BR112015027781B1

BR112015027781B1 - Método e dispositivo para fornecer tabelas de carregamento de bit

Info

Publication number: BR112015027781B1
Application number: BR112015027781-0A
Authority: BR
Inventors: Vladimir Oksman; Lilia SMAOUI; Rainer Strobel
Original assignee: Lantiq Beteiligungs-GmbH & Co. KG
Priority date: 2013-05-05
Filing date: 2014-05-05
Publication date: 2022-12-27
Also published as: US20200287592A1; EP2995074A1; CN108391024A; US9948352B2; CN106464764A; JP2016524840A; EP3582479A1; US11496181B2; WO2014180794A1; PL2995073T3; BR112015027176A2; US10623054B2; CN108391024B; KR101759016B1; CN110798303A; US20210266037A1; JP6330170B2; US10886968B2; CN110798303B; US11012114B2

Abstract

COMPARTILHAMENTO DO TEMPO PARA MODOS DE BAIXA ENERGIA. A presente invenção refere-se a técnicas para implementar compartilhamento do tempo em sistemas descontínuos, por exemplo, para implementar modos de baixa energia. Em algumas modalidades, um conjunto de tabelas de carregamento de bit é determinado antecipadamente, e tabelas de carregamento de bit são então selecionadas com base em quais linhas estão transmitindo e quais estão imóveis.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] O presente pedido refere-se a compartilhamento do tempo para modos de baixa energia em sistemas de comunicação.

ANTECEDENTES

[002] Tendências recentes no mercado de acesso de comunica ções mostram que dados de até 100MB/s, que são fornecidos por sis-temas VDSL usando vetorização como definida na Recomendação g.993.5 da ITU-T, não são suficientes e bits de até 1,0 Gb/s são reque-ridos para algumas aplicações. Atualmente, isto só pode ser alcançado em um sistema baseado em fios se pares de cobre conectando o equipamento dentro das instalações do cliente (CPE) são tão curtos quanto 50-100m. Operação usando loops tão curtos requer instalação de muitos armários pequenos de MDU (unidade de habitação múltipla) /rua chamados de Pontos de Distribuição (DP) cujo objetivo é servir um número muito pequeno de clientes, por exemplo, 16 ou 24, e são conectados à rede dorsal através de fibra (fibra ao ponto de distribuição FTTdp).

[003] Vetorização pode ser usada em sistemas operando a partir de um DP para reduzir diafonia na extremidade distante (FEXT), que é absolutamente necessária para obter altas taxas de bit. Para aperfeiçoar a eficiência de energia e reduzir a complexidade de hardware, duplexação por divisão no tempo sincronizada (S-TDD) é usada para FTTdp.

[004] DPs devem permitir práticas de instalação muito flexíveis: eles devem ser leves e fáceis de instalar em um poste ou parede de casa, ou porão, sem ar condicionado. O problema mais desafiador para esses planos de conexão flexível é fornecer os DPs com energia. A única solução encontrada é a assim chamada "alimentação reversa" quando o equipamento do DP é alimentado pelo cliente conectado. O requerimento da alimentação reversa de energia e o tamanho pequeno do DP implicam em restrições substanciais no consumo de energia do DP.

[005] Portanto, reduzir o consumo de energia dos DPs seria de sejável.

[006] Operação descontínua foi proposta para economizar ener gia na comunicação FTTdp. No entanto, operação descontínua adiciona alguma complexidade a um processo de junção de linha e reduz as taxas de bit alcançáveis.

[007] Reduzir as taxas de bit máximas por outro lado significa que o tempo de transmissão para fornecer uma taxa de dados dada aumenta, e isso reduz a economia de energia.

[008] Manter a estabilidade, as taxas de erro de bit e as restri ções de energia de transmissão quando linhas compartilhando um li- gador de cabos descontinua a transmissão pode resultar em degradação de performance em abordagens convencionais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A figura 1 ilustra um sistema de comunicação de acordo com uma modalidade.

[0010] A figura 2 ilustra um formato de estrutura para comparti lhamento do tempo de acordo com as modalidades.

[0011] A figura 3 ilustra um exemplo para estruturas de duplexa- ção de divisão de dois tempos com operação descontínua em um modo estático.

[0012] A figura 4 ilustra um exemplo para estruturas de duplexa- ção de divisão de dois tempos com operação descontínua em um modo quase estático, de acordo com uma modalidade.

[0013] A figura 5 mostra um exemplo para estruturas de duplexa- ção de divisão de dois tempos com operação descontínua em um modo dinâmico.

[0014] A figura 6 ilustra uma comparação entre taxas de dados sem operação descontínua e taxas de pico em operação quase estática.

[0015] A figura 7 é um diagrama ilustrando uma designação de taxas de dados dentro de uma estrutura de duplexação de divisão do tempo para uma configuração mínima, um total no tempo sendo 51%.

[0016] A figura 8 mostra um exemplo de designação das taxas de dados dentro de uma estrutura de duplexação de divisão do tempo para compartilhamento do tempo, em que um total no tempo é 48%.

[0017] A figura 9 ilustra um método para a junção de linha.

[0018] A figura 10 ilustra um método para a junção de linha de acordo com uma modalidade.

[0019] A figura 11 ilustra um modelo de sistema a jusante com um pré-codificador linear.

