CN101248431B - 用于处理dsl数据的方法和dsl系统 - Google Patents

Abstract

本发明有助于有效实现QR或其它复杂矩阵因数分解中的任何酉“Q”矩阵。在本发明中，Q矩阵的所谓“吉文斯(Givens)”实现的复数形式是由可以用复数转子计算单元实现的复数旋转序列表征的，对于一组连续复数转子运算中的各次运算，该复数转子计算单元接受最少两个实数角度和一对整数索引，并且然后将所述复数旋转实现为一连串最少三次的实数旋转，在所述三次实数旋转中，一个实数角度使用了两次，另一个实数角度使用了一次，给两个复数输入(来自包括被索引通信数据的数据矢量的两个初始数据项)提供两个复数输出(即来自包括被索引通信数据的数据矢量的两个已旋转数据项)。针对各连续旋转的所述索引-角度组可以由复数转子运算单元提供，所述复数转子运算单元可以与所述复数转子计算单元并列布置，位于诸如DSL优化器的控制器中，或位于其它任何合适的设备或装置中，所述设备或装置针对所述矢量化信道对所供应的多进多出(“MIMO”)传递函数执行QR因数分解。

Description

用于处理DSL数据的方法和DSL系统

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5月10日提交的、标题为“TONAL ROTORS(音调转子)”的美国临时申请No.60/679,621(代理机构编号No.0101-p16p)，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。

在采用矢量化技术的通信系统中，多条线路的信号被共同处理。共同处理可以发生在发送机处或接收机处，或者既发生在发送机处也发生在接收机处。与矢量有关的共同信号处理技术通常包括一将信号矢量与酉矩阵(unitary matrix)相乘的矩阵操作。当信号矢量维度和/或酉矩阵维度很大时，该矩阵操作具有很高的处理成本。

提供较低的处理成本和容易实现的矩阵操作的系统、方法及技术将在本领域中展现显著进步。另外，可以容易地与控制器模块集成的系统、方法及技术同样将在本领域中展现显著进步。

发明内容

本发明的实施例利用一组复数旋转来实现在通信线路矢量化中可能出现在各种发送机和/或接收机中的酉“Q”矩阵，认识到复数旋转是一组实数旋转，执行复数旋转的实数旋转的最小数量是3，而且表征实数旋转的角度的最小数量是2。还提供了旋转的顺序，虽然如本领域技术人员将认知的，该顺序可以从任何可用的顺序中选择，并且所述旋转序列对于本领域技术人员将是显而易见的。

本发明有助于表征矢量DMT DSL和铜传输系统(例如，也许还有10Gbps以太网传输系统)的QR或其它复杂矩阵因数分解中的任何酉“Q”矩阵的有效实施(例如，如同在John M.Cioffi的Digital Data Transmission(数字数据传输)的第5章所述的奇异值分解或MMSE-GDFE运算)。在本发明中，Q矩阵的所谓“吉文斯(Givens)”实施的复数形式由利用复数转子计算单元实现的复数旋转序列表征。对于一组连续复数转子运算中的每次运算，该复数转子计算单元接受最少两个实数角度和一对整数索引，并且然后将所述复数旋转实现为一连串最少三次实数旋转，在所述三次实数旋转中，一个实数角度使用了两次，另一个实数角度使用了一次，为两个复数输入(来自包括被索引通信数据的数据矢量的两个初始数据项)提供两个复数输出(即来自包括被索引通信数据的数据矢量的两个已旋转数据项)。针对每次连续旋转的所述索引-角度组可以由复数转子运算单元提供，所述复数转子运算单元可以与所述复数转子计算单元并列布置在诸如DSL优化器的控制器中，或位于其它任何合适的设备或装置中，所述设备或装置对所供应的针对矢量化信道的多进多出(“MIMO”)传递函数执行所述QR因数分解。

所述复数转子计算单元可以忽略在角度测量中被认为足够接近零的旋 转(或者不由所述复数转子运算单元或任何控制所述复数转子运算单元的控制器提供)，以节约计算复杂度，从而使设备的设计者能够使所实施的旋转的数量符合实现成本。所述Q(或Q^*)矩阵可以由所述复数转子运算单元更新(例如，在DSL优化器，或在DSL或其它通信系统中的其它控制器中)，认识到本地更新(即在调制解调器或其它通信线路设备内部执行的更新)通常是复杂的，并且受到计算误差的限制。在这样的情况下，整个旋转的顺序最好由在中心实现的搜索程序根据由所述复数转子运算单元、控制器和/或DSL优化器维护的各种线路所共享的成本来决策。

