CN101238693B - Dsl系统装载和排序 - Google Patents

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Abstract

在诸如DSL捆扎的通信系统中，为单侧和双侧矢量化线路组提供了装载和排序技术，以及也可以在单线路上使用的装载方法。对于单使用者线路，针对给定参数集合来对比特和能量进行最佳分配，所述参数集合可以包括：最大速率、最小速率、最大容限、目标容限、最小容限及任何形状的PSD掩码。可以在单使用者装载中使用迭代、在装载期间的比特交换或在装载期间的自适应容限更新，其具有低复杂度，并且可以用于各种装载目标和/或目的，例如速率自适应、容限自适应和固定容限目标。对于多使用者矢量化系统，为速率区内所供应的速率元组提供了排序和装载，所述排序和装载确定可接受的使用者装载和排序，以便可以实施所述速率元组。对于单侧矢量化DSL，一些装载和排序针对矢量化线路上的指定速率集合，为各使用者的各音调确定可接受的比特分配、能量分配和解码/预编码排序。PSD确定、排序和比特分配可以在多使用者装载和排序中迭代地使用，并且可以增大和改变在单线路中(或在针对单使用者的被捆绑多线路中)使用的比特交换程序所使用的准则，以便可以针对所有的使用者达到期望的速率矢量。次序交换可以将超平面的恒定速率和凸子集内的比特矢量和/或速率矢量朝各线路所期望的使用者速率矢量调节。

Description

DSL系统装载和排序
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10日提交的、标题为“DSL SYSTEM LOADING ANDORDERING(DSL系统装载及排序)”的美国临时申请No.60/686,348(代理机构编号No.0101-p19p)，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
数字用户线路(DSL)技术为现有电话用户线路(称为环路和/或铜缆)上的数字通信提供潜在的大带宽。特别地，DSL系统可以通过使用离散多音调(DMT)线路代码来调整用户线路的特性，该线路代码向各个音调(或子载波)分配若干个比特，所述各个音调可以调整到在用户线路每一端的调制解调器(通常是既作为发射机又作为接收机的收发机)的训练和初始化期间所确定的信道状况。
在利用DMT调制的DSL系统中，在实际发送信息之前的称为初始化或训练的阶段，发送侧和接收侧必须对用于数据传输的配置参数进行协商。在所有此类系统中，在正常运行之前需要确定的重要参数集合包括功率谱密度和比特分配。此外，对于多线路矢量化系统，还必须确定线路的排序。部署实践要求DSL系统在特定约束下运行，所述约束例如数据速率、容限、发送功率、发送功率谱密度及各种相关参数。现有的用于功率谱密度确定和比特分配的方法无法产生能够满足以上所有约束的有效解决方案。以前不曾提出过针对比特分配、功率谱密度确定和线路排序的有效解决方案。
允许对单条通信线路和矢量化通信系统进行有效的装载和/或排序的系统、方法及技术将在本领域中展现明显进步。另外，可以容易地与控制器等集成、受控制器等控制和/或由控制器等辅助的系统、方法及技术等同样将在本领域中展现明显进步。
发明内容
本发明的实施例为单使用者和多使用者通信系统提供新的装载方法。对于多使用者矢量化系统，为速率区内所供应的速率元组供给排序方法及装载方法。所述方法确定可接受的使用者装载和排序，以便可以实现速率元组。
提供了用于单侧矢量化线路的装载和排序技术(虽然，如本领域技术人员将认知的，很多相同的技术、装置、方法、计算机程序产品等也可以应用于两侧矢量化线路)，还提供了也可以在诸如DSL捆扎的通信系统中的单线路上使用的装载技术。对于单使用者，本发明实施例针对给定的参数集合最佳地分配比特和能量，所述参数集合可以包括：最大速率、最小速率、最大容限、目标容限、最小容限和任何形状的PSD掩码。在本发明的单使用者装载中，可以利用迭代、在装载期间的比特交换、和/或在装载期间的自适应容限更新。该技术具有低复杂度，并且可以用于各种装载目的和/或目标，例如，速率自适应、容限自适应和固定容限目的。
对于单侧矢量化DSL，针对矢量化线路上的指定速率集合，为个使用者的各音调确定可接受的比特分配、能量分配和解码(例如，GDFE)/预编码的排序。在本发明某些实施例的多使用者装载和排序中，可以迭代地使用PSD确定、排序和比特分配。这些方法可以增大和改变用于在单线路中所使用的比特交换程序的准则(或者在被捆绑多线路中用于单使用者)，以便对于所有使用者和/线路，可以实现期望的速率矢量。一种恒定容限、贪婪装载方法或子方法可以被改变为包括和/或容纳以收敛的过程对矢量化DMT系统各音调上的解码/预编码进行排序。可以引入次序交换来将超平面的恒定速率和凸子集之内的比特矢量和/或速率矢量朝各线路所期望的使用者速率矢量的方向调节。如果所选择的速率元组没有过分接近所有矢量化线路的速率区边界，则该技术可以及早收敛。在各步骤中，当前速率元组和期望速率元组之间的距离都被减小。该程序取决于使用者区分过程，该过程可以将使用者分为3种类型-速率过低、速率过高和速率适当，并且该过程遵循修改后的功率最小化装载技术的各种情况。
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。
附图简要说明
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，其中：
图1是按照G.997.1标准的示意性方框参考模型系统，该系统可适用于可利用本发明实施例的ADSL、VSDL或其它通信系统。
图2是图示出一般的、示例性DSL部署的示意图。
图3A是图示在利用本发明一个以上实施例的比特装载期间所考虑的SNR容限的一个视角的标绘图。
图3B是图示在利用本发明一个以上实施例的比特装载期间所考虑的SNR容限的另一视角的另一标绘图。
图4是图示根据本发明实施例的一种以上单线路装载方法的流程图，该流程图有助于图示例2。
图5是图示根据本发明实施例的一种以上单线路装载方法的流程图，该流程图有助于图示例3。
图6A和图6B是图示根据本发明实施例的一种以上单线路装载方法的流程图。
图7是图示根据本发明一个以上实施例的多使用者装载的一个以上实施例的流程图。
图8是图示可与本发明实施例一起使用的次序交换的一个以上实施例的流程图。
图9是图示根据本发明一个以上实施例将新使用者并入多使用者矢量化系统的一个以上实施例的流程图。
图10A是根据本发明一个实施例的包括DSL控制单元的控制器。
图10B是根据本发明一个实施例的DSL优化器。
图11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允许对单条通信线路和矢量化通信系统进行有效的装载和/或排序的方法及装置。可利用本发明实施例的通信系统可以包括ADSL线路、VDSL线路、一条以上其他xDSL系统和/或线路，和/或其它任何可应用本发明的通信系统部件和/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。
如以下更详细的描述，对根据本发明的一个以上实施例的装载和排序的方法及技术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，或在通信设备中实现，或由通信设备实现。这种实现可以由本地设备(再次，例如，调制解调器)中的装载/排序控制单元和/或由诸如控制器(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)的远程设备中的装载/排序控制单元来控制和/或辅助。该装载/排序控制单元可以位于任何地方。在一些实施例中，具有装载/排序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/或装载/排序控制单元的结构、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一侧或两侧矢量化的ADSL和/或VDSL系统作为示例性通信系统。对于利用DMT调制的多线路矢量化DSL系统，比特分配和功率谱密度确定的问题变得更加复杂，原因是需要针对多条线路优化这些参数。另外，为了编码(通常用于上游传输)或解码(通常用于下游传输)，也都需要确定线路的排序。
