专利名称：用于减少串扰预编码器初始化期间的反馈开销的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字用户线(digital subscriber line ;DSL)技术，更进一步的，涉及一种用于减少DSL系统的串扰预编码器初始化期间的反馈开销的方法和装置。
背景技术：
数字用户线(digital subscriber line ；DSL)技术可为现有用户线上的数字通信提供大的带宽。当在用户线上传送数据时，可能对相邻双绞线电话线(例如在相同的或邻近的一捆线中)上所传送的信号产生串扰干扰。串扰会限制某些DSL技术的性能，例如第二代甚高速数字用户线(VDSL2)。可使用串扰预编码器消除或减少用户线中的串扰，例如在调制解调器端。使用预编码器可修改信号并将信号从交换点从下行方向传送至多个用户端设备(customer premise equipment ；CPE)。以确定的方式使信号预失真，从而使信号中的预失真与线路中的串扰相抵消。这样就可在另一端接收到实质上未受串扰影响的未失真信号。利用来自CPE的反馈信号对预编码器进行训练或初始化，这些反馈信号指示CPE 处接收到的信号中的误差。导频符号序列从下行方向发送至CPE处的VDSL收发器远端单元(VTU-R)。VTU-R将误差反馈信号返回至位于交换点的VDSL收发器局端单元(VTU-O)。 使用这些误差反馈信号训练预编码器从而调整预失真信号，直到收敛。通过反向信道将误差反馈信号从CPE发送给交换点，并且对于多个用户线通常需要一定的数据传输率。如果网络标准无法提供较高的数据传输率，则仅能以较低的速率向预编码器提供反馈信息，例如使用用户线中导频符号的部分子载波。当使用部分子载波发送反馈信号时，将延长预编码器的初始化时间，导致预编码器收敛速度缓慢，并降低性能。在某些系统中，为缩短预编码器的初始化时间，可仅为预编码器提供反馈信号的样本，例如利用误差频率范围中较少的频率。例如，CPE可从N个子载波中每第η个子载波信号形成反馈信号，其中N为子载波的数量。其余子载波或是频率上的信号可通过对所接收端的采样反馈信号进行插值的方式获得。然而，使用误差反馈信号的样本获得完整的误差反馈信号会降低精度及性能。在其它系统中，可能使用较少的量化比特表示所反馈的误差，当将导致误差收敛的速度减慢并降低性能。
发明内容
在一个实施例中，本发明包括一种包括接收器的装置，该接收器耦合至交换点与 CPE之间的数字用户线(DSL)，并发送反馈误差消息以训练耦合至交换点的预编码器，其中反馈误差消息包括多个误差分量，并指示每个误差分量的比特数量和/或每个误差分量的量化精度。在另一实施例中，本发明包括一种包括至少一个处理器的装置，该至少一个处理器用以执行一种方法，该方法包括确定导频信号多个误差分量的误差范围；确定可表示整个误差范围内所有误差的比特数或通过固定的反馈信息比特数所表示的整个误差范围的量化精度，或基于误差分量的误差范围获得二者；以及发送误差反馈信号，该误差反馈信号包括误差分量，并且指示比特数量和/或量化精度。在又一实施例中，本发明包括一种方法，发送误差反馈消息给数字用户线(DSL) 串扰预编码器以训练串扰预编码器，其中所述误差反馈消息包括误差向量以及所述误差向量的量化比例因子。结合附图及权利要求书阅读以下详细说明，将更清楚地理解这些及其它特征。
为更加全面地理解本发明，现在将结合附图及具体实施方式
来参照以下简要说明，其中相同参考编号表示相同部件。图1为DSL系统实施例的示意图。图2为预编码器训练期间最大误差反馈的实施例的图示。图3为预编码器训练期间最大误差反馈的另一实施例的图示。图4为不同误差反馈比特数下预编码器收敛的图示。图5为信噪比(SNR)提高的实施例的图示。图6为数据传输率提高的实施例的图示。图7为数据传输率提高的另一实施例的图示。图8为误差反馈消息的实施例的示意图。图9为误差反馈消息的另一实施例的示意图。图10为误差反馈消息的另一实施例的示意图。图11为误差反馈信号发送方法的实施例的流程图。图12为通用计算机系统的一个实施例的示意图。
