CN103460609A - 用于在同步多用户多载波通信中改进频谱效率和剖析串话噪声的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于同步的多载波多用户通信的系统、方法和其上具有指令的计算机可读介质。例如，同步的多载波多用户通信系统包括发射机，经由与多个用户相关联的多个通信信道通信耦合到发射机的接收机，以及耦合到发射机和接收机至少一个的、包括与一个或更多个处理器通信的存储设备的计算设备。该一个或更多个处理器被配置为获得该多个通信信道的噪声采样，确定多个通信信道上的载波之间的耦合，基于噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型，以及将噪声模型存储在存储设备中。

Description

用于在同步多用户多载波通信中改进频谱效率和剖析串话噪声的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月8日提交的题为“METHOD FOR IMPROVINGSPECTRAL EFFICIENCY OF CROSSTALK NOISE IMPAIRED USERSIN SYNCHRONIZED MULTI WIRE SYSTEMS”的美国临时申请No.61／440,489的优先权，通过引用将其整体并入本文。

技术领域

本公开的各方面大致涉及通信系统，以及更具体地，涉及用于在同步多用户多载波通信中针对串话噪声削弱通信信道来改进频谱效率和剖析(profiling)串话噪声源的系统和方法。

背景技术

响应于高速互联网接入需求，同步多用户多载波通信技术(例如，高速无线或数字订户线路(xDSL))近年来已得到发展。例如，在有线通信系统中，xDSL技术利用了先前存在的电话系统的通信介质。从而，简易老式电话系统(POTS)和xDSL系统共享用于sDSL兼容客户房屋的公共线路。xDSL系统(例如甚高速DSL或VDSL系统)涉及在由多个铜线对形成的线缆束上的多载波发送，其中，每个对通常为不同的客户服务。

同样地，无线通信系统包括多个通信信道，在该多个通信信道上发送具有信息的多个载波。在无线信道(同样地，有线信道的线缆束)中，电磁现象通常在用户之间产生干扰，在这些用户中，远端串话(FEXT)可明显地危害到系统性能。从感兴趣的用户(称为受害者用户)看来，FEXT噪声取决于针对每个其他用户(称为干扰者)发送的信号，以及携带受害者用户的数据和干扰者的数据的相邻信道和／或线缆对之间的电磁耦合。

通常，高速无线和有线系统(例如，xDSL)并非FEXT噪声耦合和干扰者调制信息的原因，因为在确定通信系统的频谱效率中所考虑的唯一信息是在假设噪声是高斯噪声的情况下从对聚合噪声的方差测量导出的信号对噪声比(SNR)。具体地，常规的无线和有线线路系统(例如，xDSL)基于方差与测量到的SNR的倒数成正比的加性高斯白噪声(AWGN)模型来计算比特负载度量。然而，这种对AWAN模型的排他性的依靠可引起对比特负载和／或SNR余量的不精确计算。不仅在多个用户同步的有线xDSL系统中观察到该次优计算，在所有同步的多用户多载波系统中都观察到该次优计算，该同步的多用户多载波系统经受到来自同步的干扰者的自FEXT噪声之苦，而不管其是有线的还是无线的通信系统。

因此，所需要的是用于表征通信系统的更加精确的噪声模型，该噪声模型不仅依靠AWGN模型，而且还考虑到FEXT噪声和干扰者调整效应。

发明内容

提供了用于同步的多载波多用户通信的系统、方法和其上具有指令的计算机可读介质。例如，同步的多载波多用户通信系统包括发射机，经由与多个用户相关联的多个通信信道通信耦合到发射机的接收机，以及耦合到发射机和接收机至少一个的、包括与一个或更多个处理器通信的存储设备的计算设备。该一个或更多个处理器被配置为获得该多个通信信道的噪声采样，确定该多个通信信道上的载波之间的耦合，基于噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型，以及将噪声模型存储在存储设备中。

例如，提供基于同步多用户多载波通信系统的噪声特性来优化频谱效率的方法，该同步多用户多载波通信系统包括计算设备，该计算设备包括与一个或更多个处理器通信的存储设备。该方法包括：使用计算设备中的一个或更多个处理器来获得多个通信信道的噪声采样，使用计算设备中的一个或更多个处理器来确定该多个通信信道上的载波之间的耦合，使用计算设备中的一个或更多个处理器来基于噪声采样和所确定的耦合确定载波的噪声模型，以及将所确定的噪声模型存储在存储设备中。

例如，提供了有形的计算机可读存储介质，在其上具有用于同步多用户多载波通信的一个或更多个计算机可读指令。当一个或更多个处理器执行指令时，指令使该一个或更多个处理器获得多个通信信道的噪声采样，确定该多个通信信道上的载波之间的耦合，基于噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型，以及将噪声模型存储在耦合到该一个或更多个处理器的存储设备中。

例如，提供了同步多用户多载波通信系统中的发射机。发射机包括计算设备，计算设备具有与一个或更多个处理器通信的存储设备，该一个或更多个处理器被配置为：从接收机获得多个通信信道的噪声采样，确定该多个通信信道上的载波之间的耦合，基于噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型，以及使用噪声模型来优化对载波信号的发送的频谱效率，在发射机的输出端处，该载波信号上具有信息。

例如，同步多用户多载波通信系统中的接收机包括计算设备，计算设备包括与一个或更多个处理器通信的存储设备。该一个或更多个处理器被配置为：在接收机的输入端处获得多个通信信道的噪声采样，确定该多个通信信道上的载波之间的耦合，基于噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型，以及使用噪声模型来计算在接收机的输入端处接收到的载波中的比特数目。

根据一个实施例，术语“FEXT噪声”可以意在覆盖在远离发射机端的一端处的接收机所看到的远端串话噪声。

根据实施例，术语“受害者”可以意在覆盖受到一个或更多个其他信道或有线线路影响的任何单个信道或有线线路。

根据实施例，术语“干扰者”可以意在覆盖影响至少一个其他信道或线缆束中的有线线路的通信度量的任何通信路径或有线线路。

附图说明

图1A示意了实现实施例的环境或系统；

图1B示意了根据实施例的示例系统模型；

图2示意了根据实施例，高斯噪声的概率密度函数(PDF)、单干扰者FEXT噪声的PDF、以及针对载波音或载波频率上的示例二(2)点二进制相移键控调制(BPSK)的高斯和FEXT噪声PDF的聚合的示例点图；

图3A示意了根据实施例，高斯噪声的概率密度函数(PDF)、单干扰者FEXT噪声的PDF、以及针对载波音上的示例无限多级相移键控调制(MPSK)的高斯和FEXT噪声PDF的聚合的示例点图；

