CN101132194A - 串扰抵消方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种串扰抵消装置，用于对联合接收线路的串扰抵消，包括：QR分解运算模块，其与Q运算模块相连，用于对联合接收线路的信道传输函数H的各种排列进行QR分解；以及多个Q运算模块，其与联合接收线路相连接，用QR分解运算模块的结果Q^*对联合接收线路的输入信号向量分别进行Q处理，以分别求得对应的无串扰的信号向量。本发明还提供了一种串扰抵消方法。

Description

串扰抵消方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体而言，涉及用于对联合接收线路的串扰抵消方法和装置，尤其是用于xDSL上行线路的串扰抵消方法和装置。

背景技术

xDSL(Digital Subscriber Line，数字用户线，缩写为DSL，xDSL是指各种数字用户线)是一种在电话双绞线(无屏蔽双绞线，Unshielded Twist Pair，UTP)上的高速数据传输技术。经过多年的发展，已经从第一代的ADSL(Asymmetrical Digital Subscriler Line，非对称数字用户线)发展到现在的第二代的ADSL2、ADSL2+以及更新的VDSL(Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line，甚高速数字用户线)和VDSL2。ADSL和VDSL是一种多载波系统，它采用离散多音频调制(Discrete Multi-TONE Modulation，缩写为DMT)方式，将频域分为多个互不重叠的子信道，每个子信道指定为上行或下行传输。每个子信道对应不同频率的载波，在不同的载波上分别进行QAM调制。对频域的这种划分大大方便了DSL的设计。

除了ADSL和SHDSL(Symmetrical Highbit DigitalSubscriberLine，对称高速数字用户线路)等基带传输的DSL外，通带传输的xDSL利用频分复用技术使得xDSL与传统电话业务(POTS)共存于同一对双绞线上，其中xDSL占据高频段，POTS占用4KHz以下基带部分，POTS信号与xDSL信号通过分离器分离。通带传输的xDSL采用离散多音频调制(DMT)。提供多路xDSL接入的系统叫做DSL接入复用器(DSLAM)，其系统参考模型如图1所示。

图1示出了相关技术的xDSL系统100的参考模型。

如图1所示，DSLAM 120包括用户端收发单元122和分离/整合器124，在上行方向，用户端收发单元122接收来自计算机110的DSL信号并对所收到的信号进行放大处理，将处理后的DSL信号发送至分离/整合器124；分离/整合器124将来自局端收发单元122的DSL信号和电话终端130的POTS信号进行整合处理；整合后的信号通过多路的UTP 140的传输，由对端的DSLAM 150中的分离/整合器152接收；分离/整合器152将所接收的信号进行分离，将其中的POTS信号发送至公用电话交换网(Public SwitchedTelephone Network，缩写为PSTN)160，将其中的DSL信号发送至DSLAM 150的收发单元154，收发单元154再将所收到的信号进行放大处理后发送至网络管理系统(Network ManagementSystem，缩写为NMS)170。在信号的下行方向，则信号按照与上述相反的顺序进行传输。

电话双绞线作为一种传输信道，其无失真信道容量必须满足香农的信道容量公式： $C=B\·{\log }_2(1+\frac{S}{N}),$ 其中C为信道容量，B为信号带宽，S为信号能量，N为噪声能量。由此可见，提高信号带宽和信号能量都能提高信道的传输容量。但是信号带宽由信道的幅频特性决定；信号能量被器件，频谱兼容等限定；两者均被限制在一定的范围内。因此xDSL的传输容量在这两个条件的基础上不可能进一步的提高。然而，从另一个N的角度考虑，只要降低噪声的能量，线路的传输容限能适当的增加。

随着xDSL技术使用的频带的提高，串扰(Crosstalk)尤其是高频段的串扰问题表现得日益突出。

图2示出了相关技术中的远端串扰和近端串扰示意图。

用户电缆基本上都包含多对(25对或以上)双绞线，在各个双绞线上可能运行了多种不同的业务，各种类型的xDSL同时工作的时候互相之间会产生串扰，其中某些线路会因为这个原因性能急剧下降；当线路比较长时，某些线路根本不能开通任何形式的DSL业务。串扰是当前DSL modem(调制解调器)(如ADSL，VDSL)系统中影响用户速率的主要因素，可分为远端串扰(FEXT)和近端串扰(NEXT)，如图2所示。通常NEXT的影响要比FEXT大，但在ADSL/VDSL中，由于采用了上、下行频域分隔和频分复用技术，FEXT的影响要远大于NEXT，特别是在CO/RT混合使用环境中更是如此。