具体实施例方式首先，应理解，尽管下文中提出了一个或多个实施例，然而可利用其他的技术(无论是目前已知技术还是现有技术)来实施所揭露的系统及/或方法。本发明不应仅限于下文中所述的例示性实施方式、图式以及技术，包括本文所例示和说明的实例性设计及实施方式，而是可在随附权利要求书的范围及其等效内容的全部范围内作出修改。本文揭露一种用于在DSL系统中缩短串扰预编码器初始化时间并提高性能的系统和方法。每一线路将为预编码器提供误差反馈信号，其中使用确定数量的比特来表示误差反馈信号。在第一实施例中，可基于所期望的误差反馈信号精度及线路的误差范围确定比特数量。在另一实施例中，比特数量为固定的，误差反馈信号的量化精度可基于线路的误差范围而变化。作为另外一种选择，比特数量和量化精度二者可随误差范围而变化。在串扰预编码器的初始化或训练期间，反馈信号的误差范围可缩小，并且串扰预编码器逐步收敛。随着预编码器逐渐收敛，可用较少的比特在降低精度的情况下表示误差反馈信号，或在不增加比特数的情况下表示误差反馈信号从而提供更高的量化精度。可选择的，可使用较少的比特表示误差反馈信号但提供较高的量化精度。这样，可在不损失预编码器的收敛速度和降低系统性能的情况下使用较低的数据传输率训练串扰预编码器。
图1给出了 DSL系统100的一个实施例。DSL系统100可以是VDSL或VDSL2系统、ADSL或ADSL2系统、或任何其它的DSL系统。DSL系统100可包括交换点102以及多个用户端设备(CPE) 104，这些CPE 104可通过用户线106耦合至交换点102。在一捆线107 中包含了某些用户线106。DSL系统100还可包括串扰预编码器108，串扰预编码器108可耦合至交换点102与CPE 104之间的用户线106。另外，DSL系统100还可包括网络管理系统(匪S) 110以及公共开关电话网络(PSTN) 112，匪S 110和PSTN 112这二者耦合至交换点 102。在其它实施例中，DSL系统100可包括分离器、过滤器、管理实体、以及各种其它硬件、 软件、及功能体。匪S 110可以是处理与交换点102所交换的数据的网络管理基础设施，并可耦合至一个或多个宽带网络，例如因特网。PSTN 112可以是产生、处理及接收声音或其它音频信号的网络。在实施例中，交换点102可以是位于局端的服务器，可包括耦合匪S 110、PSTN 112以及用户线106的交换机和/或分离器。例如，分离器可以是将从用户线106接收到的数据信号转发至匪S 110及PSTN 112并将从匪S 110及PSTN 112接收到的数据信号转发至用户线106的2:1耦合器。此外，分离器可包括一个或多个滤波器，从而在匪S 110、 PSTN 112与用户线106之间进行数据信号处理。另外，交换点102可包括至少一个DSL收发器(例如VTU-0)，该收发器可在匪S 110,PSTN 112与用户线106间交换信号。使用DSL 收发器(例如调制解调器)接收及发送信号。在实施例中，DSL收发器可包括产生前向纠错(FEC)数据的FEC码编码器。DSL收发器还可包括将导频符号(或同步符号)的多个子载波上所承载的数据进行交织的交织器 (interleave!·)。例如，DSL收发器可使用离散多音调(DMT)线路编码技术为每一个符号中的每一个子载波分配多个比特。DMT适应用户线上不同的信道环境。在实施例中，位于交换点102的DSL收发器可用类似或不同的速率为每一用户线106传送数据。在实施例中，CPE 104可位于用户端设备处，其中CPE 104可耦合至电话机114和 /或计算机116。电话机114可以是产生、处理及接收声音或其它音频信号的硬件、软件、固件、或其组合。CPE 104可包括可耦合用户线106、电话机114以及计算机116的交换机和 /或分离器。CPE 104还可包括DSL收发器(例如VTU-R)用以通过用户线106在CPE 104 与交换点102之间交换数据。例如，分离器可以是将从用户线106接收到的数据信号转发至电话机114及DSL收发器并将从电话机114及DSL收发器接收到的数据信号转发至用户线106的2:1耦合器。分离器可包括一个或多个滤波器，从而对电话机114和DSL收发器所收发的数据进行处理。CPE 104中的DSL收发器(例如调制解调器)可通过用户线106传送及接收信号。 例如，DSL收发器处理所接收到的信号从而获得交换点102所发送的数据，并将所接收到的数据发送给电话机114和/或计算机116。CPE 104可通过用户线106直接耦合至交换点 102。例如，任一 CPE 104可耦合至与交换点102相连的用户线106。CPE 104可通过与交换点102相连的用户线106对匪S 110, PSTN 112、和/或其它连接的网络进行访问。在实施例中，用户线106可以是交换点102与CPE 104之间和/或串扰预编码器 108与CPE 104之间的通信路径，并且可包括一个或多个铜电缆双绞线。在连接至交换点 102的用户线106(例如在同一捆线107中)的子载波或是信号间可能存在串扰干扰。串扰干扰可能与信号的发送功率、频率以及传输距离相关，限制网络的通信性能。例如，当发送