图3B示意了根据实施例，针对在载波音上具有4-QAM(正交幅度调制)的两个干扰者的示例，高斯和FEXT噪声PDF的聚合的概率密度函数(PDF)示例点图；

图3C示意了根据实施例，针对在载波音上具有2点QPSK的两个干扰者的示例，高斯和FEXT噪声PDF的聚合的概率密度函数(PDF)示例点图；

图3D示意了根据实施例，针对在载波音上具有点QPSK的两个干扰者的示例，高斯和FEXT噪声PDF的聚合的概率密度函数(PDF)示例点图；

图4示意了根据实施例，根据SNR以及各种FEXT对AWGN噪声比(FAR)的误差概率的示例点图；

图5示意了根据实施例，在不同的FEXT星座图下，BER等于10^-7处的负载二进制相移键控(BPSK)比特的校正增益的示例点图；

图6示意了根据实施例，在用于获得限幅器(slicer)误差的快速傅里叶变换(FFT)输出处的每音接收机方案；

图7示意了根据实施例，用于分析FEXT噪声以及干扰者调制效应的过程。

要注意到的是，图中的索引“n”指的是对应要素的整数数目，以及n可以从1变到本领域普通技术人员可预期到的任何整数值。

具体实施方式

图1A描绘了同步多用户多载波通信系统100的高层非限制示例。仅通过示例的方式，系统100可以包括以太网、xDSL、绑定的xDSL、同轴的、铜线、光的、或者其他类型的有线线路通信系统。备选地，系统100可以包括无线信道，并从而可以是无线通信系统。系统100还可以包括中心局CO，其在一端电磁地、电地、和／或光地耦合到多个源S(l)-S(n)，以及在另一端经由例如通信路径L(l)-L(n)耦合到通信介质或信号102。以示意的方式，通信路径可以是无线路径(例如，空气)或有线路径(例如，线缆线)，然而通信路径L(l)-L(n)可以包括本领域普通技术人员知道的其他通信路径(例如，光路径)，其中，针对通信介质102或信号中的每条路径，存在着串话和干扰者调制效应。处理接收到的通信信号，并将其从中心局CO发射机T(l)-T(N)向最终用户或接收机R(l)-R(n)发送，其中，一个用户被选择为受害者用户，根据各种实施例来分析器噪声特性。

仅通过示例的方式，并且不作为限制，如本领域普通技术人员已知的，发射机T(l)-T(n)可以包括经由天线的卫星通信、来自数据源的同轴线缆、经由光缆的光发射机、DSL发射机以及线缆束中的其他有线发射机、通过多用户多路径信道的无线发射机。最终用户或接收机R(l)-R(n)可以包括标准的电话用户、移动电话用户、线缆调制解调器、DSL调制解调器、有源光网络(PON)接收机或者本领域普通技术人员已知的其他类型的接收机。在一个实施例中，系统100是同步的多载波多用户系统。例如，通信介质102的一部分可以表示不同的媒体，例如无线介质、光介质、有线线路介质等。

中心局CO包括被配置为处理从外部源S(l)-S(n)接收到的信号以用于发送的硬件设备。这种硬件设备可以包括处理器、前置放大器、滤波器、时钟以及其他电子电路。在一个实施例中，源S(l)-S(n)是可选的以及中心局CO自身可以是信息或数据源。例如，中心局CO包括发射机T(l)-T(n)和计算系统106，发射机T(l)-T(n)由一个或更多个时钟C提供时钟并被配置为通过有线线路或线缆L(l)-L(n)发送数据信号，计算系统106具有一个或更多个处理器，处理器被配置为分析噪声特性并将结果存储在计算系统106中的一个或更多个存储器中。在一个实施例中，同样地，计算系统108可以与接收机R(l)-R(n)共处一地，或者与接收机R(l)-R(n)各自连接，其中，计算系统108的组件与计算系统106中的组件类似，但如图1A中所示地处理接收到的信号和数据。在一个实施例中，计算系统108可以连接到一个或更多个接收机R(l)-R(n)。仅通过示例的方式但不通过限制的方式，有线线路L(l)-L(n)可以是各自由成对的线缆形成的本领域普通技术人员所知的标准电话线缆。

要注意到的是，在实施例中，发射机T(l)-T(n)可以位于客户房屋侧(称为“CPE”)，而接收机R(l)-R(n)可以在中心局侧共处一地。还要注意到的是，发射机T(l)-T(n)和接收机R(l)-R(n)可以位于双向传输的两侧，在该双向传输中，从中心局CO向CPE的方向通常被称为下行流方向，而从CPE向CO的方向通常被称为上行流方向。

例如，在DSL部署中，根据服务请求来分配电话线缆内的线对通常导致对利用率的随机分布，该随机分布具有很少实际配置的精确记录。由于通信路径L(l)-L(n)的物理临近(例如，在成束的线缆中或者在线缆附近，线缆中缠绕线对的存在，并因为线缆分叉，线缆绞接等)，相邻线路或信道L(l)-L(n)之间的电磁干扰所导致的串话在系统100的发送环境中通常是显著的噪声源。此外，尽管线对在可发生线缆分叉或绞接之处在线缆中缠绕，串话可发生，并且线对(例如，线缆L(1))可以紧邻沿着线对的长度跨越不同部分的很多不同的线对。例如，在电话中心局(例如，中心局CO)处，当在信号电平和接收机灵敏度上具有显著差异的情况下，紧邻的线对可以使用各种调制方案携带不同类型的服务，特别是针对具有显著不同长度的线对而言。

在系统100中，通常存在两种类型的特征化的串话机制，一种是FEXT，以及另一种是近端串话(NEXT)。FEXT指的是当被干扰的线对(例如，L(1))上的接收机(例如，R(1))像进行干扰的线对的发射机一样位于通信线路的远端时发生的电磁耦合。自感生远端串话(自FEXT)通常指的是由与受影响的线(或“受害者线路”)提供相同类型的服务的相邻线路产生的干扰。

相反，NEXT由干扰源产生，该干扰源连接到在消息信道中与进行干扰的发射机在同一端处产生干扰的线对(例如，L(1))的一端。通过在中心局CO处对VDSL系统进行同步，可以消除频率双工调制系统中的NEXT干扰，并因此自FEXT保留下来作为主要的串话噪声。受害者用户(例如，接收机R(1)处的用户)所看到的FEXT噪声取决于针对每个其他用户(称为干扰者)发送的信号以及携带受害者数据和干扰者数据的信道L(l)-L(n)对之间的电磁耦合。

在一个实施例中，在被配置为VDSL系统时，作为同步多载波多用户通信系统的xDSL系统使用离散多音(DMT)调制，以使得跨频域中的独立音来调制信息。例如，以4kHz或8kHz的符号速率来通过正交幅度对每个音“q”进行调制(QAM)，并且其携带了在每音1到15比特的星座上编码的独立信息，然而其他类型的调制和比特星座形状、星座大小以及星座能量可被用于其他的xDSL系统，这是本领域普通技术人员可以预期到的。

在一个实施例中，通过在发射机T(l)-T(n)和接收机R(l)-R(n)在训练阶段期间沿着上行流和下行流两个方向导出的比特负载算法，最大化使用发射机T(l)-T(n)的发送的频谱效率。将要意识到的是，还可以通过在来自发射机T(l)-T(n)的实际发送期间或者其他时间处实时地分析FEXT噪声特性来最大化频谱效率。将术语“上行流”定义为信号从接收机端(例如，从接收机R(l)-R(n))向发送端(例如，向发射机T(l)-T(n))传播的方向。这种上行流信号可以携带调节比特负载算法的反馈信号或者其他信号。同样地，将术语“下行流”定义为信号从发送端(例如，从发射机T(l)-T(n))向接收机端(例如，向接收机R(l)-R(n))传播的方向。

在发射机T(l)-T(n)和接收机R(l)-R(n)之间的训练阶段期间，常规通信系统通常将噪声假设为AWGN，AWGN在各个音或载波频率处在实方向和虚方向上是均匀分布的。相反，在本公开的一个实施例中，计算噪声的真实噪声特性(例如，概率密度函数或PDF)。根据针对于每个载波音q的计算噪声特性确定，使用上行流中的计算系统106和／或下行流中的计算系统108导出或计算最优容量，例如，以实现10^-7的误比特率(BER)，然而，可以根据可针对其使用系统100的特定应用来选择BER的其他值。独立地处理每个音q，以及虽然在下面的描述中仅描述一个音，独立地针对由通信路径L(l)-L(n)上的相应载波音提供服务的各个用户，可以将处理推广到线缆L(l)-L(n)上的给定数据流的每个音(上行流或下行流)。

