CN102257797B

CN102257797B - 数字用户线系统的发射机噪声级动态调整

Info

Publication number: CN102257797B
Application number: CN201080002252.8A
Authority: CN
Inventors: 古伯德·桑杰; H·F·阿米尔; 龙国柱; 李莹; R·J·辛德瑞那
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-02-01
Also published as: EP2283639A1; EP2283639B1; US20100195745A1; EP2283639B8; US8238450B2; EP2283639A4; CN102257797A; WO2010085922A1

Abstract

一种设备，其包含一个与数字用户线(Digital Subscriber Line，简称DSL)发射机耦合的仿真噪声(Artificial Noise，简称AN)控制器，用来调整DSL发射机发送信号的AN级，其中，AN级是根据接收机的实际信噪比(Signal to Noise Ratio，简称SNR)来调整的，以实现理想的信号SNR。还公开了一种方法，该方法包括：根据接收信号的SNR调整传输信号的AN级，借以将线路中的数据速率维持在大致理想的状态。

Description

数字用户线系统的发射机噪声级动态调整

优先权要求

本申请要求2009年1月30日提交的、名称为“数字用户线系统的发射机噪声级动态调整”的第61/148,855号美国临时申请案和2010年1月19日提交的、名称为“数字用户线系统的发射机噪声级动态调整”的第12/689,875号美国申请案的优先权。

技术领域

本发明大致涉及电信，更具体地，涉及数字用户线系统。

背景技术

数字用户线(Digital Subscriber Line，简称DSL)技术可为现有用户线的数字通信提供相对较大的带宽。当通过用户线传输数据时，相邻双绞电话线(例如同一线束或邻近线束)传输的信号会发生串扰。线路中的噪声和串音会限制DSL系统的性能。噪声和串扰极不稳定、非常多变，从而导致DSL系统的不稳定性。在实时线路通信(也称实时传播)期间，可能会通过比特交换(Bit Swapping，简称BS)和/或无缝速率调整(Seamless RateAdaption，简称SRA)动态地调节比特加载，借以稳定系统。但是，如果线路中的噪声条件变化迅速，BS和SRA可能不足以适应线路条件的变化。因此，这情况下可能需要重新初始化线路(如去激活和恢复线路)，导致业务中断。

一种确保线路稳定性、减少线路重新初始化操作的方法是在线路初始化和实时传播过程中保留更大的噪声容限。但是，这种方法会大大降低线路中的数据速率。另一种方法是使用虚拟噪声(Virtual Noise，简称VN)，这一技术根据(举例来说)国际电信联盟(International TelecommunicationUnion，简称ITU)电信标准部(ITU-T)G.992.3和G.992.5标准的规定(其通过引用并入本发明)，限制线路各音所允许的最大比特加载量。VN方法通过保证线路噪声条件较差时比特加载级的运行来改进DSL的稳定性。因此可以针对不同频率范围确定不同的VN级，例如，较高的VN级适用于较大噪声所对应的频率。较之额外噪声容限方法，VN方法实现的数据速率更高，因为VN方法可选择性地适用于不同音线或音调。但是，VN方法要求在中心局(Central Office，简称CO)和用户端设备(Customer Premise Equipment，简称CPE)间建立一条通信信道，其设计支持VN功能。在某些遗留系统中不能使用VN方法，因为CPE不支持VN功能。

发明内容

在一个实施例中，公开了一种设备，该设备包含一个与DSL发射机耦合的仿真噪声(Artificial Noise，简称AN)控制器，用来调整DSL发射机的信号的AN级，其中，AN级是根据接收机的实际信噪比(Signal to NoiseRatio，简称SNR)来调整的，以实现理想的信号SNR。

在另一个实施例中，公开了一种至少包含一个处理器的设备，其设计用来实现一种方法，该方法包括：检测接收信号中各个音调的SNR，根据接收信号中各个音调的SNR和传输前各个音调的SNR来计算各音调实际噪声的SNR比率，根据各个音调实际噪声的SNR和各个音调的理想SNR计算各音调的AN值，以及在传输信号中为各个音调增加AN值。

在又一个实施例中，公开了一种方法，该方法包括：根据接收信号的SNR调整传输信号的AN级，借以将线路中的数据速率维持在大致理想的状态。

附图说明

根据下面的简要说明，结合附图与详细说明，可以更全面地了解本发明，其中同一参考数字表示同一部件。

图1是DSL系统一个实施例的示意图。

图2是DSL收发机一个实施例的示意图。

图3是AN发生器一个实施例的示意图。

图4是基于AN的DSL系统的一个实施例的示意图。

图5是AN控制器一个实施例的示意图。

图6是AN方法的一个实施例的流程图。

图7是通用计算机系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

首先应当了解，虽然下文说明了一个或多个实施例的实施方式，但所公开的系统和/或方法可以使用已知或现有的各种技术来实现。所公开的内容绝不限于下文叙述的实施方式、附图和技术，包括典型设计和本文附图说明的实施方式，但可以在随附权利要求的范围及其等效范围内，对它们进行修改。

