CN104539313A - Dsl噪声消除 - Google Patents

Abstract

一种DSL噪声消除系统中的方法和装置，经由噪声参考信号输入端口接收噪声参考信号，并且执行以下所列出的进程a和b中至少之一，用于减少DSL传输线路上传输的DSL数据信号中的噪声，其中所述噪声消除系统连接到该DSL传输线路：a.i.)创建重复出现在所传输的DSL数据信号中的DSL同步符号的无噪声表示；并且a.ii.)基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声；并且b.i.)分析所接收的噪声参考号和所传输的DSL数据信号中至少之一，以识别其中的一个或多个频带，从而削弱所传输的DSL数据信号中的噪声消除；并且b.ii.)响应于所述分析，引起所述噪声消除系统来削弱所传输的DSL数据信号中所识别的一个或多个频带的噪声消除。

Description

DSL噪声消除

本申请是于2009年3月4日提交的申请号为200980158547.1、标题为“DSL噪声消除”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例涉及DSL(数字用户线)通信领域，具体来说，涉及使用噪声参考信号来减少DSL传输线路上的噪声干扰。

背景技术

DSL部署开始于20世纪90年代中期。现在全球有超过3亿条DSL传输线路(或简单为“DSL线路”)。DSL被设计为通过在未屏蔽电话线路上使用高频信号来提供高比特率数据传输。电话线路初始被设计用于语音传输而非高频数据传输，并且天生易受DSL所使用的高频带中的噪声干扰(或简单为“噪声”)的影响。

DSL传输线路上(即承载DSL数据通信量的未屏蔽电话线路上)的噪声干扰对于全世界DSL部署的显著性能劣化负有责任。作为噪声干扰的结果，典型DSL网络中的多数线路遭受显著的数据率损失并非罕见。在大多数DSL网络中，许多线路由于噪声而遭受大大超过50％的数据率损失。无数噪声源，即来自多种源的脉冲噪声、来自计算机和电视的谐波噪声、来自诸如T1之类的其它数字传输协议的干扰以及来自其它DSL传输线路的串扰，削弱了包括AM无线电传输的DSL传输。

DSL设计者早在20世纪90年代中期就已认识到噪声干扰的负面影响，并且已寻求减轻所导致的性能劣化。于1997年公开的名称为“Radio Frequency Noise Cancellation(射频噪声消除)”的美国专利5,995,567，描述了噪声参考信号的使用和公知的LMS(最小均方)消除技术以减少DSL传输线路上的噪声干扰。

多年来，已进行了使用噪声参考信号来减少DSL线路上的噪声，从而改善DSL数据传输性能(更高的比特率、更长的传输范围和/或更少的传输误差)的多种尝试。普遍可利用的噪声参考信号源包括DSL线路上的共模信号以及来源于DSL线路邻近的其它电话线路的信号。来源于这些线路(和其它类似)的噪声参考信号具有可能会导致噪声消除性能较差的两个次优特性。

第一，作为电话线路串扰的结果，来源于电话线路的噪声参考信号会包含一些残余DSL数据信号能量。噪声消除器用于最小化DSL线路上的相关能量，因此经常会“消除”DSL数据信号，从而使DSL调制解调器性能劣化。下文中，将这一效应称为“数据信号消除”。

第二，这些噪声参考信号源往往具有许多噪声信号的复杂合并。各种噪声源一般会以不同方式耦合到噪声参考信号和DSL数据线路中。例如，DSL线路上不存在的一些噪声会耦合到噪声参考信号中。在这种情况下，仅用于减少总宽带噪声能量的传统消除方式(例如LMS)会在实现任意DSL传输性能改善方面获得较差的结果。例如，LMS消除器会集中于大能量窄带AM噪声，实现AM频带的适度比特率提高，同时在其它波段中产生较大的噪声恶化。一般来说，宽带能量减少算法不具有优化集中于会导致最优DSL数据传输性能提高的区域中的频带消除的能力。

已提议了各种方案来克服这种特性的噪声参考信号所导致的问题。所提议的每个方案都具有某些限制和部署问题。

若干已提议的方案涉及使用普遍可利用的来源于电话线路的噪声参考信号源的技术。优选使用这种容易利用的噪声源以便于进行大范围的部署。

然而，这些技术中没有一种技术提供用于减轻由常常在来源于电话线路的噪声参考信号源中找到的残余DSL数据信号所导致的不利的DSL数据信号消除效应的有效方法。Cioffi等人在美国专利5,995,567中描述了仅在无DSL数据传输时段期间训练噪声消除器以便解决该问题。所提议的该技术用于乒乓时间双工异步DSL(ADSL)系统，由于普遍使用的频分复用器(FDD)和回声消除DSL技术不具有US 5,995,567所需的重复静默时段，因此该系统在当今世界的全球部署中具有很低的适用性。Magesacher的“Analysis of Adaptive Interference Cancellation Using Common-ModeInformation in Wireline Communications(利用有线通信中共模信息的自适应干扰消除的分析)”，进一步描述了DSL数据信号消除的问题，并且得出结论：利用来源于共模线路的噪声参考信号的噪声消除器在数据传输期间进行适配时恶化DSL性能(因此不易适用于普遍部署的DSL技术)。

