具有分开跟踪的非线性预编码器制造技术

本发明专利技术涉及一种网络单元(100)，包括用于对将在相应的通信信道上被传输的传输样本进行联合预处理以用于串扰减轻的非线性预编码器(120)，非线性预编码器包括：第一非线性预编码级(121)，第一非线性预编码级(121)被配置成根据第一三角预编码矩阵(L)来操作并且包括模函数(Г)，第一非线性预编码级(121)随后是第二线性预编码级(122)，第二线性预编码级(122)被配置成根据第二预编码矩阵(Q)来操作。网络单元还包括：第一导频信号生成器(111)，被配置成生成第一导频信号(X1)用于仅由第二预编码级进行预处理，以产生部分预编码的导频信号以用于在相应的通信信道上的进一步传输；以及控制器(130)，被配置成在保持第一预编码矩阵不变的同时、基于部分预编码的导频信号在相应的通信信道上的传输期间所执行的第一差错测量来更新第二预编码矩阵。本发明专利技术还涉及用于与非线性预编码器一起使用的导频生成器、并且涉及用于控制非线性预编码器的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及有线通信系统中的串扰减轻。
技术介绍
串扰(或信道间干扰)是针对多输入多输出(MIMO)有线通信系统(诸如数字用户线路(DSL)通信系统)的信道损害的主要来源。随着对更高数据速率的需求的增加，DSL系统正在向更高的频带演化，其中相邻传输线路(即在它们的部分或全部的长度上邻近的传输线路，诸如电缆夹(binder)中的铜双绞线))之间的串扰更加显著(频率越高，耦合越大)。已经开发了不同的策略来减轻串扰并且使得有效吞吐量、到达和线路稳定性最大化。这些技术正逐渐从静态或动态频谱管理技术向多用户信号协同(或者在下文中的矢量化)演化。一种用于减少信道间干扰的技术是联合信号预编码：在通过各自的通信信道被发送之前，被发送的数据符号被联合地经过预编码器。预编码器使得预编码器和通信信道的级联导致在接收机处极少或没有信道间干扰。另一种用于减少信道间干扰的技术是联合信号后处理：接收的数据符号在被检测之前被联合地经过后编码器。后编码器使得通信信道和后编码器的级联导致在接收机处极少或没有信道间干扰。后编码器有时也被称为串扰消除滤波器。矢量组(即通信线路集合)的信号被联合处理，矢量组的选择对实现良好的串扰减轻性能是至关重要的。在矢量组内，每一个通信线路被认为是将串扰引入组中的其它通信线路中的干扰线路，并且相同的通信线路被认为是从组中的其它通信线路接收串扰的受扰线路。来自不属于矢量组的线路的串扰被当作外部噪声对待并且未被消除。理想地，矢量组应当与物理上且显著地相互干扰的通信线路的整个集合相匹配。然而，由于国家规章策略和/或有限矢量能力而导致的本地环路分拆可以避免这种消耗性的方案，在这种情况下，矢量组将仅包括所有物理上交互的线路的子集，从而产生有限的矢量增益。典型地在分配点单元(DPU)内执行信号矢量化，其中同时地在矢量组的所有用户线路上发送的或从矢量组的所有用户线路接收的所有数据符号是可用的。例如，信号矢量化有利地在中央局(CO)处布设的数字用户线路接入复用器(DSLAM)内被执行或者作为靠近用户住所的光纤馈送的远程单元(街道柜、杆柜、建筑物柜等)被执行。信号预编码特别适用于下行通信(朝向客户住所)，而信号后处理特别适用于上行通信(来自客户住所)。更正式地说，矢量化的系统可以由以下线性模型来描述：Y(k)＝H(k)X(k)+Z(k) (1)其中，作为频率/载波/音调索引k的函数，N-分量复矢量X，Y分别地表示分别地通过N个矢量化信道发射的、从N个矢量化信道接收的符号的离散频率表示，其中N×N复矩阵H被称为信道矩阵：信道矩阵H的第(i，j)个分量hij描述了通信系统响应于被发射到第j个信道输入的信号而如何产生在第i个信道输出上的信号；信道矩阵的对角元素描述了直接信道耦合，并且信道矩阵的非对角元素(也被称为串扰系数)描述了信道间耦合，并且其中N分量复矢量Z表示在N个信道上的加性噪声，比如射频干扰(RFI)或热噪声。线性信号预编码和后处理有利地通过矩阵乘积的方式而被实施。