CN101213805A - 多使用者矢量化dsl传输中的音调预编码 - Google Patents

Abstract

预编码减轻或移除在矢量化DSL系统等中具有连通发送机的多使用者之间的干扰信号(特别是串音)。提供了对RQ因式分解中的R矩阵的有效实现，所述RQ因式分解表征了多使用者下游矢量信道(例如DMT VDSL一侧或两侧传输信道)。预编码器系数集合可以随着由各使用者使用的各音调变化，并且取决于针对各音调所选择的使用者的编码次序。在自适应操作中，当传输信道发生变化时，可以对R和Q矩阵的系数进行更新。可变模运算减轻了功率增强问题，并且所述模运算的基也可以随着单个音调内的各使用者变化。

Description

多使用者矢量化DSL传输中的音调预编码

相关申请的交叉引用

根据美国法典第35章第119(e)条，本申请要求以下优先权权益：

于2005年6月2日提交的、标题为“TONAL PRECONDING(音调预编码)”的美国临时申请No.60/686,751(代理机构编号No.0101-p17p)，该临时申请所公开的内容出于所有目的通过引用合并于此。

于2005年7月10日提交的、标题为“DSL SYSTEM(DSL系统)”的美国临时申请No.60/698,113(代理机构编号No.0101-p28p)，该临时申请所公开的内容出于所有目的通过引用合并于此。

技术领域

本发明一般地涉及用于管理数字通信系统的方法、系统及装置。

背景技术

数字用户线(DSL)技术在现有的电话用户线(双绞线，也称为环路和/或铜设备)上为数字通信提供了大带宽，并且可以通过使用离散多音调(DMT)线路代码来调节用户线的特性，所述代码将若干比特分配给各音调(或子载波)，其能够被调节成在环路的每一端处在调制解调器(通常为既用作发送机又用作接收机的收发机)的训练/初始化期间所确定的信道条件。

在DSL通信系统中，可以通过减小在双绞线之间发生的串音来达到明显的性能增益，如本领域技术人员众所周知的。一种用于减小串音的技术是通过联合地处理由一组线路发送和/或接收的信号来抑制远端串音，这一般被称作并描述为“矢量化”。当在没有公共终结点的线路组之间应用矢量化来改进下游传输方向的性能时，则所述联合信号处理只能发生在发送侧。所述联合信号处理经常被描述为预编码。

对预编码进行改进的系统、装置、方法及技术将在本领域中展现明显进步。更具体地，对于为适应于信道和噪声中的变化的实现、允许基于功率限制的动态减法、并且利用模操作和抖动信号的预编码，用于实现这样的预编码的系统、装置、方法及技术同样将在本领域中展现明显进步。

发明内容

本发明实施例利用将减轻或移除多使用者之间的干扰信号(特别是串音)的预编码器，所述多个使用者的发送机是连通的(即，共享公共时钟)。其中，可以在诸如ADSL和VDSL的通信系统中，在矢量下游(一侧)情况下使用此类预编码和实现此类预编码的预编码器。

当U个使用者的U个发送机(每个使用者一个发送机)连通时，可以由矩阵信道H来建模从所述U个发送机到它们的U个接收机的信道，该矩阵的大小通常为U×U。可以利用众所周知的对方形矩阵的RQ因式分解将所述信道H分解为H＝RQ。如本领域技术人员众所周知的，Q矩阵可以被用作线性滤波器，R矩阵可以被用作用于减轻或移除串音的反馈滤波器。本发明实施例提供了在所述RQ因式分解中所述R矩阵的有效实现，所述RQ因式分解表征了多使用者下游矢量通信信道(例如DMT VDSL一侧或两侧传输信道)。提供了将xDSL用作示例通信系统的例子，但是本发明应用于可以使用矢量化多使用者广播预编码的任何系统。

如本领域技术人员众所周知的，可以将R＝SG中的G矩阵(其中S是迫使三角阵G的对角元素都为1的对角定标矩阵)解释为用于所述U个使用者的预编码器系数集合。在使用者u的接收器处，该使用者的SNR(信噪比)将与S的第u个对角元素中的所述预编码系数成比例。这些预编码器系数可以随着各用户使用的各音调而变化，并且取决于针对各音调选择的使用者的编码次序。在实际的系统中，信道H(或最坏情况噪声等同信道H)是可变的。本发明实施例更新所述R和Q矩阵以适应这样的可变性。此外，可以利用本发明来应用此类更新，或由矢量化系统的使用者开启或关闭来补偿针对所述DSL使用者的比特交换操作。

在应用所述反馈滤波器矩阵G之后，可以明显增加U条线路中的一条、一些或所有线路上的发送功率，从而迫使标量功率减小以符合发送功率约束，并且因此导致对利用所述矩阵G的预编码的使用损耗。这可以被称作“功率增强”问题。模运算可以用来减轻所述功率增强问题，并且所应用的模运算的基可以随着针对单个音调的单个预编码器内部的各使用者而变化。虽然模运算在本领域中是公知的，但是根据本发明实施例的可变模运算是新颖和非显而易见的。

由于针对各使用者的模运算可以不同，因此多使用者情况创建了对于预编码的非常情况，从而施加更大的功率增加。不能使用传统的针对单使用者抵消功率增加和/或允许成形(shaping)的方法，因为当数据传输线路和/或通信线路(例如，DSL线路)在不同的物理位置终结时，这些方法要求在接收机中不可能实现的结构。进一步，数字双工或同步DMT系统可以分离地实现针对各音调的预编码器。预编码的使用者次序在各音调上不需要相同，并且所述模运算级数在各音调上也不同。进一步，在处理多至U个使用者之后，所述预编码过程终结各DMT符号。可以将发送机和接收机都已知的可选抖动信号添加到发送机侧，并在接收机侧移除，以使预编码过程平滑，并确保无论反馈滤波器矩阵G输出的反馈信号在被从所关心的使用者信号中减去之前发生任何非常的变化，已发送星座大小的偏离与特性都是一致的。

本发明一些实施例与现有通信标准兼容，并且既不使用抖动也不使用模运算(既它们利用“只进行减法的”模式)。此外，接收DSL调制解调器不需要知道预编码器的存在。其它实施例使用所述抖动信号和/或模运算。当使用抖动时，协同接收机必须知道该抖动。当使用模运算时，所述协同接收机需要进行同一模操作，尽管本发明实施例不要求发送机和接收机都使用同样的星座。当使用模运算时，本发明实施例提供新颖和非显而易见的设计，所述设计针对奇数比特的星座，将预编码性能改进了0.5dB。

本发明一些实施例采用了行优势(row dominance)下游串音矩阵H(只具有差分连接项，没有幻象模式信号)。行优势矩阵H的对角元素远远大于它们相应的同行的其它任何元素。此类行优势H矩阵导致RQ因式分解中的行优势R矩阵。当从另一条线路传递到目标线路的FEXT远小于所述目标线路的插入损失时，出现行优势。列优势矩阵H的对角元素远大于它们相应的同列中的任何其它元素。这样的矩阵在QR因式分解中具有同样也是列优势的R。当从目标线路传递到另一条路的FEXT远小于目标线路的插入损失时，出现列优势。

其它实施例假设H矩阵既不是行优势也不是U×U，并且符合幻象模式信号使用或其它影响消除了行优势的情况。行优势通常不适用的特定情况是当最坏情况噪声被假设为下游矢量广播信道的时候。该最坏情况噪声假设实际上表征并允许最高性能，并且因此对捕获有吸引力。因此，最坏情况噪声的混入影响经常导致非对角R矩阵，并且因此使用预编码器导致更高的性能，这一结果脱离了早先DSL工程师和设计者。由于最坏情况噪声混入而未能意识到预编码的潜在改进阻碍了在对矢量化DSL捆扎中的预编码器的研究和使用。此外，幻象信号和它们的使用也导致不是行优势的H矩阵(具有或没有最坏情况噪声)，这也受益于本发明中的预编码器的使用。

在下文的详细描述和相关附图中将提供本发明的进一步内容和优点。

附图说明

通过下文中结合附图的详细描述将易于理解本发明，其中相同的附图标记指代相同的结构元件，附图如下：

图1是根据G.997.1标准的参考模型系统，该参考模型系统可适用于可利用本发明实施例的ADSL、VDSL等。

图2是图示了一般的、示例性DSL部署的示意图。

图3A是可与本发明一个以上实施例一起使用的和/或实现本发明一个以上实施例的发送机。

图3B是可与本发明一个以上实施例一起使用的和/或实现本发明一个以上实施例的接收机。

图3C是在对输入数据信号的实部和虚部的预编码中实现分离模运算功能的发送机。

图3D是在对输入数据信号的实部和虚部的预编码中实现共同模运算功能的发送机。

图4A是针对b＝3的径向星座(radial constellation)。

图4B是示出对按照图4A中的类型形状的星座进行镶嵌的、以原点为中心的模板。

图5A是针对b＝4的标准4×4星座。

图5B是基于图5A的b＝3的棋盘星座。

图6是示出对按照图5B中的类型形状的星座进行镶嵌的、以原点为中心的模板。

图7是针对b＝3的棋盘星座及其理想决策区域。

图8是示出对按照图7中的类型形状的星座进行镶嵌的、以原点为中心的改进模板。

图9是b＝7的棋盘星座，其模板以原点为中心。

图10A是示出对按照图4A中的类型形状的星座进行镶嵌的、以原点为中心的模板。

图10B是以原点为中心的发送模板，该模板可以用来以图4A的径向星座对整个星座进行镶嵌。该模板使发送功率最小化。

图11A是根据本发明一个实施例的包括兼容性控制单元的控制器。

图11B是本发明一个实施例的DSL优化器。

图12是可实现为为本发明的预编码器的方法或软件实现的流程图。

图13是可实现为本发明所使用的可变大小星座和模板的方法或软件实现的流程图。

图14是可实现为根据本发明一个以上实施例实现可适应预编码的方法或软件的流程图。

图15是适合于实现本发明实施例的典型计算机系统或集成电路系统的方框图。

具体实施方式

下文将参照本发明的一个或多个实施例详细描述本发明，但是本发明并不限于这些实施例。更确切地说，这些详细描述仅仅意图作为示意性的。本领域的技术人员将易于认知，在此参照附图给出的详细描述用于示例性目的，而本发明超出了这些受限的实施例。

本发明实施例实现了在数据传输和/或通信系统中允许对待发送信号进行预编码的方法及装置。此外，本发明的方法及装置允许实现增强诸如DSL系统的通信系统的其他特征。可利用本发明实施例的通信系统中可以包括ADSL线路、VDSL线路和/或其它可应用任何本发明的数据传输和/或通信系统部件和/或线路，如本领域技术人员在阅读本公开内容之后所认知的。如在此所使用的，术语“数据传输系统”和“通信系统”意在扩展到可以实现和/或利用本发明的任何和所有系统，并且通常意在可以互换。