Amrany等人的美国专利6,999,504描述了使用DSL线路共模信号作为噪声参考信号。虽然由于这种信号可用于所有的DSL连接而期望使用这种信号，但Amrany并未解决数据信号消除或非最佳频带焦点的问题。实际上，这些问题限制了共模信号作为噪声参考信号以与传统消除技术一起使用时实现DSL传输线路性能改善的使用。

其它方式描述了改善噪声消除器处理在来源于线路的参考信号源中找到的许多类型的噪声(例如，AM、脉冲、谐波和/或串扰、噪声等的多个源)的能力。Cioffi等人在公开号为WO 2008/045332的PCT公布专利申请中提议了基于存在的噪声的种类分析噪声参考信号并调节消除参数。此处所描述的技术包括存储系数集、应用消除阈值并合并解调反馈。这些方式有助于噪声消除器针对存在的噪声种类而优化消除，但并不直接解决由于噪声参考信号中的残余DSL数据信号所导致的数据信号消除问题。

下面提出的其它技术提议使用更佳的噪声参考信号源。这种特性的方式由于可能从所提议参考信号源中消除的噪声量和/或所提议参考信号源的可用性有限而具有有限的适用性。

Fischer等人在美国专利7,003,094中描述了使用AM无线电接收机来产生可能不遭受与来源于线路的噪声参考信号源相关联的问题的合适AM噪声参考信号。该方式对于消除来自一个或多个AM无线电站的传输的噪声有效。然而，由于AM传输噪声可能不是较大的噪声有害源之一，因此AM接收机作为噪声参考信号源的使用对于DSL网络的总体性能并不提供大的改善。

Bingel等人在美国专利6,477,212中描述了来源于诸如天线之类的独立检测器件的噪声参考信号。实际上，如果检测器与线路信号分离至与来源于线路的噪声参考相关联的问题不存在的程度，则该检测器不会产生非常相关的噪声参考信号。串扰以及诸多线路耦合脉冲和谐波噪声将不会在线路绝缘的检测器中得到很好的表示。这种方式主要适合于AM和业余无线电广播信号的消除。仅这些类型的噪声的改善对于DSL网络具有有限的总体益处。

矢量化DSL噪声消除是通过向消除设备提供来自可能具有串扰影响的其它DSL发射机的理想参考信号而提供多DSL串扰源的有效消除的方式。虽然这是减少DSL串扰干扰的有效方法，但它仅适用于具有很大改进的架构的新系统，其中该架构支持在DSL接入多路复用器(DSLAM)调制解调器之间共享发射信号源。此外，矢量化DSL不能解决诸如AM无线电传输之类的其它外部噪声源或在DSL连接的客户端设备(CPE)末端处的脉冲噪声的消除。

Shah等人在公开号为WO 2004/027579的专利合作条约(PCT)申请中描述了使用互连的多个接收机，使得从一条线路接收的数据信号可以用于消除另一条线路上的串扰。该方式需要来自多个接收机的互连路径，因而不适用于大多数DSL网络装置。

现有技术的显著改进通过本发明的实施例来完成，该实施例能够克服噪声参考信号中存在的残余DSL数据信号所导致的问题和/或能够优化噪声消除器的频带消除焦点，使得来源于易利用线路的噪声参考信号可以用于改善DSL网络的总体性能。

发明内容

本发明的实施例使得能够使用来源于易利用电话线路的噪声参考信号(或其它类似的噪声参考信号)来消除DSL噪声损害，从而有利地改善DSL网络的总体性能。通过利用来源于线路的噪声参考，本发明的实施例能够探测存在于DSL线路上的多个噪声类型并将其消除，并且非常适合于进行大范围部署，包括作为当今超过3亿条DSL线路的改进升级。

具体来说，本发明的一个实施例通过以下方式便于有利地使用来源于线路(或其它类似)的噪声参考：

a)减轻残余DSL数据信号存在于噪声参考信号中时导致的不利的数据信号消除，从而使得i)噪声消除能够用于改善DSL数据传输性能并且ii)消除系数能够在数据传输期间进行适配；