如图2所示，由于xDSL上下行信道采用频分复用，所以近端串扰(NEXT)对系统的性能不产生太大的危害；但远端串扰(FEXT)会严重影响线路的传输性能。当一捆电缆内有多路用户都要求开通xDSL业务时，会因为远端串扰(FEXT)使一些线路速率低、性能不稳定、甚至不能开通等，最终导致DSLAM的出线率比较低。

目前业界提出了vectored-DSL技术，主要利用在DSLAM端进行联合的收发的可能性，使用信号处理的方法来抵消FEXT的干扰。最终使每一路信号中不存在FEXT干扰。

图3示出了在用户端分别发送，在DSLAM端联合接收的情形。图3所示的共享信道H在频率域上可以表示为矩阵形式：

H(f)＝[H_km(f)]_{k＝1...L，m＝1...L}，H_km(f)是从线对m到线对k的传输方程。在实际情况下，k，m相等且等于共享信道中相互具有串扰关系的信道个数，在这里设为L。那么H是一个L×L的信道传输矩阵。又分别设X(f)是一个L×1的信道输入向量，Y(f)是一个L×1的信道输出向量。最终，把信道传输方程表达为如下形式：

Y(f)＝H(f)X(f)+N(f)

在上下行频分复用的技术中，对于向量化和信道矩阵H仅仅只用考虑FEXT。

GDFE(Generalized Decision Feedback Equalization)类似于DFE(从单个信道传输中消除信号间干扰的方法)，可应用于任何一个y＝Hx+n形式的信道。

图4给出了L个用户上行的向量接收器400的示意图，图中，DEC为DETECTOR(检测器)。图4所示的上行的向量接收器700用于实现图3中的GDFE。

如图4所示，上行向量接收器400用于将各路带串扰的接收信号消除串扰，其包括 $W_n=Q_n^{*}$ 运算模块430；以及反馈检测器410，其包括多个构成迭代运算回路的DEC模块420。

上行向量接收器400具体操作如下：

1.H矩阵根据QR分解可以写成H_n＝Q_n·R_n，这里R_n是一个上三角矩阵，Q_n是unitary矩阵即 $Q_n{Q_n}^{*}=Q_n^{*}{Q}_n=I,$ 上标*表示共轭转置变换，下标n表示第n个tone。

2.上行接收端为

Y_n＝H_nX_n+N_n                    (1)

X_n是输入信号向量，X_n＝[x_1，nx_2，n…x_L，n]^T；Y_n是接收信号向量，Y_n＝[y_1，ny_2，n…y_L，n]^T；N_n是信道噪声，N_n＝[n_1，nn_2，n…n_L，n]^T。

将(1)式两边同时乘以Q_n ^*，得到

${\hat{Y}}_n=Q_n^{*}(H_n{X}_n+N_n)---\left(2\right)$

则 ${\hat{Y}}_n=Q_n^{*}\·Q_n\·R_n{X}_n+Q_n^{*}\·N_n=R_n{X}_n+Q_n^{*}\·N_n---\left(3\right)$

其中， ${\hat{Y}}_n={\left[\begin{array}{cccccc}{\hat{y}}_{1,n}& {\hat{y}}_{2,n}& \·& \·& \·& {\hat{y}}_{L,n}\end{array}\right]}^T.$

从(3)式可以看出则对于无噪声的信道，输出则为 ${\hat{Y}}_n=R_n{X}_n,$ 是一个上三角矩阵。

3.利用GDFE估计输出值。可以看出第L个输出是无串扰的值，并且可以通过简单的估计，得到第L个输出值。在第L-1个输出中，减去第L个估计结果，则消除了第L个用户对第L-1个用户在第n个tone上的串扰，通过简单估计，则可以得到第L-1个输出值。依此类推，每次减去前面所估计出的所有信号，得到该路对应的输出值，这样则消除了串扰。

举例说明：当L＝4时

对于第n个tone，共享信道H_n＝Q_nR_n，则R_n可写为：

$R_n=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{n,11}& R_{n,12}& R_{n,13}& R_{n,14}\\ 0& R_{n,22}& R_{n,23}& R_{n,24}\\ 0& 0& R_{n,33}& R_{n,34}\\ 0& 0& 0& R_{n,44}\end{array}\right]$

