CN101136659A - 一种xDSL多线对串扰消除的方法、系统及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种xDSL串扰消除的方法及系统，所述的方法包括如下步骤：a.将多路信号分成两个或者两个以上的信号集合；b.将属于同一个所述的信号集合中的信号连接到DSL接入复用器DSLAM中的同一个处理器上进行处理。采用本发明所述的方案，简化了处理器上的传输矩阵的运算，同时也实现了串扰消除。

Description

一种xDSL多线对串扰消除的方法、系统及设备
技术领域
本发明涉及数字用户线(Digital Subscriber Line，DSL)技术领域，具体来说，涉及到DSL中串扰消除的技术。
背景技术
通带传输的xDSL采用离散多音频调制(Discrete Multi-Tone Modulation，DMT)技术进行调制和解调。提供多路DSL接入的系统叫做DSL接入复用器(DSL Access Multiplexer，DSLAM)，其系统连接关系示意图如图1所示。DSLAM120包括用户端收发单元121和分离/整合器122，在上行方向，用户端收发单元121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122；分离/整合器122将来自用户端收发单元121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，由局端的xDSL收发器150中的分离/整合器151接收；分离/整合器151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 Switched Telephone Network，PSTN)160，将其中的DSL信号发送至局端的xDSL收发器150的收发单元152，收发单元152再将所收到的信号进行放大处理后发送至网络管理系统(NetworkManagement System，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。
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。如图2所示，由于xDSL上下行信道采用频分复用，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，甚至导致不能开通等，最终导致DSLAM的出线率比较低。例如，从目前XDSL的技术标准中看，理论上VDSL2能提供最大的100Mbps的上下行对称速率，但受到上述远端串扰和信号高频衰减的影响，在实际部署的过程中可能会存在比较大的问题。
目前业界提出了vectored-DSL(向量DSL)技术，主要利用在DSLAM端进行联合收发的可能性，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。
在局端联合发送、在用户端分别接收的情形如图3所示，在用户端分别发送、在局端联合接收的情形如图4所示。
图3和图4中的共享信道H可以表示为矩阵形式：
Figure A20071009627900061
Hkm(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
Figure A20071009627900062
的信道传输矩阵。处理器对的信道传输矩阵进行处理，以消除FEXT的干扰。
在一个典型的DSL的bundle(一捆线)中通常包含50到100对双绞线，如果要消除所有的串扰，处理器通常需要处理
Figure A20071009627900064
或者
Figure A20071009627900065
的H矩阵，这个处理范围超过了现有的CO端的数字信号处理的计算复杂度的约束条件。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种xDSL多线对串扰消除的方法及系统，以解决Vectored-DSL技术中因信道传输矩阵过大导致的处理器运算量急剧增加的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用如下的技术方案：
一种xDSL串扰消除的方法，所述的方法包括：
a、将多路信号分成两个或者两个以上的信号集合；
b、将属于同一个所述的信号集合中的信号连接到DSL接入复用器DSLAM中的同一个处理器上进行处理。
