xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法和裝置的製作方法

2023-10-11 02:14:44

專利名稱：：xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法和裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及通信領域，更具體而言，涉及一種用於動態管理xDSL上下行共用頻率的動態頻譜管理方法和裝置。
背景技術：
：xDSL(DigitalSubscriberLine，數字用戶線，縮寫為DSL，xDSL是指各種數字用戶線)是一種在電話雙絞線(無屏蔽雙絞線，UnshieldedTwistPair，UTP)上的高速數據傳輸技術。經過多年的發展，已經從第一代的ADSL(AsymmetricalDigitalSubscriberLine，非對稱數字用戶線)發展到現在的第二代的ADSL2、ADSL2+以及更新的VDSL(Very-high-bit-rateDigitalSubscriberLine，甚高速數字用戶線)和VDSL2。ADSL和VDSL是一種多載波系統，它採用離散多音頻調製(DiscreteMulti-TONEModulation，縮寫為DMT)方式，將頻域分為多個互不重疊的子信道，每個子信道指定為上行或下行傳輸。每個子信道對應不同頻率的載波，在不同的載波上分別進行QAM調製。對頻域的這種劃分大大方便了DSL的設計。圖1示出了相關技術的xDSL系統100的參考模型。如圖1所示，DSLAM120包括用戶端收發單元122和分離/整合器124，在上行方向，用戶端收發單元122接收來自計算機110的DSL信號並對所收到的信號進行放大處理，將處理後的DSL信號發送至分離/整合器124；分離/整合器124將來自局端收發單元122的DSL信號和電話終端130的POTS信號進行整合處理；整合後的信號通過多路的UTP140的傳輸，由對端的DSLAM150中的分離/整合器152接收；分離/整合器152將所接收的信號進行分離，將其中的POTS信號發送至公用電話交換網(PublicSwitchedTelephoneNetwork，縮寫為PSTN)160，將其中的DSL信號發送至DSLAM150的收發單元154，收發單元154再將所收到的信號進行放大處理後發送至網絡管理系統(NetworkManagementSystem，縮寫為NMS)170。在信號的下行方向，則信號按照與上述相反的順序進行傳輸。圖2示出了相關技術的VDSL2的三種主要頻譜劃分。xDSL技術將整個頻域劃分為上行(用戶到交換局)部分和下行(交換局到用戶)部分，上、下行頻帶間互不重疊，互相獨立。ADSL(ADSL2)使用1.1MHz以下頻譜，25kHz～138kHz為上行，138kHz～1.1MHz為下行，可提供上行最大800kbps(1.5Mbps)、下行最大8Mbps(16Mbps)的速率，ADSL2+將下行頻譜帶寬擴展到2.2MHz，能夠提供最大25Mbps下行速率和最大3Mbps上行速率，VDSL採用最大12MHz的頻率，能提供最大52Mbps下行速率和最大26Mbps上行速率，而VDSL2甚至使用高達30MHz的頻譜，能夠提供最高上下行對稱100Mbps的速率。G.993.2中給出了VDSL2在0～12MHz之間以及12MHz～30MHz之間的上、下行頻域劃分。如圖2所示，目前12MHz以下的頻譜劃分主要有三種。圖3示出了相關技術中的遠端串擾和近端串擾示意圖。用戶電纜基本上都包含多對(25對或以上)雙絞線，在各個雙絞線上可能運行了多種不同的業務，各種類型的xDSL同時工作的時候互相之間會產生串擾，其中某些線路會因為這個原因性能急劇下降；當線路比較長時，某些線路根本不能開通任何形式的DSL業務。串擾是當前DSLmodem(數據機)(如ADSL，VDSL)系統中影響用戶速率的主要因素，可分為遠端串擾(FEXT)和近端串擾(NEXT)，如圖3所示。通常NEXT的影響要比FEXT大，但在ADSL/VDSL中，由於採用了上、下行頻域分隔和頻分復用技術，FEXT的影響要遠大於NEXT，特別是在CO/RT混合使用環境中更是如此。如圖3所示，由於xDSL上下行信道採用頻分復用，所以近端串擾(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。圖4示出了相關技術的CO/RT混合用戶場景示意圖。xDSL技術通過調整各個頻帶的發射功率來消除或減弱噪聲，以達到提高數據速率的目的。傳統的調整功率的方法為靜態頻譜管理方法，其中包括平坦功率回饋方法(FlatPowerBack-Off)，參考PSD方法(ReferencePSDMethod)和參考噪聲法(ReferenceNoiseMethod)等。