CN102227877A - 管理数字通信系统中传送资源的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在例如DSL系统的包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源、实现资源管理以便将包括N个线路的接入网络的电缆或电缆包扎体中的串话干扰降到最低的方法。它包括以下步骤：借助于计算部件(40)为所述线路的相应线路(1；2)确定相关线路集合，其包括对于所述相应线路(1；2)的干扰相关线路，并使用所确定的相关线路集合为相应线路应用资源管理的算法，由此降低资源管理算法的计算复杂度。

Description

管理数字通信系统中传送资源的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于在诸如DSL系统等包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源的方法，并且该方法实现资源管理以在接入网络的电缆或电缆包扎体(binder)中降低诸如串话干扰、特别是FEXT(远端串话)、NEXT(近端串话)等损害。

背景技术

DSL(数字订户线路)系统已在数字通信内变得重要起来。一个原因因此是DSL系统能够为通过现有电话订户线路进行的数字通信提供大的带宽。新应用的引入和服务的需要及服务产品的多样性增大了对宽带传送的需要。传送速率稳步增大。通信线路上的信噪比(SNR)对宽带网络性能有强大的影响，并且如果它不令人满意，则它限制此类网络的使用。串话是例如ADSL和VDSL等DSL系统中的重要噪声源。串话在它经过传送路径时不利地影响信号，并且它可导致信号损坏，而损坏的信号能够在接收侧被误解并转化为在数字比特流中包含错误。

NEXT被定义为在链路的近端的线路之间诱发的噪声，链路的近端被定义为离信号的起始点最近的末端。FEXT被定义为由第一线路的近端上的传送器诱发到相邻线路上、到第二线路的远端处的接收器上的噪声。FEXT例如可以是电缆中缺陷的结果。

因此，通过DSL的高速通信能够受来自接入网络中例如双绞线线路(twisted-pair line)等相邻金属(主要是铜)线路的干扰的严重限制。相邻线路之间的此破坏性串话被认为是最主要的损害之一，并因此影响性能，对性能的改进造成限制。

动态谱管理(DSM)是改进DSL线路的传送容量的一个资源管理方案。在DSM中，在由配有DSL收发器的N个用户或线路组成的(铜)接入电缆包扎体上应用一种算法。每个收发器采用离散多频音调制(DMT)，并通过带有K个独立子信道或频音(tone)的双绞线线路来操作，子信道或频音在本文档中在以下内容中主要称为频率。此外，将主要使用表述“线路”而不是“用户”。

频音(频率)k上的接收信号向量能够建模为：

对于k＝1，2，...，K

其中： ${\stackrel{\‾}{x}}^k={[x_1^k,x_2^k,...,x_N^k]}^T$

是对于所有N个线路的频率k上传送的信号向量，

${\stackrel{\‾}{y}}^k={[y_1^k,y_2^k,...,y_N^k]}^T$

是对于所有N个线路的频率k上的接收信号向量，

${\stackrel{\‾}{z}}^k={[z_1^k,z_2^k,...,z_N^k]}^T$

是频率k上的加性噪声向量，包括外部网络损害，例如，脉冲噪声、射频干扰(RFI)、热噪声和外部串话。

Hk对应于包含频率k上信道传递函数的N×N矩阵，参见图1B。

图1A示出频率k的DMT传送和在电缆包扎体上产生的FEXT和NEXT干扰。

图1B中的信道矩阵H通过表示直接传递函数和FEXT/NEXT耦合传递函数来表征电缆包扎体。它能够根据三维NxNxK、即信道矩阵的维数来解释。

每个信道向量

表示通过频带(频音)从传送器m到接收器n的信道的传递函数。

DSM技术实现功率谱密度(PSD)级别优化以便为DSL网络内的每个用户指派传送PSD，以将串话干扰降到最低。PSD指派根据预定义的准则和约束的集合来进行，例如，通过在功率限制下将用户速率最大化，这能够是谱管理的一个底层基础或目的。其它目的或目的组合是可能的。

谱管理问题通常用公式表达为经受每用户的功率约束的加权速率和的最大化问题。

然而，谱管理技术一般(特别是DSM技术)遭受复杂性的困扰(DSM级别2及DSM级别3、向量化(vectoring)算法)。DSM谱管理和向量化例如在动态谱管理技术报告(Dynamic Spectrum Management Technical Report(2007)，ATIS Committee NIPP Pre-published document ATIS-PP-0600007)中讨论。几种算法已引入以用于呈现对上述谱管理事务或问题的解决方案。这些算法之一是迭代谱均衡算法(ISB)。ISB例如在R.Cendrillon和M.Moonen的“Iterative spectrum balancing for digital subscriber lines”(在IEEE Transactions on Communications中，2006年5月)中描述。ISB算法采用涉及高计算复杂度的优化过程。为确定在K个频率上N个用户(即，N个线路)的最佳PSD分布，ISB将导致O(P_levelKN²)的复杂度，即，Ordo(P_levelKN²)，其中，P_level指示可能功率级别的总数。

然而，典型的金属或铜接入电缆通常由分组在一起的几个电缆包扎体组成，并且导致DSL网络包含几个双绞线线路，例如，100个线路。即使铜接入电缆被制造成以便除其它之外，通过尝试在沿电缆的线路之间保持扭曲，将串话降到最低，但存在许多线路，并且由于DSM技术使用所有线路，即线路的总数，因此，显而易见的是必须执行大量的计算。还有一个缺陷是如果线路的状态必须更新，例如，传送PSD级别已更改，则带束中的所有其它线路也必须被更新。DSM算法解决方案一般具有在线路数量N方面的二次复杂度和在频率或频音数量K方面的线性复杂度。ISB算法具有如上所述的复杂度O(P_levelKN²)。

不幸的是，由于计算复杂度，DSM算法的部署将受到限制。例如，使用如技术现状中讨论的当前算法，采用VDSL2系统(带有K＝4096个频音、总共N＝20个线路并且P_level＝112个级别)的铜接入网络将导致高度复杂的问题。

