专利名称：汇集成一组的宽带传输信道的传输参数的调节方法
技术领域：
本发明涉及一种调节汇集成一组的宽带传输信道的传输参数的方法。其中根据所确定的各传输信道的传输特性以及所配属的一个业务的传输特性为每一个传输信道设定传输参数，其中给这些传输信道分别配属拥有不同价值的至少两个业务中的一个业务，并且其中该组的传输信道彼此间会受到频谱干扰的影响。
在针对常规电话系统(xDSL-业务)的用户连接线路的用户连接设备的现代宽带接入方法中，通过同轴电缆(CATV)经宽带无线电业务(WLAN，UMTS)或者卫星通信进行连接。一直存在一种星形结构。基于所述的星形结构连接在一起的用户连接线路束或具有多个用户的传输信道组负面地受到频谱干扰的影响，尤其在把用户连接设备与因特网主干连接在一起的智能网络节点附近。
由于宽带接入方法在经济方面日趋重要，提出了许多改善传输速度或数据速率的可实现的方法。
这些方法分为以下几种A)多用户检测算法对相互影响的信息传输的比特序列进行检测与此同时求出串音关系，参见“Multiuser Detection，S.Verdu，Cambridge University Press，London，New York，1998”。在UMTS标准化过程中考虑了这种算法。该算法的前提条件是对所有参与的用户的信息传输进行严格的时钟脉冲同步。在xDSL数据传输的情况下原则上没有给出这种脉冲时钟同步也基本上没有改变标准化的方法，那么也没有改变其中所采用的用户的硬件设备，也就无法在技术上正式实现。
B)MIMO信号处理方法MIMO系统是指对具有矢量值输入口和输出口的系统进行处理的数学理论。MIMO信号处理方法适合改善频谱影响的多数的累加比特率的数字信息传输，然而该方法的前提在于对所有信息传输进行时钟脉冲同步和帧同步。出于1)中所述原因，因此采用如“MIMO system in the subscriber-line network，G.Tauboeck，W.Henkel in 5th International OFDM Workshop 2000，Hamburg”，所述的MIMO信号处理方法目前实际上无法实现。
C)矢量调制方法与2)极相似的是所谓的矢量调制方法。该发明在以下的文献中进行了说明“Vectored Transmission for DigitalSubscriber Line System”，G.Ginis and J.Cioffi发表于IEEEJournal Selected Areas of Communications Vol.20，Issue 5，pp.1085-1104，June 2002。主要的不同之处在于把各个信息传输系统的调制信号凭经验串音传输函数进行匹配。同样如2)采用矢量调制方法的前提是，对所有参与的调制解调器进行严格的帧同步，因而进行时钟脉冲同步。
D)频谱管理方法如在“Dynamic Spectrum Management for Next-Generation DSL System，K.-B.Song，S.-T.Chung，G.Ginis，J.M.Cioffi”中所述，通过各个用户频谱功率密度的适当的分布可以实现电缆束的所有用户的累加比特率的最大化。
上述所有方法的共同之处在于已经在激活各用户连接线路或所述用户连接线路上的传输信道的时刻求出了串音关系。
本发明所要解决的技术问题在于在用户连接端口的运营商的利益方面改善所述方法。该技术问题从根据权利要求1前序部分特征的汇集成组的宽带传输信道的传输参数的调节方法出发，通过该权利要求的特征部分的特征得以解决。
本发明方法的主要方面在于，通过连续求出传输信道中的频谱干扰和传输信道的状态变化，识别出对该传输信道的影响关系并且根据所识别出的影响关系以及所述传输信道各自业务的价值来优化该传输信道的传输参数。本发明方法的一个主要优点在于不是根据传输信道组或线路束的传输速度或比特率的最大累加值而是根据具有较高价值业务的传输信道的传输速度的最大可能的保持度来调节信道参数。传输信道组的传输信道具有高的价值是指对于运营商在经济上非常具有吸引力的，即收益高的传输信道。在此，还经常要在传输信道组或线路束内强干扰情况下确保传输速度。在双向传输方法中，两个传输方向有利地被处理成分离的单向抽象传输信道，从而求出在两个不同传输方向之间的自己的影响和交叉影响并进行相应的数学处理。
