CN102318299A - 通过预编码消除远端串音的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过预编码消除远端串音的方法，包括：对信道矩阵进行分块，分块后的信道矩阵包含若干个子矩阵，所述子矩阵中包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵；对发送信号进行预编码，并对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。本发明实施例还提供相应的装置。本发明技术方案，由于只需要对非强对角占优的信道进行频谱控制，不必对全部信道进行频谱控制，可以减少因频谱控制造成的信道传输性能的损失；由于可以通过分别求解维度较小的子矩阵的预编码矩阵获得整个信道矩阵的预编码矩阵，可以降低求预编码矩阵的复杂度，减小计算量。

Description

通过预编码消除远端串音的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种通过预编码消除远端串音的方法和装置。

背景技术

数字用户线路(Digital Subscriber Line，DSL)是一种以电话双绞线为传输介质的高速数据传输技术。xDSL是各种类型DSL的总称。数字用户线路接入复用器(Digital Subscriber Line Access Multiplexer，DSLAM)是各种DSL系统的局端设备，用于提供多路xDSL接入。由于电磁感应，DSLAM接入的多路信号之间会产生干扰，称为串音(Crosstalk)，其中包括远端串音(Far-endCrosstalk，FEXT)，严重的远端串音会显著降低信道速率，影响信道传输性能。

业界提出了一种向量化(Vectored)DSL技术，通过在DSLAM端进行联合收发来抵消远端串音。通常，电缆束中的每条线对上发送的信号都是向量信号，除了本身的信号分量以外，还包括与其他线对上的信号相关的信号分量。可以用信道矩阵H表示各线对之间的传递函数以及对应的串音传递函数，用x表示信道输入向量，y表示信道输出向量，用n表示噪声向量。则信道传输方程可以表示为：y＝Hx+n。其中，如果信道个数为整数M，则H是一个M×M的矩阵，x、y以及n都是M×1的矩阵。

对于下行信道，向量化DSL技术引入一个预编码器对发送信号x进行预编码来消除远端串音。设预编码矩阵为P，则发送的信号为Px，那么接收端接收的信号y＝HPx+n。计算一个合适的P，使HP成为一个对角矩阵，则远端串音就可以消除了。通常，理想的预编码矩阵P_DP＝H^-1H_d，其中，H^-1是H的逆矩阵；H_d是H的对角矩阵，即，将H中的主对角线以外的元素置零，只保留主对角线的元素的矩阵。

预编码后的信号发送功率可能会增大，超过功率谱掩码(PSDMASK)的限制。为保证信号发送功率满足PSDMASK的要求，有必要进行归一化处理，假设归一化因子为β，则归一化后的预编码矩阵为：

归一化处理可以使信号发送功率满足PSDMASK的要求，但是存在如下问题：如果某一个信道受到的串扰比其它信道大很多，归一化因子就需要很大，归一化处理后，其它受到串扰较小的信道的发射功率谱及信噪比(SNR)会明显降低，从而使得信道传输性能损失较大。

发明内容

本发明实施例提供一种通过预编码消除远端串音的方法，可以减小归一化处理后信道传输性能的损失。本发明实施例还提供相应的装置。

一种通过预编码消除远端串音的方法，包括：

对信道矩阵进行分块，分块后的信道矩阵包含若干个子矩阵，所述子矩阵中包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵；

对发送信号进行预编码，并对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

一种通过预编码消除远端串音的装置，包括：

分块单元，用于对信道矩阵进行分块，分块后的信道矩阵包含若干个子矩阵，所述子矩阵中包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵；

预编码单元，用于对发送信号进行预编码；

频谱控制单元，用于对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

本发明实施例方法，将信道矩阵分块，使分块后的子矩阵包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵，在进行预编码和频谱控制时，只需要对非强对角占优的信道进行频谱控制，而不必对全部信道进行频谱控制，就可使信号发送功率不超过功率谱掩码的限制，从而，强对角占优的信道的发射功率谱及信噪比不会受频谱控制的影响而降低，信道传输性能的损失得以减少。并且，将信道矩阵分块后，可以通过分别求解维度较小的子矩阵的预编码矩阵获得整个信道矩阵的预编码矩阵，从而降低求预编码矩阵的复杂度，减小计算量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的通过预编码消除远端串音的方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的预编码装置的逻辑结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种通过预编码消除远端串音的方法，通过将信道矩阵分块，使信道矩阵中的一部分具有强对角占优特性，另一部分具有非强对角占优特性，从而不必对全部信道进行频谱控制，只需对其中具有非强对角占优特性的信道进行频谱控制，可以减少信道传输性能在频谱控制后的损失。本发明实施例还提供相应的装置。以下结合附图分别进行详细说明。