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，附图如下：

图1是示意性方框参考模型DSL系统。

图2是示出一般的、示例性DSL部署的示意图。

图3是用于本发明某些实施例的连接到复数转子运算单元的复数转子计算单元的示意图。

图4A是实现本发明一个以上实施例的控制器和通信系统。

图4B是实现本发明一个以上实施例的DSL优化器和通信系统。

图5A是实现本发明一个以上实施例的DSL发送机。

图5B是实现本发明一个以上实施例的DSL接收机。

图6是根据本发明一个实施例的方法的流程图。

图7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。

本发明的实施例实现了允许QR因数分解的运算、分布和执行的方法和装置，更具体地，在诸如ADSL和VDSL的通信系统中使用的Q和/或Q^* 矩阵乘法的有效实现。特别地，本发明的实施例在矢量化DSL系统的运行中是有用的。可利用本发明实施例的通信系统可以包括ADSL线路、VDSL线路和/或其它任何本发明可应用的通信系统部件和/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，根据本发明的一个以上实施例的复数转子计算单元和相关方法的实现可以是通信设备的一部分(例如，DSL调制解调器)。这样的实现可以由本地设备(再次，例如，调制解调器)或远程设备中的复数转子运算单元来控制和/或辅助，所述远程设备例如控制器(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)。该控制器和/或复数转子运算单元可以位于任何地方。在一些实施例中，控制器和/或复数转子运算单元处于DSL CO中。在其它情况下，它们可以由位于CO外部的第三方操作。可用于本发明实施例的控制器和/或复数转子运算单元的结构、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。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。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-R122(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(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。

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系统中由以下简单矩阵的等式表征：

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。在本公开内容中，单个H用来使符号简单化。复数转子计算单元将复数转子独立地应用于任一方向中的每个这样的音调。对于下游，可以通过对每个音调上的最坏情况噪音空间自相关矩阵的平方根的逆进行预乘法运算来改变H。对于上游，可以以若干种方式处理噪声白化，包括通过利用对抉择反馈矩阵R进行的校正，或通过对每个音调上的噪声自相关矩阵的平方根的逆进行预乘法运算。无论发生哪一种情况，可以针对QR因数分解识别矩阵“H”，或者Q矩阵可以通过其它遵循奇异值分解的机制(例如，在双边矢量化中)或通过对MMSE GDFE实现进行的近似来形成。本发明实施例将矩阵H的QR因数分解用作实现的典型形式，但是本发明不只 限于由H的QR因数分解生成的Q矩阵。

对于下游传输，利用因数分解H＝RQ^*，三角R矩阵定义了一预编码器(有时不失一般性地退化为差分连接的具有“空间白”噪声的信道中的单位矩阵(identity))，Q是酉矩阵，即QQ^*＝Q^*Q＝I。如果H是奇异的，可以通过消除不使用的(能量为0)的输入维度(在这些维度上的用户，在对为0的该维度所在的音调进行的矢量化中是不起作用的，因此对于这种在特定的携带0能量的音调上的使用者来说可以消除H的对应列和行)并减小在该音调上H的大小，来归纳程序。矢量化DMT系统的输入可以由Q的矩阵乘法下游(在快速傅立叶反变换，IFFT，调制器之前)来表征。Q又由一连串根据本发明实施例的复数旋转来表示。如果在数据传输之前使用预编码，则可以在预编码之后、将数据传递到IFFT之前实现Q矩阵。

对于上游传输，最经常使用因数分解H＝QR(虽然也可以有其它生成Q矩阵的途径)，三角R矩阵定义了反馈项(有时不失一般性地退化为差分连接的具有“空间白“噪声的信道中的单位矩阵)，Q是酉矩阵即QQ^*＝Q^*Q＝1。如果H是奇异的，可以通过消除不使用的(能量为0)输入维度(对于在该音调上能量为0的用户，消除H的行和列)，并使R三角处于合适的位置，并在其它地方为0，从而归纳程序。矢量化DMT系统的输入可以用Q^*的矩阵乘法上游(在快速傅立叶变换，FFT，解调器之后)来表征，Q^*又由一连串根据本发明实施例的复数旋转来表示。在接收机中使用GDFE或相似功能的情况下，可以在紧挨GDFE之前实现Q^*矩阵。

对于任一矩阵，旋转的序列被设置为本质上获得(essentially take)矩阵H并且，逐项进行，使每行(上游)或每列(下游)中的一些项为零。在该程序中生成的相同旋转序列出现在接收机(上游)或发射机(下游)中。当然，该序列对于每个音调，对于下游和上游，都可以是不同的。