動態頻譜管理方法(DynamicSpectrumManagement-DSM)是近幾年提出的能更加有效地管理分配功率的方法，它克服了靜態頻譜管理方法的缺陷，動態地調整功率來達到消除或減弱各用戶之間串擾影響的目的，能大大地提高速率。特別是在CO/RT混合使用的情況下短線對長線的串擾影響較大。如圖4所示，線路2對線路1的影響要遠遠大於線路1對線路2的影響。通過動態頻譜管理方法可以大大降低串擾的影響從而提高速率。DSM技術還沒有商用，圖5示出了相關技術的DSM參考模型示意圖。目前DSM第一層面的主流架構如圖5所示，有一個控制器SMC(SpectrumMaintenanceCenter)和三個控制接口，分別為DSM-S、DSM-C、DSM-D。SMC通過DSM-D接口從DSL-LT讀取DSL線路的工作狀態等參數，通過DSM-S接口與其相關聯的SMC進行信息交互，當SMC掌握足夠的信息，作一系列的優化算法，最後通過DSM-C向DSL-LT下發控制參數，使線路工作在最佳的狀態。具體地，DSM就是自動調整網絡中各個數據機上的傳輸功率來達到消除串擾的目的。特別是在CO/RT混合應用的情況下短線對長線的串擾影響較大。如圖4所示，線路3對線路1的影響要遠遠大於線路1對線路32的影響。DSM的目標就是通過調整發射功率使每個數據機在達到自身速率最大化和減少對其它數據機的串擾影響之間達到一個平衡。在現有的xDSL標準裡，使用BIT表項和GAIN表項來表明每個子載波所能承載的比特數和發射功率。Bitswapping技術主要是通過調整這兩個表項來達到目的。BIT表項(bittable，比特表)如下表1所示表1比特表其中，每個比特表項b表示xDSL線路上對應的子頻段TONE所能承載的比特數目，標準規定每項不能超過15。該比特數目的大小決定了對應子頻段的線路速率，調整比特表項的大小，即可改變該子頻段的線路速率。實際過程中，一個BIT表項確定一個唯一的線路速率，反之線路速率可以通過多個不同的BIT表項獲得，其中就某種前提條件來說，存在唯一一個最優的BIT表項。GAIN表項(gaintable，增益表)如下表2所示表2增益表其中，每個增益表項g表示xDSL線路上對應的子頻段TONE的數據發送功率。該功率的大小決定了對應子頻段承載的數據量，調整增益表項的大小，即可改變該子頻段的數據發送功率。儘管DSM方法可以通過調整功率大大降低串擾的影響，但隨著用戶對速率需求的不斷提升以及用戶需求的多樣化發展趨勢，用戶對上、下行速率的要求是隨著實際應用需求動態變化的。現有的xDSL技術採用固定的頻域規劃，即每個TONE被事先指定為上行或下行傳輸，其傳輸方向不發生改變。然而，在實際應用中，用戶對上下行速率的要求會隨著用戶的實際應用而有所區別，這一約束使得線路無法滿足用戶多樣化的需求。簡言之，現有的xDSL技術採用固定的上下行頻域劃分和固定的上下行速率已遠遠不能滿足用戶多樣化的需求。因此，人們需要一種動態頻譜管理方案，能夠根據用戶需求動態地調整各用戶線的速率，以解決上述的問題。
發明內容本發明旨在提供一種xDSL技術中上、下行共用頻率的動態頻譜管理方法和裝置，通過將頻域規劃(BandplanDesign)和頻譜均衡(SpectrumCoordination)結合起來，使線路的傳輸方向和發送功率根據用戶實際需求進行動態調整，以達到用戶對上、下行速率的動態變化的需求，從而有效地克服了現有xDSL技術固定用戶上、下行頻域所帶來的缺陷。根據本發明的一個方面，提供了一種xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法，包括以下步驟步驟a，生成xDSL線路所有子信道的所有可行的上下行方向組合；步驟b，確定組合中的頻譜均衡最優的組合；以及步驟c按照最優組合來調整xDSL線路的傳輸方向和發送功率。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法中，步驟a包括以下步驟對所有用戶n＝1，2，...，N和所有子信道k＝1，2，...，K的上下行傳輸方向組合進行遍歷，找到其中所有滿足k,nup+k,ndown=1]]>且k,nup,k,ndown{0,1}]]>的組合作為所有可行的上下行方向組合，其中，δk，nup表示第n個用戶第k個子信道上是否為上行傳輸，k,nup=1]]>表示上行傳輸，k,nup=0]]>表示非上行傳輸；δk，ndown表示第n個用戶第k個子信道上是否為下行傳輸，k,ndown=1]]>表示下行傳輸，k,ndown=0]]>表示非下行傳輸。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法中，步驟b包括以下步驟步驟b1，尋找每一種組合中的最優功率分配方案；以及步驟b2，將所有最優功率分配方案進行比較，得到其中最優的最優功率分配方案，並確定具有最優的最優功率分配方案的組合為最優組合。