请参考图1，本发明实施例提供一种通过预编码消除远端串音的方法，包括：

110、对信道矩阵进行分块，分块后的信道矩阵包含若干个子矩阵，所述子矩阵中包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵。

假设电缆束中包含M条线对，每条线对作为一个信道，则该电缆束的信道矩阵可以写为如下形式：

其中，h_ii表示线对i的传递函数，h_ij表示线对j对线对i的串音传递函数；i和j都是不大于M的自然数，分别用于表示第i条线对和第j条线对。信道矩阵H是一个M×M的矩阵，其中的每一行表示一个信道。本文中，将信道矩阵H中的元素h_ii即元素h₁₁到h_MM所在的对角线称为主对角线，主对角线上的元素称为主对角元素，不在主对角线上的元素称为非主对角元素。可以通过常规的信道估计算法得出信道矩阵H。

一般的，一个信道上传递的信号分量远大于其它信道对该信道的串音，表现在信道矩阵中则为，矩阵某一行的主对角元素h_ii的模远大于该行的各个非主对角元素h_ij的模的和，此时该行表示的信道可以称为强对角占优信道。但是，随着技术的发展以及信道的扩展，在高频例如30MHz至100MHz的频带或者扩展的信道之间，串音会增强，使得某个信道上传递的串音大于该信道上传递的信号分量，表现在信道矩阵中则为，矩阵某一行的主对角元素h_ii的模小于该行的各个非主对角元素h_ij的模的和，此时该行表示的信道可以称为非强对角占优信道。如果信道矩阵中每一行都是强对角占优信道，则该信道矩阵可以称为强对角占优矩阵。如果信道矩阵中有一行或几行为非强对角占优信道，该信道矩阵可以称为非强对角占优矩阵。

如果信道矩阵H为强对角占优矩阵，采用理想的预编码矩阵p＝H^-1H_d预编码后的信号发送功率非常接近原始的发送功率，不会超过功率谱掩码(PSDMASK)的限制。但是在信道矩阵H为非强对角占优矩阵时，使用理想的预编码矩阵进行预编码后信号发送功率会放大，需要进行归一化处理以保证不会超过功率谱掩码的限制。

本发明实施例基于上述分析，以及考虑到即便在非强对角占优矩阵中，仍有部分信道可能是强对角占优信道，为利用强对角占优矩阵的优异特性，本实施例中，通过对信道矩阵进行分块处理，使分块后的部分子矩阵可以保持强对角占优特性。一般的，可以将信道矩阵H分为四块，使分块后的信道矩阵 $H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 其中，H_DD为强对角占优矩阵，H_NDD为非强对角占优矩阵。具体的分块方法如下：

判断信道矩阵的每一行是否为强对角占优信道；

如果某一行中主对角元素的模大于各个非对角元素的模之和，认为该信道为强对角占优信道，否则为非强对角占优信道。

进行行交换，将强对角占优信道的行交换到矩阵的上方，将非强对角占优信道的行交换到矩阵的下方。

行交换后，信道矩阵H可以分为四块，表示为： $H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$

其中，主对角线上形成两个子矩阵，一个为强对角占优矩阵H_DD，另一个为非强对角占优矩阵H_NDD。由于H_DD为强对角占优矩阵，则相同行的非主对角元素组成的子矩阵H_DD，NDD的模远小于子矩阵H_DD的模；由于串扰耦合的对称性，另一子矩阵H_NDD，DD的模远小于子矩阵H_DD的模。

还根据分块后的信道矩阵将发送信号x进行分块，分块后的 $x=\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 其中，x_DD是H_DD表示的强对角占优信道的发送信号，x_NDD是H_NDD表示的非强对角占优信道的发送信号。在信道个数为M时，发送信号x是一个M×1的矩阵。如果H进行行交换后，从第一行开始到第L行的左边L列，形成子矩阵H_DD，则相应的，信号x中的上面L行作为一个子矩阵X_DD，以下部分作为另一个子矩阵X_NDD。