复数旋转通过对矢量中的两个复数项进行操作来概括，这里示出为2×2且没有更大尺寸矩阵中的所有额外通过0和1。

用来实现旋转的酉矩阵满足

等式(2)

可以以具有4自由度的通式写作：

$\left[\begin{array}{cc}\left|a\right|e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& -\sqrt{1-{\left|a\right|}^2}{e}^{j{0}_2}\\ \sqrt{1-{\left|a\right|}^2}{e}^{j(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\θ}}_2)}& \left|a\right|e^{j(\mathrm{\φ}-0_1)}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{cc}\left|a\right|e^{-j{0}_1}& -\sqrt{1-{\left|a\right|}^2}{e}^{-j(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\θ}}_2)}\\ -\sqrt{1-{\left|a\right|}^2}{e}^{-j{0}_2}& \left|a\right|e^{-j(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\θ}}_1)}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right]$ 等式(3)

其中|a| ≤ 1。

使右上位置处的项为零的单个复数后乘(下游)旋转为：

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& \mathrm{\β}\\ \mathrm{\γ}& \mathrm{\δ}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{cc}\left|a\right|e^{j{0}_1}& -\sqrt{1-{\left|a\right|}^2}{e}^{j{\mathrm{\θ}}_2}\\ \sqrt{1-{\left|a\right|}^2}{e}^{j(\mathrm{\φ}-0_2)}& \left|a\right|e^{j(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\θ}}_1)}\end{array}\right]=$

$\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\α}\left|a\right|e^{j{\mathrm{\θ}}_1}+\mathrm{\β}\sqrt{1-{\left|a\right|}^2}{e}^{j(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\θ}}_2)}& -\mathrm{\α}\sqrt{1-{\left|a\right|}^2}{e}^{j{0}_2}+\mathrm{\β}\left|a\right|e^{j(\mathrm{\φ}-0_1)}\\ ...& ...\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}k& 0\\ ...& ...\end{array}\right]$ 等式(4)

为了使第一项为实数：

θ₁＝-arg(α)＝

等式(5)

φ-θ₂＝-arg(β)＝ψ等式(6)

为了使第二项为零：

$\left|a\right|\sqrt{1-{\left|a\right|}^2}{e}^{j({\mathrm{\θ}}_2-{\mathrm{\θ}}_1)}=\left|\mathrm{\β}\right|e^{j({\mathrm{\θ}}_2-\mathrm{\φ})}\left|a\right|e^{j(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\θ}}_1)}\⇒\left|a\right|\sqrt{1-{\left|a\right|}^2}=\left|\mathrm{\β}\right|\left|\mathrm{\α}\right|\⇒\left|\mathrm{\α}\right|=\frac{\left|\mathrm{\α}\right|}{\sqrt{{\left|\mathrm{\α}\right|}^2+{\left|\mathrm{\β}\right|}^2}}$ 等式(7)

因此

等式(8)

但是，由于还存在一个自由度，通过使θ₁＝θ₂，本发明实施例利用

等式(9)

其中 是实数旋转，e^J

和e^Jψ也被看作重复的实数旋转(分别以一些复数的实部和虚部作为输入的两个2维实数矢量)。本质上，复数旋转由三个实 数角度(一个用于 

指示 $\mathrm{\φ}=-{\mathrm{Tan}}^{-1}\left(\frac{\left|\mathrm{\β}\right|}{\left|\mathrm{\α}\right|}\right),$ 一个用于各

＝-arg(α)和ψ＝-arg(β))来表征。

因此数学旋转可以重新写作：

等式(10)

等式(11)

等式(12)

根据本发明一个以上实施例的复数转子计算单元，例如图3中示出的单元320，可以从单元320的缓冲器330中的数据矢量接收两个初始数据项e₁和e₂，创建二维复数矢量 $\left[\begin{array}{c}{e}_1\\ e_2\end{array}\right].$ 复数转子计算单元还接受第一实数角度(由可以是DSL优化器的一部分的复数转子运算单元310指定为φ)作为其输入，并从查找表中提取余弦和正弦，将第一实数旋转(作为 

矩阵实现)独立地施加于二维矢量 $\left[\begin{array}{c}{e}_1\\ e_2\end{array}\right]$ 的实部，然后再将第二实数旋转(再次实现为 

矩阵)应用于同一矢量 $\left[\begin{array}{c}{e}_1\\ e_2\end{array}\right]$ 的虚部。作为结果的两个实数矢量输出被当作中间复数矢量 $\left[\begin{array}{c}{e}_3\\ e_4\end{array}\right]$ 的实部和虚部(既在上边的元素中，又在下边的元素中)，如等式(11)所见。如本领域技术人员将认知的，可以以任何顺序或同时实现利用 矩阵的第一和第二旋转，顺序并不重要。

