使用公共探測序列進行多個信道係數的同時估計的製作方法
2023-06-26 15:45:26 2
專利名稱：使用公共探測序列進行多個信道係數的同時估計的製作方法
技術領域：
本發明一般而言涉及通信系統，並且更具體而言涉及用於控制這種系統中的通信信道之間的串擾的技術。
背景技術：
眾所周知，通信系統可以利用多個通信信道在系統的發射器與接收器之間傳送信號。例如，多個信道可以被用於使不同的發送信號彼此分離或者用於提供更高的數據速率。在多信道通信系統中可能出現的一個問題涉及各個信道之間的串擾，又被稱為信道間串擾。例如，數字用戶線路(DSL)寬帶接入系統典型地在銅雙絞線上進行離散多音 (DMT)調製。這種系統中的一個主要的缺點是與同一束中的或者跨多個束的多個用戶線路之間的串擾。因此，一個用戶線路上的傳輸可以在其他用戶線路上被檢測到，從而導致能夠使系統的吞吐性能變差的幹擾。更普遍地，給定的「受害者」信道可能經歷來自多個「打擾者」信道的串擾，這再次導致不希望的幹擾。已開發了動態頻譜管理(DSM)技術，以便對抗幹擾並且將DSL系統的有效吞吐量和觸及範圍最大化。較低等級的DSM技術通常被稱為第一級和第二級技術，其通常調整與給定用戶線路相關聯的功率水平，以最小化幹擾。第三級技術更加複雜，並且通過使用預編碼器使得能夠有效地消除信道間串擾。預編碼器典型地被用於實現中心局(CO)與用戶駐地設備(CPE)之間的下行通信的串擾消除。通過使用所謂的後補償技術，還有可能實現對於從CPE到CO的上行通信的串擾控制。一種已知的用於在DSL系統中針對下行功率控制或者串擾消除來估計串擾係數的方法涉及在該系統的CO與各個CPE之間通過各個用戶線路發送不同的導頻信號。然後使用來自該CPE的、基於所發送的導頻信號的誤差反饋來估計串擾。其他已知的方法涉及預編碼器係數的擾動和信噪比(SNR)或其他幹擾信息的反饋。串擾估計通常用於需要將附加線路「加入」DSL系統中的一個活動線路組的情況中。例如，此時可能需要激活已包括多個活動線路的同步組中的一個或多個不活動的線路。 這種附加線路加入可能需要相應地調整功率控制或預編碼器，以便優化系統性能。串擾估計還被用於多種其他線路管理應用，包括確定是否要進行預編碼，以及設置受害者和打擾者線路的功率水平。因此，能夠快速有效地生成準確的串擾估計將十分重要。
發明內容
本發明在一個或多個示例性的實施方式中，提供了使用從公共探測序列生成的複數個不同的探測信號，來同時估計信道係數的技術。上述信道係數可被用作為串擾估計，以通過功率控制或預編碼來控制串擾，並且還適用於大量其他信號控制應用。根據本發明的一個方面，一種通信系統的接入節點包括適用於與至少一個接收器進行通信的複數個發射器。該接入節點例如可以包括DSL通信系統的至少一個CO的至少一部分。接入節點可操作來同時估計所述發射器中的多個與接收器之間的信道係數，並且利用所估計的信道係數來控制由多個發射器中的至少一個向接收器發送的至少一個數據信號。在同時估計信道係數的過程中，接入節點發送複數個不同的探測信號，每個探測信號是基於公共探測序列與複數個不同的頻率擴展中所選的一個頻率擴展的不同組合來生成的。可以使用多個公共探測序列，其中，每個這種公共序列與不同的頻率擴展組合以生成複數個不同的探測信號中的各個探測信號。在示例性的誤差反饋實施方式中，不同的探測信號可以包括在系統的各個信道上向各個接收器發送的各個導頻信號，並且公共探測序列可以包括公共導頻序列。在該實施方式中，信道係數的同時估計可以包括，例如，處理基於所發送的導頻信號而從接收器反饋的誤差樣本。在示例性的SNR反饋實施方式中，不同的探測信號可以包括應用於各個預編碼器係數的各個擾動信號，並且公共探測序列可以包括公共擾動序列。在該實施方式中，信道係數的同時估計可以包括，例如，處理基於所發送的擾動信號而從接收器反饋的SNR報告或其他幹擾信息。有利地，示例性的實施方式使得能夠比其他方式快得多地獲得串擾估計，從而提高系統中的操作速度。例如，給定線路基本上可以用比其他方式所需的時間更少的時間加入一組活動線路。通過附圖和下文的詳細描述，本發明的這些及其他特徵和優點將更加顯而易見。