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。NMS在某些情况下也称作元件管理系统(EMS)。NMS和EMS被认为是运行支持系统(OSS)的一部分。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-O。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将认知的。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将认知的。ATU-R 122和ATU-C 142由环路130连接在一起，在ADSL(和VDSL)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论坛技术报告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，多个收发机配对正在运行并且/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磁干扰明显地削弱。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(Fiber to 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。由终结于不同位置的线路引起的串音噪声通常不能被公知的决策反馈机制直接消除，而表现为可以被在此描述的本发明完全或部分消除的时变空间噪声。
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。
DMT DSL系统中的装载(即，为音调分配比特)通常由方法、子方法和/或其它相似的过程和/或程序来控制，以达到所期望的目标。例如，对于一组使用者来说，良好的装载方法确保个别使用者的速率尽可能高，或者在其它方面可行或可取，并且为使用者集合有效地生成针对所允许的速率元组区的最大容量。良好的装载还意味着针对给定速率和容限组合，数据传输所使用的功率最小或尽可能低，从而在扩大后的速率区内实现有效点(efficientpoint)。对于单线路使用者，良好的装载方法在使所使用的能量最小化的同时，使速率和/或容限最大化。差的装载方法可能造成某些使用者的数据速率很低，而其它使用者得到过量的速率或使用过量的功率资源或捆扎资源来实现该速率，这样就减小速率区的容量。在矢量化系统中，使用者的数据被解码和预编码的次序可以明显地扩展该速率区的容量。良好的速率区可以通过允许在使用者之间(例如，共享一捆扎的使用者)进行速率的最大和/或最有益的同时折衷来扩展使用者的系统性能(包括提高DSL服务提供者的收益)。
经常利用运行参数属性集来控制诸如DSL线路的通信线路，所述运行参数属性集限制、指明和/或建立各种实现参数和运行参数的范围。在DSL线路中，通常通过指定MAXSNRM、TSNRM、MINSNRM、Rmax、Rmin、PSDMASK、MAXNOMATP、MAXNOMPSD、MAXRXPWR、CARMASK、RFIBANDS和PSDREF(用于上游功率补偿)来确立单条线路或一组线路如何运行(这些参数中的每一个对于本领域技术人员都是众所周知的，并且可以在可适用于可利用本发明实施例的系统的一个以上标准中找到)。由于为容限和速率指定的是范围而不是取值，DSL调制解调器用来将比特载入DMT的比特装载方法或其它相似的传输方案需要找到服从诸如以下给出的优先级的解决方案(最好是可利用的最佳解决方案)：
-满足功率谱密度(例如，PSDMASK)和总功率(例如，MAXNOMATP)约束。
-在可获得的范围内(例如，在Rmax与Rmin之间)达到最大可能数据速率。如果该速率高于Rmin，则容限可能需要不少于目标容限(例如，TSNRM)。如果该速率为Rmin，则容限可能需要不少于最小容限(例如，MINSNRM)。
-在可获得的范围内(例如，在MINSNRM与MAXSNRM之间)达到最大可能容限。
-使用的能量最少。
受属性集限制的装载是DSL领域中的公共难题。本发明实施例阐述了随装载一起频繁出现的问题，还阐述了用于寻找最佳比特分配和能量分配的本方法、装置等。以下将结合等式(1)，利用归一化增量能量表格(或“IET”)表1来描述实例，等式(1)和表1如下：
ε＝2.8×100.98+(SNRM-CODGAIN)/10              等式(1)
Figure S2006800273252D00131
表1-针对无网格编码的归一化(关于噪声功率与信道增益之比)增量能量
CODGAIN是编码增益，SNRM是SNR容限，假设未编码SNR间隙(gap)为9.8dB，要求的误比特概率为10-7，并且ε表示用于运算能量的标度因数。如从等式(1)可见，当SNRM增加时，需要更多的能量，当编码增益增加时，需要更少的能量。能量还随着所要求的误比特概率增减。表1中只示出了归一化增量能量。真实的增量能量还取决于噪声级别和信道增益，并且可以通过用ε×10(|H|2-|N|2)/10代替等式(1)中的ε来找到，其中|H|2是以dB为单位的信道增益，|N|2是以dB/Hz为单位的噪声功率。
与单条线路装载有关的优选实施例的实施例不等同于之前的任何装载方法、子方法和/或技术，例如容限自适应技术、速率自适应技术及固定容限装载技术。当调制解调器正在被训练时，信道/噪声状态是未知的，例如，见表2中的等级1-7，表2如下：
信道和噪声状况 达到的容限(γ) 达到的速率(R) 备注
非常好 γ＝MAXSNRM  R＝Rmax 可以使用FM
很好 TSNRM＜γ＜MAXSNRM  R＝Rmax 可以使用MA(目标速率＝Rmax)
好 γ＝TSNRM  R＝Rmax 可以使用MA(目标速率＝Rmax)或RA(目标容限＝RSNRM)
中等 γ＝TSNRM  Rmin＜R＜Rmax 可以使用RA(目标容限＝RSNRM)
差 γ＝TSNRM  R＝Rmin 可以使用RA(目标容限＝RSNRM)或MA(目标速率＝Rmin)
很差 MINSNRM＜γ＜TSNRM  R＝Rmin 可以使用MA(目标速率＝Rmin)
非常差 N/A  N/A 调制解调器不能进入开始时间(showtime)
表2-由受属性集限制的装载产生的容限(γ)和速率(R)
虽然如此，之前的装载方法在假设TSNRM为最终达到的SNR容限的情况下构造它们的增量能量表格，并从增加一个比特所需的增量能量最小的那个音调开始分配比特(最小增量能量表格包含对将一附加比特装载到音调上所需要的增量能量进行预先运算得到的值，该值是已经装载的比特的数目的函数)。然后对增加一附加比特所需的增量能量最小的下一音调进行装载，等。如果添加附加比特达到Rmax或者违反MAXNOMATP(或任何其它功率参数)，则这些方法停止(如本领域技术人员将认知的，对于任何对PSDMASK或BITCAP的违反，可以通过将增量能量设为无穷大来获得与PSDMASK或BITCAP的一致性)。如果达到Rmax而没有违反MAXNOMATP，则可以将所有或部分剩余功率平均分配到所有音调，从而将这些音调的SNR容限从TSNRM增加到MAXSNRM或增加到最高可能SNRM。当PSDMASK平坦时，这些装载方法可以产生最佳或接近最佳的比特分配和功率分配。
然而，当PSDMASK不平坦时，这些之前的装载方法经常不能实现最佳或者甚至接近最佳的结果，例1中示出一个例子。
例1
简单的DMT系统采用两个音调，其中MAXSNRM＝30dB，TSNRM＝6dB，MINSNRM＝0dB，而且Rmax＝Rmin，使得每个DMT符号只需装载1比特。PSDMASK、信道状况和噪声状况在表3中示出：
音调1 音调2
PSDMASK -40dB/Hz -80dBm/Hz
信道插入损失 0dB 0dB
噪声功率 -100dB/Hz -101dBm/Hz
以最大功率传输的SNR 60dB 21dB
针对TSNRM＝6，1比特分配的增量能量 K×100.98+(6-3-100)/10，(假设编码增益为3dB，K为常数) K×100.98+(6-3-101)/10，(假设编码增益为3dB，K为常数)
表3-具有两个音调的简单DMT系统
由于音调2的噪声更小，所以一比特分配所需增量能量对于音调2更小。因此，之前的装载方法会将所述单个比特分配给音调2。假设对于1比特装载，21dB的SNR对应于7dB的SNR容限，则之前的装载方法结束于7dB的SNR容限，其小于MAXSNRM＝30dB。然而，如本领域技术人员显而易见的，最佳的比特分配方法应当为音调1分配所述单个比特，其中以最大功率传输时SNR为60dB，以便可以实现MAXSNRM＝30dB。
与单条线路装载有关的本发明实施例提供了针对任意形状的PSDMASK和任何其它参数值来优化装载的方法、装置等。这些实施例利用如下一项以上技术(如本领域技术人员将认知的，这些技术可以组合使用)：
迭代；
在装载期间进行比特交换；和/或
在装载期间进行自适应容限更新。
在比特装载方法的场合中，有两种可替代的方式来考虑SNR容限。一种方法，在图3A中示出，假设具有0dB容限310(被定义为噪声与信道增益之比)的归一化噪声已经从310均匀地增加所要求的容限量直到315，在此假设下进行比特装载。另一种方法，在图3B中示出，假设初始归一化噪声320达到期望水平325，在此假设下进行比特装载，但是然后分配额外的功率以提供SNR容限330。严格地说，这两个程序可能得出不同的结果。然而，对于实际的实现来说，结果是相同的。以下的例子为了解释SNR容限，采用图3B的方法。
例2
如本领域技术人员将认知的，需要针对所有的音调一起考虑能量分配和比特分配，以便性能不会被仅仅一个或若干个音调显著损害。例2是利用容限自适应迭代进行受属性集限制的单条DSL线路装载的例子。图4也图示出与例2有关的一个以上实施例(将引用图4中的标记)：
