CN102067541B

CN102067541B - 用于处理数据的方法和装置以及包括此装置的通信系统

Info

Publication number: CN102067541B
Application number: CN200980122905.3A
Authority: CN
Inventors: F·菲利皮亚克; W·科泽克; M·凯珀斯
Original assignee: Nokia Siemens Networks Oy
Current assignee: Nokia Solutions and Networks Oy
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2029-06-17
Also published as: CN102067541A; WO2009153284A1; US20110122920A1; US9264166B2; EP2136520A1

Abstract

提供用于处理第一数据的方法和装置，其中所述第一数据被分布在、特别是被暂时散布在第二数据之上和/或上面。此外，建议了一种包括此装置的通信系统。

Description

用于处理数据的方法和装置以及包括此装置的通信系统

技术领域

本发明涉及用于处理数据的方法和装置，并且涉及包括此装置的通信系统。

背景技术

DSL技术的进展的特征在于通过使传输带宽变宽而获得更高的比特率。由于回路衰减和串扰二者随着频率的增加而增加，所以需要在DSL发射器和DSL接收器处提供更复杂的措施（measures）。

当前部署的VDSL2系统已使用上至17Mhz的带宽，而ITU-993.2标准建议上至30Mhz的带宽。当前的收发器技术不能实现通常的目标比特率，例如回路长度为0.8千米到1.0千米时，比特率为100兆比特/秒（总计为双向净数据率200兆比特/秒）。串扰降低导致到达范围（reach）（给定速率下的最大可接受回路长度）增大，或者导致数据率（在给定回路长度处）增大，或者其可以导致“活动环路固定（living loop plant）情况（即CPE关断和接通产生波动串扰）”的增大的稳定性。

VDSL2标准类似于继承ADSL标准，即其具有基于FFT的基带多载波QAM调制，其适于回路情况。因此，VDSL2标准遵循所谓的“租用线路观点”，根据该观点，DSL链路的内部比特率保持恒定，并且不适应实际的用户通信量（traffic）。然而，这与无线应用中使用的许多现代通信系统相反，甚至与如果不存在用户通信量则线路几乎是安静的（quiet）以太网应用相反。

图1显示通信量模拟，其中呈现3个高分辨率（definition）IPTV信道，提供大约40兆比特/秒的固定底限（floor）和由网页浏览应用产生的典型的IP通信量突发，其峰值数据率大于100兆比特/秒。

待解决问题是要克服上述提到的缺点，并且特别是使得能够甚至对于具有能够应对通信量峰值的不良信噪比的频率范围实现比特率提高。

发明内容

根据独立权利要求的特征可解决该问题。其它实施例出自从属权利要求。

为了克服该问题，提出一种用于处理第一数据的方法，其中所述第一数据被分布在、特别是被暂时散布在第二数据之上和/或上面（over and/or on top of second data）。

优选地，在接通和切断DMT符号时，所述第一数据可以被暂时散布在所述第二数据之上和/或上面。

在多用户情形中，可以通过统计的多路复用来处理IP通信量的突发，所述统计的多路复用考虑了上至1：50的聚集比而不会造成显著的性能降低。本文提供的方法的其中一个优点是利用了基于所述IP通信量突发的这种多路复用增益。此外，较高的峰值速率使得带宽有效的重传输方法能够处理脉冲噪声问题，该问题是对于普遍采用IPTV，特别是对于具有不良室内电缆连接环境的承载方（carriers）来说目前存在的最高风险。

在一个实施例中，所述第二数据是经过调制的，具体地，所述第二数据包括DMT符号。

在另一实施例中，根据初始伪随机码分布第一数据。

在又一实施例中，所述初始伪随机码被扩展为伪随机正交码，特别地，在多用户DSL情形下，是正交0/1值的分层码。

DSL代表所有类型的数据用户线路，包括现有的DSL标准以及将来的DSL标准。

在下一实施例中，所述伪随机码是分层码，特别地包括二进制树状结构。

因此，伪随机码是以允许有效区分优先次序的分层方式被结构化。例如，第一用户得到树状结构内高层（level）的代码并且第二用户得到所述高层下面的树路（tree way）底部的一些代码：参照同一树层，第一用户的代码对应的1多于0，并且比分配给第二用户的1的数目要多。由于1的数目决定了待传送的数据分组的发生（occurrence），所以给第一用户接收更多的数据分组的权利并且因此获得更高的数据率。该方案根据所需的服务级别可被用于纯粹的上游和/或下游（多个）方向二者。

