用于矢量化矩阵的确定的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定矢量化矩阵(P，Q)的矢量化控制器(130)，该矢量化矩阵用于联合处理要通过多个用户线(L1到LN)进行传输或从多个用户线(L1到LN)接收的离散多音调DMT通信信号。根据本发明专利技术的实施例，矢量化控制器被配置为通过迭代更新算法借助于第一迭代数目(n1)并且基于在第一音调(ki)处的第一信道矩阵估计(Hki)确定针对矢量化矩阵的、在第一音调处的第一系数值(Pki，Qki)，并且通过迭代更新算法借助于第二迭代数目(n2)并且基于在第二相邻音调(ki+1)处的第二信道矩阵估计(Hki+1)确定针对矢量化矩阵的、在第二音调处的第二系数值(Pki+1，Qki+1)。矢量化控制器还被配置为以如此确定的第一系数值作为迭代更新算法中的相应第二系数值的初始值来开始。第二迭代数目小于或等于第一迭代数目。本发明专利技术还涉及一种用于确定矢量化矩阵(P，Q)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于矢量化矩阵的确定的方法和装置
本专利技术涉及有线通信系统内的串扰减轻，并且更具体地涉及用于确定矢量化矩阵的方法和装置，所述矢量化矩阵被用于联合处理通过多个用户线进行传输或从多个用户线接收的离散多音调(DMT)通信信号。
技术介绍
串扰(或信道间干扰)是诸如数字用户线(DSL)通信系统等有线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，系统正朝着更高的频带发展，其中相邻传输线(即，在其长度的一部分或全部附近的传输线，诸如在电缆粘合剂中的绞合铜线对)之间的串扰更明显(频率越高，耦合越多)。例如，在参见G.993.2并且由国际电信联盟(ITU)于2010年4月采用的题为“VeryHighSpeedDigitalSubscriberLineTransceivers2”(下文中称为VDSL2)的建议中，发射频谱从2MHz(ADSL2+)扩展到17MHz，发射曲线为17a并且载波间隔为4,3125kHz。在G.9701ITU建议书(下文中为G.fast)中，发射频谱高达106MHz，发射曲线为106a并且载波间隔为51.75kHz。甚至还定义了212MHz的发射曲线以供进一步研究。已经开发了不同的策略来减轻串扰并且最大化有效吞吐量、范围和线路稳定性。这些技术正逐渐从静态或动态频谱管理技术演变为多用户信号协调，即矢量化。用于减轻串扰的一种矢量化技术是信号预编码：使用户数据符号在通过相应的通信信道进行传输之前联合传递通过预编码器。预编码器使得预编码器和通信信道的级联在接收器处导致很少或没有导致信道间干扰。用于减轻串扰的另一种矢量化技术是信号后编码(或后处理)：使接收数据符号在被检测之前联合传递通过后编码器。后编码器使得通信信道和后编码器的串联在检测器处导致很少或没有导致信道间干扰。后编码器也称为串扰消除滤波器。信号矢量化通常在业务聚合点处执行，这是因为需要在协同定位收发器之间的多用户信号协调：信号预编码特别适合于下游通信(即，朝向客户驻地)，而信号后编码特别适合于上游通信(即，来自客户驻地)。更正式地说，N×N多输入多输出(MIMO)信道可以通过以下线性模型来描述：Yk＝HkXk+Zk，其中N分量复矢量Xk(相应地Yk)是离散频率表示，其是通过N个矢量信道传输(相应地从N个矢量信道接收)的符号的频率索引k的函数，其中N×N复矩阵Hk是信道矩阵：信道矩阵Hk的第(i，j)分量hij描述通信系统如何响应于信号被馈送到第j信道输入而在第i信道输出上产生信号；信道矩阵的对角元素描述直接信道耦合，并且信道矩阵的非对角元素(也称为串扰系数)描述信道间耦合，以及其中N分量复矢量Zk表示N个信道上的加性噪声，诸如射频干扰(RFI)或热噪声。将遵循以下数学符号：粗体大写字母表示矩阵；粗体小写字母表示列矢量；并且常规小写字母表示实或复标量。信号预编码和后编码有利地借助于矩阵乘法来实现。