在下行中，线性预编码器执行在频域中发射矢量U(k)与预编码矩阵P(k)的矩阵乘积，即，等式(1)中X(k)＝P(k)U(k)，预编码矩阵P(k)使得整个信道矩阵H(k)P(k)被对角化，意味着整个信道H(k)P(k)的非对角系数以及由此的信道间干扰几乎减少到零。实际上，作为第一阶近似，预编码器将反相串扰预补偿信号与直接信号一起叠加到受扰线路上，该直接信号在接收机处与来自各自的干扰线路的实际串扰信号具有破坏性的干扰。在上行中，线性后编码器在频域中执行接收矢量Y(k)与串扰消除矩阵Q(k)的矩阵乘积，以恢复发射矢量U(k)(在信道均衡和功率归一化之后)，串扰消除矩阵Q(k)使得整个信道矩阵Q(k)H(k)被对角化，意味着整个信道Q(k)H(k)的非对角系数以及由此的信道间干扰几乎减少到零。因此，信号矢量化的性能关键取决于预编码或消除矩阵的分量值，根据实际和变化的串扰耦合来计算和更新这些分量值。各个信道耦合由矢量化控制器基于在相应的信道上被发射的导频(或探测)信号来估计。导频信号一般通过专用符号和/或通过专用音调而被发送。例如，在标题为\针对VDSL2收发器使用的自远端串扰消除(矢量化)(Self-FEXT Cancellation(Vectoring)For Use with VDSL2Transceivers)\、参考标记为G.993.5并且由国际电信联盟(ITU)在2010年四月所采纳的建议中，收发器单元在所谓的SYNC符号上发送导频信号。SYNC符号在每256DATA符号之后周期性地发生，并且同时在所有矢量化线路(超帧对齐)上被传输。在给定的干扰线路上，SYNC符号的活跃音调的代表子集是被来自给定导频序列中的相同导频数字进行4-QAM调制，并且传输两个复星座点之一：对应于“+1”的“1+j”或对应于“-1”的“-1-j”。SYNC符号的剩余载波继续携带典型的用于在线重配置(OLR)消息确认的SYNC-FLAG。在给定的受损线路上，限幅器(slicer)差错是接收频率样本和在其上该频率样本被解映射的星座点之间的差矢量，限幅器差错的实部和虚部样本样本在每个导频音的基础上被测量并且针对特定的同步符号而被报告给矢量控制器用于进一步的串扰估计。相继的差错样本接下来与在特定干扰线路传输的给定导频序列相关，以便获得来自该干扰线路的串扰贡献。为了拒绝来自其它线路的串扰贡献，使得在各自的干扰线路上使用的导频序列相对于彼此正交——例如通过使用公知的沃尔什哈达马(walsh-Hadamard)序列。串扰估计最终被用于更新预编码或消除矩阵的系数。一旦预编码或消除矩阵被初始化并且生效，就根据需要重复该过程以追踪残余的串扰并且以获得越来越准确的估计。随着新的铜接入技术的出现以及达到和超过100MHz的甚至更广频谱的使用，串扰耦合增加并且串扰功率甚至可能超过直接信号功率。因而在受扰线路上叠加串扰预补偿信号可能导致违反传输功率频谱密度(PSD)掩模(它定义了作为频率的函数用于单个用户的信号功率的容许量)，并可能也导致引起严重信号失真的在数字到模拟转换器(DAC)内的信号削波。一种现有技术的解决方案是按比例缩小直接信号增益，从而传输信号(包括直接信号和预补偿的信号)保持在允许的范围内。PSD减少是线路和频率相关的，并且可以随时间改变——例如当线路加入或离开矢量化组时。直接信号增益中的变化必须被传输给接收器，以避免FEQ问题。该第一个解决方案已经在阿尔卡特朗讯向国际电信联盟(ITU)的标题为“G.fast：预编码增益伸缩(G.fast：Precoder Gain Scaling)”的标准稿件中被描述，参考ITU-T SG15Q4a2013-03-Q4-053，2013年3月。另一个现有技术解决方案是使用非线性预编码(NLP)，它应用模运算操作来将过大功率的传输星座点移回星座边界内。在接收器处，相同的模运算将信号移回其原来的位置。