速率自适应动态频谱管理制造技术

本发明专利技术提供了一种速率自适应动态频谱管理。在一种实施例中，一种用于在具有多个电子通信连接的通信系统中改进频谱利用的方法，包括：若干发射器中的每一者向若干接收器发射一个信号；将每一发射的功率的至少一部分传送到两个或更多个接收器中的每一者；修改对这些接收器的发射的功率分配，使得频谱利用大于每一接收器从来自每一发射器的每一发射接收相同发射功率的情况。

【技术实现步骤摘要】
速率自适应动态频谱管理
披露的一些实施例涉及提高从通信主干线到家庭、商家或包括CPE（“客户驻地设备”）的其他场所的相对较短距离的性能。
技术介绍
在许多通信系统中，在中央局或其他中央位置与远端客户场所（例如，家庭、办公室或包括CPE的其他位置）之间存在一些物理链路。连接中央位置与远端位置的物理链路可以是任何种类的有线链路，或者是任何种类的无线链路。提供相对新服务（例如IPTV（“互联网协议电视”）或云计算）需要提高现有技术中可供使用的通信带宽。与提高带宽以允许新服务相关联的成本很高。总体上应理解，目前为止这些成本的最大部分是与在通信后台（通常包括所谓的“主干线”）与远端位置之间提供新物理链路相关联的成本。在一种表述方法中，这称为通信系统中的“最后一英里”，该通信系统可以是FTTH（“光纤到户”）系统，尽管该术语不限于光纤系统。此外，短语“最后一英里”是一个误称，因为大部分成本是与远端位置同主干线之间的连接相关联，这个连接通常约为几米到可能多达250米的量级，但是通常绝不是接近“一英里”的测量值。仅仅是作为本领域的一个惯例，这里将使用“最后一英里”这个术语，尽管应理解，该术语是指主干线与远端位置之间的任何距离，而非一英里的实际测量值。现有技术可通过减少或甚至消除为最后一英里提供额外新物理链路的需求的动作而得到改进。换句话说，提供用以将最后一英里的物理介质的现存基础设施（不论是铜线还是无线点对点还是其他设施）的带宽从当前容量提高到每秒数百兆位或甚至1Gb/s和更高的装置和方法。以此方式，将减少、消除和/或延迟对最后一英里的新物理链路的巨大投资，由此减少对于提供通信服务的障碍。现存数字用户线技术（例如VDSL）的静态操作不足以提供新服务所需的带宽。现存连续自适应方案例如SRAVDSL（“无缝速率适配VDSL”）没有足够的灵活性来根据用户的改变的数据速率需求而调适系统。关于提供较高带宽的一个具体问题涉及到串扰问题。以最后一英里具有铜线的现存系统为例，通信主干线与远端位置之间的连接通常是在“分布点”（本文中也称为“DP”）处执行，该分布点通过最后一英里铜线连接到远端位置，并且通过光纤电缆连接到中央局。通常会在最后一英里的铜线中发生通信瓶颈，并且因为在最后一英里内位于接近位置的不同线之间的串扰而使这个瓶颈加剧。示例性现有技术系统通常会遭受两种类型的串扰。第一种是全部在一个分布点内的串扰。这种串扰可以相对容易消除，因为信道特性是已知的，并且因为可以获得信道信号。第二种串扰出现在连接到该系统内的不同分布点的两根或更多根线中。这第二种串扰不容易消除。对于进入CPE的线存在类似问题。在示例性系统中，多个CPE装置可以使用多个铜双绞线连接到一个分布点上。在此情况下，同样存在两种串扰。在同一CPE处终止的线之间存在串扰。这种串扰不需要在DP侧被消除，因为它也可以在CPE侧被消除。对于在两个或更多个不同CPE装置处终止的线存在第二种串扰。这第二种串扰只能在DP侧被消除。在现有技术有线系统中，有两种主要的方法来缓和串扰。一种现有技术方法称为“2级DSM”（“动态频谱管理，2级”），也称为“2级DSM频带偏好”或“DSM频谱优化”。第二种现有技术方法称为3级DSM，并且也称为“3级DSM向量化”，或“DSM串扰消除”。大部分通信设置是静态的，这意味着它们不随时间变化。通过“PSD掩码”（“功率谱密度掩码”）来预定义发射频谱。用三个步骤定义PSD掩码。首先，定义“限制PSD掩码”，这是通过法律规章和/或通过技术标准定义的PSD掩码。限制PSD掩码不得被超过，并且不会随时间变化。第二，使用一种称为“上游功率后移”的方法来缓和一束线中的不同线之间的串扰。上游功率后移是在链路激活过程中起始的，但是在链路活跃时不能变化。第三，实施2级DSM。2级DSM使用一种称为SRA的方法来响应于环境噪声而提供对PSD的动态调节。本质上，SRA允许数据速率的动态变化。SRA定义精细的增益来用较小步长改变每一副载波的发射频谱。在被称为3级DSM的方法中，串扰消除器的系数并不取决于PSD。实际上，使用对角化预编码器和均衡器，使得一条线路的性能并不取决于其他线路的频谱。在这个系统中，串扰消除信号对发射PSD的影响是可忽略的，并且因此不需要相对于串扰预编码器系数和/或均衡器系数进行频谱调节。假设有线信道随时间是静态的，并且使用自适应估计方法（例如最小均方（LMS））算法来进行信道估计。迫零预编码器和均衡器表现出随着频率提高的显著性能损失。在无线系统中，与有线系统相反，快速的环境变化引起快速的信道变化。因此，信道知识远远不如有线系统中清晰，并且因此，在无线系统中，基于先验知识的频谱优化是有限的。在无线系统中，主要通过调度算法来执行用户之间的带宽资源分配，这些算法向不同用户指派不同优先级。此外，无线系统中可能存在波束成形器。如果存在，则根据当前信道估计和实际接收信号功率针对每个发射符号重新计算波束成形器的系数。通常由中央功率控制机构执行每一移动装置的发射功率的计算。在通信系统(包括有线和/或无线系统)的一个实施例中，可以向其他线路重新分配一个用户的未使用的带宽资源以便高效地使用潜在的信道容量。这里使用术语“线路”，但是也可以使用例如信道或链路等其他词。一个链路可以包括多个信道和/或线路。效果可以是增强其他线路的服务，并且因而提高最后一英里网络的总利用率。在一个实施例中，可以将带宽资源从在一个特定时间点不需要全带宽的链路动态地重新分配给在相同时间点确实需要全带宽或至少较高带宽的链路。动态地重新分配带宽可以通过电子通信的分时法来完成。分时系统解决了当有人试图进行动态频谱管理以执行快速数据速率变化时出现的两个问题。1.时变串扰噪声。一条线路上的发射频谱的变化会改变其他线路上的串扰。为此原因，实际上不常使用2级DSM。2.重新配置时间。系统必须能够“知道”何时用户中的一者不需要全数据速率。该系统于是降低此未使用的或利用不足的链路的速率，以便提高其他链路的数据速率。然而，如果一个用户请求全速率，那么必须在约几毫秒量级的相对较短的重新配置时间之后才可以获得该速率。
技术实现思路
速率自适应动态频谱管理基本上在能够解决时变串扰和快速重新配置的系统上操作。因此，在本专利技术的一些实施例中可以加入分时。关于这一点的另一方式是将分时系统视为“外优化算法”，该算法关注时变串扰，并且告知速率自适应DSM分布点何时在哪条线路上发射，以及何时在哪条线路上接收。分时系统还提供关于何时链路未使用或者不需要用全带宽进行服务的信息。作为本专利技术的实施例的一部分，描述速率自适应动态频谱管理的实施例。然而，使用分时系统的“外优化算法”可以增强仅仅使用速率自适应动态频谱管理的实施例的效果。因此，速率自适应动态频谱管理与分时系统的外算法的组合提供额外的实施例。独立权利要求在各种方面中限定本专利技术。附属权利要求在各种方面中限定本专利技术的实施例。在第一方面中，本专利技术涵盖一种用于通信系统中的方法。该系统包括多个通信连接。该方法包括若干发射器中的每一者向若干接收器发射信号，其中相应发射器被适配成向这多个接收器中的一个以上接收器传达发射信号功率。在根据本专利技术的第一方面中的方法的一个实施例中，该方法包括适配对接收器的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在具有多个电子通信连接的通信系统中改进频谱利用的方法，包括：若干发射器中的每一者向若干接收器发射一个信号；将每一发射的功率的至少一部分传送到两个或更多个接收器中的每一者；并且修改对这些接收器的发射的功率分配，从而使得频谱利用大于每一接收器从来自每一发射器的每一发射接收相同发射功率的情况。

