用於測量串擾的設備和相關方法

2023-05-25 12:41:01 2

專利名稱：用於測量串擾的設備和相關方法
技術領域：
本發明一般涉及確定進入在用通信線路的串擾，並且更特別地，涉及 確定與即將接入的用戶線有關的場景中的用戶線之間的串擾。
背景技術：
例如在一般被稱為xDSL網絡的非對稱數字用戶線(ADSL)或甚高 速數字用戶線(VDSL)網絡中的高速數據傳輸，易遭受外部源注入的錯 誤。 一個特別的問題是在比鄰的各用戶線之間的串擾的影響。串擾是這樣 一種效應第一用戶線在第二個不同的用戶線上引入信號，所述信號在該 第二用戶線上起噪聲作用。當多個用戶線形成相同電纜或電纜結合件 (cable binder)的一部分時，或當它們端接處彼此接近時，例如在數字用 戶線接入復用器(DSLAM)中，多個用戶線在相同板上端接時，尤其要 注意這種效應。
可以通過各種方式處理噪聲效應，例如使用糾錯編碼可以降低噪聲效 應。這樣的糾錯編碼，例如裡德-所羅門碼(Reed-Solomon)，包括附加 比特，所述附加比特添加到被傳輸的用戶數據並被接收器用於檢測並最終 糾正有錯誤的數據。通常糾錯編碼僅可以恢復數據中有限數量的錯誤，但 是能夠檢測更多的錯誤。在這種情況下，接收器可以依賴例如重傳的其它 機制來獲得被糾正的數據。重傳可以顯式實現，接收器要求發送器重新發 送一塊數據，或隱式實現，發送器等候接收到正確數據的確認，如果沒有 收到確認，發送器將自動重傳數據。然而，糾錯編碼和重傳佔用額外帶寬， 因此減少了可用於用戶數據傳輸的帶寬。同樣地，這些糾錯編碼降低了諸 如xDSL鏈路的高帶寬連接的有效速度。對處理脈沖噪聲錯誤來說這是可
以接受的，但是對諸如即將接入的用戶線的長期噪聲效應可能成為問題， 所述即將接入的用戶線可能花費一些時間以初始化和建立連接，並且一旦 它們激活就可能永久引入串擾。
為了改進該情形並因而減少所需的糾正，使用了降低噪聲效應並且更
特別是串擾效應的解決方案。無縫速率適配(SRA)是一種解決方案，當 用戶線激活時，它的目標是降低在用線路上的串擾的影響。在名為 "Asymmetric Digital Subscriber Line transceivers 2 (ADSL2 )，，的ITU-T 標準規範G.992.3的10.2章中描述了 SRA。該SRA解決方案降低了在用 用戶線上的上行和下行比特速率，以便使得他們對串擾不那麼敏感。然而， SRA要求用戶線的端點之間進行通信，以便在上行和下行方向設置低比特 速率。這種通信和用戶數據一樣在相同用戶線上運行，因而易遭受同樣的 噪聲效應和錯誤注入。另外，SRA可以降低在用用戶線上的比特速率。這 意味著當用戶線激活時，SRA不可避免地可能影響在用用戶線的服務。
與SRA類似的是動態速率適配(DRA),在名為"Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) transceivers"的ITU-T標準規範G.992.1的附錄II 中詳細描述了所述動態速率適配(DRA)。其中提到DRA被設計為取消 可以造成幾十毫秒的短期服務中斷的脈沖噪聲效應。因而，DRA不是設計 用來處理例如可以在初始化用戶線期間出現的長期噪聲效應。
克服初始化用戶線期間的串擾效應的另 一解決方案是在在用用戶線上 應用例長口在名為"Multi-Carrier modem transmitter with controlled transmit signal quality degradation for improving stability of operation." 的歐洲專利申請EP 1 641 173中描述的人工噪聲或虛擬噪聲。該解決方案 包括在在用線路上注入噪聲，代表注入到用戶線上的外部源的噪聲。所注 入的噪聲的量是對在用用戶線上將引入的噪聲效應的估計。然而，難以作 出這種估計。舉例來說，脈衝噪聲可能在在用用戶線上暫時引入更多的噪 聲。另外，人工噪聲或虛擬噪聲在低噪聲期間減少了用戶線上的可用帶寬 量，並且這種減少可能太劇烈而對長期連接來說不可行或不可接受。