并且

b)将消除过程的频带消除焦点从传统消除器(例如LMS方式)的总能量减少目标偏移到为了更好的DSL性能提高而优化的频带消除焦点。

这些功能可以单独使用或结合使用以实现对来源于线路的噪声参考信号的有利使用。

本发明的一个实施例利用三项技术中的一项或多项来克服残余DSL数据信号能量存在于噪声参考信号中时导致的不利的数据信号消除。每项技术都采用DSL同步符号的重复特性来避免、减轻或削弱不期望的数据信号消除。这些技术可以单独使用或任意结合使用。

过程的初始步骤是获取并存储DSL同步符号或简称为同步符号的无噪声表示。同步符号为最宽泛部署的DSL线路传输标准的特征。第一项技术使用所存储的无噪声同步符号来训练从噪声参考信号中去除大量残余DSL数据信号的噪声参考“清除”能量消除回路。该技术减轻或除去数据信号消除问题。

第二项技术使用所存储的无噪声同步符号来创建模拟的数据传输静默的重复时段。这些时段在同步符号传输期间通过从实际的DSL线路同步符号传输信号中减去所存储的同步符号而被创建。在利用该技术时，仅在模拟的数据静默时段期间更新主要的DSL噪声消除回路，从而避免可能保留在噪声参考信号中的残余DSL数据信号所导致的数据消除。因此，在同步符号时段期间学习消除系数，然后在随后的数据符号时段期间将其用于实现噪声消除。表示噪声参考信号源与DSL线路的空间耦合的系数，在随后的数据符号时段期间有效，这是因为空间耦合相对时间不变。消除系数的微小改变可以通过在重复的同步符号时段期间由更新过程进行追踪。

第三项技术涉及避免或削弱在检测到噪声参考信号与DSL数据信号之间的相关性的频带中所尝试的噪声消除。噪声参考信号与所存储的无噪声同步符号之间的相关性在同步符号传输时段期间进行测量。该分析识别在噪声参考信号中存在相关的DSL数据信号的频带。第三项技术与频带灵活的噪声消除过程结合使用，该频带灵活的噪声消除过程可以被引导以避免或削弱在检测到相关性的频带中的消除尝试。采用噪声参考信号会有所帮助的频带，而避免或削弱不利的频带。

用于克服残余DSL数据信号能量存在于噪声参考中时所导致的不利的数据信号消除的另一项技术，涉及存储器和平均或预测过程的使用。该方式在感兴趣的噪声参考信号(例如由60Hz谐波、电视机、计算机显示器、电源或电动机所产生的噪声)本质上为周期性时有用。通过分析或平均随时间的多个信号样本，可以抑制不利的DSL数据信号，其中每个样本是周期性的并且具有感兴趣的噪声信号。注意，该技术还用于从其它形式的不想要的信号能量中提取感兴趣的周期性噪声参考信号。

本发明的实施例进一步通过将频带消除焦点从传统消除器(例如，LMS方式)的总能量减少目标偏移到为了更好的DSL性能提高而优化的可替代频带消除焦点，而便于使用来源于线路的噪声参考信号。

频带消除焦点优化过程中的第一步骤是分析DSL线路信号和噪声参考信号，以便确定a)噪声消除对于DSL性能提高会最有利，b)消除尝试会不利，并且应当避免，并且c)会对DSL线路信号具有可忽略的影响的频带。

过程中的第二步骤是向频带灵活的噪声消除器提供频带引导信息。频带灵活的消除器可以通过包括对信号和频域自适应系数进行快速傅立叶变换(FFT)分析的多项技术中的任一项来实施。

信号和噪声分析可以涉及结合使用以确定最佳频带引导的任意项技术。可以对DSL线路信号进行评估以确定使用的频带以及可能使用的频带。据此，可以引导消除过程以削弱不会由每条线路上的DSL线路使用的频带。

可以对噪声参考信号进行评估以确定噪声类型和噪声能量PSD(功率谱密度)。所存储的无噪声同步符号可用于创建模拟的数据传输静默的时段，在该时段中，可以测量DSL线路噪声本底。噪声参考信息可以与噪声本底估计相结合以确定噪声消除最可能有利于DSL性能的带宽。例如，该特性的分析可以确定，如果DSL调制解调器会被AM无线电传输信号及其FFT旁瓣所损害，则消除AM无线电传输信号会带来大的益处，或者该分析可以确定，将消除聚焦于其它波段的宽带噪声会比消除AM无线电传输信号对DSL性能提供更大的益处。

相关技术可以用于进一步增强最佳频带消除焦点的分析和识别。噪声参考信号可以与实际DSL数据线路信号和/或在模拟的数据传输静默时段期间的线路信号相关。将该信息与同步符号相关数据进行合并可以帮助识别噪声参考信号上能量，该噪声参考信号a)与DSL数据信号相关，b)与DSL线路上的线路噪声相关，和/或c)彼此不相关。该信息可以用于进一步引导频带灵活的消除器以聚焦于对DSL性能最有利的频带上。