噪声性质和分析

例如，在示例性的同步多用户多载波通信系统(例如，在一个实施例中是xDSL通信系统)中，在中心局CO处共处一地的发射机T(l)-T(n)通常在频率上是同步的，并且都使其符号时钟在4kHz或8kHz处工作，该符号时钟在时间上对准并由一个或更多个时钟C提供。当独立但同步的发射机T(l)-T(n)使其符号时钟在时间上对准时，多用户多载波DMT调制方案确保了所有独立发射机T(l)-T(n)的所有音当被调制到相邻频率上时保持正交，即使这种音的能量可能在频率上部分有效重叠。仅在相同频率处调制的独立的音而不是同步的发射机才可通过有限的方式彼此干扰。

参考图1B，示意了用于分析系统100的噪声特性的每音系统模型150。在模型150中，给定频率处的受害者发射机(例如，与受害者接收机R(1)相关联的发射机T(1))将信息x调制到音q上，由此通过信道H(例如，包括通信路径L(l)-L(n))经历幅度和相位改变。在信道H的输出处，将AWGN噪声w与同步并相位对准的干扰者的FEXT分量xf一起添加，进而，其通过FEXT耦合信道参数c经历幅度和相位改变。在频域中，由于载波发送同步发射机T(l)-T(n)的正交性质，每干扰者仅单个音将干扰到任何受害者线路的对应音。该正交性质导致受害者线路感知到的自FEXT噪声的特定结构。因此，可以使用矩阵等式(1)将系统100的多个通信路径L(l)-L(n)中具体的通信路径上(例如，在线缆束中的线缆对上)的输出表示为：

y^[q]=H^[q]x^[q]+w^[q]       (1)

其中， $x^{\left[q\right]}={\left[x_1^{\left[q\right]}{...x}_M^{\left[q\right]}\right]}^T\mathrm{and}{y}^{\left[q\right]}={[y_1^{\left[q\right]}...y_M^{\left[q\right]}]}^T$ 是分别包含针对子载波q的发送信号和接收信号的M维列向量，其中M是小于等于通信路径L(l)-L(n)的数目的整数值，以及

是M维AWGN，其中每项

具有标准方差

并且H^[q]是针对子载波q的MxM信道矩阵。使用DSL介质的特性，通常将H^[q]分解为矩阵等式(2)-(4)。

H^[q]=Λ^[q](I_M+C^[q])         (2)

其中，I_M是MxM单位矩阵，以及Λ^[q]是包含H^(q)的对角项(标记为

)的对角矩阵。线路i在线路j(j≠i)中的贡献包含在非对角矩阵C^[q]中。C^[q]的每项

表征在第q个子载波频带中，线路i与j之间的耦合。对于单个受害者线路i，可以因此将等式(1)中的矩阵形式简化为等式(3)。

$y_i^{\left[q\right]}={\mathrm{\λ}}_i^{\left[q\right]}{x}_i^{\left[q\right]}+\underset{\∀j\≠i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{ij}}^{\left[q\right]}{x}_j^{\left[q\right]}+w_i^{\left[q\right]}---\left(3\right)$

其中，指示第i个线路和第j个线路之间的耦合。等式(3)中的求和量化了FEXT噪声贡献。下面，为了简化符号，在表达式中将不使用子载波索引q。然而，要注意到的是，本公开中的所有导出都在基于每个子载波进行的。此外，可以假设信道矩阵H^[q]的项(或类似地，

和

)是已知的，即，可以由系统100精确地估计。

图2示意了根据上述的等式，高斯噪声的概率密度函数(PDF)、单干扰者FEXT噪声的PDF、以及针对给定音上的示例二(2)点二进制相移键控调制(BPSK)的高斯和FEXT噪声PDF的聚合的示例点图。虽然图2将模型150示意为子载波信道上的传输的一维模型以及由单个优势性的干扰者FEXT噪声和背景AWGN形成加性噪声，模型150可以是系统100中的真实噪声情况的简化示意，在于：一方面，xDSL系统(例如，系统100)中的子载波可以携带二维信号(QAM)，以及另一方面，FEXT噪声可以由多个干扰者产生。然而，考虑到本公开，本领域普通技术人员可以扩展模型100，以产生用于简化对更复杂和实际的系统的研究的对应结果。

给定单个优势性干扰者FEXT噪声假设，可以将(3)重写为

y_i=λ_ix_i+μ_ijx_j+w_i         (4)

其中，i是受害者线路的索引，以及j是针对线路i，最占优势的干扰者的索引。为了进一步简化符号，将λ_i和μ_ij分别重新命名为λ和μ。分量μx_j指的是占优势的FEXT噪声。在多FEXT干扰者环境(即，M>2)中，可以假设不占优势的干扰者的贡献被包括在背景噪声w_i中，而不背离本公开的范围。

如上所述，当系统100不是无FEXT噪声的时，一个xDSL干扰者(例如，在通信路径L(1)上)感生到同步的xDSL受害者(例如，接收机R(1))中的噪声的概率密度函数(PDF)不是高斯的。相反，当干扰者线路的调制是具有有限支持的星座大小的QAM(例如，QAM-4星座)，PDF具有离散特性，然而所感生的噪声的这种离散特性在使用其他类型的调制方案(例如，幅移键控或ASK等)的系统中也存在。在本示例中，干扰者音的星座支持通常可以是正方形的或者是交叉形状，由于干扰者中的调制特性而先天具有有限的幅度。干扰者信号在该具体频率处的离散电平对应于发送星座的各个点，仅以示例的方式，其大小范围从1比特到15比特。此外，虽然在本公开中涉及了一维PDF，阅读本公开的本领域普通技术人员可以将一维PDF扩展为更高维度的PDF(例如，二维PDF)。

参考图2，沿着一个方向示出了AWGN分量202的投影示例以及ASK调制音的一个干扰者噪声分量204当在频域中显现在给定的受害者音上时的投影示例。此外，图2示出了聚合噪声分量206的概率密度函数(PDF)的投影，聚合噪声分量206由等效于AWGN分量202的AWGN和等效于FEXT分量204的FEXT分量组成。可以看出的是，聚合噪声分量206的PDF实际上不再是高斯的，而是显现为两个高斯曲线，该两个高斯曲线各自围绕ASK干扰者的两个离散点在一个方向上的投影为中心。通过将AWGN分量202的PDF与FEXT分量204的PDF一起在一个方向上卷积，可以获得聚合噪声分量206的合成PDF。

参考图3A，沿着一个方向示出了多电平ASK调制音的AWGN分量302的PDF和一个干扰者FEXT干扰者噪声分量304的PDF的示例。因为干扰者星座中点的数目随着星座的大小而增加，当调制电平的数目增加时，FEXT干扰者噪声分量304的投影实际上几乎(practically)显现为连续的，并且在干扰者星座的有限支持上是均匀分布的。

此外，图3A示出了聚合噪声分量306的PDF，该聚合噪声分量306由AWGN和FEXT干扰者噪声分量组成。可以通过将AWGN分量302和FEXT干扰者噪声分量304的两个噪声PDF卷积来再次获得聚合噪声分量306的合成PDF。由于FEXT噪声分量304的PDF是均匀的，并且AWGN分量302的PDF是高斯的，所获得的聚合噪声分量306的合成PDF实际上不再是高斯的。