在下游，在通过相应通信信道的实际传输之前，线性预编码器在传输矢量Uk的频域中利用预编码矩阵Pk执行矩阵乘积，即，实际传输矢量是Xk＝PkUk。在上游，线性后编码器在接收矢量Yk的频域中利用后编码矩阵Qk执行矩阵乘积以恢复传输矢量Uk(在信道均衡和功率归一化之后)，即，对Y'k＝QkYk执行检测。信号矢量化的性能关键取决于预编码和后编码矩阵的分量值，这些分量值将根据实际和变化的信道耦合来计算和更新。此外，要在完全消除信道间干扰而不考虑在该过程中丢失感兴趣信号的多少能量与以可能面临更高的信道间干扰为代价而尽可能多地保留感兴趣信号的能量含量之间找到权衡。例如，预编码矩阵Pk或后编码矩阵Qk可以被计算为信道矩阵的矩阵逆，这表示整个信道矩阵HkPk或QkHk的非对角线系数并且因此信道间干扰大多减少为零。这种“对角化”预编码器和后编码器的特征在于迫零(ZF)，因为它们试图消除串扰干扰项。ZF对于对角占优势并且因此条件良好的MIMO信道非常有效，VDSL2传输简档通常就是这种情况。可以使用提供出色性能的明确的“一次性”算法来计算或近似信道矩阵的逆矩阵。因为诸如G.fast和XG-FAST等下一代矢量化系统工作频率高得多，所以信道通常是非对角占优势的，并且有时甚至是条件不良的，并且ZF可能远非最佳：信道逆产生太大的矢量化系数，这些矢量化系数导致发射功率(预编码)或背景噪声(后编码)的显著增加。发射功率的增加直接转化为功率受限系统的较低直接信号增益，这些增益应当将发射功率保持在许可范围内(发射PSD遮罩、每线发射功率、总发射功率)，进而导致信道利用率较低并且最终用户的数据速率低。同样，背景噪声的增加严重降低了信噪比(SNR)，并且从而降低了可实现的数据速率。对于大多数下一代矢量化设计，更好的策略是优化给定的成本或效用函数，通常是通信系统的总数据速率或均方差(MSE)。这些优化问题通常是非凸的，并且无法通过分析来解决。相反，它们通常通过迭代更新来处理，迭代更新逐渐趋向于成本或效用函数的局部或全局最优。迭代更新算法以矢量化矩阵(通常是单位矩阵I)的一些初始默认值开始，并且基于一些信道估计，通过连续迭代重复调节矢量化矩阵的系数值，并且直到满足某种收敛标准。这种迭代算法的一个示例是迭代最小均方差(iMMSE)算法，该算法非常稳健并且不需要任何类型的信道结构(诸如对角占优势)就能获取良好的性能。但是，iMMSE需要每个音调多次迭代。每次迭代都建立在前一迭代上，并且每次迭代都只能提高矢量化处理器的性能。每次迭代都可以被看作是学习相应信道的局部最优性的过程中的一个步骤。然而，在大约10-20次迭代中获得收敛，并且每次iMMSE迭代具有复杂度O(N3)。这在大型系统中是一个显著的缺点，即使单次迭代也可能已经使现有硬件的速度和存储器能力承受压力。迭代算法也可以用于计算ZF预编码器或后编码器的信道逆。一个示例是Schulz方法，它通过连续迭代收敛于矩阵逆。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是设计一种集成的硬件和软件模块，该模块能够快速有效地计算高级预编码器和后编码器并且对于非对角占优势的信道尤其有利。根据本专利技术的第一方面，一种用于确定矢量化矩阵的矢量化控制器，该矢量化矩阵用于联合处理要通过多个用户线进行传输或从多个用户线接收的离散多音调DMT通信信号，矢量化控制器被配置为通过迭代更新算法借助于第一迭代数目并且基于在第一音调处的第一信道矩阵估计，确定针对矢量化矩阵的、在第一音调处的第一系数值，并且通过迭代更新算法借助于第二迭代数目并且基于在第二相邻音调处的第二信道矩阵估计，确定针对矢量化矩阵的、在第二音调处的第二系数值。矢量化控制器还被配置为使用如此确定的第一系数值作为迭代更新算法中的相应第二系数值的初始值来开始。第二迭代数目小于或等于第一迭代数目。在本专利技术的一个实施例中，迭代算法是迭代最小均方差iMMSE更新算法，并且第二迭代数目等于1。在本专利技术的一个实施例中，迭代算法是Schulz更新算法，并且第二迭代数目等于1、2或3。