一種信道矩陣的管理方法及其裝置的製作方法
2023-12-01 13:43:16
專利名稱：一種信道矩陣的管理方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明通信領域，尤其涉及一種應用於對數字用戶線DSL信道矩陣的更新過程的信道矩陣管理方法及其裝置。
背景技術：
xDSL(通用數字用戶線)是一種在無屏蔽雙絞線(Unshielded Twist Pair，UTP)傳輸的高速數據傳輸技術，除了IDSL(ISDN數字用戶線)和SHDSL等基帶傳輸的DSL外，通帶傳輸的xDSL利用頻分復用技術使得xDSL與傳統電話業務(POTS)共存於同一對雙絞線上，其中xDSL佔據高頻段，POTS佔用4KHz以下基帶部分，POTS信號與xDSL信號通過分離器(Splitter)分離。通帶傳輸的xDSL採用離散多音頻調製(DMT)。提供多路xDSL接入的系統叫做DSL接入復用器(DSLAM)，其系統參考模型如圖1所示。
電話雙絞線作為一種傳輸信道，其無失真信道容量必須滿足香農的信道容量公式其中C為信道容量，B為信號帶寬，S為信號能量，N為噪聲能量。由此可見，提高信號帶寬和信號能量都能提高信道的傳輸容量。但是信號帶寬由信道的幅頻特性決定；信號能量被器件，頻譜兼容等限定；兩者均被限制在一定的範圍內。因此xDSL的傳輸容量在這兩個條件的基礎上不可能進一步的提高。然而，從噪聲能量N的角度考慮，只要降低噪聲的能量，線路的傳輸容限能適當的增加。
隨著xDSL技術使用的頻帶的提高，串擾(Crosstalk)尤其是高頻段的串擾問題表現得日益突出。由於xDSL上下行信道採用頻分復用，近端串擾(NEXT)對系統的性能不產生太大的危害；但遠端串擾(FEXT)會嚴重影響線路的傳輸性能。當一捆電纜內有多路用戶都要求開通xDSL業務時，會因為遠端串擾(FEXT)使一些線路速率低、性能不穩定、甚至不能開通等，最終導致DSLAM的出線率比較低。
目前業界提出了vectored-DSL技術，主要利用在DSLAM端進行聯合的收發的可能性，使用信號處理的方法來抵消遠端串擾的幹擾。最終使每一路信號中不存在遠端串擾幹擾，以提高傳輸容量。圖2和圖3分別示出了在DSLAM端同步發送和同步接收信號的工作情形。
圖2和圖3所示的共享信道H在頻率域上可以表示為矩陣形式
Hkm(f)是從線對m到線對k的傳輸方程，當m＝k時，Hmm(f)表示用戶m的直接信道；當m≠k時，Hkm(f)表示用戶m對用戶k的串擾信道。又分別設X(f)是一個L×1的信道輸入向量，Y(f)是一個L×1的信道輸出向量，N(f)為噪聲向量。最終，把信道傳輸方程表達為如下形式 Y(f)＝H(f)X(f)+N(f) 在上下行頻分復用的技術中，對於向量化和信道矩陣H僅僅只用考慮遠端串擾。消除串擾的方法包括QR分解法和SVD分解法。在QR分解法對於下行信道串擾由下行向量接收器進行消除，對於上行信道串擾由上行向量接收器消除。
GDFE可用來估計用戶的輸入向量X。GDFE(Generalized DecisionFeedback Equalization)類似於DFE(從單個信道傳輸中消除信號間幹擾的方法)，可應用於任何一個y＝Hx+n形式的信道。
參見圖4，為下行向量接收器的示意圖，其具體工作步驟如下 1、HT矩陣根據QR分解可以寫成這裡Ri是上三角矩陣，Qi是unitary矩陣即上標*表示共軛轉置變換，HiT是H的轉置矩陣。則 2、令diag表示對角化矩陣。
則對於無噪聲的信道，輸出則變為是一個對角矩陣，從而消除了串擾。
例如，當L＝4時 則R可寫為 令則 對於4個用戶的輸出則分別為
R22Tx2，R33Tx3，
從而消除了串擾。
