CN102752020B - 一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法，其通过利用强用户对弱用户干扰主要在低频的特点，对比特进行迭代注水预分配的基础上，对强用户再采用比特移动进行重分配，由于迭代注水方法进行比特预分配时，各个调制解调器都最大化自身的数据传输速率而忽视对其他用户的串音干扰，从而导致强用户对弱用户干扰严重，致使弱用户的数据传输速率很低，导致了严重的不公平性，而本发明方法通过比特移动将加载在强用户中的低频子信道中的比特尽可能多的移到高频子信道中去，这样有效的抑制了串音干扰，在满足强用户的目标数据传输速率要求的同时，最大化了弱用户的数据传输速率，从而提高了数字用户线系统的数据传输速率。

Description

一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法

技术领域

本发明涉及一种有线宽带接入网中的频谱管理技术，尤其是涉及一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法。

背景技术

现代社会对信息的需求越来越大，特别是视频点播、多人视频会议等业务的兴起，使得人们对通信业务和通信手段提出了更高层次的要求。当前通信网的骨干网带宽、路由器的速度和服务器的处理能力都能满足各种宽带业务需求。建立宽带通信网的最大困难在于如何提高用户接入网的传输速率。

由于历史原因，提供话音业务的铜双绞线构成的电信网，分布面广、所占比重大，构成了整个通信网的重要组成部分，在我国有近5亿铜双绞线用户。因此，如何充分利用这些现有资源开发新的宽带业务成为接入网发展的热点。数字用户线(Digital SubscriberLine，DSL)接入技术就是一种最大限度地利用传统电话线路资源的宽带接入技术，其能够在铜双绞线资源上高速传输数据，并已获得成功应用。

目前广泛关注的第二代甚高速数字用户线(Second Generation Very-high-bit-rate DSL，VDSL2)接入技术，将通过扩展频谱至30MHz，并与其它类型的DSL接入技术兼容，拟采用先进的信号处理、非线性动态规划和编码理论，在1km距离上提供30～50Mbps的速率，而在300m距离内理论上可实现100Mbps双向对称的高速数据传送。因此，第二代甚高速数字用户线接入技术被认为是消除最后一公里瓶颈的有效途径之一，是未来10～20年全球最主要的宽带接入方式。

第二代甚高速数字用户线接入技术由于采用更高的频段进行信息传输，使得同一电缆中双绞线间电磁干扰增加，这种电磁干扰就是串音(Crosstalk)，串音比其它类型噪声强15～20dB，成为了影响第二代甚高速数字用户线接入技术传输性能的主要因素，因此如何快速有效地抑制串音干扰是保证第二代甚高速数字用户线高速传输的关键。

动态频谱管理(Dynamic Spectrum Management，DSM)是减少串音干扰的有效途径之一，动态频谱管理按照协调相关性可分为三个层次。第三层动态频谱管理(DSM3)要求数字用户线系统的发送端或接收端满足协作关系，但有些数字用户线系统会同时出现局端(Central Office，CO)和远程终端(Remote Terminate，RT)，以致不能满足协作条件，无法采用第三层动态频谱管理；第二层动态频谱管理(DSM2)利用频谱管理中心(Spectrum Management Central，SMC)收集所有的信道信息以及运营商和用户的需求，对所有的调制解调器进行频谱的统一协调和均衡，虽然第二层动态频谱管理能有效地抑制串音干扰，但同时算法复杂度较大，导致频谱管理中心负担过大，最优频谱均衡(Optimal Spectrum Balancing，OSB)是一种典型第二层动态频谱管理算法；第一层动态频谱管理(DSM1)只需频谱管理中心发布少量控制信息或甚至完全不用发布任何信息，由各个调制解调器根据自身信道情况以及从频谱管理中心获得的信息来进行自身的频谱分配，这样便大大地减少了频谱管理中心的负担，第一层动态频谱管理也称为分布式动态频谱管理。