第三和第四实数旋转(由可以为DSL优化器的一部分的复数转子运算 单元的

和ψ指定)分别被应用于作为第一和第二旋转结果的复数输出 $\left[\begin{array}{c}{e}_3\\ e_4\end{array}\right]$  的上方项(旋转角度

)下方项(旋转角度ψ)中各单独的复数e₃和e₄(再次，例如，利用相同的正弦和余弦查找表)。如本领域技术人员将认知的，像利用 

矩阵的第一和第二旋转那样，可以以任何顺序或同时实现第三和第四旋转；顺序并不重要。这些第三和第四旋转产生 

如等式(12)所见，f₁为从缓冲器330的数据矢量而来的第一初始数据项的被完全旋转“版本”，已旋转数据项f₁代替缓冲器330的数据矢量中的e₁。类似地，已旋转数据项f₂代替初始数据项e₂。

通过消除对等式(5)和(6)的要求，可以进一步使复数旋转简单化。如果不要求旋转之后结果矢量的第一项为实数，则可以只利用三次实数旋转来执行复数旋转，并且复数旋转可以只有两个角度来表征。本发明实施例可以使用：

等式(13)

其中 

为实数旋转，e^j(ψ-

⁾也可以被看作重复的实数旋转。本质上，复数旋转可以由两个实数角度(一个用于 

指示 $\mathrm{\φ}=-{\mathrm{Tan}}^{-1}\left(\frac{\left|\mathrm{\β}\right|}{\left|\mathrm{\α}\right|}\right)$ 的，一个等于ψ-

＝arg(α)-arg(β))。

因此，在上游处理中，复数转子计算单元为Y的矢量元素使用最小2个角度和2个索引。在下游处理中，对导出X的中间发送机矢量的矢量元素使用最小2个角度和2个索引。

正如以后乘Q实现的上述旋转应用于下游方向，类似的程序和旋转表征了上游方向，并且改为按行操作，因为它对应于后乘H。如果R矩阵被看作上游下三角和下游上三角，则以完全相同的方式定义矩阵Q，尽管对于上 游施加于左边而对于下游施加于右边。

实现Q矩阵的旋转的顺序遵循使H中的项为零以使其变成三角所必需的顺序。可以忽略任何角度接近零的项。顺序可以由对应于下游H的列(或上游H的行)的两个索引指定，“三角化”复数吉文斯旋转最初发生在所述H之上。可以用于本发明实施例的一种顺序是，总是(在所有音调上)将具有最大数据速率的使用者首先针对下游放置并最后针对上游放置，然后相应地遵循数据速率的顺序。

以下讨论单独地应用于矢量化DMT系统的每个音调。复数转子计算单元可以从对应于所供应的两个索引的矢量DMT编码器输出接收第一输入(下游)。该单元应用由如上所述的实数角度表征的实数旋转序列，并将输出放置到相同的被索引位置(本质上是更新两个编码器输出)。复数转子计算单元然后准备接收下一组角度和索引。角度的序列和相应的使用者/线路索引继续到表征酉矩阵的一组旋转完成为止。每个音调可以具有不同的索引组和角度，因此对于每个音调，可以重用复数转子计算单元(或者可以存在若干共享的复数转子计算单元来为所有音调实现“Q”矩阵)。或者，如果复数转子计算单元足够高速，对于所有音调可以连续使用它。高速实现可以充分利用任何可用的旋转能力。因为IFFT(下游)和FFT(上游)也各是一连串复数旋转，由IFFT使用的同一计算单元也可以由复数转子计算单元使用，以达到具有一个高速复数旋转单元或较少高速复数旋转单元的更紧凑的设计。

另外，复数转子计算单元可以采用利用了Q矩阵属性的技术来对矩阵和矢量进行乘法。当Q矩阵的一些元素等于0或足够接近0，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。

假设已经找到Q矩阵(例如，通过吉文斯旋转、或Householder变换、或革兰-施密特分解，所有都可应用于复数的情况)，Q矩阵可以有若干元素等于0或(足够)接近0。因此，Q可以被描绘成稀疏矩阵，所接收的矢 量x保持“稠密”，表示所有的元素都非零。

用于进行Q与x的矩阵-矢量乘法的操作的数量是L²阶，其中L是矢量x的元素数量。如果Q只有少量的元素实际上非零，则可以大大减小该数量。

例子

让Q由包括L组的数据结构表示。每组对应于稀疏矩阵Q的一行。每组包含若干对(col，val)，col定义了在给定行中非零元素所在的列，val对应于该非零元素的值。

让y＝Q*x为矢量输出，则对于指定的y行，计算其取值可以写作：

y[row]＝0

对于对应于行的组中的每对(col，val)，

y[row]＝y[row]+val*x[col]