在其它实施方式中，分块后也可以有 $H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{NDD}}& H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}\\ H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}& H_{\mathrm{DD}}\end{array}\right],$ 相应的使分块后 $x=\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{NDD}}\\ x_{\mathrm{DD}}\end{array}\right].$

120、对发送信号进行预编码，并对非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。具体的，本步骤可以是：对发送信号 $x=\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]$ 进行预编码，其中，x_DD是H_DD表示的强对角占优信道的发送信号，x_NDD是H_NDD表示的非强对角占优信道的发送信号，并对x_NDD进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

本实施例可以采用常规方法例如采用理想的预编码矩阵P＝H^-1H_d对发送信号x进行预编码。根据工程矩阵理论，对于任一个矩阵，必然存在另一个矩阵，这两个矩阵相乘后变成块对角化矩阵。于是，可以计算出一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$ 该操作可以称为块对角化，即，通过右乘一个矩阵使分块后的信道矩阵H的不在主对角线上的两个子矩阵为零。然后，分别计算子矩阵H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP，从而得到信道矩阵H的预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right].$ 由于分块后得到的子矩阵的维度仅为原信道矩阵的一半，在计算预编码矩阵P_DP和PN_DP，相对于直接计算H的预编码矩阵HP，计算复杂度可以大大降低，计算量可以大大减小。

对发送信号x进行频谱控制以便控制其发送功率时，可以只对非强对角占优矩阵H_NDD表示的各个信道对应的信号x_NDD进行频谱控制，使频谱控制后信号x_NDD的发送功率不超过功率谱掩码的限制，而不必考虑强对角占优矩阵H_DD表示的各个信道对应的信号x_DD。这是因为，子矩阵H_DD为强对角占优矩阵，采用理想的预编码矩阵预编码后的该部分信道的信号x_DD的发送功率非常接近原始的发送功率，不会超过功率谱掩码(PSDMASK)的限制。从而，只需对x_NDD进行频谱控制，就可以整个信号x的发送功率不超过功率谱掩码的限制。

当然，本发明实施例也不限制对强对角占优信道表示的信道进行频谱控制，以进一步保证信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

综上，本发明实施例提供的通过预编码消除远端串音的方法，将信道矩阵分块，使分块后的信道矩阵的子矩阵包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵，在进行预编码和频谱控制时，只需要对非强对角占优的信道进行频谱控制，而不必对全部信道进行频谱控制，即可使信号发送功率不超过功率谱掩码的限制，这样，强对角占优的信道的发射功率谱和信噪比不会受频谱控制的影响而降低，信道传输性能的损失得以减少。并且，将信道矩阵分块后，可以通过分别求解维度较小的子矩阵的预编码矩阵获得整个信道矩阵的预编码矩阵，从而降低求预编码矩阵的复杂度，减小计算量。

一种实施方式中，可以采用局部归一化的方法对发送信号进行频谱控制。分块后信道矩阵可以表示为 $H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 发送信号可以表示为 $x=\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 其中，H_DD为强对角占优矩阵，H_NDD为非强对角占优矩阵，x_DD为强对角占优矩阵H_DD表示的各个信道对应的信号，x_NDD对非强对角占优矩阵H_NDD表示的各个信道对应的信号。

预编码时，可以计算出一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$ 然后，分别计算子矩阵H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP：

P_DP＝H_DD ^-1·diag(H_DD)

$P_{\mathrm{NDP}}=H_{\mathrm{NDD}}^{-1}\·\mathrm{diag}\left(H_{\mathrm{NDD}}\right)$

其中，H_DD ^-1是子矩阵H_DD的逆矩阵，diag(H_DD)是子矩阵H_DD的对角矩阵；

是子矩阵H_NDD的逆矩阵，diag(H_NDD)是子矩阵H_NDD的对角矩阵。

然后，计算局部归一化系数β_NDD，用于对非强对角占优矩阵H_NDD表示的各个信道对应的信号x_NDD进行局部归一化。可以通过公式

计算β_NDD，该公式中‖[P_NDP]_row n‖表示子矩阵P_NDD中第n行的行向量的欧几里得范数，β_NDD则为子矩阵P_NDD中各行的行向量的欧几里得范数的最大值。