在本专利技术的一个实施例中，矢量化控制器还被配置为根据在串扰探测信号正在通过用户线被传输之时从用户线接收的信号的原始离散傅立叶变换DFT样本，导出第一信道矩阵估计和第二信道矩阵估计。在本专利技术的一个实施例中，矢量化控制器还被配置为根据在串扰探测信号正在通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定矢量化矩阵(P，Q)的矢量化控制器(130)，所述矢量化矩阵(P，Q)用于要通过多个用户线(L1到LN)进行传输或从多个用户线(L1到LN)接收的离散多音调DMT通信信号的联合处理，所述矢量化控制器被配置为通过迭代更新算法借助于第一迭代数目(n1)并且基于在第一音调(ki)处的第一信道矩阵估计(Hki)，确定针对所述矢量化矩阵的、在所述第一音调处的第一系数值(Pki，Qki)，以及通过所述迭代更新算法借助于第二迭代数目(n2)并且基于在第二相邻音调(ki+1)处的第二信道矩阵估计(Hki+1)，确定针对所述矢量化矩阵的、在第二音调处的第二系数值(Pki+1，Qki+1)，其中所述矢量化控制器还被配置为以确定的所述第一系数值作为所述迭代更新算法中相应的所述第二系数值的初始值来开始，并且其中所述第二迭代数目小于或等于所述第一迭代数目。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.26 EP 16305222.81.一种用于确定矢量化矩阵(P，Q)的矢量化控制器(130)，所述矢量化矩阵(P，Q)用于要通过多个用户线(L1到LN)进行传输或从多个用户线(L1到LN)接收的离散多音调DMT通信信号的联合处理，所述矢量化控制器被配置为通过迭代更新算法借助于第一迭代数目(n1)并且基于在第一音调(ki)处的第一信道矩阵估计(Hki)，确定针对所述矢量化矩阵的、在所述第一音调处的第一系数值(Pki，Qki)，以及通过所述迭代更新算法借助于第二迭代数目(n2)并且基于在第二相邻音调(ki+1)处的第二信道矩阵估计(Hki+1)，确定针对所述矢量化矩阵的、在第二音调处的第二系数值(Pki+1，Qki+1)，其中所述矢量化控制器还被配置为以确定的所述第一系数值作为所述迭代更新算法中相应的所述第二系数值的初始值来开始，并且其中所述第二迭代数目小于或等于所述第一迭代数目。2.根据权利要求1所述的矢量化控制器(130)，其中所述迭代算法是迭代最小均方差iMMSE更新算法，并且其中所述第二迭代数目等于1。3.根据权利要求1所述的矢量化控制器(130)，其中所述迭代算法是Schulz更新算法，并且其中所述第二迭代数目等于1、2或3。4.根据权利要求1所述的矢量化控制器(130)，其中所述矢量化控制器还被配置为根据在串扰探测信号正在通过所述用户线被传输之时从所述用户线接收的信号的原始离散傅立叶变换DFT样本,导出所述第一信道矩阵估计和所述第二信道矩阵估计。5.根据权利要求1所述的矢量化控制器(130)，其中所述矢量化控制器还被配置为根据在串扰探测信号正在通过所述用户线被传输之时从所述用户线接收的信号的限幅器误差样本，导出所述第一信道矩阵估计和所述第二信道矩阵估计。6.根据权利要求1所述的矢量化控制器(130)，其中所述矢量化控制器还被配置为通过所述迭代更新算法借助于第三迭代数目(n3)并且基于在第三另外相邻音调(ki+2)处的第三信道矩阵估计(Hki+2)，确定针对所述矢量化矩阵的、在所述第三音调处的第三系数值(Pki+2，Qki+2)，其中所述矢量化控制器还被配置为以确定的所述第二系数值作为所述迭代更新算法中相应的所述第三系数值的初始值来开始，并且其中所述第三迭代数目小于或等于所述第一迭代数目。7.根据权利要求6所述的矢量...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·巴斯托斯·莫莱斯，P·塞弗拉基斯，M·吉瓦内斯库，J·梅斯，C·纽兹曼，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：发明
国别省市：法国,FR