除了根据本地信号分析进行引导之外，集中式网络性能管理系统可以向频带灵活的消除器提供输入和引导。网络意识(aware)过程可以追踪诸如用户感知到的增益与所尝试的消除类型、每天中噪声活动的时间或每天中性能需求的时间之类的额外有利的信息。

由以上所述过程提供的频带引导可以导致相对于以减少总体噪声功率为目标的传统消除技术所得到的噪声消除系数有可观的改变。所改变的消除系数导致DSL调制解调器性能得到增强。另外，频带消除焦点优化过程可以自适应，使得噪声消除引导追踪线路和噪声条件的改变。

依赖于特定实施例的功能目标，可以独立或结合使用数据消除避免功能和频带消除优化焦点功能。

虽然上述技术在利用来源于线路的噪声参考信号时是有利的，但应当注意，本发明的实施例有利地适用于包括残余DSL数据信息的任意噪声参考信号，并且适用于包含复杂信号的任意噪声参考信号，使得DSL性能从频带消除焦点优化而不是总体噪声减少目标中得益。

附图说明

本发明的实施例通过示例的方式而不通过受附图限制的方式示出，附图中相同的附图标记指示相似的元件。应当注意，在本公开内容中对“一”或“一个”实施例的引用并非必要地指同一实施例，并且这种引用意味着“至少一个”。

图1示出可以实施的本发明实施例的DSL网络。

图2示出本发明的至少一个实施例。

图3示出用于计算频带消除焦点参数的方法。

图4示出用于同步符号获取和追踪的方法。

图5示出用于获取DSL同步符号的方法。

图6示出用于获取DSL同步符号的方法。

图7示出集中式网络性能管理中心与本发明之间的可能的通信信道。

图8示出参考清除过程的方法。

图9示出使用无噪声同步符号来创建模拟的传输静默的方法。

具体实施方式

图1示出涉及本发明一个实施例的DSL网络。被称之为DSLAM(100)的一组DSL调制解调器通常位于中央局(108)内。另外，接收DSL调制解调器各自位于客户端(109)处。电话线路(103)承载从DSLAM到调制解调器的DSL信号。线路(103)还可以选择性地提供语音频带电话信令。电话线路103通常包括双绞线，这种双绞线可以是合并于在噪声消除器101的位置处终止的导线的公共束带内或与该公共束带分离的多个双绞线对中的一个。额外的电话线路(105)提供到其它客户的DSL通信。

噪声消除器(101)代表位于客户端内的本发明的一个实施例。噪声消除器(101)使用在噪声参考输入(104)上找到的噪声参考信号来减少线路(103)上的干扰噪声，从而增强所附接的调制解调器(102)的DSL性能。噪声消除器(101)在客户端内的位置增强了其消除调制解调器输入端处的干扰噪声的能力。本发明的其它实施例包括将消除器(101)集成于调制解调器中，或者集成于位于客户端外部的设备中。与调制解调器物理分离的本发明实施例会有助于在调制解调器位置(例如，涉及在调制解调器终止之前将DSL信号调制到同轴电缆上的装置)处不易获得噪声参考信号的建筑物中进行部署。

噪声参考信号(104)代表被消除器(101)用作噪声消除过程的输入的一个或多个输入。噪声参考信号可以来源于相关联线路(103)上的共模或差模信号，并且来源于本地附近的任何其它电话线路，例如合并于在消除器的位置处终止的导线的公共束带内或与该公共束带分离的任意双绞线中的任意导线，而不考虑该线路是否有DSL信令或语音频带信令存在。噪声参考信号的可替代源包括天线和建筑物地面参考连接。DSL噪声消除设备使用来源于电话线路信号的噪声参考信号是有利的，这是因为一个或多个电话线路易于用在DSL装置处，并且因为电话线路常常包含待消除噪声的表示。然而，在来源于电话线路的噪声参考信号源上存在的噪声信号的复杂特性常常使传统噪声消除算法降低DSL性能。本发明的一个实施例包括使得来源于线路的噪声参考信号能够与复杂噪声信号一起使用，以便有利地减少噪声并改善DSL性能的技术。

DSL连接信号(110)示出与所附接的调制解调器相关联的一部分DSL数据信号可以连接到噪声参考信号(104)中。通常，噪声参考信号中残余DSL数据信号的存在经由路径(110)会使消除器(101)消除DSL数据信号，从而使DSL性能劣化。本发明的一个实施例包括通过消除器(101)减轻或除去DSL数据消除的技术，使得具有残余DSL数据信号成分的噪声参考信号(104)可以用于有利地减少DSL线路噪声并改善所附接DSL调制解调器(102)的性能。