A、在405，利用TSNRM进行装载——利用SNRM＝TSNRM创建增量能量表格。利用使用增量能量表格的任何合适的速率-自适应装载技术。将所得到的速率定义为R1。在410，如果R1在Rmin与Rmax之间，则在415报告比特分配和能量分配并退出。
(1)如果R1大于Rmax，则经由分支420转到步骤B。
(2)如果R1小于Rmin，则经由分支430转到步骤C。
B、R1＞Rmax——在425，利用SNRM＝MAXSNRM创建增量能量表格，并利用使用该增量能量表格的任何合适的速率-自适应技术。将所得到的速率定义为R2。
(1)如果在440，R2≥Rmax：在442，利用任何合适的使用SNRM＝MAXSNRM、Rmax以及增量能量表格的固定容限装载方法。报告比特分配和能量分配，并退出。
(2)如果在440，R2＜Rmax：进行以下迭代：
(a)在444，在TSNRM与MAXSNRM之间选择一SNRM值(例如，一接近TSNRM与MAXSNRM的均值的取值)。针对所选的SNRM，创建增量能量表格，并利用使用该增量能量表格的速率自适应装载方法。将所得到的速率定义为R3。
(b)如果在450，R3可接受地接近Rmax(例如，在10％以内)，则在452报告比特分配和能量分配并退出。如果在450，R3不可接受地小于Rmax，则在454，设置MAXSNRM＝SNRM，并转到B(2)(a)。如果在450，R3大于Rmax，则在456设置TSNRM＝SNRM并转到B(2)(a)。
C、R1＜Rmin——在435，利用SNRM＝MINSNRM创建增量能量表格，并利用使用该增量能量表格的速率-自适应装载方法。将所得到的速率定义为R4。
(1)如果在460，R4＜Rmin：不能满足最小速率要求。在462，报告错误，并退出。
(2)如果在460，R4≥Rmin：进行以下迭代：
(a)在464，在TSNRM与MINSNRM之间选择SNRM值(例如，接近TSNRM与MINSNRM的均值的取值)。针对所选的SNRM，创建增量能量表格，并利用使用该增量能量表格的速率-自适应装载方法。将所得到的速率定义为R5。
(b)如果在470，R5可接受地接近Rmin，则在472，报告比特分配和能量分配，并退出。如果在470，R5不可接受地小于Rmin，则在474，设置TSNRM＝SNRM，并转到C(2)(a)。在470，如果R5大于Rmin，则在476，设置MINSNRM＝SNRM，并转到C(2)(a)。
以上例2的方法利用SNRM的各种值频繁地更新增量能量表格，并且可以通过预先计算出的SNRM＝MINSNRM的增量能量表格来有效地实现这些更新。当SNRM等于MINSNRM时，所使用的发送能量最小，并且只有最小数目的表项由于BCAP或PSDMASK而具有无穷大的取值。针对不同于MINSNRM的给定SNRM，可以以如下的方式有效地调节所述项。如从等式(1)可见的，发送能量与所选的SNRM成正比。因此，更新后的表格中的所有项将等于将初始表格的项(即，其中SNRM＝MINSNRM)缩减以dB为单位的差额(SNRM-MINSNRM)。在装载中有两个与能量直接相关的其它参数-PSDMASK和MAXNOMATP。因此，可以通过差额(SNRM-MINSNRM)来对PSDMASK进行归一化，从而计算应当具有无穷大取值的表格项，而不用创建新的能量表格。另外，可以通过差额(SNRM-MINSNRM)来对MAXNOMATP进行归一化，以便考虑到初始表格是针对MINSNRM计算的。以这种方式继续进行，只需构造一个增量能量表格，极大地简化了任何频繁的更新。
例2的方法利用众所周知的装载方案的一次以上(子方法)迭代来找到最优的比特分配和能量分配，所述众所周知的装载方案例如速率自适应、容限自适应和/或固定容限方法。迭代次数取决于信道/噪声状况(例如，见表2中的等级1至7)，最小可以为1。
例3
根据本发明实施例的另一项技术在装载期间采用比特交换，例3示出该技术的一个例子。图5也图示出与例3有关的一种以上方法的实施例500。在现有的DSL系统中，通常为了最大化所有音调的最小容限，只在SHOWTIME期间采用比特交换。在本发明的某些实施例中，在进入SHOWTIME之前，在装载过程的最后部分期间使用比特交换，以便在比特交换不是最佳的情况下，最大化(或至少提高)容限。
任何合适的装载子方法510首先用来寻找初始比特和能量装载。在进入530的SHOWTIME之前，应用比特交换子方法520(例如，本领域技术人员众所周知的Levin-Campello方法)来最大化(或至少提高)所有音调上的最小容限。例如，利用上述例1的简单装载方法作为子方法520，将向音调2指派1个比特。比特交换子方法或其他过程在进入SHOWTIME 530之前，将指派得较差的比特移动到音调1，从而实现最佳比特分配。
例4
根据本发明实施例的另一项技术在装载期间采用自适应容限更新，例4示出该技术的一个例子。图6A和6B也图示出与例4有关的一种以上方法实施例600(注意，在图6A和6B的例子中，使用变量G将来代替以下讨论中的变量γ)。当PSDMASK等不平坦时，可能需要改变容限自适应装载过程，原因是以具有比可达到容限更小的容限的增量能量表格为基础的装载可能向过于积极地具有严格PSDMASK约束的音调指派比特。这样可能导致比其它方式更低的容限(例如，例1的方式)。根据本发明的这一方面，容限自适应装载的一个实施例采用迭代方法，与上述例2中的方法相似。在以下的例子中，利用对可达到的容限值γ的调节(例如，来代替TSNRM)。
A、初始化(例如，见图6A的602)：
(1)利用ε＝2.8×100.98+(MAXSNRM CODGAIN)/10来运算增量能量表格(使用MAXSNRM来代替TSNRM)
(2)将Etotal设为0
(3)针对所有n＝n1…nN(n为DMT音调索引，n1为第一音调，nN为最后一个音调，N个音调被考虑用于装载)，将所有En和bn设为0
(4)将假定可达到的容限值γ设为MAXSNRM
B、第一阶段(例如，见图6A的步骤604-614)：在假设可达到γ＝MAXSNRM和R＝Rmax的情况下进行装载。
将各比特连续地添加到所有音调中具有最小增量能量(ΔEn(bn+1))的音调。如果对于某音调，通过添加附加比特违反了PSDMASK或BITCAP，则对于那个音调，认为ΔEn(bn+1)是无穷大。每当添加比特时，将Etotal增加ΔEn(bn+1)。继续进行直到满足以下两条停止准则之一：
(1)已经达到Rmax：退出并返回γ、Rmax、En和bn。
(2)通过添加附加比特，Etotal超过MAXNOMATP：则不能实现MAXSNRM，并且应当将γ调节为更低的容限值。将γ、Etotal和En减小Δγ(例如，1dB)，并利用减小后的γ对增量能量表格进行重新运算。因为γ被减小，装载比特所需的能量更少，并且在PSDMASK固定的情况下，每个音调中将装载更多的比特。因此，增量能量表格将可能允许装载附加比特。移动到第二阶段。
C、第二阶段(例如，见图6A的步骤616-628)：假设在可达到TSNRM≤γ＜MAXSNRM和R＝Rmax的情况下进行装载。
将各比特连续地添加到所有音调中具有最小ΔEn(bn+1)的那个音调。如果对于某音调，通过添加附加比特违反了PSDMASK，则对于那个音调，认为ΔEn(bn+1)为无穷大。每当添加比特时，将Etotal增加ΔEn(bn+1)。继续进行直到满足以下两条停止准则之一为止：
(1)已经达到Rmax：退出，并返回γ、Rmax、En和bn。
(2)通过添加附加比特，Etotal超过MAXNOMATP：则不能实现γ，应当再次将γ调节为更低的容限值。将γ、Etotal和En减小Δγ(例如，1dB)，并利用减小后的γ对增量能量表格进行重新运算。由于γ被减小，装载比特所需的能量更少，并且在PSDMASK固定的情况下，在各音调中可以装载更多的比特。因此，增量能量表格将可能允许装载附加比特。如果γ＞TSNRM，则重新开始该第二阶段，否则，移动到第三阶段。
D、第三阶段(例如，见图6B的步骤630-640)：在假设可达到γ＝TSNRM和Rmin＜R＜Rmax的情况下进行装载。
将各比特连续地添加到所有音调中具有最小ΔEn(bn+1)的那个音调。如果对于某音调，通过添加附加比特违反了PSDMASK，则对于那个音调，认为ΔEn(bn+1)为无穷大。每当添加比特时，将Etotal增加ΔEn(bn+1)。继续进行直到满足以下停止准则为止：
(1)通过添加附加比特，Etotal超过MAXNOMATP：
(a)如果R≥Rmin，退出，并返回γ＝TSNRM、R、En和bn。
(b)否则，对于γ＝TSNRM，不能实现Rmin。将γ、Etotal和En减小Δγ(例如，1dB)，并利用减小后的γ对增量能量表格进行重新运算。由于γ被减小，装载比特所需的能量更少，并且在PSDMASK固定的情况下，在各音调中可以装载更多的比特。因此，增量能量表格将可能装载附加比特。移动到第四阶段。
E、第四阶段(例如，见图6B的步骤642-656)：在假设可实现MINSNRM≤γ＜TSNRM和R＝Rmin的情况下进行装载。