发明内容

因此，本发明的第一目的是提供一种用于在DSL系统中管理传送资源的改进的复杂度更低的方法。本发明还有的一个目的是提供一种能够大幅降低使用的算法的计算复杂度的资源管理方法。

尤其是本发明的第二目的是使得能够降低例如DSM算法或其它优化算法等使用的算法的复杂度，以便更易于为高速数字订户线路提供高性能或提高性能以及使资源管理更容易且实现成本更低。具体而言，一个目的是建议一种方法，通过该方法，例如通过谱管理以最小化或降低串话干扰、FEXT和/或NEXT的资源管理能够以更有效、更快和更经济的方式来处理。

本发明的第三目的是提供一种系统，通过该系统，能够实现一个或多个上述目的。

根据本发明，已经认识到，并非电缆包扎体或电缆的所有其它线路是特定线路的相关干扰源(或并非其它线路的所有频率)，并且由于并非所有线路(或并非其所有频率)是相关干扰源，因此，一个或多个这些目的能够通过找到避免不必要的计算的方式而得以实现。

因此，提供了一种如最初提及的方法，通过该方法，为(要优化的)相应线路，即电缆或电缆包扎体的线路，找出相关线路集合，该线路集合由被认为是所述相应线路的干扰相关线路的线路组成。该方法因而包括以下步骤：基于或使用以前确定的相关线路集合的信息，为所述线路实现一种资源管理算法，该算法例如包括DSM或向量化算法，因此降低使用的一个或多个资源管理算法的计算复杂度。

这意味着资源管理不是如技术现状中一样基于所有线路，而只基于确定的此处称为干扰相关的线路集合，这指实际上对相应线路就干扰意图而言具有重要性的线路(或甚至更具体是仅相关线路上的相关频率)，即，它们是对所述线路的主要干扰源。因此，根据本发明，已经认识到，并非所有线路且并非所有频率是相关干扰源，并且只有相关干扰源、线路和频率需要包括在计算中。这意味着大量的不必要计算能够得以避免。

因此，本发明概念基于找到相关干扰线路(频率)，这已被实现以允许复杂度降低的资源(特别是谱)管理。随后，应用仅基于这些线路的管理算法，即，在计算中只需包括相关线路的实际干扰频率。

这些目的还通过一种用于在例如DSL系统的包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源的系统而得以实现，所述接入网络带有多个接入电缆，包括电缆包扎体，其中，每个包扎体包括多个线路，例如双绞线线路，但它也可以是其它线路。每个线路配备有近端收发器和远端收发器，并且包括用于应用例如DSM级别1或级别3(向量化)算法等资源管理算法的部件。根据本发明，通过确定部件实现了该一般目的，确定部件适用于为要优化的相应线路确定包括对于所述线路的干扰相关线路的相关线路集合。在要优化的线路上应用资源管理算法的部件适用于为要优化的每个相应线路在相应确定的干扰相关线路集合上应用所述一个或多个算法，或使所述一个或多个算法基于相应确定的干扰相关线路集合。

干扰相关线路集合具体只指带有至少一个干扰频率的线路及仅这些特定频率。有利的实施例借助于相应从属权利要求来提供。

本发明的一个优点是能够大大降低资源管理算法、或一般的DSM级别2或级别3算法的计算复杂度。本发明还有的一个优点是能够改进和促进DSL系统中的资源管理。本发明的一个独特优点是公开了一种解决方案，该解决方案不依赖用于资源管理的特定算法来优化DSL线路的传送容量。本发明还有的一个优点是分别提供了对线路上的变化(例如在线路更改状态或传送PSD级别时)较不敏感的方法和系统。

附图说明

下面将以非限制性方式并参考附图进一步描述本发明，其中：

图1A示出铜接入包扎体上产生的FEXT与NEXT干扰和DMT传送，

图1B示出信道矩阵，

图2示出铜接入电缆横截面的示例，

图3是指示分别根据技术现状和根据本发明概念、其上应用DSM的线路数量如何取决于线路总数的图形，

图4是根据本发明的系统的框图，

图5是示出根据本发明的系统的备选实现的框图，

图6A是示出作为频率的函数的FEXT的图形，即，测量的FEXT耦合信道，无根据本发明的预处理，

图6B是类似于图6A的图形，但其在应用预处理、即找到相关线路集合之后，

图7A是示出每FEXT耦合曲线过滤的频音总数的图形，

图7B是如图7A中所示的图形，但示出每FEXT耦合曲线过滤的频音的百分比值，

图8是概括描述根据本发明的过程的流程图，

图9是稍微更详细为特定实施例描述发明过程的流程图。

具体实施方式

为解释本发明的概念，参照了示出铜接入电缆50的示范、简化横截面的图2。铜接入电缆50由几个电缆包扎体51、52、53组成，这些包扎体例如如图2所示分组在一起。每个电缆包扎体51、52、53包含几个双绞线线路，例如，511、...；521，...；531，...，例如，100个线路。当然，接入电缆可包括任何其它相关数量的电缆包扎体，以及电缆包扎体可包括多于或少于100条的任何适当数量的线路。通常，铜接入电缆50制造成以便将串话降到最低。这意味着它尝试在线路之间始终沿电缆保持扭曲。由于这应为本领域技术人员所明白，因此，它未在图中示出。

根据本发明，已认识到线路实际上只受一些所谓的相邻线路干扰。随后，假设特定线路只受来自线路的有限集合60(例如在图中示为70_RI的半径内)的串话信号影响。半径81_NR、82_NR一般指向非相关线路。相关线路集合包括每个特定线路的确定的干扰相关线路。在图2中，对于线路501，确定的干扰相关线路集合60由线路502、503、504、505、506、507组成。相关线路集合的属性取决于优化所关注的特定线路。特定线路的相关线路集合可仅由相同电缆包扎体中的线路组成。然而，它也可由另一相邻电缆包扎体中的一个或多个线路组成。主要的基本原理是识别相关干扰的且可能是近邻的线路。例如DSM算法等技术现状的算法在优化过程期间未将线路集合的分布(也称为配对关系)考虑在内，也未将任何关注的特定线路的任何识别考虑在内。因此，基于DSM算法的已知资源管理方法始终基于线路总数，这意味着要执行大量的计算，而根据本发明，大部分这些计算被认为是完全无关和不必要的。

