用于低功率模式的向量化的制作方法

用于低功率模式的向量化的制作方法
【专利摘要】在一个实施例中，方法包括在接入节点(100)处确定(S410)用于对从接入节点到多个线路上的多个下游设备(200)的传输进行预编码的预编码器矩阵。多个线路包括高功率线路和低功率线路。高功率线路处于活跃通信中并且比低功率线路每帧发送更多符号。方法还包括使用预编码器矩阵对信号向量进行预编码(S420)而不管信号向量在低功率线路上正在发送的符号。此处，确定对预编码器矩阵进行确定以使得预编码不减轻高功率线路对低功率线路产生的串扰影响。方法还包括基于预编码的信号向量而在多个线路上进行发射(S430)。
【专利说明】用于低功率模式的向量化
【背景技术】
[0001] 至少一个新标准希望使用106M化的带宽使电话线路上的最大链路速度提升到 IGbps。在运些较高的频率处，成束的几十个铜线(被称为线路)之间的串扰将是问题。没有 符号或仅少数符号在线路中的一些线路上发送的低功率模式的使用进一步给串扰问题增 加了复杂性。

【发明内容】

[0002] 至少一个实施例设及发射的方法。
[0003] 在一个实施例中，方法包括在接入节点处确定用于对从接入点到多个线路上的多 个下游设备的传输进行预编码的预编码器矩阵。多个线路包括高功率线路和低功率线路。 高功率线路处于活跃通信中并且比低功率线路发送更多符号每帖。方法还包括使用预编码 器矩阵对信号向量进行预编码而不管信号向量在低功率线路上正在发送的符号，。此处，确 定对预编码器矩阵进行确定W使得预编码不减轻高功率线路对低功率线路产生的串扰影 响。方法还包括基于预编码的信号向量而在多个线路上进行发射。
[0004] 在一个实施例中，预编码针对第一间隙类型和第二间隙类型二者使用预编码器矩 阵。第一间隙类型是在其期间准许多个线路中的高功率线路和低功率线路进行通信的帖的 时隙，并且第二间隙类型是在其期间仅准许高功率线路进行通信的时隙。
[0005] 在一个实施例中，确定对预编码器矩阵进行确定W使得预编码不减轻低功率线路 对彼此产生的串扰影响。
[0006] 在一个实施例中，确定对预编码器矩阵进行确定W使得预编码减轻低功率线路对 高功率线路产生的串扰影响，并且减轻高功率线路对彼此产生的串扰影响。
[0007] 至少一个实施例设及一种用于接收的方法。
[000引在一个实施例中，方法包括在接入节点处接收多个线路上的信号向量。多个线路 包括高功率线路和低功率线路。高功率线路处于活跃通信中并且比低功率线路发送更多符 号每帖。方法还包括在接入节点处确定后编码器矩阵;并且使用后编码器矩阵或其子矩阵 对信号向量进行后编码而不管信号向量是否指示低功率线路正在进行通信。此处，确定对 后编码器矩阵进行确定W使得后编码不减轻低功率线路对高功率线路产生的影响。
[0009] 在一个实施例中，后编码针对第一间隙类型和第二间隙类型二者使用后编码器矩 阵。第一间隙类型是在其期间准许多个线路中的高功率线路和低功率线路进行通信的帖的 时隙，并且第二间隙类型是在其期间仅准许高功率线路进行通信的时隙。
[0010] 在一个实施例中，确定对后编码器矩阵进行确定W使得高功率线路对彼此产生的 串扰影响在第二时隙类型期间被减轻。
[0011] 在一个实施例中，确定对后编码器矩阵进行确定W使得高功率线路对低功率线路 产生的串扰影响在第一时隙类型期间被减轻。
[0012] 在一个实施例中，确定后编码器矩阵包括确定低功率线路缩放矩阵一级基于低功 率线路缩放矩阵来确定后编码器矩阵。确定对低功率线路缩放矩阵进行确定W使得低功率 线路对高功率线路的串扰影响保持低于期望的阔值。
[0013] 在一个实施例中，期望的阔值基于接入节点处的噪声。
[0014] 至少一个实施例设及接入节点。
[0015] 在一个实施例中，接入节点包括存储器和控制器，存储器被配置为存储预编码器 矩阵，并且控制器被配置为确定用于对从接入节点到多个线路上的多个下游设备的传输进 行预编码的预编码器矩阵。多个线路包括高功率线路和低功率线路。高功率线路在活跃通 信中并且比低功率线路每帖发送更多符号。控制器被配置为使用预编码器矩阵对信号向量 进行预编码而不管信号向量在低功率线路上正在发送的符号，一级基于预编码的信号向量 在多个线路上进行发射。控制器被配置为对预编码器矩阵进行确定W使得预编码不减轻高 功率线路对低功率线路产生的串扰影响。
[0016] 在另一实施例中，接入节点包括存储器和控制器，存储器被配置为存储后编码器 矩阵，并且控制器被配置为接收多个线路上的信号向量。多个线路包括高功率线路和低功 率线路。高功率线路处于活跃通信中并且比低功率线路每帖发送更多符号。控制器被配置 为确定后编码器矩阵，并且使用后编码器矩阵或其子矩阵对信号向量进行后编码而不管信 号向量是否指示低功率线路正在进行通信。控制器被配置为对后编码器矩阵进行确定W使 得后编码不减轻低功率线路对高功率线路产生的串扰影响。
【附图说明】
[0017] 本发明将从下文在本文中给定的详细描述和附图更充分地理解，其中，相同元件 由相同附图标记表示，其仅W说明的方式给定并且不是对本发明的限制，并且其中：
[001引图1图示了根据示例实施例的通信网络。
[0019] 图姻示了根据实施例的该下游非对称向量化的流程图。
[0020] 图3图示了根据实施例的具有功率控制的上游非对称向量化的流程图。
[0021] 图4图示了根据示例实施例的图3的方法中的用于选择对于低功率线路的功率分 配的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022] 现在将更充分地参考示出一些示例实施例的附图描述各种示例实施例。