[0020] A figura 12 ilustra um modelo de sistema a montante com um equalizador linear.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0021] Modalidades serão descritas a seguir em detalhes com re ferência aos desenhos em anexo. Deve-se notar que estas modalidades servem como exemplos ilustrativos apenas e não são construídas como limitantes. Por exemplo, enquanto modalidades põem ser descritas tendo detalhes, características ou elementos numerosos, em outras modalidades alguns desses detalhes, características ou elementos devem ser omitidos e/ou podem ser substituídos por características ou elementos alternativos. Em outras modalidades, outras características, detalhes ou elementos que não aqueles explicitamente descritos podem ser fornecidos adicionalmente ou alternativamente.

[0022] Conexões de comunicação descritas a seguir podem ser comunicações diretas ou comunicações indiretas, isto é, conexões com ou sem elementos de intervenção adicionais, contanto que a função geral da conexão, por exemplo, transmitir um certo tipo de sinal, seja preservada. Conexões podem ser conexões sem fio ou conexões baseadas em fios a menos que indicado de outra forma.

[0023] Em algumas modalidades, compartilhamento do tempo é usado em um modo de energia baixo, o qual em algumas modalidades pode superar alguns problemas causados pela operação descontínua.

[0024] Em algumas modalidades, o compartilhamento do tempo é usado em um sistema vetorizado. Em algumas modalidades, meca-nismos a junção de linhas a um grupo vetorizado podem ser fornecidos.

[0025] Em algumas modalidades, modos de baixa energia de compartilhamento do tempo são fornecidos.

[0026] Algumas modalidades podem compreender a utilização de carregamento de bit diferente e tabelas de ganho para diferentes con-juntos de linhas desativadas.

[0027] Algumas modalidades podem compreender aumentar taxas de bit de linhas ativas quando outras linhas estão em modo de baixa energia.

[0028] Algumas modalidades podem compreender maximização de taxas de dados para cada configuração para encurtar tempos de transmissão.

[0029] Algumas modalidades podem compreender selecionar tem pos de transmissão de configurações diferentes para minimizar consumo de energia para taxas alvo específicas.

[0030] Algumas modalidades podem compreender recalcular tem pos de transmissão para adaptar a taxas reais menores do que taxas alvo.

[0031] Algumas modalidades podem compreender recalcular tem pos de transmissão para adaptar a taxas de pico maiores do que taxas alvo.

[0032] Em algumas modalidades, sequências de junção de modo de baixa energia são fornecidas.

[0033] Algumas modalidades podem compreender taxas de predi ção para configurações diferentes com base em estimação simplificada e executar otimização sobre elas.

[0034] Algumas modalidades podem compreender identificar um conjunto de configurações ativas e calcular ganhos e carregamentos de bit para configurações ativas.

[0035] Algumas modalidades podem compreender a utilização de compartilhamento do tempo para separar configuração de junção e configurações ativas em tempo.

[0036] Em algumas modalidades, um protocolo de compartilha mento do tempo é fornecido.

[0037] Em algumas modalidades, o protocolo pode compreender comandos de atualização de configuração.

[0038] Em algumas modalidades, o protocolo pode compreender um gerenciamento de qualidade de link por configuração.

[0039] Referindo-se agora às figuras, na figura 1 um sistema de comunicação de acordo com uma modalidade é mostrado. O sistema da figura 1 compreende um equipamento fornecedor 10 se comunicando com uma pluralidade de unidades de CPE 14 a 16. Enquanto três unidades de CPE 14 a 16 são mostradas na figura 1, isso serve meramente como um exemplo, e qualquer número de unidades de CPE pode ser fornecido. O equipamento fornecedor 10 pode ser um equipamento de escritório central, equipamento em um ponto de distri-buição (DP), ou qualquer outro equipamento usado em um lado forne-cedor. No caso de o equipamento fornecedor 10 ser parte de um ponto de distribuição, ele pode por exemplo receber e enviar dados a partir e para uma rede através de conexão de fibra ótica 110. Em outras mo-dalidades, outros tipos de conexões podem ser usados.

[0040] Na modalidade da figura 1, o equipamento fornecedor 10 compreende uma pluralidade de transdutores 11 a 13 para se comuni-car com as unidades de CPE 14 a 16 através de conexões de comuni-cação respectivas 17 a 19. Conexões de comunicação 17 a 19 podem, por exemplo, ser linhas de cobre, por exemplo, pares torcidos de linhas de cobre. Comunicação através de conexões de comunicação 17 a 19 pode ser uma comunicação com base em uma modulação de multiportadora como modulação multitom discreta (DMT) e/ou multi- plexação por divisão de frequências ortogonais (OFDM), por exemplo, uma comunicação xDSL como ADSL, VDSL, VDSL2, G.Fast etc., isto é, uma comunicação onde dados são modulados em uma pluralidade de portadoras, também referidas como tons. Em algumas modalidades, o sistema de comunicação pode usar vetorização, como indicada por um bloco 111 na figura 1. A vetorização compreende processamento de junção de sinais a serem enviados e/ou recebidos para reduzir diafonia.

[0041] Uma direção de comunicação a partir do equipamento for necedor 10 a unidades de CPE 14 a 16 também pode ser referida como uma direção a jusante, e uma direção de comunicação a partir de unidades de CPE 14 a 16 será também referida como direção a mon-tante. A vetorização na direção a jusante é também referida como pré- compensação de diafonia, ao passo que vetorização na direção a montante é também referida como equalização ou cancelamento de diafonia.