将各比特连续地添加到所有音调中具有最小ΔEn(bn+1)的那个音调。如果对于某音调，通过添加附加比特违反了PSDMASK，则对于那个音调，认为ΔEn(bn+1)为无穷大。每当添加比特时，将Etotal增加ΔEn(bn+1)。继续进行直到满足以下两条停止准则之一为止：
(1)已经达到Rmin：退出，并返回γ、Rmin、En和bn。
(2)通过添加附加比特，Etotal＞MAXNOMATP：将γ、Etotal和En减小Δγ(例如，1dB)，并利用减小后的γ对增量能量表格进行重新运算。如果MINSNRM≤γ，则移动到第四阶段，否则，退出并返回LOADING_FAILED(即，即使对于MINSNRM，也不能实现最小数据速率需求Rmin)。
不像利用迭代的示例性子方法，最后的子方法不需要对独立装载进行多重试验。即使随着子方法的进展，容限值γ被调节，但是来自前一步骤的比特分配被保持，并且只添加附加比特以了解装载是否完成。
在例4的第一阶段中，假设MAXSNRM是可达到的，利用在假设MAXSNRM是可达到的容限值的情况下运算出的增量能量表格对比特进行装载。如果装载达到Rmax而没有违反MAXNOMATP条件，则停止装载，并返回所达到的比特和能量分布。
如果在达到Rmax之前停止比特装载，则可达到的容限假设就减小Δγ，并且对现在可装载的附加比特(例如，导致比特装载由于违反PSDMASK和/或MAXNOMATP而停止的附加比特)进行装载以了解是否能够达到Rmax。通常选择Δγ为1dB。然而，例如，如果所装载的数据速率远小于Rmax，则可以选择更大的值。这种对Δγ的较大选择使该过程加速。在减小该容限假设之后，直到前一步骤所达到的现有比特和能量分配被用作连续点(而不是从第一比特重新开始装载)，并且对附加比特进行分配。如果根据表1某种条件被满足，则该过程完成，否则，以更小的取值γ继续进行该过程。
在本发明的某些实施例中，可能期望进行至少两轮信道/噪声识别和比特装载。在第一轮中，以标称功率级别探测所有音调(即，所有音调都以标称功率级别发送)。这意味着失真和诸如ISI的其他与信号相关的效应很强。可以利用上述方法来进行第一轮比特装载，其中某些音调将被指派以0比特和0增益，或者可能被指派以0比特和某种低于标称功率级别(被监测的音调)的较小增益。在第二轮中，利用前一比特装载程序的增益分配对音调进行探测。具有更少音调的失真效应可能更小，潜在地增加了某些音调上的SNR。可以利用来自第二轮信道/噪声识别的更准确的信息来进行第二轮比特装载。以上程序可以延伸到3轮以上。
在继续进行时，本发明实施例找到最佳比特分配和能量分配，保证对于任何形状的PSDMASK或任何类似的约束，在所有所装载的音调上容限都相同或相当。如本领域技术人员将认知的，该方法可以应用于其它DSL系统、参数及情形。此外，在某些情况下，这些方法可以应用于其它通信系统，如本领域技术人员将认知的。
在DSL调制解调器的某些实现中，诸如minEn的取值可以限制每个音调的最小发送能量。在这种情况下，可以在装载完成之后调节En以便En，new＝max(minEn，En)。以其他方式，minEn可以直接反映在任何适当的增量能量表格中。
根据本发明的受属性集限制的装载可以替代之前所要求和/或所使用的所有容限自适应、速率自适应和固定容限方法。当要求容限自适应系统时，可以将TSNRM设为足够大的数目。当要求速率自适应系统时，可以将Rmax设得足够大，同时可以将MAXSNRM和MINSNRM都设为TSNRM。当要求固定容限系统时，可以以恰当的MAXSNRM来使用装载，因为这自然地实现了固定容限。根据本发明的受属性集限制的装载技术在任何PSDMASK形状或其他功率谱密度需求和/或参数下，都提供最佳或接近最佳的比特分配和能量分配。
在多使用者/多线路矢量化DSL系统中，正如单条线路装载的情形，单侧矢量化DSL系统(例如，具有U条线路，各自具有N个音调)中的各线路u具有其自身的属性集约束，在该约束中必须满足的参数例如MAXSNRMu、TSNRMu、MINSNRMu、Rmax，u、Rmin，u、PSDMASKu、MAXNOMATPu、MAXNOMPSDu、MAXRXPWRu、CARMASKu、RFIBANDSu和PSDREFu(用于上游功率补偿)。某些使用者可能能够达到MAXSNRMu和Rmax，u，而其它使用者可能只能达到TSNRMu和Rmin，u。
在很多早先的系统中，只考虑针对给定功率约束的速率优化或针对给定速率约束的功率优化。即使对于这些早先方法中的最优方法来说，除了当速率之和被最大化时之外，只能通过复杂的凸(convex)优化程序来找到最佳频谱。在为U条线路指定速率和容限范围时，找到最佳解决方案是非常困难的，尤其是在尝试对PSD、排序、比特分配以及作为结果的速率和容量进行联合优化时。
本发明实施例提供可行的计算方法，其中PSD、排序和比特分配通过迭代运算得出。可以在排序优化(在此也称为“次序交换”)期间采用独立的迭代来减小整个方法的复杂度。
当所有的线路可以被一起训练时，需要确定三个表征线路和/或表征服务的参数来完成装载：
-功率谱密度(PSD)；
-解码和/或预编码的排序；和
-对各使用者的各音调的比特分配。
可以对所有的三个因数进行联合确定，但是以该方式找到最佳解决方案非常复杂。
根据本发明的方法顺序地确定PSD、排序和比特分配，从而比上述联合确定问题更加简单。图7中示出根据本发明实施例的方法700的一个图示。如图7所见，在710初始化之后，优化720包括一具有三个步骤的序列，即PSD确定、比特分配和排序，这三个步骤的顺序可以改变(例如，可以以排序、PSD和比特分配的顺序进行)。在某些情况下，一般认为排序726需要首先进行，然后可以实现PSD 722和比特分配724。然而，如果初始结果不是所期望的，则可能要改变排序，实质上，通过具有排序变化的这些步骤的循环(或许有若干次)导致能量和/或比特分配的变化。通常，只要进入比特分配阶段之前给定初始或现有PSD和排序，则可以使用任意序列。在某些情况下，为了完成装载，期望将该序列执行至少两次，并在730进入SHOWTIME。事实上，通常，在顺序地进行720的处理时，可以根据需要重复一个以上步骤722、724、726。
当首先对于所有使用者决定和固定PSD时，所有音调都分离(decouple)，从而允许使用简单的方法来排序。一旦决定排序，则确定了各使用者的音调的SNR，并且可以利用略经修改的单使用者装载来确定比特分配。诸如DSL优化器的控制器可以总是如同所有线路都可以一起训练那样来执行装载，并且随后确定如果一些线路已经活跃时如何实现该结果。然而，单独的线路可以在没有控制器知识的情况下进行装载。各线路从控制器接收比特速率和任何PSD约束，并不知道自己在所选择的次序中的位置。然后线路可以在运行(经常被称为“比特交换”)期间初始地或连续地进行其装载，以确保满足比特速率和能量约束。线路的装载实现不知道次序。控制器知道次序，并基于其指派给线路集合(在各音调上)的次序，来为各线路确定比特和能量约束。如以上提到的，在本发明某些实施例中，首先确定PSD(或Eu，n，分配给使用者u的音调n的能量)。由于在CO侧完成了矢量化，上游结构和下游结构不同。
对于上游结构，当总能量(例如，MAXNOMATP)是限制性约束时，确定PSD的一种方法是针对矢量化多接入信道运行迭代注水(water-filling)，以便总速率(在本领域中也称为“速率之和”等，其为所有使用者的数据速率之和)被最大化。当PSDMASK是限制性约束时，则可以选择与PSDMASK相同的PSD。当一个以上使用者要求比其他使用者更高的优先权来达到速率目标时，则可以在其它使用者之前对各优先使用者的频谱进行优化(例如，由优先使用者的优先权确定对优选使用者的优化次序)。也可以利用给定速率集合或速率元组来对使用者执行迭代注水，其中各线路执行带有源自非矢量化使用者和矢量化使用者的噪声的固定容限注水，对于给定线路，该噪声没有被消除。在这种情况下，在任意和所有音调上的最优排序是将具有最高数据速率的使用者置于最有利的位置(即，在所有其它使用者被消除的情况下最后被消除的位置)。当使用者的排序已经固定时，可以利用给定的排序对PSD进行优化。
对于上游结构，确定PSD的另一种方法是，解决在最小化使用者能量的加权和的同时，或者在满足能量矢量约束的同时，达到由速率元组指定的给定使用者数据速率集合的问题。这些问题的解决方案对于本领域技术人员是众所周知的(例如，在2005年秋季期间在斯坦福大学所讲授的课程EE479中第13章第13.4节和第13.5节；所述第13章出于所有目的以其整体合并于此)。
在只利用差分激励(即，具体地说，没有幻象模式或分路配对模式被激励)的矢量化系统中发生的称为“行优势”(上游)或“列优势”(下游)的情形下，如果所有线路上的噪声是白噪声，并且在线路与线路之间没有相关性，则通常可以采用任何次序。然而，就一切情况而论，利用以上任意一种采用迭代注水或使用与PSDMASK相等的PSD的单线路装载方法可能指派不必要的大能量。在此使用术语“迭代注水”时，它应当被理解为实际的方法可以是对于任何使用者，将比特添加到增量能量代价最低的位置处。已知这种最低增量代价装载在所有的线路独立运转时是收敛的。即使当其他线路通过利用同一类型的装载方法同时改变其频谱时，依然会发生这种收敛。