如以下更详细的描述，根据本发明一个以上实施例的预编码和预编码器的实现可以是通信设备(例如，控制器、DSL优化器、DSLAM、LT设备、RT设备、DSL调制解调器等)的一部分。这样的实现可以由本地设备(再次，例如，调制解调器)、例如控制器的远程设备(例如，在DSL优化器、动态频谱管理器或频谱管理中心中，或作为DSL优化器、动态频谱管理器或频谱管理中心)和/或位于不同地方的设备组合中的预编码控制单元来控制和/或辅助，如本领域技术人员所认知的。预编码控制单元可以位于任何地方。在一些实施例中，具有预编码控制单元的控制器处于DSL CO中。在其它情况下，它可以由位于CO外部的第三方操作。可用于本发明实施例的控制器和/或预编码控制单元的结构、程序设计和其它特有特征对于阅览过本公开内容的本领域技术人员而言将是显而易见的。

诸如DSL优化器、动态频谱管理中心(DSM Center)、“智能”调制解调器和/或计算机系统的控制器可以用于采集和分析那些关于本发明各种实施例而描述的运行数据和/或性能参数值。控制器和/或其它部件可以是用计算机实现的设备或设备组合。在一些实施例中，控制器位于远离调制解调器或其他连接到通信线路的通信设备的位置。在其它情况下，控制器可以与一个或两个“本地设备”(即直接连接到通信线路或连接到所述本地设备的一部分的设备)并列布置作为直接连接到调制解调器、DSLAM、LT设备或其它通信系统设备的设备，从而创建“智能”调制解调器。短语“连接于”和“连接到”等在此用于描述两个元件和/或部件之间的连接关系，意在表示直接或间接连接在一起，例如通过一个以上合适的插入元件或通过无线连接。

以下一些本发明实施例的例子将利用矢量化的ADSL和/或VDSL系统作为示例性通信系统。在这些DSL系统中，特定的协定、规则、协议等可以用于描述该示例性DSL系统的运行以及可以从客户(也称为“使用者”)和/或系统上的设备得到的信息和/或数据。但是，如本领域技术人员将认知到的，本发明实施例可以应用于各种通信系统，并且本发明也不限于任何特定的系统。

各种网络管理元件用于管理ADSL和VDSL物理层资源，此处，元件指的是在ADSL或VDSL调制解调器对中的两端或者一端中的参数或功能。网络管理框架包括一个以上被管理节点，每个节点均包含代理。被管理的节点可为路由器、网桥、交换机、调制解调器等等。至少一个经常称为管理器的NMS(网络管理系统)监视和控制被管理的节点，并通常基于普通PC或其它计算机。在某些例子种，NMS也成为元件管理系统(EMS)。管理器和代理用网络管理协议来交换管理信息和数据。管理信息的单位是对象。相关对象的集合被定义为管理信息库(MIB)。

图1示出了根据G.997.1标准(G.ploam)的参考模型系统，该参考模型系统可应用于本领域技术人员众所周知的各种ADSL和VDSL系统，并且可以在该参考模型系统中实现本发明的实施例。这种模型应用于符合各种标准、可包括也可不包括分路器的ADSL和VDSL系统，所述标准例如ADSL1(G.992.1)、ADSL-Lite(G.992.2)、ADSL2(G.992.3)、ADSL2-Lite(G.992.4)、ADSL2+(G.992.5)、VDSL1(G993.1)和其它正在形成VDSL标准的G.993.X，以及G.991.1和G.991.2 SHDSL标准，所有这些标准可以都具有或者不具有捆绑(bonding)。这些标准及其变体，以及它们连同G997.1标准的应用对于本领域技术人员是众所周知的。

G.997.1标准基于由G.997.1限定的清晰嵌入式运行信道(EOC)并使用由G.99x标准限定的指示符比特和EOC消息，来为ADSL和VDSL传输系统指定物理层管理。此外，G.997.1为配置、故障和性能管理指定网络管理元件内容。在执行这些功能时，系统采用在访问节点(AN)处可用并且可以从AN收集的多个运行数据。DSL论坛的TR69报告也列出了MIB和访问MIB的方法。在图1中，客户的终端设备110连接到本地网络112，并进一步连接到网络终结单元(NT)120。在ADSL系统的情况下，NT 120包括ATU-R 122(例如，调制解调器，在某些情况下也称为收发器，其由ADSL标准之一所定义)或者任何其它合适的网络终结调制解调器、收发器或者其它通信单元。VDSL系统中的远端设备可以是VTU-R。正如本领域技术人员所认知的和这里所描述的那样，每个调制解调器都与它所连接的通信系统交互，并且生成运行数据作为该调制解调器在通信系统中的运行的结果。

NT 120还包括管理实体(ME)124。ME 124可以是任何合适的硬件设备，例如微处理器、微控制器或者固件或硬件形式的电路状态机，这些设备能够根据任何可应用的标准和/或其它规范的需要完成任务。ME 124采集性能数据，并将性能数据存储在其MIB中，所述MIB是由每个ME维护的信息数据库，并且可以通过诸如SNMP(简单网络管理协议)的网络管理协议或者TL1命令来访问，所述SNMP是一种管理协议，用来从网络设备收集信息以提供给管理员控制台/程序，而TL1是一种已经建立很久的命令语言，用来在电信网络元件之间规划响应和命令。

系统中的每个ATU-R都连接到位于CO或其它上游和/或中心位置中的ATU-C。在VDSL系统中，系统中的每个VTU-R都连接到位于CO或其它上游和/或中心位置(例如，诸如ONU/LT、DSLAM、RT等的任何线路终结设备)中的VTU-C。在图1中，ATU-C 142位于CO 146中的接入节点(AN)140处。AN 140可以是DSL系统部件，例如DSLAM、ONU/LT、RT等，如同本领域技术人员所理解的那样。ME 144类似地维护一关于ATU-C 142的性能数据的MIB。AN 140可以连接到宽带网络170或者其它网络，如同本领域技术人员所理解的那样。ATU-R 122和ATU-C 142由环路130连接在一起，在ADSL的情况下，该环路130通常是还承载着其它通信服务的电话双绞线。

图1所示接口中的一些可用来确定和采集运行和/或性能数据。就图1中的接口不同于另一个ADSL和/或VDSL系统接口方案而言，系统是众所周知的，并且该差别对于本领域技术人言而言是已知并显而易见的。Q接口155在运营商的NMS 150和AN 140中的ME 144之间提供接口。在G.997.1标准中指定的所有参数均适用于Q接口155。ME 144所支持的近端参数从ATU-C 142得到，而来自ATU-R 122的远端参数可从U接口上的两个接口中的任意一个得到。利用嵌入信道132发送且在PMD层处提供的指示符比特和EOC消息，可以用来在ME 144中生成所需要的ATU-R 122参数。作为替代地，OAM(运行、经营(Administration)和管理(Management))信道以及合适的协议可以用来在ME 144请求的时候从ATU-R 122中取回参数。类似的，来自ATU-C 142的远端参数可以由U接口上的两个接口中的任意一个获得。在PMD层处提供的指示符比特和EOC消息，可以用来在NT 120的ME 122中生成所需要的ATU-C 142参数。作为替代地，OAM信道和合适的协议可以用来在ME 124请求的时候从ATU-C 142中取回参数。

在U接口(本质上是环路130)处，有两个管理接口，一个位于ATU-C142(U-C接口157)处，另一个位于ATU-R 122(U-R接口158)处。接口157为ATU-R 122提供ATU-C近端参数，以通过U接口130取回。类似地，接口158为ATU-C 142提供ATU-R近端参数，以通过U接口130取回。可适用的参数可以取决于正在使用的收发机标准(例如，G.992.1或G.992.2)。G.997.1标准指定了通过U接口的可选OAM通信信道。如果实现该信道，ATU-C和ATU-R配对可以使用该信道来传递物理层OAM消息。于是，这种系统的收发机122、142可以共享在其各自的MIB中维护的各种运行数据和性能数据。

可以在1998年3月的ADSL论坛中，从标题为“ADSL Network ElementManagement(ADSL网络元件管理)”的DSL论坛技术报告TR-005中，找到关于ADSL NMS的更多信息。还有2004年5月的标题为“CPE WANManagement Protocol(CPE WAN管理协议)”的DSL论坛技术报告TR-069。最后，2004年5月的标题为“LAN-Side DSL CPE Configuration Specification(LAN侧DSL CPE配置规范)”的DSL论坛工作文本TR-064。这些文献陈述了CPE侧管理的不同情况，其中的信息对于本领域技术人员是众所周知的。关于VDSL的更多信息可以在ITU标准G.993.1(有时称为“VDSL1”)和正在形成的ITU标准G993.2(有时称为“VDSL2”)以及正在编撰中的若干DSL论坛工作文本中找到，所有这些都为本领域技术人员所公知。例如，在以下文献中可以得到更多的信息：标题为“VDSL Network ElementManagement(VDSL网络单元管理)”的DSL论坛技术报告TR-057(以前是WT-068v5)(2003年2月)、标题为“FS-VDSL EMS to NMS InterfaceFunctional Requirements(FS-VDSL EMS到NMS接口功能需求)”的技术报告TR-065(2004年3月)、针对VDSL1和VDSL2 MIB单元的ITU标准G997.1的正在形成的版本，或ATIS北美草案动态频谱管理报告NIPP-NAI-2005-031。

在ADSL中，较之在VDSL中，共享相同捆扎(binder)的线路在同一线路卡上终结较为少见。但是，以下对xDSL系统的讨论将扩展到ADSL，原因是同捆扎线路的共同终结也可行(特别是在既处理ADSL又处理VDSL的更新的DSLAM中)。在DSL设备的典型布局中，多个收发器配对正在运行并且/或者可用，而每条用户环路的一部分都与一多对捆扎(或者集束(bundle))中其它使用者的环路搭配。在机架后面，非常靠近客户前端设备(CPE)，环路采用引入线(drop line)的形式并离开集束。因此，用户环路经过两种不同环境。环路的一部分可位于捆扎内部，在该处，环路有时候免于外部电磁干扰，但是却受到串音干扰。在机架后面，当对于引入线的大部分来说该配对远离其它配对时，引入线通常不受串音影响；但是由于引入线未被屏蔽，因此传输也可能被电子干扰明显地削弱。许多引入线具有2-8个双绞线，而在对这些线路的归属或者捆绑提供多项服务(单个服务的复用和解复用)的情况下，在引入线节段中的这些线路之间会发生额外的显著串音。

图2示出了一种普通的示例性DSL部署场景。总计(L+M)个使用者的所有用户环路291、292经过至少一个公共的捆扎。每个使用者经专用线路连接到中心局(CO)210、220。不过，每条用户环路可能经过不同环境以及介质。在图2中，L个客户或使用者291使用光纤213和铜双绞线217的组合连接到CO 210，这种情况通常称为光纤到室(Fiber to the Cabinet，FTTCab)或光纤到楼群(Fiberto the Curb)。来自CO 210中的收发机211的信号被CO 210中的光线路终端212和光网络单元(ONU)218中的光网络终端215转换。ONU 218中的调制解调器216用作ONU 218和使用者291之间信号的收发机。