圖1是本發明的示例性實施方式中的多信道通信系統的方框圖。圖2顯示了圖1的系統的一種可能的實現的更詳細的視圖。圖3A到圖3C是示出了使用公共探測序列進行多個信道的同時串擾估計的技術的圖。圖4和圖5是示出了用於獲得串擾估計的誤差反饋方法的方框圖，該方法未使用使用公共探測序列進行多個信道的同時估計的技術。圖6和圖7是示出了根據本發明的示例性實施方式的、用圖4和圖5的誤差反饋方法來實現使用公共探測序列進行多個信道的同時估計的方式的方框圖。圖8和圖9是示出了用於獲得串擾估計的SNR反饋方法的方框圖，該方法未使用使用公共探測序列進行多個信道的同時估計的技術。圖10和圖11是示出了根據本發明的示例性實施方式的、用圖8和圖9的SNR反饋方法來實現使用公共探測序列進行多個信道的同時估計的方式的方框圖。
具體實施例方式本文將結合示例性的通信系統以及用於在該系統中獲得串擾估計的相關技術來描述本發明。串擾估計可以結合將用戶線路或其他通信信道加入到該系統中的一組活動信道來使用，或者用於其他線路管理功能。然而，應該明白，本發明不限於與本文公開的特定類型的通信系統和信道估計應用一起使用。本發明可以廣泛在多種其他通信系統中實現， 使用可替換的用於獲得信道係數估計的技術來實現，以及在涉及使用這種估計的的大量可
4替換的應用中實現。例如，雖然在基於DMT調製的DSL系統的情況下來進行說明，但是本文公開的技術可以直接適用於各種其他類型的有線或無線通信系統，包括蜂窩系統、多輸入多輸出(MIMO)系統、Wi-Fi或WiMax系統等等。該技術因此適用於除了 DSL環境之外的其他類型的正交頻分復用(OFDM)系統。圖1示出了包括中心局(CO) 102和用戶駐地設備(CPE) 104的通信系統100。CPE
104更具體地包括N個不同的CPE單元，分別被標記為CPE 1、CPE 2、.......CPE N,並且
還通過如圖所示的各個附圖標記104-1、104-2........104-N來標識。給定的CPE單元可
以包括，例如，數據機、計算機或其他類型的通信設備，或者這些設備的組合。CO 102經
由分別被標記為線路1、線路2........線路N的各個用戶線路耦合到這些CPE單元，每個
用戶線路包括例如銅雙絞線連接。在示例性的實施方式中，在線路106-1到106-N這所有N條線路中，並非所有N條線路最初都是活動線路，並且該N條線路中的至少一條線路是待激活並且待加入現有活動線路組中的「加入線路」。最初活動線路是本文所稱的活動線路「組」的實例。該組可以是例如同步組，其還可以被稱為預編碼組或者任意其他類型的活動線路組。CO 102與CPE 104之間的通信包括每條活動線路的上行和下行通信。下行方向是指從CO到CPE的方向，上行方向是指從CPE到CO的方向。雖然在圖1中未明確地顯示，但是可以不加限制地假設，存在與系統100的每條用戶線路相關聯的用於下行方向的通信的 CO發射器和CPE接收器，以及存在與系統100的每條用戶線路相關聯的用於上行方向的通信的CPE發射器和CO接收器。可以使用公知的常規技術在CO和CPE中實現對應的發射器和接收器電路，本文將不再詳細描述該技術。本實施方式中的CO 102包括串擾估計生成器110，其耦合到功率控制單元112。CO 利用串擾估計生成器來分別獲得線路106的至少一個子集中的各個線路的串擾估計。功率控制單元112用於基於串擾估計，調整在一個或多個線路上發送的信號的功率水平。應該理解，功率控制僅僅是可以在其中利用CO 102中所生成的串擾估計的應用的一個示例性的實例。其他應用包括，例如，對從CO向CPE發送的下行信號進行預補償，以及對在CO中從CPE接收的上行信號進行後補償。可以使用預編碼器來實現預補償技術，將結合圖2來描述其實例。更一般而言，以本文所述的方式生成的串擾估計可以用於涉及對從多個發射器發送的信號進行協調以便通過提高數據速率、降低誤差等來提高系統性能的任何應用中。串擾估計生成器110可以被配置為根據從CPE 104反饋給C0102的誤差樣本、SNR 值或其他類型的測量來生成串擾估計。