第一层动态频谱管理即分布式动态频谱管理中采用迭代注水(Iterative Water-filling，IWF)方法进行频谱管理非常具有代表性，但迭代注水方法中各用户都最大化自身的数据传输速率而忽略对其他用户的串音干扰，特别是在具有远近效应的数字用户线系统中采用迭代注水方法会使得弱用户受到强用户的严重干扰，从而导致弱用户的数据传输速率很低或甚至无法工作。在IWF方法基础上，Wooyul Lee提出了一种分布式频带优先频谱管理(Distributed Band-preference Spectrum Management，DBPSM)算法，以改善弱用户所受干扰严重的问题，但DBPSM方法仍留有空间可以改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法，其能够快速、有效的抑制串音干扰，提高数字用户线系统的数据传输速率，且计算复杂度低。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法，其特征在于包括以下步骤：

①数字用户线系统采用离散多音调制，将整个信道分成多个独立的子信道，再对所有子信道进行上、下行划分，将用于上行信息传输的子信道作为上行子信道，将用于下行信息传输的子信道作为下行子信道；

②数字用户线上行系统中的频谱管理中心根据各个用户在整个上行信道上的信道状态将所有用户分成弱用户组U1和强用户组U2两组，强用户组U2中的任意一个强用户在整个上行信道上的信道状态优于弱用户组U1中的每个弱用户在整个上行信道上的信道状态，然后频谱管理中心将用户分组信息发送给数字用户线上行系统中的各个调制解调器；

③在数字用户线上行系统中构建一个频谱管理模型： $\underset{s^1,\·\·\·,s^n,\·\·\·,s^N}{\max }\underset{n\∈U1}{\mathrm{\Σ}}{R}^n$

Rⁿ≥R^n,target,n∈U2

n＝1,…,N,k＝1,…,K，该频谱管理模型描述为在强用户达到给定的目标 $\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{s}_k^n\≤P^{n,\mathrm{tot}},$ n＝1,…,N

数据传输速率要求的情况下，最大化弱用户的数据传输速率，其中，max()为取最大值函数，N表示一条电缆中的双绞线的对数，s¹表示用户1在所有上行子信道上的功率分配向量，sⁿ表示用户n在所有上行子信道上的功率分配向量，s^N表示用户N在所有上行子信道上的功率分配向量，U1表示弱用户组，Rⁿ表示用户n的数据传输速率，R^n,target表示用户n的目标数据传输速率，U2表示强用户组，表示用户n在第k个上行子信道上的功率，表示用户n在第k个上行子信道上的最大功率限制，K表示数字用户线上行系统中的上行子信道的个数，p^n,tot表示用户n的上行总功率限制；

④数字用户线上行系统根据各个用户在每个上行子信道上的信干噪比、各个用户的上行总功率限制、各个用户在各个上行子信道上的最大功率限制及强用户组U2中的各个强用户的目标数据传输速率，采用迭代注水方法对每个用户的所有上行子信道进行比特预分配，对于强用户组U2中的强用户，当加载的比特数达到目标数据传输速率时，停止比特的加载，对于弱用户组U1中的弱用户，当加载的比特数所需的功率大于该弱用户的上行总功率限制时，停止比特的加载；

⑤数字用户线上行系统中的强用户组U2中的各个强用户的调制解调器依次将预分配好的比特从低频上行子信道中移到高频上行子信道中，当强用户组U2中的各个强用户都完成比特移动后，采用单用户注水算法分别对弱用户组U1中的各个弱用户重新加载比特，反复进行上述强用户组U2中的各个强用户的比特移动及弱用户组U1中的各个弱用户的重新加载比特过程，直至收敛确定强用户组U2和弱用户组U1中的各个用户在每个上行子信道上加载的比特数；

⑥数字用户线上行系统中的发送机将各个用户所需传输的数据编码变成可传输的二进制比特数，每个用户的调制解调器根据该用户在每个上行子信道上加载的比特数对需要传输的二进制比特数进行比特分配，然后将其通过信道发送。

所述的步骤⑤中强用户组U2中的任意一个强用户完成比特移动的具体过程为：

⑤-1、将所有上行子信道构成的集合表示为Band；

⑤-2、将Band中的第1个上行子信道记为Band_f，并将Band分为两个子集合，分别记为Band1和Band2，Band1＝{Band_f,…,k_cut}，Band2＝{k_cut+1,…,K}，其中，k_cut表示分割点的上行子信道，Band_f≤k_cut≤K；