至此，可以得出针对信道矩阵H的理想的预编码矩阵为 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right],$ 针对于其中预编码矩阵P_NDD的局部归一化系数β_NDD。则经过预编码和局部归一化处理的发送信号为： $P\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 而接收端收到的信号y则为：

$y=\mathrm{HP}\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]+n,$ 其中n为噪声向量。

根据以上的分析推理，则本实施例中步骤120具体可以为：

a1、计算一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；

b1、采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码；

c1、根据P_NDD计算局部归一化系数β_NDD，β_NDD为P_NDD中各行的行向量的欧几里得范数的最大值；

d1、采用局部归一化系数β_NDD对预编码后的发送信号x进行局部归一化，局部归一化后的发送信号为 $P\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$

其中，为了进一步保证进行预编码和局部归一化的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制，可以在β_NDD基础上增加一个常量Δβ，使局部归一化后的发送信号为 $P\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}+\mathrm{\Δ\β}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$ Δβ可以是由日常经验总结得到的经验值。

综上，本实施例提供的方法通过分别计算各个子矩阵的预编码矩阵来获得整个信道矩阵的预编码矩阵，降低了求预编码矩阵的复杂度，减小了计算量；根据非强对角占优矩阵的预编码矩阵计算出局部归一化常量进行对非强对角占优信道进行局部归一化，避免了对所有信道进行全局归一化，相对于现有技术提升了强对角占优信道的信噪比，减小了信道传输性能的损失。

另一种实施方式中，可以采用频谱优化的方法对发送信号进行频谱控制。

分块后，信道矩阵可以表示为 $H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 发送信号可以表示为 $x=\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$ 根据上一实施方式，计算出的理想的预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right],$ $P^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{P}_1& P_2\\ P_3& P_4\end{array}\right].$ 则进行块预编码后，接收端可以收到的信号y如下所示：

$y=\mathrm{HP}\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]+n$

${=\mathrm{HP}}^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ X_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]+n$

$=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]+n$

$=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{DP}}{x}_{\mathrm{DD}}\\ P_{\mathrm{NDP}}{x}_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]+n$

本实施例中，通过对非强对角占优信道的发送信号进行频谱优化，实现频谱控制的目的，将信号发送功率控制在功率谱掩码的限制以内。

可以通过求解以下公式对预编码后的信号进行频谱优化：

$\max \underset{\mathrm{NDP}}{\mathrm{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{NDP}}^n$

$s.t.0\≤E\left[{\left|{\stackrel{\‾}{x}}_{\mathrm{NDP}}^n\right|}^2\right]\≤s_{\mathrm{NDP}}^{n,\mathrm{mask}},\∀\mathrm{NDP},n---\left(1\right)$

$\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}E\left[{\left|{\stackrel{\‾}{x}}_{\mathrm{NDP}}^n\right|}^2\right]\≤S_{\mathrm{NDP}},\∀\mathrm{NDP}$

该公式中，

表示非对角占优信道的第n个子载波上承载的比特(bit)速率，

表示使所有非强对角占优信道的所有子载波的bit速率之和最大化；根据香农容量公式， $b_{\mathrm{NDP}}^n=\log 2(1+\frac{{\left|h_{\mathrm{nn}}\right|}^2\·E\left[{\left|{\stackrel{\‾}{x}}_{\mathrm{NDP}}^n\right|}^2\right]}{{{\mathrm{\σ}}_n}^2}),$ 其中σ表示环境噪声，n表示子载波，h表示信道的传递函数。

表示任一非强对角占优信道的第n个子载波发送的功率谱能量；表示任一非强对角占优信道上所有子载波发送的功率谱能量之和。

s.t.0是数学常用符号，表示满足下列条件；

表示一非强对角占优信道上第n个子载波的功率谱掩码限制；

表示任意的非强对角占优信道上任意的子载波；S_NDP表示一非强对角占优信道的总功率限制，

表示任意的非强对角占优信道。

预编码后非强对角占优矩阵H_NDD表示的一非强对角占优信道的第n个子载波的功率为其中

n表示第n个子载波。将代入上述公式(1)，求解公式(1)表示的频谱优化问题，根据求解的结果进行频谱优化，即可实现将信号发送功率控制在功率谱掩码的限制以内。这是一种集中式的功率谱控制方法，各用户信道之间的功率谱控制相互制约。