还有一实施例，其中所述第一数据的一部分可以通过与所述伪随机码的某个分层级关联而被区分优先次序。

根据另一实施例，所述方法包括步骤：

识别彼此之间干扰的线路；以及

为显示出明显干扰的此类线路提供互相正交的伪随机码，因此特别是通过暂时非重叠使用DMT符号来避免这种干扰。

根据一实施例，所述明显干扰是干扰值大于给定阈值。

因此，可以给经受噪声或者任何类型扰动，特别是干扰的线路提供此伪随机码，以便提高这些线路上的数据率。

根据另一实施例，所述第一数据被暂时分布在所述第二数据之上和/或上面。

在又一实施例中，所述第一数据利用第一频率范围并且所述第二数据利用第一频率范围上面的第二频率范围。

根据下一实施例，所述第一数据包括分布在多个线路和/或端口上的数据。

根据另一实施例，所述线路或端口与线路卡或与DSLAM关联。

在又一实施例中，所述第一数据被用于不同的DSLAM和/或不同的线路卡之间的带内时钟同步。

另一实施例说明通过安静线路噪声登记（registration）使用所述第一数据来同步时钟信号。

根据附加实施例，通过电源线或有线或无线连接使用所述第一数据来同步时钟信号。

上述问题还可通过一种装置解决，该装置包括处理器单元和/或硬线连接电路和/或逻辑器件和/或与处理器单元和/或硬线连接电路和/或逻辑器件关联，其被设置成使得如本文所述的方法在其上是可执行的。

根据实施例，所述装置是通信装置或与通信装置关联，特别是与线路卡或DSLAM关联。

上述问题还可以通过包括如本文描述的装置的通信系统解决。

附图说明

在附图中显示并图解说明了本发明的实施例。

图2显示根据指示器函数的代码树，其中产生的代码是分层的并且允许区分优先次序；

图3显示将通信量传送到各个CPE的DSLAM或线路卡的两个端口A和B，其中上至17MHz的带宽被租用线路的基本通信量占用，并且在17MHz带宽上面上至总计30MHz的示例频率提供附加通信量；

图4显示如何产生伪随机正交码的流程图；

图5显示用于使两个DSLAM之间的时钟信号同步的两个例子。

具体实施方式

建议的方法针对散布在DMT符号上的通信量特别使用伪随机正交码。

在干扰受限的通信信道上的多用户通信可以利用用户之间的一些形式的（希耳伯特空间）正交性。通过时间和/或频率中的不相交性（disjointness），可获得此类正交性，相应的多址方案已知为时分多址（TDMA）或者频分多址（FDMA）。

然而，还可以通过完全的时间-频率重叠信号获得正交性，最突出的例子是所谓的码分多址（CDMA），传统的北美蜂窝系统IS-95以码分多址为基础。

在所述多用户DSL情形中，提供的方法特别利用正交0/1值伪随机码。具体地，该解决方案可不引入信号的任何时间散布，而是暂时将通信量散布在DMT符号上而不必改变DMT调制格式。

通过用指示器函数定义树状结构的通信量分布码，可以实现该方案，指示器函数表示如下：

这里，附标（index）k代表垂直树附标（分支级），l是水平树附标（分支）（参见图2）。

部分DMT符号的块表示：

（i）多个DMT符号被加入或者被打包到一个块中（取决于DSLAM和/或线路卡粒度（granularity）及其它实际需求），以及

（ii）排除来自根据的功率切换的频率间隔或音调的子集（a frequency interval or asunset of tones from the power seitching according to is excluded）。此排除的特定例子可以是17Mhz和30Mhz之间的频带。此情形可导致根据图3的频谱使用。