一种确保DSL系统线路稳定性的方法是使用AN，这种方法包括从CO向CPE传输一个具有低SNR的下行信号。SNR可能通过在频带信号中传输预定级噪声而在初始化阶段被降低。因此，当CPE接收下行信号时，CPE可能会在频带向CO传输一个比特数量减少了的上行信号，以保护信号免受传输噪声级的干扰。AN方法可提供与VN方法类似的保护和类似的数据速率。此外，AN方法可用于遗留系统，且不需要CPE支持新功能。

在某些情况下，为了保证线路稳定性，AN方法与BS和SRA不兼容。由于初始化期间而非实时传播期间SNR被降低，因此在实时传播期间，CPE会在频带上检测到相对较低的噪声级和较高的SNR容限。在实时传播期间检测低噪声级通常会引发BS或SRA来改进线路的稳定性，例如，通过调整或增加频带的比特加载来完成。使用BS和/或SRA(BS/SRA)可能会去除AN提供的保护，例如，去除频带中增加的SNR容限。因此，当启用AN方法时，BS/SRA可能被禁用。另外，如果在初始化和实时传播阶段SNR减小，则线路中AN级和实际噪声级的结合可将接收的噪声增大三分贝(dB)，例如，当线路中的实际噪声与AN级相当时。这一噪声级的增大会大大降低线路中的数据速率。

本发明公开了一种系统和方法，其通过使用AN方法来保证DSL系统中线路的稳定性，该方法可能与BS/SRA兼容。AN方法可与BS/SRA结合使用，以改进DSL系统中线路的稳定性。AN方法可包括，在实时传播期间(举例来说)动态地调整从CO向CPE传输的下行信号的SNR。可根据CPE检测到的总接收噪声来调整SNR，总噪声可包含线路中的AN和实际噪声。可调整SNR以将CPE接收的总噪声保持在一个大致理想的级别，使其不至于过低而影响到线路的稳定性和BS/SRA的触发。此外，总接收噪声也不至于过高而大大降低线路中的数据速率。这样便实现了线路稳定性与数据速率间一个可接受的平衡。

图1是DSL系统100的一个实施例的示意图。DSL系统100可以是超高速DSL(VDSL)或VDSL2系统，非对称DSL(ADSL)或ADSL2系统，或其他任何DSL系统。DSL系统100可包含一个CO交换机102和多个用户端设备(Customer Premise Equipment，简称CPE)104，这些设备通过多条用户线106实现与CO交换机102的耦合。至少有一些用户线106被固定在线束107中。此外，DSL系统100还可包含一个网管系统(NetworkManagement System，简称NMS)110和一个公共电话交换网(Public SwitchedTelephone Network，简称PSTN)112，这两种系统均可与CO交换机102耦合。在其他实施例中，DSL系统100被修改为包含分路器、滤波器、管理实体及其他多种硬件、软件和功能。

NMS 110可以是处理CO交换机102交换的数据的网管设施，且可与一个或多个宽带网络(如互联网)耦合。PSTN 112可以是生成、处理和接收语音或其他音频带信号的网络。在一个实施例中，CO交换机102可以是位于中心局的服务器，其可包含交换机和/或分路器，可与NMS 110、PSTN112和用户线106耦合。例如，分路器可以是2∶1耦合器，其向NMS 110和PSTN 112转发从用户线106接收的数据信号，向用户线106转发从NMS110和PSTN 112接收的数据信号。此外，分路器还可包含一个或多个滤波器，以指导NMS 110、PSTN 112和用户线106间的数据信号传输。另外，CO交换机102可包含至少一个DSL发射机/接收机(收发机)，如VDSL局端收发单元(VTU-O)，其可在NMS 110、PSTN 112和用户线106间交换信号。可通过DSL发射机(如调制解调器)来接收和传输信号。

在一个实施例中，DSL收发机可包含一个用来生成FEC数据的前向纠错(Forward Error Correction，简称FEC)信号字发生器。DSL收发机还可包含一个梳状滤波器，其在多个数据符号(同步符号除外)的多个音调中交错传输数据。例如，DSL收发机可使用为各个符号中的各子载波或音调分配多个比特数的离散多频音(Discrete Multi-Tone，简称DMT)线路码。DMT收发机可调整适应用户线两端产生的不同信道环境。在一个实施例中，CO交换机102的DSL收发机可设计在各用户线106上按同一速率或不同速率传输数据。

在一个实施例中，CPE 104可位于客户端，其中至少某些CPE 104可与电话机114和/或计算机116耦合。电话机114可以是生成、处理和接收语音或音频带信号的硬件、软件、固件或它们的组合。CPE 104可包含一个交换机和/或一个分路器，其可与用户线106、电话机114和计算机116耦合。CPE 104还可包含一个DSL收发机，例如VDSL远端收发单元(VTU-R)，用于通过用户线106在CPE 104和CO交换机102间交换数据。例如，分路器可以是2∶1耦合器，其向电话机114和DSL收发机转发从用户线106接收的数据信号，向用户线106转发从电话机114和DSL收发机接收的数据信号。分路器还可包含一个或多个滤波器，以指导电话机114和DSL收发机间的数据信号传输。