[0042] O equipamento fornecedor 10 e/ou as unidades de CPE 14 a 16 podem incluir circuitos de comunicação adicionais (não mostrados) convencionalmente empregados em sistemas de comunicação, por exemplo, circuito para modulação, carregamento de bit, transfor- mação de Fourier, etc.

[0043] Em algumas modalidades, comunicação através de cone xões de comunicação 17 a 19 é uma comunicação com base em quadro. Uma pluralidade de quadros pode formar um superquadro. Em algumas modalidades, o compartilhamento do tempo é utilizado, como será explicado a seguir em maiores detalhes.

[0044] A ideia do compartilhamento do tempo como aplicável em algumas modalidades é mostrada na figura 2. Cada superquadro é se-parado em múltiplas seções que podem usar configurações diferentes de links ativos e desativos e diferentes configurações de bits e ganhos. Tal método de otimização pode ser utilizado para aperfeiçoar taxas de dados em um sistema de transmissão, mas ele também pode ser usado para reduzir consumo de energia em combinação com operação descontínua nas modalidades. Tais configurações de bit e ganho por exemplo em sistemas DSL podem ser determinadas na inicialização e/ou adaptadas durante comunicação.

[0045] O número de configurações diferentes por superquadro é limitado pelo número de quadros DMT ou menos que isso, dependendo da disponibilidade de memória e capacidades de recálculo de coeficiente.

[0046] Nas modalidades, ambos, DP e CPE conhecem antecipa damente a informação de sincronização para os próximos símbolos.

[0047] Nas modalidades, existe uma configuração de base para o caso de todos os links ativos. Os coeficientes de pré-codificador e de equalizador para pré-compensação de diafonia e cancelamento de dia- fonia (também referido como equalização), respectivamente, são cal-culados para a configuração de base. Símbolos de sinc são transmitidos usando a configuração de base e o canal é estimado usando a configuração de base nas modalidades.

[0048] O cronograma de um quadro TDD (duplexação por divisão do tempo) é trocado entre o DP e os CPEs para informar o lado de transmissão sobre os símbolos onde os dados devem ser transmitidos e a taxa a ser utilizada para transmitir e para informar o lado de rece-bimento sobre o tempo quando os dados chegam e como decodificá- los.

[0049] O sistema de compartilhamento do tempo nas modalidades possui uma ou mais das propriedades a seguir:

[0050] - Lidar com múltiplas configurações dos parâmetros de transmissor e receptor.

[0051] - Otimização de junção do cronograma de múltiplos trans missores.

[0052] - O cronograma é trocado entre o transmissor e o receptor.

[0053] O compartilhamento do tempo explicado acima será agora usado como uma base para implementar operação descontínua para aplicações FTTdp de acordo com algumas modalidades.

[0054] Uma propriedade de compartilhamento do tempo é que ele simplifica a construção de cronogramas ótimos para muitos problemas de otimização diferentes, tais como otimização de taxa e minimização de energia. Além disso, ele simplifica a consideração das limitações de hardware na otimização.

[0055] Em algumas abordagens convencionais, o compartilhamen to do tempo foi usado para maximizar taxas de dados. Em algumas modalidades, um problema de otimização diferente é resolvido. Ao invés de maximizar as taxas de dados com relação às restrições de energia de transmissão, nas modalidades o consumo de energia é minimizado em relação às taxas de dados mínimas.

[0056] Para cada linha i de uma pluralidade de linhas (por exem plo, conexões de comunicação 17 a 19 da figura 1), uma taxa alvo Ral- vo i é definida.

[0057] O sistema mantém múltiplos conjuntos de carregamentos de bit e fatores de escala (por exemplo, tabelas de carregamento de bit e tabelas de ganho), que são otimizadas para um conjunto específico de linhas ativas ou um grupo de conjuntos de linhas ativas.

[0058] Em cada tempo de instância, t, o link i alcança a taxa de dados Rt ie consome a energia pt i.

[0059] A configuração do tempo de instância t é usada para uma fração αt do tempo de transmissão de um quadro TDD.

[0060] Para as frações de tempo α

é válido. A fração α pode ser selecionada em relação ao número inteiro dos símbolos Nsym em um superquadro a ser

[0061] Define-se a taxa de dados de link eficaz como segue:

[0062] A energia de transmissão por link plink i média do link i é da da por

[0063] A energia de transmissão agregada pconfig t para cada confi guração t é dada por

[0064] Então, existe uma configuração ótima de tempos de trans missão para cada subconjunto de linhas ativas que alcançam as taxas de dados alvo com consumo de energia mínimo. Para encontrá-la, o problema de otimização

é resolvido nas modalidades.

[0065] O número máximo de configurações possíveis para L por tas é 2L, o qual já é um número muito alto para os tamanhos alvo de 8 ou 16 portas. Para a operação da otimização do compartilhamento do tempo, não é necessário procurar por todas as configurações possíveis. É suficiente otimizar por algumas configurações pré-selecionadas de interesse.

[0066] Elas podem ser selecionadas em relação às limitações de hardware ou de acordo com as qualidades de link e taxas de linhas.

[0067] O número de configurações diferentes que estão contidas na solução será menor ou igual ao número de linhas L que é o número de configurações diferentes a ser armazenado. Para cada linha indivi-dual, o número de configurações armazenadas ainda menor porque apenas configurações onde a linha transmite ou recebe dados são ar-mazenadas.

[0068] Em algumas aplicações, pode haver um limite rígido no consumo de energia do DP e do CPE, por exemplo, se ele funciona com energia de bateria.