按照本发明的一个有利的实施方案，根据影响关系把传输信道的子组进行分类，其中识别出以频谱方式影响其它传输信道的那些传输信道的影响关系并且通过一种基于二进制值的状态矢量的代数方法把所述传输信道分类为子组。该项措施主要是为了尤其是在实施采用优化方法的本发明方法时降低时间花费(计算开销)。
按照本发明的另一个实施方案，在按照异步传输模式工作的传输信道的情况下，通过以预先规定的时间间隔或者预先规定的数目对空闲信元的确定表示状态变化。当宽带传输信道中的状态发生改变后，把一个求出传输参数的初始化过程馈入到被配属给该传输信道的宽带传输设备中并且根据所述的传输参数求出频谱影响。本发明的该实施方案可以特别经济地得以实施，因为对于以异步传输模式的信元传输可以集成现有的部件，例如集成的开关回路或者宽带xDSL调制解调器。
在初始化过程中有利地为所述各传输信道在传输设备中调节优化的传输参数。对于这种情况同样可以共用传输设备中现有的功能，例如宽带xDSL调制解调器，由此实现了经济的解决方案。
以下借助于两幅附图对本发明的方法或通信设备进行说明。
参见附
图1，在该实施例中假定多个用户TN1..TK分别经由一个传输信道C1..CK连接到一个网络节点NK，其中所述传输信道C1..CK用宽带用户传输信道表示。这些与网络节点NK相连接的用户TN1..TNK或传输信道C1..CK根据本发明代表一组传输信道。所述宽带用户传输信道例如是通过xDSL传输信道来实现的，其中作为传输方法最好使用OFDM传输方法或者DMT传输方法。该传输节点NK例如可以通过DSLAM(数字用户线接入复用器)来实现或者通过一个DSLAM重叠的主计算机来实现，该主机控制多个DSLAM。
倘若存在大量用户TN1..TNK，比如在经由常规电话网络的宽带用户连接端口的情况下，事实表明最好按相互影响分类成用户组或束。所述的束或组的归属性在数学表达上通过一个二进制值矩阵G(k，l)按照以下方式进行描述(此时两个指数贯穿所有用户的数目)如果用户$K$主要影响用户$1$(反之亦然)，那么G(k，l)＝1；而如果用户K与用户1之间基本上没有影响，那么G(k，l)＝0。
以下举例说明如何通过对传输线路段的连续观察或求出传输线路段的状态变化或出现的干扰来求出束组矩阵G(k，l)的较稳固的评估值。下文中n是所有对通信设备上(例如网络节点DSLASM)状态变化连续观察的时间间隔指数。另外tn(k)是接通和关断过程的原因矢量的二进制值。具体说明如下如果在观察间隔内第k个用户被接通或被关断，那么tn(k)＝1；而如果在观察间隔内第k个用户的工作状态没有发生改变，那么tn(k)＝0。与之相类似，按照以下方式定义二进制值作用矢量rn(k)如果第k次传输基本上受到干扰(也就是说干扰超过了一个限定的阈值)，那么rn(k)＝1；而如果第k次传输基本上没有受到干扰，那么rn(k)＝0。以下所有的运算操作在最终体(endlichenKoerper)GF(2)中给出。通过以下两个迭代步骤定义二进制值辅助矩阵X(k，l)及Y(k，l)Xn+1(k，l)＝Xn(k，l)(t(l)t(k)+t-1(k))，Yn+1(k，l)＝Yn(k，l)(r(l)t(k)+t-1(k))，对于所述的束组矩阵 得出以下达代，其中°表示矩阵的Hadamard积，迭代的开始值为G0(k，l)＝0，X0(k，l)＝1和Y0(k，l)＝1。
由于如上所述所有文献提出的概念都是基于帧同步，所以对于识别一个束组内的串音传输函数不可能基于已有的方法构建。
因此以下说明一种非相干地识别MIMO系统的新概念。对所有涉及的物理参数的说明都在频域内进行，其中把频率轴充分细分成小间隔。在如OFDM或DMT的多载波调制系统中，通过标准定义的对频率轴的划分是足够的。对于单载波系统可以通过分立的傅立叶变换，最好是利用快速傅立叶变换算法成功地实现频谱表达。
但是有利地要尽可能获得频率轴的高分辨率，然而还必需考虑增加的计算开销，也就是说认为一个典型长度M＝128是足够的。如果n是在网络节点中(或DSLAM中)的观察时间间隔的上文早已定义的指数，l是在束组中的用户指数，m是频率指数(0＜m＜M)，那么最好利用这些指数根据时间指数定义关于第1个用户的发射功率密度谱Sl(n，m)时间变化的辅助矩阵(“功率激励矩阵”)