6信号的功率谱密度(PSD)在一定的频率范围上增大时，相邻用户线106间的串扰可能增大从而导致数据速率减小。在下行方向上从交换点102传播至CPE 104的信号可表示为
y = Hx+z,(1) 其中y为向量，表示CPE 104处的信号；H为矩阵，表示线路中的串扰信道；χ为向量，表示交换点102输出的信号；ζ为向量，表示随机误差或噪声。在实施例中，串扰预编码器108可用以减小或限制线路中的串扰。串扰预编码器 108在用户线106中发送预失真信号，以抵消或减小线路中的串扰误差。串扰预编码器108 从交换点102(例如从多个VTU-0)接收信号，向这些信号中增加失真，并通过用户线106将多个对应的预失真信号发送至CPE 104。因此可基于来自CPE 104的多个误差反馈信号配置预失真信号。例如，位于CPE 104的VTU-R测量从交换点102接收到的导频符号的误差， 并将对应的误差反馈信号发送给交换点102。位于交换点102的VTU-O接收误差反馈信号， 利用这些信号识别线路中的串扰信道，并初始串扰预编码器108的预编码矩阵。可基于自适应算法获得预编码矩阵，例如最小均方(LMQ算法，递归最小乘方(RLQ算法等。串扰预编码器108利用预编码矩阵来为线路产生预失真信号。使用失真信号来抵消串扰可表示为y = HPx+z= diag{H}x+z,(2)其中P = FMiagIHK是预编码矩阵，用以抵消或消除线路中的串扰信道。可在一时间段内可能会重复的进行发送导频符号(如至VTU-R)并接收对应的误差反馈信号(在VTU-O处)的过程，以提高串扰抵消的能力。此时间段可被称为串扰预编码器108的训练或初始化时间。例如，在初始化时间期间，发送一系列的导频符号，并且顺序的接收一系列的误差反馈信号(例如对于每一用户线106)，直至串扰预编码器108输出的预失真信号收敛成一个样板或值。配置一个具有预定带宽的反馈信道，将误差反馈信号从CPE 104传输至交换点 102或串扰预编码器108。误差反馈信号可对应于多个导频符号，每个导频符号可分别包括多个子载波。每一子载波可表示为信号中的几个比特。所用的比特数量可决定误差范围 (如位于CPE104的VTU-R所测量的)的量化精度。根据量化精度，可使用固定数目的反馈比特表示整个误差范围。另外，比特数量可决定可被测量的误差的范围。通常，可需要较大的带宽或数据速率，以提供精确的误差反馈并最小化或限制串扰预编码108的初始化时间。例如，当每个导频符号包含3000个子载波且每个子载波的实部使用16比特表示时，误差反馈信包含48000比特。其中，每个子载波的比特总数目包括8比特的实部和8比特的虚部。因此，如果在训练期间每64. 25毫秒(ms)提供一次此种误差反馈信号，则反馈信道需要至少747千比特每秒Gcbps)，这将超过某些DSL系统的带宽限制。例如，在VDSL2 中，反馈信道或特殊操作信道(SOC)可支持约641ApS，而无法支持每个导频符号48，000比特的数据传输。通常，在此种情形中，可使用较少比特表示误差反馈信号以降低反馈信道的数据传输率，但也延长了训练时间并降低了性能。在实施例中，为缩短训练时间并提高性能，在不损失精度或增加开销的情况下，调整误差反馈信号中比特数量和/或量化精度，细节如下。
图2给出了一种在预编码器训练期间最大误差反馈200的实施例，最大误差反馈 200可在交换点或串扰预编码器处获得。最大误差反馈200可由曲线210表示。曲线210 包括了预编码器训练期间导频符号i的多个接收到的最大误差反馈值e max(i)。接收到的误差反馈信号以复数的形式表示为E (k，i) = ex (k，i) +j · ey (k，i)，(3)其中E(k，i)为导频符号i的子载波k的误差反馈信号，并且ex(k，i)和ey(k，i) 分别是误差反馈信号的实部和虚部。可使用误差反馈信号获得预编码矩阵，从而利用LMS 算法训练预编码器。导频符号i的最大误差反馈信号值可根据导频符号中所有子载波的最大误差反馈的实部和虚部获得，例如emax(0 = max{max{| ex(k,i) |,| ey(k,i) |}},(4)
