CN101174855B

CN101174855B - 频谱管理方法和装置

Info

Publication number: CN101174855B
Application number: CN2006101378060A
Authority: CN
Inventors: 方李明; 刘立贺
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Yao Shanle
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-11-01
Also published as: EP2088686B1; ATE484891T1; CN101174855A; EP2088686A1; DE602007009862D1; US20090268601A1; US8000219B2; WO2008052485A1; EP2088686A4

Abstract

本发明提供了一种用于xDSL系统的频谱管理方法，包括以下步骤：步骤a，根据线路的串扰情况确定发送功率谱密度模板；步骤b，利用发送功率谱密度模板进行迭代注水运算；以及步骤c，利用迭代注水运算结果动态地管理线路的频谱。本发明还提供了一种用于xDSL系统的频谱管理装置。

Description

频谱管理方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体而言，涉及用于xDSL系统例如xDSL的频谱管理方法和装置。

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 Subscriber 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VD SL(Very-high-bit-rate Digital Subscriber Line，甚高速数字用户线)和VDSL2。ADSL和VDSL是一种xDSL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。

在各种数字用户线技术(xDSL)中，除了IDSL(Internet DigitalSubscriber Line，互联网数字用户线路)和SHDSL(SymmetricalHighbit Digital Subscriber Line，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)进行调制和解调。

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将来自用户端收发单元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。

随着xDSL技术使用频带的提高，串扰(cross talk)，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(CO centraloffice，中心控制器，RT remote terminal，远程终端)混合使用环境中更是如此。

以下来详细分析这种串扰情况。

在一个采用离散多音频调制(DMT)、N个用户、K个TONE的通信模型中，在接收端各个TONE上的信号可独立地表示为：

y_k＝H_kx_k+σ_k 公式(1)

其中，

H_k：表示第k个TONE上的N*N的传输矩阵；

y_k：表示某用户在第k个TONE上接收到的信号；

x_k：表示某用户在第k个TONE上的发送信号；以及

σ_k：表示某用户在第k个TONE上的噪声信号。

在通常的情况下，每个xDSL调制解调器(modem)的接收端将其它调制解调器对它的干扰作为噪声，则第n个用户第k个TONE上可达到的数据速率可用香农信道容量公式计算：

b_{k}^{n} = \log_{2} (1 + \frac{{| h_{k}^{n, n} |}^{2} s_{k}^{n}}{\underset{m &NotEqual; n}{Σ} {| h_{k}^{n, m} |}^{2} s_{k}^{m} + σ_{k}^{n}})

公式(2)

其中，

表示在第n条用户线路上第k个TONE的发送功率；

表示在第k个TONE上第m个用户对第n个用户的信道串扰函数；

表示第n个用户在第k个TONE上的传输函数；

表示第n个用户在第k个TONE上的噪声信号；以及

表示在第n条用户线上第k个TONE所能承载的比特数；

公式2算出的是每个tone上的比特加载数，即用户在第K个tone上达到的数据速率。如果串扰严重，那么

会比较大，导致整个公式得出的结果比较小，从而降低了线路的速率。由公式(2)可以看出，串扰严重影响了线路的传输容量，换句话说，就是降低了线路速率。

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。

DSM技术通过调整各个频带的发射功率来消除或减弱噪声，以达到提高数据速率的目的。传统的调整功率的方法为静态频谱管理方法，其中包括平坦功率回馈方法(Flat Power Back-Off)，参考PSD方法(Reference PSD Method)和参考噪声法(Reference NoiseMethod)等。动态频谱管理方法(Dynamic Spectrum Management，DSM)是近几年提出的能更加有效地管理分配功率的方法，它克服了静态频谱管理方法的缺陷，动态地调整功率来达到消除或减弱各用户之间串扰影响的目的，能大大地提高速率。特别是在CO/RT混合使用的情况下短线对长线的串扰影响较大。

动态频谱管理(DSM)的目的是在不违反频谱兼容性的前提下实时地或是周期性地调整频谱控制参数，让系统始终工作在最佳的状态是一种更好的方法。

具体地，DSM的目的就是自动调整在同一电缆中的各个调制解调器上的传输功率来达到消除串扰。特别是在CO/RT混合应用的情况下短线对长线的串扰影响较大。如图3所示，线路2对线路1的影响要远远大于线路1对线路2的影响。图3中，从上到下，线路依次为线路1，2，3，4。DSM的目标就是通过调整发射功率使每个调制解调器在达到自身速率最大化和减少对其它调制解调器的串扰影响之间达到一个平衡。