对于技术现状的解决方案，这也意味着执行用户或线路的不必要更新。此类情况在线路的状态必须更新时，例如传送PDS级别更改时发生。随后，带束中的所有其它线路也必须被更新，而不只是实际上受所述线路的串话影响明显的线路。这些严重的缺陷通过本发明的概念的实现而得以克服。

图3是示出根据技术现状的解决方案(I)和根据本发明概念(II)每时间单位谱管理算法要作为电缆包扎体或电缆中线路的数量的函数来处理的线路数量的示意图。根据技术现状要处理的线路数量与包扎体中或电缆中线路的数量成比例增大，而根据本发明，已经认识到，由于对于每个线路，只有相应相关线路集合将有贡献或要考虑在内，因此，借助于例如DSM算法为特定线路的谱优化中实际需要或应考虑在内的用户数量存在上界限制。这明显示出实现本发明概念的优点，并且例如DSM能够实际上处理的线路数量越大，与技术现状系统相比的增益就越高。

为更好地理解本发明，将先描述由配有DSL收发器的N个线路组成的铜接入带束上DSM算法的应用。假设每个收发器采用离散多频音调制DMT，并且在带有K个独立子信道(也称为频音或频率)的双绞线线路上操作。如在背景技术部分所述和在图1B中所示，信道矩阵H表征电缆。每个信道向量

表示通过频带(频音或频率)从传送器m到接收器n的信道的传递函数。在m＝n时，对角向量

对应于双绞线线路的直接传递函数。类似地，n≠m的非对角向量

对应于线路之间的FEXT/NEXT传递函数。

DSM使用PSD级别优化为每个用户指派传送PSD以便将串话干扰降到最低。传送PSD的指派根据预定义的准则和约束进行，例如，在功率限制下将用户速率最大化，这构成了谱管理问题，该问题能够用公式表达为经受每用户或每线路功率约束的加权速率和的最大化问题，即：

最大化

服从于

(对于n＝1，...，N)，

其中：

w_n是为线路提供不同属性(或权重)的线路n的非负常数，

R_n表示线路n的总比特速率，

K表示使用的频率总数，

是对于线路n的频率k上的传送功率，

是用于线路n的总可用功率，以及

表示对于线路n的频率k上指派的比特数量。

线路n的总数据速率能够推导为f_s作为符号速率。

其它预定义的准则和约束也是可能的。

因此，每频音(频率)的比特分配能够表示为：

$b_n^k={\log }_2[1+\frac{s_n^k{\left|h_{n,n}^k\right|}^2}{\mathrm{\Γ}({\mathrm{\σ}}_n^k+{\mathrm{\Σ}}_{m\≠n}{s}_m^k{\left|h_{n,m}^k\right|}^2)}]$

其中，Γ是期望比特错误率(BER)的函数的信噪比(SNR)，一般为10^-7，

是在接收器n在频率k上的背景噪声功率。

上述优化问题能够视为在最大化数据率与避免串话干扰之间的折衷下查找非负

值的集合的搜索。

由于DSM相当复杂，因此，各种优化方案已实现，例如参见Tsiaflakis P.、Moonen M.的“Low-Complexity Dynamic Spectrum Management Algorithms for Digital Subscriber Lines”(在Proc.of the IEEE International Conference on Acoustics，Speech and Signal Processing(ICASSP 2008)中，拉斯维加斯，美国，2008年3月)。在解决如上所述的谱管理问题的尝试中，已引入了几种算法。一个示例是迭代谱均衡(ISB)算法，例如参见R.Cendrillon和M.Moonen的“Iterative spectrum balancing for digital subscriber lines”(IEEE International Communications Conference(ICC)，2005年5月)。另一类谱管理方法经常称为向量化或DSM级别3，例如参见“Vectored DSLs with DSM：The road to Ubiquitous Gigabit DSLs”(J.Cioffi等人，WTC 2006)、G.Ginis和J.M.Cioffi的“Vectored transmission for digital subscriber line systems”(IEEE Journal.Selected Areas in Comm.，Vol.20，no.5，pp.1085-1104，2002)或“MULTI-USER SIGNAL AND SPECTRA CO-ORDINATION FOR DIGITAL SUBSCRIBER LINES”(第4和5章，PhD-Thesis，Raphael Cendrillon，KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN，2004)。

使用ISB的优化借助于以下算法(1)来概括，该算法作为用于ISB算法的伪代码给出，并且其中信道矩阵表示FEXT：

为了确定N个线路的最佳PSD(功率谱密度)分布，ISB具有O(P_levelKN²)的复杂度，其中，P_level是可能功率级别的总数。期望的PSD值是最大化

的结果，其是作为P_level、N和给出

的比特负载的函数且要被最大化的ISB算法中的项。收敛循环的算法通常是实现相关的。L_k的计算涉及为线路N确定

此计算在

能采用任何PSD级别的条件下发生，即，考虑总共P_level个可能PSD级别，并且选择将L_k最大化的级别。一次为一个用户进行优化，即，在算法中一次优化一个线路n_opt。随后，对于每个线路，对于固定当前

遍历所有考虑的频率(k＝1，...，K)。

为了降低资源管理中使用的ISB或任何适当算法、尤其是任何DSM级别2算法的复杂度，根据本发明，引入了某个确定，根据该确定，要为所述线路的每个相应线路识别包括所述相应线路的干扰相关线路的相关线路集合。对于DSM级别3算法，如向量化算法，执行对应的过程。