在名為"DSL system traming，，的Cioffi等人的US 20060274893中公
開了現有解決方案的例子。它7>開了一種系統，所述系統訓練(train)新 用戶線以便訓練不中斷其它用戶線，並且所述系統基於插入新線路時減'J、 功率並測量串擾級別。在該特定例子中，連接用戶線已經在傳輸數據(即 處於在用狀態)，這意味著要求某些預補償以避免幹擾其它用戶線。該預 補償要求配置其它用戶線，這可能延遲對連接用戶線的初始化並且要求先 驗信息知道或估計串擾效應。在連續重新訓練的過程中將逐漸增加傳輸功 率。因此，會出現若千次服務中斷，並且僅可以在冗長的過程之後實現所 需要的數據速率。
本發明的目的是提供一種系統和方法，所述系統和方法使得能夠預先 估計和減輕由非在用用戶線未來引入的串擾效應，克服以上描述的現有技 術解決方案的缺點。本發明的另一目的是使得串擾補償機制能夠在涉及激 活非在用用戶線的場景中操作，即，使得有效的長期串擾補償機制能夠對 已在用用戶線上的有效帶寬和速度產生最小的影響。本發明的另一目的是 使得能夠全速激活即將接入的非在用用戶線。

發明內容
通過一種設備實現本發明的目的並克服現有技術解決方案的缺點，所 述設備包括到至少一個在用用戶線的接口和到至少一個非在用用戶線的接 口 ，所述設備特徵在於包括用於在所述非在用用戶線上傳輸第一信號的裝 置，和用於同步測量通過在所述非在用用戶線上傳輸所述第 一信號而引入 到所述在用用戶線的串擾的裝置。
實際上，當在所述非在用用戶線上傳輸信號時，所述設備能夠測量所 述非在用用戶線在所述在用用戶線上引入的串擾。所述設備覺察所述第一 信號在所述非在用用戶線上的所述傳輸，並且因而可以同步測量所述在用 用戶線上的改變，這些改變指示引入的串擾，或者所述設備可以基於所傳 輸的信號測量所述在用用戶線上的串擾。當然，所述設備不需要同時使用 測量的串擾的改變或者與傳輸所述第一信號同步。在^L所述設備或另一詔: 備、模塊或節點使用前，所述測量可以被存儲例如一段時間。例如，在實
際測量後若干秒或甚至幾分鐘，網絡分析儀或DSLAM的模塊可以請求所 測量的串擾信息。通常所述設備將監控例如相同結合件中或連接到諸如 DSLAM的相同端接設備的所有在用用戶線上，多於一個在用用戶線上的 串擾的改變。
在用用戶線是^皮初始化並因而能夠在諸如DSLAM和xDSL調製解調 器的兩個端點之間傳送用戶數據的用戶線。當前正在初始化的線路也可以 被視為在用用戶線，因為這些用戶線上有數據或信號的傳送，其可能被其 它線路引入的串擾損壞。非在用用戶線是一側的端接設備未連接或被斷開 或其初始化淨皮有意地或無意地延遲了的用戶線。在xDSL情況中，在用用 戶線是DSLAM和用戶終端設備(CPE )之間的、正初始化以在兩者之間 建立xDSL連接或已建立了連接的用戶線。非在用用戶線是CPE未連接或 被斷開或其初始化被有意地或無意地延遲了的用戶線。
在所述非在用用戶線上傳輸的所述第一信號可以是在所述在用用戶線 上引入串擾的任何信號。然而，最有益的是使用代表最壞情況場景的信號。 對最壞情況場景的串擾的測量提供可用於將在用用戶線調整為即將接入的 用戶線的有價值的信息。在將激活所述非在用用戶線之前，不必要立即傳 輸所述第一信號。所述第一信號不必是用戶線上第一時間傳輸的信號。例 如，所述第一信號可以在握手信號之後傳輸。當然，所述第一信號可以是 所述非在用用戶線上第一時間傳輸的信號。