Xn(l，m)＝Sl(n+1，m)-Sl(n，m)与功率激励矩阵相类似，通过频谱分立的干扰功率密度Nl(n，m)的相应时间变化定义一个递增的干扰功率矩阵Yn(l，m)。
Yn(l，m)＝Nl(n+1，m)-Nl(n，m)那么通过矩阵Yn与Xn-1相乘得到一个表征第k个用户与第1个用户之间干扰交换作用的传输矩阵Hn(l，m)Hn(k,l)=Σp=0MYn(k,p)Xn-1(p,l)]]>传输矩阵Hn(K，l)也就是在用户k与用户l彼此之间在指数n的频域内的干扰影响。对优化运营商1的效益来说尤其要保护那些拥有高收费等级的用户免受串音干扰的影响。为了考虑这种情况，因此要按照以下方式定义第k个用户的加权的累加传输函数Hagg，k(n)对于所有其它用户的干扰记录以p1价值进行加权Hagg,k(n)=Σl=0MplHn(k,l).]]>该如此定义的累加传输函数Hagg，k(n)则表示在进行速度或功率分配的优化算法时对网络节点运营商的相关的惩罚函数。例如参见以下文献B.D.Luenberger Optimization by Vector Space Methods，John Wiley & Sons，1969。可以设想一种跟踪新用户时的简化迭代过程是通过在测试阶段连续提高比特率，此处通过使Hagg，k(n)最小化确保比特率的提高不是根据已有的高价值业务的费用进行。
在基于DMT的传输方法中这意味着用于在载波指数上分配比特的所谓比特加载算法应当扩展使Hagg，k(n)最小化的约束条件以实现最大的运营商效益。所述这种迄今为止唯一的约束条件是保持标准化的频谱屏蔽(Spektralmask)。
图2举例示出了对子组UG1..UGP按照上述的求出方法的一种可能分类，其中根据求出的传输信道C1..CK之间的频谱干扰和传输信道C1..CK的状态改变来求出所述的分类。
本发明的方法不仅可以应用于OFDM传输方法或者DMT传输方法，而且可以用于通信网络中的多种有线和无线通信设备，在这些设备中存在传输信道的相互影响而且这些传输信道的信道参数或其传输资源应当按照尤其针对通信网络运营商拥有不同价值的业务进行优化，例如对于一个无线局域网中的传输信道。
权利要求
1.汇集成一组(G)的宽带传输信道(C1..CK)的传输参数的调节方法，-其中，根据所求出的各传输信道(C1..CK)的传输特性以及一个所配属业务的传输特性为每一个传输信道(C1..CK)调节传输参数，其中给这些传输信道(C1..CK)分别配属拥有不同价值的至少两个业务中的一个业务，以及-其中，该组(G)内的这些传输信道(C1..CK)彼此会受到相互的频谱干扰，其特征在于，-通过连续求出所述传输信道(C1..CK)中的频谱干扰和所述传输信道(C1..CK)的状态变化来识别出对所述传输信道(C1..CK)的影响关系，以及-根据所识别出的影响关系和所述传输信道(C1..CK)的各自业务的价值来优化这些传输信道(C1..CK)的传输参数。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，根据所述的影响关系把传输信道(C1..CK)的子组(UG1..UGP)进行分类。
3.根据权利要求1或者2的方法，其特征在于，识别出频谱地影响其它传输信道(C1..CK)的那些传输信道(C1..CK)的影响关系并通过基于二进制值的状态矢量的代数方法把这些传输信道(C1..CK)分类成子组。
4.根据权利要求1-3之一的方法，其特征在于，根据识别出的影响关系和传输信道(C1..CK)的各自业务的价值按照规则或者以可预先规定的时间间隔或者在状态变化时优化所述传输信道(C1..CK)的传输参数。
5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述业务价值取决于各自业务将会收取的费用或者取决于被保证的传输质量或者被保证的传输容量或者被保证的传输速度。
6.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，通过连续测量所述传输信道(C1..CK)中的噪声信号/有用信号比求出频谱影响。
7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述传输信道(C1..CK)的状态变化由以下的切换表示从激活状态切换到待用状态或者从待用状态切换到激活状态或者从激活状态切换到故障状态或者从待用状态切换到故障状态或者从故障状态切换到激活状态或者从故障状态切换到待用状态。