结束

因此对于稀疏矩阵可以显著减小操作的数量。对于矢量化发送机或矢量化接收机中的任何MIMO处理，可以以直接的方式应用这样的方法。

每个音调可以使用诸如图3中示出的音调复数转子计算单元(再次，可以是由所有音调共享的单个单元)。输入矢量可以初始地存储在矢量寄存器中。可以连续若干次执行高速二维旋转，每次对每个连续旋转所改变的元素i和j进行。旋转角度(或其当量)还可以由复数转子运算单元指定。可能有多达l(l-1)/2次这样的连续复数旋转(或l(l-1)组具有关联索引对的角度)，其中l×l为方阵Q的尺寸，并且可能根据是否使用其它信令技术而变化(例如，幻象模式信号或捆绑通信(bonded communiation))。再次，复数旋转是一连串最少由2个实数角度指定的最少3次实数旋转。则复数转子计算单元可以是高速单元，可能对于每个音调均在相同的设备中实现。因此，可以执行每4000Hz多至 

个复数旋转的操作。在某些情况下，对于可以实现复数转子计算单元的设备，例如调制解调器，其芯片设计者可以传达一 由调制解调器计算能力施加的旋转数量极限，以避免超出该能力范围(并且可能导致更小的性能增益)。

图3中示出了图示本发明一个以上实施例的系统300。系统300包括向复数转子计算单元320提供角度和索引的复数转子运算单元310。复数转子运算单元310可以在复数转子计算单元320所在的设备(例如调制解调器中)中(例如在同一调制解调器或CPE中)或者在诸如单独的控制器、DSL优化器等的远程位置处，运算提供给复数转子计算单元320的各种取值。

复数转子计算单元320包括用于旋转前数据的数据输入端322。输入端322提供的数据是可以在矢量模块330中存储和更新的矢量，矢量模块330可以是缓冲器、数据库、或其它任何合适于所需功能的装置。从复数转子运算单元310接收用于每个音调和一组索引的l维(可以预编码)信号矢量之后，模块330向旋转器计算模块340供应对应于索引的数据。

旋转器计算模块340(例如，计算机、处理器、IC或其它基于这类设备的装置)使用由复数转子运算单元310提供的角度来将适当的旋转应用于由矢量模块330供应的被索引数据。模块340可以以任何适当的方式和/或形式从任何合适的源运算和/或获得正弦和余弦值，例如从可以作为旋转器计算模块340的一部分或与模块340分离的查找表345。任何等同的量的组可以用于该计算-例如，量sinφ(总有 $\cos \mathrm{\φ}=\sqrt{1-{\sin }^2\mathrm{\φ}}$ 因为0≤φ≤90°)、cos

、sin

 cosψ和sinψ。在使用两个索引的地方，旋转器计算模块340执行U矢量数据的2维旋转。已旋转的数据(例如，针对每个音调的已旋转符号矢量数据)被发送回矢量模块330，并再次存储(例如，根据数据的索引)。

当复数转子计算单元320完成数据旋转时，矢量模块330将包含一l-维、复数、已旋转符号矢量。可以在计算机、处理器或其它基于此类设备的装置上实现复数转子运算单元310和复数转子计算单元320及它们的各种部件，如本领域技术人员将认知的。此外，旋转器计算模块340在对于下游传输执行IFFT和/或对于上游传输执行FFT的系统300中可以是同一单元。模 块340也可以被配置为进行其它操作。例如，模块340可以配置为使与所有角度都接近零的数据所对应的项为零，其后删除为零的项以节约计算资源。类似地，模块340可以通过删除给定数目的小旋转来使其功能(例如，旋转的顺序)适合于模块340、复数转子计算单元320和/或实现它们的装置的计算能力。如本领域技术人员将认知的，从其获得旋转的角度和索引的H矩阵没有必要为方阵(例如，在实现幻象模式信号的情况下)。因为三角R矩阵具有一些额外的被调为零的元素，非方阵的QR数分解需要一些调节，但是在其它方面对于本领域技术人员是易懂的：对于K×N矩阵，对于QR因数分解有两种情况，K＞N或K＜N。在前者的情况下，在剩余的上N行进行通常的N×N QR因分解之前，早先的旋转利用一连串(K-N)N次复数旋转，将H的底部K-N行旋转到上N行。在后者K＜N的情况下，QR因数分解只集中在H的最初K列，并且只要选择H个使用者的排序使其最初K列线性无关，则处理将必然导致剩余的N-K列都为0。