伪随机码的长度可以提供2的幂，指数由树高K给出：

（2）

长度N的任何通常（平衡）的伪随机序列都可作为代码构造的起始点，例如基于GF（2）中不可约（irreducible）多项式的移位寄存器序列（参见[2]）。

根代码优选对应于单位信号（unity signal）：

在第k次分支后，与之前状态相比，活动DMT符号的数目减半：

同一树层上的两个不同的码字相互分离（这表示相关联的传输信号是相互正交的）：

在相加结果产生单位信号的意义上讲，同一树层上的所有的码字是互补的。

关于用户和/或端口和代码之间的映射，应注意以下方面：

a．优先顺序：每个端口不一定必须在树的同一分支级上。例如，如果一些用户具有较高的服务级协议，则可将树中较高层的代码分配给此用户。

b．调度：在通常的DSL线路卡和/或DSLAM上，可能已经部署了基于以太网/ATM的通信量聚集级，其必须执行一些多用户和/或多端口调度任务。该通信量聚集处理级可以与本文提供的频谱管理方法（跨层设计）相连。因此，通信量聚集器将代码符号分配给端口。该信息必须被传送给实际的收发器芯片组。

c．超额预定（overbooking）：由于以下原因，用户的数目可以明显大于端口的数目：（i）通常IP通信量内的统计多路复用增益，和（ii）一些用户可能是免于先验干扰的（例如，由于其回路被馈送至不同的电缆）。

d．矢量化：如果超额预定率超过之前提到的需求，则DSM 13（矢量化）仍保持有最后一次避免通信量干扰的机会。

同步

为了保证DMT符号的不重叠，可能需要进行同步。但是，通过以下事实简化了准确要求：

（i）信号干扰比（SIR）通常超过30dB（与其它多址情形相比，干扰相对较弱）；以及

（ii）DMT符号之间的某个重叠量仅导致QAM决策后的有效SIR的线性降低（单个QAM符号的能量基本均匀分布在DMT帧长度上）。

下文，关于多DSLAM频谱管理的情形总结了用于所提供的方案的同步方法：

a．隐蔽区（blind）

在DSLAM之间不存在专用物理连接。时钟恢复基于安静线路噪声（QLN）（在初始训练前的不活动回路）的连续登记，或者基于数据传输过程中的信噪比（SNR），从而利用回路之间的不期望的无线连接，即近端串扰。

b．带内以太网

基本上，以太网协议可能是不同步的，但存在包括上至非常高准确度的时钟同步机制的惯例（参见例如RFC 1305，IEEE 1588）。应注意，每当以太网帧被封装进DSL物理层中时都存在一些特定情况，然而其可以由软件-测量来处理。

c．电源线

在通常的VDSL2首次展示（rollout）中，光纤到路边（FTTC）情形可适用于其中DSLAM位于一些类型的具有标准电源连接的隐蔽器（shelter）处。该电源连接可用于不同承载方（carrier）和/或厂商的不同DSLAM之间的时钟分布。

d．外部的（有线或者无线）

专用物理连接可用于时钟同步目的。这可能要求DSLAM厂商之间在硬件层面上的合作。实际的物理连接可以是低速率无线（例如Zigbee，WLAN等）、有线或者基于GPS的连接。

图2显示根据指示器函数（1）的代码树。生成的代码是分层的，并且允许区分优先次序。该树可以具有任意的根点。

图3显示传送通信量给各个CPE的DSLAM或者线路卡的两个端口A和B。根据例如VDSL2，上至17MHz的带宽被租用线路的基本通信量占用。在17MHz带宽上面上至总计30MHz的示例性频率提供附加通信量，得到在本文提供方法的一个实施例中使用的附加的13MHz带宽。

因此，数据单元301具有在所述17MHz上面上至30MHz的频率带宽，并且包括例如与DMT符号长度对应的2000-4000个采样点（例如这样的一个符号需要完整的FFT持续时间）。所述数据单元301的持续时间与以太网分组的持续时间对应。

在t=0开始并持续直到到达时间k的时间段特别地与用于生成代码的循环周期对应。

根据数据单元301，将另外的数据单元302-307加入到端口A和B的租用线路的基本通信量。在基本通信量上安排或者分布所述数据单元301-307的方式基于生成的伪随机码。因此，数据单元301-307使用相互正交的符号序列。

图3的情形具体可适用于上游以及下游通信量。

图4显示如何生成伪随机正交码的流程图。在步骤401中，根据进行初始化，并且在步骤402中，m被设置为0。

在步骤403中，检查是否。

如果是这种情况，则分支到步骤404，使m递增（m=m+1）并且进行到步骤405:

，

p(m)是伪随机序列，其定义所有代码的根（即，相同数目的“0”和“1”，但是是随机分布的）。m和n表示每个二进制代码内的时间附标，而k和l表示全部附标。提出的方法越过（traverse）用于每个时间附标的码树，特别地因为对于时间上的每个点，需要定义代码。