根据以上的分析推理，则本实施例中步骤120具体可以为：

a2、计算一个矩阵 $P^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{P}_1& P_2\\ P_3& P_4\end{array}\right],$ 使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；

b2、采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码，则预编码后非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道的发送信号为P₄P_NDPx_NDP；

c2、根据发送信号P₄P_NDPx_NDP对非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道进行频谱优化。具体可以包括：首先根据P₄P_NDPx_NDP，计算功率其中

n表示子载波，再将

代入上述公式(1)，求解公式(1)表示的频谱优化问题，根据求解的结果进行频谱优化，将信号发送功率控制在功率谱掩码限制以内。

综上，本实施例提供的方法通过分别计算各个子矩阵的预编码矩阵来获得整个信道矩阵的理想预编码矩阵，降低了求预编码矩阵的复杂度，减小了计算量；对发送信号进行预编码后，对非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道进行局部的频谱优化，避免了对所有信道进行频谱优化，相对于现有技术提升了强对角占优信道的信噪比，减小了信道传输性能的损失。

再一种实施方式中，要求信号发送端即DSLAM和信号接收端这双端同时具有预编码和联合抵消的能力，通过在发送端进行预编码，在接收端进行联合抵消使信号的发送功率不超过功率谱掩码的限制。

联合抵消是指，在接收端接入一个串音抵消器，以提供一个串音抵消矩阵C，如果信道传输方程为y＝Hx+n，则加了串音抵消器后的收到的信号为y＝HCx+n，当HC为一个对角矩阵时，远端串音得以消除。

根据上述实施例，分块后，信道矩阵H可以表示为 $H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 发送信号x可以表示为 $x=\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$ 可以计算出一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$

本实施例中，可以对非强对角占优矩阵H_NDD进行奇异值分解(singularvalue decomposition，SVD)，SVD分解后有

其中，U和V均为酉矩阵，Λ为对角矩阵。

SVD分解后，可以先在发送端对非强对角占优信道进行内部预编码，使预编码矩阵P_NDP＝(V^H)^-1＝V；在接收端进行联合抵消，使抵消矩阵C_NDP＝U^-1＝U^H；由于P_NDP为酉矩阵，发送信号P_NDPx的功率谱不会超过功率谱掩码的限制。

采用P_NDP＝(V^H)^-1＝V和C_NDP＝U^-1＝U^H对H_NDD表示的非强对角占优信道进行内预编码和联合抵消处理后，H_NDD将化为对角矩阵Λ，则得到新的信道矩阵可以表示为： $\stackrel{\‾}{H}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& \mathrm{\Λ}\end{array}\right].$ 然后，可以求

的预编码矩阵

再对发送信号x进行预编码。

由于Λ为对角矩阵，H_DD为强对角占优矩阵，则

也为强对角占优矩阵。从而，采用预编码矩阵

对发送信号x进行预编码后，可以使信号x的发送功率不超过功率谱掩码的限制。

然而，由于局部的预编码酉矩阵P_NDP＝(V^H)^-1＝V的每一行元素的模的能量和保持不变，那么信道之间预编码后的频谱优化关联性较小，但某些信道的功率可能会超过功率谱掩码的限制，需要进行频谱控制。采用SVD分解方法生成的预编码矩阵P_NDP＝(V^H)^-1＝V是酉矩阵，信号预编码以后具有总能量不变性，各信道的功率谱控制没有相关性，进行分布式的注水算法控制发送功率即可。本实施例中，可以对每个非强对角占优信道两次预编码后的功率

${\stackrel{\‾}{x}}^n={\stackrel{\‾}{P}}^n\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}^n\end{array}\right]x^n,$ n表示子载波，采用分布式的注水算法进行频谱优化，对于每个NDP信道都有

$\max \underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{\mathrm{NDP}}^n$

$s.t.0\≤E\left[{\left|{\stackrel{\‾}{x}}_{\mathrm{NDP}}^n\right|}^2\right]\≤s_{\mathrm{NDP}}^{n,\mathrm{mask}},\∀n---\left(2\right)$