8.根据权利要求1-7之一的方法，其特征在于，按照异步传输模式工作的传输信道(C1..CK)的状态变化通过在一个预先规定的时间间隔或者一个预先规定的数目中对空闲信元的确定表示。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，在宽带传输信道(C1..CK)的状态发生改变之后，把一个求出传输参数的初始化过程馈入到被配属给该传输信道(C1..CK)的宽带传输设备中并根据所述的传输参数求出频谱影响。
10.根据上述权利要求8或者9的方法，其特征在于，在所述初始化过程范围内，为各传输信道(C1..CK)调节传输设备中的被优化的传输参数。
11.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，考虑一个单向传输信道作为一个传输信道(C1..CK)，和考虑一个双向传输信道作为两个传输信道。
12.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，在经由其没有传送传输方法特定的信号的传输信道(C1..CK)中，测量所述的频谱干扰并在优化传输参数的过程中采用所述的频谱干扰。
13.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述传输参数由在各传输信道(C1..CK)中的发射功率分布表示。
14.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，传输信道的组(G)或者子组(UG1..UGP)被实现在一个线路束或者无线电区域中或者被实现在有线或无线通信网络的一个节点(KN)上。
15.根据权利要求13的方法，其特征在于，把在一个节点(KN)上以物理层次方式被网络结构化的传输信道(C1..CK)映射到一个逻辑星形结构上，其中从属节点受中央节点(KN)的控制。
16.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，根据被识别出的影响关系和传输信道的各自业务价值借助于一种数学优化方法对一组或子组的传输信道中的传输信道(C1..CK)的传输参数进行优化。
17.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述传输信道(C1..CK)的传输参数分别涉及OFDM或DMT传输方法。
18.用于调节汇集成一组(G)的传输信道(C1..CK)的传输参数的通信设备，-具有连接至所述通信设备(KN)上的、分别连接有传输信道(C1..CK)的传输设备，用于求出各传输信道(C1..CK)的传输特性以及用于获取通信设备(KN)中的传输特性，-装置，用于根据所求出的各传输信道(C1..CK)的传输特性和一个所配属业务的传输特性调节传输参数，其中给所述的传输信道(C1..CK)分别配属拥有不同价值的至少两个业务中的一个业务，和该组(G)内的这些传输信道(C1..CK)彼此会受到相互的频谱干扰，其特征在于，-所述通信设备被设计成用于获取传输信道(C1..CK)中的频谱影响和传输信道(C1..CK)的状态变化以及用于识别出对所述传输信道(C1..CK)影响关系，和-设置一个优化例程，用于根据所识别出的影响关系和传输信道各自业务的价值来优化传输信道(C1..CK)的传输参数。
全文摘要
对于以星形方式与智能网络节点(NK)连接的宽带用户连接端口或传输信道(C1..CK)的一个组(G)，通过对持续工作或处于测试阶段的各个传输状态变化进行观察并借助于一种新的代数方法把彼此受到频谱影响的用户子组(G)进行分类。在网络节点(NK)的持续工作过程中采用或不采用特定的测试信号识别出该频谱影响关系或干扰关系而不必中断数据传输。根据以这种方式获取的信息来优化所有被连接用户(TN1..TNK)的数据传输方法的基本参数以实现最大限度的网络运营商效益。
文档编号H04L1/00GK1860757SQ200480028412
公开日2006年11月8日 申请日期2004年9月30日 优先权日2003年9月30日
发明者W·科策克, F·拉巴迪 申请人:西门子公司