下文將詳細描述用於生成串擾估計的具體技術的實例。在其他實施方式中，可以在CO 102外部生成串擾估計，並將其提供給CO以便進一步處理。例如，可以在CPE 104中生成該估計，並且將該估計返回給CO以用於功率控制、預編碼、後補償或其他應用。串擾估計是在本文中更一般性地稱為「信道係數估計」、「估計的信道係數」或更簡單地稱為「信道估計」的術語的實例。串擾估計生成器110可以包含去噪功能，以便生成去噪的串擾估計。在2009年 1 月 13 日遞交的、標題為「Power Control Using Denoised Crosstalk Estimates in aMulti-Channel Communication System」 的美國專利申請序列號 No. 12/352, 896 中描述了適用於與本發明的實施方式一起使用的串擾估計去噪技術的實例，該專利申請被共同轉讓給本申請的受讓人並且以引用的方式合併入本申請。然而，應該明白，本發明不需要使用任何特定的去噪技術。本文將描述的示例性的實施方式可以結合使用頻率濾波器的去噪功能作為信道係數估計過程的一部分。如下文將更詳細地描述的，CO 102被配置為使用公共探測序列來實現多個信道 106的同時估計技術。在該技術的實現中，CO發送不同的探測信號並且基於在CPE 104中進行的測量獲得串擾估計。CO 102然後基於該串擾估計，調整功率水平，執行預編碼，或者以其他方式控制數據信號傳輸。可以通過從該公共探測序列至少生成第一和第二不同的探測信號來實現使用公共探測序列所進行的同時估計。這通常涉及將第一頻率擴展應用於該公共探測序列以生成第一不同的探測信號，並且將不同於該第一頻率擴展的第二頻率擴展應用於該公共探測序列以生成第二不同的探測信號。例如，在各個信道上，或者作為與特定的信道相關聯的預編碼器係數的各個擾動，來同時發送該第一和第二不同的探測信號。將對應的測量，如誤差樣本或SNR值，從CPE反饋到C0，並且將其用於在串擾估計生成器110 中生成串擾估計。可以使用多個公共探測序列，其中，每個這種公共探測序列與不同的頻率擴展進行結合以生成複數個不同的探測信號中的各個探測信號。例如，一個實施方式可以至少包括第一和第二公共探測序列以及一組F個不同的頻率擴展。在該實施方式中生成的不同的探測信號可以包括第一組F個探測信號和第二組F個探測信號，其中，該第一組F個探測信號是通過將F個不同的頻率擴展中的各個頻率擴展應用於第一公共探測序列而生成的，該第二組F個探測信號是通過將同一組F個不同的頻率擴展中的各個頻率擴展應用於第二公共探測序列而生成的。當然，該方法還可以擴展到多於兩個公共探測序列。該方法通常允許根據不同的頻率擴展與單個探測序列的結合生成多個不同的探測信號。將結合圖4到圖 11來描述更詳細的實例。本文所使用的術語「同時估計」意圖包括，例如，在系統中基本同時地發送進行估計所基於的探測信號，如同導頻信號或擾動信號基本上同時發送的情況那樣。因此，用於生成多個信道係數估計的給定估計過程的所有方面無須為了如該術語在本文中所使用的那樣進行同時估計而對於每個估計都同時發生。CO 102還包括耦合到存儲器120的處理器115。存儲器可用於存儲由處理器執行以實現本文所述的功能的一個或多個軟體程序。例如，與串擾估計生成器110和功率控制單元112相關聯的功能可以至少部分地以這種軟體程序的形式實現。存儲器是用於存儲可執行的程序代碼的計算機可讀存儲介質的實例。CO 102或它的其中一部分可以被視為是在本文被更普遍地稱為通信系統的「接入節點」的術語的實例。單個接入節點可以，但是不是必須，包括多個CO或者一個或多個CO 的一部分。可能的接入節點的另一個實例是DSL接入復用器(DSLAM)。因此，本文所使用的術語「接入節點」意圖被廣泛地解釋為包括，例如，CO中的特定單元，如DSLAM或CO本身，以及在不包括CO的系統中的其他類型的接入點單元。在圖1的示例性實施方式中，所有線路106都與同一 CO 102相關聯，該CO 102可以包括單個接入節點。然而，在其他實施方式中，這些線路可以分布在多個接入節點上。