串扰信号(106)将来自其它数据传输线路(105)的数据信号串扰干扰耦合到电话线路(103)和噪声参考输入(104)两者上。串扰干扰源可以是其它DSL发射机或诸如T1或ISDN之类的其它数据通信协议。噪声干扰信号(107)代表来自多个源的耦合到电话线路(103)和噪声参考输入(104)两者上的多个噪声信号。普遍发现的噪声干扰信号包括AM广播、来自TV和计算机的谐波信号以及来自各种家用电器及其它电子或机电设备的宽带脉冲干扰。注意噪声源存在于客户端(109)的外部和内部两者处。

具有多个干扰噪声信号之表示的噪声参考信号(104)可以由消除器(101)使用来减少来自多个噪声源的干扰，从而改善所附接调制解调器(102)的DSL性能。然而，诸如LMS之类的用于减少线路(103)上总体噪声功率的传统消除技术，可能不会提供对DSL性能的最佳改善。本发明的实施例包括如下技术：分析噪声参考信号和线路信号，并根据该分析提供对消除器(101)的频带引导，使得完成更佳的频带消除焦点，从而实现对DSL性能的更大改善。

图2示出本发明一个实施例的框图。该图以独立逻辑块描绘了本发明的各种功能方面。在一个实施例中，可以以硬件来实施一个或多个逻辑块。可替代地，可以以固件实施一个或多个逻辑块。例如，考虑通过例如对调制解调器的固件升级来实施本发明的实施例。线路端口(210)提供到DSL DSLAM(100)的电话线路连接，调制解调器端口(211)提供到客户端中相关联的DSL调制解调器的连接，并且噪声参考端口(212a-n)提供一个或多个噪声参考信号的输入。

自适应噪声消除滤波器(201a-n)从各个噪声参考信号(212)中提取噪声消除信号(214)，其包含存在于端口(210)处DSL线路上的噪声的逆象。合并器(202)将噪声消除信号(214)与DSL线路信号合并，使得经由调制解调器端口(211)呈现给相关联客户端调制解调器的最终信号，具有减少的噪声干扰并支持改善的DSL性能。

自适应噪声消除滤波器(201)具有可编程系数，因此可利用根据本发明一个实施例的数据滤波技术来实施。本领域技术人员会认识到，这些滤波器及相关联的功能可以被配置为处理时域或频域信号，并且这种处理可以利用数字逻辑或微处理器和软件来实施。在一个实施例中，自适应噪声消除滤波器(201)被实施为例如128点的长且宽的带宽FIR滤波器以及可以被引导以处理窄带AM或谐波信号的一个或多个窄带滤波器的并行组合。

合并器电路(202)可以利用模拟延迟线路和混合电路来实施，使得噪声消除信号主要出现在附接到端口211的调制解调器的方向上，其中模拟延迟线路被配置为匹配噪声消除过程的信号处理延迟。在一个实施例中，合并器电路(202)利用被配置为将电话线路信号拆分成独立的上游和下游信号路径的双混合电路来实施。在该配置中，噪声消除信号仅应用于下游信号路径。双混合配置使得能够对下游信号进行可能的放大和/或频率补偿，从而可以减少调制解调器噪声本底和/或动态范围的负面影响。在一个实施例中，利用有利于减少误差信号(213)中存在的上游信号的能量的自适应混合消除技术来实施混合。

噪声消除控制块(200)将噪声消除滤波器(201)的系数适配为使得在合并器(202)处完成噪声的有利减少。消除控制功能实体(200)寻求噪声参考输入与误差信号(213)之间的能量相关性。在诸如LMS之类的传统消除算法中，消除滤波器系数被适配为最小化存在于误差信号(213)上的噪声参考信号的能量，该误差信号(213)导致DSL线路上相关噪声信号成分的消除。下面描述一个基于LMS的这种方式。噪声消除领域的技术人员会非常熟悉这些技术和实施方式，以及相似的LMS和自适应滤波技术。

假设x_n表示在离散时刻n来自线路(210)的信号，y_n表示在离散时刻n来自调制解调器(211)的信号(213)，并且r_n′表示在离散时刻n的清除参考信号(219)。滤波器(201(a))包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，其抽头(tap)由w_n表示。噪声消除控制块(200)以最小均方(LMS)或正则最小均方(RLMS)算法所描述的方式来控制滤波器(201(a))的抽头。在这种情况下，噪声消除滤波器(201(a))模块所使用的滤波器抽头可以根据下列LMS/RLMS更新公式由噪声消除控制块(200)来更新：

w_n←w_n+μ(r_n′·y_n)