要注意到的是，也可以将图2和3解释为沿着受害者音的复平面的两个维度(X或Y)之一的干扰者和AWGN噪声的PDF，即使干扰者的星座是2维QAM星座。具体地，当干扰者在受害者音中的耦合是0、90、180或270度的任何时候，可以观察到这种PDF图样。在这种情况下，图2上的PDF204表示4-QAM干扰者星座在受害者音的X或Y轴方向上的投影。类似地，图3A上的PDF304可以很好地表示以0、90、180或270度的可能旋转耦合到受害者音中的高比特／二进制(例如，15)干扰者星座的投影。事实上，受害者线路在任何给定音上感知到的FEXT噪声分量204和304的实际PDF不仅取决于干扰者的二维调制方案的PDF性质，而且还取决于相位和幅度在具体频率处的FEXT耦合。合成PDF将基于这三个参数改变。因此，要注意到，虽然图2-3A示出了与ASK相关联的PDF，本领域普通技术人员在考虑本公开时可以预期将该分析扩展到其他调制形式。仅通过示例的方式而不以限制的方式，在美国临时申请No.61／440,489中执行针对其他类型调制方案(例如，BPSK和ASK、QAM)的噪声分析(通过引用将其整体并入本文)，并且仅为了避免重复，在本文中将因此不描述针对其他类型的调制方案的这种分析。

在自FEXT场景中，即，针对通信路径或单个有线线路中的自耦合，干扰者调制的PDF性质可以是受害者已知的，因为预期干扰者自身是基于其比特负载和先验知道的星座形状使用1到15个比特来针对每个音发送QAM符号的xDSL线路，虽然如上所述，备选地，干扰者可以具有其他调制特性，这是本领域普通技术人员在阅读本公开之后可以预期的。如果受害者接收机(例如，R(1))已经知道各个干扰者的比特负载并且可以假设星座的形状，受害者接收机从而可以实际确定任何频率处的干扰者调制的PDF，假设各个干扰者到受害者的FEXT耦合在相位和幅度方面都是已知的。如果受害者接收机(例如，R(1))不知道各个干扰者的比特负载，考虑连续调制或针对干扰者的数据在正方形星座上的QAM-15比特也可以是用于导出最差情况PDF的良好近似，虽然这种调制方案仅被以示例的方式而不是限制的方式进行描述。在同步xDSL系统(例如，系统100)中，发射机T(l)-T(n)还同时在良好定义的时隙处在其数据流中周期性地插入已知的QPSK符号图样，该QPSK符号图样被称为同步符号或“sync”符号。在这些时隙期间，星座形状是受害者接收机已知的。因此，可以仅使用在相位和幅度二者上对FEXT耦合的了解来构建受害者音在同步符号期间看到的干扰者噪声的实际PDF。然而，关于数据符号，将仍然需要对干扰者的调制性质的导出或了解来导出这些符号期间干扰者噪声的实际PDF。

实际上可以将接收机R(l)-R(n)侧的FEXT信道耦合视为是确定的和静态的，并且可以使用不同的技术来对其进行完全或部分估计。仅以示例的方式，下面使用不同的示例来描述可以如何估计完全耦合(在幅度和相位上)或部分耦合(仅在幅度上)。要注意到的是，这些示例不是排他性的。

在一个示例中，发送通信路径L(l)-L(n)(例如，有线线路)之间对正交序列的使用使得可以估计线缆L(l)-L(n)中的每个干扰者的FEXT耦合。例如在G.993.5VDSL定向系统中使用该技术。因为G.993.5VDSL定向系统是本领域技术人员已知的，在本文中将不对其进行描述。经由指派同步定向系统(例如，系统100)的各个同步发射机T(l)-T(n)的特定正交序列调制参考同步符号，通过在接收机R(l)-R(n)处的同步符号接收期间，受害者线路在接收机R(l)-R(n)之一处的接收信号与假设或已知的发送正交序列的相关，有可能执行对与各个干扰者-受害者对相关联的FEXT耦合系数的精确识别。跨多个发射机T(l)-T(n)使用正交序列允许针对通信路径L(l)-L(n)(例如，线缆)上的多个干扰者独立执行对FEXT耦合的估计，并形成单FEXT干扰者情况的扩展，其中，通过执行对受害者线路(例如，通信路径L(l)，在本示例中可以是线缆)上的接收信号与数据模式下的干扰者的已知发送导频序列(在xDSL系统(例如，系统100)中也称为“同步符号”)的相关，可以确定一个单个同步FEXT干扰者的FEXT耦合。

在绑定xDSL系统的情况下，使用具有共处一地的接收机R(l)-R(n)(其全部具有对接收到或估计出的由发射机T(l)-T(n)从中心局CO分别发送的单独线对的发送信号的访问权)的两个或更多线对，可以在使用发送导频序列或不使用发送导频序列的情况下执行串话信道识别，因为接收机R(l)-R(n)可以使用该公共信息(即，所有线对的接收到或估计出的发送信号)来估计从线缆L(l)-L(n)中从一个线对到另一线对的FEXT耦合。通过执行在受害者线对上接收到的信号与通信路径L(l)-L(n)的所有其他线对的任一接收到或估计出的发送信号的互相关，可以在相位和幅度上估计FEXT信道耦合。一旦已经针对通信路径L(l)-L(n)中的每个干扰者估计了FEXT耦合，并且一旦所有干扰者发射机T(l)-T(n)的调制信号的PDF性质是已知的或是被近似了，可以例如使用在接收机R(l)-R(n)处共处一地的计算系统108来以分析方式确定受害者线路上所有干扰者与背景噪声一起的聚合FEXT噪声PDF(例如，PDF206和／或PDF306)。

如图2和3A中示意的，可以通过将所有噪声源、背景噪声以及来自每个干扰者的噪声的实际PDF进行卷积来分别计算聚合噪声的合成PDF206和306。例如，在估计串话系数和识别所有干扰者的调制参数之后计算实际的PDF。要注意到的是，虽然以上讨论是关于有线线路xDSL系统来进行的，可以将相同逻辑应用于使用本文中的等式的多用户多载波无线系统。

备选地，在不知道受害者线路上的所有干扰者的独立串话系数和／或调制参数的情况下，如下面关于图6讨论的，可以根据在所有的频率处，在受害者线路的一个或更多个限幅器606的输出处获得的所观察到的聚合噪声PDF206和／或306来实验性地导出该信息。

图6描绘了在一个或更多个接收机处R(l)-R(n)实现用于确定限幅器误差的每音(per tone)接收机方案。该方案使用快速傅里叶变换(FFT)模块602、频率均衡器模块604以及限幅器606。仅以示例的方式，可以使用与计算系统106相类似的处理器和存储器但与接收机R(l)-R(n)共处一地的计算系统108来实现FFT模块602。向每音频率均衡器(FEQ)模块604可耦合地提供FFT模块602的输出。FEQ模块604被配置为在相位和幅度上补偿受害者的信道衰减。向一个或更多个限幅器606提供FEQ模块604的输出。基于在数据模式期间指引或在同步符号期间监管的判决，使用一个或更多个限幅器606来获得每音误差。在本示例中，基于实误差采样数据收集(包括噪声采样)，可以在符号的大集合上构建限幅器输出之一处的误差的直方图，以及与图2和图3A上表示的投影相类似地，可以在一个或两个方向上投影噪声PDF。

备选地，当在静默模式下缺少由例如发射机T(1)在受害者线路上发送的任何符号的情况下，与限幅器输出606相反，可以基于每音的FEQ输出数据604和FFT输出数据602来产生直方图和噪声PDF。在受害者线路发射机(例如，发射机T(1))处于静默模式并且受害者接收机(例如，R(1))处于侦听模式的任何时刻，这种方案是可能的，而无需尝试解调任何受害者发送数据。