根据本发明的方法可以减小发送功率，并且向包括在矢量化系统中的线路以及不包括在矢量化系统中的线路强迫礼貌：
-在确定PSD之前，可以恰当地调节MAXNOMATP或PSDMASK。一种方法采用从前一操作中或从前一次对装载方法或子方法的执行中得到的预期容限。可以每次都对该预期容限进行较小的调节，并且在多次矢量训练之后，该方法将收敛。
-在以下所解释的比特分配时，可以省略使容限大于MAXSNRM的不必要功率。
-在以下的SHOWTIME次序交换方法或系统模型中，可以降低使容限大于MAXSNRM的不必要功率。
对于下游结构，本领域技术人员公知的对偶性(duality)结果可以用来将任何下游广播(“BC”)映射到等效多接入信道(例如，在2005年秋季期间在斯坦福大学所讲授的课程EE479中第14章第14.5节；第14章出于所有目的以其整体合并于此)。相对于上游PSD，以上讨论的PSD分配可以在对偶多接入信道上使用，然后再将其映射回初始的广播信道。当MAXNOMATP是限制性约束时，一种确定PSD的方法是以对偶矢量化多接入信道的总功率约束运行迭代注水，以便速率之和被最大化。当PSDMASK是限制性约束时，则可以选择与PSDMASK相同的PSD。当一个以上使用者的速率目标具有优先权时，则可以在其他使用者之前对这些使用者的频谱进行优化。当使用者的排序已经固定时，可以利用给定的排序对PSD进行优化。就一切情况而论，可能会指派不必要的大能量，并且以上讨论结合上游情况所使用的方法可以减小包括在矢量化系统中以及不包括在矢量化系统中的线路上的发送功率并强迫/加强礼貌。
在此提出一种示意性的PSD确定方法。以使速率之和最大化的迭代注水方法来使用广播信道及其等效多接入信道之间的对偶性。如本领域技术人员众所周知的，利用对偶多接入信道代替初始广播信道用于PSD确定，因为多接入信道PSD优化问题是凸的。因此，可以使用诸如迭代注水的高效计算方法。一旦确定多接入信道的PSD集合，则可以利用众所周知的等式/技术找到广播信道的相应PSD。
对于具有U个使用者的通信系统，对偶变换可以描述如下。在不同的下游接收机位置处的信道输出矢量可以写为：
y = H * x + n = h 1 * · x + n 1 h 2 * · x + n 2 · · · h U * · x + n U 等式(2)
其中hU *是H*的第U行(hU是H的第U列)，并且表示U×1矢量输入符号x的矢量变换。对于这个等式，音调索引被降低，该等式独立地应用于矢量化DMT系统中的所有音调，所有项都被该音调索引。
矢量输入x可以被构造为与各使用者相对应的U个输入矢量之和
x = Σ u = 1 U x u 等式(3)
各使用者的矢量输入符号具有自相关矩阵：
Figure S2006800273252D00282
等式(4)
并且整体自相关为
Figure S2006800273252D00283
等式(5)
使用者u的该矢量符号的总能量为 E u BC = trace { R xx ( u ) } . 该对偶系统构成多接入信道
y = Hx + n = Σ u = 1 U h u · x u + n 等式(6)
为了确定使总速率最大化的PSD，将迭代注水应用于多接入信道。在迭代注水的各步骤中，利用任何合适的单使用者注水方法(包括上述方法和/或为本领域技术人员所公知的任何其它方法)来更新使用者的发送功率Eu MA。在初始注水方法中，在找到Eu MA之后，过程继续到下一个使用者或下一组迭代。然而，对于在此考虑的问题，必须对确定的发送功率进行检验以了解相应的广播信道发送自相关矩阵Rxx(u)是否满足功率约束。可以通过首先计算以下标量和矩阵来找到(这些等式可以被理解为用于各音调和给定的当前使用者次序)针对对偶信道的各使用者的多接入能量约束：
矩阵 A u = 1 + h u * ( Σ i = 1 u - 1 R xx ( i ) ) h 等式(7)
标量 B u = I + ( Σ i = u + 1 U h i · h i * E i MA ) 等式(8)
针对任何索引u的这两个量都仅仅是在排序中出现的较早(即Au)的使用者或在排序中出现得较晚(即Bu)的使用者的函数。在控制器(例如DSL优化器)处，对于在任何给定迭代上的使用者u，只执行一次固定容限注水，并且其他使用者的Rxx(i≠u)可以从之前的迭代或初始化(初始值通常为0)中得知。众所周知，这种固定容限的执行利用增量能量表格来装载。这个表格将包含在音调上装载各附加比特所需的增量能量，所述音调在那些可能导致超过该音调的下游PSDMASK约束或该音调的BITCA的项中具有无穷大的增量能量。该增量能量表格通过以下针对各u的关系式，也是其他使用者的自相关函数Rxx(i≠u)的函数：
R xx ( u ) = B u - 1 A u E u MA 等式(9)
并且因此
E u BC = trace { R xx ( u ) } = trace { B u - 1 A u E u MA } 等式(10)
利用针对各音调的已知Au、Bu和Eu BC约束，在任何给定迭代中，只有使用者u的等式用来构造增量能量表格。该增量能量表格将用于等效对偶多接入信道，但是将反映针对广播信道的能量约束。
上述量Bu只能利用由之前的容限自适应对偶能量运算得出的结果连续计算得到(即，只以索引的次序)，在每次迭代之后，随着u从U减小到1，该量被更新并且可用。由于各音调上的对偶多接入信道的能量随着添加另一个比特而增加，针对利用固定容限装载的特定使用者和给定的所有其他使用者的当前Rxx(i≠u)，给定速率元组的能量被最小化。在对偶多接入系统中的各使用者的比特速率等于该同一使用者在初始BC信道上的相应比特速率。已知这个过程也是收敛的，并且将产生针对所有使用者的给定次序的最小能量来获得给定速率元组。一旦该程序产生针对各使用者的所有音调的能量集合Eu MA，则等式(9)可以用来针对给定次序得到每个使用者的各音调的实际下游PSD取值和自相关矩阵。
当存在被捆绑使用者和单侧使用者的级联时，众所周知的对偶性程序在一定程度上更加复杂，但是对于本领域技术人员仍然是公知和显而易见的。该程序可以应用于这些情形。基本上，上述Au和Bu都变为矩阵，并且需要使用比等式(9)更加复杂的著名等式。
为了在任何DMT DSL系统中符合标准，下游接收机必须确定比特分布。因此，诸如DSL优化器的控制器可以进行根据本发明的集中装载，来仅仅确定针对每个使用者的各音调的初始能量(例如，PSDMASK)设置和整体数据速率和针对所有音调的排序，其排序可能影响DSL系统的特定方面(例如，复数转子单元(当用来替代矩阵乘法时，例如实现Q矩阵等)和/或预编码器/解码器实现)。单独的线路可以装载和交换，允许线路上后来的比特分布不同于由控制器用来最初设置PSDMASK和次序的初始比特分布。在实践中这是可接受和可取的，因为整体目的是确定次序和PSDMASK以及能量设置，而不是尝试不实际的集中装载。
一旦确定了所有线路的PSD(例如，通过上述上游程序之一或通过上述针对下游的对偶性)，上游和下游矢量化装载之间只有少量的进一步区别。在某些实施例中，广义决策反馈均衡(有时称为“GDFE”或“连续解码”)可以用于上游，并且在某些实施例中，预编码可以用于下游。用于GDFE实现的技术等可以在于2006年1月20日提交的、题名为“自适应GDFE”的美国序列No.11/336,113中找到，该专利出于所有目的以其整体通过引用合并于此。用于预编码实现的技术等可以在于2006年1月20日提交的、题名为“音调预编码”的美国序列No.11/336,666中找到，该专利出于所有目的以其整体通过引用合并于此。
上游-对于GDFE，误差传播不是主要问题，因为对于各音调，它可以在各DMT符号上复位。虽然如此，减小误差传播会改进线路的稳定性。因此，在所有音调上采用相同的排序以便所有的网格编码后的DMT音调在任何减法之前都可以被解码，这对于上游是有益的。如果音调之间的排序不同，则在决策设备之后的使用者比特需要在有机会通过维特比解码器之前用于减法。为了获得最小总功率下的最佳性能，某些系统可能假设所有音调上的排序都相同。在某些情况下，这是合理的，或者甚至是最佳的，但是没有在本发明各实施例中作此假设。此外，即使在各音调上的排序都相同，仍然必须确定该单个排序。在GDFE接收机中，如果在所有音调中使用同一排序，则来自解码器的输出(而不是来自决策框的输出)可以用于信号的减法。如果在所有音调中使用同一排序，来自所有音调的第一使用者的信号可以通过决策框，结果可以传递到解码器，并且解码结果可以用于减法，这样下一个使用者可以重复该解码过程。如果不使用同一次序，这是不可能的，并且各音调将需要遵循其自身的排序进行减法/决策。当来自解码器的输出用于减法时，误差的可能性较小，并且整体性能(例如，误比特率或BER)可能被降低，如本领域技术人员将认知的。另一方面，同一排序约束可能将一个以上速率元组排除在被选择项之外。因此，在选择同一排序与选择混合排序之间有一折衷(即，不是所有的音调中都具有同一排序)，并且可以根据本发明实施例在两种排序中自适应地选择一种。