$\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}E\left[{\left|{\stackrel{\‾}{x}}_{\mathrm{NDP}}^n\right|}^2\right]\≤S_{\mathrm{NDP}}$

该公式中，

表示非对角占优信道的第n个子载波上承载的bit速率，

表示一个使非强对角占优信道的所有子载波的bit速率之和最大化；根据香农容量公式， $b_{\mathrm{NDP}}^n=\log 2(1+\frac{{\left|h_{\mathrm{nn}}\right|}^2\·E\left[{\left|{\stackrel{\‾}{x}}_{\mathrm{NDP}}^n\right|}^2\right]}{{{\mathrm{\σ}}_n}^2}).$

表示任一非强对角占优信道的第n个子载波发送的功率谱能量；

表示任一非强对角占优信道上所有子载波发送的功率谱能量之和。

s.t.0是数学常用符号，表示满足下列条件；表示一非强对角占优信道上第n个子载波的功率谱掩码限制；

表示该非强对角占优信道上任意的子载波；S_NDP表示一非强对角占优信道的总功率限制。

通过求解上述公式(2)进行频谱优化，可以使每个信道在不超过PSDMASK的同时，各自的线路速率最大。

根据以上的分析推理，则本实施例中步骤120具体可以为：

a3、对非强对角占优矩阵H_NDD进行SVD分解，分解后的H_NDD＝UΛV^H；

b3、计算预编码矩阵P_NDP＝(V^H)^-1＝V，联合抵消矩阵C_NDP＝U^-1＝U^H，并计算强对角占优矩阵 $\stackrel{\‾}{H}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& \mathrm{\Λ}\end{array}\right]$ 的预编码矩阵

c3、采用预编码矩阵 $P=\stackrel{\‾}{P}.\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码处理，预编码后的发送信号为 $\stackrel{\‾}{P}\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]x;$

d3、将联合抵消矩阵C＝U^-1＝U^H发送给接收端设备；

e3、采用分布式注水算法对非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道进行频谱优化，使每个信道上的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

综上，本实施例提供的方法，将信道矩阵H分块，对分块后H中的非强对角矩阵进行SVD分解，根据分解结果得到局部的预编码矩阵和联合抵消矩阵，通过对非强对角矩阵进行局部预编码和联合抵消，将其化为对角矩阵，从而得到新的强对角占优信道矩阵

再采用理想的预编码矩阵对

进行预编码，可以使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。还可以再采用分布式注水算法对非强对角占优信道或者全部信道进行频谱优化，以使每个信道的发送功率在不超过功率谱掩码限制的同时，各自的线路速率最大。本实施例由于采用了SVD分解，可以大大降低求解预编码矩阵和频谱优化算法的复杂度，提高频谱优化的速度。

请参考图2，本发明实施例还提供一种预编码装置，用在DSLAM中，包括：

分块单元210，用于对信道矩阵进行分块，分块后的信道矩阵包含若干个子矩阵，所述子矩阵包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵；

预编码单元220，用于对发送信号进行预编码；

频谱控制单元230，用于对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

具体的，

所述分块单元210，可以用于对信道矩阵H进行分块，使 $H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 其中，H_DD为强对角占优矩阵，H_NDD为非强对角占优矩阵；

所述预编码单元220，可以用于对发送信号 $x=\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]$ 进行预编码，其中，x_DD是H_DD表示的强对角占优信道的发送信号，x_NDD是H_NDD表示的非强对角占优信道的发送信号；

所述频谱控制单元230，可以用于对x_NDD进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

一种实施方式中：

所述预编码单元220，可以具体用于计算一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码；

所述频谱控制单元230，用于根据P_NDD计算局部归一化系数β_NDD，β_NDD为P_NDD中各行的行向量的欧几里得范数的最大值；采用局部归一化系数β_NDD对预编码后的发送信号x进行局部归一化，局部归一化后的发送信号为 $P\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$

另一种实施方式中：

所述预编码单元220，可以具体用于计算一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码；

所述频谱控制单元230，用于根据P_NDD计算局部归一化系数β_NDD，β_NDD为P_NDD中各行的行向量的欧几里得范数的最大值；采用局部归一化系数β_NDD对预编码后的发送信号x进行局部归一化，局部归一化后的发送信号为 $P\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}+\mathrm{\Δ\β}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 其中Δβ为经验值。