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法中，步驟b1包括以下步驟第一步驟，構造數學模型Jk=w1bk1,up+w2bk1,down+n=2N(nupbkn,up+ndownbkn,down)-n=1Nnskn,]]>其中，skn表示在第n條用戶線路上第k個子信道的發送功率；w1和w2為給定常數，λnup，λndown和μn分別為拉格朗日算子；bkn，up和bkn，down分別表示在第n條用戶線第k個子信道上行和下行各自所能承載的比特數；以及第二步驟，對所有可行的上下行方向組合，以子信道為循環單位，從1到K，以δ為最小間隔遍歷所有skn，其中k＝1，2，...，K，n＝1，2，...，N，通過迭代的方式找出使Jk最大同時滿足各個用戶線的總功率約束和各用戶線的速率約束的功率分配方案，作為最優功率分配方案。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法中，第二步驟包括以下步驟當所有子信道都遍歷完畢後，依下列各式動態調整各權重係數nup=[nup+(Rn,uptarget-Rnup)]+,n=2,...,N]]>ndown=[ndown+(Rn,downtarget-Rndown)]+,n=2,...,N]]>n=[n+(k=1Kskn-Pn)]+,n=1,...,N,]]>直到滿足各個用戶線的總功率約束和各用戶線的速率約束併到達穩定態為止，由此得到的功率分配方案是使Jk最大的功率分配方案。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法中，第一步驟包括以下步驟計算Jk時，獲取第k個子信道的噪聲σkn及信道衰減函數hkn，n，噪聲σkn包括xDSL線路的本底噪聲和其他xDSL線路的串擾噪聲，加載比特速率根據bkn=log2(1+|hkn,n|2sknmn|hkn,m|2skm+kn)]]>進行計算。根據本發明的另一方面，提供了一種xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置，包括頻域規劃模塊，用於生成xDSL線路所有子信道的所有可行的上下行方向組合；最優組合確定模塊，用於確定組合中的頻譜均衡最優的組合；以及調整模塊，用於按照最優組合來調整xDSL線路的傳輸方向和發送功率。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置中，頻域規劃模塊對所有用戶n＝1，2，...，N和所有子信道k＝1，2，...，K的上下行傳輸方向組合進行遍歷，找到其中所有滿足k,nup+k,ndown=1]]>且k,nup,k,ndown{0,1}]]>的組合作為所有可行的上下行方向組合，其中，δk，nup表示第n個用戶第k個子信道上是否為上行傳輸，k,nup=1]]>表示上行傳輸，k,nup=0]]>表示非上行傳輸；δk，ndown表示第n個用戶第k個子信道上是否為下行傳輸，k,ndown=1]]>表示下行傳輸，k,ndown=0]]>表示非下行傳輸。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置中，最優組合確定模塊包括頻譜均衡模塊，用於尋找每一種組合中的最優功率分配方案；以及比較模塊，用於將所有最優功率分配方案進行比較，得到其中最優的最優功率分配方案，並確定具有最優的最優功率分配方案的傳輸方向組合為最優組合。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置中，頻譜均衡模塊包括建模模塊，用於構造數學模型Jk=w1bk1,up+w2bk1,down+n=2N(nupbkn,up+ndownbkn,down)-n=1Nnskn,]]>其中，skn表示在第n條用戶線路上第k個子信道的發送功率；w1和w2為給定常數，λnup，λndown和μn分別為拉格朗日算子；bkn，up和bkn，down分別表示在第n條用戶線第k個子信道上行和下行各自所能承載的比特數；以及遍歷模塊，用於對所有可行的上下行方向組合，以子信道為循環單位，從1到K，以δ為最小間隔遍歷所有skn，其中k＝1，2，...，K，n＝1，2，...，N，通過迭代的方式找出使Jk最大同時滿足各個用戶線的總功率約束和各用戶線的速率約束的功率分配方案，作為最優功率分配方案。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置中，遍歷模塊還用於當所有子信道都遍歷完畢後，依下列各式動態調整各權重係數nup=[nup+(Rn,uptarget-Rnup)]+,n=2,...,N]]>ndown=[ndown+(Rn,downtarget-Rndown)]+,n=2,...,N]]>n=[n+(k=1Kskn-Pn)]+,n=1,...,N,]]>直到滿足各個用戶線的總功率約束和各用戶線的速率約束併到達穩定態為止，由此得到的功率分配方案是使Jk最大的功率分配方案。