下游-预编码需要模运算操作，并且因此少量能量损失需要反映在能量表格中。上游没有这种损失。另外，需要下游的两侧(例如，在DSLAM和CPE)都支持模运算操作，然而上游矢量化接收机不需要模运算操作。对于下游，在编码器侧实现预编码器的模运算减法，从而没有误差传播；从而有效地保证在预编码器期间使用的减法是无误差的。
除了以上提到的两个较小的效应，从总速率没有受排序影响和只有单独线路的总速率分布受影响的意义上说，上游和下游是非常相似的。因此，既可应用于上游也可应用于下游的公共排序方法可以用于本发明。
图8示出根据本发明实施例的方法800的一个例子，该方法开始于810处的现有排序(例如，在SHOWTIME期间的初始排序或当前排序)。如以上解释的，对各使用者的约束由属性集来表达，在所述属性集中，例如MAXSNRM、TSNRM、Rmax、Rmin、PSDMASK、MAXNOMATP、MAXNOMPSD、MAXRXPWR、CARMASK、RFIBANDS和PSDREF(用于上游功率补偿)等的参数被指定。虽然以下将解释真实的比特分配，为了初始排序，可以作一简单的假设：针对给定Eu，n、CARMASK、FEIBANDS和TSNRM，在各音调中装载最大可能数目的比特。因此其它约束，例如MAXSNRM、MINSNRM、Rmax、Rmin、PSDMASK、MAXNOMATP、MAXNOMPSD、MAXRXPWR和PSDREF(用于上游功率补偿)在最初被忽略。即使在SHOWTIME期间将要使用的真实比特分配可能有所不同，该假设将允许初始合理的排序的实现。基本上，该假设允许所有的线路在它们用于TSNRM的额外比特被比较的意义上得到公平的比较，并且偏移用于排序。
如上提到的，排序820、830、840可以具有一个以上目的、目标等。例如，该程序可以取决于使用者区分过程，该过程将使用者分为3种类型-速率过低、速率过高、速率适当，并且该过程遵循改良的功率最小化装载技术的各种情况。出于示例的目的，以下等式用作排序的目的：
最小化 Σ u = 1 U | | R u R max , u - 1 U ( Σ u = 1 U R u R max , u ) | | 等式(11)
其中对于使用者u，Ru＝4·buKbps，并且bu为使用者u所装载的比特的数目。对于ADSL，速率等式Ru＝4·buKbps是正确的，但是对于VDSL，数据速率可能不是4·buKbps，取决于影响每秒钟发送DMT符号的数量的因素。如果循环前缀的长度从其正常值减小，则4KHz的倍数略微增加。另外，如果DMT的音调间隔不是4.3125KHz而是n*4.3125KHz(快n倍的采样，与使用宽n倍的带宽相对应)，其中n为大于1的整数，则4KHz的倍数变为4-nkHz的倍数。对于各不同的使用者，以Kbps为单位的各速率矢量项通常为25与217之间的整数。在此，规定的目标尝试通过对于所有使用者维持所达到数据速率Ru与最大目标数据速率Rmax，u之间的恒定比率来均衡对所有使用者上的强调。
任何初始次序用于所有音调。简单的次序开始于具有最高速率的使用者位于所有音调上的最后一个，具有次高速率的使用者位于次序中的倒数第二个等。另一种开始的次序是检验U！种可能的排序，其中在所有音调上使用同一排序，然后选择使规定目标最小化的排序。事实上，在上游使用同一排序的情况下该方法提供最佳解决方案(只要检验U！种可能的排序不需要繁重的计算)。
然后可以实现次序交换来改进等式(11)  中的规定目标。如本领域技术人员将认知的，可以使用任何收敛的子方法，一个例子如下：
Until没有更多交换发生，
     For音调n＝1:N，
        For次序索引m＝1:U-1
           If(第m个使用者和第m+1个使用者的交换次序对最小
           化总能量的目的有帮助)
               {交换第m个使用者和第m+1个使用者的次序}
           结束
        结束
     结束
结束
在在所有音调上需要或考虑同一排序，并且没有对U！种可能的排序进行检验以找到起始次序的情况下，可以对该过程进行修改以考虑到所有音调的次序交换。
Until没有更多交换发生，
     For次序索引m＝1:U-1
         If(第m个使用者和第m+1个使用者的交换次序对最小化总
         能量的目的有帮助)
             {交换第m个使用者和第m+1个使用者的次序}
         结束
     结束
结束
某些使用者或某些使用者的音调可能不需要减法。这种使用者或音调可以只采用线性处理而不采用预编码/决策反馈(即，QR因数分解中只有Q矩阵是有意义的，等同地，R接近于对角阵)。诸如DSL优化器的控制器可以评定GDFE和/或预编码的需要，并且自适应地包括或排除使用者。
一旦确定针对所有音调的PSD和排序，则可以为各使用者构造增量能量表格，并在该增量能量表格中反映适当的串音。可以将单线路装载独立地应用于各线路，以便可以达到最优速率和最优容限。在该程序中，可以通过利用上述的一种单使用者装载方法来达到最优容限。
方法或子方法的收敛可能要求在进入具有比特交换的正常操作之前，将迭代注水和“外部”次序交换程序执行若干次。基于在该程序的较早迭代结束时达到的速率和容限，使用者的PSD和/或排序可能已经足够，并且递归暂停。可以将用于确定PSD和/或排序的较高优先权给予具有与其速率和/或容限目标相比相对较低的速率和/或容限的使用者。因此，排序不需要对应于使所有使用者的总使用功率最小化的排序，以达到给定速率。从而可以改变用于次序选择的上述准则，并且在等式(11)中提供的准则仅仅是示例性的。当PSD和排序的最终结果已经由DSL优化器传达到调制解调器时，使用者将进入通常的具有比特交换的正常操作。
在下次由诸如DSL优化器的控制器进行训练时，可以继续进行迭代，并且一组新的PSD和次序发送到调制解调器。基于来自前一次操作的速率和/容限记录，可以对PSD和/或排序进行调节。
单独的使用者在初始装载向各使用者指派比特和能量之后，可以继续进行正常的比特交换。次序没有被这些单独的比特交换所改变，所述比特交换可以是对矢量化线路外部的噪声变化或线路随时间的可能变化(例如，温度变化)的反应。因此，VDSL调制解调器可以以正常方式运行来跟踪信道的时变。然而，在正常比特交换期间，实际使用的PSD可能改变。减小PSD不会损害其它使用者，并且因此是允许的。然而，增加PSD作为对该线路上的新的、外部矢量化噪声的响应，可能导致其它线路上的性能降低，并且因此可能被禁止。因此可能需要将线路的TSNRM设置得足够高以保护运行免于这些情形，所述TSNRM在对系统的观察期间确定。
任何两个次序相邻的使用者(或者在某些实现中次序不相邻的使用者)可以在SHOWTIME期间交换排序，例如，按照诸如DSL优化器的控制器所指示的。可以改变其它部件(例如，复数转子单元、解码、预编码等)的次序。图8图示出这种类型的操作的一个例子。这种次序改变可能导致单独的使用者具有不同的比特分布。只要改变在TSNRM允许的范围之内，并且不超过该范围，则线路的正常交换操作应当最终校正比特分布。诸如DSL优化器的决定排序的控制器可以在其自身的内部仿真和运算中测试线路上的次序改变，以确信调制解调器在正常操作中交换到新的比特分布时这种改变不会导致服务中断。新的比特分配可以被预先运算，并且为控制器所知，但是必须由调制解调器在正常交换时执行。对于上游矢量化运行，可以同时将比特交换命令发送到受次序交换影响的调制解调器，尽管VDSL系统的快速交换或高级交换方法可能是必需的。等同地，虽然当前标准中下游不允许，但是专有的运行模式允许多个调制解调器同时交换。
次序交换可以用来均衡使用者的容限，或者可以用来将使用者的排序移动到最差的位置，以便可以在不引起重新训练的情况下增加PSD。以下提供一种用于均衡容限的简单方法，其中只考虑对两个次序相邻的使用者进行次序交换。
容限均衡：
对于两个次序相邻的使用者，允许进行次序交换，如果：
i.min(Δγ1，Δγ2，...，ΔγU)增加，其中ΔγU＝使用者u的当前容限-TSNRMu
ii.次序交换不会将任何使用者的容限从γU≥0变为γU＜0
iii.次序交换不会减小任何具有γU＜0的使用者的容限
使用者的调制解调器可能由于低容限、高误比特率或线路属性集的改变而需要重新训练。如果可以在不导致对矢量化系统中的其他使用者进行重新训练的情况下重新训练该使用者，则该使用者可以以与其在之前的运行中相同的所有音调中的次序来重新训练。如果不能在不导致对其他使用者进行重新训练的情况下重新训练该使用者，则可以将该使用者视为矢量的新使用者，并遵循以下用于重新训练的程序。
当新使用者(或重新训练的现有使用者)将要被训练时，对矢量中的所有使用者进行联合训练总是一种选择。为了减小整体训练的数量，可以采用以下方法，图9中示出方法900的一个实施例：
i.在910，新使用者将比特装载到最差的排序位置(其它使用者不受影响)。如果在920评估的性能在930是符合要求的，则退出。