在一有利的实施例中，所述确定包括准则的定义，准则包括至少一个判定变量，并且所述准则与噪声功率谱密度级别有关，并且指示例如每个相应线路在关注频带内其每个相应频率上可接受或不可接受的级别(例如，串话级别)。随后，对于每个其它线路(和频率)，检查关于所述相应线路是否满足准则。对于其根据如何制定准则而未满足或满足准则的那些线路被识别为属于所述相应线路的干扰相关线路集合的线路。这意味着对于其它线路，如果对于相应频率，它们的串话高于可接受级别，则此类线路被包括在相关线路集合中。所述准则能够以不同方式来制定。

在一特定实施例中，至少一个判定变量由第一判定变量和可选地或优选地非强制的可选择的第一准则裕度参数组成，所述第一判定变量表示在相应线路n的接收器在相应频率上的背景噪声功率。此第一准则裕度参数是容限值，例如，以dB表示。它例如可以是2、3或4dB。应明白，这些数字仅是为了示范原因而给出，准则裕度参数是实现相关的，并且能够更低及更高。

在一备选实施例中，至少一个判定变量由第二判定变量和可选的第二准则裕度参数组成，所述第二判定变量包括来自所有其它线路(除了在接收器在相应频率上通过信道信号传送到的另一特定线路m外)的FEXT/NEXT之和加到其的相应线路n的背景噪声功率之和。第二准则裕度参数也是能够选择的并且是实现相关的容限值。

具体而言，定义步骤包括执行预处理算法以便为相应线路n确立通过信道在另一线路(此处称为m)上的传送信号是否导致超过定义的判定变量(优选地包括可选的第一准则裕度参数)的FEXT/NEXT。如果是，则将线路m指示为形成所述相应线路n的相关线路集合的一部分，并且为电缆或电缆包扎体的每个其它线路及为其每个相应频率重复这些步骤。这些步骤因而为电缆或电缆包扎体中的每个线路重复进行，以找到所有相应线路的相关线路集合。

在一备选实施例中，确立步骤包括：在第一确立子步骤中为相应线路n确立通过信道在另一线路上的传送信号是否导致超过定义的第一判定变量(可选地但优选加上可选的第一准则裕度参数)的FEXT/NEXT，以及在第二确立子步骤为相应线路n确立通过信道在另一线路上的传送信号是否导致超过定义的第二判定变量(优选地加上可选的第二准则裕度参数)的FEXT/NEXT。因此，在此情况下，分别基于第一和第二判定变量而实现两个准则，其中，最优选的是对于每个，加上包括容限值的相应准则裕度参数。

确定步骤因而包括为执行第一和第二确立子步骤而应用第一和第二预处理算法。备选的是，它包括为第一和第二确立子步骤而应用共同预处理算法。具体而言，预处理(取决于是否仅使用一个判定变量，或者是否使用两个判定变量)包括一种共同算法或不同的算法。判定变量可用于为电缆中或电缆包扎体中多个或所有线路逐线路或并行地确定相应相关线路集合。

在一个实施例中，定义步骤包括将对应于如上所述的第一判定变量的串话过滤准则定义为准则，并且在所述线路的相应接收器为每个相应线路(及为每个频率)确立来自包含所述线路的电缆包扎体或电缆中所有其它线路及其频率的背景噪声级别。

最特别地对上述任何一个实施例相关的是，确定步骤包括使用信道矩阵信息H(以前提及的)为每个相应线路推导相关线路集合，即，第一和/或第二准则(视哪一准则适用而定)基于或使用表征电缆包扎体(或电缆)并表示直接和FEXT/NEXT耦合传递的信道矩阵信息，参见图1B。

信道矩阵信息能够以不同方式获得。在一个实施例中，信道矩阵信息在例如数据库或任何其它信息保留部件等能够访问的存储部件中提供。信道矩阵信息例如可能已经被要求以用于某一其它目的，或者它可以是为执行根据本发明的方法而确立的信道矩阵信息。也可能以任何适当方式测量或假设信道矩阵信息。WO 2008/030145 A1描述了一种用于自动确定FEXT/NEXT传递函数、即采集或测量信道矩阵信息的方法。此方法可有利地被使用。

由于根据本发明，人们认识到并非所有线路经FEXT信道直接耦合，并且对于一些线路，只有某些频率具有明显的FEXT耦合，因此，不相关的FEXT耦合值对DSM算法是不必要的。为确立不相关耦合值或矩阵元素，在一种或多种预处理算法中使用了如上所述的第一和/或第二判定变量及基于其的一个或多个准则，以推导包扎体中或电缆中每个线路的相关线路集合。因此，根据本发明，对于每个线路及对于其每个频率，要确定哪些信道矩阵元素是实际相关的并且在随后的DSM处理中需要被考虑在内。

根据第一实施例，确定步骤包括使用表示在相应线路n的接收器在相应频率上的背景噪声功率的第一判定变量和可选的第一准则裕度参数(如早前提及的)。在此实施例中，它借助于一种预处理算法实现，通过该算法，找到随后实现的DSM优化过程所需的信道矩阵元素。因此，确定了相关线路集合以便优化每个特定线路。以简化方式，相关线路集合被理解为包括图2中带有半径70_RI的圆内的线路。在此实施例中，实现了一种预处理算法，该算法可以说是由基于预定义或测量的背景PSD噪声级别

的串话过滤准则而组成。这意味着相关串话耦合值借助于该算法来识别。串话过滤准则能够以不同方式来制定。根据本发明，涉及第一判定变量的一个有利准则是：

${\mathrm{\&Delta;}}_1+s_m^k\&CenterDot;{\left|h_{n,m}\right|}^2<{\mathrm{\&sigma;}}_n^k,$ 其中，

Δ₁是非强制或可选的第一准则裕度参数，即以dB为单位的容限值，例如3dB。

是对于线路m的频率k上的传送功率，

表示FEXT/NEXT耦合分量，以及

表示在线路n的远端/近端接收器在频率k上的(测量、检索或假设的)基准噪声功率。

根据此第一准则，给出了一个不等式，并且如果不等式满足，则应忽略

根据此第一准则，导致低于背景噪声

的接收的串话的FEXT信道

上的传送信号

不应由DSM优化考虑在内，即，它不属于线路n的相关线路集合。

根据此实施例描述预处理算法的伪代码(算法2)在下面示出，并且实际上用于为每个线路和在每个频率上确定干扰线路的总数(N′)和线路索引(IndN′)，即，这些干扰线路的每个线路的地址。这意味着对于每个相应线路，对于所有频率和对于所有其它线路，上述准则用于确立要考虑(或不考虑)哪些矩阵元素。