CPE 104中的DSL收发机(如调制解调器)可通过用户线106发送和接收信号。例如，DSL收发机可处理接收的信号以从CO交换机102获取发送的数据，并将接收的数据传输至电话机114、计算机116或两者皆传输。CPE 104可通过用户线106与CO交换机102直接耦合。例如，任何CPE 104都可以从CO交换机102与用户线106耦合。CPE 104可通过CO交换机102部署的用户线106访问NMS 110、PSTN 112和/或其他耦合网络。

在一个实施例中，用户线106可以是CO交换机102和CPE 106间的电信通道，且可包含一条或多条双绞铜线电缆。通常，用户线中的线路接头等会在信号中产生随机噪声。此外，经由用户线106传输的音调或信号会发生串扰。串扰可能与传输信号的电源、频率和传输距离有关，且可能会限制网络的通信性能。例如，当传输的信号具有较高的功率谱密度(PowerSpectral Density，简称PSD)(例如超出一定频率范围)时，毗邻的用户线106(如同一线束中)间的串音会增加，进而降低信号的数据速率。噪声和串音极不稳定(如非常多变)，因此会降低线路的稳定性。

通常会使用BS/SRA来改进用户线106的线路稳定性。BS和SRA方法会根据线路中噪声级(或SNR级)的变化来调整比特加载量(例如传输比特数量)。因此BS/SRA可用来将线路中的数据速率维持在一个大致稳定的状态，从而防止或减少线路重新初始化操作和业务中断。例如，当检测到噪声级降低时，会使用BS/SRA来增加比特加载和维持线路稳定性。有时，当检测到噪声级升高时，也会使用BS/SRA来减少比特加载和维持线路稳定性。

在一个进一步改进线路稳定性的实施例中，可使用AN方法来调整SNR，因此可以在实时传播期间调整从CO交换机102传输至任何CPE 104的下行信号中的噪声级。也可在初始化阶段降低下行信号中的SNR。要调整下行信号中的SNR，需要将CO交换机102的DSL收发机(或VTU-O)配置为向下行信号中添加AN。可根据CPE 104接收的总噪声级来确定AN级。总噪声级可通过CPE 104的DSL收发机(或VTU-R)来接收，且可包含会在用户线106的下行信号中产生的噪声和/或串音。CPE 104接收的总噪声还可包含AN，其会在从CO交换机102发送下行信号前被加入。具体而言，会确定并向下行信号中添加AN级以实现用户线106中线路稳定性和数据速率的平衡或折衷，如下文所详细描述的那样。

图2是DSL收发机200的一个实施例的示意图，其可用于DSL系统100以实现线路稳定性和数据速率的理想平衡状态。DSL收发机200可位于CO交换机102，且可包含多个处理和输入比特流、修改比特流以及传输所修改比特流的模块。例如，DSL收发机200可用于DMT调制，其中，会为DMT符号的各个音调分配多个比特，可向下传输至CPE。此外，DSL收发机200可设计用来在传输DMT符号或信号前减小信号中的SNR。DSL收发机200可包含一个比特缓冲和编码器202、一个映射和缩放器204、一个快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform，简称IFFT)模块206、一个循环前缀(Cyclic Prefix，简称CP)和窗口模块208、第一模拟前端(Analog Front-End，简称AFE)和混合电路210以及一条信道212。此外，所述模块还可包含第二AFE和混合电路214、一个时域均衡器(Time DomainEqualizer，简称TEQ)216、一个快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，简称FFT)模块218、一个频域均衡器(Frequency Domain Equalizer，简称FEQ)220以及一个解码和解映射器222。

比特缓冲和编码器202可设计用来接收比特流，其可组合调制前的数据、对比特流进行编码并将比特流转发至映射和缩放器204。映射和缩放器204可适当地缩放比特流所表示的信号。信号可采用复合形式表示：

S_i＝X_i+jY_i，(1)

其中，Si是音调i的缩放信号值，Xi是信号的实部，Yi是信号的虚部。缩放信号随后被转发至IFFT模块206，在此过程中，信号可能被调整，从频域转换为时域。随后使用CP和窗口模块208添加CP以保证子信道的正交性，防止符号间干扰(Inter-Symbol Interference，简称ISI)。接着，信号通过AFE和混合电路210从二进制形式转换为模拟形式并被转发至信道212。信道212与线路耦合并向下传输信号，如传输至CPE。

信道212还可接收来自CPE的上行信号并将该信号转发至第二AFE和混合电路214，其会将接收的信号从模拟形式转换为数字形式。随后，TEQ216会减少信号在信道的脉冲响应时间，例如在CP之下。FFT模块218将信号从时域转换为频域并转发至FEQ 220。FEQ 220会补偿信道总体效应(如从信道212中的铜环路或线路和/或数字滤波器补偿)，并将信号转发至解码和解映射器222中。解码和解映射器222会适当地重新缩放信号并产生表示信号的比特流。

