消除串擾步驟。
這在權利要求1和權利要求7中進行了描述。
在本發明的一個優選的實施例中，依照本發明的消除串擾的方法還包括在第一階段，依照試探模型，對該至少一個佔主導地位幹擾音調進行判定的步驟。對每個第一信號而言，都會確定至少一個佔主導地位的幹擾音調。此外，該至少一個的佔主導地位幹擾音調是從與第一信號不同的所有其它第二信號的所有音調中判斷得出的。
因此，在第二階段針對第一信號，對於來自某個第二信號音調的每個判定出的佔主導地位的幹擾音調完成串擾的消除。
這樣，依照本發明的方法描述了在比如接入環境的初始化時段的第一階段，從每個第一信號上的所有第二信號的所有音調中選出佔主導地位的幹擾音調的方法。因此，該方法指定了幹擾信號及其音調。然後，在比如操作時段即第二階段，消除給定的第一信號上的相應信號的相應音調。這意味著只對仔細研究過的佔主導地位幹擾音調執行部分串擾消除，由此，花在數據傳輸階段即第二階段的全部的計算能量，被視為一種分配於所有用戶信號和音調的資源。
需要解釋的是，佔主導地位的幹擾信號是從所有第二信號的所有音調中選出的。這意味著，在確定佔主導地位的幹擾音調這一步驟中，可能從第二信號中選出零個、一個或更多的佔主導地位的幹擾音調。
這還意味著，在執行對第二信號的部分串擾消除的過程中，既可能因為沒有選出佔主導地位的幹擾音調而只消除零個音調，也可能因為在第一階段確定了一個或多個佔主導地位的幹擾音調而消除一個或多個音調。
本發明還提供了試探模型的一個優選實施例。在這裡，依照本發明給出的消除串擾的方法還包括依照該試探模型確定不同的佔主導地位的幹擾音調的確定步驟，該確定步驟包括以下步驟確定第二信號的每個預先確定的音調的有用值。該有用值反映出消除預先確定的音調的效用，並且該有用值被定義為，在假設該預先確定的音調上的所有其它幹擾音調已被消除的情況下，造成的第一信號傳輸速率增加的函數；並且如果該有用值超過預先確定的有用閾值，預先確定的音調被確定為一個佔主導地位的幹擾音調。之後，可以依照計算資源的充足程度在第二階段，執行針對第一信號的、對某個第二信號的每個確定的佔主導地位的幹擾音調的消除串擾步驟。
這樣，消除給定音調上的給定幹擾信號的有用性或效用，就被定義為假設該音調上所有其它幹擾的第二信號已被全部消除的情況下，其所造成的信號的傳輸速率的增加。給出「效用測量值」，其為信號、幹擾信號和音調的一個函數。第一用戶的第一信號的結果按降序排列，由此，依照對一閾值的定義，確定第一用戶的一組佔主導地位的幹擾音調。該組佔主導地位的幹擾音調包括不同的第二信號的音調，但並不一定是每個第二信號的音調。
在本說明書中，給出了兩個可能的實施例用於在第二階段實現消除串擾的步驟。在第一種方法中，第二階段的消除步驟僅在第一輸出收到第一信號之後才會執行，以便補償在將第一信號發至第一輸出時加於該第一信號上的串擾。
在第二種可能的實施例中，第二階段的消除串擾的步驟實際上是在發送第一信號之前執行，以便預補償在即將進行的把第一信號發至第一輸出時將會加於第一信號上的串擾。因為該消除串擾步驟執行於第二階段即操作時段，卻早於串擾的產生，所以實際上為串擾的預補償步驟。
還需要注意的是，在一個優選實施例中第一階段實際上為多輸入多輸出系統的初始化時段的一個時間段。這樣，在系統變得可操作之前，就已經執行了判定佔最主導地位的幹擾信號和音調的預處理。因此節省了操作時段的計算資源，由此，在操作時段只會執行對那些佔主導地位的幹擾信號或音調的消除，又可被稱作真正的消除或預補償。所以，在操作階段，只會對通過試探模型在系統初始化階段精確確定出的那些佔主導地位的幹擾信號或音調執行部分串擾消除。
這裡需要注意的是，對佔最主導地位的幹擾信號和音調的確定既可以在第一次執行，也可以在操作階段重複執行。然而，此類執行會在計算資源不太被使用時使用它。
還需要注意的是，依照本發明的方法既可以用於上行方向的信號傳輸，也可以用於下行方向的信號傳輸。只需要注意，在多輸入多輸出系統中，消除串擾的模塊包括為了執行對收發信號的聯合處理，即為了執行串擾的消除和串擾的預補償，確保可以接入不同的接收到或發送出的信號的裝置。