本发明实施例还提供了一种xDSL系统，所述的系统包括：
线路切换控制模块，用来将xDSL多路信号分成两个或者两个以上的信号集合，并将属于同一个信号集合的信号传输到DSL接入复用器的同一个处理器；
DSL接入复用器，包括处理器，所述的每个处理器用来处理属于同一个所述的信号集合的信号。
本发明实施例还提供了一种数字用户线接入复用器，包括线路切换控制模块和处理器，其中，
线路切换控制模块用来将xDSL多路信号分成两个或者两个以上的信号集合，并将属于同一个信号集合的信号传输到同一个所述的处理器；
所述的处理器用来处理属于同一个所述的信号集合的信号。
本发明实施例克服现有技术的不足，采用首先对一捆线中线对承载的多路信号进行分割，将这捆线中的信号分成几个信号集合，然后，利用交换矩阵将各个信号集合中的信号连在一个处理器上进行处理，处理器中处理的信道传输矩阵的行列数将远远小于现有技术中的信道传输矩阵行列数的技术方案，采用本发明实施例所述的方案，简化了处理器上的传输矩阵的运算，同时也实现了串扰消除，此外，交换矩阵还能够根据线对串扰变化的情况实时的调整信号集合的分割，以达到更好的消除串扰的目的。
附图说明
图1为xDSL系统参考模型图；
图2为xDSL系统中串扰示意图；
图3为vectored-DSL技术中DSLAM端联合发送、用户端分别接收示意图；
图4为vectored-DSL技术中用户端分别发送、在DSLAM端联合接收示意图；
图5为交换矩阵的示意图；
图6为本发明实施例一中利用继电器矩阵实现线路切换原理图；
图7为本发明实施例一中继电器矩阵与DSLAM和MDF连接关系示意图；
图8为本发明实施例二中利用数字矩阵实现线路切换原理图；
图9为本发明实施例二中数字矩阵利用多路选择器实现线路切换的示意图；
图10为本发明实施例三中同时采用继电器矩阵和数字矩阵实现线路切换的示意图；
图11为本发明实施例四系统结构图。
具体实施方式
在本发明的实施例中，首先对一捆线中各个线对承载的多路信号进行分割，将这捆线中各个线对承载的信号分成几个信号集合，信号分割的原则是每个信号集合互不相交，并且分割出的信号集合中的各个信号相互之间的串扰影响较大。然后，利用线路切换控制模块将属于同一个信号集合中的信号连在同一个处理器上进行处理，处理器中处理的信道传输矩阵的行列数将远远小于现有技术中的信道传输矩阵行列数，本发明实施例所述的方法包括如下几个步骤：
1、将一捆线中各个线对承载的信号分成多个信号集合
在DSL系统中，对于某一个特定用户的大多数串扰仅仅来自于在这个系统中少数其他几个用户，我们可以利用基于线路、tone(子载波)或者线路和tone联合的选择算法来选出一捆线中的M(假设一捆线中包含L路信号)个信号集合，每个信号集合中的各个信号之间的相互串扰较大，并且使得各个信号集合没有相交(每个信号集合包括了L/M路信号)并且保证M能被L整除，并存贮在DSLAM端。此外，考虑到信道是随时间慢变化的，而且还存在用户上下线的情况，因此用户之间的串扰是动态变化的，当按照上述的方法进行信号集合的分割之后，如果出现用户之间的串扰变化，则利用信道监控系统监控收集串扰信息，获取用户之间的串扰变化的信息并将该信息传输给线路切换控制模块，线路切换控制模块根据串扰变化的信息重新将一捆线中各个线对承载的信号分成多个信号集合。
将一捆线中的信号分割成多个信号集合可以通过某种算法来具体实现，例如贪婪算法。信号分割的结果是各个分割后的信号集合之间的互不相交，且每个信号集合中的信号相互之间串扰影响较大。
2、通过线路切换控制模块将同一个信号集合中的信号连在同一个处理器上进行运算处理，此时各个处理器中处理的信道传输矩阵的行数和列数都为L/M。
本发明实施例中线路切换控制模块采用交换矩阵，交换矩阵一般指在多路输入的情况下有多路输出的选择，形成如图5所示的矩阵结构，即每一路输出通过切换都可以与不同的输入信号连接。
本发明实施例所述的系统主要包括DSLAM和交换矩阵，其中：
交换矩阵用来将xDSL多路信号分成两个或者两个以上的信号集合，并属于同一个信号集合的信号传输到DSLAM的同一个处理器进行处理；
DSLAM，包括两个或者两个以上的处理器，每个处理器用来处理属于同一个所述的信号集合的信号。
以下结合附图和具体实施例进行详细说明。
本发明实施例中假设一捆线中包含24对线，传送24路信号，对此24路信号进行分割后形成6个信号集合，每个信号集合中包括4路信号，各个信号集合互不相交，并且每个信号集合中的各个信号之间相互串扰较大。
实施例一：交换矩阵采用继电器矩阵