在上述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置中，建模模塊在計算Jk時，獲取第k個子信道的噪聲σkn及信道衰減函數hkn，n，噪聲σkn包括xDSL線路的本底噪聲和其他xDSL線路的串擾噪聲，加載比特速率根據bkn=log2(1+|hkn,n|2sknmn|hkn,m|2skm+kn)]]>進行計算。通過上述技術方案，本發明實現了如下技術效果本發明通過將頻域規劃(BandplanDesign)和頻譜均衡(SpectrumCoordination)結合起來，使線路的傳輸方向和發送功率根據用戶實際需求進行動態調整，以達到用戶對上、下行速率的動態變化的需求。從而有效地克服了現有xDSL技術固定用戶上、下行頻域所帶來的缺陷，可以滿足用戶對上下行速率不同需求的要求。本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1示出了相關技術的xDSL系統的參考模型；圖2示出了相關技術的VDSL2的三種主要頻譜劃分；圖3示出了相關技術中的遠端串擾和近端串擾示意圖；圖4示出了相關技術的CO/RT混合用戶場景示意圖；圖5示出了相關技術的DSM參考模型示意圖；圖6示出了根據本發明的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法；圖7示出了根據本發明的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置；圖8示出了根據本發明的一個實施例的多用戶場景；以及圖9示出了根據本發明的在圖8所示的多用戶場景中的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法。具體實施例方式下面將參考附圖詳細說明本發明。本發明的思想是對頻域和功率進行整體的設計和優化，來適應用戶實際需求的變化，通過將頻域規劃和頻譜均衡結合起來，使線路的傳輸方向和發送功率根據用戶實際需求進行動態調整，以達到用戶對上、下行速率的動態變化的需求。原有技術沒有考慮上行和下行同時使用的情況，本發明提出了考慮上行和下行同時使用的情況。下面將具體說明本發明為了解決上行和下行同時使用的問題，而提出的數學模型。在進行功率分配和調整時，採用以下傳輸信道模型。在一個採用離散多音頻調製(DMT)的N個用戶，K個TONE(子信道)的通信模型中，各個TONE上信號傳輸可獨立地表示為yk＝Hkxk+σk(1)xk為第k個TONE上的輸入向量，yk為第k個TONE上的輸出向量，xk和yk均為N維向量。Hk是第k個TONE上的N*N的傳輸矩陣，若第m個用戶和第n個用戶在第k個TONE上的傳輸方向相同，則hkn，m為遠端串擾函數；若傳輸方向相反，則hkn，m為近端串擾函數。假設每個modem將其它modem對它的幹擾當成噪聲，則第n個用戶在第k個TONE上可達到的數據速率可用香農信道容量公式計算bkn=log2(1+|hkn,n|2sknmn|hkn,m|2skm+kn)]]>(2)動態頻譜管理問題可描述如下各個用戶線上總發射功率要滿足一定的約束；單個TONE上的發射功率要滿足功率譜密度約束；約定第2到第N個用戶的上、下行速率要達到一定的數值。目標為優化第1個用戶線上下行方向的加權速率。約束和目標可根據實際需求的變化進行相應的調整。動態頻譜管理問題即通過調整各個用戶線在各個TONE上的傳輸方向和發射功率，使其在滿足上述約束的前提下使目標函數值最大。用σk，nup和σk，ndown表示第n個用戶在第k個TONE上的上行傳輸和下行傳輸，其取值為0或1。k,nup=1]]>表示上行傳輸，k,ndown=1]]>表示下行傳輸，二者滿足k,nup+k,ndown=1]]>，即一個TONE同一時刻只能上行傳輸或下行傳輸；skn表示第n個用戶在第k個TONE上的功率分配，其取值要滿足PSDmask約束。其中hkn,m=hk,FEXTn,m,if(k,mup=k,nup);hk,NEXTn,m,if(k,mupk,nup).,]]>即若第m個用戶和第n個用戶在第k個TONE上的傳輸方向相同，則hkn，m為遠端串擾函數；若傳輸方向相反，則hkn，m為近端串擾函數。該函數可通過線路的物理特性和拓撲結構獲得。因此，本發明提出，DSM問題的數學形式可描述如下maxs1,...,sNw1R1up+w2R1down]]>s.t.RnupRn,uptarget,]]>RndownRn,downtarget,]]>n＝2，3，...，Ns.t.k=1KsknPn,n=1,2,...,N]]>(3)s.t.0sknsmax,]]>k＝1，...，K；n＝1，...