⑤-3、计算Band1中的各个上行子信道上在已加载比特的基础上再加载一个比特所需的功率，然后对Band1中的所有上行子信道按功率从高到低的顺序进行排列，将排列好顺序的Band1记为sort_Band1，计算Band2中的各个上行子信道上在已加载比特的基础上再加载一个比特所需的功率，然后对Band2中的所有上行子信道按功率从低到高的顺序进行排列，将排列好顺序的Band2记为sort_Band2；

⑤-4、从sort_Band1和sort_Band2中分别按顺序依次选取1个上行子信道，并对每次选取的上行子信道只进行一个比特移动，即：从sort_Band1中选出的上行子信道中移出一个比特，加入到sort_Band2中选出的上行子信道中，然后从sort_Band1和sort_Band2中分别选取下一个上行子信道；当从sort_Band1中选取的上行子信道是最后一个上行子信道时，下一个比特移动时选取sort_Band1中的第1个上行子信道，然后继续按顺序依次选取上行子信道，此时sort_Band2中的上行子信道仍按顺序依次选取；当从sort_Band2中选取的上行子信道是最后一个上行子信道时，下一个比特移动时选取sort_Band2中的第1个上行子信道，然后继续按顺序依次选取上行子信道，此时sort_Band1中的上行子信道仍按顺序依次选取；当从sort_Band1、sort_Band2中选取的上行子信道都是最后一个上行子信道时，下一个比特移动时分别选取sort_Band1、sort_Band2中的第1个上行子信道；当从sort_Band1中选取的上行子信道上的剩余比特数为0时，跳过该上行子信道，选取sort_Band1中的下一个上行子信道；当sort_Band1中的所有上行子信道上的剩余比特数都为0时，结束；当sort_Band2中选取的上行子信道上不能再加载比特数时，跳过该上行子信道，选取sort_Band2中的下一个上行子信道；当sort_Band2中的所有上行子信道都不能再加载比特数时，执行步骤⑤-5；当在比特移动过程中，超过了数字用户线上行系统限定的上行总功率时，执行步骤⑤-5；

⑤-5、令Band＝Band2，判断Band中的上行子信道的个数是否小于50，如果是，则停止比特移动，否则，返回步骤⑤-2继续执行，其中，Band＝Band2中的“＝”为赋值符号。

所述的步骤⑤-2中当第1次将Band分为两个子集合时，取k_cut为150；当后续过程将Band分为两个子集合时，k_cut的值每次都加50。

所述的步骤⑤-4中sort_Band2中选取的上行子信道上不能再加载比特数是指在sort_Band2中选取的上行子信道上加载一个比特后所需的发送功率超过了该上行子信道上的最大功率限制。

所述的步骤⑤中直至收敛确定强用户组U2和弱用户组U1中的各个用户在每个上行子信道上加载的比特数，即为：弱用户组U1中的每个弱用户前后两次分配的总比特数之差小于前面一次分配的总比特数的0.5％时，停止上述强用户组U2中的各个强用户的比特的移动及弱用户组U1中的各个弱用户的重新加载比特的过程。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明方法通过利用强用户对弱用户干扰主要在低频的特点，对比特进行迭代注水预分配的基础上，对强用户再采用比特移动进行重分配，由于迭代注水方法进行比特预分配时，各个调制解调器都最大化自身的数据传输速率而忽视对其他用户的串音干扰，从而导致强用户对弱用户干扰严重，致使弱用户的数据传输速率很低，导致了严重的不公平性，而本发明方法通过比特移动将加载在强用户中的低频子信道中的比特尽可能多的移到高频子信道中去，这样有效的抑制了串音干扰，在满足强用户的目标数据传输速率要求的同时，最大化了弱用户的数据传输速率，从而提高了数字用户线系统的数据传输速率。

2)本发明方法在比特移动时上行子信道的选取上，先分别对低频上行子信道和高频上行子信道按照一定的规则进行排序，然后各自按照从前往后的顺序进行选取，简化了上行子信道的选取过程，因此有效降低了计算复杂度。

附图说明

图1为两用户VDSL2上行传输系统的示意图；

图2为本发明方法与现有的迭代注水(IWF)算法、最优频谱均衡(OSB)算法、分布式频带优先频谱管理(DBPSM)算法的数据速率的比较示意图；

图3为本发明的上行子信道选取方法与现有的上行子信道选取方法运行所需时间的比较示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提出的一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法，其包括以下步骤：