再一种实施方式中：

所述预编码单元220，可以具体用于计算一个矩阵 $P^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{P}_1& P_2\\ P_3& P_4\end{array}\right],$ 使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码，则预编码后非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道的发送信号为P₄P_NDPx_NDP；

所述频谱控制单元230，用于根据发送信号P₄P_NDPx_NDP对非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道进行频谱优化。

又一种实施方式中：

所述预编码单元220，可以具体用于对非强对角占优矩阵H_NDD进行奇异值SVD分解，分解后的H_NDD＝UΛV^H，其中U和V均为酉矩阵，Λ为对角矩阵；计算预编码矩阵P_NDP＝(V^H)^-1＝V，联合抵消矩阵C_NDP＝U^-1＝U^H，并计算强对角占优矩阵 $\stackrel{\‾}{H}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& \mathrm{\Λ}\end{array}\right]$ 的预编码矩阵

采用预编码矩阵 $P=\stackrel{\‾}{P}.\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码处理，预编码后的发送信号为 $\stackrel{\‾}{P}\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]x;$ 将计算出的联合抵消矩阵C＝U^-1＝U^H发送给接收端设备；

所述频谱控制单元230，用于采用分布式注水算法对非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道进行频谱优化。

本发明实施例提供的通过预编码装置，将信道矩阵分块，使分块后的信道矩阵的子矩阵包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵，在进行预编码和频谱控制时，只需要对非强对角占优的信道进行频谱控制，而不必对全部信道进行频谱控制，即可使信号发送功率不超过功率谱掩码的限制，这样，强对角占优的信道的发射功率谱和信噪比不会受频谱控制的影响而降低，信道传输性能的损失得以减少。并且，将信道矩阵分块后，可以通过分别求解维度较小的子矩阵的预编码矩阵获得整个信道矩阵的预编码矩阵，从而降低求预编码矩阵的复杂度，减小计算量。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过硬件完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所说的程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机读取存储器、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的通过预编码消除远端串音的方法以及相应的装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种通过预编码消除远端串音的方法，其特征在于，包括：

对信道矩阵进行分块，分块后的信道矩阵包含若干个子矩阵，所述子矩阵中包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵；

对发送信号进行预编码，并对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述对信道矩阵进行分块包括：

对信道矩阵H进行分块，使 $H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 其中，H_DD为强对角占优矩阵，H_NDD为非强对角占优矩阵；

所述对发送信号进行预编码，并对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制包括：

对发送信号 $x=\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]$ 进行预编码，其中，x_DD是H_DD表示的强对角占优信道的发送信号，x_NDD是H_NDD表示的非强对角占优信道的发送信号，并对x_NDD进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对发送信号进行预编码，并对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制包括：

计算一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；

采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码；

根据P_NDD计算局部归一化系数β_NDD，β_NDD为P_NDD中各行的行向量的欧几里得范数的最大值；

采用局部归一化系数β_NDD对预编码后的发送信号x进行局部归一化，局部归一化后的发送信号为 $P\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对发送信号进行预编码，并对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制包括：

计算一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；

采用预编码矩阵 $P=P^{\′}\·\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码；

根据P_NDD计算局部归一化系数β_NDD，β_NDD为P_NDD中各行的行向量的欧几里得范数的最大值；

采用局部归一化系数β_NDD对预编码后的发送信号x进行局部归一化，局部归一化后的发送信号为 $P\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}+\mathrm{\Δ\β}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 其中Δβ为经验值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对发送信号进行预编码，并对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制包括：

计算一个矩阵 $P^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{P}_1& P_2\\ P_3& P_4\end{array}\right],$ 使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；

采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码，则预编码后非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道的发送信号为P₄P_NDPx_NDP；

根据发送信号P₄P_NDPx_NDP对非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道进行频谱优化。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对发送信号进行预编码，并对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制包括：