对于Y_n＝H_nX_n+N_n，两边同时乘以Q_n ^*得到

${\hat{Y}}_n=Q_n^{*}\·Q_n\·R_n{X}_n+Q_n^{*}\·N_n=R_n{X}_n+Q_n^{*}\·N_n$

$=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{n,11}& R_{n,12}& R_{n,13}& R_{n,14}\\ 0& R_{n,22}& R_{n,23}& R_{n,24}\\ 0& 0& R_{n,33}& R_{n,34}\\ 0& 0& 0& R_{n,44}\end{array}\right]\·X_n+Q_n^{*}{N}_n,$

对于无噪声信道

$\widehat{Y_n}=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{n,11}& R_{n,12}& R_{n,13}& R_{n,14}\\ 0& R_{22}& R_{n,23}& R_{n,24}\\ 0& 0& R_{n,33}& R_{n,34}\\ 0& 0& 0& R_{n,44}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{1,n}\\ x_{2,n}\\ x_{3,n}\\ x_{4,n}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{R}_{n,11}{x}_{1,n}+R_{n,12}{x}_{2,n}+R_{n,12}{x}_{3,n}+R_{n,14}{x}_{4,n}\\ R_{n,22}{x}_{2,n}+R_{n,23}{x}_{3,n}+R_{n,24}{x}_{4,n}\\ R_{n,33}{x}_{3,n}+R_{n,34}{x}_{4,n}\\ R_{n,44}{x}_{4,n}\end{array}\right]$

可以看出第4个输出是无串扰的值，并且可以用简单的解码器来估计，得到第4个用户输出值。在第3个输出中，减去第4个估计结果，则消除了第4个用户对第3个用户的串扰，通过简单估计，则可以得到第3个用户的输出值。依此类推，每次减去前面所估计出的输出信号，得到第1个用户的输出值，这样则消除了串扰。

参照图4，信号在经过共享信道H_n后，得出的各路输出信号y_1，n至y_L，n是带有串扰信号的，输出信号y_1，n至y_L，n输入 $W_n=Q_n^{*}$ 运算模块430得出输出信号

至

其中

是一个无串扰输出值，经过DEC得出对应于第L路的输出信号

再将估计得出的信号

输入至迭代回路中与进行加减法运算，求得第L-1路的无串扰输出值，再经过简单的估计得出第L-1路的输出信号，依此类推，将前面求得的各路无串扰的输出信号输入迭代回路中，可求得上一路无串扰的输出信号，直至求得所有线路的无串扰输出信号至

对于上行，由于存在噪声，第一个求得的用户无串扰输出信号受噪声的影响存在一定误差，需将求得的无串扰输出信号经过一个检测器(DEC)，来消除噪声，得出不含噪声的准确的无串扰输出信号，再将该信号反馈到剩余各路信号进行迭代运算消除串扰，但是对输出信号进行检测再反馈迭代，将会引起延迟，在用户较多的情况下，最后求得的输出信号，其延迟将会达到很大。如果对求得的无串扰信号不进行检测消除噪声，那么采用上述迭代的方法直接将其与剩余各路信号进行迭代运算消除串扰，虽然不会引起较大延迟，但是将会引起累积误差，导致后面求得的用户输出存在较大的误差。

因此，人们需要一种用于xDSL上行线路的串扰抵消解决方案，能够解决上述相关技术中的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种串扰抵消方法和装置，用于对联合接收线路的串扰抵消，本发明没有累积误差，不会引起较大的延迟，解决了相关技术中存在的这些问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种串扰抵消装置，用于对联合接收线路的串扰抵消，包括：QR分解运算模块，其与Q运算模块相连，用于对联合接收线路的信道传输函数H的各种排列进行QR分解；以及多个Q运算模块，其与联合接收线路相连接，用QR分解运算模块的结果Q^*对联合接收线路的输入信号向量分别进行Q处理，以分别求得对应的无串扰的信号向量。

可见，由于本发明是对联合接收线路的输入信号向量分别进行Q处理，所以解决了相关技术中迭代处理所导致的延迟或累积误差等问题。由此，本发明在多用户线路的环境下，提供了一种并行地在频域中消除串扰的解决方案，没有累积误差，也不会引起较大的延迟。

在上述的串扰抵消装置中，输入信号向量的各个分量是联合接收线路中各条线路的输入信号。

在上述的串扰抵消装置中，输入信号向量的各个分量排列次序与信道传输函数H的各种排列相对应。

在上述的串扰抵消装置中，Q运算模块为滤波器。

在上述的串扰抵消装置中，Q处理包括：使用Q^*的最后一行向量与输入信号向量进行点积运算。

在上述的串扰抵消装置中，联合接收线路包括xDSL上行线路。

根据本发明的另一方面，提供了一种串扰抵消方法，用于对联合接收线路的串扰抵消，包括以下步骤：步骤a，对联合接收线路的信道传输函数H的各种排列进行QR分解；以及步骤b，用步骤a的结果Q^*对联合接收线路的输入信号向量分别进行Q处理，以分别求得对应的无串扰的信号向量。