[0069] Então, o problema de otimização da equação (3.5) se torna

[0070] A solução é método é a mesma para ambos problemas de otimização, equação (3.5) e equação (3.6).

[0071] Para o sistema de compartilhamento do tempo um otimiza- dor procura a melhor combinação de um conjunto de configurações.

[0072] Nas modalidades, a otimização de compartilhamento do tempo para minimização de energia da Equação (3.5) ou Equação (3.6) é reformulada como um programa linear da forma

[0073] O vetor x é o argumento da minimização e contém a infor mação de timing e as taxas de dados alcançadas

[0074] O vetor c fornecer o vetor de peso para otimização. Ele contém o consumo de energia de cada configuração de acordo com a Equação 3.4.

[0075] A matriz A e o vetor b são usados para formular as limita ções lineares nas taxas de dados mínimas de acordo com a Equação (3.2) na primeira linha L e o requerimento que a soma de fatores escalares seja igual a 1 como definido na Equação (3.1) na última coluna de A como definido em e b como mostrado em

e b como mostrado em

[0076] O conjunto de configurações T = {1...T} não precisa conter todas as configurações possíveis como é requerido para operação transparente. Ele pode conter algumas configurações pré- selecionadas, as quais são as mais relevantes.

[0077] A seleção pode também ser limitada pelas restrições de implementação. Mas deve-se notar que o conjunto T que é usado para a otimização inicial pode ser selecionado para conter mais configurações possíveis do que o conjunto Ta das configurações realmente usadas, que é trocado entre DP e as CPEs.

[0078] A matriz A como definida na Equação (3.10) contém a taxa de dados alcançável para cada link e cada configuração do conjunto de configurações. Para calculá-las, a matriz escalar S, a energia de ruído e os coeficientes de canal direto são requeridos como mostrado na Equação (1.13) e (1.14).

[0079] O cálculo das matrizes escalares ótimas pode consumir muito tempo. Portanto, aproximações do cálculo da taxa podem ser aplicadas aqui. Uma aproximação é usar o cálculo de fator escalar de acordo com a Equação (1.12) ao invés da (1.18) para todo o conjunto de configuração T. Uma aproximação adicional para a transmissão de multiportadora tal como DMT é fazer o cálculo de taxa apenas para um subconjunto de portadoras que é espalhado por todo espectro e inter-pola o carregamento de bit entre eles para prever a taxa de dados.

[0080] Apenas para o conjunto reduzido de configurações Ta que é contido na solução do problema de otimização, a otimização de amplo espectro é feita.

[0081] Com base no tempo requerido para resolver o problema de otimização, o número de configurações a ser armazenado e outras li-mitações de hardware, implementações diferentes da operação des-contínua de compartilhamento do tempo de acordo com várias modali-dades será agora descrita.

[0082] Uma primeira implementação será referida como operação estática. Uma aplicação possível da minimização de energia de com- partilhamento do tempo é calcular o formato do quadro com relação às taxas de dados máximas dos usuários. O cronograma é fixo indepen-dentemente das taxas de dados reais. A figura 3 mostra o formato do quadro de TDD para tal operação estática.

[0083] A operação estática pode ser usada para fornecer taxas de dados alvo estáveis para multiplicar assinantes com consumo de energia reduzido. No entanto, na operação estática não é possível servir taxas de dados de pico mais altas ou economizar energia quando links não são totalmente utilizados.

[0084] Se a taxa de dados real é menor do que a taxa alvo, símbo los inativos são transmitidos. Eles podem ser enviados com energia zero para reduzir consumo de energia, mas o acionador de linha e de extremidade frontal é então mantido no estado ativo para continuar a transmissão do sinal de correção para outras linhas.

[0085] Recálculo do coeficiente para vetorização é usado para re calcular o pré-codificador e o equalizador quando algumas linhas pa-ram. Isso é feito de tal modo que o equalizador para enlace descendente não muda. O carregamento de bit e as tabelas de ganho são conhecidos do CPE antecipadamente bem como o agendamento. Essa informação é armazenada no DP e no lado do CPE.

[0086] Reconfiguração de ganhos, carregamento de bit e crono- grama é possível usando uma mensagem de reconfiguração online.

[0087] Isso pode ser aperfeiçoado por um modo de operação mais dinâmico.

[0088] Outra implementação será referida como operação quase- dinâmica. A operação estática descrita acima não leva em consideração o uso de link real. Ela sempre usa a mesma configuração por quadro de TDD e preenche os símbolos de cada link com símbolos inativos quando não há mais dados para transmitir. Na prática, as taxas de link reais serão Ract i < Rtarget i podem estar abaixo das taxas disponíveis máximas.

[0089] Isso pode ser explorado através do uso do subconjunto se lecionado das configurações Tativa que já está disponível, mas recalcular as frações de tempo αt para cada superquadro. O problema de oti-mização a ser resolvido é limitado ao número de configurações ativas e para cada superquadro

deve ser resolvido.

[0090] Esse modo de operação é mostrado na figura 4.

[0091] Com essa abordagem, a seleção do subconjunto de confi guração ativa é apenas calculada uma vez quando a linha se junta ou deixa o sistema. A otimização de espectro, que será explicada em mais detalhes abaixo, que requer altos recursos computacionais é também resolvida enquanto a linha se junta ou deixa para as configurações ativas selecionadas.