，Ns.t.k,nup+k,ndown=1,]]>k,nup,k,ndown{0,1},]]>k＝1，2，...K；n＝1，2，...N其中，Rnup=k=1Kbknk,nup,]]>Rndown=k=1Kbknk,ndown;]]>Rn，uptarget，Rn，downtarget，Pn，w1，w2和smax均為給定常數。本發明中，對於DSM，任一個TONE的上、下行傳輸方向在初始化階段可根據用戶的實際應用動態調整來確定，不再如圖1中那樣固定每個TONE的上、下行傳輸方向。所以優化變量包括δk，nup，δk，ndown和skn(k＝1，2，...，K；n＝1，2，...，N)。該模型可理解為允許上下行共用頻率情況下的DSM。求解此問題可以採用對偶方法，引入拉格朗日權係數λnup，λndown，n＝2，...，N和μn，n＝1，...，N。式(3)可轉化為maxs1,...,sNw1R1up+w2R1down+n=2N(nupRnup+ndownRndown)-n=1Nk=1Knskn]]>s.t.0sknsmax,]]>k＝1，...，K；n＝1，...，Ns.t.k,nup+k,ndown=1,]]>k,nup,k,ndown{0,1},]]>k＝1，2，...K；n＝1，2，...N(4)其中，skn表示在第n條用戶線路上第k個TONE的發送功率；σkn表示第n個用戶在第k個TONE上接收到的噪聲信號；以及w1和w2給定常數，λnup，λndown和μn分別表示為拉格朗日算子；bkn，up和bkn，down分別表示在第n條用戶線第k個TONE上行和下行各自所能承載的比特數δk，nup表示第n個用戶第k個子信道上是否為上行傳輸，僅當k,nup=1]]>表示上行傳輸；δk，ndown表示第n個用戶第k個子信道上是否為下行傳輸，僅當k,ndown=1]]>表示下行傳輸。Rntarget表示線路的目標速率。式(4)又可分解為K個TONE上獨立的目標函數來求解，用Jk來表示式(4)中第k個TONE上的函數Jk=w1bk1,up+w2bk1,down+n=2N(nupbkn,up+ndownbkn,down)-n=1Nnskn]]>(5)其中，skn表示在第n條用戶線路上第k個TONE的發送功率；w1和w2給定常數，λnup，λndown和μn分別表示為拉格朗日算子；bkn，up和bkn，down分別表示在第n條用戶線第k個TONE上行和下行各自所能承載的比特數δk，nup表示第n個用戶第k個子信道上是否為上行傳輸，僅當k,nup=1]]>表示上行傳輸；δk，ndown表示第n個用戶第k個子信道上是否為下行傳輸，僅當k,ndown=1]]>表示下行傳輸。因此，可以通過列舉各個TONE的傳輸方向和發射功率來求得(5)式的最大值，然後動態調整各個權係數的值。不斷重複這一過程直到各約束滿足且計算收斂為止。從以上的分析中可以看到，本發明在從3式到5式的推導過程中使用了對偶方法(參見R.Cendrillon，W.Yu，M.Moonen，J.Verlinden，andT.Bostoen，「Optimalmulti-userspectrummanagementfordigitalsubscriberlines，」acceptedbyIEEETransactionsonCommunications，2005.)，但是，本發明提出了一種新的數學模型，與現有技術不同之處在於，現有技術只考慮在固定頻譜規劃下的功率分配，而完全沒有考慮上下行共用頻率。因此，本發明的數學模型3式和現有技術中的數學模型完全不同。根據上述的分析，提出了本發明。下面將參照圖6和圖7來詳細說明根據本發明的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法和裝置。圖6示出了根據本發明的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法；圖7示出了根據本發明的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置100。如圖6所示，根據本發明的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法包括以下步驟步驟S102，生成所有TONE的所有可行的上下行方向組合；步驟S105，確定所有可行的上下行方向組合中的最優組合；以及步驟S108按照該最優組合來調整線路的傳輸方向和發送功率。可選地，步驟S105包括以下步驟步驟S104，尋找每一種組合中的最優功率分配方案，其中，可選地，構造數學模型Jk=w1bk1,up+w2bk1,down+n=2N(nupbkn,up+ndownbkn,down)-n=1Nnskn,]]>其中，skn表示在第n條用戶線路上第k個TONE的發送功率；w1和w2為給定常數，λnup，λndown和μn分別為拉格朗日算子；bkn，up和bkn，down分別表示在第n條用戶線第k個TONE上行和下行各自所能承載的比特數。