算法2：

因此，根据过滤准则(或多个过滤准则)分析信道矩阵H中提供的信道信息以便提供只包含相关(此处为FEXT)耦合数据的矩阵。优选地不影响或修改直接信道信息。此处，算法的实现基于信道矩阵的此分析来提供与电缆包扎体或电缆中每个用户/线路有关的信息。此信息存储在如上所述的矩阵N′和IndN′中，这对应于为每个用户或每个线路确定干扰相关线路或干扰线路的相关线路集合。

在一个实施例中，确定步骤由确定部件来执行，确定部件适用于为每个相应线路确定包括对于所述线路的干扰相关线路的相关线路集合。确定部件可包括信道矩阵信息确立部件和计算部件4₀(图4)或3、4(图5)。不同的实施例是可能的，并且相应部件可包括在网络管理中心3₀中，在谱管理中心SMC中(参见图5)，或者以任何其它适当的方式来提供。

图4、5示出根据本发明的系统的两种示意实现，这在下面将进一步讨论。

图6A示出在实际电缆包扎体上测量的FEXT耦合信道a、b、c、d，因此，它作为以MHz为单位的频率的函数而定标(scale)到接收器(收发器)遇到的来自其它(远端)收发器的串话(以dB为单位)。

图6B示出在应用如上所述(基于第一准则的)预处理算法后的等效FEXT耦合信道，第一准则裕度为3dB，并且

对于信道a，滤出(无需考虑或使用)频率(频音)的100％，对于频率或耦合信道b，滤出频率的73％，对于耦合信道c，滤出频音或频率的18％，以及对于信道d，滤出频率的2％。

图7A与N＝7个线路或用户并且K＝512个频率或频音的实际测量情形有关。每FEXT耦合曲线(即每FEXT测量)滤出的频率的总数在图7A中示出。

图7B示出表示为频率百分比的每FEXT耦合曲线的过滤的频率的值。对于N个线路，有(N-1)xN个可能串话者，即7x6＝42个串话信道。在常规ADSL2+网络中，有512个频率或频音，如果没有根据本发明的预处理，它们将要求大量的计算。在例如VDSL2中，可能有超过4000个频音或频率，这意味着本发明概念将能够大幅降低随后使用的资源管理算法的计算复杂度。

在图7A和7B中，例如对于耦合曲线(信道)19，所有频率是不相关的，并且对于信道(耦合曲线)29、38和39也是如此。

根据另一有利实现，在第二准则中使用第二判定变量。第二或备选FEXT过滤准则基于此第二判定变量，该变量此处由背景噪声加上对于线路n而言来自除线路m外其它N-2个线路(总共N个线路)的串话之和组成。这能够通过公式表达为：

$s_m^k\&CenterDot;{\left|h_{n,m}^k\right|}^2+{\mathrm{\&Delta;}}_2<{\mathrm{\&sigma;}}_n^k+\underset{v\&NotEqual;m}{\overset{N}{\underset{v=1,v\&NotEqual;n,}{\mathrm{\&Sigma;}}}}{s}_v^k\&CenterDot;{\left|h_{n,v}^k\right|}^2,\&ForAll;m\&NotEqual;n$

根据此第二准则，给出了一个不等式，并且在该不等式满足时应忽略

即，考虑的线路和频率(矩阵元素)不形成线路n的相关线路集合的一部分。Δ₂是第二裕度准则参数，并且能够被选择。

优选的是，上述和应排除不活动的线路以便防止更多的线路相比最佳被滤出，这意味着实际FEXT贡献将被高估。Δ₂影响计算复杂度与DSM性能之间的折衷。

在仍有的另一个实施例中，使用第一和第二准则，即基于第一判定变量的第一准则和基于第二判定变量的第二准则。如上所述，算法能够在分开的计算部件或算法实现部件中或在共同的计算或处理部件中实现，这些部件可由硬件和/或软件组成。

一旦找到相关线路集合，便仅在这些相关线路集合上，或更具体地说，仅在这些线路的相关频率上(且不是在所有线路和频率上)实现基于DSM或向量化的资源管理算法。

线路如果具有对于其(根据制定)满足/不满足相关准则(或多个相关准则)的一个或多个频率，则它是另一线路(和频率)的相关线路集合的一部分。

应明白，在图4中公开的系统中，只示出一个计算部件4₀，并且假设使用第一预处理算法的第一准则或第二准则或两者由所述计算部件实现。计算部件4₀可执行与第一准则或第二准则有关的一种预处理算法或两种算法。如果使用两个准则，则它可包含共同的计算单元或两个单独的计算单元。计算部件4₀在此处假设为包括在网络管理中心NMC 3₀中。此处NMC 3₀还包含算法(例如，DSM)应用部件6₀，该部件适用于在作为来自计算部件4₀的输出的相关线路集合上实现相关资源管理算法。

可包括计算机系统或控制处理器的DSM控制器或DSM应用部件6₀以及计算部件4₀可以嵌入或可以不嵌入DSLAM(数字订户线路接入复用器)或DSL接入节点或某一其它网元、智能调制解调器中、动态谱管理器、DSL优化器或谱管理中心和/或动态谱管理中心、DSM中心(参见图5)或包括计算机系统的任何其它适合的控制装置或实体。此外，DSM应用部件可以是作为计算机实现的系统的组件的组合或单一单元、执行例如上述ISB算法等特定算法的装置的组合或装置。