①数字用户线系统采用离散多音调制(DMT，Discrete Multi-tone)，将整个信道分成多个独立的子信道，再对所有子信道进行上、下行划分，将用于上行信息传输的子信道作为上行子信道，将用于下行信息传输的子信道作为下行子信道。

②数字用户线系统按照上、下行传输方向分为数字用户线上行系统和数字用户线下行系统。数字用户线上行系统中的频谱管理中心(SMC)根据各个用户在整个上行信道上的信道状态将所有用户分成弱用户组U1和强用户组U2两组，强用户组U2中的任意一个强用户在整个上行信道上的信道状态优于弱用户组U1中的每个弱用户在整个上行信道上的信道状态，然后频谱管理中心将用户分组信息发送给数字用户线上行系统中的各个调制解调器。

在此，强用户组U2中的任意一个强用户在整个上行信道上的信道状态优于弱用户组U1中的每个弱用户在整个上行信道上的信道状态，即为：强用户组U2中的任意一个强用户在所有上行子信道上的信干噪比之和高于弱用户组U1中的每个弱用户在所有上行子信道上的信干噪比之和。在此，将用户n在第k个上行子信道上的信干噪比记为 其中，Γ为误码率、编码增益和噪声容限的函数，表示用户n在第k个上行子信道上的衰落系数，表示用户n在第k个上行子信道上的功率，表示发送用户m对接收用户n在第k个上行子信道上的串音干扰系数，表示用户m在第k个上行子信道上的功率，表示用户n在第k个上行子信道上受到的异类串音、热噪声和射频干扰，符号“||”为对复数求模操作符号，n＝1,…,N,k＝1,…,K，N表示一条电缆中的双绞线的对数，K表示数字用户线上行系统中的上行子信道的个数，当上行子信道间隔取8.625KHz时，总的上行子信道的个数K为1954。

③在数字用户线上行系统中构建一个频谱管理模型： $\underset{s^1,\·\·\·,s^n,\·\·\·,s^N}{\max }\underset{n\∈U1}{\mathrm{\Σ}}{R}^n$

Rⁿ≥R^n,target,n∈U2

n＝1,…,N,k＝1,…,K，该频谱管理模型描述为在强用户达到给定的目标 $\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{s}_k^n\≤P^{n,\mathrm{tot}},$ n＝1，…，N

数据传输速率要求的情况下，最大化弱用户的数据传输速率，其中，max()为取最大值函数，N表示一条电缆中的双绞线的对数，s¹表示用户1在所有上行子信道上的功率分配向量，sⁿ表示用户n在所有上行子信道上的功率分配向量，s^N表示用户N在所有上行子信道上的功率分配向量，U1表示弱用户组，Rⁿ表示用户n的数据传输速率，R^n,target表示用户n的目标数据传输速率，U2表示强用户组，表示用户n在第k个上行子信道上的功率，表示用户n在第k个上行子信道上的最大功率限制，K表示数字用户线上行系统中的上行子信道的个数，p^n,tot表示用户n的上行总功率限制。

在此，强用户组U2中的各个强用户的目标数据传输速率给定，而弱用户组U1中的各个弱用户的数据传输速率未给定。

④数字用户线上行系统根据各个用户在每个上行子信道上的信干噪比、各个用户的上行总功率限制p^n,tot(n＝1,…,N)、各个用户在各个上行子信道上的最大功率限制及强用户组U2中的各个强用户的目标数据传输速率R^n,target(n∈U2)，采用迭代注水(IWF)方法对每个用户的所有上行子信道进行比特预分配，对于强用户组U2中的强用户，当加载的比特数达到目标数据传输速率时，停止比特的加载，对于弱用户组U1中的弱用户，当加载的比特数所需的功率大于该弱用户的上行总功率限制时，停止比特的加载。