使用根據本發明的設備的優點是測量與串擾相關的信息而不明顯影響 在用用戶線。諸如CPE的用戶終端設備和諸如DSLAM的操作終端設備 均可以測量通過非在用用戶線從所述第一信號引入的串擾。這意味著所述 設備知道激活非在用用戶線將如何影響現有用戶線。該信息可以例如用於 計算預補償矩陣。在用用戶線使用該矩陣在串擾效應出現前進行補償，因 而在效應出現前應儘可能準確地計算該矩陣。類似地，所述信息可以被諸 如網絡分析儀的網絡管理節點用於串擾避免算法，所述串擾避免算法使得
能夠在多個用戶線上進行線路管理並因而降低串擾的影響。舉例來說，比 特加栽(bitloading)可以在激活非在用線路之前通過例如改變虛擬噪聲或
人工噪聲設置的受控制的方式降低，而不是在激活非在用線路期間通過不 受控制的方式降低。總之，在激活非在用用戶線之前，對非在用用戶線對 在用用戶線上的串擾效應進行測量，提供了對串擾效應的強有力的估計， 可以在激活期間或之後預期所述串擾效應。
可選地，根據本發明的所述設備特徵在於用於傳輸信號的所述裝置適 於傳輸低功率信號。
低功率信號是傳輸功率顯著低於用戶線初始化期間或用戶線正常操作 期間的傳輸功率的信號。使用低功率信號確保對由非在用用戶線引入到在 用線路上的串擾的測量不中斷在用用戶線上的服務。舉例來說，全功率信 號可以影響在用用戶線到這樣的程度，以至於其上的服務被中斷或延遲， 可能需要例如重傳來克服由該測量產生的脈衝噪聲。對於像文件傳送的服 務，這不是個重大問題因為它們在用戶注意不到的情況下就可以處理重傳 或糾錯，然而，流服務卻可能在圖像中顯示出可見的不期望的膺像
(artefact)。
所述低功率信號可以在測量期間改變。例如測量實際可以包括多個信 號，由此增加每個信號的傳輸功率，或傳輸功率基於前一個傳輸的信號之 後的測量。
低功率信號的 一個例子是根據公式min,( -CA,)選擇的音調，其中對
於在用用戶線k，參數Nk指示以dBm/Hz表示的在接收器處的噪聲(包括 幹擾)級別，Ck，K是從非在用用戶線k到在用用戶線k的以dB表示的預 期的串擾的振幅。該公式確保對在用用戶線的影響不多於3dB，因而在用 用戶線上沒有或幾乎沒有由於測量造成的影響。如果考慮6dB的典型噪聲
容限，則更是如此。預期的串擾的振幅Ck,K可以在資料庫中找到、基於線
路長度估計或基於之前的測量估計等。特定的數值實例顯示出通過使用上 面的公式對在用用戶線影響較小。如果在用用戶線的接收噪聲Nk是 -130dBm/Hz並且估計的串擾振幅Ck，K是-50dB，則-80dBm/Hz的傳輸信號 對在用用戶線將有3dB的影響。
可選地，根據本發明的所述設備可以進一步包括用於測量通過在所述
至少 一個在用用戶線上傳輸至少第二信號而引入到所述非在用用戶線上串 擾的裝置。
串擾在兩個方向均起作用，即，所述在用用戶線也在所述非在用用戶 線上引入串擾。因此，測量所述非在用用戶線上來自所述在用用戶線的串 擾可以提供額外信息。該信息可以用於當激活特定非在用用戶線時，結合 與所述在用用戶線上來自所述非在用用戶線的串擾相關的串擾信息，確定 情況對所有用戶線將如何改變。所述與非在用用戶線上來自在用用戶線的 串贈目關的信息可以通過偵聽非在用用戶線來測量。因為線路是非在用的， 用戶線上應當沒有信號。因而，非在用用戶線上檢測到的任何信號實際上 是諸如來自其它線路或由環境效應引入的噪聲的外部影響。
可以基於其它在用用戶線上運行的所述第二信號測量來自所述其它在 用用戶線的所述影響。該第二信號可以是在常規數據傳輸之上發送的或可 以是常規數據傳輸本身的測試信號。通常，每個在用用戶線可以影響非在 用用戶線並由此傳送第二信號。除了常規數據傳輸和測試信號之外，所述 第二信號還可以是端點間的通信，以初始化端點之間的連接。
可選地，根據本發明的所述設備可以進一步包括用於估計《1入到所述 非在用用戶線的串擾的裝置，所述估計基於由所述非在用用戶線引入到所 述在用用戶線的串擾進行。
測量非在用用戶線上來自在用用戶線的串擾的可選方式是通過應用互
易性(reciprocity)來估計串擾。 一旦確定由所述非在用用戶線在所述在 用用戶線引入的串擾，所述設備就可以應用互易性來估計由所述在用用戶 線在所述非在用用戶線引入的串擾。