或者：

$w_n\←w_n+\mathrm{\μ}(\frac{r_n^{\′}}{\left|r^{\′}\right|}\·y_n)$

其中μ是是由噪声消除控制块(200)调节的参数，并且|r|表示信号r_n的平均功率。

在本发明的一个实施例中，信号分析功能实体(203)用于有利地指引噪声消除控制块(200)的频带消除焦点。该引导会将由传统的能量最小化方式实现的频带消除焦点偏移到导致更好DSL性能的本发明实施例。频带引导信息(217)可以采用许多格式，包括对避免或削弱某些频带中的频带消除的引导、对某些频带中的焦点消除的引导、和/或对释放或忽视其它频带中的消除结果的引导。引导信息(217)可以包含与所识别频带中的每一个的消除引导相关联的诸如阈值、限制和时间常量之类的其它参数。

包括信号分析功能实体(203)的本发明实施例具有频带灵活的噪声消除控制功能实体(200)，其能够将以上所述类型的频带引导信息(217)进行合并。LMS算法可以被改进并被适配以接受频率消除引导。一个实施例利用傅立叶变换和自适应频域LMS算法，以便于接受频带消除信息。可替代地，时域消除算法可以被适配以接受频带消除引导。下面讨论示例实施例，同时注意本领域技术会熟悉类似的实现技术。

假设Y_n表示在离散频率n下来自调制解调器(21)的信号的傅立叶变换，并且R_n′表示在离散频率n下参考信号(212)的傅立叶变换。滤波器(201(a))包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，其抽头由w_n表示。噪声消除控制块(200)以最小均方(LMS)或正则最小均方(RLMS)算法所描述的方式来控制滤波器(201(a))的抽头。在这种情况下，“滤波器”模块所使用的滤波器抽头可以根据下列公式由噪声消除控制块(200)来更新：

w_n←w_n+IFFT[μ_n(R_n′·Y_n)]

或者：

$w_n\←w_n+\mathrm{IFFT}\left[{\mathrm{\μ}}_n(\frac{R_n^{\′}}{\left|R^{\′}\right|}\·Y_n)\right]$

其中μ是由“控制逻辑”调节的依赖频率的LMS自适应参数，IFFT表示快速傅立叶逆变换，并且|R′|表示信号R_n′的平均功率。

在一个实施例中，信号分析功能实体(203)执行多个分析操作以确定由噪声消除控制块(200)使用的有利频带消除引导信息(217)。各自具有重要性加权因子的多个分析例程合并在一起，以产生总体频带消除引导。

信号分析功能实体(203)内的一个分析技术涉及DSL信号(210)的频谱分析，以便确定相关联的调制解调器不会接收到数据的频带。例如，分析例程通过本地调制解调器接收机识别出上游信号频带和高衰减下游频带为不可使用。该信息用于指引消除器释放约束或尽可能忽视在不可使用的下游频带中的消除结果。提供该信息给消除控制块(200)是有利的，这是因为噪声消除滤波器(201)对于可实现的传递功能具有约束，使得释放低重要性的频带中的需求会增强滤波器的能力，从而满足较高重要性的频带的需求。

信号分析功能实体(203)内的另一分析技术涉及分析噪声参考信号(212a-n)，以便评估存在的噪声的类型。可识别噪声类型包括宽带噪声、AM噪声、谐波噪声和脉冲噪声。对DSL解调具有理解的分析例程可以针对哪种类型的噪声正引起较大的DSL损害做出评定。对DSL线路信号(210)PSD的分析可以帮助做出这种确定。该例程向噪声消除控制块(200)提供频带消除引导信息(217)以将消除指向最有利的噪声类型的减少。引导可以快速地被调节以适应于正在变化的噪声条件，例如存在噪声脉冲。应当注意，从试图优化DSL线路的益处所得到的引导有利地改进了可能从传统能量减少方式获得的结果。例如，分析可以确定，消除高能量窄带AM信号仅存在小的增益，因此可以指引消除器来消除导致较大DSL性能增强的较低能量的宽带串扰信号。

图3示出应用如上所述的有利的频带消除引导的方法300。注意，该方法包括判断支路325，其会使相关联的调制解调器在335处进行再训练，以便利用改善的噪声消除。

图3中，节点310“计算DSL信号和参考信号统计数据”表示记录参考信号(212)和线路信号(210)并根据这些数据计算所得出的统计数据的过程。节点315“如果可用，则检索由网络管理系统提供的频率灵活的消除引导”对应于从外部网络管理系统采集参数和控制。接下来，节点320“计算并存储可以进行有利噪声消除的频率参数以及需避免或削弱的频带”，表示基于前述步骤中收集的DSL信号和参考信号以及外部信息来对统计数据进行整合，以确定可能受益于和不会受益于噪声消除的频带。节点325“是否需要再训练以接收来自调节后的频率参数的益处”，描绘了确定是否需要重新初始化调制解调器以便实现在前述步骤中计算的参数的益处。如果需要重新初始化，则节点335“强制调制解调器进行再训练”表示使DSL调制解调器(102)重新初始化的过程。