可以以协同的方式，例如矢量化，操作共同终止在诸如CO 210、218和ONU 220(和其它)的位置处的使用者线路。在矢量化通信系统(例如矢量化ADSL和/或VDSL系统)中，可以获得信号协同和处理。当利用公共的时钟和处理器共同生成来自DSLAM或LT的多条线路的发送信号时，发生下游矢量化。在具有这种公共时钟的VDSL系统中，针对每个音调，单独出现使用者之间的串音。因此，针对许多用户的下游音调中的每一个可以由公共的矢量化发射机独立地生成。类似地，当公共时钟和处理器用于共同接收多条线路的信号时，上游矢量化出现。在具有这种公共时钟的VDSL系统中，针对每个音调，单独出现使用者之间的串音。因此，针对多个用户的上游音调中的每一个可以由公共的矢量化接收机独立地处理。

其余的M个使用者292的环路277只为铜双绞线，这种场景称为光纤到交换台(FTTEx)。只要可能并且经济上可行，FTTCab都优于FTTEx，因为它减小用户环路的铜质部分的长度，并因此增大了可实现的速率。FTTCab环路的存在会对FTTEx环路造成问题。此外，FTTCab被期待成为将来日益普及的布局。这种类型的布局可导致显著的串音干扰，并意味着，不同使用者的线路由于其工作于特定环境而具有不同的数据承载能力和性能能力。这种布局可使得，光纤馈送“室”线路和交换线路可以混合在同一捆扎中。

如图2可见，从CO 220至使用者292的线路共享捆扎222，该捆扎不被CO 210和使用者291之间的线路使用。此外，另一捆扎240对于通向/来自CO 210和CO 220以及它们各自的用户291、292的所有线路而言是公共的。在图2中，示出了远端串音(FEXT)282和近端串音(NEXT)281，其影响共同位于CO 220处的至少两条线路227。

如本领域技术人员将认知到的，这些文献所描述的运行数据和/或参数中的至少一部分可以用于本发明实施例。此外，至少一些系统描述同样可用于本发明实施例。可以在此找到来自DSL NMS的可用的各种类型的运行数据和/或信息；其它为本领域技术人员所公知。

矢量化DMT信道(上游和下游)在同步数字双工DSL系统中由以下简单的矩阵等式表征：

Y＝HX+N等式(1)

其中H为描述单个音调上的插入损失和串音的复数矩阵，并且取决于所使用的输入和输出的数量，在使用诸如幻象模式信号信道的特殊信道时包括H的非方阵版本(non-square version)。针对只有差分的矢量化，H通常是大小为U×U的方阵，在使用幻象模式信号的完整双边矢量化中，可以为(2U-1)×(2U-1))。对于各个音调，H可以是不同矩阵，并且在上游方向和下游方向中通常不相同。可以利用QR因式分解将H因式分解为H＝QR或作为替代地，H＝RQ，其中R是下三角阵，并且Q是酉矩阵，因此QQ^*＝Q^*Q＝I。本领域技术人员将认知到在因式分解中矩阵Q可以由Q^*等同地表示，如有时在本领域中所做的，那么在本文献中，始终可以利用Q^*替代Q来等同地描述本发明；也可以利用Q类似的替代Q^*来等同地描述本发明。对于下游接收，可以通过将H预乘由R_mn ^-1/2表示的噪声空间相关矩阵的平方根的倒数(inverse square-root)来计算等同理论H_eq。当选择噪声空间相关矩阵R_mn来表示信道的最坏情况噪声，等同理论H_eq经常称作最坏情况噪声等同信道矩阵。可以利用QR因式分解来对最坏情况噪声等同信道矩阵进行因式分解以得到针对最坏情况噪声的Q和R矩阵。

本发明实施例涉及在表征多使用者下游矢量化通信(例如DMT VDSL单侧或两侧传输)的RQ因式分解中的R矩阵和Q矩阵。R＝SG中的G矩阵(其中S是迫使三角阵G的对角元素都为1的对角定标矩阵(diagonal scalingmatrix))的每一行被认为是一组预编码器系数g_u，j。这些预编码器系数可以随各使用者使用的各音调变化，并且取决于为各音调所选择的使用者的次序。

有两种传统的途径来实现发送时的预编码器：Tomlinson Harashima(TH)预编码器和灵活的预编码器。两者在非DSL应用中都有用途，但是不应当被混淆为等同于本发明实施例，本发明实施例包含符合矢量化DMTDSL系统设置的特殊特性。使用声音频带调制解调器标准V.34、V.90、V.92的灵活预编码器是时间预编码器(即，在时间中应用)，并且要求在发送机和接收机中都使用邻近时间决策。不可能应用于下游DSL接收机中的其它“使用者”维度，因为所要求的“邻近决策”位于在物理上分离的位置，并且在单个接收机中无法获取。因此，对于DSL中的单侧矢量化DMT，灵活预编码不是一个可行的选项。

当发送机事先已经知道信道将会添加的确切干扰(例如，诸如矢量化DMT VDSL的xDSL中的串音)时，而接收机不知道时，预编码器是有效的。对于矢量化DMT VDSL的下游传输，最大的串音通常来自同一捆扎中的其它使用者。当捆扎中的所有线路源自同一设备(例如，线路终端(LT)或DSLAM)时，则公共捆扎中的下游发送信号是已知的。TH预编码器只在发送侧要求“邻近”决策，例如在矢量化DMT系统中发送侧可用的“临近”决策。但是，TH预编码器具有导致特定属性的固定假定，例如其输出被均匀地分布在特定区域内，并且具有在时间上独立的值。这些相同属性在针对矢量化DMT的“使用者维度”中，也是有益的，但是没有必要确定以空间非固定使用者域来替代TH中假定的时域。此外，如果针对每个DMT符号的各音调，持续地复位和启动，则众所周知的传统TH将失去效率。

根据之前已被编码的使用者的符号，多使用者预编码器将首项系数为一的三角阵G的行用作针对每个使用者的系数集合。这些行随使用者变化。在DMT系统中，每个音调都有一个单独的G。此外，对于任何特定音调，每个使用者上的星座大小可能有所区别。因此，本发明一些实施例改变模运算(缩写为“mod”)以符合在进行处理时被预编码的星座的大小。

诸如DSL系统的通信系统经历传输环境的时间变化。这样的时间变化可以包括多线路信道的变化，例如由于温度改变、部件变化、机械压力及其它原因。时间变化还包括所接收噪声的变化，由于噪声源的改变，例如来自其它线路的串音或来自RF发射机(例如AM发射机和HAM无线电操作员)的干扰。串音噪声也可以由于串音耦合中的改变或串音源开启和关闭而改变。最后，时间变化包括在矢量化DSL系统中增加活动性的使用者，以及停止发送或减小活动性的矢量化DSL系统使用者。

本发明实施例在利用DMT调制的矢量化DSL系统中使用“可调节”预编码。利用可调节预编码的本发明实施例可以包括，但是不必然限制于，提供改进的DSL系统操作的两个特征。首先，“自适应”预编码允许在适合于变化的信道和/或噪声条件等的意义上调节预编码(例如，R和/或Q矩阵，预编码系数等)，所述变化的信道和/或噪声条件由于时间变化而影响性能。此外，在预编码以适应功率约束和规则等期间，选择性地和/或适当地使用/施加减法、取模和抖动(或这些功能的亚合并(subcombination))，在这个意义上，本发明实施例还提供“动态”的预编码。

在自适应系统中，矩阵R或矩阵Q或两者都可以由控制器(例如，DSL优化器)以匹配信道及噪声的时间变化所需要的频率来更新。这样的更新可以被直接触发(例如，由信道矩阵H或噪声空间相关R_mn的改变)，也可以被间接触发(例如，由矢量化DSL系统的使用者的比特表格或增益表格的改变，或由针对矢量化DSL系统的使用者的预编码次序(在一个音调内)的改变)。

由于预编码器在每个DMT符号处被重新初始化，并且星座以及模运算变化，本发明实施例可以添加随使用者和星座变化的抖动信号。所添加的抖动在针对当前使用者传输的传输区域中是均匀的，以确保预编码器输出使用者值彼此不相关，并且在不小于(并且通常只是略微高于)输入能量的能量范围中均匀分布。以前抖动仅仅被用作理论抽象概念来证明渐近定理，但是从未被建议用来解决伴随矢量化DMT预编码情况的非均匀性。本发明实施例还包括对具有奇数个比特的星座进行方形到棋盘映射，以改进预编码的能量效率。

抖动和方形映射导致脱离VDSL1和VDSL2标准，要求接收机理解更高性能的预编码器。但是，在其它实施例中，只要接收机处支持模运算，针对非协同但是符合标准的接收机，可以以微小的能量损失删除抖动和方形映射。最后，如果接收机也不支持模运算，则发送机可以进行不利用模的“减法”。这样的简单减法器在一些情况下可以提供很大的增益，特别是当接收机处的串音功率明显大于无法被消除的背景噪声但明显小于接收机处的信号功率时。但是为了避免不合理的功率恶化，在不支持模运算的接收机中使用的简单减法可以是选择性的，即在功率环境没有使得使用该简单减法成为有益的情况下，关闭该减法功能。

在这种情况下，不使用模的减法将在接收机处提供很大的信噪比(SNR)增益(由于串音被完全移除)，发送能量仅仅是略微增加(因为任何被减少的信号的幅度远小于期望信号的幅度)。当不满足这样的条件时(即，信号功率＞＞串音功率＞＞背景噪声功率)，减法可能导致负增益。可以根据信号、串音和噪声功率级别动态地使用减法。早先的系统显然避免使用减法，可能由于潜在的大发送功率增加或由于假定H是行支配的，因此这样的减法是不必要的。但是，在矢量化DMT VDSL中经常出现“信号功率＞＞串音功率＞＞背景噪声功率“的情况，因此当动态使用减法时可以带来增益。当满足这种条件时，允许对不可忽略的串音干扰进行预减法。换一种方式陈述，信号功率＞＞串音功率＞＞背景噪声功率的条件可以被表征为超过功率比门限的信号功率/串音功率比(例如，10∶1的信号功率/串音功率比在一些情况下可能是适当的，尽管根据条件和情况也可以使用其它比率，如本领域技术人员所认知的)。

图3A图示了矢量化DSL发送机300(例如，在DSLAM或其它上游端设备中找到的类型)的场景中本发明的一个实施例。U条线路的有效载荷数据310被提供给成帧器320，所述成帧器可以包括用于U条线路的加扰和FEC编码504，以及其它处理，如本领域技术人员将认知的。数据可以被发送到需考虑脉冲噪声的线路中的交织器330。用于每个使用者的数据在编码器340处被编码，所述编码器输出U个复数数据流，其中X_u来自线路u的编码器。以下将要更详细地描述的多使用者预编码器350，从来自使用者1的数据开始，顺序地处理传递到该预编码器的输入端351的每个X_u。来自预编码器输出端353的数据乘以矩阵Q358，接着被发送到快速傅立叶反变换(IFFT)单元345，然后在348处被发送。如本领域技术人员将认知的，IFFT单元345累积每个使用者的数据，使得当来自给定使用者的充足数据已经被预编码并发送到单元345时，可以进行适当的傅立叶变换。