可见，由于本发明是对联合接收线路的输入信号向量分别进行Q处理，所以解决了相关技术中迭代处理所导致的延迟或累积误差等问题。由此，本发明在多用户线路的环境下，提供了一种并行地在频域中消除串扰的解决方案，没有累积误差，也不会引起较大的延迟。

在上述的串扰抵消方法中，输入信号向量的各个分量是联合接收线路中各条线路的输入信号。

在上述的串扰抵消方法中，输入信号向量的各个分量排列次序与信道传输函数H的各种排列相对应。

在上述的串扰抵消方法中，步骤b利用滤波器来执行。

在上述的串扰抵消方法中，Q处理包括以下步骤：使用Q^*的最后一行向量与输入信号向量进行点积运算。

在上述的串扰抵消方法中，联合接收线路包括xDSL上行线路。

通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果：

一方面，采用并行的QR法来对信号进行串扰消除，可以避免迭代算法带来的累积误差，同时可以避免采用迭代算法引起的延迟。

另一方面，对于L个用户，上述并行算法在接收端需同时做L次处理，但是不需要迭代求解，一次处理的运算量为L次乘除法和L次加减法，因此并行处理的运算量为L²次乘除法和L²次加减法。而迭代算法只需做一次滤波，但在滤波后要进行迭代求解，因此其运算量为 $\frac{{3L}^2-L}{2}=L^2+\frac{L^2-L}{2}$ 次乘除法和 $\frac{{3L}^2-L}{2}=L^2+\frac{L^2-L}{2}$ 次加减法。可以看出采用并行算法并没有使运算量增加，反而降低了运算量，而且L次滤波是在用户端对应的Q处理器中分别同时进行的，在每个Q处理器的运算量只是一次滤波的运算量L次乘除法和L次加减法，因此上述并行算法的运算量相对迭代算法有了较大程度的降低。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了相关技术的xDSL系统100的参考模型；

图2示出了相关技术中的远端串扰和近端串扰示意图；

图3示出了在用户端分别发送，在DSLAM端联合接收的情形；

图4示出了GDFE的上行向量接收器700；

图5示出了本发明的运算原理图；

图6示出了根据本发明的用于上行线路的串扰抵消装置的方框图；以及

图7示出了根据本发明的用于上行线路的串扰抵消方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

为了解决相关技术中，由于在反馈或检测器模块410中，DEC模块420构成迭代回路所导致的误差累积或延迟较大，本发明提出了以并行方式代替迭代方式的串扰抵消解决方案。

图5示出了本发明的运算原理图。如图5所示，根据本发明的串扰抵消装置500包括：多个Q运算模块520，其用于对信道传输函数H进行不同的QR分解得出不同的Q，使得不同排列顺序的信号向量经过不同的Q^*可以直接求得对应的无串扰信号。

在图5所示的串扰抵消装置800中，CPE发送信号向量X经过共享信道H(即信道传输函数H)，得到输出信号向量Y。将输出信号向量Y输入不同的滤波器(即Q运算模块520)，该滤波器对信道传输函数H进行不同的QR分解得出不同的Q，使得不同排列顺序的输出信号向量Y经过不同的Q^*可以直接求得对应的无串扰信号。

可见，由于本发明是对联合接收线路的输入信号向量分别进行Q处理，所以解决了相关技术中迭代处理所导致的延迟或累积误差等问题。由此，本发明在多用户线路的环境下，提供了一种并行地在频域中消除串扰的解决方案，没有累积误差，也不会引起较大的延迟。