k其中max{}指示用于从集合中选择最大样本的函数。如图2所示，最大误差反馈值可随着导频符号数量的增大(例如随着训练时间的延长)而减小。另外，最大误差反馈值可随着训练时间的增加而收敛至某一固定值。图3给出了预编码器训练期间最大误差反馈300的另一实施例，最大误差反馈300 可在交换点或串扰预编码器处获得。最大误差反馈300可由曲线310表示。曲线310表示所接收到的最大误差反馈值emax(i)与预编码器训练时间(以秒为单位)间的关系。类似于图2，发现图3中的最大误差反馈值随着训练时间的增加而减小并收敛。例如，当进入训练期间后1秒，emax(i)约为0. 16，并在进入训练期间10秒后收敛至约0. 02。通常，当使用固定数量的比特表示误差反馈信号时，具有较小的误差范围以及较小的最大误差反馈值的导频符号可表示为较高的精度。由于最大误差反馈随着训练时间的增加而减少(如图2、图3所示)，因而当使用固定的比特数时，反馈误差信号的量化精度可随着训练时间的增加而提高。例如，当使用8比特表示误差反馈信号时，误差范围在-1与 1之间的误差反馈信号的量化精度约为2_7或0.0078。相比之下，使用相同的比特数，误差范围在-0. 25与0. 25之间的误差反馈信号的量化精度可提高到2_9或0. 002。当训练时间的增加且误差范围的减小时，减小量化比特的数量，可使得反馈误差信号的量化精度保持大致的相同。例如，对于误差范围在-1与1之间的误差反馈信号，当量化比特数为8比特时，其量化精度与误差范围在-0. 25与0. 25之间使用6比特表示的误差反馈信号的量化精度相等。随着训练时间的增加以及串扰预编码器的收敛逐渐减少量化比特的数量，可减少开销和反馈信道的带宽。另外，随着所用比特数量的减少，可缩短训练时间并且提高性能。在实施例中，可确定表示整个误差范围所需的用于表示误差的比特数。基于导频符号的最大误差反馈 ax (i)和子载波的量化精度d确定用于表示误差反馈信号的比特数量 N“i)
权利要求
1.一种装置，其包括接收器，耦合至交换点与用户端设备(CPE)之间的数字用户线(DSL)，并用以发送反馈误差消息以训练预编码器，所述预编码器耦合至所述交换点，其中所述反馈误差消息包括多个误差分量，以及对每个误差分量的比特数量和/或每个误差分量的量化精度。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述误差分量对应于接收到的导频符号中的多个子载波。
3.如权利要求2所述，其特征在于，所述误差分量包含每个子载波的误差分量的实部和虚部。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述交换点中包含甚高速数字用户线 (VDSL)收发器局端单元(VTU-O)，所述VTU-O用以向CPE发送导频符号。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述CPE包含甚高速数字用户线(VDSL)收发器远端单元(VTU-R)，所述VTU-R用以确定所述每个误差分量的比特数量和/或所述每个误差分量的量化精度，并向所述交换点发送误差反馈消息。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预编码器为串扰预编码器，并且其中所述误差分量描述DSL中的串扰误差等级。
7.一种方法，其包括确定导频信号的多个误差分量的误差范围；基于误差分量的误差范围，确定可表示整个误差范围的比特数和/或使用固定个数的反馈比特可表示整个误差范围时的量化精度；发送误差反馈信号，所述误差反馈信号包括所述误差分量，并且所述误差反馈信号指示所述比特数量和/或所述量化精度。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，以复数形式表示所述误差反馈信号E (k, i) = ex (k, i) +j · ey (k, i),其中E(k，i)为导频符号i的子载波k的误差反馈信号，ex(k, i)为所述误差反馈信号的实部，并且ey(k，i)为所述误差反馈信号的虚部。