信号分析功能实体(203)内的另一分析技术涉及将噪声参考信号(212)与无噪声DSL数据信号的评定相关联，以便确定消除会消除DSL数据信号的频带。该分析涉及获取和存储DSL同步符号(216)的无噪声表示。同步获取和存储块(204)执行该功能。本领域技术人员熟悉同步符号获取技术。块(204)获取并追踪重复的DSL同步符号传输、捕获并存储该同步符号，并对许多符号进行平均，以创建无噪声同步符号(216)的表示。一些DSL协议使用不同的同步符号，在这种情况下，创建并存储每个特定类型的表示。

图4、5和6示出如上所述的用于获取和追踪同步符号的方法400、500和600。参见图4，在410处表示为“检测线路信号中DSL数据信号的存在”的进程的第一步骤，验证目前在DSL线路(103)上激活了DSL线路传输。一旦检测到DSL数据信号的存在，就在表示为“利用方法(a)或(b)获取DSL同步符号”的节点415中获得同步符号的时序，其中方法(a)在图5中描绘出，而方法(6)在图6中描绘出。该进程可以在DSL调制解调器(102)的训练进程期间、在DSL调制解调器(102)的SHOWTIME操作期间或在诸如SELT、DELT之类的DSL调制解调器(102)的诊断操作和本领域技术人员熟悉的类似诊断模式期间发生。一旦获得最近的同步符号时序，节点420“同步符号边界触发”就表示一直等到预期发生下一同步符号边界的过程。一旦预期下一同步符号出现，则在被表示为“捕获同步符号并将所获取的同步符号与之前的同步符号进行比较”的节点425处，捕获新的同步符号，并将其与之前的同步符号进行比较。如果发现当前的同步符号与之前的同步符号相似，则在被表示为“更新并存储无噪声同步符号的估计”的节点430处，更新并存储无噪声同步符号的估计，并且控制返回节点420“同步符号边界触发”。

如果观测到相异，则该差异可能源于比特交换、增益调节、时序信令或其它形式的在线重配置(OLR)动作(如在适用于特定芯片集实施方式的DSL传输标准或拥有者中限定的)。节点435“由于比特交换/增益调节/时序/OLR而产生差异”表示确定最近的同步符号中的相异是否归因于前述原因的过程。如果归因于这种原因，则节点440“在受影响频带中重新开始无噪声同步符号的平均”，表示重新开始估计受影响的相异区域中的无噪声同步符号的过程。在一个示例中，增益调节会引起同步符号的PSD在某些频率下变化。在检测到增益调节的情况下，重新开始过程对应于在PSD因为增益调节而改变的那些频带中重新开始噪声同步符号获取过程，同时在不发生改变的频带中再训练无噪声同步符号的现有估计。

如果检测到相异，但该相异并不归因于在节点435“由于比特交换/增益调节/时序/OLR而产生差异”处检测到的原因，则节点445“丢弃同步符号”表示删除并重新初始化所存储的无噪声同步符号的过程。这之后，控制返回被表示为“检测线路信号中DSL数据信号的存在”的节点410。

图5提供在图4中被表示为“利用方法(a)或(b)获取DSL同步符号”的节点415处所采取的进程的示例性实施例(表示为“方法(a)”)的细节。在该方法中，表示为“通过检查DSL线路信号的时间相关性来检测DSL线路信号中的DMT符号边界”的节点510，表示确定DSL线路信号中出现的DMT符号帧的开始时间和结束时间的过程。该过程可以通过检查由于DMT符号中的循环前缀或后缀所导致的样本相关性来实施，其中循环前缀或后缀是大多数DSL线路传输标准的特征。接下来，通过检查DMT符号边界随时间的改变，在被表示为“训练相位补偿回路”的节点515处，获得存在于噪声消除器(101)中的本机振荡器与存在于例如DSLAM(100)中的远端振荡器之间的信号相位锁定。相位补偿回路可以被实施为锁相环(PLL)、数字锁相环(DPLL)、压控振荡器(VCO)、压控晶体振荡器(VCXO)的任意组合，或者可以实施为本领域技术人员所熟悉的其它这种技术。接下来，被表示为“相位补偿回路被锁定？”的节点520，示出确定相位补偿回路的训练是否成功以及系统是否保持自动跟踪相位补偿时序的过程。如果被解锁，则控制返回节点510“通过检查DSL线路信号的时间相关性来检测DSL线路信号中的DMT符号边界”。否则，被表示为“检测并追踪DMT超帧内的同步符号位置”的节点525，对应于确定DMT超帧结构内的同步符号位置的过程。若干DSL传输标准限定超帧的概念，其由多个DMT符号组成。基于所确定的位置，节点530“传输同步符号边界触发”对应于在指示同步符号何时出现的时刻产生触发、中断、信号、标志或其它本领域技术人员已知的这种指示。这种触发由诸如图8中840处的判断“同步符号边界触发”之类的需要同步符号同步的其它过程所接收。在该图中描述的过程通过返回节点510“通过检查DSL线路信号的时间相关性来检测DSL线路信号中的DMT符号边界”而不断重复。