多使用者预编码器350包括使用者可变反馈滤波器353，该滤波器353例如通过对使用者u使用反馈减法项g_u，u-1·X′_u-1+g_u，u-2·X′_u-2+...+g_u，1·X′₁移除已知的下游干扰。在图3A中示出的示例性实施例中，从预编码器输出端353获取X′的值，并且从控制器获取G矩阵的值。在一些实施例中，滤波器352可以由控制器355控制。例如，在发送机只使用减法的情况下(即接收机既没有抖动功能也没有模功能)，当功率条件不适合只做减法时，控制器355可以向滤波器352提供指令让其关闭。预编码器350还可以被编制和/或装备为自适应地改变自身的操作。

在一些实施例中，控制器355可以在必要或适当的时候更新预编码器350(例如，单元352中的G矩阵，单元358中的Q矩阵、单元356中的模操作，和/或单元354中的抖动)。这样的更新可以发生在控制器获取关于DSL系统的相关信息之后(例如，关于信道H和/或最快情况噪声空间-相关矩阵R_mn的已更新信息)。这样的已更新信息可以触发对G矩阵和/或Q矩阵的更新以顾及新的信道信息和/或新的最坏情况噪声。作为替代地，控制器可以从一个以上接收机模块直接获取针对G矩阵和/或Q矩阵的已更新的系数值、针对模操作的新设置、针对抖动信号的新设置等。另外，在一个以上接收机请求用于矢量化DSL发送机的比特表格和增益表格的新设置之后，控制器可以更新预编码器350。最后，在矢量化DSL系统的一个以上使用者关闭之后，或在一个以上使用者被添加到矢量化DSL系统之后，控制器可以更新预编码器350。以前从未建议过使用能够执行一个、一些或所有自适应和/或动态功能的自适应多使用者预编码器。

可以在354处提供可选的抖动信号D_u，然后在356处应用模运算，(利用模Δ_u，将在以下更详细的解释)。当没有使用抖动时，本领域技术人员将等同地意识到在本申请文件中始终D_u＝0。

在使用模运算源编码器的情况下，抖动是可选的，但是接收机模运算是强制性的。每个接收机必须支持由发射机300中的预编码器350使用的任何特殊信号调节。如上所述，预编码器可以由诸如DSL优化器等的控制器(例如，计算机、计算机系统、处理器、计算机程序产品、IC等)动态地使能或禁止。预编码器通常可以在已编码信号X_u的各维度(实部和虚部)上独立运行，图3C示出了所述预编码器的一个例子，在如图3A所示的发送机中的IFFT和正常DSL编码器之间。如以下更详细的解释，本发明实施例还包括在X_u的实维度和虚维度上联合地运行的预编码器，图3D示出了所述预编码器的一个例子。

在图3C中，信号X_u的实部被滤波器351-R移除，信号X_u的虚部被滤波器351-I移除。实部被供应给实部预编码器350C-R，在此处使用者可变反馈滤波器352C-R通过利用从针对X_u的输入(incoming)数据值中减去的针对使用者u的反馈项Re{g_u，u-1·X′_u-1+g_u，u-2·X′_u-2+...+g_u，1·X′₁}来应用G矩阵。如果在使用中，可以应用抖动354C-R和模运算356C-R。预编码器350C-R输出的值是X′_u的实部，即Re{X′_u}。

类似地，信号X_u的虚部被供应给虚部预编码器350C-I，在此处使用者可变反馈滤波器352C-I通过利用从针对X_u的输入数据值中减去的反馈项Im{g_u，u-1·X′_u-1+g_u，u-2·X′_u-2+...+g_u，1·X′₁}来应用G矩阵。如果在使用中，可以应用抖动354C-I和模运算356C-I。预编码器350C-I输出的值是X′_u的虚部，即Im{X′_u}。然后利用在359处的复数运算实现中乘以j来合并预编码器350C-R、350C-I输出端的两项，以生成X′_u。如同图3A的预编码器350，图3C的预编码器350C-R、350C-I可选地由控制器355控制。

图3D的预编码方案与图3C类似，除了在图3D中，模运算356D既接收实维度又接收虚维度作为输入，并且联合地输出X′_u的实维度和虚维度。在其他方面，图3D的两个预编码器350D-R、350D-I的操作与图3C的预编码器350C-R、350C-I的操作几乎相同。

对于各维度，在从能量为E_x的信号(减法之前)变成能量为E′_x的信号(减法之后)中，编码器具有略微的能量扩张。这样的能量增加对于在预编码之后保留邻近星座点之间的最小距离是必需的。如果系统(例如，DSL系统)利用接近最大能量来运行，则能量增加可能不被接受，并且需要将输入到预编码器350的信号的能量按比例适当地减小。所要求的这种能量减小通常被称为能量损失。利用接近容量的高斯码，预编码能量损失变为零，但是这样的无损预编码要求无限延迟，在此，延迟是有限的，因此一定的能量损失是不可避免的。

量Δ_u是所使用的模运算的基(圆周大小)(本质上是2的补码运算，其最小负元素为-Δ_u/2，最大正元素为Δ_u/2-Δ_MIN，其中Δ_MIN是表示信号时使用的最小步长大小)。该运算的模Δ_u取决于使用者，特别地取决于该使用者在特定音调上的能量。因此，在预编码器的每个周期，模可以改变。

对于使用者u，反馈部分352通常为g_u，u-1·X′_u-1+g_u，u-2·X′_u-2+...+g_u，1X′₁。在第一周期(即，对于线路/使用者1)，反馈部分352具有零(无)输出。逐渐地，项数随着各周期增加，对于该音调的最后一个使用者，项数增加到U-1项，对已发送值进行编码，然后进行预编码。这些项也具有随使用者变化的系数，这由标签g_i，i-j上的双下标指示，第一下标i是G中的行号，第二下标i-j是G中的列号。索引j反映了g_i，i-j与三角阵G中的对角元素g_i，i之间的距离。该周期循环运算的模在每个周期中随着星座能量和该音调上发送的比特数变化(如果比特交换导致任何使用者的比特分布发生变化，则所述周期循环运算的模进一步随时间变化)。对使用者的排序可能根据DMT符号和音调变化，因此模的变化可以是显著的。观察到这一点对于本发明实施例的适当实现是很重要的。

另外，反馈部分所采用的技术可以利用三角阵G的属性。当观察到G矩阵有一些元素等于0或足够接近0时，则它可以被描绘成“稀疏”矩阵。可以通过采用稀疏矩阵-稠密矢量乘法技术来实现计算的节约，这是本领域技术人员众所周知的。

图3B图示了与图3A的音调预编码器350兼容的实现单使用者接收机的DSL接收机360(例如，在CPE位置)。所接收的数据348被发送到快速傅立叶变换(FFT)单元370，然后在被转发到数据处理单元380。然后数据被发送到解码器390，然后被发送到任何所要求的解交织器392、FEC解码和解扰394和解帧396，然后被提供为有效载荷数据398。

最初，在382处应用标量S_u ^-1。在一些实施例中，S_u ^-1矩阵的内容和应用可以由控制器355控制。在384处移除在发送机处施加的任何抖动信号D_u，并且在386处，利用在预编码器中的356处应用的任何模运算来处理每个数据点。

当b_u，即用于使用者u的给定音调上所携带的比特数为偶数时，则

${\mathrm{\Δ}}_u=2\sqrt{3E_x^{\′}}=2\sqrt{\frac{3\·2^{b_u}\·E_x}{2^{b_u}-1}}$ 等式(2)

对于具有偶数个比特的星座，可以以轻微的能量损失

将预编码器应用于如图3C所示的实维度和虚维度，并且当使用预编码时，轻微的能量增加

应当被反映在用于在该子信道上发送一个比特的任何负载算法成本中。

对于具有奇数个比特的星座，当模运算在各维度上独立操作时，包含所有星座点的最小方形可以用于模操作。例如，当使用具有与ADSL和VDSL中b＝3相对应的数据点410的径向星座400时，图4A中示出的方形420可以用作模操作的边界(有时称为“模板”)。假设预编码后的信号在方形420内均匀分布，则可以算出每个维度的新的平均发送功率(E′_x)。该方法对于小星座可能导致较大损失，但是对于大星座工作良好。以下的表1针对相对于DSL的交叉星座(和分别针对b＝3和b＝1的径向星座和对跖(antipodal)星座)具有最小尺寸的预编码器列出了作为结果的损失(由增加的发送功率引起)：

b	M	每维度的Ex(dmin＝2)	预编码之后每维度的E′x(dmin＝2)	Δu	一维中的最大pt	损失(dB)
							1	2	1	4/3	4	1	1.3
3	8	3	64/12(2维模设计为10/3，2维模设计加上发送模板优化为8/3)	8	3	2.5(2维模设计为0.46dB，2维模设计加上发送模板优化为-0.51dB)
							5	32	10	12	12	5	0.8
7	128	41	38	24	11	0.69
							9	512	165	192	48	23	0.66
11	2,048	661	768	96	47	0.65
							13	8,192	2,645	3,072	192	95	0.65
15	32,768	10,581	12,288	384	191	0.65

表1：当使用方形边界时，针对奇数个比特的损失

(在各维度上独立地进行模运算操作)

针对b＝3的大损失反映了除预编码器损失，在b＝3的DSL中著名的对星座的不良选择。抖动序列D_u可以被设置为零，根据实现细节可以具有额外的性能损失。

如果以2-D(2维)形状设计模板(模区域)，则可以减小损失，如图3D的预编码方案(除了b＝1的情况下1-D设计是最佳的)。现有的星座实现包括Lee-Fang Wei于1994年9月发表于IEEE通信学报第9期第42卷(IEEE Transactions on Communications，Vol.42，No.9)上的“用广义Tomlinson-Harashima预编码器实现的用于符号间干扰信道的广义方形和六角形星座(Generalized Square and Hexagonal Constellations for Intersymbol-Interference Channels with Generalized Tomlinson-Harashima Precoders)”公开的星座实现，其中“广义方形和六角形星座(generalized square and hexagonalconstellations”被认为是用于符号间干扰信道。但是，这些现有的实现只考虑单使用者信道，并且其中公开的是针对广义方形和六角形的2-D模板。本发明将概念扩展到多使用者维度，并且在此呈现了用于不同星座的根据本发明的新模板。

考虑用于b＝3的径向星座。图4A示出了针对b＝3，在ADSL和VDSL标准中使用的点410的径向星座400，其中x轴表示使用者信号X_u的实部，y轴表示使用者信号X_u的虚部。为x(实)和y(虚)部/维度独立地定义了正常模操作(normal mod operation)，并且因此预编码后的星座点可以位于图4A中的方形420内部的任何地方。假设预编码后的信号均匀地落入方形420，则每维度的平均信号功率从3增加到64/12，导致2.5dB的损失。在接收机处，只有8个点410将用于解调，因此可以看出在预编码(预编码包括模操作)之后d_min与原来相同。没有减小d_min，可以如图4B所示(只示出了第一层邻居，但是对于第2、3、4层等，模板是重复的)来为模操作定义新的边界。所有的点都被包围回图4B中以粗体勾画的区域450，并且利用2-D模板设计，损失只有0.46dB。