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述误差反馈信号中的最大误差确定所述比特数量和/或所述量化精度，所述误差反馈信号中的最大误差对应于所述导频符号中的最大误差。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述误差反馈信号中的最大误差通过以下方程式从实部ex(k，i)以及虚部ey(k，i)中获得emax(0 = max{max{I ex(k,i) |，| ey(k,i) |}}， k其中 ax(i)为所述导频符号i的最大误差，max{}指示用于从集合中选择最大样本的函数。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述量化精度为固定的，比特数量可通过以下方程式确定糊= Iog2 Pg，(0V其中NJi)为所述导频符号i的比特数量，d为量化精度。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述比特数量为固定的，所述量化精度可通过以下方程式确定
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述量化精度通过缩放所述误差反馈信号的每个误差分量的误差向量来调节，其中使用比例因子缩放所述误差向量
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，误差反馈信号使用如下量化格式表示Ex(k，i) =max{-2N-1,min{SQ(i) · ex(k, i) · 2^,2^-1}},Ey(k，i) =max{-2N-1,min{SQ(i) · ey(k, i) · 2^,2^-1}},其中Ex(k，i)为所述误差反馈信号的实部，Ey (k，i)为所述误差反馈信号的虚部。
15.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述误差分量的所述比特数量及所述量化精度决定所述导频符号中的完整范围误差。
16.一种方法，其包括发送误差反馈消息给数字用户线(DSL)串扰预编码器以训练串扰预编码器，其中所述误差反馈消息包括误差向量以及所述误差向量的量化比例因子。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，量化比例因子用于在量化误差向量之前将误差向量的误差分量进行缩放。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述量化比例因子等于2、4、8、16、32、64、 128,256ο
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述误差反馈消息为基于国际电信联盟 (ITU)电信标准部(ITU-T)标准 G. vector 的 R_ERROR_FEEDBACK 消息，其中所述 R_ERR0R_ FEEDBACK消息包括误差向量、量化比例因子、消息描述符、以及频带标识符。
20.如权利要求7所述的装置，其特征在于，基于所述误差反馈消息并利用最小均方 (LMS)算法训练所述DSL串扰预编码器。
全文摘要
本发明提供一种包括接收器的装置，该接收器耦合至交换点与用户端设备(customer premise equipment；CPE)之间的数字用户线(digital subscriber line；DSL)并用以发送反馈误差消息以训练耦合至交换点的预编码器，其中该反馈误差消息包括多个误差分量以及对每误差分量的比特数量和/或每误差分量的量化精度的指示。本发明包括一种方法，该方法包括确定导频信号的多个误差分量的误差范围，确定表示整个误差范围所需的比特数和/或使用固定反馈比特数表示的误差范围的量化精度(或者这两者均基于误差分量的误差范围)，发送包含误差分量并指示比特数和/或量化精度的误差反馈信号。
文档编号H04M3/00GK102217294SQ201080001758
公开日2011年10月12日 申请日期2010年2月1日 优先权日2009年1月30日
发明者辛德瑞那·拉斐尔·吉恩, 龙国柱 申请人:华为技术有限公司