1、首先通过贪婪算法，将24路信号分割成6个信号集合，如用户1(线对1)与用户2(线对2)、用户7(线对7)以及用户8(线对8)相互之间的串扰影响较大，则用户1、用户2、用户7以及用户8组成一个信号集合，依此类推，用户3、用户4、用户5和用户15组成另一个信号集合，......，将24路信号中的其他16路信号分割成另外4个信号集合。
2、如图6和图7所示，DSLAM通过NMS(Network Management System，网络管理系统)发出控制信号，继电器矩阵接收到这个信号后转换此继电器矩阵的选择开关，将线对1、线对2、线对7以及线对8的信号经过A/D转换后用一个处理器(Processor 1)进行运算处理，同理将线对3、线对4、线对5和线对15连在另一个处理器上(Processor 2)进行运算处理，......，将其他同一个信号集合中的信号连到同一个处理器进行处理，各个处理器中处理的信道传输矩阵的行列数为4。相反，下行信号经过处理后，通过D/A转换，经过继电器矩阵后，连接到MDF(Main Distribution Frame，主配线板)上。
本实施例中将将继电器矩阵与DSLAM分开设置，在具体应用时也可以设置在DSLAM之内。
实施例二：交换矩阵采用数字矩阵
本实施例中的步骤1同实施例一中的步骤1；
步骤2中采用数字矩阵实现信号的选择，数字矩阵相比模拟矩阵(继电器矩阵)具有更大的容量和更好的可维护性，在DSLAM端也可通过数字矩阵把步骤1中分割后属于同一个信号集合中的信号连接到同一个处理器上，进行运算处理。利用数字矩阵实现线路切换的原理如图8所示，首先来自AFE(analogfront end模拟前端)的用户线路信号经过A/D转换后，连接到数字交换矩阵，数字交换矩阵通过如图9所示的多路选择器来实现信号的选择，再把经过线选后的信号(属于同一个信号集合的信号)连接在同一处理器上进行运算处理。如图8所示，将线对1、线对2、线对7以及线对8承载的信号连在一个处理器上(Processor 1)进行运算处理，将线对3、线对4、线对5和线对15承载的信号连在另一个处理器上(Processor 2)进行运算处理，......，将其他同一个信号集合中的信号连到同一个处理器进行处理，各个处理器中处理的信道传输矩阵的行列数为4。相反，下行信号经过处理后，通过数字交换矩阵，经过D/A转换后，连接到MDF上。
本实施例中将数字矩阵设置在DSLAM之内，在具体应用时也可以与DSLAM分开设置。
实施例三：交换矩阵采用数字矩阵和继电器矩阵
如图10所示，还可以同时采用数字矩阵和继电器矩阵实现信号切换，同时采用数字矩阵和继电器矩阵可以将处理器上的传输矩阵，简化为两个小的传输矩阵。例如单独一个
Figure A20071009627900111
的传输矩阵，可以做成5个
Figure A20071009627900112
的矩阵和5个
Figure A20071009627900113
的矩阵的，那么简化了这个大矩阵。
实施例四：用户之间串扰发生变化时动态调整信号集合
本实施例的系统结构如图11所示，包括交换矩阵和DSLAM，其中：
DSLAM包括信道监控系统，信道监控系统用来监控用户之间的串扰信息，并将用户之间串扰变化的信息传递给交换矩阵。
交换矩阵用来根据更新的串扰信息将xDSL多路信号分成两个或者两个以上的信号集合，并将属于同一个信号集合的信号传输到DSLAM的同一个处理器进行处理；
分割成多个信号集合同样可以通过某种算法来具体实现，例如贪婪算法。信号分割的结果是各个分割后的信号集合之间的互不相交，且每个信号集合中的信号相互之间串扰影响较大。
然后通过交换矩阵将同一个信号集合中的信号连在同一个处理器上进行运算处理，此时各个处理器中处理的信道传输矩阵的行列数为L/M。
具体来说，对于用户上下线的情况，信道监控系统监控用户上下线的情况，信道监控系统对信道进行跟踪处理(比如依靠发送“abuse”信号[1])，并根据用户上下线情况，实时获取各个用户之间的串扰信息。当有用户上线时，将变化了的串扰信息传递到交换矩阵，交换矩阵根据变化后的串扰信息，采用某种算法(比如贪婪算法)将一捆线中的信号分割成多个信号集合，将属于同一个信号集合的线对输入到同一个处理器进行处理。当有用户下线时，将变化了的串扰信息传递到交换矩阵，交换矩阵根据变化后的串扰信息，将一捆线中的信号分割成多个信号集合，将属于同一个信号集合的线对输入到同一个处理器进行处理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种xDSL串扰消除的方法，其特征在于，所述的方法包括：