⑤数字用户线上行系统中的强用户组U2中的各个强用户的调制解调器依次将预分配好的比特从低频上行子信道中移到高频上行子信道中，当强用户组U2中的各个强用户都完成比特移动后，采用单用户注水算法分别对弱用户组U1中的各个弱用户重新加载比特，反复进行上述强用户组U2中的各个强用户的比特的移动及弱用户组U1中的各个弱用户的重新加载比特的过程，直至收敛确定强用户组U2和弱用户组U1中的各个用户在每个上行子信道上加载的比特数，即：弱用户组U1中的每个弱用户前后两次分配的总比特数之差小于前面一次分配的总比特数的0.5％时，停止上述强用户组U2中的各个强用户的比特的移动及弱用户组U1中的各个弱用户的重新加载比特的过程，这样各个用户在每个上行子信道上加载的比特数就确定了，也就形成了一种比特分配方案。

在此具体实施例中，步骤⑤中强用户组U2中的任意一个强用户完成比特移动的具体过程为：

⑤-1、将所有上行子信道构成的集合表示为Band。

⑤-2、将Band中的第1个上行子信道记为Band_f，并将Band分为两个子集合，分别记为Band1和Band2，Band1＝{Band_f,…,k_cut}，Band2＝{k_cut+1,…,K}，其中，k_cut表示分割点的上行子信道，Band_f≤k_cut≤K。

在此，当第1次将Band分为两个子集合时，取k_cut为150；当后续过程将Band分为两个子集合时，k_cut值每次加50，即子集合Band1第1次取集合Band中的前150个上行子信道，子集合Band1之后都取集合Band中的前50个上行子信道。

⑤-3、计算Band1中的各个上行子信道上在已加载比特的基础上再加载一个比特所需的功率，然后对Band1中的所有上行子信道按功率从高到低的顺序进行排列，将排列好顺序的Band1记为sort_Band1，计算Band2中的各个上行子信道上在已加载比特的基础上再加载一个比特所需的功率，然后对Band2中的所有上行子信道按功率从低到高的顺序进行排列，将排列好顺序的Band2记为sort_Band2。

⑤-4、从sort_Band1和sort_Band2中分别按顺序依次选取1个上行子信道，并对每次选取的上行子信道只进行一个比特移动，即：从sort_Band1中选出的上行子信道中移出一个比特，加入到sort_Band2中选出的上行子信道中，然后从sort_Band1和sort_Band2中分别选取下一个上行子信道；当从sort_Band1中选取的上行子信道是最后一个上行子信道时，下一个比特移动时选取sort_Band1中的第1个上行子信道，然后继续按顺序依次选取上行子信道，此时sort_Band2中的上行子信道仍按顺序依次选取；当从sort_Band2中选取的上行子信道是最后一个上行子信道时，下一个比特移动时选取sort_Band2中的第1个上行子信道，然后继续按顺序依次选取上行子信道，此时sort_Band1中的上行子信道仍按顺序依次选取；当从sort_Band1、sort_Band2中选取的上行子信道都是最后一个上行子信道时，下一个比特移动时分别选取sort_Band1、sort_Band2中的第1个上行子信道；当从sort_Band1中选取的上行子信道上的剩余比特数为0时，跳过该上行子信道，选取sort_Band1中的下一个上行子信道；当sort_Band1中的所有上行子信道上的剩余比特数都为0时，结束；当sort_Band2中选取的上行子信道上不能再加载比特数时，跳过该上行子信道，选取sort_Band2中的下一个上行子信道；当sort_Band2中的所有上行子信道都不能再加载比特数时，执行步骤⑤-5；当在比特移动过程中，超过了数字用户线上行系统限定的上行总功率时，执行步骤⑤-5。

在此，sort_Band2中选取的上行子信道上不能再加载比特数是指在sort_Band2中选取的上行子信道上加载一个比特后所需的发送功率超过了该上行子信道上的最大功率限制。

⑤-5、令Band＝Band2，判断Band中的上行子信道的个数是否小于50，如果是，则停止比特移动，否则，返回步骤⑤-2继续执行，其中，Band＝Band2中的“＝”为赋值符号。

⑥数字用户线上行系统中的发送机将各个用户所需传输的数据编码变成可传输的二进制比特数，每个用户的调制解调器根据该用户在每个上行子信道上加载的比特数对需要传输的二进制比特数进行比特分配，然后将其通过信道发送。