ii.如果在930，新使用者期望比所确定的数据速率更高的数据速率，则在SHOWTIME期间的次序交换940可以用来在950处的运行期间改进使用者在某些或所有音调中的SNR。如果使用者需要进一步改进SNR来达到其速率目标，则可以临时增加其容限目标，以便利用示例性准则等式(11)的次序交换方法可以将使用者在次序之内的位置移动到更好的位置(谨记在不同的音调上可能存在不同的次序)。一旦达到足够大的容限，该使用者就可以将目标噪声容限复位到其正常值，并且然后要么在相同的排序和PSD下以更高数据速率重新训练，要么使速率与相同排序和PSD适应(如在ADSL2或VDSL2中)。
当使用复数转子时，次序可以由解码/预编码的次序来设置。给定次序，一旦在各音调上建立了那个次序，就针对各音调执行QR(或RQ)因数分解。这种QR因数分解可以是在确定用于在修改后的比特交换方法中进行装载的新增量能量表格时的步骤。因此，对于所观察的至少各音调，需要执行新QR，以便在进行修改后的比特交换之后，获得正确的增量能量表格用于进一步评估。R接近对角的任何音调意味着在该音调上，次序是无关紧要的，并且所有使用者被视为似乎没有其它显著串音。因此，重新排序将只应用于针对R为有意义的(即，明显非三角或非对角)音调。对于很多情形，可能只有少量这种可以并且应当应用次序交换的音调(例如，那些受到射频噪声影响的音调)。
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10A中示出的本发明一个实施例，装载/排序控制单元1000(在本发明某些实施例中，担负单线路和多线路训练、和解码/GDFE、预编码、信道和串音检测及评估等)可以是连接到DSL系统的独立实体的一部分，所述独立实体例如控制器1010(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)，其辅助使用者和/或一个以上系统操作者或提供者进行操作和，或许优化系统的使用。(控制器或DSL优化器也可以称作DSM服务器、动态频谱管理器、动态频谱管理中心、DSM中心、频谱维护中心或SMC)。在一些实施例中，控制器1010可以是独立实体，在其它实施例中控制器1010可以是操作来自CO或其它位置的若干DSL线路的ILEC或CLEC。如从图10A中的虚线1046所见，控制器1010可以在CO146中，也可以在CO 146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1010可以连接到和/或控制多个CO中的DSL和/或其它通信线路。在本发明一些实施例中，控制器1010控制指定捆扎中的矢量化DSL系统。捆扎中的DSL线路可以是ADSL、VDSL和/或以各种组合形式的其它通信路。
装载/排序控制单元1000可以(直接或间接)访问关于对象捆扎中的各种线路的信息和/或数据，并且可以控制这些线路运行的特定方面，包括训练等。该控制可以包括控制矢量化系统所特有的控制参数(例如，用于上游信号处理的音调GDFE接收机参数，用于下游信号处理的音调预编码参数，使用者在预编码和/或解码时的次序，用于训练/跟踪信号的参数等)，还包括控制非矢量化和矢量化系统和单线路操作共有的参数(例如，PSD参数、PSDMASK参数、CARMASK参数、TSNRM参数、MAXSNRM参数、数据速率参数等)。
装载/排序控制单元1000包括标识为收集装置的数据收集单元1020，和标识为分析装置的分析单元1040。如图10A中所见，收集装置1020(可以是通常已知类型的计算机、处理器、IC、计算机模块等)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。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DSL控制单元从系统收集运行数据。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1020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或其它部件向状态变换控制单元发送数据时)，从而允许装载/排序控制单元1000在需要的时候更新其信息、运行等。由装置1020收集的数据被提供给分析装置1040(也可以是通常已知类型的计算机、处理器、IC、计算机模块等)用于分析，并用于进行与具有本发明实施例所陈述的类型的新DSL线路、任何矢量化线路和任何其它系统的运行有关的任何决策。此外，分析可以包括出于对本发明其它实施例所预期的其它目的对数据进行评估，如本领域技术人员所认知的。
在图10A的示例性系统中，分析装置1040连接到DSLAM、调制解调器和/或控制器1010内部或外部的系统运行信号生成装置1050(可以是通常已知类型的计算机、处理器、IC、计算机模块等)。该信号发生器1050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。所述指令可以包括限制或以其他方式控制矢量化系统所特有的参数(例如，用于上游信号处理的音调GDFE接收机参数、用于下游信号处理的音调预处理参数、在预编码和/或解码时使用者的排序，用于训练/跟踪信号的参数等)以及控制非矢量化系统和矢量化系统所共有的参数(例如，PSD参数、PSDMASK参数、CARMASK参数、TSNRM参数、MAXSNRM参数、数据速率参数等和/或相关通信线路的任何其它运行特性)的命令。
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、新VDSL线路和任何其它相关线路和设备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10A的控制器1010中的资料库1048，并且被分析装置1040和/或收集装置1020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装载/排序控制单元1000(该单元1000可以用于，但不限于，矢量训练和捆扎/线路特性标识)。收集装置1020和分析装置1040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10B中示出了本发明的另一个实施例。DSL优化器1065在DSLAM1085或其它DSL系统部件(例如，RT、ONU/LT等)上运行，或者与DSLAM1085或其它DSL系统部件(例如，RT、ONU/LT等)共同运行，所述DSL优化器1065和DSLAM1085中的一个或两个在电信公司(“telco”)的前端1095上。DSL优化器1065包括数据模块1080，其可以为DSL优化器1065收集、汇编、调节、操纵和/或供应运行数据。模块1080可以在一个以上诸如PC等的计算机中实现。来自模块1080的数据被供应给DSM服务器模块1070进行分析(例如，为新VDSL线路评估适当的训练操作，评估该新线路对靠近该新线路的矢量化系统的影响，运算用于上游的GDFE参数，运算用于下游的预编码参数、决定使用者的次序等)。还可以从与电信公司有关或无关的资料库或数据库1075中获得信息。
运行选择器1090可以用来实现、修改和/或停止DSL和/或其它通信运行，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。可以由DSM服务器1070或以其它任何合适的方式做出这种决策，如本领域技术人员将认知的。在DSLAM1085和/或任何其它适当的DSL系统部件设备中实现由选择器1090选择的运行模式和/或参数。这种设备可以连接到诸如客户前端设备1099的DSL设备。在将新VDSL线路引入矢量化系统和/或其它通信线路所运行的捆扎的情况下，DSLAM 1085可以用来在各条线路内和/或在各条线路之间实现在此讨论的类型的信号控制和其它控制。例如，当新VDSL线路1092与一条以上现有线路1091和/或矢量化系统有关时，包括新VDSL线路1092可能具有影响线路1091的性能的FEXT1093和NEXT1094的情况，则对该VDSL线路1092进行训练和评估。图10B的系统可以以类似于图10A的系统的方式运行，虽然有所区别但是依旧实现本发明的实施例。
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11图示出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1100包括任意数目的处理器1102(也称为中央处理单元，或者CPU)，其连接到包括主存储区1106(通常是随机访问存储器，或RAM)和主存储区1104(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1104用作向CPU单向传递数据和指令，而主存储区1106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1108也双向连接到CPU 1102，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1108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1108中的信息可以以标准方式并入，作为主存储区1106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 1114，也可能向CPU单向传送数据。