在一个实施例中，缩放信号的SNR通过在该信号中引入AN而减小。可适当地确定AN级以将信道212中的线路稳定性和数据速率保持在一个理想的平衡状态上。可通过向缩放信号中加入表示噪声级的随机信号来减小SNR。例如，随机信号或比特流发生器(未显示)可与映射和缩放器204和/或IFFT模块206耦合，且可生成AN信号，该信号可加入到缩放信号中。将AN加入缩放信号中后，经调整的缩放信号会被转发至IFFT模块206。

图3是AN发生器300的一个实施例的示意图，其可用于DSL系统(如DSL系统100)。例如，AN发生器300可与DSL收发机(如DSL收发机200)耦合，或至少与DSL收发机的某些组件耦合。AN发生器300可设计为向下行信号添加AN，例如，以AN信号的形式添加。AN发生器300可用于伪随机比特序列(Pseudo-Random Bit Sequence，简称PRBS)发生器的信号复合期间，其可在ADSL、ADSL2或VDSL2系统和/或在实时传播期间使用。AN发生器300可包含一个AN控制中心310和一个随机符号发生器320。此外，AN发生器300可与多个子信道(音调)330和一个IFFT模块340耦合，其位于DSL收发机中。子信道330可传输DMT符号的多个音调。例如，DMT符号可包含约N个音调，音调1、音调2、音调3、...、音调N，其中N为整数。该符号可以是缩放符号，如DSL收发机的映射和缩放模块处理的缩放信号。

AN控制中心310可用来针对子信道330的音调随机生成多个AN值(如M1、M2、M3、...、MN)，其可用来获取各音调信号的复合AN：

+/-M_i+/-jM_i，(2)

其中，复合AN信号的实部和虚部分别约等于音调i的Mi。复合AN信号的实部和虚部可确定理想AN级，因此进而可确定下行信号中的SNR级。在各个音调的频域中，AN信号会在信号复合和实时传播期间被加入到缩放信号中。

AN信号会采用各音调的随机符号被加入到音调中，例如，加号(“+”)或减号(“-”)。DMT符号中各音调的信号由随机符号发生器320随机选取。会针对各音调的AN实部和虚部分别或共同选取随机符号。将噪声信号加入到缩放信号后，各音调的缩放信号表示为：

S_i＝(X_i+(±M_i))+j(Y_i+(±M_i))。(3)

因此，AN可以是频域中被加入到各音调i的编码复合正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，简称QAM)信号中的音调依赖型复合加成性二进制噪声，其具有换算系数Mi，以及各实部和虚部的随机符号；即+/-Mi+/-jMi，其中j是虚数因此，当缩放信号的噪声级大量增加时，为各音调调制的缩放信号的SNR约等于：

{SNR}_{i} = 10 \times \log (\frac{X_{i}^{2} + Y_{i}^{2}}{2 \times M_{i}^{2}}), - - - (4)

其中，SNRi是音调i的SNR。调制的缩放信号可被转发至DSL收发机中的IFFT模块，以进行信号调制并进行下一步的处理。

在一个实施例中，可根据之前(例如获取缩放信号前)的理想SNR生成多个音调的多个Mi值。Mi值被存储在本地列表或存储器(例如管理系统)中，随后被添加至获取的缩放信号。例如，一组用于维护运行状态的Mi值(例如数据速率级和噪声级数值)被存储在管理系统中。因此，如果运行状态发生变化，所存储的Mi值可用于恢复运行状态。

图4是基于AN的DSL系统400的一个实施例，其可使用AN发生器(如AN发生器400)来改进线路的稳定性。基于AN的系统可包含一个CO交换机402和一个CPE 404，其组件大致与DSL系统100的相应组件类似。CO交换机402可包含一个AN控制中心406、一条发射机频域(FrequencyDomain，简称FD)信道408和一个IFFT模块410。CPE 404可包含一个FFT模块412、一条接收机FD信道414、一个SNR检测器416和一个联机重配置(On-Line Reconfiguration，简称OLR)模块418。

AN控制中心406可确定符号中各音调的AN值，如上所述。AN控制中心406可向发射机FD 408发送AN值，其中，AN值被添加到符号中各音调的相应信号值中。包含符号的信号会被发送到IFFT模块410，该模块会将信号从频域转换为时域。之后，频域信号被向下发送到CPE 404。因此，传输信号的各音调中均会有一个SNR值SNRi，其反映了各音调的AN。

CPE 404会接收来自CO交换机402的信号。所接收到的信号会通过FFT模块412从频域转换为时域，之后被转发至接收机FD信道414。接收机FD信道414会将转换的信号发送至SNR检测器416，该检测器会计算各音调接收信号的SNR值SNRi’。CPE 404所接收信号的音调SNR值可能不等于从CO交换机402发出的信号的音调SNR值，因为线路的信号中可能会引入其他噪声。所接收的信号具有修改的SNR，以反映信号中的总噪声，例如来自CO交换机402的AN和线路中的实际噪声。相应地，各接收音调的SNR值SNRi’可能会小于各传输音调的SNR值SNRi。

例如，接收信号的功率Sr可能等于传输信号的功率St、添加了AN的发射机功率Nr0以及线路中实际噪声的功率Nr1的总和。因此，各个接收音调的SNRi’值的计算方式为：