在该模式下，接收机同步尝试感测受害者线路上的干扰者噪声，并在每音的基础上基于FEQ输出数据604或FFT输出数据602来导出其统计数据。该接收机配置也可被附加接收机(例如，接收机R(2))所采用，该附加接收机将在“嗅探”模式下连接到所使用的线对或用户通信路径(例如，通信路径L(1))。在该嗅探模式下，附加接收机将尝试同步解调发射机T(1)和接收机R(1)所耦合到的受害者线路或受害者通信路径(例如，通信路径L(1))上的干扰者噪声，并在每音的基础上基于其自身的FEQ输出数据604或FFT输出数据602，而不是R(1)接收机的FEQ输出数据604或FFT输出数据602来导出其统计数据。

不管在静默线路模式或数据模式情况下噪声采样的收集手段如何，可以通过不同的已知技术来将该实际的测量PDF与模型PDF相匹配，这是本领域普通技术人员在阅读本公开时可以预期的。此外，根据该实际的测量PDF或模型PDF，可以获得对聚合噪声的实际构建的导出，这在下面进行描述。例如，在通信路径L(l)-L(n)上具有有限数目的干扰者的自FEXT环境下，与背景噪声电平一起，可以将其用于确定干扰者的数目以及相应干扰者的FEXT耦合值。

现在参考图3B，描述了所提出的干扰者识别技术的示例。图3B示出了沿着一个方向，在具体音的限幅器606的输出上收集到的误差的实际测量PDF。数据的幅度(X轴)与限幅器使用来对受害者接收信号限幅的判决栅格相关，在本示例中，受害者接收信号被限幅为-1和1。都具有4QAM星座的两个自FEXT干扰者使用两个不同的FEXT耦合信道系数相耦合，并且被与背景AWGN噪声电平一起投影。可区分的尖峰的数目是对自FEXT干扰者数目的指示，以及对各个干扰者耦合到受害者线路中的相位的指示。

在本示例中，所绘出的8个尖峰P1-P8(具有4个尖峰的两个分组)指示了接收机面对着两个干扰者。在QAM-4干扰者的情况下，通常期望每投影每干扰者4个尖峰。然而，当耦合的相位是0度(对90度求模)并且干扰者调制是正方形QAM-4时，概率密度函数将仅由两个尖峰构成，是之前的4个尖峰P1-P4的两倍大，因为有两倍概率获得它们。因此，在存在两个4QAM干扰者时仅观察到具有4个尖峰的两个分组(即，第一分组具有尖峰P1-P4以及第二分组具有尖峰P5-P8)的事实指示了第一干扰者的一个耦合相位是0度对90度求模，而第二干扰者的另一相位耦合仍然要被确定。各个尖峰中心或各个尖峰组P1-P4和P5-P8的中心的相对位置是对每个干扰者耦合到受害者线路中的耦合系数的幅度和相位的指示。最后，各个尖峰P1-P8的宽度表示背景AWGN噪声电平的方差。

在本示例中，基于对所收集的PDF的分析，可以通过测量与各个尖峰P1-P8相关联的分布的标准偏差来导出实际的背景噪声电平σ²。关于图3B中表示的第一干扰者FEXT耦合的相位和幅度，可以计算尖峰P1和P2或者P3和P4之间的差(增量1或增量2)以及中间点之间的差或两个尖峰之间的间隔(增量3)。第一干扰者(“干扰者1”)FEXT耦合的相位对90度求模的余弦与增量1和增量3之间的差直接相关。另一方面，不能直接根据PDF来确定FEXT耦合的幅度，因为干扰者线路上的发送信号的功率是未知的。然而根据图3B，从接收机看来，可以导出干扰者1的FEXT的功率与受害者线路上的发送信号的功率之比。将其标记为ρ²，其中ρ仅是增量3的一半。通过处理收集到的原始PDF，增量1、增量2和增量3的量都可被容易地直接测量、计算或估计。

关于本示例中的第二干扰者(“干扰者2”)，根据尖峰的数目，耦合相位是对90度求模的0度可以是已经已知的。可以根据图3B上标记增量4的量来计算FEXT干扰者2的、与受害者发送信号的功率相对的幅度。该幅度是增量4的一半，其中，增量4是具有四个尖峰P1-P4和P5-P8的两个分组的中间点(mean point)之间的差。可以通过比较该两个近似的幅度来简单地确定最占优势的干扰者和最不占优势的干扰者。在美国临时申请No.61／440,489中实际上详细导出了基于干扰者在受害者中的耦合系数的相位和幅度的PDF形状的实际相关性，通过引用将其整体并入本文。在识别尖峰组或簇(例如，尖峰P1-P8)之后，可以递归地获得对两个以上干扰者的幅度和相位的导出，并且以递归的方式应用对针对图3B的示例在以上描述的相同或相似的规则的应用。最后，要注意到的是，与图3B中针对两个干扰者之一考虑的相反，当尖峰重叠时，当两个相位都不等于0时，可以使用其他技术来确定相应耦合的幅度和相位，或者其中，两个干扰者的模量在幅度上接近，由此导致可检测和区分的多个尖峰的完全或部分重叠，并从而在解决方案中考虑到，这可以是本领域普通技术人员在阅读本公开之后可以预期到的。

图3C还示意了实际的情况，其中，在同步多用户多载波无线电导引VDSL系统(例如，系统100)中的调制同步符号的发送期间收集错误采样的PDF。在该情况下，可以通过以下方式执行对两个相对干扰者的幅度和耦合的导出。图3C示出了沿着一个方向(例如，下行流)在具体音的限幅器606的输出上收集的错误的实际PDF。都具有QPSK星座的两个自FEXT干扰者使用两个不同的FEXT耦合信道系数相耦合，并且被与背景AWGN噪声电平一起投影。

首先，各个尖峰的宽度表示背景AWGN噪声电平的方差。在本示例中，基于对在一个轴上收集的PDF的分析，可以通过测量与各个尖峰相关联的PDF的标准偏差来导出实际的背景噪声电平σ²。如之前关于图3B讨论的，可区分的尖峰的数目是对自FEXT干扰者数目的指示，以及对各个干扰者耦合到受害者线路中的相位的指示。在本示例中，具有4个尖峰P9-P12(即，分别具有两个尖峰P9、P10以及P11、P12的两个分组)指示了面对两个干扰者。为了确定第一干扰者的幅度和相位的模量，可以测量在x轴和Y轴二者上的投影，以平衡(leverage)任何的不清楚。可以测量针对该两个轴的尖峰P9和P10之间的差(增量2)以及P11和P12之间的差(增量2)。从接收机看到的FEXT干扰者1的功率与受害者线路上的发送信号的功率之比是：

$\mathrm{\ρ}=\frac{\sqrt{{\mathrm{Delta}1}^2+{\mathrm{Delta}2}^2}}{2}---\left(5\right)$

其中，相位(θ)对180度求模：

$\mathrm{\θ}={\cos }^{-1}\left(\frac{\mathrm{Delat}1}{2\mathrm{\ρ}}\right)-\frac{\mathrm{\π}}{4}---\left(6\right)$

对于第二干扰者，可以通过将值增量1和增量2替换为关于图3C定义的增量3和增量4，联合等式5和等式6来计算耦合的幅度和相位。在本示例中，在此处，第二干扰者的FEXT耦合的相位等于0度或180度。可以通过比较该两个近似的幅度来简单地确定最占优势的干扰者和最不占优势的干扰者。在美国临时申请No.61／440,489中实际上详细导出了基于干扰者在受害者中的耦合系数的相位和幅度的PDF形状的实际相关性，通过引用将其整体并入本文。在识别具有一个或两个尖峰的组或簇之后，可以递归地获得对两个以上干扰者的幅度和相位的导出，并且以递归的方式应用关于图3C的示例讨论的相同或相似的规则的应用。最后，要注意到的是，与图3C中针对两个干扰者之一考虑的相反，当尖峰重叠时，当两个相位都不等于0时，可以使用其他技术来确定相应耦合的模和相位，或者其中，两个干扰者的模量在幅度上接近，由此导致多个尖峰的完全或部分重叠。