，利用該數學模型來找到每一種組合中的最優功率分配方案；以及步驟S106，將所有最優功率分配方案進行比較，得到其中最優的最優功率分配方案，並確定具有該最優的最優功率分配方案的組合為最優組合。從以上的方法中可以看到，步驟S102用於實現頻域規劃，步驟S104用於實現頻譜均衡，通過步驟S102至步驟S106實現了將頻域規劃和頻譜均衡結合起來，從而實現了使線路的傳輸方向和發送功率根據用戶實際需求進行動態調整，以達到用戶對上、下行速率的動態變化的需求。如圖7所示，根據本發明的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置100包括頻域規劃模塊102，用於生成所有TONE的所有可行的上下行方向組合；最優組合確定模塊105，用於確定所有可行的上下行方向組合中的最優組合；以及調整模塊108，用於按照該最優組合來調整線路的傳輸方向和發送功率。可選地，最優組合確定模塊105包括頻譜均衡模塊104，用於尋找每一種組合中的最優功率分配方案；以及比較模塊106，用於將所有最優功率分配方案進行比較，得到其中最優的最優功率分配方案，並確定具有該最優的最優功率分配方案的組合為最優組合。下面將結合圖8和圖9來詳細描述根據本發明的一個實施例的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法。圖8示出了根據本發明的一個實施例的多用戶場景；圖9示出了根據本發明的在圖8所示的多用戶場景中的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法。在如圖8所示的多用戶場景中，假設所有的連接都在正常工作，每一對收發器都有一個已經確定的比特分配表項(B)和每一個TONE上分配的發送功率譜密度值(PSD)。在這裡，考慮最大化圖5中第一條線路的上下行加權傳輸速率。那麼如圖9所示，根據本發明的在圖8所示的多用戶場景中的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法包括以下步驟步驟S202設置以下參數的初始化係數λnup，λndown，μn、ε、功率調整間隔δ、Rn，uptarget，Rn，downtarget，Pn，w1，w2和smax步驟S204生成所有TONE的所有可行的上下行方向組合首先最外層循環對各個TONE的所有上下行組合進行遍歷。即對所有k＝1，2，...，K和n＝1，2，...，N，遍歷所有滿足k,nup+k,ndown=1]]>且k,nup,k,ndown{0,1}]]>的組合；步驟S206遍歷步驟S204中每一種組合，尋找每一種組合中的最優功率分配方案步驟S10對於步驟S204中每一種上下行方向組合，以TONE為循環單位(從1到K)，以δ為最小間隔遍歷所有skn(k＝1，2，...，K；n＝1，2，...，N)，即skn可取值為(0，δ，2δ，...，smax)，共有|smax/δ+1|種取法。找出使公式(5)中使Jk最大的功率分配方案。計算Jk時，可根據G.997.1標準規定獲取第k個TONE的噪聲(σkn)及信道衰減函數hkn，n，噪聲σkn包括線路的本底噪聲和其他線路的串擾噪聲。加載比特速率可根據公式(2)進行計算。步驟S20當所有TONE都遍歷完畢後，依下式動態調整各權重係數nup=[nup+(Rn,uptarget-Rnup)]+,]]>n＝2，...，Nndown=[ndown+(Rn,downtarget-Rndown)]+,]]>n＝2，...，Nn=[n+(k=1Kskn-Pn)]+,n=1,...,N,]]>。重複步驟S206，直到滿足各約束條件併到達穩定態為止。步驟S20步驟更新的各權重係數的值不發生變化時，表明整個頻譜的分配達到一個穩定值。這個時候可認為功率分配到達平衡點。步驟S208尋找最優組合將步驟S206中得到的所有最優功率分配方案進行比較，得到其中最優的最優功率分配方案，並確定具有該最優的最優功率分配方案的組合為最優組合，其中，最優方案即為使5式中目標函數w1R1up+w2R1down最大的方案。步驟S210按照該最優組合來調整線路的傳輸方向和發送功率，從而實現根據用戶實際需求進行動態調整。從上述的實施例中可以看出，本發明通過引入拉格朗日因子和採用對偶方法，保證了功率分配的最優性。對於用戶數不太大的情形，本發明可有效地實施。還可以通過迭代的方式減化計算，如文獻R.CendrillonandM.Moonen，「Iterativespectrumbalancingfordigitalsubscriberlines，」Proc.IEEEICC，2005，文獻W.Yu，G.Ginis，andJ.Cioffi，「Distributedmultiuserpowercontrolfordigitalsubscriberlines，」IEEEJournalonSelected，AreasinCommunication，vol.20，no.5，pp.1105-1115，June2002和文獻J.Huang，R.CendrillonandM.Chiang.