SNR_i’＝S_r/(N_r0+N_r1)。(5)

各接收音调的SNR值及其相应的发送音调的SNR值可用来计算不考虑AN时，由实际噪声产生的接收信号SNR值SNRi”。接收音调、发送音调和实际噪声产生的接收音调的SNR值间的换算关系如下：

SNR_i”＝1/(1/SNR_i’-1/SNR_i)。(6)

如果SNR检测器416检测到接收信号(例如接收的所有音调)的SNR超出阈值，则会向OLR模块418发出信号。例如，如果添加至发射机的AN级与线路中的实际噪声级相当，则接收信号的SNR大约比发送信号的SNR低3dB。因此，SNR检测器416会向OLR模块418发送信号，以触发BS/SRA来减小比特加载并维护线路的稳定性。

一旦被触发，OLR模块418会向AN控制中心406发送一个BS/SRA请求，要求在后续发送信号中加大AN级以保证线路的稳定性。但是，过度增大AN级会降低线路中的数据速率，造成系统资源的浪费。因此，AN控制中心406可以确定适当的AN级，以调整后续传输音调的SNR值。具体而言，后续传输音调的AN级可根据CPE 404中接收音调的SNR值来确定。后续传输音调的AN级可适应线路中的实际噪声级，以将后续接收音调的SNR值保持在一个合理的保护级别。AN控制中心406可通过反馈信号从SNR检测器416获取CPE 404接收音调中的SNR值(如SNRi’)，并使用发送音调的SNRi’和SNR值(如SNRi)来计算线路中实际噪声产生的接收音调的SNR值(如SNRi”)。或者，AN控制中心通过反馈信号从SNR检测器416获取SNRi”值。

图5是AN控制器500的一个实施例的示意图，其可用于调整从CO传输至CPE的信号的AN级。例如，AN控制器500可位于CO交换机402的AN控制中心406上。AN级可调整为将(由CPE接收的)相应信号的SNR保持在触发BS/SRA的阈值之下的一个安全级别。借此保证线路的稳定性。此外，接收信号的SNR可保持在阈值下限之上的一个安全级别，以保证线路的数据速率。AN控制器500可包含一个下行线路噪声监控模块510、一个下行BS/SRA控制模块520和一个开销消息(Overhead Messaging，简称OHM)模块530。下行线路噪声监控模块510可包含一个最佳单位音调噪声(Mi)预测器512和一个链路超稳模块514。下行BS/SRA控制模块520可包含一个计时器522和一个BS/SRA控制器524。

最佳Mi预测器512可设计用来通过OHM 530从CPE中采集多个单位音调SNR(SNR/音线)值。接收的SNR/音线值可包含CPE接收音调的SNR值(如SNRi’)。最佳Mi预测器512可使用SNRi’值和本地获取的SNRi值来计算音调中外部噪声(线路中的实际噪声)带来的SNR值SNRi”，例如采用方程式(6)来计算。SNRi值可通过检测下行传输信号级和AN级来计算得出。最佳Mi预测器512会验证由音调的实际噪声产生的SNRi”值是否超出可接受的SNR值的范围。会将SNRi”值与理想的SNR值SNRid作比较，该值相当于传输信号中的比特加载量。如果SNRi”值超出音调中的SNRid值，AN控制会被启用，以将接收信号的SNR减小到一个足以保证线路稳定性的可接受的或理想的级别。相应地，最佳Mi预测器512会根据SNRid值计算新的SNRi值，如：

SNR_i＝1/(1/SNR_id’-1/SNR_i”)。(7)

得到SNRi值后，最佳Mi预测器512会计算音调的新Mi值，以得到新的SNRi值。Mi值可根据SNRi值和下行传输信号的实部和虚部来计算。新的Mi值会被发送到发射机，用以减小和调整传输信号的SNR并改进线路的稳定性。或者，如果SNRi”值未超出音调中的SNRid值，那么最佳Mi预测器512会通过将Mi值设为零来禁用AN控制。因此不会向下行传输信号中大量增加AN，从而保证了传输信号的SNR以及线路的数据速率。

链路超稳模块514可设计用来通过OHM 530监控循环冗余校验(CyclicRedundancy Check，简称CRC)和/或FEC不规则计数或远程BS/SRA请求，或者两者均监控。CRC和/或FEC(CRC/FEC)不规则计数和远程BS/SRA请求会由CPE发送，由CO通过OHM 530接收。由于噪声级相对较高，如果CPE接收的信号出错，链路超稳模块514会接收大量的高CRC/FEC不规则计数。因此，SNRi’的值会比音调中的SNRi’的值小。