該解決方案的優點是僅要求測量一次串擾。因而，不要求額外測量減 少了串擾估計的時間和複雜性。該解決方案還進一步提供可以被串擾避免 或補償機制使用的串擾信息，所述串擾避免或補償機制允許以更高數據速 率初始化新線路。
可選地，根據本發明的所述設備可以進一步包括隨時間過去用於更新
線引入到所述非在用用戶線的串擾相關的信息的裝置。
如果保持相同條件，各用戶線之間的串擾隨時間慢慢改變。例如，如 果線路上的數據速率不變，串擾引入也將保持相對不變。因此，不需要持 續監控在用用戶線來自非在用用戶線的串擾影響。因而，不時地更新所述 信息足夠使可用信息保持最新並易於用於串擾補償或避免系統。可以定期 更新所述信息，例如每分鐘、每五分鐘、每二十分鐘，等等，或者以更長 或更短的隨機間隔進行更新，例如十分鐘為基礎間隔，每次增加或減去最 多六十秒，形成九到十一分鐘之間的間隔。
可選地，根據本發明的所述設備可以集成在數字用戶線接入復用器
(DSLAM)中。
DSLAM在中心局(CO )的運營商一側端接許多用戶線。因此，DSLAM 能夠與許多可以是在用或非在用的用戶線交互。另外，通過端接許多用戶 線，DSLAM將用戶線集中到一起並因而成為引入串擾的物理位置。另夕卜， DSLAM涉及初始化非在用用戶線，並且在在用或非在用線路上實施串擾 測量以監控其上的改變。由此，根據本發明的所述設備集成到DSLAM中 提供了各種優點而不用對現有設備進行大量修改。所述設備集成到 DSLAM中向所有的可用用戶線提供接口，使得設備操作可行。另外，所 述設備可以輕鬆地向DSLAM提供所述測量，這意味著DSLAM可以使用 所述測量初始化其它用戶線。
可選地，根據本發明的所述設備可以集成在網絡分析儀中。 所述網絡分析儀知道整個網絡或其中的一部分。這可以有益於向網絡 中的各節點提供串擾測量。例如，彼此接近的兩個DSLAM可以受益於另 一個DSLAM實施的測量。另外，可以物理綁定或虛擬綁定用戶線。網絡 分析儀可以知道關於DSLAM中無用的用戶線的綁定。網絡分析儀可以進
一步提供算法以避免網絡中的串擾效應並因而可以從串擾測量中受益，所 述串擾測量從非在用用戶線到在用用戶線或從在用線路到非在用線路。
本發明進一步涉及一種用於包括到至少一個在用用戶線的接口和到至 少一個非在用用戶線的接口的設備中的方法，該方法特徵在於包括在所述
非在用用戶線上傳輸第一信號的步驟和同步測量串擾的步驟，所述串擾由 在所述非在用用戶線上傳輸所述第 一信號引入到所述在用用戶線。


圖1示出了 DSL網絡的概況，其中DSLAM配備有根據本發明的設 備的實施例；以及
圖2示出了根據本發明一個實施例的使用互易性估計兩個用戶線之間 的串擾的案例。
具體實施例方式
圖1示出了 DSL網絡的概況，所述DSL網絡具有數字用戶線接入復 用器(DSLAM)lOl和分別以121至126編號的多件用戶終端設備(CPE) CPE1至CPE6。 DSLAM 101由網絡終端(NT) 102和分別以103至105 編號的線路終端板(LT) LT1至LT3構成。每個線路終端板103至105 連接兩個用戶線111至116,用戶線111至116依次連接CPE1至CPE6。 每個LT 103至105進一步藉助總線106連接至網絡終端102。網絡終端 102還連接上行鏈路107，上行鏈路107將DSLAM 101和DSLAM 101所 屬的DSL運營商的邊緣網絡或匯聚網連接起來。