根据图4A中示出的本发明一个实施例，复数转子运算单元410可以为连接到DSL系统的独立实体的一部分，例如辅助使用者和/或一个以上系统操作者或提供者使用系统的控制器400(例如，DSL优化器)(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400可以是独立实体，在其它实施例中控制器400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4A中的虚线446所见，控制器400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400可以连接到和/或控制多个CO中的DSL和/或其它通信线路。

复数转子运算单元410包括收集装置420(可以是图6中示出的通常类型的计算机、处理器、计算机模块等，或基于此类设备的另一设备)和分析装置440(也可以是图6中示出的通常类型的计算机、处理器、计算机模块等，或基于此类设备的另一设备)。如图4A中所见，收集装置420可以连 接到NMS 150、在AN 140处的ME 144和/或由ME 144维护的MIB 148。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复数转子运算单元，以便从诸如DSL系统的通信系统收集运行数据。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420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或其它部件向顺应控制单元发送数据时)，从而允许复数转子运算单元410在需要的时候更新其信息、矩阵和信道信息等。由装置420收集的数据被提供给分析装置440用于分析，并且用于任何需要的矩阵、角度、索引等的运算。

在图4A的示例性系统中，分析装置440连接到控制器400中的信号生成装置450(可以是图6中示出的通常类型的计算机、处理器、计算机模块等，或基于此类设备的另一设备)。该信号发生器450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，DSL收发机和/或系统中的其它设备、部件等)，包括实施本发明实施的任何复数转子计算单元，发送该指令信号。这些指令可以包括用来实现复数旋转的运行信息和本发明某些实施例用来实现这些旋转的角度和索引等。可以周期性地生成所述指令以更新之前供应的信息，或者作为对实现复数旋转和需要信息来实现复数旋转的调制解调器等的请求的响应来发送所述指令。

本发明实施例可以利用具有与所收集数据有关和与复数旋转、角度、索引等的过往施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4A的控制器400中的资料库448，并且被分析装置440和/或收集装置420所使用。

在本发明的一些实施例中，可以在一个以上诸如PC、工作站等的计算机中实现复数转子运算单元410。收集装置420和分析装置440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，可以引入数据库来管理所收集的大量数 据。

图4B中示出了本发明的另一个实施例。DSL优化器465在DSLAM 485或其它DSL系统部件上运行，或者与DSLAM 485或其它DSL系统部件共同运行，所述DSL优化器465和DSLAM485中的一个或两个在电信公司(“telco”)的前端495上。DSL优化器465包括数据模块480，其可以为DSL优化器465收集、汇编、调节、操纵和供应运行数据。模块480可以是诸如PC的计算机等，也可以是这种计算机的一部分，例如处理器或IC，并且可以在软件、硬件中或两者中实现。来自模块480的数据被供应给DSM服务器470(例如，此类设备中的计算机或IC或数据分析模块)进行分析(例如，运算角度、索引和/或实现复数旋转所需要的其他信息等)。模块470可以是与用于模块480的计算机相同的计算机的一部分，和/或在与用于模块480的计算机相同的计算机中实现，或者可以为单独单元。还可以从电信公司数据库475中获得信息。

参数选择器490可以用作实现属性集的指令发生器和/或信号发生器(例如，向DSLAM或其它上游设备中的复数转子运算单元发送角度和索引)。按照本发明实施例，单元490还可以为通信系统部件和使用者生成其它运行模式指令。可以在分析模块470的控制之下或以其它任何合适的方式选择并发送在复数转子计算单元中使用的信息和由复数转子计算单元使用的信息，如本领域技术人员将认知的。在DSLAM 485和/或其它任何合适的DSL系统部件设备中实现利用来自单元490的信息的复数旋转。这样的设备可以连接到诸如客户前端设备499的DSL装置。可以在用于使用者499的通信线路491、492上发送数据。如本领域技术人员所认知的，图4B的系统可以以类似于图4A的系统的方式运行，虽然有所区别但是依旧利用本发明的实施例。

图5A图示了矢量化DSL发送机501的场景中本发明的一个实施例，所述矢量化DSL发送机501具有在DSLAM或其它上游设备中找到的类型。U条线路的有效载荷数据502被提供给成帧器503，有效载荷数据可以包括用 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505。用于每个使用者的数据在编码器506处被编码，所述编码器输出U个复数数据流。一多使用者预编码器507可以包括在一些发送机中以便对待发送数据进行预编码。预编码之后，数据被发送到复数转子计算单元520，例如图3中示出的复数转子计算单元。单元520可以连接到复数转子运算单元510，该复数转子运算单元510可以为设备501的一部分，或与设备501分离(例如，控制器500的一部分)。在施行复数旋转之后，在在522处被传输之前，已旋转的数据被发送到快速傅立叶变换(IFFT)单元521。IFFT单元521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520时，可以进行适当的傅立叶变换。