參見圖5，為上行向量接收器示意圖，具體步驟包括 1、Hi矩陣根據QR分解可以寫成Hi＝Qi·Ri，這裡R是一個上三角矩陣，Qi是unitary矩陣即上標*表示共軛轉置變換。
2、上行接收端為 Yi＝Hixi+Ni 將上式兩邊同時乘以Qi*得到 則 從上式可以看出則對於無噪聲的信道，輸出則為是一個上三角矩陣。
3、利用GDFE估計輸出值。可以看出第L個輸出是無串擾的值，並且可以用簡單的解碼器來估計，得到第L個輸出值。在第L-1個輸出中，減去第L個估計結果，則消除了第L個tone對第L-1個tone上的串擾，通過簡單估計，則可以得到第L-1個輸出值。依此類推，每次減去前一次所估計出的值，得到第1個輸出值，這樣則消除了串擾。
例如，當L＝4時 Hi＝QiRi則R可寫為 對於Yi＝Hixi+Ni，兩邊同時乘以Qi*得到 對於 無噪聲信道 可以看出第4個輸出是無串擾的值，並且可以用簡單的解碼器來估計，得到第4個用戶輸出值。在第3個輸出中，減去第4個估計結果，則消除了第4個用戶對第3個用戶的串擾，通過簡單估計，則可以得到第3個用戶的輸出值。依此類推，每次減去前一次所估計出的值，得到第1個用戶的輸出值，這樣則消除了串擾。
從上述流程可以看出，消除串擾需要依據信道矩陣H，但是，當有用戶上線時，該用戶會對其他用戶信道產生串擾，而此時的串擾抵消器(或預編碼器)是採用該用戶上線之前的信道矩陣計算求得的，因此會打亂之前的平衡，導致串擾消除性能下降。若要真正消除串擾，需要在信道矩陣發生變化時，及時獲取上線用戶的信道信息以及串擾信道信息，並引入到信道矩陣中，以便準確消除串擾。因此，當用戶上下線時，如何得知用戶上下線情況以及如何對信道矩陣及時更新是目前需要解決的問題。
發明內容
本發明提供一種信道矩陣的管理方法，用以解決現有技術中存在的因無法及時獲知用戶上下線情況以及在用戶上線時無法及時更新信道矩陣導致串擾消除性能下降的問題。
基於相同的技術構思，本發明另提供一種信道矩陣的管理裝置。
本發明提供的信道矩陣的管理方法，包括以下步驟 獲知用戶上下線情況； 獲知用戶上線時，將該用戶信道信息的歷史記錄加入到所述信道矩陣中； 獲知用戶下線時，記錄該用戶當前的信道信息，並將該用戶的信道信息從所述信道矩陣中刪除。
上述方法中，所述用戶信道信息的歷史記錄為該用戶上一次下線時的信道信息。
上述方法中，當用戶下線時，將所述信道矩陣中該用戶的信道信息記錄到資料庫中； 當用戶上線時，從所述資料庫中讀取該用戶的信道信息的歷史記錄，加入到所述信道矩陣中。
上述方法中，還包括步驟 用戶上線後，對該用戶的信道進行跟蹤微調，並用微調後的信道信息更新所述信道矩陣中該用戶的信道信息。
上述方法中，所述用戶的信道信息包括該用戶的直接信道信息和該用戶對其他用戶的串擾信道信息，以及其他用戶對該用戶的串擾信道信息。
上述方法中，通過局端DSL接入復用器管理層獲知用戶上下線的情況。
本發明提供的信道矩陣的管理裝置，包括獲取單元、存儲單元、信道矩陣單元和管理單元； 所述存儲單元，用於存儲用戶信道信息的歷史記錄； 所述信道矩陣單元，用於存儲當前在線用戶信道矩陣； 所述獲取單元，用於獲取用戶上下線情況，並在獲知用戶上線時，向所述管理單元發送用戶上線的指令；在獲知用戶下線時，向所述管理單元發送用戶下線的指令； 所述管理單元，用於按照所述用戶上線的指令，將所述存儲單元中的用戶信道信息的歷史記錄加入到所述信道矩陣單元的信道矩陣中；用於按照所述用戶下線的指令，將所述信道矩陣單元的信道矩陣中的用戶信道信息記錄到所述存儲單元，並從所述信道矩陣中刪除該用戶的信道信息。
所述存儲單元為資料庫存儲單元。
所述獲取單元為DSL接入復用器管理層。