每個LT 103至105配備有根據本發明的設備108至110的實施例， 以測量多個用戶線之間的串擾。例如，在該特定例子中，LT1 103連接用 戶線111和112，用戶線111和112分別連接CPE1121和CPE2 122。在 該特定例子中，CPE1被斷開，意味著用戶線111是非在用的並因而不在 用戶線112上注入串擾。假定在該特定例子中，設備108至110每20分鐘 測量非在用用戶線上的串擾。因而，對該例子，設備108每20分鐘將在用 戶線111上傳輸信號並同時測量用戶線112上的串擾。除了該測量之外， 設備108還可以組織由設備109和/或設備110進行測量。這意味著設備 108可以將即將發送的信號通知設備109和/或設備110，並要求測量連接 到LT2 104和/或LT3 105的在用線路上的串擾的改變。箭頭130指示由非
在用用戶線111在用戶線112至116上引入的串擾，在該特定例子中假定 用戶線112至116都是在用的。這確保DSLAM IOI中每個LT覺察來自 非在用用戶線111的串擾效應，並且可以考慮該信息用於串擾避免或補償 機制。
當然，其它實施例可以具有多於六個的連接到單個DSLAM的CPE。 通常線路終端板將同時支持48、 72、 96或更多用戶線。另外，DSLAM可 以支持多於一個線路終端板。根據本發明的每個設備能夠在多於兩個用戶 線上測量。還應當注意，根據本發明的設備可以是DSLAM中的單個模塊， 其例如通過總線106連接到線路終端板。這種模塊能夠命令LT在特定用 戶線上傳輸信號，並命令該LT和/或其它LT測量在用用戶線上的串擾。 還應當注意，根據本發明的設備可以是線路終端板上的模塊。
儘管在圖1中沒有示出，所述設備還可以進一步測量由該例子中是112 至116的在用用戶線引入到非在用用戶線111的串擾。所述設備可以通過 偵聽非在用用戶線111，或基於所測量的從非在用用戶線引入到在用用戶 線的串擾進行估算，來實施這樣的測量。
圖2示出了分別連接到CPE1 121和CPE2 122的兩個用戶線111和 112。假定用戶線lll是非在用用戶線，用戶線112是在用用戶線。該圖由 四部分構成，其中圖a.示出了兩個用戶線lll和112之間的下行串擾。從 非在用用戶線111引入到在用用戶線112上的下行串擾201^^皮用於估計由 在用用戶線112引入到非在用用戶線111上的下行串擾202。圖2在b.部 分進一步示出了由非在用用戶線lll引入到在用用戶線112上的上行串擾 203和由在用用戶線112引入到非在用用戶線111上的上行串擾204,其中 基於串擾204測量估計串擾203，或反之亦然。圖2在c.部分示出了由非 在用用戶線111引入到在用用戶線112上的上行串擾205和由在用用戶線 112引入到非在用用戶線lll中的下行串擾206，其中基於串擾205估計串 擾206，或反之亦然。最後，圖2在d.部分示出了由非在用用戶線111引 入到在用用戶線112中的下行串擾207和由在用用戶線112引入到非在用 用戶線111中的上行串擾208，其中基於串擾207估計串擾208，或反之亦
然。應當注意，儘管示出了若干基於互易性對串擾的估計，，可能實施比 示出的實施例更多的組合。
在一個特定例子中，所述估計可以通過這樣的假定作出，假定由非在
路上的串擾。在這種情況下，對於串擾202的估計可以是它等於串擾201。 然而，可以使用更複雜的功能來基於串擾201確定串擾202，例如考慮來 自多個在用用戶線的串擾、各用戶線的數據速率、關於201和202之間的 關係的歷史信息等的功能。
儘管已通過參考特定的實施例說明了本發明，對本領域的技術人員將 顯而易見的是，本發明不限於以上說明性的實施例的細節，以及可以在不 背離其精神和範圍的情況下對本發明實現各種改變和修改。本發明的實施 例因此從各方面將被視為是說明性的和非限制性的，本發明的範圍通過所 附權利要求而不是通過以上描述所指出，並且因此在權利要求的等價性的 意義和範圍之內出現的所有改變都要被包含於其中。換言之，其被預期覆 蓋落入基本底層原理的精神和範圍之內的以及其本質屬性在該專利申請中 被權利要求了的任何的和所有的修改、變化或等同物。