[0092] O problema de agendamento na Equação (3.12) é resolvido por quadro de TDD com relação aos requerimentos de taxa reais. Além disso, o problema de otimização de quadro por TDD possui um número limitado de dimensões e pode, portanto, ser resolvido facilmente.

[0093] Não existe sempre uma configuração onde todas as taxas de dados configuradas se igualam às taxas de dados reais, por causa do subconjunto limitado das configurações Tativas. Nesse caso, algumas das linhas operam em uma taxa de dados maior do que os requerimentos de taxa reais e símbolos inativos são usados para preencher a taxa de dados adicional. Elas também podem ser transmitidas com energia zero, como mostrado na seção 3.3.1. O cronograma para o próximo quadro de TDD é comunicado a partir do DP para as CPEs antecipadamente.

[0094] As capacidades de economia de energia da operação qua- se-dinâmica podem ser aperfeiçoadas por uma operação totalmente dinâmica.

[0095] Outra implementação será referida como operação dinâmi ca. Para operação dinâmica, o subconjunto das configurações ativas pode também ser alterado para cada superquadro. Isso significa que

é resolvida para cada quadro de TDD. O conjunto de configurações ativas pode mudar entre os quadros de TDD, como mostrado na figura 5.

[0096] Isso pode requerer cálculo de carregamento de bit adicional e tabelas de ganho que requerem recursos computacionais adicionais e cria algum gerenciamento aéreo porque a reconfiguração pode requerer a troca de carregamento de bit e tabelas de ganho entre o DP e a CPE.

[0097] Esse modo de operação pode alcançar taxas de pico mais altas e melhor capacidade de economia de energia. No entanto, a co-municação aérea e a complexidade computacional são comparativa-mente altas.

[0098] Um sistema que é capaz de lidar com diferentes configura ções de carregamento de bit e tabelas de ganho pode não só alcançar taxas de dados mais altas. O fato de que as taxas de dados das confi-gurações individuais são mais altas se traduz em economia de energia adicional para dadas taxas de dados.

[0099] Em algumas das configurações, a taxa de dados real é maior do que a taxa de dados um link quando todas as linhas são ati-vas. Portanto, é possível operar links temporariamente a taxas mais altas do que taxas garantidas, como mostrado na figura 6.

[00100] Para demonstrar os conceitos explicados acima, um ligador de cabos com 10 linhas de 100 m de comprimento é avaliado. As taxas alvo são definidas a 800Mbit/s para linhas 1 a 2, 100Mbit/s para linhas 3 a 6, e 500Mbit/s para linhas 7 a 10. A tabela 3.1 sumariza as condições de simulação de um sistema de comunicação público onde a operação descontínua é aplicada.

Tabela 3.1: Parâmetros do exemplo de simulação

[00101] A figura 7 mostra o agendamento para um quadro de TDD com 40 símbolos DMT. A média em tempo dos links para alcançar essas taxas de dados é 51%. Duas linhas já alcançam sua taxa de limite. As taxas de dados dos links são constantes ao longo do quadro, porque no modo transparente, o mesmo carregamento de bit é usado para todos os símbolos.

[00102] A figura 8 mostra o mesmo sistema com as mesmas taxas de dados alvo usando compartilhamento do tempo como descrito acima. A média em tempo é reduzida de 51% para 48% usando comparti-lhamento do tempo. As taxas de dados com compartilhamento do tempo dependem do conjunto de linhas ativas e estão, portanto, mudando ao longo do quadro de TDD.

[00103] As simulações descritas acima e valores específicos dos parâmetros não devem ser construídos como limitantes e podem variar em outras implementações, mas servem meramente para ilustrar a operação de algumas modalidades adicionalmente e aperfeiçoar o en- tendimento de alguns dos conceitos descritos aqui.

[00104] Os conceitos propostos para operação descontínua permitem aperfeiçoamentos na inicialização. A junção de linha ou o procedimento de ativação do sistema contém múltiplas etapas. Vários padrões descrevem procedimentos de inicialização convencionais em detalhes. A junção de linha em particular refere-se a um caso em que uma linha de comunicação adicional (como conexões de comunicação 17 a 19 da figura 1) se torna ativa e, por exemplo, tem que ser adicionada à vetorização para afetar a compensação de diafonia também em relação a tal junção de linha.

[00105] Tais procedimentos podem conter muitas etapas para estimação de canal, sincronização e tarefas similares. Para operação descontínua, a etapa de interesse é transmitir otimização de espectro antes do início, como mostrado na figura 9.

[00106] Em contraste com a implementação de operação descontínua usando a configuração mínima, a operação descontínua usando compartilhamento do tempo como explicado acima nas modalidades não requer parar a operação descontínua durante a junção de linha.

[00107] A junção de linha na operação de compartilhamento do tempo significa efetivamente que uma ou mais configurações incluindo as linhas de junção são adicionadas, enquanto as configurações que não incluem qualquer uma das linhas de junção não mudam.

[00108] A matriz das taxas de dados esperadas para configurações diferentes, como mostrado na Equação (3.10), pode ser mantida na memória para processos de inicialização futuros.

[00109] As taxas de dados para configurações adicionais que incluem a linha de junção são estimadas ou aproximadas e adicionadas à configuração de otimização de cronograma, como mostrado na figura 10 ilustrando um método de uma modalidade. Um método para apro-ximar as taxas e fatores escalares é usar um subconjunto das subpor- tadoras para otimizar PSDs (densidades espectrais de energia) e prever as taxas de dados por interpolação entre as subportadoras.