图4示出近端(NE)收发器2₁₀₁、2₂₀₁、2_i01与远端(FE)收发器2₁₀₂、2₂₀₂、2_i02之间的多个线路，线路1，...，线路i。收发器2₁₀₁，...，2_i01连接到NMC 3₀中的计算部件4₀。计算部件4₀直接或间接连接到或包括矩阵确立部件(未示出)以便以某种方式测量、获得或提供一般矩阵信息(传递函数)。一般矩阵信息也可借助于NMC内部或NMC外部的数据库来提供。干扰相关线路集合IRL一旦由计算部件4₀确立，便输入(此处)DSM应用部件6₀。

图5示意示出备选实现，其中，控制单元3和另外的确立部件适用于处理用于确定传递函数的测量。备选的是，控制单元3是适用于与保存信道矩阵测量数据的数据库3A进行通信的部件。传递函数提供到计算部件4，其中明确指示了包含或适用于制定如上所述的第一和/或第二准则的准则定义部件5。借助于计算部件4中处理的预处理算法，找到输入谱管理(例如DSM)处理应用部件6的相应干扰相关线路集合IRL，处理应用部件6的运转将在下面更详细描述。在此特定实施例中，假设计算部件4和DSM应用部件6在谱管理中心SMC 3B中提供。在仍有的另一个实施例中，控制单元3和可选择地数据库3A也包括在SMC 3B中。

此外，在此实施例中，计算部件4可适用于借助于共同的预处理算法或借助于分开的算法来处理第一和/或第二准则。也可能提供两个不同、分开的但通信或连接的计算部件(未示出)。

参照图5，还将简要地解释用于执行测量以确定FEXT/NEXT传递函数的一实施例。对于一特别有利的实现，能够使用如WO 2008/030145中描述的过程。然而，也能够使用可从例如数据库3A获得的已经可用的传递矩阵数据。控制单元功能性也可在SMC或甚至在计算部件中、其外部或在单独的单元中提供。任何变化在原则上是可能的。

DSM调制解调器此处包括通过所谓混合电路而连接到订户线路的双绞电缆的接收器和传送器。在中央办公室(CO)侧的近端传送器和接收器TRX(NE)2₁₁、2₂₁和在客户场所(CPE)的远端传送器和接收器(收发器)TRX FE 2₁₂、2₂₂已示出。传送线路(此处是线路A₁ 1₁、线路A₂ 1₂)具有类似结构，例如未屏蔽的双绞铜线。此处假设线路A₁ 1₁是“活动的”。活动线路的CO侧连接到第一传送器2₁₁，该第一传送器生成第一测量阶段1中应用到线路A₁ 1₁的测试信号。在通过第一线路A₁ 1₁传送测试信号时，第二线路A₂ 1₂没有任何测试或通信信号。噪声测量因而在此第二无源或静止(quiet)线路A₂上在电缆的两端执行。在获得近端(CO侧)上的噪声值和远端侧(CPE侧)上的噪声值后，向中央控制单元3报告这些值。中央控制单元3接收测量值，执行必需的计算，并协调测量过程。

在第二阶段中，关闭测试信号，以便线路A₁静默(silent)。因此，线路A₁和线路A₂均静默，即无任何测试或通信信号，并且在第二无源线路A₂上在电缆两端执行噪声测量。随后，获得并向控制单元3报告近端和远端噪声值。

在第三阶段中，由控制单元3确定NEXT和FEXT传递函数。(应明白，在本申请中，对包括NEXT和FEXT两个传递函数没有限制，因为它们无需由中央控制单元用于仅降低FEXT或仅降低NEXT目的；通常，仅在要降低或控制FEXT和NEXT的实施例中。)控制单元3在接收和存储的以前噪声测量的值上执行必需计算，并且因此FEXT/NEXT传递函数能够被确定并传送到计算部件4。如果一次在测试信号中仅使用一个副载波频率，则要为所有副载波频率重复第1-3阶段。否则，能够使用所谓的混响(Reverb)信号(一种多载波信号)，该信号包含同时带有大致相同振幅但带有在测量期间保持恒定的不同相位的所有副载波频率。随后，接收的信号将包含线路谱，即载波保持相互正交。这只与用于确立传递函数的一个有利实现有关。

在一个有利的实施例中，使用的算法是DSM级别2ISB算法。应明白，本发明不限于ISB算法，而是适用于DSM技术中的任何算法，最特别适用于级别2DSM，但也适用于级别3DSM，例如向量化。

相关线路集合的输入降低了实现的DSM算法的复杂度。下面所示的是此处使用矩阵N′和IndN′的ISB算法，如上所述，这些矩阵分别指频率k上每个线路n的干扰线路总数及其索引(地址)。应注意，

的计算基于执行次的对数微积分，而不是N次。

ISB算法仅在预处理的数据上应用：

在实现根据本发明的预处理时，ISB算法的复杂度将是：

$O\left(P_{\mathrm{level}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{N}_n^{\&prime;k}\right),$

其中，

表示频率k上线路n的优化中考虑的用户或线路数量。因此，根据本发明，优化算法的复杂度(对于DSM级别2或级别3)通过适当利用信道信息而大大降低。

图8是描述本发明的过程的非常示意性的流程图。预处理在此处仅基于第一准则的应用，基于第一判定变量和第一准则裕度参数。首先假设为包括电缆中或电缆包扎体中所有或一些线路的多个线路x_i定义与功率谱密度或背景噪声有关的第一准则(对其加上裕度参数(Δ₁))，100。基于背景噪声和裕度的第一准则用于为电缆或电缆包扎体中的每个相应线路x_i确定电缆中或包扎体中哪些其它线路是对于所述相应线路x_i的相关干扰线路，即，找到对于线路x_i的相应相关线路集合，101。

对于每个线路x_i，随后仅基于线路x_i的相关线路集合的线路来应用DSM算法，102。这意味着算法未不必要地考虑不满足准则的线路。

对于这些线路，在线路的每个频率上应用准则，使得对于干扰相关线路，在随后的资源管理中只需使用相关频率。换而言之，仅在某个线路的一个或多个频率(根据准则)干扰另一线路时，它才被视为是所述另一线路的干扰相关线路。应明白，如果不使用第一准则而使用第二准则，运转将是相同的，唯一的差别在于判定变量不同。如果并行或连续使用第一和第二两个准则，过程也类似。