該多個接入節點中的不同接入節點可以來自不同的供應商。例如，眾所周知，在常規系統中， 不同供應商的多個接入節點可以連接到同一束DSL線路。在這些或其他條件下，各種接入節點可能必須彼此交互以便實現最佳的幹擾消除。術語「用戶駐地設備」或CPE應當被廣義地解釋為包括非DLS系統環境中的其他類型的用戶設備。下文將參考圖2來描述圖1的包括預編碼器的系統100的實現。該預編碼器用於 CO 102與CPE 104之間的下行通信的有效的串擾消除。然而，要強調的是，本文公開的技術可以直接用於控制上行通信的串擾。此外，該技術可以應用於涉及不存在特別定義的下行或上行方向的對稱式通信的系統。現在參考圖2，在該特定實現中，將CO 102顯示為包括控制器200、預編碼器202 以及被標記為204-1到204-N的N個發射器的集合。控制器耦合到預編碼器和發射器，以便控制系統100中的下行信號的傳輸。發射器生成通過下行數據路徑220-1到220-N向各個CPE 104-1到104-N發送的各個DMT符號流。預編碼器202利用串擾估計，在發送之前調整下行信號，旨在消除在穿越該下行數據路徑時所引入的串擾。可以使用各種已知的預編碼技術中的任意一種來實現對本文所述的類型的多個加入線路和活動線路的串擾消除。 該預編碼技術是本領域的熟練技術人員非常了解的，因此在本文中不做詳述。圖2中所示的下行數據路徑220代表圖1中所示的各個DSL線路106的各個下行信號路徑。系統100還包括實時反饋信號路徑222，路徑222可以是圖1中所示的DSL線路106中的各個活動線路的上行信號路徑。應該注意到，加入線路可能在該線路加入該組並且變得完全活動之後才具有這種實時反饋信號路徑，但是，在其他實施方式中，加入線路例如可以在初始化模式期間被提供實時反饋信號路徑。控制器200經由控制信號路徑2M 向CPE提供控制信號，路徑2M例如可以代表DSL線路106中的一個或多個指定的或者常規的控制信道。應該注意，可以使用圖1的處理器115來完整地或者部分地實現控制器200和預編碼器202。例如，可以將與單元200和202相關聯的功能的一部分以處理器115上運行的軟體的形式實現。如共同轉讓給本申請的受讓人並且以引用的方式合併入本申請的、2008年4 月 1 日遞交的、標題為"Fast Seamless Joining of Channels in a Multi-Channel Communication System」的美國專利申請序列號No. 12/060, 653中所描述的，響應於由CO 102通過控制信號路徑2M所提供的控制信號，可以將每個CPE 104配置成多種操作模式。 這些操作模式可以包括，例如，加入模式和追蹤模式。但是，這種類型的多模式操作在本發明中不是必須的。本文將參考DMT音調來描述本發明的示例性實施方式。然而，本文所使用的術語 「音調」意圖被廣義地理解為不僅僅包括DMT音調而且還包括其他多載波通信系統的其他類型的子載波。僅僅為了說明的目的，假設在系統100中的N個信道106中的每一個上的下行傳輸都是使用每個信道K個音調的DMT調製來實現的。可以通過復係數來描述在特定的音調上從一個發射器到一個接收器的信道的屬性。因此，為了獲得希望的串擾估計，需要個信道係數。
7
典型的常規方法是通過各個信道發送導頻信號並且在接收器處進行測量。更具體地，通過信道發送相互正交的導頻信號，然後，依次將接收信號與每個導頻信號進行相關。 該過程在每個音調上並行地繼續，即，在給定線路的每個音調上發送同一導頻信號值。由於估計Nl個信道係數，並且在每個所謂的「信道使用」中可以進行NK個測量，所以需要N 個信道使用。可以選擇N個導頻序列Pl、P2、……、Pn。每個導頻序列是L個複數Pl[l]、 P1 [2],……、Pl[L]的序列，並且每個序列被分配給不同的發射器。發射器i通過按順序發送該L個複數中的每一個來發送導頻序列Pi。在時刻t在特定音調k上，給定的接收器觀察到來自N個發射器的信號的重疊外加附加的測量噪聲。如下給出接收信號
權利要求