当在未被调制的同步信号(即，在同步多用户但非无线电导引的VDSL系统中)的发送期间收集错误采样时，可需要应用其他技术来导出干扰者FEXT耦合的幅度和相位，这是本领域普通技术人员在阅读本公开之后可以预期到的。

图3D示出了沿着X和Y两个方向在具体载波音的限幅器606的输出上收集的错误的实际PDF。具有一个恒定QPSK参考点星座的一个自FEXT干扰者耦合，并被与背景AWGN噪声电平一起投影。可以像在图3C以及等式(5)和(6)中呈现的之前的QPSK示例一样确定耦合的幅度和相位。如之前关于图3C讨论的，各个尖峰的宽度表示背景AWGN噪声电平的方差，背景AWGN噪声电平表示当在信道L(l)-L(n)中的信道(例如，线缆束中的线缆)中缺少干扰者时噪声的电平。当一个以上的干扰者耦合时，因为每个方向仅存在一个尖峰，问题退化了。不能根据观察到的PDF来分别确定单独干扰者的幅度和相位，因为针对具有两个不同耦合系数的至少两个集合或更多集合，两个干扰者的两个未调制同步符号的建设性或破坏性的效果可导致相同的PDF。因此，不能确定影响受害者线路的干扰者的数目。然而，通过导出在PDF中获得的单个尖峰的方差，可以在缺少干扰者的情况下影响到受害者用户的背景噪声的方差σ²

通过实际测量可以执行在每个频率处对影响到接收机R(l)-R(n)中的受害者接收机的噪声PDF的特性的精确确定，和／或通过基于对线路L(l)-L(n)上的干扰者的串话耦合和调制参数的了解来进行模型化，可以进行近似。该信息可被隐式地获得，或者可被测量或通过应用于实际PDF的匹配技术处理来推断。

然后，可以应用因此通过以上PDF匹配处理获得的知识来增加在通信路径L(l)-L(n)中的受害者路径上使用的发送方案的效率，性能或鲁棒性，这将在下面详细描述。

最大化频谱效率

如上所述，当前的多载波接收机通常假设一个或更多个接收机R(l)-R(n)经历到的加性噪声的高斯特性。因此，在确定发送的效率中仅使用噪声的方差(二阶矩)，因为在噪声是高斯型的假设下，其他所有的矩都被假设等于零。然而，可以理解，与聚合噪声分量306的测量PDF的标准方差相匹配的近似的真实高斯PDF将是令人悲观的模型，因为即使该两个PDF的标准方差一样，测量PDF也看起来具有有限支持。事实上，如果接收机R(l)-R(n)中的接收机算法使用针对聚合噪声的高斯PDF假设，将导致对通信路径L(l)-L(n)上的发送的频谱效率的非最优估计。

通过识别调制性质和对FEXT耦合的完整或部分的估计而对噪声PDF的完整或部分的了解，例如使用接收机R(l)-R(n)处的计算设备改进了所实现的接收机算法，这旨在最大化发送方案的频谱效率以及接收机判决的精确度。仅以示例的方式，通过针对通信路径L(l)-L(n)上的各个受害者音最小化BER，最大化SNR、余量和比特负载，可以最大化频谱效率。仅以示例的方式，描述了单个占优势的FEXT噪声环境中，向接收机R(l)-R(n)中的BPSK(1比特QAM)接收机应用的算法，然而下面的分析可被应用于其他形式的相干或非相干检测方案(例如，ASK、M阵列QAM等)。当在每个音的基础上，干扰者的FEXT耦合和调制被一个或更多个接收机R(l)-R(n)所知时，噪声PDF可被导出，并因此可被用于调整比特负载算法，以最大化频谱效率和使用给定的噪声余量来实现特定的误比特率(BER)。备选地，对于固定的比特负载，可以针对特定的BER导出真实的噪声余量。

对于接收机R(l)-R(n)中的BPSK接收机，将成对误差概率定义为对针对来自发射机T(l)-T(n)的二进制发送的发送信号的错误判决的概率，并通常将其用于导出更复杂的误差概率，例如，针对未编码和已编码发送的误字率、误符号率和误比特率。给定判决阈值α，针对离散n QPSK星座的成对误差概率可被表示为：

$p_n\left(\mathrm{\α}\right)=\underset{\mathrm{\α}}{\overset{+\∞}{\∫}}{h}_n\left(u\right)\mathrm{du}=2^{-n}\·\underset{{k\∈A}_n}{\mathrm{\Σ}}Q\left(\frac{\mathrm{\α}-\mathrm{ck}}{\mathrm{\σ}}\right)---\left(7\right)$

在美国临时申请No.61／440,489中描述了等式(5)的导出，通过引用将其整体并入本文，并因此将不再对其单纯进行详细描述，以避免重复。

等式(7)示出了p_n(α)不仅取决于判决阈值α，而且还取决于耦合值c、干扰者调制A_n以及AWGN噪声标准方差σ。虽然对系统未知，在知道都被假设为可测量的耦合μ(例如在等式(3)和(4)示出)、信道衰减H以及每子载波信号对噪声比γ(SNR)(即，信号功率对总噪声功率之比)的情况下，可以计算σ。以下给出了AWGN方差的示例表达：

${\mathrm{\σ}}^2=\frac{H^2}{\mathrm{\γ}}-c^2---\left(8\right)$

仅以示例的方式，通过分析其与FEXT对AWGN功率比(FAR)的关系，可以理解成对误差概率。参考图4，示出了在α=1的情况下，根据SNR和从-10到40dB改变的各种FAR的示例成对误差概率的示例。在图4中，误差概率随着FAR5曾加而降低。在非常低的FAR处，与AWGN相比，FEXT噪声变得可忽略。相反，在高FAR处，AWGN的贡献变得可忽略。渐进地，当c》σ时，噪声PDF具有有限的支持，因此对于判决阈值超过h_n支持，发送可变得无误差。此外，图4示意了p_n与干扰者调制大小n(不同于关于图1的单元使用的索引(n))之间的强关联。对应于固定FAR和误差概率的SNR的随着n而增加，相对于纯粹的高斯噪声假设(由Q(σ^-1)指示的虚线曲线)留下潜在较小的SNR间隙。较小的大小n=1(BPSK)与较大的大小n=∞(连续ASK)之间的间隙随着FAR而增加，并且在具体的示例中，可以在高FAR处实现4.77dB。这示出了当与常规的仅AWGN噪声模型相比较时，知道干扰者所使用的调制方案造成的差异。在一个实施例中，当干扰者调制可能未知时，保守的假设是假设针对干扰者的连续调制(n=∞)。然而，这种假设可导致实现目标误差概率所需的SNR负载阈值的高达4.77dB的过高估计。

本领域普通技术人员可预期的是，给出本文中呈现的描述，在将实部和虚部视为独立的时，可以将上述BPSK分析的结果扩展到QAM调制。还可以将所有这种定性的观察推广到任何的受害者／干扰者调制组合，并分别使用发射机T(l)-T(n)和／或接收机R(l)-R(n)处的计算系统106和／或108来进行计算。多载波系统的线缆L(l)-L(n)上的每子载波负载容量对应于在保证误差概率低于所设目标的情况下可针对线缆L(l)-L(n)上的第q个子载波使用的最大星座大小(以比特为单位)。例如，在VDSL系统中，所设目标是10^-7的误比特率(BER)。确定每子载波负载容量的示例精确方式是：针对每个可能的星座，计算适当的(根据目标值的成对、字或比特)误差概率对SNR性能，并确定与目标误差概率相对应的SNR值。后一确定的SNR值构成负载阈值，在不违反目标误差概率限制的情况下，低于该负载阈值的负载是不可能的。