CPU 1102还可以连接到包括一个以上输入/输出设备的接口1110，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 1102可选地利用由1112一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1108或1114上，并且在CPU1102连同主存储区1106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 (22)

1.一种在利用DMT调制的矢量化DSL系统中为多条线路装载比特的方法，该方法包括：
执行第一次迭代，所述第一次迭代包括：
(a)针对所述矢量化DSL系统中的多个音调中的每个音调确定使用者线路排序位置，以及步骤(b)和(c)中之一或两者：
(b)针对在所述多条线路中的每条线路上发送的信号确定功率谱密度；
(c)针对在所述多条线路中的每条线路上发送的信号确定比特分配；
对所述使用者线路排序位置执行次序交换操作，其中次序交换包括：
将第一线路指派到与第二使用者的线路相关的第一初始线路位置；
将所述第二使用者的线路指派到与所述第一使用者的线路相关的第二初始线路位置；
将所述第一使用者的线路移动到所指派的第一初始线路位置；并且
将所述第二使用者的线路移动到所指派的第二初始线路位置；并且
执行一次或多次后续迭代，其中各次后续迭代包括执行步骤(a)至(c)中的两个或更多个。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述使用者线路排序位置包括下列至少一项：针对矢量化DSL接收机的各音调确定所述多条线路的解码次序；或针对矢量化DSL发送机的各音调确定所述多条线路的预编码次序。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述使用者线路排序位置包括下列至少一项：为所述多条线路中的所有线路上的所有音调确定同一线路排序；或者针对各音调，为所述多条线路的各线路确定单独的排序，其中针对线路的所述排序不必相同。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在以下阶段中的至少一个中使用所述方法：所述多条线路中的所有线路的初始化阶段；所述多条线路中的所有线路的正常运行阶段；或所述多条线路中的至少一条处于正常运行且所述多条线路中的至少一条处于初始化的时段。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在利用所指派的第一线路和第二线路位置评估所述矢量化DSL系统的性能之后，执行所述第一线路的移动和所述第二线路的移动。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多条线路包括：
所述矢量化DSL系统中至少一条处于正常运行的线路；和
所述矢量化DSL系统中至少一条正在被初始化的线路。
7.根据权利要求6所述的方法，其中迭代地确定所述使用者线路排序位置包括：
初始地向至少一条处于初始化的线路指派一排序位置，该指派可测量地影响所述矢量化DSL系统的所述多条线路中的一条以上其它线路的性能；并且
调节所述线路的排序以达到所期望的所述矢量化DSL系统的性能改变。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法应用于上游DSL传输；并且
进一步，其中所述方法包括执行上游功率谱密度确定，所述上游功率谱密度确定包括解决在给定使用者数据速率集合时最小化加权能量和的问题。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法应用于上游DSL传输；并且
进一步，其中所述方法包括执行上游功率谱密度确定，所述上游功率谱密度确定包括解决在满足能量矢量约束时达到使用者数据速率集合的问题。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法应用于下游DSL传输；并且
进一步，其中所述方法包括执行下游功率谱密度确定，所述下游功率谱密度确定包括：利用以广播信道与其等效多接入信道之间的对偶性为基础的对偶性方法，所述对偶性方法利用使使用者数据速率之和最大化的迭代注水方法。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述使用者线路排序位置被至少部分地基于控制参数确定，所述控制参数与预编码和解码中的一个以上中的使用者排序相关。
12.一种利用DMT调制的矢量化DSL系统，该矢量化DSL系统包括：
用于执行第一次迭代的装置，所述第一次迭代包括：
(a)针对所述矢量化DSL系统中的多个音调中的每个音调确定使用者线路排序位置，以及步骤(b)和(c)中之一或两者：
(b)针对在多条线路中的每条线路上发送的信号确定功率谱密度；
(c)针对在所述多条线路中的每条线路上发送的信号确定比特分配；
用于对所述使用者线路排序位置执行次序交换操作的装置，其中用于执行次序交换的装置包括：
用于将第一线路指派到与第二使用者的线路相关的第一初始线路位置的装置；
用于将所述第二使用者的线路指派到与所述第一使用者的线路相关的第二初始线路位置的装置；
用于将所述第一使用者的线路移动到所指派的第一初始线路位置的装置；和
用于将所述第二使用者的线路移动到所指派的第二初始线路位置的装置；以及
用于执行一次或多次后续迭代的装置，其中各次后续迭代包括执行步骤(a)至(c)中的两个或更多个。
13.根据权利要求12所述的矢量化DSL系统，其中所述用于确定所述使用者线路排序位置的装置包括下列至少一项：用于针对矢量化DSL接收机的各音调确定所述多条线路的解码次序的装置；或用于针对矢量化DSL发送机的各音调确定所述多条线路的预编码次序的装置。
14.根据权利要求12所述的矢量化DSL系统，其中所述用于确定所述使用者线路排序位置的装置包括下列至少一项：为所述多条线路中的所有线路上的所有音调确定同一线路排序的装置；或者针对各音调为所述多条线路的各线路确定单独的排序的装置，其中针对线路的所述排序不必相同。
15.根据权利要求12所述的矢量化DSL系统，其中在以下阶段中的至少一个中使用所述矢量化DSL系统：所述多条线路中的所有线路的初始化阶段；所述多条线路中的所有线路的正常运行阶段；或所述多条线路中的至少一条处于正常运行且所述多条线路中的至少一条处于初始化的时段。
16.根据权利要求12所述的矢量化DSL系统，其中在利用所指派的第一线路和第二线路位置评估所述矢量化DSL系统的性能之后，执行所述第一线路的移动和所述第二线路的移动。
17.根据权利要求12所述的矢量化DSL系统，其中所述多条线路包括：
所述矢量化DSL系统中至少一条处于正常运行的线路；和
所述矢量化DSL系统中至少一条正在被初始化的线路。
18.根据权利要求17所述的矢量化DSL系统，其中所述用于迭代地确定所述使用者线路排序的装置包括：
用于初始地向至少一条处于初始化的线路指派一排序位置的装置，该指派可测量地影响所述矢量化DSL系统的所述多条线路中的一条以上其它线路的性能；和
用于调节所述线路的排序以达到所期望的所述矢量化DSL系统的性能改变的装置。
19.根据权利要求12所述的矢量化DSL系统，其中所述矢量化DSL系统应用于上游DSL传输；并且
进一步，其中所述矢量化DSL系统包括一执行上游功率谱密度确定的装置，所述上游功率谱密度确定包括解决在给定使用者数据速率集合时最小化加权能量和的问题。
20.根据权利要求12所述的矢量化DSL系统，其中所述矢量化DSL系统应用于上游DSL传输；并且
进一步，其中所述矢量化DSL系统包括一执行上游功率谱密度确定的装置，所述上游功率谱密度确定包括解决在满足能量矢量约束时达到使用者数据速率集合的问题。
21.根据权利要求12所述的矢量化DSL系统，其中所述系统应用于下游DSL传输；并且
进一步，其中所述矢量化DSL系统包括一执行下游功率谱密度确定的装置，所述下游功率谱密度确定包括：利用以广播信道与其等效多接入信道之间的对偶性为基础的对偶性方法，所述对偶性系统利用使使用者数据速率之和最大化的迭代注水方法。
22.根据权利要求12所述的矢量化DSL系统，其中所述使用者线路排序位置被至少部分地基于控制参数确定，所述控制参数与预编码和解码中的一个以上中的使用者排序相关。
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