「Autonomousspectrumbalancing(ASB)forfrequencyselectiveinterferencechannels」中的ISB，IWF和ASB方法。對於本領域的技術人員而言，本發明可簡單地推廣到以上三種方法中。在上述的實施例中認為所有的子信道都可以動態調整傳輸方向來達到用戶的速率要求，但實際中可以固定某些頻段的傳輸方向，只允許一部分頻段的傳輸方向進行動態變化。這樣也可以達到滿足用戶需求的目的。數學模型和解決方案可以由該實施例描述的方案進行簡單地推廣，即事先固定某些TONE的傳輸方向。應該注意，上述的實施例只是本發明的一個特例，決不是用於限定本發明。從以上的描述中，可以看出，本發明實現了如下技術效果本發明通過將頻域規劃(BandplanDesign)和頻譜均衡(SpectrumCoordination)結合起來，使線路的傳輸方向和發送功率根據用戶實際需求進行動態調整，以達到用戶對上、下行速率的動態變化的需求。從而有效地克服了現有xDSL技術固定用戶上、下行頻域所帶來的缺陷，可以滿足用戶對上下行速率不同需求的要求。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。權利要求1.一種xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟a，生成xDSL線路所有子信道的所有可行的上下行方向組合；步驟b，確定所述組合中的頻譜均衡最優的組合；以及步驟c按照所述最優組合來調整所述xDSL線路的傳輸方向和發送功率。2.根據權利要求1所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法，其特徵在於，所述步驟a包括以下步驟對所有用戶n＝1，2，...，N和所有子信道k＝1，2，...，K的上下行傳輸方向組合進行遍歷，找到其中所有滿足k,nup+k,ndown=1]]>且k,nup,k,ndown{0,1}]]>的組合作為所述所有可行的上下行方向組合，其中，δk，nup表示第n個用戶第k個子信道上是否為上行傳輸，k,nup=1]]>表示上行傳輸，k,nup=0]]>表示非上行傳輸；δk，ndown表示第n個用戶第k個子信道上是否為下行傳輸，k,ndown=1]]>表示下行傳輸，k,ndown=0]]>表示非下行傳輸。3.根據權利要求2所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法，其特徵在於，所述步驟b包括以下步驟步驟b1，尋找每一種所述組合中的最優功率分配方案；以及步驟b2，將所有所述最優功率分配方案進行比較，得到其中最優的最優功率分配方案，並確定具有所述最優的最優功率分配方案的組合為所述最優組合。4.根據權利要求3所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法，其特徵在於，所述步驟b1包括以下步驟第一步驟，構造數學模型Jk=w1bk1,up+w2bk1,down+n=2N(nupbkn,up+ndownbkn,down)-n=1Nnskn,]]>其中，skn表示在第n條用戶線路上第k個子信道的發送功率；w1和w2為給定常數，λnup，λndown和μn分別為拉格朗日算子；bkn，up和bkn，down分別表示在第n條用戶線第k個子信道上行和下行各自所能承載的比特數；以及第二步驟，對所述所有可行的上下行方向組合，以子信道為循環單位，從1到K，以δ為最小間隔遍歷所有skn，其中k＝1，2，...，K，n＝1，2，...，N，通過迭代的方式找出使Jk最大同時滿足各個用戶線的總功率約束和各用戶線的速率約束的功率分配方案，作為所述最優功率分配方案。5.根據權利要求1所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法，其特徵在於，所述第二步驟包括以下步驟當所有所述子信道都遍歷完畢後，依下列各式動態調整各權重係數nup=[nup+(Rn,uptarget-Rnup)]+,n=2,...,N]]>ndown=[ndown+(Rn,downtarget-Rndown)]+,n=2,...,N]]>n=[n+(k=1Kskn-Pn)]+,n=1,...,N]]>，直到滿足各個用戶線的總功率約束和各用戶線的速率約束並達到穩定態為止，由此得到的功率分配方案是所述使Jk最大的功率分配方案。6.