例如，可以将针对每个星座大小n(以比特为单位)的SNR负载阈值存储在计算系统108的存储设备中的离散负载表中。给定每子载波测量SNRγ[q]，用于最大化每音容量的示例处理涉及选择导致比容量小的最大负载阈值的星座大小n。传统xDSL或有线线路系统不知道FEXT耦合和干扰者调制，并且仅可获得的信息是AWGN模型下的SNR。向传统系统给出这种可获得的有限信息，假设噪声是具有与测量SNR的倒数成正比的方差的高斯噪声来计算负载阈值。基于这种假设，由以下公式给出成对的误差概率：

$p\left(\mathrm{\α}\right)=Q\left(\frac{\mathrm{\α}}{\mathrm{\σ}}\right)---\left(9\right)$

然而，FEXT和AWGN组合环境(例如，系统100的环境)中的成对误差概率不仅取决于SNR，而且还取决于FEXT耦合值和干扰者调制。给定这种信息，可以通过将等式(7)修改为等式(5)来改进对负载阈值的计算。

参考图5，仅以示例的方式而非限制的方式，对根据针对10^-7的BER的FAR以及单个FEXT干扰者的使用等式(9)的QPSK负载阈值之间的差进行量化，可以相应地针对其他调制方案执行类似的量化处理。在本示例中，在大功率的单个占优势的FEXT环境中，可对经由传统AWGN假设估计的负载阈值高估达14.3dB。针对变得与AWGN一样大功率的FEXT噪声(例如，0dB FAR)，可以实现0.9到1.7dB的负载增益，这对于xDSL系统(例如，系统100)而言是显著的。将意识到的是，知道干扰者调制可以是宝贵的，但在标准xDSL系统或者其他存在FEXT耦合和干扰者调制问题有线线路或无线系统(例如，以太网系统或多用户多载波无线系统)中并非强制的。如上所述，如果不可用，保守假设涉及考虑针对干扰者的连续调制。然而，这可能阻碍实现最优容量，特别是对于干扰者调制小星座而言。对于其他受害者星座和／或更站优势的FEXT噪声可以得出类似的结论，这是本领域普通技术人员在阅读本公开之后可以预期的。

参考图7，根据实施例，描述了用于分析FEXT耦合和干扰者调制以最大化频谱效率和其他发送特性的过程700。过程700开始于步骤702，在702处，在接收机R(l)-R(n)处接收到由发射机T(l)-T(n)通过线缆L(l)-L(n)发送的信号。如上所述，耦合到线缆L(l)-L(n)中的对应线缆对的一个或更多个接收机R(l)-R(n)可以是受到相邻线缆的FEXT噪声和干扰者调制影响的受害者接收机。在一个实施例中，接收信号可以是包括参考符号或比特的测试信号。例如，可以使用发送导频信号(VDSL系统中经典的未调制同步符号，或在无线电导引VDSL系统中是调制的)。备选地或附加地，接收信号可以是由远程发射机(例如，中心局CO或CPE)发送的实际的实时数据信号，该实时数据信号具有对数据符号、数据字或数据比特调制的实际用户数据，或者接收信号可以是在多线路接收机(例如，绑定系统接收机、虚幻接收机(Phantom receiver)或者多输入所输出(MIMO)接收机系统，该虚幻接收机是铜线对上的一种类型的xDSL接收机，其中，多收发机可以在两个缠绕线对上建立三个不同的传输)的情况下的实际发送数据和／或接收数据。

在步骤704处，使用计算系统108，接收机R(l)-R(n)中的受害者接收机使用以上等式来确定FEXT耦合噪声。可以将这种确定的结果存储在计算系统108中的存储器(未示出)上以用于稍后使用，来例如更新针对噪声的系统模型150。

在步骤706处，使用计算系统108，使用以上等式和／或使用提供的显式的干扰者信息来根据接收信号的PDF确定干扰者调制。备选地，在干扰者调制特性不可获得时，可以基于所使用的通信系统的类型来假设干扰者调制特性。将这种确定的结果存储在计算系统108的存储器中。在一个实施例中，当可获得干扰者调制的先验知识时，计算系统108可以使用该先验知识来确定干扰者调制。备选地，当在接收机R(1)-R(n)处不可获得干扰者调制知识时，计算系统108可以假设干扰者调制方案，并使用假设的方案来执行过程700。例如，如上所述，可以假设线缆L(1)-L(n)中针对干扰者的连续调制方案。要注意到的是，步骤704和706可以通过相反的顺序发生或者在同时联合发生。

在步骤708处，使用计算系统108，基于在步骤704和706处执行的计算来调整SNR余量的阈值。例如，如之上关于等式(1)-(7)讨论并由图1B中的系统模型150所表示的，修改传统xDSL系统中使用的高斯噪声模型初始假设，以并入FEXT耦合和干扰者调制的知识。

在步骤710处，使用计算系统108，可以将更新的SNR余量和噪声模型用于各种目的，称为确定最优发送或接收机判决特性。例如，基于对接收机T(1)-T(n)判决特性的优化来选择优化发射机的发送的频谱效率的适当比特负载算法。由于使用更新的噪声模型可以加载更大数目的比特，与在常规的xDSL或其他同步多用户多载波有线线路或无线系统(例如，以太网系统)中使用的传统有线线路高斯噪声模型相比，可以发送更多的信息。

要注意的是，虽然从接收机R(1)-R(n)的角度描述了过程700，可以使用与发射机T(1)-T(n)在中心局CO处共处一地的计算系统106来从发射机T(1)-T(n)的角度执行用于确定FEXT耦合和干扰者调制的类似计算。例如，可以通过执行与等式(1)-(9)相关联的各种参数来使用计算系统106确定FEXT耦合和干扰者调制识别。

基于计算的FEXT耦合和／或干扰者调制，计算系统106可以更新噪声模型(例如，系统模型150)或创建新的噪声模型。使用更新的或新的噪声模型，可以由发射机使用计算系统106来计算基于每个载波的针对优化发送和比特负载的SNR余量。然后，通过使用更精确的更新的SNR余量和噪声模型向每个载波加载比特，使用计算出的参数来提高频谱效率。

在一个实施例中，发射机T(l)-T(n)和接收机R(l)-R(n)可以分别使用计算系统106和108来独立地确定有效的比特负载算法。发射机T(l)-T(n)和接收机R(l)-R(n)可在后续彼此通信，以进一步改进在相应端处执行的计算。本领域普通技术人员将意识到的是，本文中公开的各种实施例不受计算系统106和108的物理位置的限制，或者在何处执行与等式(1)-(9)相对应的计算来解决有线线路系统中的FEXT耦合和干扰者调制的限制。相反，本领域普通技术人员将意识到的是，这种计算可在系统100中除了AWGN之外还有可能确定FEXT耦合和／或干扰者调制以更新针对噪声的系统模型150的任何点处执行。例如，可以通过在线缆L(l)-L(n)上插入探头并在然后使用与过程700类似的过程执行计算和运算，在发射机T(l)-T(n)和接收机R(l)-R(n)之间执行FEXT耦合和干扰者调制。例如，使用发射机T(l)-T(n)和接收机R(l)-R(n)之间的探头，并收集噪声采样以确定耦合和对干扰者调制类型的识别，使用贴附在探头上或在探头内部的计算设备(在结构和功能上类似于计算设备106和108)来更新噪声模型，这是可以执行的。