此外，該專利申請 的讀者將理解詞語"包括了"或"包括"不排除其它單元或步驟，詞語"一" 不排除多個，以及諸如計算機系統、處理器或另一集成單元的單個單元可 以實現在權利要求中所述的若干裝置的功能。權利要求中的任何參考標記 不應被解釋為限制有關的各權利要求。當術語"第一"、"第二"、"第 三"、，，a"、 ，，b"、 ，，c，，以及相似的術語在描述中或在權利要求中被 使用時， 其被引入在類似的單元或步驟之間進行區分，並且其不必描述序列順序或 時間順序。應當理解，這樣使用的術語在適當的環境中是可互換的，並且 本發明的實施例能夠才艮據本發明以其它順序或以不同於以上所描述的或示 出的方向操作。
權利要求
1.一種設備(108，109，110)，包括到至少一個在用用戶線(112)的接口和到至少一個非在用用戶線(111)的接口，其特徵在於，所述設備(108，109，110)包括用於在所述非在用用戶線(111)上傳輸第一信號的裝置和用於同步測量通過在所述非在用用戶線(111)上傳輸所述第一信號而引入到所述在用用戶線(112)的串擾(130；201，203，205，207)的裝置。
2. 根據權利要求1所述的設備(108， 109,110 )，其特徵在於，用於 傳輸信號的所述裝置適於傳輸低功率信號。
3. 根據權利要求l所述的設備(108,109,110)，其特徵在於，所述 設備(108， 109,110 )進一步包括用於測量通過在所述至少一個在用用戶線(112 )上傳輸至少第二信號而引入到所述非在用用戶線(111 )的串擾(202， 204,206,208)的裝置。
4. 根據權利要求l所述的設備(108，109，110)，其特徵在於，所述 設備進一步包括用於基於由所述非在用用戶線引入到所述在用用戶線的所 述串擾(130; 201, 203， 205, 207 )估計引入到所述非在用用戶線的串擾(202, 204,206,208)的裝置。
5. 根據權利要求l所述的設備(108,109,110),其特徵在於，所述 設備包括用於隨著時間的過去，更新與由所述非在用用戶線(111)引入 到所述在用用戶線(112)的所述串擾(130; 201， 203， 205, 207 )或由所述 在用用戶線(112)引入到所述非在用用戶線(111)的串擾相關的信息的 裝置。
6. 根據權利要求1所述的設備(108， 109， 110 )，其特徵在於，所述 設備集成到數字用戶線接入復用器DSLAM (101)中。
7. 根據權利要求1所述的設備(108， 109， 110 )，其特徵在於，所述 設備集成到網絡分析儀中。
8. —種在包括到至少一個在用用戶線(112)的接口和到至少一個非在用用戶線(111)的接口的設備(108,109,110)中使用的方法，其特徵 在於，所述方法包括在所述非在用用戶線(111)上傳輸第 一信號的步驟和同 步測量串擾(130; 201， 203, 205， 207)的步驟，所述串擾(130; 201， 203, 205, 207)通過在所述非在用用戶線(111)上傳輸所述第一信號引入到所述在 用用戶線(112)。
全文摘要
本發明涉及用於測量串擾的設備和相關方法。所述設備(108，109，110)包括到至少一個在用用戶線(112)的接口和到至少一個非在用用戶線(111)的接口。所述設備(108，109，110)包括用於在所述非在用用戶線(111)上傳輸第一信號的裝置和用於同步測量串擾(130；201，203，205，207)的裝置，所述串擾(130；201，203，205，207)通過在所述非在用用戶線(111)上傳輸所述第一信號引入到所述在用用戶線(112)。
文檔編號H04B3/46GK101364818SQ200810128080
公開日2009年2月11日 申請日期2008年7月29日 優先權日2007年8月10日
發明者J·S·韋爾蘭當, J·馬埃斯, M·佩特斯, M·蓋納赫 申請人:阿爾卡特朗訊公司