图5B示出了接收机540在FFT单元544和接收机的解码器548之间也实现复数转子计算单元510。在某些情况下，可以使用FDFE 545，并且GDFE545可以接受复数转子计算单元520的输出。再次，复数转子计算单元520可以连接到控制器500或接收机540的内部或外部的其它设备。该控制器500向如上所述的复数转子计算单元520供应角度和索引。

图6示出了根据本发明一个以上实施例的方法600。复数转子计算单元在610处接收使用者数据矢量。在620处接收一组索引和角度，识别将要从所接收矢量旋转的2个数据项，在630处，被索引的数据被发送到旋转器计算模块，之后在640处对所选择的矢量元素进行2×2旋转。在决策650处，评估针对给定音调的旋转是否完成。如果没有完成，则在620处提供下一个角度和索引用于下一次旋转。如果音调的数据已经被旋转，则在660处，已旋转的数据矢量被发送到发送机中的IFFT或发送到接收机中的GDFE或解码器。在670处，当确定所有的音调都完成时，可以在680处处理下一个DMT符号。否则，在610处，接收下一个用于目标DMT符号的使用者数据矢量，并且继续该过程。

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7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700包括任意数目的处理器702(也称为中央处理单元，或者CPU)，其连接到包括主存储区706(通常是随机访问存储器，或RAM)和主存储区704(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704用作向CPU单向传递数据和指令，而主存储区706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708也双向连接到CPU 702，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708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708中的信息可以以标准方式并入，作为主存储区706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 714，也可能向CPU单向传送数据。

CPU 702还可以连接到包括一个以上输入/输出设备的接口710，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 702可选地利用由712一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708或714上，并且在CPU 702连同主存储区706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 (19)

1.一种用于处理数字用户线DSL数据的方法，该方法包括：

(1)接收用户数据矢量；

(2)从所接收的用户数据矢量接收一组识别待旋转数据项的索引和角度；

(3)对所选择的矢量元素执行2×2复数旋转，其中执行所述2×2复数旋转包括：

获取第一角度、第二角度、第一索引和第二索引，用于处理被索引DSL数据；

基于所述第一索引从所述被索引DSL数据取回第一初始数据项；

基于所述第二索引从所述被索引DSL数据取回第二初始数据项；

通过一基于所述第一角度和所述第二角度计算所述第一初始数据项和所述第二初始数据项的复数旋转来生成第一已旋转数据项和第二已旋转数据项；

以所述第一已旋转数据项替代所述被索引DSL数据中的所述第一初始数据项；和

以所述第二已旋转数据项替代所述被索引DSL数据中的所述第二初始数据项；

(4)重复步骤2至3直到针对一音调完成所述2×2复数旋转；以及

(5)针对所述DSL数据中当前的每个音调重复步骤1至4。

2.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述复数旋转包括以下步骤中的至少一个步骤：

在发送DSL数据之前实现Q矩阵；

在接收所述DSL数据之后实现Q^*矩阵；或

执行实现以下等式所必需的步骤：

其中：

Q表示酉矩阵；

e₁表示所述第一初始数据项；

e₂表示所述第二初始数据项；

f₁表示所述第一已旋转数据项；

f₂表示所述第二已旋转数据项；

表示第一2维实数矢量的第一重复实数旋转；

e^jψ表示第二2维实数矢量的第二重复实数旋转；

Q表示实数旋转；

表示提取复数矢量的实部的操作；

表示提取复数矢量的虚部的操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述第一已旋转数据项和所述第二已旋转数据项包括：

生成一二维初始列矢量2D-OCV，在该2D-OCV的靠上位置包括所述第一初始数据项，在该2D-OCV的靠下位置包括所述第二初始数据项，其中所述第一和第二初始数据项均包括复数，所述复数包括实部和虚部；

利用所述第一角度将第一实数旋转施加于所述2D-OCV的所述实部，其中施加所述第一实数旋转生成一具有靠上项和靠下项的二维中间列矢量2D-ICV，其中所述2D-ICV的靠上位置包括一第一中间数据项的实部，并且所述2D-ICV的靠下位置包括一第二中间数据项的实部；

利用所述第一角度将第二实数旋转施加于所述2D-OCV的所述虚部，其中施加所述第二实数旋转生成一具有靠上位置和靠下位置的第二2D-ICV，其中所述第二2D-ICV的靠上位置包括所述第一中间数据项的虚部，并且所述第二2D-ICV的靠下位置包括所述第二中间数据项的虚部；