图6示出了根据本发明的用于上行线路的串扰抵消装置600的方框图。如图6所示，根据本发明的用于上行线路的串扰抵消装置包括：

QR分解运算模块610，其与Q运算模块相连，用于对上行线路的信道传输函数H的各种排列进行QR分解；以及

多个Q运算模块620，其与上行线路相连接，用QR分解运算模块的结果Q^*对上行线路的输入信号向量分别进行Q处理，以分别求得对应的无串扰的信号向量。

可选地，输入信号向量的各个分量是xDSL上行线路中各条线路的输入信号。

可选地，输入信号向量的各个分量排列次序与信道传输函数H的各种排列相对应。

可选地，Q运算模块为滤波器。

可选地，Q处理包括：使用Q^*的最后一行向量与输入信号向量进行点积运算。

显然，本发明可以的应用可以从xDSL上行线路推广到联合接收线路。

图7示出了根据本发明的用于上行线路的串扰抵消方法的流程图。如图7所示，根据本发明的用于上行线路的串扰抵消方法包括以下步骤：

步骤S702，对上行线路的信道传输函数H的各种排列进行QR分解；以及

步骤S704，用步骤S702的结果Q^*对上行线路的输入信号向量分别进行Q处理，以分别求得对应的无串扰的信号向量。

可选地，输入信号向量的各个分量是xDSL上行线路中各条线路的输入信号。

可选地，输入信号向量的各个分量排列次序与信道传输函数H的各种排列相对应。

可选地，步骤b利用滤波器来执行。

可选地，Q处理包括以下步骤：使用Q^*的最后一行向量与输入信号向量进行点积运算。xDSL上行线路

显然，本发明可以的应用可以从xDSL上行线路推广到联合接收线路。

为了说明方便，上面及以下的描述利用xDSL上行线路来说明本发明，但显然本发明并不局限于此，本发明可以很容易地推广到联合接收线路。

下面以4个用户(L＝4)，举例说明。

$Y_n=H_n{X}_n+N_n=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{n,11}& h_{n,12}& h_{n,13}& h_{n,14}\\ h_{n,21}& h_{n,22}& h_{n,23}& h_{n,24}\\ h_{n,31}& h_{n,32}& h_{n,33}& h_{n,34}\\ h_{n,41}& h_{n,42}& h_{n,43}& h_{n,44}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{1,n}\\ x_{2,n}\\ x_{3,n}\\ x_{4,n}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_{1,n}\\ n_{2,n}\\ n_{3,n}\\ n_{4,n}\end{array}\right]$ (公式1)

对于CO端对应线路1的输出端POT1，要直接求出第1路无串扰输出信号，则对公式1做以下变化

$Y_n^1=\left[\begin{array}{c}{y}_{4,n}\\ y_{2,n}\\ y_{3,n}\\ y_{1,n}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{n,44}& h_{n,42}& h_{n,43}& h_{n,41}\\ h_{n,24}& h_{n,22}& h_{n,23}& h_{n,21}\\ h_{n,34}& h_{n,32}& h_{n,33}& h_{n,31}\\ h_{n,14}& h_{n,12}& h_{n,13}& h_{n,11}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{4,n}\\ x_{2,n}\\ x_{3,n}\\ x_{1,n}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_{4,n}\\ n_{2,n}\\ n_{3,n}\\ n_{1,n}\end{array}\right]=H_n^1{X}_n^1+N_n^1$ (公式2)

将H_n ¹作QR分解，得

$H_n^1=Q_n^1{R}_n^1$ (公式3)

其中，Q_n ¹是一个unitary矩阵，即 $Q_n^1{Q}_n^{1*}=Q_n^{1*}{Q}_n^1=I;$ R_n ¹是一个上三角矩阵，为

$R_n^1=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{n,11}^1& R_{n,12}^1& R_{n,13}^1& R_{n,14}^1\\ 0& R_{n,22}^1& R_{n,23}^1& R_{n,24}^1\\ 0& 0& R_{n,33}^1& R_{n,34}^1\\ 0& 0& 0& R_{n,44}^1\end{array}\right]$ (公式4)

将接收到的信号向量Y_n ¹输入滤波器Q_n ^1*，不考虑噪声，得

$Q_n^{1*}{Y}_n^1=Q_n^{1*}{H}_n^1{X}_n^1=Q_n^{1*}{Q}_n^1{R}_n^1{X}_n^1=R_n^1{X}_n^1$

$=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{n,11}^1& R_{n,12}^1& R_{n,13}^1& R_{n,14}^1\\ 0& R_{n,22}^1& R_{n,33}^1& R_{n,24}^1\\ 0& 0& R_{n,33}^1& R_{n,34}^1\\ 0& 0& 0& R_{n,44}^1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{4,n}\\ x_{2,n}\\ x_{3,n}\\ x_{1,n}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{R}_{n,11}^1{x}_{4,n}+R_{n,12}^1{x}_{2,n}+R_{n,13}^1{x}_{3,n}+R_{n,14}^1{x}_{1,n}\\ R_{n,22}^1{x}_{2,n}+R_{n,23}^1{x}_{3,n}+R_{n,24}^1{x}_{1,n}\\ R_{n,33}^1{x}_{3,n}+R_{n,34}^1{x}_{1,n}\\ R_{n,44}^1{x}_{1,n}\end{array}\right]$ (公式5)