如果链路超稳模块514发现非常高的CRC/FEC不规则计数，则链路超稳模块514同时会验证是否通过OHM 530接收了任何SNR/音线值，例如，在接收CRC/FEC不规则计数的同时进行验证。如果(举例来说)由于得不到测量值或CPE更新速率缓慢而收到SNR/音线值，下行线路噪声监控模块510会启动瞬态响应。相应地，最佳Mi预测器512会将Mi的值设为接近零，以禁用AN控制，改进传输信号中的SNR。此外，预定时间段内(举例来说)，CPE发出的SRA上调(或数据速率增加)请求会被阻止。但是，CO仍可以接收BS请求和/或SRA下调(或数据速率降低)请求。在接收CRC/FEC计数不久后，下行线路噪声监控模块510会检测SNR/音线值。例如，链路超稳模块514会设置计时器522开始第一等待时间T1。每当需要更改Mi的值时，都会触发计时器522。第一等待时间T1过后，SNR/音线值会被检测到。最佳Mi预测器512会使用SNR/音线值来计算线路的新Mi值，并再次启用AN控制。阻止SRA上调请求不久后，会重新允许这些请求。例如，链路超稳模块514会设置计时器522开始第二等待时间T2。第二等待时间T2过后，会收到SRA上调请求。

或者，如果大致在CRC/FEC不规则计数的同时收到SNR/音线值，那么下行线路噪声监控模块510会从SNR/音线值或BS/SRA请求得到SNRi’值。SNRi’值可用于计算由音调的实际噪声产生的SNR值(如SNRi”)。之后会将SNRi”值与理想的SNR值SNRid相比较。如果SNRid值稍大于SNRi”的值，线路的数据速率基本不变，因此线路的稳定性也基本不变。例如，SNRi”值可能小于SNRid值但大于SNRid-1，其中1为较小的阈值。此情况下，从传输信号中去除AN便足以保证线路的稳定性。相应地，Mi的值设为零，AN控制禁用。如果在CRC/FEC不规则计数和SNR/音线值的同时收到BS/SRA请求，BS/SRA请求会被BS/SRA控制器524拒绝。BS/SRA控制器524可设计用来检测任何BS/SRA请求，并通过OHM 530返回肯定应答(Acknowledgement，简称ACK)/否定应答(Negative Acknowledgement，简称NACK)响应消息。如果CPE接收信号的噪声级相对较低，则BS/SRA控制器524会收到BS/SRA请求。因此，会发送BS/SRA请求，请求提高线路的数据速率。由于可通过从传输信号中移除AN来保证线路的稳定性，因此CPE预计不会再发送其他BS/SRA请求。

如果SNRid值超出SNRi”值达一个预定限度，则线路的数据速率会发生些许变化，这是从传输信号中除去AN所导致的。例如，SNRi”值会小于SNRid-1但大于SNRid-2，其中2是大于1的第二阈值。此情况下，从传输信号中除去AN会改进线路的稳定性。相应地，Mi的值设为零，AN控制禁用。如果大致在CRC/FEC不规则计数和SNR/音线值的同时收到BS/SRA请求，则BS/SRA请求会被拒绝。但是，如果噪声环境未改进或恶化，CPE会进一步发出后续BS/SRA请求。

如果SNRid值大大超过SNRi”值，则可能会影响线路的稳定性。例如，SNRi”值比SNRid-小。此情况下，从传输信号中去除AN可能无法满足需要。因此，Mi的值设为接近零，AN控制禁用。此外，如果收到BS/SRA请求，发射机会减小比特加载，因而线路的数据速率会降低。当发送了后续BS/SRA请求，要求增加数据速率时，数据速率会增加。

图6是AN控制方法600的一个实施例的示意图，其可通过CO的AN控制器来实现，以改进线路的稳定性并保持线路的数据速率。AN控制方法600从块601开始，其中的方法600可验证是否(例如从CPE)接收到CRC/FEC计数。如果未发现CRC/FEC计数，方法600会继续执行块602。否则，一旦收到CRC/FEC计数后，该方法会继续执行块611。在一个实施例中，方法600会验证是否接收到相当高的CRC/FEC计数，例如计数是否超出预定限制。因此，若CRC/FEC计数大致低于预定限制，方法会继续执行块602；若CRC/FEC计数大致高于预定限制，方法会继续执行块611。

在块602中，会检测接收信号的SNR。例如，CO的AN控制器会检测CPE接收信号音调的SNR值(如SNRi’)。在块603中会计算接收信号的噪声产生的SNR。例如，AN控制器会根据SNRi’的值计算线路中实际噪声导致的接收信号音调的SNR值(如SNRi”)，如上所述。在块604中，方法600会验证计算得出的SNR值是否超出阈值，阈值表示的是线路中比特加载所对应的理想SNR。例如，AN控制器会确定SNRi”的值是否超出SNRid的值。如果计算得出的SNR值超出阈值，方法会继续执行块605，在该块中会调整传输信号中的AN，例如根据SNRid的值使用方程式(7)进行调整。之后方法600结束。或者，如果块604中计算得出的SNR值未超出阈值，那么方法600会继续执行块606，在该块中会从传输信号中去除AN。之后方法600结束。在块611中，方法600会验证是否检测到接收信号的SNR，例如与CRC/FEC计数对应的SNR。如果检测到这样的SNR信号，该方法会继续执行块612。否则，如果块611中的条件合适，该方法会继续执行块621。在块612中会从传输信号中去除AN。块613中，一段预定的时间内(举例来说)，SRA上调请求会被阻止。在块614中，会检测接收信号的SNR。例如，AN控制器会从在收到CRC/FEC计数大约T1的时间之后，从CPE检测SNRi’的值。随后，在块615中，SRA上调请求会被再次允许。例如，在收到CRC/FEC计数大约T1的时间之后，AN控制器会重新开始接收任何BS/SRA请求。之后方法600结束。