[0023] 虽然示例实施例能够具有各种修改和备选形式，但是实施例仅W附图中的示例的 方式示出并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，不旨在将示例实施例限于所公开的特 定形式。相反，示例实施例将涵盖落在本公开的范围内的所有修改方案、等价方案和备选方 案。相同标号贯穿附图的描述指代相同元件。
[0024] 虽然术语第一、第二等等在本文中可W被用于描述各种元件，但是运些元件不应 当由运些术语限制。运些术语仅被用于将一个元件与另一个进行区分。例如，在不脱离本公 开的范围的情况下，第一元件可W被称为第二元件，并且类似地，第二元件可W被称为第一 元件。如本文所使用的，术语"和/或"包括相关联的所列出的项中的一个或多个任何和全部 组合。
[0025] 当元件被称为"连接"或"禪合"到另一元件时，其可W直接连接或禪合到另一元件 或可W存在中介元件。相比之下，当元件被称为"直接连接"或"直接禪合"到另一元件时，不 存在中介元件。描述元件之间的关系所使用的其他词语应当W类似的方式解释（例如， 巧……之阿'对"直接在……之间"、"相邻"对"直接相邻"等等）。
[0026] 本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不旨在是限制性的。如本文 所使用的，除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式"一"、"一个"和"该"旨在也包括复数 形式。还将理解?J，术语。包括(comprises)"、"包括(comprising)"、"包括（includes)"和/ 或"包括（including)"使用在本文中时，指定说明的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件 的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或 添加。
[0027] 还应当注意，在一些备选实施方式中，所指出的功能/动作可W脱离附图中所指出 的顺序发生。例如，连续所示的两个附图可W实际上基本上同时执行或可W有时W相反的 顺序执行，运取决于所设及的功能性/动作。
[0028] 除非另外定义，本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例实 施例属于的本领域的普通技术人员通常理解的相同的意义。还将理解到，例如常用词典中 所定义的那些的术语应当被解释为具有与其相关领域的上下文中的意义一致的意义并且 除非在本文中明确运样定义，否则将不W理想化或过度正式的意义解释。
[0029] 根据由控制器所执行的算法，呈现了示例实施例和对应的详细描述的部分。当此 处使用术语并且当一般地使用其时，算法被构想为导致期望的结果的步骤的自相一致的顺 序。步骤是要求物理量的物理操纵的那些步骤。通常，虽然不必要地，但是运些量可W采取 能够存储、传送、组合、比较和W其他方式操纵的光学、电气或磁性信号的形式。主要出于习 惯用语的原因，将运些信号称为比特、值、元件、符号、字母、术语、数字等等有时已经证明方 便。
[0030] 在W下描述中提供特定细节W提供示例实施例的透彻理解。然而，本领域的普通 技术人员将理解到，可W在没有运些特定细节的情况下实践特定实施例。例如，系统可W示 出在框图中W便不W不必要的细节使示例实施例难W理解。在其他实例中，可W在没有不 必要的细节的情况下示出众所周知的过程、结构和技术W便避免使示例实施例难W理解。
[0031] 在W下描述中，将参考可W被实现为程序模块或功能过程的操作的行为和符号表 示(例如，W流程图（f 1OW chad)、流程图（f 1OW diagram)、数据流程图、结构图、框图等等 的形式），所述程序模块或功能模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程 序、对象、部件、数据结构等等并且可W使用现有网络元件处的现有硬件、现有终端用户设 备和/或后处理工具(例如，移动设备、膝上型计算机、台式计算机等等)实现。运样的现有硬 件可W包括一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可 编程口阵列(FPGA)计算机等等。
[0032] 除非另外特别说明或如从讨论将明显的，诸如"处理"或"计算(computing)"或"计 算(calculating)"或"确定"或"显示"等等的术语是指计算机系统或类似电子计算设备的 动作和过程，其将表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理、电子量操纵和转换为类 似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他运样的信息存储、传输或显示设备内的物理 量的其他数据。
[0033] 虽然流程图可W将操作描述为顺序过程，但是可W并行、并发或同时执行许多操 作。另外，可W对操作的顺序进行重新布置。过程可W在其操作完成时终止，而且可W具有 未包括在附图中的附加步骤。过程可W与方法、函数、流程、子例程、子程序等等相对应。当 过程与函数相对应时，其终止可W与调用函数或主函数的函数返回相对应。
[0034] 还注意到，示例实施例的软件实现的方面通常编码在某种形式的有形(或记录)存 储介质上或实现在某种类型的传输介质上。如本文所公开的，术语"存储介质"可W表示用 于存储数据的一个或多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、磁 盘存储介质、光学存储介质、闪速存储器设备和/或用于存储信息的其他有形机器可读介 质。术语"计算机可读介质"可W包括但不限于便携式或固定式存储设备、光学存储设备和 能够存储、包含或运载(一个或多个)指令和/或数据的各种其他介质。