即

$\left[\begin{array}{cccc}{Q}_{n,11}^{1^{\′}}& Q_{n,12}^{1^{\′}}& Q_{n,13}^{1^{\′}}& Q_{n,14}^{1^{\′}}\\ Q_{n,21}^{1^{\′}}& Q_{n,22}^{1^{\′}}& Q_{n,23}^{1^{\′}}& Q_{n,24}^{1^{\′}}\\ Q_{n,31}^{1^{\′}}& Q_{n,32}^{1^{\′}}& Q_{n,33}^{1^{\′}}& Q_{n,34}^{1^{\′}}\\ Q_{n,41}^{1^{\′}}& Q_{n,42}^{1^{\′}}& Q_{n,43}^{1^{\′}}& Q_{n,44}^{1^{\′}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{y}_{4,n}\\ y_{2,n}\\ y_{3,n}\\ y_{1,n}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{Q}_{n,11}^{1^{\′}}{y}_{4,n}+Q_{n,12}^{1^{\′}}{y}_{2,n}+Q_{n,13}^{1^{\′}}{y}_{3,n}+Q_{n,14}^{1^{\′}}{y}_{1,n}\\ Q_{n,21}^{1^{\′}}{y}_{4,n}+Q_{n,22}^{1^{\′}}{y}_{2,n}+Q_{n,23}^{1^{\′}}{y}_{3,n}+Q_{n,24}^{1^{\′}}{y}_{1,n}\\ Q_{n,31}^{1^{\′}}{y}_{4,n}+Q_{n,32}^{1^{\′}}{y}_{2,n}+Q_{n,33}^{1^{\′}}{y}_{3,n}+Q_{n,34}^{1^{\′}}{y}_{1,n}\\ Q_{n,41}^{1^{\′}}{y}_{4,n}+Q_{n,42}^{1^{\′}}{y}_{2,n}+Q_{n,43}^{1^{\′}}{y}_{3,n}+Q_{n,44}^{1^{\′}}{y}_{1,n}\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{c}{R}_{n,11}^1{x}_{4,n}+R_{n,12}^1{x}_{2,n}+R_{n,13}^1{x}_{3,n}+R_{n,14}^1{x}_{1,n}\\ R_{n,22}^1{x}_{2,n}+R_{n,23}^1{x}_{3,n}+R_{n,24}^1{x}_{1,n}\\ R_{n,33}^1{x}_{3,n}+R_{n,34}^1{x}_{1,n}\\ R_{n,44}^1{x}_{1,n}\end{array}\right]$ (公式6)

其中，

$Q_n^{1*}=\left[\begin{array}{cccc}{Q}_{n,11}^{1^{\′}}& Q_{n,12}^{1^{\′}}& Q_{n,13}^{1^{\′}}& Q_{n,14}^{1^{\′}}\\ Q_{n,21}^{1^{\′}}& Q_{n,22}^{1^{\′}}& Q_{n,23}^{1^{\′}}& Q_{n,24}^{1^{\′}}\\ Q_{n,31}^{1^{\′}}& Q_{n,32}^{1^{\′}}& Q_{n,33}^{1^{\′}}& Q_{n,34}^{1^{\′}}\\ Q_{n,41}^{1^{\′}}& Q_{n,42}^{1^{\′}}& Q_{n,43}^{1^{\′}}& Q_{n,44}^{1^{\′}}\end{array}\right]$

可以看出第1路输出没有串扰，采用简单的估计，可以求出第1路的输出信号。

对于POT2、POT3，要直接求出其对应的无串扰输出信号，同样需对公式1做以下变化：

$Y_n^2=\left[\begin{array}{c}{y}_{1,n}\\ y_{4,n}\\ y_{3,n}\\ y_{2,n}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{n,11}& h_{n,14}& h_{n,13}& h_{n,12}\\ h_{n,41}& h_{n,44}& h_{n,43}& h_{n,42}\\ h_{n,31}& h_{n,34}& h_{n,33}& h_{n,32}\\ h_{n,21}& h_{n,24}& h_{n,23}& h_{n,22}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{1,n}\\ x_{4,n}\\ x_{3,n}\\ x_{2,n}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_{1,n}\\ n_{4,n}\\ n_{3,n}\\ n_{2,n}\end{array}\right]=H_n^2{X}_n^2+N_n^2$