1.一種在包括複數個發射器和至少一個接收器的通信系統中使用的方法，所述方法包括以下步驟同時估計所述發射器中的多個與所述接收器之間的信道係數；並且利用所估計的信道係數來控制由所述多個發射器中的至少一個向所述接收器發送的至少一個數據信號；其中，同時估計信道係數的步驟還包括發送基於公共探測序列與複數個不同的頻率擴展中所選擇的一個頻率擴展的不同組合而生成的不同的探測信號的步驟。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述發送基於公共探測序列與複數個不同的頻率擴展中所選擇的一個頻率擴展的不同組合而生成的不同的探測信號的步驟還包括從所述公共探測序列至少生成第一不同的探測信號和第二不同的探測信號的步驟，其中通過將第一頻率擴展應用於所述公共探測序列來生成所述第一不同的探測信號，將不同於所述第一頻率擴展的第二頻率擴展應用於所述公共探測序列來生成所述第二不同的探測信號。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一頻率擴展和所述第二頻率擴展中的每一個對所述公共探測序列提供不同的頻率調製。
4.如權利要求3所述的方法，其中，所述第一不同的探測信號和所述第二不同的探測信號分別在所述系統的第一信道和第二信道上同時發送。
5.如權利要求3所述的方法，其中，所述第一不同的探測信號和所述第二不同的探測信號在所述系統的單個信道上同時發送。
6.如權利要求4所述的方法，其中，所述第一信道和第二信道包括第一DMT信道和第二 DMT信道，第一 DMT信道和第二 DMT信道中的每一個包括一組音調，並且所述第一頻率擴展將第一探測序列值應用於所述第一 DMT信道的該組音調中的每個音調。
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述第二頻率擴展將所述第一探測序列值應用於所述第二 DMT信道的該組音調中的第一音調子集中的每個音調上，並且將所述第一探測序列值的逆值應用於所述第二 DMT信道的該組音調中的第二音調子集中的每個音調上，其中，所述第一子集包括所述第二 DMT信道的該組音調中的所有偶數音調，所述第二子集包括所述第二 DMT信道的該組音調中的所有奇數音調。
8.如權利要求1所述的方法，其中，所述不同的探測信號包括在所述系統的各個信道上向各個接收器發送的各個導頻信號，所述公共探測序列包括公共導頻序列，並且同時估計信道係數的所述步驟包括處理基於所發送的導頻信號而從所述接收器反饋的誤差樣本。
9.如權利要求1所述的方法，其中，所述不同的探測信號包括應用於各個預編碼器係數的各個擾動信號，所述公共探測序列包括公共擾動序列，並且同時估計信道係數的所述步驟包括處理基於所發送的擾動信號而從所述接收器反饋的幹擾信息。
10.一種裝置，包括接入節點，其包括適用於與至少一個接收器進行通信的複數個發射器；所述接入節點可操作來同時估計所述發射器中的多個與所述接收器之間的信道係數， 並且，利用所估計的信道係數來控制由所述多個發射器中的至少一個向所述接收器發送的至少一個數據信號；其中，所述接入節點在同時估計信道係數時，發送基於公共探測序列與複數個不同的頻率擴展中所選擇的一個頻率擴展的不同組合而生成的複數個不同的探測信號。
全文摘要
一種通信系統的接入節點包括適用於與至少一個接收器進行通信的複數個發射器。接入節點可操作來同時估計所述發射器中的多個與接收器之間的信道係數，並且利用所估計的信道係數來控制由多個發射器中的至少一個向接收器發送的至少一個數據信號。在同時估計信道係數的過程中，接入節點發送複數個不同的探測信號，上述不同的探測信號中的每一個是基於公共探測序列與複數個不同的頻率擴展中所選擇的一個頻率擴展的不同的組合而生成的。該接入節點可以包括DSL通信系統的至少一個中心局的至少一部分。
文檔編號H04B3/46GK102318209SQ201080007518
公開日2012年1月11日 申請日期2010年2月10日 優先權日2009年2月12日
發明者C·J·納茨曼, G·G·T·克拉默 申請人:阿爾卡特朗訊