只要接收机采用同一区域来进行模操作，解码性能仍然由直接与BER(比特误码率)联系的同一最小距离d_min来确定。在这种情况下，每维度的平均发送功率减小到10/3，因此损失减小到0.46dB。与利用方形边界的2.5dB损失相比，具有2.04dB的改进。如果使用诸如以下所讨论的发送模板优化，损失可以进一步减小到-0.51dB，或者说有0.51dB的增益。

如果表1中的损失是可接受的(2-D模板设计只应用于b＝3)，可以以示出的Δ_u值来使用预编码器。接收调制解调器可以是与标准兼容的，并且除了进行所要求的模操作之外，不需要知道存在预解码器。可选的抖动序列是发送机和接收机都知道的随机序列，并且被选择为在从-Δ_u/2到Δ_u/2-Δ_MIN的距离上均匀分布。

但是，如果期望损失小于表1中列出的损失，则针对b≥3，可以使用根据本发明实施例的奇数-方形星座作为替换。奇数-方形星座是从具有两倍的点的偶数比特数方形中每隔一个点选择/使能的星座(生成类似棋盘的排列，因此也被称为棋盘星座)。在当前的标准中没有使用这些星座，这些星座一般也不以其它方式使用，因此必需对使用这样的星座的收发机进行适当的修改。以下给出了针对b＝3的例子，但是相同的方法可以应用于任何奇数b≥3。

在图5A中，该图是针对b＝4，具有活动星座点530的16-方形星座，其中d_min＝1。图5B是得自图5A的棋盘星座，其针对b＝3具有活动星座点530和移出(不活动)星座点535，其中以虚线画出的点535从星座中移出。用于初始16-方形的接收机决策区域由直点线520定义。如果所导出的棋盘星座的模被定义为与16-方形中的相同，则所有的信号点将被包围在图6中的粗线划分的方形区域600中，图6示出了针对棋盘星座的一种模操作。如果所接收的信号点是图6中示出的X610，则在方形600内的8个候选点中最接近的星座点是640。但是，所接收的信号610由于模的模板区域设计，被包围到X620，并且最后被解码为点630，因为630是离被包围点620最接近的星座点。因此，利用方形模区域，d_min＝2(假设方形600的大小为8×8)。

事实上，可以增加d_min。如虚线720所指示，图7示出了针对图5B的棋盘星座的理想决策区域，其中d_min为2。为了保持同一最佳d_min，可以如图8所示来设计2-D模模板。注意X810(其位置与数据点840的距离略微大于1)现在被解码为点840。

为了达到最大d_min，针对图8中示出的奇数-方形星座，接收机可以采用以粗线示出的新2-D模区域860。但是，发送机可以仍然使用方形区域850来进行模运算(在图8中示出为点方形850)，没有减小d_min(注意只要区域860中的每个点具有到新区域的一对一映射，则发送机可以选择任何模映射区域)。因为假设均匀分布，方形区域850的平均发送功率小于区域860的平均发送功率，因此最佳发送机将选择方形区域850来进行模运算。但是，接收机可以使用区域860来维持最大d_min。

针对b＝3的例子可以被推广到任何奇数b，并且在图9中画出了b＝7的情况。以粗线画出的区域910表示接收机的2-D模运算将使用的模板，以点线画出的区域920表示发送机的模运算将使用的模板。另外，表2示出了对奇数-方形星座预编码的损失，及与DSL标准中使用的交叉星座相比的全部损失。

b	M	标准中的交叉星座的Ex/维度(当dmin＝2时)	奇数-方形的Ex/维度(当dmin＝2时)	预编码之后奇数-方形的E′x/维度(当dmin＝2时)	预编码损失(dB)	与标准中的交叉星座相比的全部损失(奇数-方形的损失+预编码的损失)(dB)
							1	2	1	1.0	1.67	1.3	1.3
3	8	3	2.5	2.67	0.29	-0.51
							5	32	10	10.5	10.67	0.07	0.28
7	128	41	42.5	42.67	0.02	0.17
							9	512	165	170.5	170.67	0.00	0.15
11	2,048	661	682.5	682.67	0.00	0.14
							13	8,192	1,645	2,730.5	2,730.67	0.00	0.14
15	32,768	10,581	10,922.5	10,922.67	0.00	0.14

表2-使用2-D模运算时，奇数-方形星座的损失

与交叉星座相比，奇数-方形星座通常损失大约0.14dB(除了针对b＝3，奇数-方形比DSL的径向星座更好)，并且只遭受来自预编码的少量额外损失。对于除了b＝1的所有星座，与表1相比，使用棋盘星座通常导致至少0.51dB的增益。不考虑情况，1比特星座以预编码的方式损失1.3dB。对于对符合现有标准的编码器的最简单调节，以下规则允许以独占模式使用：

如果比特数b为奇数，使用针对下一个最大偶整数b+1的编码器。使用b个最高有效比特，并且将最低有效比特设置为倒数第二有效比特的补码。

类似地，在网格编码情况下对每个陪集中的最接近的点施加解码规则和遵守规则不进行网格编码直接解码时，合适的解码器可以只考虑两个1sb互补的点。上述操作模式通常节省大约1/2dB(除了经常与矢量化相关联的明显增益)。

如上提到的，只要初始发送模板区域中的每个点通常具有到新模板区域的一对一映射，则可以总是优化(或至少改进)发送机模板来以最小能量发送而不减小d_min。作为例子，图10A中重新考察了图4B中使用的模板。在图10A中，只要初始模板用于接收机处的模运算，发送机可以发送任何“替换”区域1010A，而非“中心”区域1010C，这对于接收机侧没有任何区别。但是，发送区域1010M而不是1010C(或任何其它区域1010A)减小了(并且，事实上最小化了)发送功率。可以针对3个其他角落区域进行相同操作，结果发送区域变成如图10B所示的钻石形状1012。利用图10B中的发送区域，进一步减小了发送功率，并且事实上在预编码之前，发送功率下降到初始能量以下。总之，利用新的发送区域，能量损耗为-0.51dB(或0.51db的增益)

在数学上，以上结果可以通过将用于传输的中心模板指定为0，并且将其他模板指定为1、2、3等来解释。模板n的原点为(x_n，y_n)。对于固定的(a，b)，其中a和b足够小以保持(x_n，y_n)+(a+b)模板n中，所有可以被表达为(x_n，y_n)+(a+b)的点在模运算之后将映射到模板0中的同一点，并且该点为(x₀，y₀)+(a+b)。然后，发送(x_n，y_n)+(a+b)代替(x₀，y₀)+(a+b)，其中(x_n，y_n)+(a+b)的能量小于(x₀，y₀)+(a+b)的能量。通常，对于任何(a，b)，可以找到最佳模板索引m，并且可以选择发送区域作为这样的最小能量点的集合。针对图10A中的b＝3，图10B中示出了作为结果的发送区域1012。针对图9中的b＝7，以虚线勾画轮廓的方形区域920可以用作发送区域来最小化发送功率，区域910可以用作接收机模区域来最大化d_min。

以下模板优化规则总结了当模板不具有最佳形状时，用于最小化发送功率的方法：

发送模板优化规则：可以通过针对初始发送区域中的各点(a，b)选择合适的m来优化发送区域，使其具有最小的发送功率，使得对于任何n，都有|(x_m，y_m)+(a+b)|≤|(x_n，y_n)+(a+b)|。

该发送模板优化规则可以应用于任何模运算的2-D设计，并且甚至可以用来减小早先的广义方形星座的发送功率。

当客户调制解调器不支持接收机处的模操作时，则可以使用只进行减法的预编码(即，在发送机处没有模运算)。在这样的情况下，预编码的排序需要以以下次序装载调制解调器：

1-既不使用只进行减法的预编码也不使用模使能预编码的调制解调器集合；然后

2-使用只进行减法的预编码的调制解调器集合；然后

3-使用模使能的预编码的调制解调器集合。

根据减法的增益，可以对设置1和2中使用者的排序进行混合。

总之，本发明实施例可以实现对通常来自串音的已知干扰信号进行预减法的一个以上音调只进行减法的预编码器。各个这样的只进行减法的预编码器可以动态地开启或关闭，取决于只进行减法的预编码器的功率影响(例如，增益或损失)。

音调模使能预编码器可以使用模运算，所述模运算可以以使用者可变系数利用使用者可变模运算在各维度上独立操作(1-D)，在2-D上联合操作，或在n-D(n＞2)上联合操作，并且再次，可以根据功率特性(例如，预编码器的增益或损失)动态开启或关闭预编码器。在一些情况下，各个只进行减法的预编码器和/或模使能预编码器在各符号周期也终结并重新启动。

根据本发明一些实施例的自适应预编码器可以由控制器更新来补偿和/或顾及随时间变化的影响，如以上提到的。当多线路信道改变时，或者当最化情况噪声假设改变时，可能需要这样的更新。另外，在使用者进入或退出矢量化DSL系统时，可能需要这样的更新。

根据本发明一些实施例的预编码器在矢量信道的G矩阵可以具有不可忽略的非对角元素的意义上，可能不是对角的。这与本领域中广泛接受的观点相反。当需要时，这些系统可以在发送机和接收机处使用两个具有不同模板形状的模操作器，可以对发送模板进行再成形以最小化发送机处的发送功率，例如在以上呈现的例子中。同样地，可以对接收机模板进行再成形以最小化d_min，与用于传输的模板形状无关。在此公开了用于奇数-方形星座的各种新模板。在使用这样的奇数-方形(棋盘)星座的情况下，可以额外节省0.5dB。

可以进行改变以容纳比特交换；即，可以根据比特数的变化和作为结果的星座来更新模运算，所述模运算与比特交换一起变化。最后，本发明包括用于对混合的接收机进行排序的技术，所述混合的接收机中的一些是模使能的，其它的则不是。

根据本发明的各种装置可以实现以上讨论的一种以上方法和/或技术。根据图11A中示出的本发明一个实施例，预编码控制单元1100可以是连接到DSL系统的独立实体，例如控制器1110，的一部分，所述控制器1110(例如，作为DSL优化器、DSM服务器、DSM中心或动态频谱管理器的设备，或具有DSL优化器、DSM服务器、DSM中心或动态频谱管理器的设备)辅助使用者和/或一个以上系统操作者或提供者操作、并且或许优化系统的使用，还包括在一个以上收发机处实现预编码。(DSL优化器也可以称作动态频谱管理器、动态频谱管理中心、DSM中心、系统维护中心或SMC)。在一些实施例中，控制器1110位于收发机内部(例如ATU-C或ATU-O)，可以是操作来自CO或其它位置的若干DSL线路的ILEC或CLEC，或者可以是在给定系统内部运行的完全独立实体。如从图11A中的虚线1146所见，控制器1110可以在CO146中，也可以在CO146和任何在系统内运行的单元外部并独立于它们。此外，控制器1110可以连接到和/或控制多个CO中的DSL和/或其它通信线路，和/或与多个CO中的DSL和/或其它通信线路通信。在本发明一些实施例中，控制器1110控制指定捆扎中的矢量化DSL系统，和/或与指定捆扎中的矢量化DSL系统通信。所述捆扎中的DSL线路可以是ADSL、VDSL和/或各种组合形式的其它通信路。预编码控制单元1100可以(直接地或间接地)访问与目标捆扎中各种线路有关的信息和/或数据，并且能够控制这些线路运行的特定方面。