仅以示例的方式而非限制的方式，如上所述，一旦已经确定噪声PDF，频谱效率的最大化是可以实现来提高系统100中的受害者发送方案的性能和鲁棒性的若干好处之一。其他相关目标可以是使用与发射机共处一地的计算系统106为在发射机处应用的比特负载计算更精确的SNR余量，或者使用计算系统106和／或108任一个，利用所估计的实际比特负载和真实SNR的更精确的BER测量。

以上详细描述涉及示意所公开技术的实施例的附图。其他实施例是可能的，并且在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以对实施例进行修改。因此，详细描述不意味着对本公开造成限制。相反，本公开的范围由所附权利要求所限定。

对本领域普通技术人员将要显而易见的是，在图中示意的实体中，可以在很多不同的软件、固件和硬件实施例中实现下面描述的实施例。使用来实现所公开的技术的过程和方法的实际软件代码或专用控制硬件不受限制。因此将在不特定参考实际软件代码或专用硬件组件的情况下描述实施例的操作和行为。缺少这种特定参考是可行的，因为很清楚地理解的是，基于本文中的描述，本领域普通技术人员将能够设计软件和控制硬件来实现本公开的实施例。

此外，与所呈现的实施例相关联的处理可被存储在任何存储设备中，例如，有指令驻留其上的计算机系统(非易失性)存储器、光碟、磁带、磁碟或者其他的非易失性和实际的计算机可读介质，当由一个或更多个处理器执行该指令时，该指令执行以上公开的各种实施例中描述的特征和功能。此外，可以在制造计算机系统时对处理编程，或在稍后的日期经由计算机可读介质来对处理编程。这种介质可以包括以上关于存储设备列出的任何示例形式，并且还可以包括例如已调制(或通过其他方式处理)的载波，以传送可由计算机(例如，图1A中示出的计算系统106和108)中的硬件和／或软件读取、解调／解码并执行的指令。

Claims (30)

1.一种同步多用户多载波通信系统，包括：

发射机；

接收机，经由与多个用户相关联的多个通信信道与所述发射机通信耦合；以及

计算设备，与所述发射机和所述接收机中至少一个耦合，所述计算设备包括与一个或更多个处理器通信的存储设备，所述一个或更多个处理器被配置为：

获得所述多个通信信道的噪声采样，

确定所述多个通信信道上的载波之间的耦合，

基于所述噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型，以及

在所述存储设备中存储所述噪声模型。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个处理器还被配置为：确定所述多个载波中存在的调制类型，使得除了所述载波之外的一个或更多个载波被识别为所述载波的干扰者，以及所述噪声模型是基于所确定的调制类型而确定的。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述调制类型用于确定所述同步多用户多载波通信系统的频谱效率。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述一个或更多个处理器被配置为：使用比特负载信息和每载波信噪比SNR中至少一个来确定所述频谱效率。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，基于以下至少一个来更新所述噪声模型：所确定的耦合、所述调制类型、以及指示所述耦合相对于所述通信系统中存在的高斯噪声的耦合与噪声比。

6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述一个或更多个处理器被配置为：基于所述调制类型来确定加载到所述载波的比特的数目，以及所述载波具有离散多音DMT调制。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述一个或更多个处理器还被配置为确定以下至少一个：星座形状、星座大小、以及用于调制具有DMT调制的载波所携带的数据的能量。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个处理器还被配置为：

基于所述噪声模型确定要加载到所述载波的比特的数目。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述噪声模型包括所确定的噪声概率密度函数PDF。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述噪声PDF包括高斯噪声PDF。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个处理器还被配置为确定携带所述载波的信道的自耦合，以及所述一个或更多个处理器被配置为使用所述自耦合，以基于所述自耦合确定所述噪声模型。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述通信系统是有线线路数字订户线路xDSL系统。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述xDSL系统是甚高速数字订户链路系统VDSL系统。

14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述xDSL系统是绑定xDSL系统。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个通信信道是无线通信信道。

16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个处理器被配置为通过以下方式确定所述噪声模型：

基于误差概率密度函数PDF来导出直方图，

基于导出的误差PDF导出噪声PDF的匹配模型，以及

确定针对所述载波的干扰者的数目。

17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述耦合是远端串话FEXT耦合。

18.一种用于基于同步多用户多载波通信系统的噪声特性来优化频谱效率的方法，所述同步多用户多载波通信系统包括计算设备，所述计算设备包括与一个或更多个处理器通信的存储设备，所述方法包括：

使用所述计算设备中的所述一个或更多个处理器获得多个通信信道的噪声采样；

使用所述计算设备中的所述一个或更多个处理器确定所述多个通信信道上的载波之间的耦合；

使用所述计算设备中的所述一个或更多个处理器，基于所述噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型；以及

在所述存储设备中存储所确定的噪声模型。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

从所述计算设备向耦合到所述计算设备的发射机或接收机提供所确定的噪声模型，以用于确定加载到所述载波上的比特的数目。

20.一种有形计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上具有用于同步多用户多载波通信的一个或更多个计算机可读指令，当一个或更多个处理器执行所述一个或更多个计算机可读指令时，使所述一个或更多个处理器：

获得多个通信信道的噪声采样，

确定所述多个通信信道上的载波之间的耦合，

基于所述噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型，以及

在耦合到所述一个或更多个存储器的存储设备中存储所述噪声模型。

21.一种同步多用户多载波通信系统中的发射机，所述发射机包括：

计算设备，包括与一个或更多个处理器通信的存储设备，所述一个或更多个处理器被配置为：

从接收机获得多个通信信道的噪声采样，

确定所述多个通信信道上的载波之间的耦合，

基于所述噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型，以及

使用所述噪声模型来优化载波信号的发送的频谱效率，所述载波信号在所述发射机的输出端处具有信息。

22.一种同步多用户多载波通信系统中的接收机，所述接收机包括：

计算设备，包括与一个或更多个处理器通信的存储设备，所述一个或更多个处理器被配置为：

在所述接收机的输入端处获得多个通信信道的噪声采样，

确定所述多个通信信道上的载波之间的耦合，

基于所述噪声采样和所确定的耦合来确定载波的噪声模型，以及

使用所述噪声模型来计算在所述接收机的所述输入端处接收的载波中的比特的数目。

23.根据权利要求22所述的接收机，其中，所述一个或更多个处理器还被配置为：

确定所述多个载波中存在的调制类型，使得除了所述载波之外的一个或更多个载波被识别为所述载波的干扰者，以及所述噪声模型是基于所确定的调制类型而确定的。

24.根据权利要求22所述的接收机，其中，使用所述调制类型，至少基于针对已知的比特负载等级的误比特率BER、信噪比SNR余量或其组合，优化所述同步多用户多载波通信系统的频谱效率。

25.根据权利要求22所述的接收机，其中，所述一个或更多个处理器还被配置为：

在缺少除了所述载波之外的一个或更多个干扰者载波的情况下，确定在所述接收机处接收的同步符号上的背景加性高斯白噪声AWGN电平。

26.根据权利要求22所述的接收机，其中，所述同步多用户多载波通信系统是同步的非G.993.5甚高速数字订户链路VDSL系统。

27.根据权利要求22所述的接收机，其中，所述同步多用户多载波通信系统是同步的G.993.5VDSL系统。

28.根据权利要求22所述的接收机，其中，所述同步多用户多载波通信系统是无线通信系统。

29.根据权利要求22所述的接收机，其中，所述一个或更多个处理器被配置为：获得所述噪声采样，确定所述耦合，确定所述噪声模型，以及将所述噪声模型用于上行流和下行流通信路径。

30.根据权利要求22所述的接收机，其中，向至少一个发射机提供所确定的噪声模型，以用于优化所述载波上的比特负载。

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