[0035] 而且，可W通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合实 现示例实施例。当W硬件、固件、中间件或微代码实现时，执行必要的任务的程序代码或代 码段可W存储在机器中或计算机可读介质（诸如计算机可读存储介质）中。当W软件实现 时，（一个或多个)处理器将执行必要的任务。
[0036] 代码段可W表示流程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或指令、 数据结构或程序语句的任何组合。可W通过传递和/或接收信息、数据、参量、参数或存储器 内容将代码段禪合到另一代码段或硬件电路。可W经由包括存储器共享、消息传递、口令传 递、网络传输等等的任何适合的装置传递、转发或发射信息、参量、参数、数据等等。
[0037] 图1图示了根据示例实施例的通信系统。如图1中所示，系统500包括分布点或接入 节点100和用户驻地设备(CPE)200-巧Ij200-M，其中，M可W是大于1的整数。
[003引接入节点100可W在操作者的控制下。接入节点100包括光网络单元(0NU)115,0NU 115被配置为与网络处理器(NPH20通信。如已知的，ONU 115通过光纤光信道将高带宽的数 据连接提供给定位在中屯、局中的光线路终端(OLT)dONU 115将所接收的下游数据帖或分组 传递给NP 120，NP 120然后确定对于帖或分组的目的地并且因此将其转发给适当的接口 (例如，DSL、AD化、G.fast等等接口）。类似地，在上游方向，NP 120将帖或分组从接口转发给 ONU 115。
[0039] NP 120将信号提供给处理设备125-1到125-M。处理设备125被配置用于点对点通 信。
[0040] 接入节点100还包括控制器130。控制器130被配置为从处理设备125接收统称为信 号向量的信号数据。信号数据可W包括旨在由CPE 200中对应的处理设备260-巧Ij260-M接 收的信号值。在下游方向，控制器130还被配置为对信号向量进行预编码，并且将所得数据 发送回处理设备125W用于传输给CPE 200。处理设备125然后经由相应的线路驱动器135-1 到135-M通过相应的线路300发送预编码的信号数据。在上游方向，处理设备125从线路驱动 器135接收串扰污染的信号。控制器130从处理设备125接收串扰污染的信号(统称为接收的 信号向量）、对接收的信号向量进行后编码并且向处理设备135提供经后补偿的信号数据。 处理设备125然后继续处理信号数据W对预期的上游信息进行解调。
[0041] 在处理设备之间交换的数据通常是频域样本，但是备选地数据可W表示为例如时 域样本。
[0042] 如上文所讨论的，控制器130与处理设备125通信。备选地，控制器130可W在处理 设备125与相应的线路驱动器135-1到135-M之间。因此，控制器130的位置不限于图1中所示 的位置。
[0043] 而且，将理解到，接入节点100可W包括存储器或多个存储器。NP 120、控制器130 和/或处理设备130执行存储在存储器上的程序和/或程序模块W执行其相应的功能和接入 节点100的功能。下文将参考一些示例实施例更详细地描述接入节点100的操作。存储器可 W在NP 120、控制器130和/或处理设备135的外部和/或内部。仅出于简化说明的目的，仅示 出了与控制器130相关联的存储器140。
[0044] 如上文所讨论的，处理设备125中的每一个可W通过相关联的线路驱动器135在通 信线路300上与CPE 200中的相应一个通信。线路300(还被称为链路)可W是电话线路(例 如，双绞铜线），并且CPE200-1和200-M可W是调制解调器或根据用于在电话线路上传送数 据的通信标准而操作的其他接口设备。CPE 200-巧Ij200-M可W定位在各种用户驻地中。CPE 200-1到200-M中的每一个包括线路驱动器255-1到255-M和相应的处理设备260-巧Ij260-M。 线路驱动器255中的每一个可W与线路驱动器135相同或基本上相同。
[0045] 接下来将描述一些示例实施例。在描述中，我们假定时间划分为帖，每个帖进一步 划分为间隙(Slot)。在每个帖内，存在两种类型的间隙：
[0046] .允许所有线路在其中通信的间隙(通常每帖一个间隙)一称之为第一类型
[0047] .仅允许高功率线路在其中通信的间隙一称之为第二类型
[004引高功率线路或全功率线路是活跃通信中的那些线路300。然而，其他线路300(被称 为低功率线路)可W在功率节约模式中。对于运些低功率线路而言，大部分符号是静止的 (例如，没有传输），并且每超帖(例如，期望数目的连续帖)仅发送小数目的符号W用于维护 开销信息和/或向量化。即，高功率线路比低功率线路每帖发送更多符号。而且，贯穿本公 开，我们使用具有表示高功率线路或全功率线路的下标F(例如，G.fast标准中的LO)和表示 低功率线路的下标L(例如，G.fast标准中的L2.1/L2.2)的块矩阵记号。
[0049] 下游方法
[0050] 首先，将描述从接入节点100到CPE 200-巧Ij200-M的下游通信。对于一个音调 (tone)的基本下游模型是：
[0051] Y = P(肥 X+Z) (1)