采用模运算来限制传输信号的值的想法首先由Tomlinson与Harashima对于单用户均衡的应用而独立地且几乎同时地引入，(M.Tomlinson“利用模运算的新的自动均衡器(New Automatic Equalizer Employi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络单元(100)，包括用于对将在相应的通信信道上被传输的传输样本进行联合预处理以用于串扰减轻的非线性预编码器(120)，所述非线性预编码器包括第一非线性预编码级(121)，所述第一非线性预编码级(121)被配置成根据第一三角预编码矩阵(L)来操作并且包括模函数(Γ)，所述第一非线性预编码级(121)随后是第二线性预编码级(122)，所述第二线性预编码级(122)被配置成根据第二预编码矩阵(Q)来操作，其中，所述网络单元还包括：第一导频信号生成器(111)，被配置成生成第一导频信号(X1)用于由所述第二预编码级进行预处理，仅用以产生部分预编码的导频信号以用于在所述相应的通信信道上的进一步传输；以及控制器(130)，被配置成在保持所述第一预编码矩阵不变的同时、基于所述部分预编码的导频信号在所述相应的通信信道上的所述传输期间所执行的第一差错测量来更新所述第二预编码矩阵。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.11 EP 14305349.41.一种网络单元(100)，包括用于对将在相应的通信信道上被传输的传输样本进行联合预处理以用于串扰减轻的非线性预编码器(120)，所述非线性预编码器包括第一非线性预编码级(121)，所述第一非线性预编码级(121)被配置成根据第一三角预编码矩阵(L)来操作并且包括模函数(Γ)，所述第一非线性预编码级(121)随后是第二线性预编码级(122)，所述第二线性预编码级(122)被配置成根据第二预编码矩阵(Q)来操作，其中，所述网络单元还包括：第一导频信号生成器(111)，被配置成生成第一导频信号(X1)用于由所述第二预编码级进行预处理，仅用以产生部分预编码的导频信号以用于在所述相应的通信信道上的进一步传输；以及控制器(130)，被配置成在保持所述第一预编码矩阵不变的同时、基于所述部分预编码的导频信号在所述相应的通信信道上的所述传输期间所执行的第一差错测量来更新所述第二预编码矩阵。2.根据权利要求1所述的网络单元(100)，并且还包括第二导频生成器(111)，所述第二导频生成器(111)被配置成生成第二导频信号(X2)或者第三导频信号(X3)中的至少一个导频信号，所述第二导频信号(X2)未被所述第一预编码级和所述第二预编码级中的任一个预编码级进行预处理以产生未预编码的导频信号用于在所述相应的通信信道上的进一步传输，所述第三导频信号(X3)用于由所述第一预编码级和所述第二预编码级进行预处理以产生完全预编码的导频信号用于在所述相应的通信信道上的进一步传输，并且其中，所述控制器还被配置成基于在所述未预编码的导频信号或所述完全预编码的导频信号在所述相应的通信信道上的所述传输期间所执行的第二差错测量并且通过将矩阵分解为三角矩阵和酉矩阵的方式来初始化所述第一预编码矩阵和所述第二预编码矩阵两者。3.根据权利要求1或2所述的网络单元(100)，其中所述控制器还被配置成确定基于所述第一差错测量的对所述第二预编码矩阵的预期更新造成在所述通信信道中的至少一个经标识的通信信道上的传输功率掩模违反，并且然后降低针对所述通信信道中的相应的至少一个被选择的通信信道的至少一个直接信道增益，以排除在所述至少一个经标识的通信信道上的所述传输功率掩模违反。4.根据权利要求3所述的网络单元(100)，其中所述控制器还被配置成确定所述至少一个直接信道增益中的直接信道增益将被降低超过给定阈值，然后基于所述未预编码的导频信号或所述完全预编码的导频信号在所述相应的通信信道上的所述传输期间所执行的新的第二差错测量并且通过将新的矩阵分解成新的三角矩阵和新的酉矩阵的方式来对所述第一预编码矩阵和所述第二预编码矩阵两者进行重新初始化，以及接下来还原用于所述相应的通信信道的初始直接信道增益。5.根据权利要求1或2所述的网络单元(100)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·梅斯，M·蒂默斯，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：发明
国别省市：法国;FR