本發明還提供了這樣一個可能的實施例。這裡，多輸入多輸出系統包括一個包括依照本發明的模塊的中心局。若多輸入多輸出系統包括中心局，則中心局可以接入所有接收到的信號。這樣，中心局就被啟動執行對接收到的第一信號的真正的消除串擾，接收到的信號來自比如佔主導地位的幹擾音調的用戶設備，該幹擾音調在第一階段由試探模型確定。除此之外，該中心局還被啟動執行作為對第一信號上的串擾的預補償的消除串擾，該第一信號被發至比如在第一階段依照試探模型確定的佔主導地位的幹擾音調的用戶設備。
最後，本發明還描述了該模塊包含於多輸入多輸出系統中，該系統包含於數字用戶線系統中。
需要注意的是，權利要求中所使用的術語「包括」，不應被認為只限於包括其之後列出的裝置。因而，用語「一個包括裝置A和B的裝置」的範圍就不應被限定為該裝置只包括A和B。它意味著就本發明而言，只有裝置A和B為與該裝置相關的元件。
同樣需要注意的是，權利要求中所使用的術語「耦合」，不應被認為只限於直接連接。所以，「耦合至B裝置的A裝置」的範圍就不應該被限定為A裝置的輸出與B裝置的輸入直接相連的裝置或系統。這表示A的輸出和B的輸入之間存在一條通路，該通路可以包括其它裝置或設備。
通過結合附圖參看下述對實施例的描述，可以對本發明的上述及其它目的以及對本發明本身做出更好的理解；其中，圖1表示接入系統中的多輸入多輸出系統。
具體實施例方式
通過對圖1中不同塊的功能描述，將說明本發明的裝置的工作過程，圖1示出了其所依照的通信環境。基於此描述，對本領域技術人員來說，諸塊的實現是顯而易見的，所以無需贅述。
參照圖1，示出一個接入系統。該接入系統包括一個多輸入多輸出系統，後者包含於該接入系統中。該接入系統包括下行端的n個用戶處設備CP1、CP2、......CPm、......CPn和上行端的中心局。每個用戶處設備包括一臺發射機/接收機(未示出)並且各自通過一條鏈路耦合至中心局CO中的一臺發射機/接收機。
這樣，用戶設備的每個輸入/輸出連同它的鏈路和與其相關聯的中心局的發射/接收機的相聯的輸入/輸出共同組成了多輸入多輸出系統。
如果考慮從中心局到用戶設備的下行信號，多輸入多輸出系統包括中心局處的輸入以及用戶處設備處的輸出。
如果考慮從中心局到用戶處設備的下行信號，該多輸入多輸出系統包括中心局處的輸入以及用戶處設備處的輸出。
如果考慮從用戶假定設備到中心局的上行信號，該多輸入多輸出系統包括中心局處的輸出以及用戶假定設備處的輸入。
為了保持附圖的簡明，只考慮上行信號的一個情況，由此只示出了中心局處的輸出OUT1，OUT2，...，OUTm，...，OUTn。
應該理解的是，本發明的主旨並非只限於上行信號的情況。事實上，可以通過對下面的描述進行少量修改從而描述下行信號的情況。
中心局CO除了在不同的發射機/接收機處的輸出OUT1，OUT2，...，OUTm，...，OUTn以外，還包括一個MOD模塊用來依照本發明消除串擾。模塊MOD包括一個判決器DET和一個執行器EXE。判決器DET耦合至執行器EXE，後者又與中心局的每一發射機/接收機相耦合。
依照本發明的判決器DET在第一階段被用來確定佔主導地位的幹擾音調。依照本優選實施例，第一階段為該接入系統的初始化階段。判定每個信號的佔主導地位的幹擾音調，該信號被稱作第一信號比如Si，其被發至一個輸出，被稱作第一輸出，比如多個輸出OUT1，OUT2，...，OUTn中的OUTi。佔主導地位的幹擾音調，比如D為信號的一個音調，該信號被稱作第二信號，比如Sj，其被發至一輸出，被稱作多輸出OUT1，OUT2，...，OUTn中的第二輸出OUTj，由此，佔主導地位的幹擾音調D為第二信號Sj的一個音調，在當其被發至第一輸出OUTi時，會在第一信號Si上產生串擾。對佔主導地位的幹擾音調的確定(實際上是從第二信號Sj的不同音調中進行選擇)是依照試探模型判斷出來的。
下面的段落解釋了試探模型的工作過程。首先，確定第二信號Sj的每個檢測過的音調的有用值。實際上，該有用值反映出消除在該檢測過的音調上的第二信號的效用，並且其被定義為在假設該音調上的所有其它幹擾信號已被消除的情況下，由消除該音調上的第二信號而造成的第一信號Si的傳輸速率增加的函數。如果檢測過的音調的有用值超過有用閾值，則該檢測過的音調被確定，並被選為第二信號佔主導地位的幹擾音調D。