动态频谱管理方法分成两大类，第一类为具有中心控制器的方法，如：OSB(Optimum Spectrum Balancing，最优频谱平衡)，ISB(Iterative Spectrum Balancing，迭代频谱平衡)算法等。第二类为分布式的方法，如：IWF(Iterative Water Filling，迭代注水)，ASB(Autonomous Spectrum Balancing，自治频谱平衡)等。下面将分别详细地描述这两类算法。

OSB方法是一种DSM的最优方法。假设共有N个用户，每个用户有K个TONE，且其中N-1个用户有一个目标速率。这样DSM的基本问题可表示为：在满足N-1个用户速率的前提下，尽量提高第一个用户的速率，同时每个信号的能量要满足最大PSD要求，且每个用户的总功率应满足相应的约束条件(

P_n为n用户的最大允许发送功率)。由于该问题的非凸性，直接对其进行完整求解需要枚举所有可能的

取值，那么算法就同时具有关于用户数N和TONE数K的指数计算复杂度，即O(e^KN)。OSB应用对偶方法，将上述问题用公式表示为：

J = \max_{s_{1}, . . ., s_{N}} R_{1} + Σ_{n = 2}^{N} w_{n} R_{n} - Σ_{n = 1}^{N} Σ_{k = 1}^{K} λ_{n} s_{k}^{n}

公式(3)

s . t . 0 \leq s_{k}^{n} \leq s_{\max},

k＝1，...，K；n＝1，...，N

其中，

表示在第n条用户线路上第k个TONE的发送功率；

为第n条用户线的总速率；

w_n，λ_n分别为拉格朗日算子。

公式(3)中目标函数又可转化为：

J = Σ_{k = 1}^{K} b_{k}^{1} + Σ_{n = 2}^{N} Σ_{k = 1}^{K} w_{n} b_{k}^{n} - Σ_{n = 1}^{N} Σ_{k = 1}^{K} λ_{n} s_{k}^{n} = Σ_{k = 1}^{K} (Σ_{n = 1}^{N} (w_{n} b_{k}^{n} - λ_{n} s_{k}^{n})) = Σ_{k = 1}^{K} J_{k}

公式(6)

J_{k} = Σ_{n = 1}^{N} (w_{n} b_{k}^{n} - λ_{n} s_{k}^{n})

公式(7)

其中，

表示在第n条用户线路上第k个TONE的发送功率；

表示在第n条用户线上第k个TONE可能承载的比特数；

w_n，λ_n分别为拉格朗日算子。

这里w₁＝1，考虑到J_k只与第k个TONE上的功率分配

有关，而与其它TONE上的功率分配无关这一特性，我们只需要枚举在第k个TONE上各个用户的功率分配就可以求出J_k的最大值。对各个独立的TONE分别求解maxJ_k即可求出J的最优解。OSB在保证找到最优解的前提下将原来的计算复杂度降到了O(Ke^N)。

下面将参照图4来详细说明DSM的具体实现结构：

图4示出了相关技术的DSM参考模型示意图。

DSM技术目前还没有商用，DSM第一层面的主流架构如图4所示，有一个控制器SMC(Spectrum Management Center，频谱管理中心)和三个控制接口，分别为DSM-S、DSM-C、DSM-D。SMC通过DSM-D接口从DSL-LT读取DSL线路的工作状态等参数，通过DSM-S接口与其相关联的SMC进行信息交互，当SMC掌握足够的信息之后，作一系列的优化算法，最后通过DSM-C向DSL-LT下发控制参数，使线路工作在最佳的状态。