上述裝置中，還包括微調單元，用於對在線用戶的信道進行跟蹤微調，並將微調後的信道信息發送到所述信道矩陣單元中更新所述信道矩陣。
本發明有益效果如下 本發明通過獲取用戶上下線情況，並在獲知用戶上線時，將該用戶的信道信息的歷史記錄加入到信道矩陣，在獲知用戶下線時，從信道矩陣中刪除用戶信道信息，並將當前該用戶的信道信息進行記錄，從而根據用戶的上下線情況及時更新信道矩陣，解決了現有技術中不能根據用戶上下線情況及時更新信道矩陣的問題，進而可解決因為用戶上下線導致串擾消除性能下降的問題。
圖1為xDSL系統參考模型示意圖； 圖2為現有技術中在DSLAM端聯合發送，在用戶端分別接收的示意圖； 圖3為現有技術中在用戶端分別發送，在DSLAM端聯合接收的示意圖； 圖4為現有技術的下行串擾接收器示意圖； 圖5為現有技術的上行串擾接收器示意圖； 圖6為本發明實施例的信道矩陣H管理流程示意圖； 圖7為本發明實施例的信道矩陣管理裝置結構示意圖。
具體實施例方式 針對DSL用戶信道串擾問題，本發明提出了一種簡單有效的動態管理信道矩陣的方法，以保證用戶上下線時的串擾抵消性能。下面結合實施例和附圖對本發明進行詳細描述。
用戶上下線會引起兩個問題一、如何及時獲知用戶的上下線情況；二、如何及時更新用戶上下線後的信道矩陣，以便根據信道矩陣的信息來對串擾進行消除。
對於第一個問題，即如何獲知用戶的上下線情況，在vectored-DSL技術中，由於是通過在CO端(Central Office，局端)對所有用戶的聯合收發處理進行串擾抵消的，因此CO端對所有用戶都進行了統一的管理。因此通過CO端的DSLAM管理層可以直接獲知用戶上下線的情況。
對於第二個問題，即如何及時更新用戶上下線後的信道矩陣問題，由於用戶的上線會打亂之前的平衡，因此希望能及時快速地獲得上線用戶的信道信息(直接信道以及串擾信道)，並加入到信道矩陣中，以便及時對上線用戶產生的串擾以及其他用戶對該上線用戶產生的串擾進行消除。本發明針對該問題，在CO端建立一個資料庫，用來存儲所有用戶的信道信息的歷史記錄。當用戶上線時，從資料庫中讀取用戶的信道信息的歷史記錄，加入到信道矩陣中；當用戶下線時，將信道矩陣中該用戶的信道信息保存到資料庫中。由於信道是隨時間慢變化的，因此可以在用戶加入之後，對信道進行跟蹤微調，並將微調結果更新信道矩陣中該用戶的信道信息。在用戶下線的時候，將用戶當前時刻的信道信息保存到資料庫中，以備下次使用。
下面以通過對信道矩陣H進行為例為例，對本發明方法進行詳細描述。
參見圖6，為本發明實施例的信道矩陣H的管理流程示意圖。在圖4中，DSLAM管理層負責獲知用戶上下線的情況；DSMC為DSM(動態功率譜管理)中心，負責對信道矩陣H和資料庫進行管理操作，信道矩陣H的管理流程具體步驟包括 首先，DSLAM管理層獲知用戶上下線的情況。由於是在CO端對所有用戶進行統一管理的，則DSLAM的管理層必然知道用戶運行的情況，也就能夠獲知用戶上下線的情況。當DSLAM管理層獲知到有用戶1下線時，將用戶1下線的情況傳送給DSMC。
DSMC獲知用戶1下線後，將信道矩陣H中該用戶的信道信息保存到資料庫中，以便該用戶下次上線時，使用資料庫中存儲的信道信息的歷史記錄更新信道矩陣H，同時，DSMC還從信道矩陣H中將該用戶的信道信息刪除。
例如，假設當前矩陣H為
式中，L表示當前在線用戶總數。
資料庫中以數組形式存儲的用戶信道信息為
式中，M表示該DSLAM連接的用戶總數，且M≥L。
當用戶1下線時，將矩陣H中的用戶1的直接信道信息以及串擾信道信息(用戶1的串擾信道包括用戶1對其他用戶的串擾信道以及其他用戶對用戶1的串擾信道)存儲到資料庫中，即用H1m(f)(m＝1，...L)以及Hm1(f)(m＝1，...L)以替代資料庫中原用戶1的信道信息H1m′(f)(m＝1，...L)以及Hm1′(f)(m＝1，...L)。並且將信道矩陣H中用戶1的直接信道和串擾信道信息刪除，更新後的信道矩陣H為