[00110] Para o conjunto de subportadoras contido no conjunto de configuração ativa Ta, os fatores escalares adicionais, carregamento de bit e outro parâmetro requeridos para setup transmissão de dados são calculados.

[00111] Compartilhamento do tempo como descrito acima pode re-querer comunicação entre DP e CPE. Esta seção descreve comunicação adicional de acordo com modalidades que podem ser usadas para implementar operação descontínua de compartilhamento do tempo em um sistema de comunicação pública (por exemplo, como mostrado na figura 1).

[00112] Enquanto a maioria dos cálculos para o modo de baixa energia é realizada apenas em tempos quando o conjunto de linhas ativas muda, os modos de baixa energia adaptativos de taxa como descritos acima podem requerer alguns cálculos a serem feitos por quadro de TDD.

[00113] Além disso, dentro do quadro de TDD, o recálculo de coefi-ciente como descrito adicionalmente abaixo é realizado.

[00114] O lado de CPE armazena carregamento de bit múltiplo e tabelas de ganho para o conjunto de configurações ativas Ta == T. Para cada quadro de TDD, um plano de acesso médio é comunicado às CPEs, o qual informa a elas sobre os pontos no tempo em que elas são permitidas transmitir dados e pontos no tempo em que elas recebem dados.

[00115] Além disso, ele contém informação que carregamento de bit e tabela de ganhos devem ser usados. Dentro de um superquadro, ou mesmo dentro do quadro de TDD, a transmissão em uma linha pode usar carregamento de bit e tabelas de ganhos diferentes. Cada confi-guração pode ter um número de identificação que é também contido no MAP para identificar as configurações a serem usadas.

[00116] Deve-se notar que a CPE armazena carregamento de bit e tabelas de ganhos apenas para uma pequena parte de todas as confi-gurações Ta, porque o conjunto de configurações inclui algumas confi-gurações onde essa CPE específica não transmite ou recebe dados que não requerem armazenamento de carregamento de bit e tabelas de ganho na CPE.

[00117] Além disso, nas modalidades reconfiguração online pode ser usada. Cada mensagem de reconfiguração online contém carregamento de bit e tabela de ganho para as subportadoras serem mudadas. Para compartilhamento do tempo, um identificador da configuração a ser mudado é adicionado.

[00118] A reconfiguração pode ser requerida a partir do lado de CPE se a SNR a jusante de uma das configurações foi mudada. Ela também pode ser iniciada a partir do DP se a SNR a montante de uma das configurações mudou. Se uma mudança das PSDs das linhas múltiplas é requerida por causa das mudanças no canal, nos coeficientes de pré-codificador ou no SNR de algumas linhas, a reconfiguração online a jusante também pode ser iniciada pela DP.

[00119] Durante a junção de linha, mas também durante o início quando os requerimentos de taxa mudam, pode ser requerido mudar o conjunto de configurações ativas Ta, correspondente a uma substituição de configuração. Portanto, um método de reconfiguração adicional é requerido que substitui uma das configurações.

[00120] Ele contém o identificador da configuração a ser substituído ou adicionado e o carregamento de bit e tabelas de ganho das subpor- tadoras ativas.

[00121] Para compartilhamento do tempo, uma informação importante pode ser a qualidade do link de uma configuração de base onde todas as linhas são ativas. No entanto, se o sistema sofre diafonia re sidual cauda por imperfeições no cancelamento de diafonia, a predição do SNR de outras configurações pode ser diferente do SNR real das configurações.

[00122] Portanto, nas modalidades, o DP é capaz de solicitar SNR de uma configuração específica do CPE.

[00123] Em algumas modalidades, o recálculo de coeficiente para vetorização tendo complexidade reduzida pode ser usado. O cancela-mento de diafonia e outros métodos de processamento de sinal MIMO (Múltipla entrada Múltipla Saída) são uma característica importante para aperfeiçoar o desempenho da transmissão de dados de multiusu- ário. Vetorização, por exemplo, como definida em padrões é usada com êxito para aperfeiçoar o desempenho VDSL2 e para padrões de comunicação pública futuros, tais como G.fast, cancelamento de dia- fonia é mandatório.

[00124] Portanto, nas modalidades, os modos de baixa energia descritos acima devem ser compatíveis com sistemas que utilizam processamento de sinal MIMO. Essa seção descreve como implementar operação descontínua em combinação com pré-codificação MIMO linear e equalização que foi proposta por aplicações FTTdp.

[00125] Algumas soluções propõem aproximações para recálculo de coeficiente para reduzir o custo computacional. No entanto, resultado de aproximações causam alguma degradação de desempenho quando comparado com a solução exata.

[00126] Com um sistema usando a configuração mínima, a degradação de desempenho em algumas configurações irá resultar em degradação de desempenho persistente independentemente da configuração real. Isso nas modalidades pode ser evitado por compartilhamento do tempo.

[00127] Pré-codificação de vetor linear foi implementada em sistemas VDSL 2 para aperfeiçoar o desempenho para transmissão de da dos wireline através dos canais de diafonia. A principal desvantagem dos sistemas DSL de vetorização convencional é que a operação estática que requer junção consome muito tempo e deixa procedimentos para habilitar ou desabilitar transmissão de dados em uma linha do ligador. A figura 11 mostra um modelo de sistema a jusante com um pré-codificador linear, o qual pode ser descrito por uma matriz de pré- codificador P.