在块621中会计算接收信号的噪声产生的SNR。例如，AN控制器会确定SNRi”的值是否超出SNRid的值。在块622中，方法600会验证计算得出的SNR是否远远小于阈值。例如，AN控制器会确定SNRi”值是否远远低于SNRid值，小于SNRid-1或SNRid-2的近似数值。在一个实施例中，阈值约等于单位音调理想SNR的90％、80％、70％、60％或50％。如果SNRi”值大于、约等于或略小于SNRid值，那么方法600会继续执行块625。在块623中会从传输信号中去除AN，随后在块624中，收到的所有BS/SRA请求会被拒绝。如果几乎在从传输信号中去除AN的同时收到BS/SRA请求，则该请求会被拒绝。相应地，在块625中会从传输信号中去除AN，随后在块626中，如果检测到BS/SRA请求，线路的数据速率就会降低。之后方法600结束。

上述元件可与任何通用网络元件(例如，拥有足够的处理能力、内存资源和处理所需工作负载的网络吞吐量的计算机或网络元件)联结运作。图7是典型通用网络元件700的示意图，其适合用于实施本发明公开组件的一个或多个实施例。网络元件700可包含一个处理器702(也称中央处理器或CPU)，用来与存储设备进行通信，所述存储设备包括次级存储器704、只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)706、随机存储器(RandomAccess Memory，简称RAM)708、输入/输出(Input/Output，简称I/O)设备710和网络连接设备712，或它们的组合)。存储器702可由一个或多个CPU芯片实现，也可以是一个或多个专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)的一部分。

次级存储器704通常由一个或多个磁盘驱动器或磁带驱动器组成，用于数据的非易失存储，如果RAM 708不足以存储所有工作数据，该存储器会用作溢出数据存储设备。次级存储器704可用来存储被选中要执行而存储在RAM 708中的程序。ROM 706用来存储程序执行期间读取的说明和数据。ROM 706是非易失存储设备，与大容量的次级存储器704相比，它的存储空间相对较小。RAM 708用来存储易失数据，或可用来存储说明。ROM706和RAM 708的访问速度通常比次级存储器704快。

至少公开一个实施例，且本领域普通技术人员对实施例和/或实施例的特征所作出的变更、组合和/或修改在本发明的范围之内。通过组合、综合和/或去除实施例的特征而产生的替代实施例也在本发明的范围内。其中明确规定了数值范围或限制条件，应当理解，这些明确的范围或限制条件包含所明确规定的范围或限制条件内相似数量级的迭代范围或限制条件(如从大约1至大约10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，如果公开了数值范围下限R1和上限Ru，则特别公开了任何落在这一范围内的数值。尤其特别公开了以下落在这一范围内的数值：R＝Rl+k*(Ru-R1)，其中k是从1％至100％间增量为1％的变量，即k为1％、2％、3％、4％、5％、...、50％、51％、52％、...、95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，上文中由两个R数值定义的数值范围也被特别公开。权利要求的任何要素所涉及的术语“任选”是指需要该元素，或者不需要该元素，这两种可选方案均在权利要求的范围内。对与所使用的更广义的术语，如包含、包括和具有，应当理解为其支持较为狭义的术语，如组成元素为、基本组成元素为和大致包含。因此，受保护的范围不受上述内容的限制，而是由下文的权利要求所定义，该范围包括本发明的所有等效物。各项权利要求并入说明书的后续公开内容中，且权利要求是本公开发明的实施例。本公开发明中的引用参考并不表示其属于现有技术，尤其是任何公开日期晚于本申请优先日期的引用参考。在此公开的所有专利、专利申请和出版通过引用并入本发明，目的仅在于补充本公开发明的典型示例、步骤或其他详情。

虽然本发明提供了若干实施例，但应当理解，可在不背离本发明的精神或范围的前提下，采用其他多种具体方式实施所公开的系统和方法。提供的示例仅仅起解释说明作用而非加以限制，其目的并非限制于本文所述的细节。例如，可将各种要素或组件组合或集成在另一系统中，也可省去或不实现某些功能。

此外，在不背离本发明范围的前提下，不同实施例分别或单独阐述或附图说明的技术、系统、子系统和方法可与其他系统、模块、技术或方法相结合或集成。附图显示或文字阐述为彼此联结或直接联结或通信的器件可使用某接口、设备或连接件通过电力、机械或其他方式间接联结或通信。对于本领域技术人员可确定的其他更改、替换和修改，可在不背离本发明的精神和范围的前提下进行。