[0052] 其中，y是对角矩阵，P是频域均衡器(阳Q)，H是NXN信道矩阵，C是NXN预编码器矩 阵，X是指示在线路300上发送的符号的信号向量（向量的每个元素与线路300中的相应的线 路相关联），z是噪声向量。使用记号H = D(I+G)也是有用的，其中，D是直接增益的对角矩阵 并且可W使用任何众所周知的方法估计或从信道矩阵H导出，I是单位矩阵，G是将功率线路 之间的串扰噪声建模的串扰矩阵。如可W理解的，可W根据任何众所周知的方法来估计信 道矩阵H。
[0053] 对称(全部对全部(all-toall))向量化
[0054] 当所有线路是活跃时，我们通常使用对角化预编码器C = IfiS,其中，S是确保C满足 行功率约束所选择的缩放值的对角矩阵。即，S指示对于链路300中的线路的传输功率。同样 地，可W根据任何众所周知的方法实现确定S的值。如可W理解的，S的值可W取决于哪些线 路被调度用于传输，并且调度可W根据任何众所周知的方法而执行。频率均衡器可W是迫 零或MMSE--通常运些是类似的。为了简化，我们假定迫零，P = inv(diag化C))，其在运种 情况下给定P = S-1。运导致y = x+S-iz。
[0055] 参见对于活跃(active)、空闲（idle)和静止(quiet)符号的下一章节中的定义。
[0056] 可W通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器中的程序指令的接入节 点100的控制器130来实现全部对全部向量化。因此，控制器130被配置为专用机器W :
[0057] 1.确定NXN预编码器c'=iris'，其中S'根据众所周知的方法选择用W确保C'的经 平方的元素的行和不大于1。
[0化引2.确定FXF预编码器C' =也F-Is"，其中S"根据众所周知的方法选择用W确保C"的 经平方的元素的行和不大于1。
[0059] 3.选择经组合的缩放矩阵S，其中Sk=min(S'k，S"k)用于高功率线路k，并且Sm=S'm 用于低功率线路。
[0060] 4.在允许所有线路通信的时隙期间，使用NXN预编码器Ca = H-Is对所有线路的符 号进行预编码。
[0061 ]在运种情况下，发射所有线路上的活跃符号或空闲符号。
[0062] 5.在仅允许高功率线路通信的时隙期间，使用F X F预编码器Cb =也F^sf仅对高功 率线路的符号进行预编码。
[0063] 在运种情况下，接入节点100然后发射高功率线路上的活跃符号或空闲符号W及 低功率线路上的静止符号。
[0064] 如可W理解的，必须确定和存储至少两个预编码器矩阵Ca和Cb。而且，如果高功率 线路的集合改变，那么必须重新计算和存储预编码器矩阵Ca和Cb。
[0065] 用于下游的非对称向量化
[0066] 当低功率线路存在时，我们想要能够在将不对对应的CPE 200发送符号的符号期 间关闭低功率线路的发射器。我们将对于线路k上的符号使用W下术语：
[0067] .活跃符号-在其中线路k有要传达的信息的符号(预编码器的输入k是非零）
[0068] .空闲符号-在其中线路k没有要传达的信息的符号，但是出于串扰取消目的发射 包括补偿信号的符号（即，预编码器的输入k是零，但是输出k是非零）。例如，出于信道估计 的目的等等。
[0069] .静止符号-在其中线路k的发射器不活跃的符号(预编码器的输出k是零）。
[0070] 为了节省低功率线路上的功率，与空闲符号相反，期望具有尽可能多的静止符号。 运是因为发射器的模拟前端可W在静止符号期间进入功率节约状态，但是必须在空闲符号 期间保持在其活跃状态中。当使用对称预编码时，预编码器矩阵必须依据对于给定符号的 活跃线路的集合而改变。为了避免运一点，我们考虑使用非对称向量化，其中，保护高功率 线路或全功率线路免受低功率线路影响，但并非反之。
[0071] 我们定义具有W下形式的预编码器或预编码矩阵C:
[0072；
( 2 )
[0073]其中，选择缩放矩阵Sf和Sl的最大值W确保C中的行的行功率不超过1，Cff表示消 除或减轻全功率线路之间的串扰影响的预编码器C的部分，Cfl表示消除或减轻低功率线路 对全功率线路的串扰影响的预编码器C的部分，Clf表示消除或减轻高功率线路对低功率线 路的串扰影响的预编码器C的部分，并且Cll表示消除或减轻低功率线路对低功率线路的串 扰影响的预编码器的部分。如可W理解的，通过将Clf设置到零矩阵，预编码器C不消除或减 轻全功率线路或高功率线路对低功率线路产生的串扰影响。而且，可W将缩放矩阵Sl设定 到单位矩阵或某个其他对角矩阵，使得预编码器C不消除或减轻低功率线路对彼此产生的 影响。（在一个示例实施例中，Sf和Sl二者是近似单位矩阵）。
[0074] 该预编码器C适于低功率线路的一部分上的简化不连续操作，因为与低功率线路 相对应的行不具有补偿信号，因为仅每个运样的行的对角元素是非零。因此，低功率线路上 的符号要么是活跃要么是静止的；不存在空闲符号。如果需要的话，运允许不同的线路上的 不同的水平的功率节省。例如，低功率模式中的短线路可能需要仅每超帖发送一个符号，而 较长的线路可能需要发送两个符号。
[0075] 在均衡之前，得到的信道是：
[0076]
( 3 )
[0077] 全功率线路获得具有直接增益化Sf的无串扰信道（即理想的向量化性能）。低功率 线路获得基本上非向量化性能。
[0078] 低功率符号的比特加载可W被选择为处理在所有低功率线路活跃时所获得的最 差情况的干扰。低功率线路可W然后不连续地操作一一即在不影响其他线路的情况下，可 W使得低功率线路的任意子集为静止的。在上文表达中，可W通过将Sl的第k个元素设置到 零来表示低功率线路k上的静止符号。具有较低的比特加载的低功率线路可W根据需要每 超帖使用更多符号：W运种方式，不同的线路可W实现不同水平的功率节省。