下面将参照图5和图6来说明OSB的具体实现框架。

图5示出了相关技术的OSB方法的实现流程；图6示出了相关技术的OSB方法的数学模型求解过程。

如图5所示，OSB方法的实现流程包括以下步骤：

步骤S502，构建数学模型

步骤S504，计算使J_k最大的

其中，求解过程如图6所示，对所有的

在[0，s_max]^N的空间上以一定的颗粒度进行枚举直至收敛为止，即，对每个TONE k计算使J_k最大的

直至所有约束条件均得到满足且功率分配不再发生变化为止。其中，对每个用户n，根据约束条件满足的程度动态地调整w_n和λ_n值；以及

步骤S506，根据所求得的来调整在同一电缆中的各个调制解调器上的传输功率。

在图6的求解过程中，在计算使J_k最大的

时，因为J_k为非凸函数，不存在简单的解析解。因此，要求出最优的

则需对所有的

在[0，s_max]^N的空间上进行枚举。当一轮枚举结束后，根据约束条件满足的程度动态地对w_n和λ_n进行调整。如果约束条件已满足，则要降低相应用户线上的w_n或λ_n值，以降低此部分对整个目标函数的影响程度；如果约束条件尚未满足，则需提高相应用户线上的w_n或λ_n值，以增大此部分约束在整个目标函数中所占比重。算法不断重复以上操作，直至所有约束条件均得到满足且功率分配不再发生变化为止。此时可认为算法收敛。算法的收敛性证明可在参考文献“R.Cendrillon，W.Yu，M.Moonen，J.Verlinden，and T.Bostoen，“Optimal multi-user spectrum management for digitalsubscriber lines，”accepted by IEEE Transactions on Communications，2005.”中获得。

OSB是一种最优算法，当用户数N不太大时，在可接受的时间内可得到计算结果。但当用户数增大时，其计算时间成指数炸式增长，很快便达到无法接受的地步。简言之，OSB的优点为：最优性、当N较小时的可计算性。OSB的缺点为：关于N的指数复杂度、非自治、需要中心管理器进行数据交互。

另一种可选的DSM方法是IWF方法。

IWF即迭代注水方法，它是一种贪心方法。它只考虑

的变化对第n个用户线上速率的影响，不从优化的角度考虑对其他线路产生的干扰。其目标函数J_k可以写为

图7示出了相关技术的IWF方法的实现流程；图8示出了相关技术的IWF方法的数学模型求解过程。

如图7所示，IWF方法的具体过程如下：

步骤S202，构建数学模型

步骤S204，计算使J_k最大的

其中，求解过程如图8所示，这里不再赘述；以及

步骤S206，按照所求得的

来调整在同一电缆中的各个调制解调器上的传输功率。

如上所述，IWF是一种贪心算法，因此它所要找的解是局部最优解而非全局最优解，所以其计算结果要比OSB差。

IWF的方法计算复杂度较低，对于较大的N和K都可进行计算。并且它是完全自治的，即各个用户只需优化自身的速率和满足自身的功率约束即可，而不需要不同用户之间进行数据信息的交互，即不需要中心管理器，易于在实际系统中实现。

简言之，IWF的优点为：低计算复杂度、自治、不需要中心管理器、可实现性。IWF的缺点为：贪心、无法保证最优解或近似最优解。

表3列出了OSB算法和IWF算法的优缺点比较。

表3：OSB算法和IWF算法比较表

上面提到的OSB方法和IWF方法是具有代表意义的方法。还包括比较多有关OSB的简化方法，以及IWF的扩展方法等。

如上所述，第一类算法是从全局优化的角度出发，不管是什么环境总是能找到比较优化的结果，但是算法比较复杂，随着用户数的增加，算法的复杂度随指数上升；而且需要增加中心控制器等设备，成本增加比较多。第二类并不是从全局最优的角度出发，能得到局部最优结果，算法比较简单，也不需要增加额外的设备。

图9示出了一个串扰环境比较恶劣的场景，图9表示出一条用户线对另一条用户线串绕比较大的这种场景。如图9所示，由于ONU端发出的信号耦合到user1线路上，经过较短距离的衰减，串扰相对比较大；而从Central Office发出的信号耦合到user2线路上，要经过比较长的线路衰减，所以说这种情况下user2对user1的串扰比较大，这种两条用户线串扰相差悬殊的布线场景是恶劣的。

图10示出了在图9所示的串扰环境比较恶劣的情况下OSM与IWF的效果比较。

当串扰不是非常恶劣的时候，第二类算法的结果基本接近第一类算法，但串扰情况比较恶劣的时候，第二类算法的结果比第一类算法的结果差很多。如图10所示在环境比较恶劣的情况下，可以看出第二类算法IWF(迭代注水)比第一类算法OSM(频谱最优化管理)性能差很多。