预编码控制单元1100包括被标识为收集装置的数据收集单元1120，和被标识为分析装置的分析单元1140。如图11A中所见，收集装置1120可以连接到NMS 150、在AN 140处的ME144和/或由ME144维护的MIB148。它们中的任意一个或所有都可以是用作示例的ADSL系统和/或VDSL系统的一部分。收集装置1120也可以直接连接到一个以上ATU-C/VTU-O单元142。也可以通过宽带网络170(例如，通过TCP/IP协议或其它协议或除给定DSL系统内的正常内部数据通信之外的手段)收集数据。这些连接中的一个以上连接允许预编码控制单元从系统收集运行数据，包括从调制解调器和在系统内部运行的其它部件收集运行数据。数据可以一次性收集或随时间收集。在某些情况下，收集装置1120可以周期性地进行收集，尽管它也可以根据请求收集数据或以任何其它非周期性的方式收集数据(例如，当DSLAM或其它部件向预编码控制单元发送数据时)，从而允许预编码控制单元1110在需要的时候更新其信息、操作等。由装置1120收集的数据取决于信道和/或噪声变化的频率、在矢量化系统内部使用者开启或关闭的频率等。因此，数据收集可以被“调谐”到一个以上这些因素以提供及时信息而不生成太多数据和/或信息。

在图11A的示例性系统中，分析装置1140连接到DSLAM、调制解调器和/或位于控制器1110内部或外部的系统运行信号生成装置1150。该信号发生器1150被配置为生成指令信号，并向调制解调器和/或通信系统的其他部件(例如ADSL和/或VDSL收发机和/或系统中的其它设备、部件等)发送该指令信号。所述指令可以包括：动态地开启和关闭发送机中的预编码和/或减法的命令、提供信道串音和插入损失信息和矩阵的命令、控制模功能的命令、改变和/或调节各种功率和模运算模板的命令、调节操作以适应比特分布和比特交换中的变化的命令、关于排序和/或相关通信线路的任何其它运行特性的指令。

本发明实施例可以利用具有与所收集数据、矢量化DSL系统的过往运行和任何其它相关线路和设备的过往运行有关的数据的数据库、资料库或其它数据集合。该参考数据集合可以存储为，例如，图11A的控制器1110中的资料库1148，并且被分析装置1140和/或收集装置1120所使用。

在本发明的各种实施例中，可以在一个以上诸如PC、工作站等的计算机中实现预编码控制单元1100。收集装置1120和分析装置1140可以为软件模块、硬件模块或软件模块和硬件模块的组合，如本领域技术人员将认知的。当与大量调制解调器一起工作时，可以引入和使用数据库来管理所收集的大量数据。

图11B中示出了本发明的另一个实施例。DSL优化器1165在DSLAM1185或其它DSL系统部件上运行，或者与DSLAM1185或其它DSL系统部件共同运行，所述DSL优化器1165和DSLAM1185中的一个或两个在电信公司(“telco”)的前端1195上。DSL优化器1165包括数据模块1180，其可以为DSL优化器1165收集、汇编、调节、操纵和供应运行数据。模块1180可以在一个以上诸如PC等的计算机上实现。来自模块1180的数据被供应给DSM服务器1170进行分析(例如，评估预编码运行问题、对系统的自适应改变做出决定等)。还可以从与电信公司有关或无关的资料库或数据库1175中获得信息。

运行选择器1190可以用来实现、修改和/或停止DSL和/或其它通信的运行，包括各种运行参数的实现，所述运行参数包括发送功率、载波掩码等。此外，实现本发明实施例，选择器1190可以发送与预编码运行相关的指令和用来支持这种运行的数据和/或信息。可以由DSM服务器1170做出或以其它任何合适的方式做出这样的决策，如本领域技术人员将认知的。在DSLAM 1185和/或其它任何合适的DSL系统部件设备中实现由选择器1190选择的运行模式和/或参数。这样的设备可以连接到诸如客户前端装置1181和1182的DSL装置。图11B的系统可以以类似于图11A的系统的方式运行，如本领域技术人员将认知的，虽然有所区别但是依旧利用本发明的实施例。

图12示出了根据本发明一些实施例的方法1200。如图12所见，在1210，可以向预编码器1205提供多使用者数据。预编码器可以包括控制器1280或者可以连接到位于远程位置的控制器1280，如图12中的虚线所指示。在1220，向使用者可变反馈滤波器供应多使用者数据，在此处减去来自一个以上其它使用者的串音，例如，利用G矩阵来生成滤波后的数据。在1230，对滤波后的数据是否符合任何功率损耗规则等做出判断。如果滤波后的数据是可接受的，则通过，以进行进一步处理。如果滤波后的数据是不可接受的，并且预编码器1205使用只进行减法的预编码，则方法1200动态地将未滤波数据作为预编码后的数据发送到发送机中的下一个点，例如与Q矩阵相乘。

当被实现时，在1240，可以对滤波后的数据施加抖动信号以生成随机化数据，并且在1250，进行模运算以生成包装后的数据。即使在1240，抖动信号不可用或被有效地设置为零从而使得1240的输出等于输入时，仍然可以将模运算施加于滤波后的数据。在1260，方法1200可以判断是否还有待预编码的额外使用者数据。如果是，方法1200返回1220，以便进行针对给定音调，涉及下一个使用者数据的减法。在1265，发送刚刚被处理的数据以进行与矩阵Q的乘法，在1270，产生预编码后的数据，或许用于由IFFT进行的累加和变换。如果针对正在由预编码器1205处理的音调，不再有使用者数据，则在1210，提供下一个多使用者数据(例如，下一个音调)。如本领域技术人员将认知的，预编码器1205生成的“预编码后的数据”可以是过滤后的数据或包装后的数据(具有或没有来自抖动信号的随机化)或未滤波的数据(例如，在使用只进行减法的预编码，并且滤波后的数据可能违背功率损耗规则的情况下)。控制器1280可以在方法1200中，针对是否应当施加抖动(或等同地置零)、是否应当应用模运算(或等同地置零)、在1230是否应当检查功率级别等提供指令，和/或供应可接受的功率级别的门限、生成抖动信号所需要的信息或抖动信号本身等。

图13中示出的方法1300也实现了本发明的一个以上方法。在1310，提供使用者数据以进行编码。在1320，根据信道的SNR和所运算的或所告知(例如，来自诸如DSL优化器的控制器)的预编码功率损失来选择星座，并将使用者数据合适地进行编码/预编码。对于奇数个比特，可以使用在此描述和图示的棋盘形星座和根据发送模板优化规则进行优化后的发送模板。在1330，发送编码后/预编码后的信号。在1340，接收机接收信号，对已发送的信号进行解码。在此，根据以上描述的一种以上方法和/或技术，被选择来用于模运算的接收模板可以被选择来最大化d_min(例如，利用在此描述和图示的一个以上接收机模板)。可以在接收机中对所接收的信号进行进一步处理，如本发明技术人员所认知的。

图14中示出了根据本发明一个以上实施例的另一种方法1400。在1410，利用初始或当前设置对自适应DSL预编码器(或，例如预编码软件等)进行配置。在1420运行之后，在1430，控制器等收集新的信息(例如，信道变化、噪声变化等)。在1440，所述新收集的信息用来更新运行设置，并将任何新设置应用于自适应预编码器，之后在1420，系统利用所述设置来运行。再次，如上提到的，收集信息和更新设置的频率取决于系统及其特性，如本领域技术人员将认知的。因此，可以使用任何适当的定时方案来更新自适应预编码器。

一般来说，本发明的实施例采用的各种过程涉及存储在一个以上计算机系统中或通过一个以上计算机系统传输的数据，所述计算机系统可以是单个计算机、多个计算机和/或计算机的组合(它们中的任何一个或全部都可以互换地称为“计算机”和/或“计算机系统”)。本发明的实施例也涉及用于进行这些操作的硬件设备或其它装置。该装置可以按照需要而特别地构造，或者它也可以是由存储在计算机中的计算机程序和/或数据结构选择性地激活或选择性地重新配置的通用计算机和/或通用计算机系统。这里所展现的过程并不固有地涉及任何特定的计算机或其它装置。特别地，各种通用机器可以与根据这里的启示所编写的程序一起使用，或者可以更方便地构造更专用的设备来执行所需的方法步骤。基于以下给出的描述，用于多种此类机器的特定结构对本领域的技术人员来说是清楚的。

上述本发明的实施例采用的各种过程步骤涉及存储在计算机中的数据。这些步骤需要对物理量进行物理操作。通常，尽管不是必要的，这些量采用能够被存储、传输、组合、比较或以其他方式操作的电信号或磁信号的形式。有时候，主要是为了通用的原因，将这些信号称为比特、比特流、数据信号、控制信号、值、元素、变量、字符、数据结构等是方便的。不过，应该记住的是，所有这些术语以及相似的术语都与适当的物理量相关，并且仅仅是应用于这些物理量的方便标签。

进一步地，所执行的操作经常在措辞上被称为例如识别、匹配或比较。在此处所描述的形成本发明一部分的任何操作中，这些操作都是机器操作。用于执行本发明实施例的操作的有用机器包括通用数字计算机或其它类似设备。在所有的情况下，应该记住操作计算机的操作方法与计算方法本身之间的不同。本发明的实施例涉及的方法步骤用于在处理电信号或其它物理信号以生成其它所需物理信号时对计算机进行操作。

本发明的实施例也涉及用于执行这些操作的装置。该装置可以为了所需的目的而特别构造，或者可以是由存储在计算机中的计算机程序选择性激活或重新配置的通用计算机。这里所展现的过程并不固有地涉及任何特定的计算机或其它装置。特别地，各种通用计算机可以与根据这里的启示所编写的程序一起使用，或者可以更方便地构造更专用的设备来执行所需的方法步骤。各种此类机器所需的结构可以从以上给出的描述中获得。

此外，本发明的实施例进一步涉及计算机可读介质，所述介质包括用于执行各种由计算机实现的操作的程序指令。介质和程序指令可以是为了本发明的目的而特别设计和构造的，或者它们可以是计算机软件领域技术人员所公知并可获得的类型。计算机可读介质的示例包括但不限于，诸如硬盘、软盘和磁带的磁介质；诸如CD-ROM盘的光介质；诸如可光读盘的磁-光介质；和特别配置为存储和执行程序指令的硬件设备，例如只读存储器设备(ROM)和随机访问存储器设备(RAM)。程序指令的示例既包括例如由编译器生成的机器代码，也包括含有更高级代码的文件，所述高级代码可以由使用解释程序的计算机执行。