[0079] 方法的另一方面在于，在低功率操作期间在低功率线路上不要求误差反馈。取决 于转换要求，当从低功率模式转换到全功率模式时，在转换阶段中可能要求一些反馈。
[0080] 图2图示了根据实施例的该下游非对称向量化的流程图。仅出于描述的目的，将参 考图1的系统的实施方式描述该实施例。
[0081] 如所示出的，可W通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器140中的程 序指令的接入节点100的控制器来完成下游的非对称向量化。因此，控制器130被配置为专 用机器
[0082] 1.在步骤S410中，如等式(2)确定预编码器矩阵C，其中Sf和Sl使用确保C的经平方 的元素的行和不超过1的已知方法而选择(例如，Sf和Sl可W是近似单位矩阵）。可W通过控 制器130将预编码器矩阵C存储在存储140中。
[0083] 2.在步骤S420中，不管将在低功率线路上发送活跃符号还是静止符号，控制器130 使用预编码器矩阵C对信号向量X进行预编码。例如，在允许所有线路通信的时隙（第一类 型）期间，在步骤S420中，控制器130使用预编码器C针对所有线路的符号进行预编码。作为 另一示例，在仅允许高功率线路通信的时隙（第二类型）期间，在步骤S420中，控制器130使 用预编码器C针对所有线路的符号进行预编码。
[0084] 3.然后，在步骤S430中，接入节点100在线路300上经由线路驱动器135(和可选地， 处理设备125)发射预编码的信号向量Cx。预编码的信号向量Cx指示在线路300上发射的符 号。例如，接入节点100在第一类型的时隙期间发射高功率线路上的活跃符号或空闲符号W 及低功率线路上的活跃符号或静止符号。作为另一示例，接入节点100发射高功率线路上的 活跃符号或空闲符号W及低功率线路上的静止符号(没有传输）。
[0085] 如可W理解的，利用非对称向量化，仅计算和存储单个预编码器矩阵。单个预编码 器矩阵被用于（i)所有线路通信的时隙和(ii)仅高功率线路或全功率线路通信的时隙。即， 不管信号向量将在低功率线路上发送活跃符号还是静止符号，使用相同单个预编码器矩 阵。因此，非对称向量化比对称向量化要求用W实施的显著更少的存储器和显著更少的计 算资源。
[0086] 具有功率控制的完全对完全(fuU-to-full)向量化
[0087] 备选方案是根本不将低功率线路向量化，即还将Cfl设定到零，而是使用低功率线 路上的足够低的传输功率W防止低功率线路影响全功率线路。运通过预编码器表示：
[0088] ( 4 )
[0089]
[0090] ( 5 )
[0091] 在运种情况下，必须选择SfW确保Cff的行功率不超过1，而必须选择Sl足够小W确 保化lSl中的行功率与全功率线路上的接收器噪声相比较是微不足道的。由于Sl的该低值， 低功率线路的性能将比先前的方案低，并且将要求每超帖更多符号W获得最小速率。
[0092] 为了控制来自低功率线路的干扰，我们选择正常数0，并且然后将选择SlW确保从
低功率线路到全功率线路k的干扰不大于0〇k2,其中，Ok2是背景噪声。运保证线路k的SNR不 由于该干扰而降低超过IOloglOd+目)地。定义针对利用单位缩放(unit scaling)而获得的 得到自 是有用的。在该标记中，对到全功率线路k中的干扰的限制是：
[0093； ^、）
[0094]存在找到满足运些限制的缩放值Sl的若干方式，运允许线路之间的不同的折衷。 在下文所讨论的上游情况中，我们试图均衡低功率线路的性能，因为功率节省取决于最差 低功率用户的速率。在下游方向，由于每个线路可W原则上使用不同数目的符号，因而通过 最小化在所有低功率线路上所要求的符号的总数目来实现最佳功率节省。在一个实施例 中，我们在所有低功率线路上设定共同缩放Sm=e。
[00M]将对于Sm的该表达式代入W上干扰约束中导致条件
'我们然后可 W尽可能大地选择e，其针对每个全功率线路k受到该约束，连同约束护《1(从预编码器行 约束要求Sm《1)。应用所得的缩放值Sl确保了全功率线路不被降级。
[0096] 可W通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器中的程序指令的接入节 点100的控制器130来完成完全对完全向量化。因此，控制器130被配置为专用机器W :
[0097] 1.如等式(4)确定预编码器矩阵C，同时Sf使用确保C的经平方的元素的行和不超 过1的众所周知的方法而选择，并且Sl如下文所描述地来选择W限制低功率线路对高功率 线路的影响。
[0098] 2.在允许所有线路通信的时隙期间，使用预编码器C对来自所有线路的符号进行 预编码。发射高功率线路上的活跃符号或空闲符号W及低功率线路上的活跃符号或静止符 号。
[0099] 3.在仅允许高功率线路通信的时隙期间，使用预编码器C对来自所有线路的符号 进行预编码。
[0100] 然后，接入节点100发射高功率线路上的活跃符号或空闲符号W及低功率线路上 的静止符号。
[0101] 在一个实施例中，控制器130被配置为通过W下各项确定对于低功率线路的功率 分配Sl:
[010^ 1.计算对应的阔值目= l0sW-d"p/iD-i，其中，SNR_hop是全功率线路上所允许的由 于来自低功率线路的串扰而带来的SNR的最大可接受的降低。SNR_hop可W是通过实证研 究所确定的设计参数。
[0103] 2.计算或估计剩余的串扰矩闻
，
[0104] 3.计算限审
[0105] 4.计I
。
[0106] 5.对于每个低功率线路而言me L，重
[0107] 上游方法