因此，人们希望能够对IWF方法作改进，能够保持IWF的简单复杂度，又能够使IWF达到比较接近OSM的性能，从而实现理想的自治频谱管理。

发明内容

本发明旨在提供一种用于xDSL系统的频谱管理方法和装置，以解决上述相关技术中性能和复杂度不能平衡的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于xDSL系统的频谱管理方法，包括以下步骤：步骤a，根据线路的串扰情况确定发送功率谱密度模板；步骤b，利用发送功率谱密度模板进行迭代注水运算；以及步骤c，利用迭代注水运算结果动态地管理线路的频谱。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于xDSL系统的频谱管理装置，包括：发送功率谱密度模板确定模块，用于根据线路的串扰情况确定发送功率谱密度模板；迭代注水运算模块，用于利用发送功率谱密度模板进行迭代注水运算；以及动态频谱管理模块，用于利用迭代注水运算结果动态地管理线路的频谱。

通过上述技术方案，本发明实现了如下技术效果：

本发明提供了一种自治的动态功率谱管理方法和装置，能在不需要中心控制器和使用比较简单算法的情况下，在串扰情况比较恶劣的情况下，使DSLAM能接近OSM的性能。并且本发明简化了DSLAM优化系统的设计。从而本发明实现了DSLAM的性能与复杂度的适当平衡。

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系统的参考模型的示意图；

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端联合接收的情形的示意图；

图4示出了相关技术的DSM参考模型示意图；

图5示出了相关技术的OSB方法的实现流程的流程图；

图6示出了相关技术的OSB方法的数学模型求解过程的示意图；

图7示出了相关技术的IWF方法的实现流程的流程图；

图8示出了相关技术的IWF方法的数学模型求解过程的示意图；

图9示出了一个串扰环境比较恶劣的场景的示意图；

图10示出了在图9所示的串扰环境比较恶劣的情况下OSM与IWF的效果比较图；

图11为本发明的频谱管理方法的流程图；

图12为本发明的频谱管理装置的方框图；

图13是根据图9的布线场景使用迭代注水的方法得出的ONU发送功率谱的示意图；

图14是根据图9的布线场景使用迭代注水的方法得出的CO端的发送功率谱的示意图；

图15示出了图9中的ONU与user1之间的远端串扰函数的示意图；以及

图16示出了针对图9所示的场景，在根据本发明使用功率谱限制后的IWF的结果示意图。

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。

本发明提出通过约定的发送功率谱密度的方法进行迭代注水(IWF)，使迭代注水(IWF)的性能达到比较接近OSM的目的。这样使在不需要中心控制器和使用比较简单算法的情况下，可以达到比较优化的性能。

迭代注水(IWF)方法是一种贪心方法。它只考虑发送功率谱密度

的变化使自身线路速率达到预定的目标值(R^target)，不从优化的角度考虑对其他线路产生的干扰使其他线路的速率降低。其目标函数J_k可以写为

图8示出了IWF的实现流程。其中，表示在第n条用户线路上第k个TONE的发送功率；P_n：表示第n条用户线路上的发送功率限制；

表示在第n条用户线上第k个TONE可能承载的比特数；R^target：表示线路的目标速率。

从图8中可以看出，如果共有N个用户，那么N个用户按一定的顺序循环完成图5中最内层循环的功能。理论上可以保证当N个用户不断的循环，最终会达到一个平衡点，这个平衡点就是IWF的一个局部最优解。它比没有作迭代注水的modem的传输速率要高很多。

内层循环的主要目的是求出目标函数J_k取最大值时对应发送器所应发射的功率和对应的可传输的比特数。同时在内层循环里，

应满足一个取值范围

其中

表示第n个用户在第k个TONE上的功率密度谱限制(PSD MASK)。在一般的情况下，该PSD MASK都是由相应的标准规定的。如ADSL的标准中规定的PSD MASK就有Limit PSD MASK，MIB PSD MASK和TransmitPSD MASK等。