图15图示了根据本发明一个以上实施例的、可以由使用者和/或控制器使用的典型计算机系统。计算机系统1500包括任意数目的处理器1502(也称为中央处理单元，或者CPU)，其连接到包括主存储区1506(通常是随机访问存储器，或RAM)和主存储区1504(通常是只读存储器，或ROM)的存储设备。如同本领域所公知的那样，主存储区1504用作向CPU单向传递数据和指令，而主存储区1506通常用于以双向的方式传递数据和指令。这些主存储设备都可以包括任何合适的上述计算机可读介质。大容量存储设备1508也双向连接到CPU 1502，并提供额外的数据存储容量，并且可以包括任何上述计算机可读介质。大容量存储设备1508可以用于存储程序、数据等，并且通常为诸如硬盘的从存储介质，其速度慢于主存储区。可以理解，在恰当的情况下，保留在大容量存储设备1508中的信息可以以标准方式并入，作为主存储区1506的一部分，从而成为虚拟存储器。特定的大容量存储设备，例如CD-ROM 1514，也可能向CPU单向传送数据。

CPU 1502还可以连接到包括一个以上输入/输出设备的接口1510，所述输入/输出设备例如视频监视器、轨迹球、鼠标、键盘、麦克风、触摸屏、变换读卡器、磁带或者纸带读取器、书写板、手写笔、声音或笔迹识别器或者其它公知的输入设备，当然还例如其它计算机。最后，CPU 1502可选地利用由1512一般性地示出的网络连接来连接到计算机或者电信网络。采用这样的网络连接，可以预期，在执行上述方法步骤期间，CPU可以从网络接收信息，或者可以向网络输出信息。计算机硬件和软件领域的技术人员将熟悉上述设备和材料。上述硬件元件可以限定多个软件模块，以执行本发明的操作。例如，运行码字组合控制器的指令可以存储在大容量存储设备1508或1514上，并且在CPU 1502连同主存储区1506上执行。在优选实施例中，控制器被划分为若干软件子模块。

本发明的许多特征和优点从所写出的描述中变得清晰，因此，所附权利要求书意在涵盖本发明的所有这些特征和优点。进一步，由于本领域技术人员易于进行多种改造和改变，因此本发明并不限于如图示和描述的确切构造和操作。因此，所描述的实施例应该被认为是示意性而非限制性的，并且本发明不应限于在此给出的具体内容，而应该由权利要求书及其等价方式的全部范围所限定，无论这些范围在现在或将来是可预期的还是不可预期的。

Claims (88)

1.一种对数据进行预编码以便在利用DMT调制的多使用者矢量化系统中进行传输的方法，该方法包括：

向预编码器输入端提供编码后的数据；

对所述编码后的数据进行预编码以生成预编码后的数据，其中所述预编码是可调节的；并且

在预编码器输出端提供所述预编码后的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述编码后的数据进行预编码包括自适应地对所述编码后的数据进行预编码。

3.根据权利要求2所述的方法，其中自适应地对所述编码后的数据进行预编码包括：将矩阵滤波器应用于所述编码后的数据以生成所述预编码后的数据；

进一步，更新所述矩阵滤波器以顾及所述DSL系统中的变化。

4.根据权利要求2所述的方法，其中自适应地对所述编码后的数据进行预编码包括：

将使用者可变反馈滤波器应用于所述编码后的数据，以生成滤波后的数据；

将矩阵滤波器应用于所述滤波后的数据，以生成预编码后的数据；

其中，更新以下滤波器中的至少一种以顾及所述DSL系统中的变化：

所述使用者可变反馈滤波器；或

所述矩阵滤波器。

5.根据权利要求2所述的方法，其中自适应地对所述编码后的数据进行预编码包括：

将使用者可变反馈滤波器应用于所述编码后的数据，以生成滤波后的数据；

对所述滤波后的数据进行模运算以生成包装后的数据；并且

将矩阵滤波器应用于所述包装后的数据以生成所述预编码后的数据；

其中，更新以下至少一种以顾及所述DSL系统中的变化：所述使用者可变滤波器；所述矩阵滤波器；或所述模运算。

6.根据权利要求2所述的方法，其中自适应地对所述编码后的数据进行预编码包括：

将使用者可变反馈滤波器应用于所述编码后的数据，以生成滤波后的数据；

将抖动信号应用于所述滤波后的数据，以生成随机化数据；

对所述随机化数据进行模运算，以生成包装后的数据；并且

将矩阵滤波器应用于所述包装后的数据以生成预编码后的数据；

其中，更新以下至少一种以顾及所述DSL系统中的变化：所述使用者可变滤波器；所述矩阵滤波器；所述模运算；所述抖动信号。

7.根据权利要求2所述的方法，其中对所述编码后的信号进行可调节预编码包括：对所述编码后的信号进行动态预编码；

进一步，对所述编码后的信号进行动态预编码包括：只有当所述预编码后的数据可能违背功率限制时，才将使用者可变反馈滤波器应用于所述编码后的数据以生成所述预编码后的数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述功率限制是以下功率中的一种：最大发送功率；或平均发送功率。

9.根据权利要求5所述的方法，其中以以下至少一种为出发点来应用所述模运算：减小所述预编码后的数据的发送功率；或最小化所述预编码后的数据的发送功率。

10.根据权利要求6所述的方法，进一步包括对所述矢量化DSL系统中的多条线路上的数据进行排序以得到这些数据被预编码的次序，其中如下选择所述排序：

首先对发往既不使用只进行减法的预编码也不使用模使能的预编码的接收机的数据进行预编码；

然后对发往使用只进行减法的预编码的接收机的数据进行预编码；

然后对发往使用模使能的预编码的接收机的数据进行预编码。

11.一种在包括多使用者发送机和单使用者接收机的多使用者矢量化DSL系统中传输数据的方法，该方法包括：

向所述发送机中的预编码器输入端提供编码后的数据；

对所述编码后的数据进行预编码以生成预编码后的数据，其中对所述编码后的数据进行预编码是可调节的；

在所述预编码器的输出端提供所述预编码后的数据；

通过信道向所述接收机发送所述预编码后的数据，所述预编码后的数据被所述接收机接收成为已接收的数据；

对所述已接收的数据进行解码。

12.根据权利要求11所述的方法，其中对所述编码后的数据进行预编码以生成预编码后的数据包括：

将使用者可变反馈滤波器应用于所述编码后的数据以生成滤波后的数据；

对所述滤波后的数据进行发送机模运算，以生成包装后的数据；并且

将矩阵滤波器应用于所述包装后的数据以生成经过处理的数据；

进一步，更新以下至少一种以顾及所述DSL系统中的变化：所述使用者-可变反馈滤波器；所述矩阵滤波器；或所述模运算。

13.根据权利要求11所述的方法，其中对所述编码后的数据进行预编码以生成预编码后的数据包括：将使用者-可变反馈滤波器应用于所述编码后的数据以生成滤波后的数据；

进一步，只有当信号功率与串音功率之比超过功率比门限时，才应用所述使用者-可变反馈滤波器。

14.根据权利要求12所述的方法，其中：

所述发送机模运算以减小或最小化所述预编码后的数据的发送功率为出发点来使用模板；并且

进一步，接收机模运算以在所述接收机中的检测期间最大化检测星座d_min为出发点来使用模板。

15.根据权利要求12所述的方法，其中对所述编码后的数据进行预编码以生成预编码后的数据进一步包括：在进行所述发送机模运算之前添加一抖动信号；并且

进一步，在进行所述接收机模运算之前，在所述接收机中将所述抖动信号移除。

16.一种用于利用DMT调制的多使用者矢量化DSL系统的可调节音调预编码器，所述可调节预编码器包括：

具有输入端和输出端的乘法单元，其中所述乘法单元被配置为将多使用者矩阵滤波器应用于在所述乘法单元输入端处提供的数据信号，以便在所述乘法单元输出端处生成预编码后的数据信号；

其中所述预编码器可以被调节为顾及以下至少一种：

与预编码后的数据有关的功率限制；或

影响预编码后的数据的信道改变和噪声特性改变。

17.根据权利要求16所述的音调预编码器，其中一连接到所述可调节预编码器的控制器更新所述多使用者矩阵滤波器。

18.根据权利要求16所述的音调预编码器，进一步包括：

减法单元，其输出端连接到所述乘法单元输入端，其中所述减法单元被配置为将一多使用者可变反馈滤波器应用于在所述减法单元输入端处的所述编码后的数据信号，以在所述减法单元输出端处生成滤波后的数据信号；

其中一连接到所述可调节预编码器的控制器更新所述多使用者可变反馈滤波器。

19.根据权利要求18所述的音调预编码器，其中当由于将所述多使用者可变反馈滤波器应用于所述编码后的数据信号使功率条件被违背时，所述控制器禁止所述减法单元。

20.根据权利要求18所述的音调预编码器，进一步包括一模操作器，该模操作器的输入端连接到所述减法单元，该模操作器被配置为将模运算应用于所述滤波后的数据信号以减小发送功率并在模操作器输出端生成包装后的数据信号。

21.根据权利要求20所述的音调预编码器，进一步包括连接在所述减法单元与所述模操作器之间的抖动信号发生器，其中所述抖动信号发生器被配置为在所述模操作器应用模运算之前，将抖动信号插入所述滤波后的输入信号。

22.根据权利要求4所述的方法，其中只有当信号功率与串音功率之比超过功率比门限时，才应用所述使用者可变反馈滤波器。

23.根据权利要求9所述的方法，其中最小化所述预编码后的信号的发送功率包括：通过针对初始发送区域中的各点(a，b)选择合适的m使得对于任何n，都有|(x_m，y_m)+(a+b)|≤|(x_n，y_n)+(a+b)|，来指定可以被优化为具有最小发送功率的发送区域。

24.根据权利要求4所述的方法，其中通过对所述使用者进行排序和利用所述排序进行预编码，来进行对所述编码后数据的自适应预编码。

25.根据权利要求10所述的方法，其中以使所述预编码发挥最大效益的方式来选择所述排序。

26.根据权利要求14所述的方法，其中所述发送机模运算模板不同于所述接收机模运算模板。

27.一种在DSL接收机中检测数据的方法，该方法包括：

接受所述数据；

利用一使d_min最大化的模板对所述数据进行检测。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述数据点星座是奇数个比特的星座。

29.根据权利要求27所述的方法，其中所述数据点星座是棋盘形星座。

30.一种对数据进行预编码以便在DSL系统中传输的方法，该方法包括：

对使用者数据进行编码以生成编码后的数据；并且

对所述编码后的数据进行预编码以生成预编码后的数据，其中对所述编码后的数据进行预编码包括：

应用使用者可变反馈滤波器以便从所述编码后的数据中移除串音，从

而生成滤波后的数据；

将模运算应用于所述滤波后的数据以生成包装后的数据；并且

将抖动信号应用于所述包装后的数据以生成所述预编码后的数据。

31.根据权利要求30所述的方法，其中应用模运算包括利用减小或最小化所述预编码后的数据的发送功率的发送模板。

32.根据权利要求17所述的音调预编码器，其中所述控制器与所述预编码器并置。

33.根据权利要求17所述的音调预编码器，其中所述控制器与所述预编码器分离。

34.根据权利要求17所述的音调预编码器，其中所述控制器是DSL优化器。

35.根据权利要求17所述的音调预编码器，其中所述控制器位于电信公司中。

36.根据权利要求19所述的音调预编码器，其中所述功率条件是以下功率中的一种：最大发送功率；或平均发送功率。

37.一种用于多使用者矢量化DSL系统的音调预编码器，该预编码器包括：

减法单元，被配置为将多使用者可变反馈滤波器应用于输入端数据信号，以生成具有一发送功率的发送信号；

连接到所述减法单元的模操作器，所述模操作器被配置为将模运算应用于所述发送信号以减小所述发送功率。

38.根据权利要求37所述的音调预编码器，进一步包括：用于自适应地使能和禁止所述减法单元和所述模操作器的控制器；

其中所述控制器被配置为，当将所述多使用者反馈滤波器应用于所述数据信号或将模运算应用于所述发送信号可能违背功率条件时，禁止所述减法单元和所述模操作器。

39.根据权利要求37所述的音调预编码器，进一步包括连接在所述减法单元与所述模操作器之间的抖动信号发生器，其中所述抖动信号发生器被配置为在所述模操作器应用模运算之前，将抖动信号插入所述发送信号。