[00128] u é um vetor representando essencialmente os dados a serem transmitidos, cada componente do vetor correspondendo a um dos canais. S é uma matriz indicando, por exemplo, amplificação ou ganho. P, como mencionado, é uma matriz de pré-codificador contendo coeficientes de pré-codificador para vetorização. H é uma matriz descrevendo os efeitos dos canais, incluindo diafonia entre os canais. n representa ruído aditivo. x representa os sinais realmente transmitidos a partir do transmissor, e y representa um ganho em um lado receptor. u representa os símbolos ou dados quando recebidos.

[00129] O recálculo do coeficiente pode ser dado por

de acordo com o lema de inversão de matriz.

[00130] Alternativamente, o sinal de transmissão x pode ser recalculado de acordo com

[00131] Isso requer inversão da matriz Pdd que é um grande esforço computacional se muitas linhas tiverem que ser desabilitadas e requer memória para a inversa da matriz. Para superar ambos problemas, uma aproximação da inversão da matriz pode ser usada. A expansão de série de Taylor de primeira ordem da inversão da matriz

dá uma aproximação da inversão da matriz. Sob a suposição de que os elementos diagonais da matriz de pré-codificador são iguais a 1, isso leva a

onde os valores de coeficiente originais podem ser mantidos e apenas o sinal muda, o qual pode ser incorporado dentro do cálculo.

[00132] Na direção a montante, a equalização do vetor linear é usada ao invés de pré-codificação linear.

[00133] O modelo do sistema é mostrado na figura 12 que corresponde a

[00134] G sendo a matriz que contém os coeficientes de equaliza- ção. Similar ao caso a jusante, o recálculo de coeficiente pode ser feito por

[00135] Não considerando G, as matrizes e vetores de (1.4) corres-pondem àqueles explicados acima.

[00136] Alternativamente, o recálculo com base no sinal de recebimento de acordo com

pode ser implementado.

[00137] A aproximação pela expansão de série de Taylor de primei ra ordem não pode ser usada a montante, uma vez que o pré- codificador não está próximo da matriz identidade. Mas o equalizador pode ser dividido em duas parte G = Gfeq . Gxt, um equalizador diagonal Gfeq e um equalizador fora da diagonal Gxt, que é próximo à matriz identidade. O equalizador fora da diagonal possui os elementos da di-agonal iguais a um, de modo que o método não aumenta em comple-xidade Gxt = diag(H-1)-1.H-1. O equalizador diagonal corresponde ao equalizador de domínio de frequência como é usado na direção a ju-sante Gfeq = diag(Gxt . H)-1.

[00138] A Equação (1.7) é apenas aplicada ao equalizador fora da diagonal.

onde a aproximação

pode ser usada para

[00139] Para o recálculo com base nos sinais de transmissão,

é usado.

[00140] A seguir, as modalidades para formatação do espectro de transmissão serão descritas. Energia de transmissão em comunicação pública é limitada por regulação e por razões técnicas. Para satisfazer limitações regulatórias e para usar a energia de transmissão disponível de modo mais eficaz possível, a formatação de espectro de transmissão é usada.

[00141] O espectro de saída do pré-codificador linear bem como o pré-codificador não linear é diferente do espectro de entrada. Para manter as capacidades de cancelamento de diafonia enquanto muda o espectro de transmissão, o espectro de transmissão é formatado na entrada de pré-codificador com a matriz escalar S como mostrado na Figura 11. A matriz de covariância de transmissão Ctx é então dada por

onde os elementos da diagonal correspondem à energia de transmis- são das portas individuais. Em comunicação pública, o espectro de transmissão por linha é restringido por uma máscara espectral que é equivalente a uma energia de transmissão máxima pmax.

que em geral depende da frequência. Essa seção mostra duas abor-dagens de formatação para comunicação pública com pré-codificação linear na direção a jusante.

[00142] Uma abordagem simples para ajuste do espectro de transmissão é selecionar os fatores escalares em relação à linha com o maior ganho. Então, os fatores escalares são dados por

[00143] Esse método de ajuste do espectro garante que o espectro de saída está de acordo com a máscara espectral em todas as linhas, mas apenas uma linha estará próxima ao máximo, enquanto as outras linhas são ajustadas menores do que aquilo. Em geral, não existe espectro de transmissão de entrada de tal modo que todas as linhas possam transmitir com energia máxima. Mas é possível calcular um espectro de entrada de tal modo que as taxas de dados são maximizadas como mostrado na próxima seção.

[00144] Para aperfeiçoar o desempenho, a otimização de espectro pode ser aplicada. A taxa de dados R1 do link 1 para pré-codificação de forçamento linear zero é dada por

[00145] Ela depende da matriz de cal H, dos fatores escalares S e da variância de ruído σ2ruido.

[00146] A equação (1.13) assume que o SNR é dado por

como uma função da matriz de canal H, da energia de ruído de receptor σ2ruído e da matriz escalar S. Isso se mantém para um pré- codificador e forçamento linear zero, onde o sinal de transmissão u1 da linha 1 antes do ajuste de ganho possui energia de unidade. Além disso, a matriz de pré-codificador P é ajustada de tal modo que os elementos de diagonal são iguais a 1, de acordo com

[00147] A otimização é feita com uma função objetivo para todas as linhas, a qual está aqui a taxa de dados de soma. Uma restrição adicional é introduzida para levar em conta o alfabeto de modulação limitada. Existe um limite superior bmax e um limite inferior bmin, geralmente bmin = 1 para o carregamento de bit b por tom e linha. Isso se traduz em um SNR máximo requerido

e um SNR mínimo

[00148] O carregamento de bit máximo e o PSD limite é reformula-do em um conjunto de restrição linear da forma A.x = b. Ao invés de maximizar em relação aos valores de ganho si, os valores de ganho quadrados |si|2 são usados como argumentos para o problema de otimização

[00149] Os argumentos que resolvem esse problema de otimização são os fatores escalares ótimos de taxa de soma.