根據權利要求4所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法，其特徵在於，所述第一步驟包括以下步驟計算Jk時，獲取第k個子信道的噪聲σkn及信道衰減函數hkn，n，所述噪聲σkn包括所述xDSL線路的本底噪聲和其他xDSL線路的串擾噪聲，加載比特速率根據bkn=log2(1+|hkn,n|2sknmn|hkn,m|2skm+kn)]]>進行計算。7.一種xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置，其特徵在於，包括頻域規劃模塊，用於生成xDSL線路所有子信道的所有可行的上下行方向組合；最優組合確定模塊，用於確定所述組合中的頻譜均衡最優的組合；以及調整模塊，用於按照所述最優組合來調整所述xDSL線路的傳輸方向和發送功率。8.根據權利要求7所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置，其特徵在於，所述頻域規劃模塊對所有用戶n＝1，2，...，N和所有子信道k＝1，2，...，K的上下行傳輸方向組合進行遍歷，找到其中所有滿足k,nup+k,ndown=1]]>且，k,nup,k,ndown{0,1}]]>的組合作為所述所有可行的上下行方向組合，其中，δk，nup表示第n個用戶第k個子信道上是否為上行傳輸，k,nup=1]]>表示上行傳輸，k,nup=0]]>表示非上行傳輸；δk，ndown表示第n個用戶第k個子信道上是否為下行傳輸，k,ndown=1]]>表示下行傳輸，k,ndown=0]]>表示非下行傳輸。9.根據權利要求8所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置，其特徵在於，所述最優組合確定模塊包括頻譜均衡模塊，用於尋找每一種所述組合中的最優功率分配方案；以及比較模塊，用於將所有所述最優功率分配方案進行比較，得到其中最優的最優功率分配方案，並確定具有所述最優的最優功率分配方案的傳輸方向組合為所述最優組合。10.根據權利要求9所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置，其特徵在於，所述頻譜均衡模塊包括建模模塊，用於構造數學模型Jk=w1bk1,up+w2bk1,down+n=2N(nupbkn,up+ndownbkn,down)-n=1Nnskn,]]>其中，skn表示在第n條用戶線路上第k個子信道的發送功率；w1和w2為給定常數，λnup，λndown和μn分別為拉格朗日算子；bkn，up和bkn，down分別表示在第n條用戶線第k個子信道上行和下行各自所能承載的比特數；以及遍歷模塊，用於對所述所有可行的上下行方向組合，以子信道為循環單位，從1到K，以δ為最小間隔遍歷所有skn，其中k＝1，2，...，K，n＝1，2，...，N，通過迭代的方式找出使Jk最大同時滿足各個用戶線的總功率約束和各用戶線的速率約束的功率分配方案，作為所述最優功率分配方案。11.根據權利要求7所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置，其特徵在於，所述遍歷模塊還用於當所有所述子信道都遍歷完畢後，依下列各式動態調整各權重係數nup=[nup+(Rn,uptarget-Rnup)]+,n=2,...,N]]>ndown=[ndown+(Rn,downtarget-Rndown)]+,n=2,...,N]]>n=[n+(k=1Kskn-Pn)]+,n=1,...,N]]>，直到滿足各個用戶線的總功率約束和各用戶線的速率約束併到達穩定態為止，由此得到的功率分配方案是所述使Jk最大的功率分配方案。12.根據權利要求10所述的xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置，其特徵在於，所述建模模塊在計算Jk時，獲取第k個子信道的噪聲σkn及信道衰減函數hkn，n，所述噪聲σkn包括所述xDSL線路的本底噪聲和其他xDSL線路的串擾噪聲，加載比特速率根據bkn=log2(1+|hkn,n|2sknmn|hkn,m|2skm+kn)]]>進行計算。全文摘要本發明提供了一種xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理方法，包括以下步驟步驟a，生成xDSL線路所有子信道的所有可行的上下行方向組合；步驟b，確定組合中的頻譜均衡最優的組合；以及步驟c按照最優組合來調整xDSL線路的傳輸方向和發送功率。本發明還提供了一種xDSL上下行共用頻率動態頻譜管理裝置。文檔編號H04B7/005GK101083553SQ20061008351公開日2007年12月5日申請日期2006年5月30日優先權日2006年5月30日發明者呂志鵬,劉建華申請人:華為技術有限公司