$Y_n^3=\left[\begin{array}{c}{y}_{1,n}\\ y_{2,n}\\ y_{4,n}\\ y_{3,n}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{n,11}& h_{n,12}& h_{n,14}& h_{n,13}\\ h_{n,21}& h_{n,22}& h_{n,24}& h_{n,23}\\ h_{n,41}& h_{n,42}& h_{n,44}& h_{n,43}\\ h_{n,31}& h_{n,32}& h_{n,34}& h_{n,33}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{1,n}\\ x_{2,n}\\ x_{4,n}\\ x_{3,n}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_{1,n}\\ n_{2,n}\\ n_{4,n}\\ n_{3,n}\end{array}\right]=H_n^3{X}_n^3+N_n^3$

对于POT4，输出就为公式1

$Y_n^4=Y_n=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{n,11}& h_{n,12}& h_{n,13}& h_{n,14}\\ h_{n,21}& h_{n,22}& h_{n,23}& h_{n,24}\\ h_{n,31}& h_{n,32}& h_{n,33}& h_{n,34}\\ h_{n,41}& h_{n,42}& h_{n,43}& h_{n,44}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_{1,n}\\ x_{2,n}\\ x_{3,n}\\ x_{4,n}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_{1,n}\\ n_{2,n}\\ n_{3,n}\\ n_{4,n}\end{array}\right]=H_n^4{X}_n^4+N_n^4$

分别对H_n ²、H_n ³以及H_n ⁴，求QR分解

$H_n^2=Q_n^2{R}_n^2$

$H_n^3=Q_n^3{R}_n^3$

$H_n^4=Q_n^4{R}_n^4$

同样，上面各式中的Q为unitary矩阵，R为上三角矩阵。

将接收到的信号向量Y_n ²、Y_n ³、Y_n ⁴分别输入滤波器Q_n ^2*、Q_n ^3*、Q_n ^4*，不考虑噪声，得

$Q_n^{k*}{Y}_n^k=Q_n^{k*}{H}_n^k{X}_n^k=Q_n^{k*}{Q}_n^k{R}_n^k{X}_n^k=R_n^k{X}_n^k$ (k＝2，3，4)

则对应第2、3、4个用户，可以分别求出其对应的无串扰的输出信号。

根据以上的说明以及公式6，可以看出，在接收端对输出信号向量Y_n进行联合处理，将输出信号向量Y_n输入到Q_n ^*中得出4路输出信号，实际上只需要求解出无串扰的那一路信号即可，即在接收端对输出信号向量Y_n的联合处理只需将Y_n输入到Q_n ^*的最下面的一行Q_n，4 ^*组成的向量中进行联合处理，见下式，

$Q_{n,4}^{1*}{Y}_n=\left[\begin{array}{cccc}{Q}_{n,41}^{1^{\′}}& Q_{n,42}^{1^{\′}}& Q_{n,43}^{1^{\′}}& Q_{n,44}^{1^{\′}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{y}_{4,n}\\ y_{2,n}\\ y_{3,n}\\ y_{1,n}\end{array}\right]=Q_{n,41}^{1^{\′}}{y}_{4,n}+Q_{n,42}^{1^{\′}}{y}_{2,n}+Q_{n,43}^{1^{\′}}{y}_{3,n}+Q_{n,44}^{1^{\′}}{y}_{1,n}=R_{n,44}^1{x}_{1,n}$

$Q_{n,4}^{2*}{Y}_n=\left[\begin{array}{cccc}{Q}_{n,41}^{2^{\′}}& Q_{n,42}^{2^{\′}}& Q_{n,43}^{2^{\′}}& Q_{n,44}^{2^{\′}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{y}_{1,n}\\ y_{4,n}\\ y_{3,n}\\ y_{2,n}\end{array}\right]=Q_{n,41}^{2^{\′}}{y}_{1,n}+Q_{n,42}^{2^{\′}}{y}_{4,n}+Q_{n,43}^{2^{\′}}{y}_{3,n}+Q_{n,44}^{2^{\′}}{y}_{2,n}=R_{n,44}^2{x}_{2,n}$

$Q_{n,4}^{3*}{Y}_n=\left[\begin{array}{cccc}{Q}_{n,41}^{3^{\′}}& Q_{n,42}^{3^{\′}}& Q_{n,43}^{3^{\′}}& Q_{n,44}^{3^{\′}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{y}_{1,n}\\ y_{2,n}\\ y_{4,n}\\ y_{3,n}\end{array}\right]=Q_{n,41}^{3^{\′}}{y}_{1,n}+Q_{n,42}^{3^{\′}}{y}_{2,n}+Q_{n,43}^{3^{\′}}{y}_{4,n}+Q_{n,44}^{3^{\′}}{y}_{3,n}=R_{n,44}^3{x}_{3,n}$