图11示出了根据本发明的频谱管理方法的流程图。

步骤S1102，根据线路的串扰情况确定发送功率谱密度模板；

步骤S1104，利用发送功率谱密度模板进行迭代注水运算；以及

步骤S1106，利用迭代注水运算结果动态地管理线路的频谱。

可选地，步骤S1102包括以下步骤：步骤a1，通过xDSL系统的布线场景和经验公式得出串扰情况；以及步骤a2，根据串扰情况确定发送器的发送功率谱密度模板。

可选地，布线场景包括以下至少之一：线路的规格；串扰耦合长度；使用的标准模板。

可选地，步骤a2包括以下步骤：设置干扰管理门限值m，并根据串扰情况确定大于m的频段f1～f2；以及通过经验公式，计算新的发送功率谱密度模板。可选地，经验公式为：

smask(f1～f2)＝smask(f1～f2)+(|H_FEXT(f1～f2)|+m+b)

其中，b为发送功率谱密度模板所降低的dB值，并且为负数；等式左端的smask(f1～f2)为f1～f2频段上所要求出的新的功率谱密度模板；等式右端的smask(f1～f2)为f1～f2频段上原来的功率谱密度模板；(|H_FEXT(f1～f2)|)为f1～f2频段上串扰函数；其中，(|H_FEXT(f1～f2)|)+m+b是用于更新的值，如果所根据串扰情况确定述功率谱密度模板没有发生改变或者不更新，那么这个项就等于零。

图12示出了根据本发明的频谱管理装置1200的方框图，其包括：

发送功率谱密度模板确定模块1202，用于根据线路的串扰情况确定发送功率谱密度模板；

迭代注水运算模块1204，用于利用发送功率谱密度模板进行迭代注水运算；以及

动态频谱管理模块1206，用于利用迭代注水运算结果动态地管理线路的频谱。

可选地，发送功率谱密度模板确定模块1202包括：串扰计算模块(未示出)，用于通过xDSL系统的布线场景和经验公式得出串扰情况；以及确定模块(未示出)，用于根据串扰情况确定发送器的发送功率谱密度模板。

可选地，确定模块用于设置干扰管理门限值m，并根据串扰情况确定大于m的频段f1～f2；以及通过经验公式，计算新的发送功率谱密度模板。

可选地，经验公式为：

smask(f1～f2)＝smask(f1～f2)+(|H_FEXT(f1～f2)|+m+b)

下面以图9所示的布线场景和ADSL的实施为例来说明本发明的具体方案。

在图13和图14是根据图9的布线场景使用迭代注水的方法得出的发送功率谱，图13为ONU(光纤连网络单元Optical NetworkingUnit)的发送功率谱，图14为CO(中心局Center Office)端的发送功率谱。

从ONU到user1的距离为3kft，他们间的远端串扰函数如图15所示。在0.4～1MHz的频率范围内远端串扰值均大于-65dB。通过计算可以看出ONU在这个频段内发送的信号会对user1产生非常大的串扰。使user1的下行线路速率很低。从图6可以看出使用迭代注水的ONU在0.4～0.7MHz的频率范围的发送功率谱密度没有作任何的调整，还是跟其他频率段的发送功率谱密度一样，这就是由于贪心算法的必然结果，I WF作为一种贪心的算法，只要可以增加自身的一点速率，便增大自身的发送功率，而不考虑对其他线路造成多大的速率损失。所以得不到全局最优的结果。从全局的角度出发应该对ONU的下行进行适当的限制，会得到一个更优化的结果。

下面详细说明本发明的方法：

第一步：确定发送功率谱密度模板(PSD MASK)。

1)通过布线场景和经验公式计算出串扰的大致情况。

布线场景包括：线路的规格(介质，线径)；串扰耦合长度(l)；使用的标准模板等。

串扰的经验公式为：

| H_{FEXT} (f) | = \sqrt{{| H_{channel} (f) |}^{2} \times k \times l \times f^{2}} .