选择所述第一中间数据项以生成所述第一已旋转数据项；和

利用所述第二角度将一第三实数旋转施加于所述第二中间数据项以生成所述第二已旋转数据项。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述被索引DSL数据包括矢量DSL离散多音调DMT编码器中的数据。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过从一查找表提取所述第一角度的正弦和余弦来确定所述第一角度的正弦和余弦；并且

通过从该查找表提取所述第二角度的正弦和余弦来确定所述第二角度的正弦和余弦。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

在信道的下游方向上多次执行根据权利要求1所述的方法，其中计算所述第一初始数据项和所述第二初始数据项的复数旋转包括以一定顺序计算所述复数旋转，其中该顺序使描述单个音调上的插入损失和串音的复数矩阵H矩阵中的项为零以便使所述H矩阵变成三角阵。

7.根据权利要求6所述的方法，其中计算所述复数旋转包括在所述H矩阵的列上执行所述复数旋转；或者在所述H矩阵的行上执行所述复数旋转。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一角度、所述第二角度、所述第一索引和所述第二索引从一复数转子运算单元获取。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述DSL数据包括以下数据中的至少一种：

在矢量化DSL系统中使用的数据；和

在DSL系统的接收机中已接收的供处理的数据。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

忽略所接收的那一组索引和角度中具有非零实数角度值的实数角度，其中所述非零实数角度值处于预定的零的范围内。

11.一种数字用户线DSL系统，包括：

包括复数转子CR计算单元的DSL设备，用于：

(1)接收用户数据矢量；

(2)从所接收的用户数据矢量接收一组识别待旋转数据项的索引和角度；

(3)对所选择的矢量元素执行2×2复数旋转，其中所述CR计算单元用于执行所述2×2复数旋转包括：所述CR计算单元用于：

获取第一角度、第二角度、第一索引和第二索引，用于处理被索引DSL数据；

基于所述第一索引从所述被索引DSL数据取回第一初始数据项；

基于所述第二索引从所述被索引DSL数据取回第二初始数据项；

通过一基于所述第一角度和所述第二角度计算所述第一初始数据项和所述第二初始数据项的复数旋转来生成第一已旋转数据项和第二已旋转数据项；

以所述第一已旋转数据项替代所述被索引DSL数据中的所述第一初始数据项；和

以所述第二已旋转数据项替代所述被索引DSL数据中的所述第二初始数据项；

(4)重复步骤2至3直到针对一音调完成所述2×2复数旋转；以及

(5)针对所述DSL数据中当前的每个音调重复步骤1至4。

12.根据权利要求11所述的DSL系统，进一步包括：

包括CR运算单元的控制器，所述CR运算单元与所述CR计算单元通信地连接，其中所述CR运算单元用于：

接收一针对该DSL设备所运行的矢量化信道的矩阵多入多出MIMO传递函数，并且

通过运算Q矩阵的复数形式来对所述矢量化信道进行QR因数分解，其中所述Q矩阵的复数形式包括一吉文斯实现，所述吉文斯实现具有由所述CR计算单元实现的复数旋转序列。

13.根据权利要求12所述的DSL系统，其中所述CR运算单元针对一组连续的复数旋转运算中的各次运算，向所述CR计算单元提供多个实数角度和一整数索引对，并且其中所述CR计算单元将各复数旋转运算实现为一连串实数旋转以生成复数输出。

14.根据权利要求12所述的DSL系统，其中所述CR计算单元将各复数旋转施加于用于上游发送的数据，或施加于用于下游发送的数据，或既施加于用于上游发送的数据又施加于用于下游发送的数据。

15.根据权利要求12所述的DSL系统，其中所述CR计算单元还执行下游系统中的快速傅立叶反变换IFFT功能，或执行上游系统中的快速傅立叶变换FFT功能，或既执行下游系统中的IFFT功能又执行上游系统中的FFT功能。

16.根据权利要求12所述的DSL系统，其中所述CR运算单元以所述CR计算单元的计算能力为基础删除一个以上所述复数旋转，所述待删除的复数旋转均包括小到所述CR计算单元不能使用的值。

17.根据权利要求12所述的DSL系统，其中所述DSL设备包括所述控制器。

18.根据权利要求12所述的DSL系统，其中所述控制器是与所述DSL设备分离的DSL优化器的一部分。

19.根据权利要求12所述的DSL系统，其中所述DSL设备包括以下设备中的一种：

数字用户线接入复用器DSLAM；

线路终结LT设备；

远程终端RT设备；或

调制解调器。

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