CO端的DSLAM管理層繼續監控用戶的運行情況，對每一個下線用戶都按照上述流程更新信道矩陣H和資料庫信息。CO端還對所有在線用戶的信道進行跟蹤微調處理，並用微調的結果不斷更新信道矩陣H。
當CO端獲知有用戶1上線時，將用戶1上線的情況傳送給DSMC。
DSMC獲知用戶1上線後，將資料庫中用戶1的信道信息加入到信道矩陣H中，更新矩陣H。例如，用戶1上線前的信道矩陣H為
式中，L表示當前在線用戶總數。
資料庫中以數組形式存儲的用戶信道信息為
式中，M表示該DSLAM連接的用戶總數，且M≥L。
用戶1上線時，將資料庫中用戶1的信道信息即H1m′(f)(m＝1，...L)以及Hm1′(f)(m＝1，...L)加入到信道矩陣中。
則此時的信道矩陣更新為
由於信道是隨時間慢變化的，因此可在將用戶信道信息加入矩陣H後，對用戶信道進行跟蹤微調。由於引入了用戶信道信息的歷史數據，該歷史數據為用戶上一次下線時的信道信息，該歷史數據與當前的信道之間的差別不是很大，並且通過對信道的跟蹤微調可以使歷史數據逐漸逼近用戶當前的信道信息，從而可以保證信道矩陣的準確性，保證串擾消除的性能。
CO端對於每一個上線的用戶都按照上述流程更新信道矩陣H。
如果局端連接的用戶很多，一個DSLAM的處理能力不能滿足需求，在CO端一般會有多個DSLAM。每個DSLAM都將其獲知的用戶上下線情況發送給DSMC，DSMC針對每個DSLAM上報的用戶上下線情況都會按照上述流程更新信道矩陣H。
信道矩陣H可用於信道串擾消除，即對用戶上下線時產生的串擾進行消除，消除串擾的方法包括QR分解法和SVD分解法。
基於與上述動態管理信道矩陣相同的技術構思，本發明提供了一種信道矩陣的管理裝置。
參見圖7，為本發明實施例的信道矩陣管理裝置結構示意圖。該裝置位於CO端，包括獲取單元、存儲單元、信道矩陣單元和管理單元，以及微調單元。
獲取單元為DSLAM管理層，用於獲知用戶上下線情況，並在獲知用戶上線時，通知管理單元用戶上線；在獲知用戶下線時，通知管理單元用戶下線。
管理單元用於按照獲取單元發送的用戶上線指令，將存儲單元中存儲的該用戶信道信息的歷史記錄(該用戶上一次下線時的信道信息的歷史記錄)加入到信道矩陣單元的信道矩陣中；還用於按照獲取單元發送的用戶下線指令，將信道矩陣單元的信道矩陣中的用戶信道信息記錄到存儲單元，並從信道矩陣中刪除該用戶的信道信息。
存儲單元用於存儲用戶信道信息的歷史記錄。存儲單元為資料庫存儲單元，即將用戶信道信息的歷史記錄存儲到資料庫中。
信道矩陣單元中存儲當前在線用戶信道矩陣。
微調單元用於對在線用戶的信道進行跟蹤微調，並將微調結果發送到信道矩陣單元更新信道矩陣。
如果局端連接的用戶很多，一個DSLAM的處理能力不能滿足需求，在CO端一般會有多個DSLAM。每個DSLAM負責一定數量的用戶信道，並對應一個信道矩陣。此時，每個DSLAM都對應有一個上述信道矩陣管理裝置。
信道矩陣單元可連接串擾消除器，串擾消除器採用QR分解法和SVD分解法等利用該信道矩陣進行串擾消除。
綜上所述，本發明實施例通過利用DSLAM管理層獲取用戶上下線情況，並以此對信道矩陣進行管理。在獲知用戶下線時，將該用戶的信道信息從信道矩陣中刪除，並存儲到資料庫中，以備用戶上線時使用；當用戶上線時，從資料庫中讀取該用戶的信道信息並加入到信道矩陣中，從而實現根據用戶上下線情況對信道矩陣進行及時更新。通過對信道矩陣的及時更新可避免用戶上下線對串擾消除性能的影響。另外，本發明實施例提供的方法和系統簡單易行。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種信道矩陣的管理方法，應用於對數字用戶線DSL信道矩陣的更新過程，其特徵在於，包括以下步驟