对非强对角占优矩阵H_NDD进行奇异值SVD分解，分解后的H_NDD＝UΛV^H，其中U和V均为酉矩阵，Λ为对角矩阵；

计算预编码矩阵P_NDP＝(V^H)^-1＝V，联合抵消矩阵C_NDP＝U^-1＝U^H，并计算强对角占优矩阵 $\stackrel{\‾}{H}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& \mathrm{\Λ}\end{array}\right]$ 的预编码矩阵

采用预编码矩阵 $P=\stackrel{\‾}{P}.\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码处理，预编码后的发送信号为 $\stackrel{\‾}{P}\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]x;$

将计算出的联合抵消矩阵C＝U^-1＝U^H发送给接收端设备；

采用分布式注水算法对非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道进行频谱优化。

7.一种预编码装置，其特征在于，包括：

分块单元，用于对信道矩阵进行分块，分块后的信道矩阵包含若干个子矩阵，所述子矩阵中包括强对角占优矩阵和非强对角占优矩阵；

预编码单元，用于对发送信号进行预编码；

频谱控制单元，用于对所述非强对角占优矩阵表示的信道上的发送信号进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：

所述分块单元，具体用于对信道矩阵H进行分块，使 $H=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 其中，H_DD为强对角占优矩阵，H_NDD为非强对角占优矩阵；

所述预编码单元，具体用于对发送信号 $x=\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right]$ 进行预编码，其中，x_DD是H_DD表示的强对角占优信道的发送信号，x_NDD是H_NDD表示的非强对角占优信道的发送信号；

所述频谱控制单元，用于对x_NDD进行频谱控制，使预编码后的信号发送功率不超过功率谱掩码的限制。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：

所述预编码单元，进一步用于计算一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码；

所述频谱控制单元，用于根据P_NDD计算局部归一化系数β_NDD，β_NDD为P_NDD中各行的行向量的欧几里得范数的最大值；采用局部归一化系数β_NDD对预编码后的发送信号x进行局部归一化，局部归一化后的发送信号为 $P\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right].$

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：

所述预编码单元，进一步用于计算一个矩阵P′，使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码；

所述频谱控制单元，用于根据P_NDD计算局部归一化系数β_NDD，β_NDD为P_NDD中各行的行向量的欧几里得范数的最大值；采用局部归一化系数β_NDD对预编码后的发送信号x进行局部归一化，局部归一化后的发送信号为 $P\·\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \frac{1}{{\mathrm{\β}}_{\mathrm{NDD}}+\mathrm{\Δ\β}}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{DD}}\\ x_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 其中Δβ为经验值。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：

所述预编码单元，进一步用于计算一个矩阵 $P^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{P}_1& P_2\\ P_3& P_4\end{array}\right],$ 使 ${\mathrm{HP}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& 0\\ 0& H_{\mathrm{NDD}}\end{array}\right],$ 并计算H_DD的预编码矩阵P_DP和H_NDD的预编码矩阵P_NDP；采用预编码矩阵 $P=P^{\′}.\left[\begin{array}{cc}{P}_{\mathrm{DP}}& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码，则预编码后非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道的发送信号为P₄P_NDPx_NDP；

所述频谱控制单元，用于根据发送信号P₄P_NDPx_NDP对非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道进行频谱优化。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：

所述预编码单元，进一步用于对非强对角占优矩阵H_NDD进行奇异值SVD分解，分解后的H_NDD＝UΛV^H，其中U和V均为酉矩阵，Λ为对角矩阵；计算预编码矩阵P_NDP＝(V^H)^-1＝V，联合抵消矩阵C_NDP＝U^-1＝U^H，并计算强对角占优矩阵 $\stackrel{\‾}{H}=\left[\begin{array}{cc}{H}_{\mathrm{DD}}& H_{\mathrm{DD},\mathrm{NDD}}\\ H_{\mathrm{NDD},\mathrm{DD}}& \mathrm{\Λ}\end{array}\right]$ 的预编码矩阵

采用预编码矩阵 $P=\stackrel{\‾}{P}.\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]$ 对发送信号x进行预编码处理，预编码后的发送信号为 $\stackrel{\‾}{P}\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& P_{\mathrm{NDP}}\end{array}\right]x;$ 将计算出的联合抵消矩阵C＝U^-1＝U^H发送给接收端设备；

所述频谱控制单元，用于采用分布式注水算法对非强对角占优矩阵H_NDD表示的信道进行频谱优化。

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