現在對此進行更加詳細地解釋。可以調整用戶間可用的計算資源部分的分配，從而給深受串擾之苦的用戶以更多的優先權。當使用一個線性的最小均方誤差(MMSE)消除串擾器消除單獨用戶信號的一個幹擾時，一個音調對應一個複雜的乘法(multiplication)。在部分消除串擾的情況下，消除串擾濾波器W(k)為一個稀疏矩陣。W(k)中非零元素的個數對應於對音調k每個接收到的DMT塊的乘法的個數。
當可用的乘法的總數(每個接收到DMT塊)被設定為cKn時，其中K為音調的數目，n為一個普通結合體中用戶的數目，並且c為一個可以自由選擇的參數，該定義被用來將消除串擾的複雜程度限制為標準單用戶頻域均衡器(FDE)的複雜程度的c倍。
為了使計算資源能在用戶間分配，定義了一個參數μi，其決定分配給用戶i的總的乘法的比例。
用戶i的乘法的個數為multsi=icKnii=1]]>用這種方法在用戶間劃分乘法。假定對於某用戶來說，有固定個數的乘法，則這些乘法須在音調和幹擾間分配。
計算資源分配問題的最優解決方案極為複雜，且其緣於該問題高維數及組合的特性。考慮音調和幹擾間的資源分配，因此給出了一個試探模型。
如果所有其它幹擾均已消除，那麼消除一給定音調上的給定幹擾源的有用度或有用性被定義為其造成的用戶的速率的增長。由此定義了作為用戶的函數的有用測量值 其中i為相關用戶，j為幹擾源，且k為音調。
需要注意的是，已經在該模型的先前步驟中確定了串擾參數hij(k)。在圖1中通過指向判決器的輸入箭頭示出。然而因為這超出了本發明的目的所以在此不做贅述。
除此之外，定義了下列量信號i(k)＝|hii(k)|2Si(k)幹擾i，j(k)＝Γ|hij(k)|2Sj(k) 這裡Γ代表相對於容量的信噪比間隙(SNR gap to capacity)，且為目標二進位數位誤差率(BER)、想要的容限噪聲以及編碼增益的函數。
使用定義exp(_Rk，ji)作為佔主導地位的(音調，幹擾)對的度量，選擇被定義為 當i＝j時，定義Δk，ji為.無限大，從而迫使直線總是得到均衡。
由此，在檢測用戶時總包括用戶i的直線。
如下定義了包括用於用戶的度量的矢量，其按降序排列ti=sort([l,l..il,n...ik,l...ik,n..i])]]>它被用作選擇佔主導地位的幹擾源時的閾值，由此，用戶i的佔主導地位的幹擾源的組被定義為Di＝{(k，j)Δij，k≥ti(μicKn)}其中ti(a)表示矢量ti的第a個元素。
注意|Di|＝μicKn，其中|.|表示基數。
用戶i佔主導地位的幹擾源的組在一個單獨的音調k處被定義為Dki={j:(k,j)Di}]]>這樣，基於每個音調和第二信號，就確定了第一信號的佔主導地位的幹擾源組，即Dki，或者在權利要求書中也被稱作「至少一個佔主導地位的幹擾音調D」。依照該試探模型確定不同的第二信號Sj中的佔最主導地位的幹擾音調。
佔主導地位的幹擾音調D的組由判決器DET提供給執行器EXE。執行器EXE在第二階段執行對第一信號Si串擾的消除。該第二階段執行於接入系統的操作時段。依照已確定的第二信號佔主導地位的幹擾音調D的組，執行消除串擾。
這樣，由於MOD模塊的存在，中心局被啟動，從而依照本發明消除串擾，即一旦收到來自用戶處設備CPi的信號就執行對第一信號Si的串擾的消除。而且，由於使用了試探模型，該串擾的消除是所需計算資源最少的部分串擾的消除。
最後需要注意的是，上文依照功能塊對本發明的實施例進行了描述。從上文給出的對這些功能塊的描述可以看出，對設計電子裝置的技術人員來說，如何用眾所周知的電子元件生產/製造這些塊的實施例是顯而易見的。所以沒有給出功能塊內容的詳細構造。
以上結合特定裝置對本發明的主旨進行了描述，很容易理解，正如所附的權利要求所限定的，這些描述只是通過舉例的方式而並不是為了限制本發明的範圍。
權利要求
1.一種消除包括多個輸出(OUT1，OUT2，...，OUTn)的多輸入多輸出系統中串擾的方法，所述方法包括針對第一信號(Si)執行消除串擾的步驟，其特徵在於所述方法還包括針對所述將被發至所述多輸出(OUT1，OUT2，...，OUTn)的第一輸出(OUTi)的第一信號Si，在第一階段，依照試探模型，確定將被發至所述多輸出(OUT1，OUT2，...，OUTn)的第二輸出(OUTj)的至少一個第二信號(Sj)中至少一個佔主導地位的幹擾音調(D)，所述至少一個佔主導地位的幹擾音調(D)為將所述第一信號(Si)發至所述第一輸出(OUTi)時，在所述第一信號(Si)上產生串擾的所述至少一個第二信號(Sj)的一個音調；在第二階段針對所述第一信號(Si)，執行對所述第二信號(Sj)的至少一個佔主導地位的幹擾音調(D)的消除串擾步驟。