[0108] 对于一个音调的基本上游模型是：
[0109] Y = Q(服 X+Z) (7)
[0110] 其中，y是指示在接入节点100处通过线路300所接收的符号的接收的信号向量，Q 是NXN后编码器(包括FEQ的影响），H是NXN信道矩阵，S是具有值小于或等于1的对角功率 缩放矩阵，X是指示从CPE 200在线路300上发送的符号的信号向量(向量的每个元素与线路 300中的相应的线路相关联），并且Z是噪声向量。此外，我们通过D来表示来自H的对角元素 的直接增益的对角矩阵。
[0111] 对称(全部对全部）向量化
[0112] 当所有线路是活跃的时，我们可W(几乎最佳地)使用MMSE后编码器Q =甜*化S2H* + S厂1，其中，*表示共辆转置并且5：是Z的(通常对角)噪声协方差。当HS的奇异值比噪声大 得多时，Q接近迫零后编码器Q=化S)-i，其导致y = x+S-iH-iz。
[0113] 可W通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器中的程序指令的接入节 点100的控制器130来完成全部对全部向量化。因此，控制器130被配置为专用机器W :
[0114] 1.使用单位缩放S = K
[0115] 2.在允许所有线路通信的时间时隙，使用NXN后编码器Q'=Ifi对所有线路的符号 进行后编码;并且因此在运种情况下，接收所有线路上的活跃符号或空闲符号。
[0116] 3.在仅允许高功率线路通信的时间时隙期间，使用FXF预编码器后编码器矿二 也仅对高功率线路的符号进行后编码;并且因此在运种情况下，接收高功率线路上的 活跃符号或空闲符号，和低功率线路上的忽略符号。
[0117] 具有功率控制的非对称向量化
[0118] 当低功率线路存在时，我们想要能够在对应的发射器WE不发射符号的符号期间 关闭低功率线路的接收器。我们将使用针对线路k上的符号的W下术语(该术语与非对称下 游向量化的术语类似，但是根据接收而不是传送而表达）：
[0119] ?活跃符号-在其中CPE k将发射符号的符号
[0120] .空闲符号-在其中CPE k将不发射的符号，但是线路k的接收器出于向量化目的 是活跃的
[0121] ?忽略符号-在其中CPE k将不发射的符号，并且线路k的接收器不是活跃的。
[0122] 为了节省低功率线路上的功率，我们想要能够尽可能多地使用忽略符号而不是空 闲符号。如果使用对称预编码，则我们取决于对于给定符号的活跃线路的集合而改变预编 码器矩阵。为了避免运一点，我们可W再次考虑使用非对称向量化的形式。注意，忽略符号 与后编码器Q中的零列相对应(而静止符号与预编码器C中的零行相对应）。因此，对于上游 而言，为了促进忽略符号，我们迫使Qfl = O并且选择W通过功率控制而不是向量化来使高功 率线路免受低功率线路影响。
[0123] 为了简化标记和阐述，我们将描述后编码器Q的迫零版本。MMSE版本对于本领域的 技术人员而言将是显然的。我们定义具有W下形式的后编码器或后编码矩阵Q:
[0124]
(8)
[0125] 其中，Qff表不巧除或減巧全功率线路之间的串扰影响的后编码器Q的部分，Q化表 示消除或减轻低功率线路对全功率线路或高功率线路的影响的后编码器Q的部分，Qlf表示 消除或减轻高功率线路对低功率线路的影响的后编码器Q的部分，并且化L表示消除或减轻 低功率线路对低功率线路的影响的后编码器的部分。如可W理解的，通过将Qfl设置到零矩 阵，后编码器C不取消或减轻低功率线路对高功率线路产生的影响。
[0126] 注意，对于后编码器而言，每行可W独立于其他行被优化，即线路k的性能仅取决 于该行中的后编码器系数。在运种情况下，与全功率线路相对应的行的后编码器系数被优 化用于在低功率线路不活跃时看到的减小大小的信道曲fSf。即，后编码器矩阵Q消除或减轻 第二间隙类型期间的高功率线路上的串扰影响。与低功率线路相对应的行的后编码器系数 被优化用于在所有线路活跃时看到的全信道HS。即，后编码器矩阵Q消除或减轻第一间隙类 型期间低功率线路上的串扰影响。
[0127] 得到的信道是：
[012 引
（9)
[0129] 线路k上的接收器噪声由后编码器Q的行k的元件的经平方的和而被放大。为了稍 后方便，我们将定义为归一化后编码器SQ的平方的和，即
[0130] 在该标记中，化2SiT2是线路k上的放大噪声方差。当串扰信道是对角占优时，噪声方 差是近似S^21D I ，如在对称向量化的情况中。
[0131] 通常，我们取Sf=I W获得全功率线路上的最大性能。为了维持在低功率线路的存 在的情况下全功率线路上的理想性能，必须使低功率线路的缩放矩阵Sl足够小W确保Rfl的 经平方的行和与放大噪声相比较是"微不足道的"。
[0132] 我们可W设定正阔值0和选择缩放矩阵Sl W确保对于每个全功率线路k而言
，其中，在低功率线路m上取得该和。
[0133] 对于运样的Sl而言，每个全功率线路上的噪声加干扰将不超过
，运导致 相对于利用Sl = O获得的信噪比（NSR)而不超过101ogl0( 1+0)的NSR增加。因此，0控制在有 和没有低功率线路的情况下符号上的全功率线路上的SNR的差异。为了得到根据Sl的明确 表达，我们写入哀=汾议\使得限制针对每个k变戈
[0134] 如全部对全部向量化的情况，存在选择低功率线路W满足W上约束的不同的方 式。因为所有低功率线路应当满足相同目标速率并且因为由于Q的结构，对于所有低功率线 路使用每超帖相同数目的符号是期望的，所W明智的选择可W是均衡上游所有低功率线路 的性能。因为不存在对低功率线路的干扰，所W运意味着均衡放大的噪声水平。运通过对于 所有低功率线路m、对于某个常量0的Sm=Pru来完成。对Sl的一般约束然后减少到对0的一组 缩放约束，即，对于每个全功率线路k:
[0135]
(IQ)
[0136] 发射器处的发射器功率约束Sm《l还隐含对于每个低功率线路m而言护使用 满足运些约束的e的最大值获得所有低功率线路的最佳均等性能。所有低功率线路上所获 得的SNR然后是201ogl〇e。
[0137] 操作上，部分向量化的低功率模式如下工作。在每超帖的几个符号期间，所有接收 器端口处于使用中，接收活跃符号和/或空闲符号。在超帖的剩余符号期间，仅全功率接收 器端口是活跃的，并且所有低功率线路忽略运些符号。
[0138] 图3图示了根据实施例的具有功率控制的该上游非对称向量化的流程图。仅出于 描述的目的，将参考图1的系统的实施方式描述该实施例。
[0139] 如所示出的，可W通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器140中的程 序指令的接入节点100的控制器来完成上游的非对称向量化。因此，控制器130被配置为专 用机器
[0140] 1.在步骤S510中，根据等式(8)确定后编码器矩阵Q，同时Sf = I并且如下文关于图 6所描述的来确定Sl。控制器130可W将后编码器矩阵Q存储在存储器140中。
[0141] 2.在步骤S520中，通过线路300接收来自线路驱动器135和/或处理设备125的信号 向量y'。信号向量y'指示在特定时隙处线路300上所接收的符号。
[0142] 3.在步骤S530中，使用后编码器矩阵Q对信号向量y'进行后编码W获得估计的接 收信号向量X'=Qy'；不管信号向量y'是否指示低功率线路将通信，使用后编码器矩阵Q或 其子矩阵。例如，在步骤S530中，在允许所有线路通信的时隙（第一类型)期间，控制器130使 用后编码器矩阵Q对来自所有线路的符号进行后编码。作为另一示例，在仅允许高功率线路 通信的时隙(第二类型)期间，控制器130使用后编码器矩阵Q的子矩阵Qff对来自高功率线路 的符号进行后编码。
[0143] 图4图示了根据示例实施例的与图3的方法协作的用于选择对于低功率线路的功 率分配Sl的方法。如所示出的，控制器130被配置为：
[0144] 1.在步骤S610中，计算阔值目=l〇sW-dnp/W-i，其中，SNR_drop是全功率线路上所允 许的由于来自低功率线路的串扰而带来的SNR中的最大可接受的降低。SNR_hop可W是通 过实证研究所确定的设计参数。
[0145] 2.在步骤S620中，计算或估计剩余的串扰矩阵
[0146] 3.在步骤S630中，对于每个线路而言kGFU L，计算归一化接收器噪声

[0147] 4.在步骤S640中，计算第一限到
[0148] 5.在步骤S650中，计算第二限到
[0149] 6.在步骤S660中，计算缩放参I
[0150] 7.在步骤S670中，对于每个低功率线路mGL，设定Sm=断W
[0151] 如可W理解的，利用非对称向量化，仅计算和存储单个后编码器矩阵。单个后编码 器矩阵被用于（i)所有线路通信的时隙和（ii)子矩阵被用于仅高功率线路或全功率线路通 信的时隙。即，不管接收的信号向量是否包括低功率线路上的活跃符号、空闲符号或静止符 号，使用相同单个后编码器矩阵或其子矩阵。因此，非对称向量化需要用W实现的显著更少 的存储器和显著更少的计算资源。
[0152] 具有功率控制的完全对完全向量化
[0153] 备选方案是根本不使低功率线路向量化（即，还将化F设定到零并且使化L对角）。运 通过后编招盤亲元，
[0154] (11)
[0155]
[0156] ( 12 )
[0157] 对于运样的方案的可能的动机将是简单（不要求低功率线路上的向量处理）W及 支持低功率线路的不连续操作的能力。
[0158] 如之前一样，确定限制低功率线路对全功率线路的负面影响的缩放值Sl。而且，粗 略地均衡低功率线路的性能是期望的。在运种情况下，由于低功率线路之间的干扰，均衡性 能的任务是更困难的。简单的方法是注意到低功率线路m上的NSR可W限制为：
[0159]
M3)
[0160] 其中
[0161]
( 14)
[0162] 我们可W通过取针对某个常量e的Sm =邮m来均衡跨越线路的NSR上的上限。将对 于Sm的该表达式代入上文所导出的期望的限制
我们获得条件
我们然后可W尽可能大地选择e，其针对每个全功率线路k受到该约束 O W及对于每个低功率线路m的约束的《um-1。应用所得的缩放值化确保全功率线路不被降 级，而粗略地均衡低功率线路的性能。
[0163] 可W通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器中的程序指令的接入节 点100的控制器130来完成上游的具有功率控制的多对多向量化。因此，控制器130被配置为 专用机器W :
[0164] 1.根据等式（11)确定后编码器矩阵Q，其中Sf = I并且如下文所描述W限制低功率 线路对高功率线路的影响的Sl。
[0165] 2.在允许所有线路通信的时隙期间，使用后编码器Q对来自所有线路的符号进行 预编码;并且因此接收高功率线路上的活跃符号或空闲符号W及低功率线路上的活跃符号 或忽略符号。
[0166] 3.在仅允许高功率线路通信的时隙期间，使用后编码器Q的子矩阵化fW仅对来自 高功率线路的符号进行预编码;并且因此接收高功率线路上的活跃符号或空闲符号W及低 功率线路上的忽略符号。
[0167] 在根据示例实施例的用于选择对于低功率线路的功率分配Sl的方法中，控制器 130被配置为：