图9是描述其中测量信道矩阵的本发明的一个实现的另一示意流程图。假设为电缆包扎体中的线路A_i(i＝1，...，N)定义FEXT过滤准则。准则此处是前面所指的第一和/或第二准则，200。应明白，此步骤能够在以后阶段执行，例如，在步骤204或步骤205之后。为了确立传递函数，在线路A_i上传送生成的测试信号S_i，201。近端和远端噪声值在除线路A_i外的每个相应线路上测量，并随后报告到控制单元CU，由其存储相应值，202。随后，停止线路A_i上的测试信号S_i，203。在除线路A_i外的每个相应线路上进行测量近端和远端噪声值的新测量，并报告到CU，相应的值在CU中存储，204。此操作为每个线路(和每个频率)重复进行。随后，CU中存储的值用于计算线路A_i的FEXT/NEXT传递函数，205。通过应用相关第一和/或第二准则，由信道矩阵表示的线路A_i的这些传递函数用于确定线路A_i的相关线路集合，206。对于每个线路A_i，随后在相应相关线路集合上应用算法，例如ISB，207(计算中仅涉及相关矩阵元素)。

本发明的一个优点是包括不必要的信道矩阵元素将不发生，并且在例如基于DSM技术的资源优化(管理)过程中将忽略它们。因此，根据本发明的预处理消除了此类元素的包括，这实际上将对应于乘以0或加上零个元素。还有的一个优点是复杂度只是如每个特定情形所要求的一样高，并且通常用户或线路和频音(频率)的数量越高，降低就越显著，例如，对于带有许多线路的VDSL2。还有一个优点是它还在存在大量用户、特别是同时用户时允许应用算法(例如，DSM级别2或DSM级别3技术)。通常，DSM中使用的算法只具有对7-10个用户的可接受性能。还有的一个优点是此类算法的收敛能够加速，并且它对算法的复杂度自动采用上界。具体而言，相关串话线路的数量由于包扎体几何形状和电缆构造而自然受到限制，并且复杂度将与电缆中线路的数量分离。还有的一个优点是能够防止线路上用户的不必要更新。例如，在线路状态必须更新时(例如由于传送PSD级别中的变化)，以前在电缆或包扎体中所有其它线路也必须被更新。根据本发明，只有实际上受串话影响明显的相关线路集合需要被更新。还有的一个优点是复杂度将与电缆中线路的总数分离，并且它实际上反而仅限于任何电缆(或电缆包扎体)中的5-15个线路，而与电缆(包扎体)中的实际线路数量无关。虽然本发明已主要相对于FEXT进行描述，但应明白，它也或还适用于NEXT或其它相关串话现象。

本发明不限于具体所示的实施例，而是可在随附权利要求的范围内以多种方式进行改变。

Claims (24)

1.一种用于在例如DSL系统的包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源、并且实现资源管理以降低包括数量N个线路的所述接入网络的金属接入电缆(50)或电缆包扎体(51；52；53)中例如串话干扰的损害的方法，

特征在于

它包括以下步骤：

-为例如(501；1₁；1₂)的所述线路的每个相应线路确定相关线路集合(60)，所述相关线路集合(60)包括对于所述相应线路(501)的干扰相关线路(502，503，504，505，506，507)，

-基于对于所述相应线路(501；1₁；1₂)的所确定的相关线路集合(60)，使用一种或多种算法来应用所述线路N的资源管理。

2.如权利要求1所述的方法，

特征在于

所述确定步骤包括：

-定义包括至少一个判定变量的准则，所述准则与噪声功率谱密度有关，并指示相对于所述判定变量，对于所述相应线路(501；1₁；1₂)在关注的频带内的每个相应频率上接受的级别，

-为每个相应线路检查相对于每个其它线路是否满足所述准则，

-将对其满足所述准则的线路识别为属于对于所述相应线路的干扰相关线路集合(60)的线路。

3.如权利要求2所述的方法，

特征在于

所述确定步骤包括执行第一预处理算法以及在于所述定义步骤包括为相应线路n：

-使用第一判定变量和非强制的可选择的第一准则裕度参数来定义第一准则，所述第一判定变量表示在所述相应线路n的接收器在相应频率上背景噪声功率之和。

4.如权利要求2或3的任一项所述的方法，

特征在于

所述定义步骤包括为相应线路n：

-使用作为级别的第二判定变量和非强制的可选择的第二准则裕度参数来定义第二准则，所述第二判定变量包括所述相应线路n的背景噪声功率之和以及在接收器来自除线路m外信号在相应频率上通过信道传送到其的所有其它线路的远端串话之和。

5.如权利要求2、3或4所述的方法，

特征在于

所述检查步骤包括：

-为所述相应线路n确立通过信道在另一线路m和其频率上传送的信号是否导致超过所定义的判定变量的远端串话；如果是；

则所述识别步骤包括：

-将所述线路m指示为形成对于所述相应线路n的干扰相关线路集合的部分；

-为所述相应线路n重复对所述电缆或电缆包扎体的每个其它线路和其每个相应频率的所述检查和识别步骤，

并且所述方法包括以下步骤：

-为所述电缆或电缆包扎体中的每个其它线路执行所述检查步骤、所述识别步骤和所述重复步骤。

6.如权利要求3、4和5所述的方法，

特征在于

所述确立步骤包括：

-在第一确立子步骤中为所述相应线路n确立通过信道在另一线路上的传送信号是否导致超过与所定义的第一判定变量有关的级别的串话，所定义的第一判定变量可选择性地加上第一准则裕度参数，

-在第二确立子步骤中为所述相应线路n确立通过信道在另一线路上的传送信号是否导致超过与所定义的第二判定变量有关的级别的串话，所定义的第二判定变量可选择性地加上第二准则裕度参数。