獲知用戶上下線情況；
獲知用戶上線時，將該用戶信道信息的歷史記錄加入到所述信道矩陣中；
獲知用戶下線時，記錄該用戶當前的信道信息，並將該用戶的信道信息從所述信道矩陣中刪除。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述用戶信道信息的歷史記錄為該用戶上一次下線時的信道信息。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，當用戶下線時，將所述信道矩陣中該用戶的信道信息記錄到資料庫中；
當用戶上線時，從所述資料庫中讀取該用戶的信道信息的歷史記錄，加入到所述信道矩陣中。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括步驟
用戶上線後，對該用戶的信道進行跟蹤微調，並用微調後的信道信息更新所述信道矩陣中該用戶的信道信息。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述用戶的信道信息包括該用戶的直接信道信息和該用戶對其他用戶的串擾信道信息，以及其他用戶對該用戶的串擾信道信息。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過局端DSL接入復用器管理層獲知用戶上下線的情況。
7.一種信道矩陣的管理裝置，應用於對數字用戶線DSL信道矩陣的更新過程，其特徵在於，包括獲取單元、存儲單元、信道矩陣單元和管理單元；
所述存儲單元，用於存儲用戶信道信息的歷史記錄；
所述信道矩陣單元，用於存儲當前在線用戶信道矩陣；
所述獲取單元，用於獲取用戶上下線情況，並在獲知用戶上線時，向所述管理單元發送用戶上線的指令；在獲知用戶下線時，向所述管理單元發送用戶下線的指令；
所述管理單元，用於按照所述用戶上線的指令，將所述存儲單元中的用戶信道信息的歷史記錄加入到所述信道矩陣單元的信道矩陣中；用於按照所述用戶下線的指令，將所述信道矩陣單元的信道矩陣中的用戶信道信息記錄到所述存儲單元，並從所述信道矩陣中刪除該用戶的信道信息。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述存儲單元為資料庫存儲單元。
9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述獲取單元為DSL接入復用器管理層。
10.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，還包括微調單元，用於對在線用戶的信道進行跟蹤微調，並將微調後的信道信息發送到所述信道矩陣單元中更新所述信道矩陣。
全文摘要
本發明公開了一種信道矩陣的管理方法及其裝置，本發明方法包括以下步驟獲知用戶上下線情況；獲知用戶上線時，將該用戶信道信息的歷史記錄加入到所述信道矩陣中；獲知用戶下線時，記錄該用戶當前的信道信息，並將該用戶的信道信息從所述信道矩陣中刪除。採用本發明可根據用戶上下線情況，及時更新信道矩陣，進而根據該信道矩陣及時準確地消除信道串擾，避免因為用戶上下線導致串擾消除性能下降。
文檔編號H04B3/00GK101192849SQ20061014554
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月20日 優先權日2006年11月20日
發明者軍 周, 龍國柱, 東 衛, 方李明, 陳子歡 申請人:華為技術有限公司