在步骤405后，在步骤406中检查是否n<N。同样，如果步骤403提供假结果，则分支到所述步骤406。如果n<N，则分支到步骤407，使n递增（n=n+1）并继续步骤403。如果n<N为假，则在步骤408中使l递增（l=l+1）并且接着在步骤409中，检查是否l<k。如果为真，则分支到步骤402。否则，在步骤410中，使k递增（k=k+1）并在后面的步骤411中，检查是否k<K。如果为真，则分支到步骤402，否则方法可终止。

图5显示用于使两个DSLAM之间的时钟信号同步的两个例子。

根据示例（a），两个DSLAM由向这两个DSLAM提供带内时钟信号的一个吉比特以太网线路馈送。每个DSLAM具有k个端口数。

在示例（b）中，每个DSLAM由单独的吉比特以太网线路馈送。DSLAM 2通过其端口之中的一个端口503向电缆扎线501提供时钟信号，电缆扎线501还与DSLAM 1的至少一个端口502连接。特别是在端口502的线路安静时，可以用从端口503到端口502的近端串扰（NEXT）来确定时钟信号，并且因此利用此时钟信号用于同步目的（安静线路噪声登记）。

其它优点

该方案引入了用于DSL系统的树状结构通信量散布方法，特别是在DSLAM之间产生简化的同步需求，因此可以容易地跨多厂商和/或多承载方情形下的DSLAM使用。可以在隐蔽区（串扰引入）或者带内以太网方案中执行同步。

可以在[1]中引入的跨层调制概念中或者与该概念一起提供该方案的示例性实施例，其中通过二进制预编码而非调制增益的显式改变来实现DMT符号所需功率的减小。

参考文献

[1] WO 2005/034459

[2] D. Jungnickel, “Finite Fields: Structure and Arithmetics”, B.I.－Wissenscaftsverlag, Mannheim, 1993。

缩写

CDMA 码分多址

CPE 用户终端设备

DMT 离散多音

DSLAM 数字用户线接入模块

DSM 动态频谱管理

FDMA 频分多址

FFT 快速傅立叶变换

FTTC 光纤到路边

NEXT 近端串扰

QAM 正交幅度调制

QLN 安静线路噪声

SIR 信号干扰比

SNR 信噪比

TDMA 时分多址

Claims

1.一种用于处理利用第一频率范围的第一数据的方法，其中

识别彼此之间干扰的与线路卡或与DSLAM关联的线路，以及

对于这种显示出明显干扰的线路，所述第一数据被按照互相正交的伪随机码暂时散布在使用第二频率范围的第二数据之上，

其特征在于

所述第二数据包括DMT符号且所述第一频率范围是在所述第二频率范围上面的频率范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述伪随机正交码是在多用户DSL情形下的正交0/1值的分层码。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述互相正交的伪随机码是分层码，特别地包括二进制树状结构。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一数据的一部分能够通过与所述伪随机码的某个分层级关联而被区分优先次序。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述明显干扰是干扰值大于给定阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一数据包括分布在多个线路和/或端口上的数据。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一数据用于不同的DSLAM和/或不同的线路卡之间的带内时钟同步。

8.根据权利要求1所述的方法，其中通过安静线路噪声登记使用所述第一数据来同步时钟信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其中通过电源线或有线或无线连接使用所述第一数据来同步时钟信号。

10.一种用于处理利用第一频率范围的第一数据的设备，包括：

用于识别彼此之间干扰的与线路卡或与DSLAM关联的线路的装置，以及

用于对于这种显示出明显干扰的线路，将所述第一数据按照互相正交的伪随机码暂时散布在使用第二频率范围的第二数据之上的装置，

其特征在于

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述伪随机正交码是在多用户DSL情形下的正交0/1值的分层码。

12.根据权利要求10所述的设备，其中所述互相正交的伪随机码是分层码，特别地包括二进制树状结构。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一数据的一部分能够通过与所述伪随机码的某个分层级关联而被区分优先次序。

14.根据权利要求10所述的设备，其中所述明显干扰是干扰值大于给定阈值。

15.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一数据包括分布在多个线路和/或端口上的数据。

16.根据权利要求10所述的设备，其中所述第一数据用于不同的DSLAM和/或不同的线路卡之间的带内时钟同步。

17.根据权利要求10所述的设备，其中通过安静线路噪声登记使用所述第一数据来同步时钟信号。

18.根据权利要求10所述的设备，其中通过电源线或有线或无线连接使用所述第一数据来同步时钟信号。