7.如权利要求6所述的方法，

特征在于

所述确定步骤包括：

-为执行所述第一和第二确立子步骤而应用第一和第二预处理算法。

8.如权利要求6所述的方法，

特征在于

所述确定步骤包括：

-为所述第一和第二确立子步骤应用共同的预处理算法。

9.如权利要求7或8所述的方法，

特征在于

所述确定步骤包括：

-应用使用所述第一或所述第二或两个所述判定变量的所述预处理算法，从而为所述电缆中或所述电缆包扎体中多个或所有线路并行地或逐线路地确定所述相应相关线路集合。

10.如前面权利要求中任一项所述的方法，

特征在于

所述定义步骤包括：

-定义第一或第二串话过滤准则，

-通过测量、从数据库检索或假设，为每个相应线路确立在所述线路的接收器的来自包含所述相应线路的电缆包扎体或电缆中所有其它线路的背景噪声级别。

11.如权利要求1-10的任一项所述的方法，

特征在于

所述确定步骤包括：

-使用信道矩阵H为每个线路识别所述相应相关线路集合。

12.如权利要求11所述的方法：

特征在于

使用信道矩阵H的所述步骤包括：

-通过执行测量或者通过检索存储的测量的信道矩阵H，获得信道矩阵H，

-通过实现所定义的一个/多个准则，为每个线路确定哪些信道矩阵元素是相关的。

13.如前面权利要求中任一项所述的方法，

特征在于

所述资源管理步骤包括实现DSM级别2。

14.如权利要求13所述的方法，

特征在于

所述资源管理应用步骤包括使用谱均衡算法作为算法，以及

-在所述谱均衡算法中使用所述相关信道矩阵H元素数据。

15.如权利要求14所述的方法，

特征在于

所述谱均衡算法包括迭代谱均衡算法、最佳谱均衡、异步谱均衡、SCALE、带偏好。

16.如权利要求1-12的任一项所述的方法，

特征在于

所述资源管理步骤包括实现例如基于向量化算法的DSM级别3。

17.如前面权利要求中任一项所述的方法，

特征在于

它包括以下步骤：

-为线路n更新线路状态，

-仅为对于线路n的所确定的相关线路集合中的线路更新线路状态。

18.如前面权利要求中任一项所述的方法，

特征在于

每个线路在每端中配备有DSL收发器，每个收发器实现离散多频音调制DMT，并且适用于在包括带有K个独立子信道的双绞线线路的相应线路上操作。

19.如权利要求18所述的方法，

特征在于

它包括通过以下操作来测量信道矩阵信息的步骤：

-确定FEXT/NEXT传递函数，包括在包括第一线路n和第二线路m的包扎体中选择双绞线线路的步骤，

-在近端为线路n提供输入测试信号S_n，

-在近端和远端测量线路m上的接收信号，以及

-在所述输入测试信号和在所述近端和在所述远端在线路m上测量的所述接收信号的基础上，通过以下操作来确定所述NEXT/FEXT传递函数，

a)至少在测量间隔期间传送具有已知功率谱密度的测试信号，所述已知功率谱密度覆盖线路n上的关注的频率范围，

b)在线路m的近端测量第一接收信号或噪声有关的量，并且将所述第一接收信号或功率谱密度的第一报告发送到中央控制单元，

c)在线路m的远端测量第二接收信号或噪声有关的量，并且将所述第二接收信号或功率谱密度的第二报告发送到中央控制单元，

d)停止线路n上所述测试信号的传送，

e)在线路m的近端测量第三接收信号或噪声有关的量，并且将所述第三接收信号和功率谱密度的第三报告发送到中央控制单元，

f)在线路m的远端测量第四接收信号或噪声有关的量，并且将所述第四接收信号或功率谱密度的第四报告发送到中央控制单元，以及

g)在所述中央控制单元使用有关所述接收信号的所报告的数据来确定所述FEXT/NEXT传递函数，其中所有步骤从客户侧或中央办公室处的中央位置来协调和控制。

20.如权利要求1-19的任一项所述的方法，

特征在于

它用于降低FEXT，以及在于所述定义步骤包括：

-定义至少一个过滤准则。

21.如权利要求1-20的任一项所述的方法，

特征在于

它用于降低NEXT，以及在于所述定义步骤包括定义至少一个NEXT过滤准则。

22.一种用于在例如DSL系统的包括接入网络的数字通信系统中管理传送资源的系统，所述接入网络带有多个接入电缆，包括多个线路(1，2，...，1；1₁，1₂)，所述线路的每个线路配备有近端收发器(2₁₀₁，...，2_i01；2₁₁，2₂₁)和远端收发器(2₁₀₂，...，2_i02；2₁₂，2₂₂)，所述系统还包括用于降低或最小化例如串话干扰的损害的资源管理部件(6₀；6)，

特征在于

它还包括：

确定部件(3，4，5；3₀，4₀)，适用于为相应线路(501；1₁；1₂)确定包括对于所述线路的干扰相关线路的相关线路集合，以及在于所述资源管理部件(6；6₀)适用于基于对于该线路(501；1₁；1₂)的所确定的干扰相关线路集合(60)，在所述线路(501；1₁；1₂)上使用一种或多种算法来应用谱管理。

23.如权利要求22所述的系统，

特征在于

所述确定部件包括信道矩阵H确立部件(3；3₀，10₀)和适用于使用所确立的信道矩阵H来确定所述相应相关线路集合的计算部件(4；4₀)。

24.如权利要求23所述的方法，

特征在于

所述信道矩阵信息确立部件包括处理装置(3；3₀)，以及在于所述计算部件(4；4₀)包括用于算法实现的处理器或软件程序，所述计算部件适用于与准则定义部件(5)通信或包括准则定义部件(5)，所述准则定义部件(5)适用于基于第一判定变量或第二判定变量来发现或定义至少一个准则，以及在于所述计算部件(4；4₀)适用于基于使用所述第一和/或第二判定变量而定义的所述一个/多个准则，为每个线路确定相关线路集合。

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