[0168] 1.计算对应的阔值目=l〇sW-d"p/iD-i，其中，SNR_hop是全功率线路上所允许的由 于来自低功率线路的串扰带来的SNR的最大可接受的降低。SNR_hop可W是通过实证研究 所确定的设计参数。
[0169] 2.计算或估计剩余的串扰矩闻
[0170] 3.对于每个高功率线路而言kGH，计算归一化接收器噪声
[0171] 并且对于每个低功率线路而言me L，计算归一化接收器噪声的限制

[0172] 4.计莫 。
[0173] 5.计莫
[0174] 6.计莫
[0175] 7.对于每个低功率线路而言mGL，使Sm=0vm。
[0176] 因此，描述了本发明，相同内容可W W许多方式变化将是明显的。运样的变化不将 被认为违背本发明，并且所有运样的修改旨在包括在本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种发射的方法，包括： 在接入节点（100)处确定(S410)用于对从所述接入节点到多个线路上的多个下游设备 (200)的传输进行预编码的预编码器矩阵，所述多个线路包括高功率线路和低功率线路，所 述高功率线路处于活跃通信中并且比所述低功率线路每帧发射更多符号； 使用所述预编码器矩阵对信号向量进行预编码（S420)而不管所述信号向量在所述低 功率线路上正在发送的符号，并且所述确定对所述预编码器矩阵进行确定以使得所述预编 码不减轻所述高功率线路对所述低功率线路产生的串扰影响；以及 基于经预编码的所述信号向量，在所述多个线路上进行发射(S430)。2. 根据权利要求1所述的方法，其中预编码针对第一间隙类型和第二间隙类型二者使 用所述预编码器矩阵，所述第一间隙类型是在其期间准许所述多个线路中的高功率线路和 低功率线路进行通信的帧的时隙，并且所述第二间隙类型是在其期间仅准许高功率线路进 行通信的所述帧的时隙。3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述确定对所述预编码器矩阵进行确定以使得所 述预编码不减轻所述低功率线路对彼此产生的串扰影响。4. 根据权利要求2所述的方法，其中所述确定对所述预编码器矩阵进行确定以使得所 述预编码减轻所述低功率线路对所述高功率线路产生的串扰影响，并且减轻所述高功率线 路对彼此产生的串扰影响。5. -种接入节点（100)，包括： 存储器（140)，被配置为存储预编码器矩阵；以及 控制器（130)，被配置为确定用于对从所述接入节点到多个线路上的多个下游设备的 传输进行预编码的所述预编码器矩阵，所述多个线路包括高功率线路和低功率线路，所述 高功率线路处于活跃通信中并且比所述低功率线路每帧发射更多符号； 所述控制器被配置为使用所述预编码器矩阵对信号向量进行预编码而不管所述信号 向量在所述低功率线路上正在发送的符号，以及基于经预编码的所述信号向量在所述多个 线路上进行发射，并且所述控制器被配置为对所述预编码器矩阵进行确定以使得所述预编 码不减轻所述高功率线路对所述低功率线路产生的串扰影响。6. -种用于接收的方法，包括： 在接入节点（100)处，接收(S520)多个线路上的信号向量，所述多个线路包括高功率线 路和低功率线路，所述高功率线路处于活跃通信中并且比所述低功率线路每帧发射更多符 号； 在所述接入节点处确定(S510)后编码器矩阵； 使用所述后编码器矩阵或其子矩阵对所述信号向量进行后编码（S530)而不管所述信 号向量是否指示所述低功率线路正在进行通信，并且所述确定对所述后编码器矩阵进行确 定以使得所述后编码不减轻所述低功率线路对所述高功率线路产生的串扰影响。7. 根据权利要求6所述的方法，其中后编码针对第一间隙类型和第二间隙类型二者使 用所述后编码器矩阵，所述第一间隙类型是在其期间准许所述多个线路中的高功率线路和 低功率线路进行通信的帧的时隙，并且所述第二间隙类型是在其期间仅准许高功率线路进 行通信的所述帧的时隙。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述确定对所述后编码器矩阵进行确定以使得所 述高功率线路对彼此产生的串扰影响在所述第二间隙类型期间被减轻。9. 根据权利要求7所述的方法，其中所述确定对所述后编码器矩阵进行确定以使得所 述高功率线路对低功率线路产生的串扰影响在所述第一间隙类型期间被减轻。10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述确定后编码器矩阵包括确定低功率线路缩放 矩阵以及基于所述低功率线路缩放矩阵来确定所述后编码器矩阵，并且所述确定对所述低 功率线路缩放矩阵进行确定以使得所述低功率线路对所述高功率线路的串扰影响保持低 于期望的阈值。11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述期望的阈值基于所述接入节点处的噪声。12. -种接入节点（100 )，包括： 存储器（140)，被配置为存储后编码器矩阵；以及 控制器(130)，被配置为接收多个线路上的信号向量，所述多个线路包括高功率线路和 低功率线路，所述高功率线路处于活跃通信中并且比所述低功率线路每帧发射更多符号； 所述控制器被配置为确定所述后编码器矩阵，以及使用所述后编码器矩阵或其子矩阵 对所述信号向量进行后编码而不管所述信号向量是否指示所述低功率线路正在进行通信， 并且所述控制器被配置为对所述后编码器矩阵进行确定以使得所述后编码不减轻所述低 功率线路对所述1?功率线路广生的串扰影响。
【文档编号】H04B3/487GK105981306SQ201580007577
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】C·J·纽兹曼, J·梅斯
【申请人】阿尔卡特朗讯