a、将多路信号分成两个或者两个以上的信号集合；
b、将属于同一个所述的信号集合中的信号连接到DSL接入复用器DSLAM中的同一个处理器上进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：
a1、将所述的多路信号分成两个或者两个以上的信号集合，其中所述的信号集合中的各个信号相互之间串扰大于所述的多路信号中其他信号对其产生的串扰。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述的将多路信号分成两个或者两个以上的信号集合是通过贪婪算法实现的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的信号集合两两互不相交。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤b具体包括：
b1、交换矩阵将属于同一个所述的信号集合中的信号连接到所述的DSLAM中的同一个处理器上进行处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中步骤b1具体包括：
b11、网络管理系统NMS发出控制信号，继电器矩阵根据所述的控制信号转换其选择开关，将属于同一个所述的信号集合中的信号连接到同一个处理器上，所述的处理器对所述的信号进行处理。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中步骤b1具体包括：
b11、对所述的多路信号进行模/数转换后，将其连接到数字交换矩阵，数字交换矩阵中的多路选择器将属于同一个所述的信号集合中的信号连接到同一个处理器上进行处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中步骤a具体包括：
a1、信道监控系统对所述的多路信号之间的串扰信息进行监控，并将串扰变化的信息传输给交换矩阵；
a2、所述的交换矩阵根据所述串扰变化的信息将所述多路信号分成两个或者两个以上的信号集合。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的串扰变化的信息具体包括用户上下线和/或信道随时间慢变化引起的串扰变化信息。
10.一种xDSL系统，其特征在于，所述的系统包括：
线路切换控制模块，用来将xDSL多路信号分成两个或者两个以上的信号集合，并将属于同一个信号集合的信号传输到DSL接入复用器的同一个处理器；
DSL接入复用器，包括处理器，所述的每个处理器用来处理属于同一个所述的信号集合的信号。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述的信号集合中的各个信号相互之间串扰大于所述的多路信号中其他信号对其产生的串扰。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述的DSL接入复用器还包括信道监控系统，用来监控所述的多路信号之间的串扰信息，并将串扰变化的信息传递所述的线路切换控制模块，所述的线路切换控制模块用来根据所述的串扰变化的信息将所述的xDSL多路信号分成两个或者两个以上的信号集合，并将属于同一个信号集合的信号传输到DSL接入复用器的同一个处理器进行处理。
13.根据权利要求10或者12所述的系统，其特征在于，所述的线路切换控制模块为模拟矩阵和/或数字矩阵。
14.一种数字用户线接入复用器，其特征在于，包括线路切换控制模块和处理器，其中，
线路切换控制模块用来将xDSL多路信号分成两个或者两个以上的信号集合，并将属于同一个信号集合的信号传输到同一个所述的处理器；
所述的处理器用来处理属于同一个所述的信号集合的信号。
15.根据权利要求14所述的数字用户线接入复用器，其特征在于，所述的数字用户线接入复用器还包括信道监控系统，用来监控所述的多路信号之间的串扰信息，并将串扰变化的信息传递给所述的线路切换控制模块，所述的线路切换控制模块用来根据所述的串扰变化的信息重新将所述的xDSL多路信号分成两个或者两个以上的信号集合，并将属于同一个信号集合的信号传输到所述的同一个处理器进行处理。
16.根据权利要求14或者15所述的数字用户线接入复用器，其特征在于，所述的线路切换控制模块为交换矩阵。
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