2.根據權利要求1的消除串擾的方法，其特徵在於在第一階段，依照試探模型，對每個第一信號(Si；i＝1...n)，從與所述第一信號(Si)不同的所有其它第二信號(Sj；j＝1，...，n；j i)的所有音調中確定所述至少一個佔主導地位的幹擾音調(D)；在第二階段，針對每個所述第一信號(Si；i＝1...n)，對所述所有其它第二信號(Sj；j＝1...n；j i)之一的每個確定的佔主導地位的幹擾音調(D)，執行消除串擾步驟。
3.根據權利要求1和2的消除串擾的方法，其特徵在於，所述在第一階段，依照一個試探模型，確定所述至少一個佔主導地位的幹擾音調(D)的步驟包括確定所述第二信號(Sj)的每個預先確定的音調的有用值，所述有用值反映出消除預先確定的音調的效用，並且該有用值被定義為，在假設該預先確定的音調上的所有其它幹擾音調(Sl；l≠j and l≠i))已被消除的情況下，造成的所述第一信號傳輸速率增加的函數；並且如果該有用值超過所述預先確定的有用閾值，預先確定的音調被確定為一個佔主導地位的幹擾音調。
4.根據權利要求1至3中任何一個的消除串擾的方法，其特徵在於，在第二階段，為了補償在發送所述第一信號(Si)時加於所述第一信號(Si)的串擾，一旦收到所述第一信號(Si)，就執行所述消除串擾的步驟。
5.根據權利要求1至3中任何一個的消除串擾的方法，其特徵在於，在第二階段，為了預補償發送所述第一信號(Si)時將會加於所述第一信號(Si)的串擾，在發送所述第一信號(Si)之前，執行所述消除串擾的步驟。
6.根據權利要求1至5中任何一個的方法，其特徵在於，在初始化所述多輸入多輸出系統時執行所述第一階段。
7.一種在包括多個輸出(OUT1，OUT2，...，OUTn)的多輸入多輸出系統中消除串擾的模塊(MOD)，該模塊包括耦合至所述多個輸出(OUT1，OUT2，...，OUTn)的一個執行裝置(EXE)，從而執行對第一信號(Si)的消除串擾，其特徵在於判決裝置(DET)在第一階段，依照一個試探模型，針對將被發至所述多輸出(OUT1，OUT2，...，OUTn)的所述第一信號(Si)，確定將被發至所述多個輸出(OUT1，OUT2，...，OUTn)的第二輸出的至少一個第二信號(Sj)的、至少一個佔主導地位的音調(D)；所述至少一個佔主導地位的幹擾音調(D)為將所述第一信號(Si)發至所述第一輸出(OUTi)時，在所述第一信號(Si)上產生串擾的所述至少一個第二信號(Sj)的一個音調；以及所述執行裝置耦合至所述判決裝置(DET)，從而在第二階段，依照所述第二信號(Sj)的至少一個佔主導地位的幹擾音調(D)，執行對所述第一信號(Si)的消除串擾。
8.根據權利要求7的模塊，其特徵在於，所述多輸入多輸出系統包括一個中心局並且所述模塊包含於所述中心局中。
9.根據權利要求7的模塊，其特徵在於，所述模塊包含於所述多輸入多輸出系統中，所述系統包含於一個數字用戶線系統中。
全文摘要
一種在包括多個輸出的多輸入多輸出系統中消除串擾的方法。該方法包括一個確定步驟，該步驟在第一階段，依照一個試探模型，針對將被發至多輸出中的第一輸出的第一信號，確定將被發至多個輸出中的第二輸出的、至少一個第二信號的至少一個佔主導地位的幹擾音調。該至少一個佔主導地位的幹擾音調實際上是將第一信號發至所述第一輸出時，在第一信號上產生串擾的至少一個第二信號的一個音調。該方法還包括在第二階段，針對第一信號，執行對與某個第二信號相聯的一個或多個確定的佔主導地位的幹擾音調的消除串擾的步驟。
文檔編號H04B3/32GK1499734SQ20031010177
公開日2004年5月26日 申請日期2003年10月23日 優先權日2002年10月25日
發明者K·P·F·萬阿克, P·旺答勒, T·波士託恩, M·S·P·莫尼恩, R·J·桑德隆, K P F 萬阿克, P 莫尼恩, 客卸, 桑德隆, 鵠 申請人:阿爾卡特公司