Claims

1.一种用于数字用户线系统的发射机噪声级动态调整的设备，其包含：

一个仿真噪声AN(Artificial Noise)控制器，其与数字用户线DSL(DigitalSubscriber Line)发射机耦合，用来调整DSL发射机发送信号的AN级，其中，所述AN级是根据接收机接收信号的实际信噪比SNR(Signal toNoise Ratio)来调整的，以实现理想的信号SNR；

所述AN控制器包含：

一个线路噪声监控器，

一个比特交换BS(Bit Swapping)/无缝速率调整SRA(Seamless RateAdaption)控制模块，与所述线路噪声监控器耦合，以及

一个开销消息OHM(Overhead Messaging)模块，与所述线路噪声监控器和BS/SRA控制模块耦合；

其中，所述AN级调整为将所述接收机接收信号的SNR保持在触发BS/SRA的阈值之下的一个安全级别。

2.根据权利要求1所述的用于数字用户线系统的发射机噪声级动态调整的设备，其中所述AN是频域中被加入到各音调的编码复合正交幅度调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号中的音调依赖型复合加成性二进制噪声，其具有换算系数，各实部和虚部有随机符号。

3.根据权利要求1所述的用于数字用户线系统的发射机噪声级动态调整的设备，其中所述线路噪声监控器包含：

一个AN值预测器，用来根据接收机接收信号的SNR来计算由实际噪声产生的信号的SNR，并根据计算得出的实际噪声产生的信号的SNR和信号的理想SNR来调整AN级；以及

一个链路超稳模块，用来通过OHM模块监控循环冗余校验CRC(CyclicRedundancy Check)和/或前向纠错FEC(Forward Error Correction)不规则计数或远程BS/SRA请求，或者通过OHM模块同时监控CRC和/或FEC不规则计数和远程BS/SRA请求。

4.根据权利要求3所述的用于数字用户线系统的发射机噪声级动态调整的设备，其中所述BS/SRA控制模块包含：

一个计时器，其在调整AN级时启动与停止；以及

一个BS/SRA控制器，用来检测BS/SRA请求，并返回肯定应答ACK(Acknowledgement)/否定应答NACK(Negative Acknowledgement)响应。

5.一种用于数字用户线系统的发射机噪声级动态调整的方法，其包含：

检测接收信号中多个音调各自的信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)；根据接收信号中各个音调的SNR和传输前各个音调的SNR来计算各音调实际噪声的SNR；

根据各个音调实际噪声的SNR和各个音调的理想SNR计算各音调的仿真噪声AN(Artificial Noise)值；以及

在传输信号中为各个音调增加AN值；

其中，所述AN值用于将所述接收信号的SNR保持在触发BS/SRA的阈值之下的一个安全级别。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述由实际噪声产生的SNR的计算方式为：

SNR_i’’＝1/(1/SNR_i’–1/SNR_i)，

其中SNR_i’’是音调i的实际噪声产生的SNR，SNR_i’是接收信号中音调i的SNR，SNR_i是传输前音调i的SNR。

7.根据权利要求5所述的方法，其中计算得出AN值是为了得到传输信号中各音调经调整的SNR，其计算公式为：

SNR_i＝1/(1/SNR_id’–1/SNR_i’’)，

其中SNR_i是传输信号中音调i调整后的SNR，SNR_id’是音调i的理想SNR，SNR_id’’是音调i的实际噪声产生的SNR。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，如果接收信号中的SNR低于理想的SNR，AN值会被减小或设为零。

9.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法还包括：

在检测接收信号的音调的SNR前，检测循环冗余校验CRC(CyclicRedundancy Check)和/或前向纠错FEC(Forward Error Correction)不规则计数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法还包括：

调整传输信号中各音调的AN值，使其接近于零；

阻止任何上调无缝速率调整SRA(Seamless Rate Adaption)请求；

在检测到CRC和/或FEC不规则计数第一段时间过后，检测接收信号中音调的SNR；以及

阻止上调SRA请求第二段时间过后，再次接收上调SRA请求。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法还包括：

检测接收信号中音调的SNR后，将传输信号中各音调的AN值调整为接近零；以及

如果计算得出由实际噪声导致的SNR略小于理想的SNR，则拒绝在调整AN值的同时出现的任何比特交换BS(Bit Swapping)/SRA请求。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，使用肯定应答ACK(Acknowledgement)/否定应答NACK(Negative Acknowledgement)响应来拒绝所述BS/SRA请求。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法还包括：

如果计算得出由实际噪声导致的SNR远远小于理想的SNR，则在调整AN值的同时检测到BS/SRA请求后，降低线路中的数据速率。

14.一种数字用户线DSL系统，其包含：

一个DSL(Digital Subscriber Line)发射机；

一个设备，其包含一个与DSL发射机耦合的仿真噪声AN(ArtificialNoise)控制器，用来调整DSL发射机发送信号的AN级，其中，AN级是根据接收机接收信号的实际信噪比SNR(Signal to Noise Ratio)来调整的，以实现理想的信号SNR；

所述AN控制器包含：

一个线路噪声监控器，

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述AN是频域中被加入到各音调的编码复合正交幅度调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号中的音调依赖型复合加成性二进制噪声，其具有换算系数，各实部和虚部有随机符号。