40.根据权利要求37所述的音调预编码器，其中所述模操作器实施多个发送模模板，所述发送模模板具有减小或最小化所述发送信号的发送功率的形状。

41.根据权利要求37所述的音调预编码器，其中所述模操作器实施多个发送模模板，针对大于2的奇数个比特的发送模模板使用可以与采用发送模板优化规则的方形最佳发送模板一起使用的棋盘形星座。

42.根据权利要求41所述的音调预编码器，其中应用所述发送模板优化规则以生成方形发送模板，并且进一步，独立地将模运算应用于信号的实部和虚部。

43.根据权利要求41所述的音调预编码器，其中应用所述发送模板优化规则以生成方形发送模板，并且进一步，联合地将模运算应用于信号的实部和虚部。

44.一种用于多使用者矢量化DSL系统的音调预编码器，所述预编码器包括：

模操作器，被配置为将模运算应用于具有一发送功率的发送信号，以减小所述发送功率；

其中所述模操作器实施多个发送模模板，所述发送模模板具有减小或最小化所述发送信号的发送功率的形状。

45.一种用于多使用者矢量化DSL系统的音调预编码器，所述预编码器包括：

模操作器，被配置为将模运算应用于具有一发送功率的发送信号，以减小所述发送功率；

其中所述模操作器实施多个发送模模板，针对大于2的奇数个比特，所述发送模模板使用以下模板中的一种：

棋盘形模板；或

方形模板。

46.一种用于多使用者矢量化DSL系统的音调预编码器，所述预编码器包括：

模操作器，被配置为将模运算应用于具有一发送功率的发送信号，以减小所述发送功率；

其中所述模操作器分离地在编码后的使用者数据的实部和虚部上实现二维模运算。

47.一种用于多使用者矢量化DSL系统的音调预编码器，所述预编码器包括：

模操作器，被配置为将模运算应用于具有一发送功率的发送信号以减小所述发送功率；

其中所述模操作器联合地在编码后的使用者数据的实部和虚部上实现二维模运算。

48.一种用于通信系统的接收机，所述接收机包括：

模运算操作器；和

解码器；其中

所述模运算操作器接收数据，并利用在检测期间最大化d_min的模板来应用模运算。

49.根据权利要求48所述的接收机，其中所述接收机是单使用者接收机。

50.根据权利要求48所述的接收机，其中针对＞1的奇数个比特，星座是棋盘形星座。

51.一种包括连接到接收机的发送机的多使用者矢量化DSL系统，该系统包括：

所述发送机中的预编码器，所述编码器包括：

减法单元，被配置为将多使用者可变反馈滤波器应用于输入端数据信号，以生成具有一发送功率的发送信号；

连接到所述减法单元的模操作器，其中所述模操作器被配置为将模运算应用于所述发送信号以减小所述发送功率，和

所述接收机中的模操作器，被配置为通过将模运算应用于所接收的信号来对所述发送信号进行检测。

52.一种对DSL系统中的使用者数据进行自适应预编码的方法，该方法包括：

向预编码器输入端提供所述使用者数据；

对所述使用者数据进行自适应预编码以生成预编码后的数据；和

在预编码器输出端提供所述预编码后的数据。

53.根据权利要求52所述的方法，其中所述使用者数据是单使用者数据，并且进一步，进行所述预编码以减小符号间干扰的影响。

54.根据权利要求52所述的方法，其中所述使用者数据是多使用者数据，并且进一步进行所述预编码以减小串音干扰的影响。

55.跟据权利要求52所述的方法，其中对所述使用者数据进行的自适应预编码以与至少一种功率约束的兼容性为基础。

56.根据权利要求55所述的方法，其中当所述预编码后的数据可能违背功率损耗限制时，不对所述使用者数据进行预编码。

57.根据权利要求52所述的方法，其中只有当信号功率＞＞串音功率时，才进行预编码。

58.根据权利要求52所述的方法，其中只有当行优势不存在时，才进行预编码。

59.根据权利要求52所述的方法，其中对所述使用者数据进行自适应预编码包括对所述使用者数据进行模运算。

60.根据权利要求59所述的方法，其中对所述使用者数据进行模运算包括采用可变模运算，所述可变模运算被唯一地和单独地应用于各使用者的各音调。

61.根据权利要求52所述的方法，其中对所述使用者数据进行自适应预编码包括将抖动信号应用于所述使用者数据。

62.一种对DSL系统中的使用者数据进行自适应预编码的方法，该方法包括：

向预编码器输入端提供使用者数据；

对所述使用者数据进行预编码以生成预编码后的数据，其中对所述使用者数据进行预编码包括将抖动信号应用于所述使用者数据；并且

在预编码器输出端提供所述预编码后的数据。

63.根据权利要求62所述的方法，其中对所述使用者数据进行预编码包括对所述使用者数据进行模运算。

64.根据权利要求63所述的方法，其中对所述使用者数据进行模运算包括采用可变模运算，所述可变模运算被唯一和单独地应用于各使用者的各音调。

65.根据权利要求62所述的方法，其中所述使用者数据是单使用者数据，并且进一步，进行所述预编码以减小符号间干扰的影响。

66.根据权利要求62所述的方法，其中所述数据是多使用者数据，并且进一步，进行所述预编码以减小串音干扰的影响。

67.一种传输数据的方法，包括：

在发送机中对所述数据进行编码，其中对所述数据进行编码包括：使用一在所述数据被发送时减小或最小化所述数据的发送功率的编码星座模板；并且

在接收机中对所述数据进行解码，其中对所述数据进行解码包括：使用一最大化d_min的解码星座模板。

68.根据权利要求67所述的方法，其中所述数据是单使用者数据，并且进一步，进行所述编码以减小符号间干扰的影响。

69.根据权利要求67所述的方法，其中所述数据是多使用者数据，并且进一步进行所述编码以减小串音干扰的影响。

70.根据权利要求67所述的方法，其中所述编码星座模板是二维模板。

71.一种对DSL系统中的多使用者数据进行预编码的方法，该方法包括：

向预编码器输入端提供所述多使用者数据，其中所述所使用者数据包括多个单独的使用者信号；

对所述多使用者数据进行预编码以生成预编码后的数据，其中对所述多使用者数据进行预编码包括：针对各使用者信号，使用二维预编码星座模板；和在预编码器输出端提供所述预编码后的数据。

72.一种对DSL系统中的多使用者数据进行预编码的方法，该方法包括：

向预编码器输入端提供所述多使用者数据，其中所述多使用者数据包括多个单独的使用者信号；

对所述多使用者数据进行预编码以生成预编码后的数据，其中对所述多使用者数据进行预编码包括将可变模运算应用于各使用者信号；并且

在预编码器输出端提供所述预编码后的数据。

73.一种计算机程序产品，包括：

机器可读介质；和

包含在所述机器可读介质中的程序指令，所述程序指令指定一种对编码后的数据进行预编码以便在多使用者矢量化DSL系统中传输的方法，该方法包括：

对所述编码后的数据进行预编码以生成预编码后的数据，其中对所述编码后的数据进行预编码包括：将使用者可变反馈滤波器应用于在所述预编码器输入端处的所述编码后的数据以生成滤波后的数据。

74.根据权利要求73所述的计算机程序产品，其中自适应地对所述编码后的数据进行预编码。

75.根据权利要求74所述的计算机程序产品，其中当所述预编码后的数据可能违背功率损耗限制时，不对所述编码后数据进行预编码。

76.根据权利要求73所述的计算机程序产品，其中对所述编码后数据进行预编码进一步包括：对所述滤波后的数据进行模运算以生成包装后的数据，所述包装后的数据是所述预编码后的数据。

77.根据权利要求73所述的计算机程序产品，其中对所述编码后的数据进行预编码进一步包括：

将抖动信号应用于所述滤波后的数据以生成随机化数据；并且

对所述随机化数据进行模运算以生成包装后的数据，所述包装后的数据是所述预编码器输出端处的所述编码后的数据。

78.根据权利要求76所述的计算机程序产品，其中以减小或最小化所述预编码后的数据的发送功率为基础来应用所述模运算。

79.根据权利要求73所述的计算机程序产品，其中对所述编码后的数据进行预编码包括对所述使用者排序，并利用所述排序进行预编码。

80.根据权利要求79所述的计算机程序产品，其中使所述预编码发挥最大效益的方式来选择所述排序。

81.一种计算机程序产品，包括：

机器可读介质；和

包含在所述机器可读介质中的程序指令，所述程序指令指定一种对DSL系统中的使用者数据进行预编码的方法，该方法包括对所述使用者数据进行自适应预编码以生成预编码后的数据。

82.根据权利要求81所述的计算机程序产品，其中对所述使用者数据进行自适应预编码包括：对所述使用者数据进行模运算，并且进一步所述对所述使用者数据进行模运算包括：采用可变模运算，所述模运算被唯一地和独立地应用于各使用者的各音调。

83.根据权利要求81所述的计算机程序产品，其中对所述使用者数据进行自适应预编码包括：将抖动信号应用于所述使用者数据。

84.一种计算机程序产品，包括：

机器可读介质；和

包含在所述机器可读介质中的程序指令，所述程序指令指定一种在包括多使用者发送机和单使用者接收机的多使用者矢量化DSL系统中传输数据的方法，该方法包括：

对所述编码后的数据进行预编码以生成预编码后的数据，其中对所述编码后的数据进行预编码包括：

将使用者可变反馈滤波器应用于在所述预编码器输入端处的所述编码

后的数据，以生成滤波后的数据；

对所述滤波后的数据进行发送机模运算以生成包装后的数据，所述包装后的数据是所述与编码器输出端处的预编码后的数据。

85.根据权利要求84所述的计算机程序产品，其中所述发送机模运算以最小化所述预编码后的数据的发送功率为出发点来使用模板。

86.一种计算机程序产品，包括：

机器可读介质；和

包含在所述机器可读介质中的程序指令，所述程序指令指定一种对DSL接收机中所接收的数据进行检测的方法，所述方法包括利用一使d_min最大化的模板对所接收的数据进行检测。

87.根据权利要求86所述的计算机程序产品，其中所述方法进一步包括：多所接收的数据进行接收机模运算，以生成未包装的所接收数据，其中所述模运算使用一使d_min最大化的模板。

88.根据权利要求87所述的计算机程序产品，其中所述方法进一步包括：在进行所述接收机模运算之前，从所接收的数据中移除抖动信号。

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