以下为通过计算机仿真客观说明本发明方法的有效性和可行性。

仿真条件：采用France Telecome(法国电信部)提供的实测数据，上行频带划分采用3.75MHz～5.2MHz、8.5MHz～12MHz和18.1MHz～30MHz。噪声功率谱选为-140dB，子载频间距为8.625KHz，符号速率为7KHz，信噪比差额为19.5236，所有上行子信道的最大功率限制都为-56.5dB，所有用户的上行总功率限制都为11dB，仿真的用户分布拓扑结构如图1所示。

图2给出了在上述仿真条件下，本发明方法与现有的迭代注水(IWF)算法、最优频谱均衡(OSB)算法、分布式频带优先频谱管理(DBPSM)算法的数据速率的比较示意图。从图2中可以看出本发明方法的数据速率非常接近OSB算法的数据速率，要高于IWF算法和DBPSM算法的数据速率，其中OSB算法的数据速率在理论上可达到最大值，但OSB算法计算复杂度过高，很难实际应用，这说明了本发明方法提高了用户的数据传输速率。

图3给出了在上述仿真条件下，本发明的上行子信道选取方法与现有的上行子信道选取方法在仿真50次时各自的仿真时间的比较示意图，从图3中可以看出，本发明的上行子信道选取方法比现有的上行子信道选取方法快大约5倍，大大提高了比特移动的效率，降低了算法复杂度。

Claims (5)

1.一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法，其特征在于包括以下步骤：

①数字用户线系统采用离散多音调制，将整个信道分成多个独立的子信道，再对所有子信道进行上、下行划分，将用于上行信息传输的子信道作为上行子信道，将用于下行信息传输的子信道作为下行子信道；

②数字用户线上行系统中的频谱管理中心根据各个用户在整个上行信道上的信道状态将所有用户分成弱用户组U1和强用户组U2两组，强用户组U2中的任意一个强用户在整个上行信道上的信道状态优于弱用户组U1中的每个弱用户在整个上行信道上的信道状态，然后频谱管理中心将用户分组信息发送给数字用户线上行系统中的各个调制解调器；

③在数字用户线上行系统中构建一个频谱管理模型： $\underset{s^1,\·\·\·,s^n,\·\·\·,s^N}{\max }\underset{n\∈U1}{\mathrm{\Σ}}{R}^n$

Rⁿ≥R^n,target,n∈U2

n＝1,…,N,k＝1,…,K，该频谱管理模型描述为在强用户达到给定的目标 $\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{s}_k^n\≤P^{n,\mathrm{tot}},$ n＝1,…,N

数据传输速率要求的情况下，最大化弱用户的数据传输速率，其中，max()为取最大值函数，N表示一条电缆中的双绞线的对数，s¹表示用户1在所有上行子信道上的功率分配向量，sⁿ表示用户n在所有上行子信道上的功率分配向量，s^N表示用户N在所有上行子信道上的功率分配向量，U1表示弱用户组，Rⁿ表示用户n的数据传输速率，R^n,target表示用户n的目标数据传输速率，U2表示强用户组，表示用户n在第k个上行子信道上的功率，表示用户n在第k个上行子信道上的最大功率限制，K表示数字用户线上行系统中的上行子信道的个数，p^n,tot表示用户n的上行总功率限制；

④数字用户线上行系统根据各个用户在每个上行子信道上的信干噪比、各个用户的上行总功率限制、各个用户在各个上行子信道上的最大功率限制及强用户组U2中的各个强用户的目标数据传输速率，采用迭代注水方法对每个用户的所有上行子信道进行比特预分配，对于强用户组U2中的强用户，当加载的比特数达到目标数据传输速率时，停止比特的加载，对于弱用户组U1中的弱用户，当加载的比特数所需的功率大于该弱用户的上行总功率限制时，停止比特的加载；

⑤数字用户线上行系统中的强用户组U2中的各个强用户的调制解调器依次将预分配好的比特从低频上行子信道中移到高频上行子信道中，当强用户组U2中的各个强用户都完成比特移动后，采用单用户注水算法分别对弱用户组U1中的各个弱用户重新加载比特，反复进行上述强用户组U2中的各个强用户的比特的移动及弱用户组U1中的各个弱用户的重新加载比特的过程，直至收敛确定强用户组U2和弱用户组U1中的各个用户在每个上行子信道上加载的比特数；