[00150] O termo "modo imóvel" referindo-se a uma linha como usado aqui pode se referir a uma linha desativada, uma linha em modo sem energia, uma linha transmitindo símbolos imóveis, uma linha transmitindo símbolos inativos com nenhuma energia de transmissão e similares.

[00151] As modalidades acima descritas servem apenas como exemplo, e não devem ser construídas como limitantes. Nem todas as características ou detalhes descritos acima serão implementados nas modalidades. Ao invés disso, em algumas modalidades, apenas algumas das características ou detalhes, e/ou características ou detalhes alternativos, podem ser descritos.

Claims

1. Método para fornecer tabelas de carregamento de bit para unidade de equipamento dentro das instalações do cliente (CPE), em que a unidade de CPE é configurada para ser uma parte, em um sistema de comunicação, do sistema de comunicação compreendendo um equipamento fornecedor (10), uma pluralidade de unidades de CPE (14 a 16), e respectivas linhas de comunicação (17 a 19), o sistema de comunicação configurado para formar uma rede de transmissão de dados em um ambiente de cancelamento de ruído de vetor, o método caracterizado pelo fato de que usa operação descontínua de compartilhamento de tempo e o método compreende as etapas de: determinar antecipadamente um conjunto de tabelas de carregamento de bit para combinações de linhas (17 a 19) estando em um modo imóvel e de transmissão; e ajustar uma tabela de carregamento de bit diferente durante o tempo com base em quais linhas (17 a 19) estão transmitindo e quais são imóveis a partir do conjunto de tabelas de carregamento de bit.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de procurar um consumo de energia mínimo para dadas taxas de dados alvo durante o tempo com base em energia por linha (17-19) para um conjunto de linhas ativadas e desativadas específicas, e uma dada taxa de dados alvo.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracte-rizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de fixar taxas de dados alvo ao longo de um período de tempo.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de mudar as taxas de dados ao longo do tempo para subconjuntos de linhas ativadas e desativadas (17-19).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de mudar as configurações das linhas ativadas e desativadas (17-19).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de usar coeficientes de uma linha desativada para estimar o efeito da diafonia sem a linha desativada.

7. Método. de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que ainda compreende selecionar tempos de transmissão de diferentes configurações para minimizar o consumo de energia para taxas de dados alvo específicas.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que ainda compreende recalcular tempos de transmissão para adaptar às taxas de dados reais menores do que as taxas alvo ou picos maiores do que taxas de dados alvo.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: determinar antecipadamente um conjunto de tabelas de ga-nho para combinações de linhas (17-19) estando em um modo de transmissão e imóvel, e configurar uma tabela de ganho diferente ao longo do tem-po com base em quais linhas (17-19) estão transmitindo e quais estão imóveis a partir do conjunto de tabelas de ganho.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 a 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende pelo menos aumentar as taxas de bit de linhas ativas (17-19) quando outras linhas (17-19) estão em um modo imóvel.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende ma-ximizar taxas de dados para cada uma de uma pluralidade de configu-rações das linhas para encurtar os tempos de transmissão.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 a 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: adicionar uma junção de linhas a um sistema; prever taxas de dados para diferentes configurações da operação descontínua de compartilhamento do tempo com base em uma estimação, e em uma otimização seguindo a estimação.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracteri-zado pelo fato de que ainda compreende identificar um conjunto de configurações ativas e calcular pelo menos uma dentre uma tabela de carregamento de bit e uma tabela de ganho para as configurações ati-vas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, ca-racterizado pelo fato de que ainda compreende utilizar o comparti-lhamento do tempo para separar configurações de junção e configura-ções ativas em tempo.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 a 14, caracterizado pelo fato de que utiliza um protocolo de compartilhamento do tempo, o protocolo usando pelo menos um den-tre um comando de atualização de quadro de duplexação de divisão de tempo, um comando de atualização de configuração ou um geren-ciamento de qualidade de link de configuração de par.

16. Dispositivo para fornecer tabelas de carregamento de bit para equipamento dentro das instalações do cliente (CPE) (14-16) em uma rede de transmissão de dados em um ambiente de cancelamento de ruído de vetor, o dispositivo compreendendo pelo menos um transceptor, o dispositivo caracterizado pelo fato de que utiliza ope-ração descontínua de compartilhamento de tempo e o dispositivo é adaptado para: determinar antecipadamente um conjunto de tabelas de carregamento de bit para combinações de linhas (17 a 19) estando em um modo de transmissão e imóvel; e ajustar uma tabela de carregamento de bit diferente ao lon-go do tempo baseado em quais linhas (17 a 19) estão transmitindo e quais estão imóveis a partir do conjunto das tabelas de carregamento de bit.

17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 16, caracte-rizado pelo fato de que o dispositivo é adaptado para realizar o mé-todo como definido em qualquer uma das reivindicações 2 a 15.

18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que o dispositivo é compreendido em um ponto de distribuição.