【技术特征摘要】
2012.06.11 EP 12004385.61.一种用于在具有多个电子通信连接的通信系统中改进频谱利用的方法，包括：若干发射器中的每一者向若干接收器发射一个信号；将每一发射的功率的至少一部分传送到两个或更多个接收器中的每一者；并且修改对这些接收器的发射的功率分配，从而使得频谱利用大于每一接收器要从来自每一发射器的每一发射接收相同发射功率的情况，在预编码器活跃时修改一种预编码器配置；以及在该预编码器活跃时修改一种功率谱密度配置；而该预编码器配置和该功率谱密度配置是彼此独立地修改的。2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：修改这些发射器的功率谱密度，其中向一个发射器通知一个接收器在一个特定时间不需要全带宽，这些发射器向该接收器发射小于全功率的功率，这些发射器向其他接收器发射全带宽与在该特定时间发射到所述接收器的带宽之间的差，并且将要接收的信号质量将因发射的更大带宽而提高，或者因发射的更小带宽而降低。3.如权利要求2所述的方法，进一步包括：在修改该功率谱密度之前在系统存储器中保存用于所有发射器的该功率谱密度，并且还在修改该功率谱密度之后在系统存储器中保存用于所有发射器的该功率谱密度。4.如权利要求3所述的方法，进一步包括∶当系统要求变化时将这些发射器从经过修改的功率谱密度同步切换到未经修改的功率谱密度，从而使得一次切换将提高该频谱利用。5.如权利要求4所述的方法，进一步包括：在从这些发射器的一种功率谱密度配置同步切换到这些发射器的另一种功率谱密度配置的过程中，通过仅切换到比这些发射器的该一种功率谱密度配置更稳定的一种配置来维持系统稳定性。6.如权利要求1所述的方法，其中用一种LMS算法修改预编码器配置，并且用一种LMS算法修改该功率谱密度配置。7.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖纳·施特罗贝尔，莉利亚·萨马维，弗拉迪米尔·奥克斯曼，
申请(专利权)人：领特德国有限公司，
类型：发明
国别省市：