其中耦合常数k＝3.083×10^-20；|H_channel(f)|为在串扰耦合长度上线路的衰减，可以根据布线场景所确定的参数通过经验公式获得。f可以通过使用的标准模板获得。如果使用的是ADSL的标准模块，那么对于下行信道f的范围大约是0.25～1.2MHz。

2)根据串扰的大致情况分别确定各个发送器的发送功率谱密度模板。

A、设置一个门限值m，如本发明例中-65dB，根据串扰的情况确定大于这个门限值的频率段。如f1～f2，f3～f4等。

B、对干扰者的发送功率谱密度模板(PSD MASK)在上述的频段进行限定，最终在这些频段内的发送功率谱密度模板(PSDMASK)为：

smask(f1～f2)＝smask(f1～f2)+(|H_FEXT(f1～f2)|+m+b)，其中b为PSD降低的dB值，为负数，如取值-20dBm/Hz。

第二步：在确定的发送功率谱密度模板(PSD MASK)的前提下使用迭代注水的方法进行发送功率。

本领域技术人员应该明白，该实施例中的迭代注水算法可以采用现有技术中任一公知的迭代注水算法，因为前面已经进行了详细论述，所以这里不再进一步说明。

如上所述，在该实施例中采用了本发明的频谱管理方法来进行优化，首先对ONU的发送功率谱密度进行一个限制，根据图15的串扰函数，在0.4～0.8MHz的频率范围内在ONU的PSD MASK的基础上把PSD MASK降低20dBm/Hz。然后在限定的PSD MASK的基础上进行迭代注水。其结果如图16中黑线所示，其性能已经基本接近于由OSM产生的结果，只是ONU端的发送功率谱进行了限制无法达到原来那么高的速率。

在一般情况下，PSD MASK都是由相应的标准规定的。如ADSL的标准中规定的PSD MASK就有Limit PSD MASK，MIB PSDMASK和Transmit PSD MASK等。而在本发明中，通过布线场景和经验公式计算出串扰的大致情况，然后根据串扰的大致情况分别确定所述发送器的PSD MASK。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

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

1.一种用于xDSL系统的频谱管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，根据线路的串扰情况确定发送功率谱密度模板；

步骤b，利用所述发送功率谱密度模板进行迭代注水运算；以及

步骤c，利用所述迭代注水运算结果动态地管理线路的频谱，其中，

所述步骤a包括以下步骤：

步骤a1，通过所述xDSL系统的布线场景和经验公式得出所述串扰情况；以及

步骤a2，设置干扰管理门限值m，并根据所述串扰情况确定大于m的频段f1～f2；

通过经验公式，利用所述门限值m和所述频段f1～f2上的串扰函数更新原来的功率谱密度模板得到新的发送功率谱密度模板。

2.根据权利要求1所述的频谱管理方法，其特征在于，

所述布线场景包括以下至少之一：线路的规格；串扰耦合长度；使用的标准模板。

3.根据权利要求1所述的频谱管理方法，其特征在于，所述经验公式为：

smask(f1～f2)＝smask(f1～f2)+(|H_FEXT(f1～f2)|+m+b)，其中，

b为所述发送功率谱密度模板所降低的dB值，并且为负数；

等式左端的smask(f1～f2)为f1～f2频段上所要求出的新的功率谱密度模板；

等式右端的smask(f1～f2)为f1～f2频段上原来的功率谱密度模板；

(|H_FEXT(f1～f2)|)为f1～f2频段上串扰函数；

其中，(|H_FEXT(f1～f2)|)+m+b是用于更新的值，如果根据所述串扰情况确定所述功率谱密度模板没有发生改变或者不更新，那么这个项就等于零。

4.一种用于xDSL系统的频谱管理装置，其特征在于，包括：

发送功率谱密度模板确定模块，用于根据线路的串扰情况确定发送功率谱密度模板；

迭代注水运算模块，用于利用所述发送功率谱密度模板进行迭代注水运算；以及

动态频谱管理模块，用于利用所述迭代注水运算结果动态地管理线路的频谱，其中，

所述发送功率谱密度模板确定模块包括：

串扰计算模块，用于通过所述xDSL系统的布线场景和经验公式得出所述串扰情况；以及

确定模块，用于设置干扰管理门限值m，并根据所述串扰情况确定大于m的频段f1～f2；以及通过经验公式，利用所述门限值m和所述频段f1～f2上的串扰函数更新原来的功率谱密度模板得到新的发送功率谱密度模板。

5.根据权利要求4所述的频谱管理装置，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的频谱管理装置，其特征在于，所述经验公式为：

smask(f1～f2)＝smask(f1～f2)+(|H_FEXT(f1～f2)|+m+b)，其中，

b为所述发送功率谱密度模板所降低的dB值，并且为负数；

(|H_FEXT(f1～f2)|)为f1～f2频段上串扰函数；