⑥数字用户线上行系统中的发送机将各个用户所需传输的数据编码变成可传输的二进制比特数，每个用户的调制解调器根据该用户在每个上行子信道上加载的比特数对需要传输的二进制比特数进行比特分配，然后将其通过信道发送。

2.根据权利要求1所述的一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法，其特征在于所述的步骤⑤中强用户组U2中的任意一个强用户完成比特移动的具体过程为：

⑤-1、将所有上行子信道构成的集合表示为Band；

⑤-2、将Band中的第1个上行子信道记为Band_f，并将Band分为两个子集合，分别记为Band1和Band2，Band1＝{Band_f,…,k_cut}，Band2＝{k_cut+1,…,K}，其中，k_cut表示分割点的上行子信道，Band_f≤k_cut≤K；

⑤-3、计算Band1中的各个上行子信道上在已加载比特的基础上再加载一个比特所需的功率，然后对Band1中的所有上行子信道按功率从高到低的顺序进行排列，将排列好顺序的Band1记为sort_Band1，计算Band2中的各个上行子信道上在已加载比特的基础上再加载一个比特所需的功率，然后对Band2中的所有上行子信道按功率从低到高的顺序进行排列，将排列好顺序的Band2记为sort_Band2；

⑤-4、从sort_Band1和sort_Band2中分别按顺序依次选取1个上行子信道，并对每次选取的上行子信道只进行一个比特移动，即：从sort_Band1中选出的上行子信道中移出一个比特，加入到sort_Band2中选出的上行子信道中，然后从sort_Band1和sort_Band2中分别选取下一个上行子信道；当从sort_Band1中选取的上行子信道是最后一个上行子信道时，下一个比特移动时选取sort_Band1中的第1个上行子信道，然后继续按顺序依次选取上行子信道，此时sort_Band2中的上行子信道仍按顺序依次选取；当从sort_Band2中选取的上行子信道是最后一个上行子信道时，下一个比特移动时选取sort_Band2中的第1个上行子信道，然后继续按顺序依次选取上行子信道，此时sort_Band1中的上行子信道仍按顺序依次选取；当从sort_Band1、sort_Band2中选取的上行子信道都是最后一个上行子信道时，下一个比特移动时分别选取sort_Band1、sort_Band2中的第1个上行子信道；当从sort_Band1中选取的上行子信道上的剩余比特数为0时，跳过该上行子信道，选取sort_Band1中的下一个上行子信道；当sort_Band1中的所有上行子信道上的剩余比特数都为0时，结束；当sort_Band2中选取的上行子信道上不能再加载比特数时，跳过该上行子信道，选取sort_Band2中的下一个上行子信道；当sort_Band2中的所有上行子信道都不能再加载比特数时，执行步骤⑤-5；当在比特移动过程中，超过了数字用户线上行系统限定的上行总功率时，执行步骤⑤-5；

⑤-5、令Band＝Band2，判断Band中的上行子信道的个数是否小于50，如果是，则停止比特移动，否则，返回步骤⑤-2继续执行，其中，Band＝Band2中的“＝”为赋值符号。

3.根据权利要求2所述的一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法，其特征在于所述的步骤⑤-2中当第1次将Band分为两个子集合时，取k_cut为150；当后续过程将Band分为两个子集合时，k_cut的值每次都加50。

4.根据权利要求2所述的一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法，其特征在于所述的步骤⑤-4中sort_Band2中选取的上行子信道上不能再加载比特数是指在sort_Band2中选取的上行子信道上加载一个比特后所需的发送功率超过了该上行子信道上的最大功率限制。

5.根据权利要求1所述的一种数字用户线上行系统中的分布式动态频谱管理方法，其特征在于所述的步骤⑤中直至收敛确定强用户组U2和弱用户组U1中的各个用户在每个上行子信道上加载的比特数，即为：弱用户组U1中的每个弱用户前后两次分配的总比特数之差小于前面一次分配的总比特数的0.5％时，停止上述强用户组U2中的各个强用户的比特的移动及弱用户组U1中的各个弱用户的重新加载比特的过程。