$Q_{n,4}^{4*}{Y}_n=\left[\begin{array}{cccc}{Q}_{n,41}^{4^{\′}}& Q_{n,42}^{4^{\′}}& Q_{n,43}^{4^{\′}}& Q_{n,44}^{4^{\′}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{y}_{1,n}\\ y_{2,n}\\ y_{3,n}\\ y_{4,n}\end{array}\right]=Q_{n,41}^{4^{\′}}{y}_{1,n}+Q_{n,42}^{4^{\′}}{y}_{2,n}+Q_{n,43}^{4^{\′}}{y}_{3,n}+Q_{n,44}^{4^{\′}}{y}_{4,n}=R_{n,44}^4{x}_{4,n}$

以上是举的一个具体的例子。对于公式1的变化，并非只有以上介绍的形式，在求解过程中，只需将所需的无串扰信号放到信号向量的最下面，求解出对应信道H_+n的QR分解，再将信号向量输入对应的处理器Q_n，4 ^*，即可求得所需的无串扰信号，而无需采用迭代算法。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

一方面，采用并行的QR法来对信号进行串扰消除，可以避免迭代算法带来的累积误差，同时可以避免采用迭代算法引起的延迟。

另一方面，对于L个用户，上述并行算法在接收端需同时做L次处理，但是不需要迭代求解，一次处理的运算量为L次乘除法和L-1次加减法，因此并行处理的运算量为L²次乘除法和L²-L次加减法。而迭代算法只需做一次滤波，但在滤波后要进行迭代求解，因此其运算量为 $\frac{{3L}^2-L}{2}=L^2+\frac{L^2-L}{2}$ 次乘除法和 $\frac{{3L}^2-3L}{2}=L^2+\frac{L^2-3L}{2}$ 次加减法。可以看出采用并行算法并没有使运算量增加，反而降低了运算量，而且L次滤波是在用户端对应的CO输出端(POT1、POT2...、POTL)分别同时进行的，在每个输出端的运算量只是一次滤波的运算量L次乘除法和L次加减法，因此上述并行算法的运算量相对迭代算法有了较大程度的降低。

虽然为了说明方便，上面利用xDSL上行线路来说明本发明，但显然本发明并不局限于此，本发明可以很容易地推广到联合接收线路。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。应该明白，这些具体实施中的变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的，不脱离本发明的精神保护范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种串扰抵消装置，用于对联合接收线路的串扰抵消，其特征在于，包括：

QR分解运算模块，其与Q运算模块相连，用于对所述联合接收线路的信道传输函数H的各种排列进行QR分解；以及多个Q运算模块，其与所述联合接收线路相连接，用所述QR分解运算模块的结果Q^*对所述联合接收线路的输入信号向量分别进行Q处理，以分别求得对应的无串扰的信号向量。

2.根据权利要求1所述的串扰抵消装置，其特征在于，所述输入信号向量的各个分量是所述联合接收线路中各条线路的输入信号。

3.根据权利要求2所述的串扰抵消装置，其特征在于，所述输入信号向量的各个分量排列次序与所述信道传输函数H的各种排列相对应。

4.根据权利要求1所述的串扰抵消装置，其特征在于，所述Q运算模块为滤波器。

5.根据权利要求1所述的串扰抵消装置，其特征在于，所述Q处理包括：

使用所述Q^*的最后一行向量与所述输入信号向量进行点积运算。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的串扰抵消装置，其特征在于，所述联合接收线路包括xDSL上行线路。

7.一种串扰抵消方法，用于对联合接收线路的串扰抵消，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，对所述联合接收线路的信道传输函数H的各种排列进行QR分解；以及

步骤b，用所述步骤a的结果Q^*对所述联合接收线路的输入信号向量分别进行Q处理，以分别求得对应的无串扰的信号向量。

8.根据权利要求7所述的串扰抵消方法，其特征在于，所述输入信号向量的各个分量是所述联合接收线路中各条线路的输入信号。

9.根据权利要求8所述的串扰抵消方法，其特征在于，所述输入信号向量的各个分量排列次序与所述信道传输函数H的各种排列相对应。

10.根据权利要求7所述的串扰抵消方法，其特征在于，所述步骤b利用滤波器来执行。

11.根据权利要求7所述的串扰抵消方法，其特征在于，所述Q处理包括以下步骤：

使用所述Q^*的最后一行向量与所述输入信号向量进行点积运算。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的串扰抵消方法，其特征在于，所述联合接收线路包括xDSL上行线路。

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