图6中示出另一示例性实施例(表示为方法(b))。首先，被表示为“检测DMT超帧内的同步符号位置”的节点610，表示直接确定DSL线路信号中出现的DMT符号帧的开始时间和结束时间的过程。接下来，通过检查DMT符号边界随时间的改变，在被表示为“追踪相位补偿回路”的节点615处，获得存在于噪声消除器(101)中的本机振荡器与存在于例如DSLAM(100)中的远端振荡器之间的信号相位锁定。被表示为“相位补偿回路被锁定？”的判断节点620，示出确定相位补偿回路的追踪是否成功以及系统是否保持自动跟踪相位补偿时序的过程。如果被解锁，则控制返回节点610“检测DMT超帧内的同步符号位置”。否则，基于所确定的位置，节点625“传输同步符号边界触发”对应于在指示同步符号何时出现的时刻产生触发、中断、信号、标志或其它本领域技术人员已知的这种指示。该进程通过返回节点610“检测DMT超帧内的同步符号位置”而不断重复。

在信号分析功能实体(203)内涉及将噪声参考信号(212)与无噪声DSL数据信号的估计相关以便确定消除会消除DSL数据信号的频带的分析技术中，假设表示在离散时刻n(相对于第p个同步符号的开始)在第p个同步符号时段期间来自线路(210)的信号，并且表示在离散时刻n(相对于第p个同步符号的开始)对所存储的无噪声同步符号的估计(216)。所存储的无噪声同步符号可以通过在总共P时段上对进行平均来计算，如下所示：

${\hat{s}}_n\←\frac{1}{P}\underset{p}{\mathrm{\Σ}}{s}_n^p$

或者通过利用对诸如以下一阶IIR滤波器之类的滤波器进行平均来计算：

${\hat{s}}_n\←\mathrm{\α}{\hat{s}}_n+(1-\mathrm{\α})s_n^p$

其中α为由噪声消除控制块(200)控制的自适应参数。

注意，所存储的无噪声同步符号可以用作在同步符号传输时段期间对所传输的无噪声数据信号的估计。因此，在同步符号传输时段期间将噪声参考信号(219)与所存储的无噪声同步符号(216)相关会产生噪声参考信号中存在残余的相关数据信号的频带的指示。该信息用于指引噪声消除控制块(200)避免或削弱在这种频带中的频带消除尝试，从而避免对DSL数据信号的不利消除。

在该分析技术的一个实施例中，假设表示在离散时刻n(相对于同步符号的开始)对所存储的无噪声同步符号的估计(216)，并且r_n′表示在离散时刻n(相对于同步符号的开始)的噪声参考信号(219)。然后计算：

$C_n\←\mathrm{FFT}[{\hat{s}}_n\·r_n^{\′}]$

其中FFT表示快速傅立叶变换操作。将被避免的频带被选择为，表示为f(C_n)的C_n的规定函数呈现出超过指定阈值的值的那些频带。

本发明的一个实施例具有通过减少或减轻可能存在于噪声参考信号中的残余DSL数据信号来“清除”噪声参考信号的能力。接下来讨论执行该功能的块207、208和209。即使在该噪声清除功能的情况下，以上所述的频带消除避免功能也是有帮助的，这是因为清除过程并不完美。本发明的另一实施例不具有块207－208，在这种情况下，以上所述的频带消除避免功能非常重要。

信号分析功能实体(203)内的又一分析技术涉及对噪声参考信号(212)与所估计的线路噪声信号(218)一起进行分析，以便确定哪些频带最可能会产生有利的噪声消除。通过在同步传输时段期间从数据线路传输信号(210)中减去以上提及的所存储的无噪声同步信号(216)，来产生估计的线路噪声信号。求和块(206)执行这种功能。噪声参考信号与所估计的线路噪声信号的相关会产生将产生最有效的线路噪声消除的频带的表示。信号分析块(203)区分该频带信息的优先次序，并将其与所有其它信号分析过程的频带结果合并，从而为噪声消除控制块(200)产生优化的总频率引导(217)。

在该分析技术的一个实施例中，假设表示在离散时刻n(相对于第p个同步符号的开始)在第p个同步符号时段期间来自线路(210)的信号，并且表示在离散时刻n(相对于第p个同步符号的开始)对所存储的无噪声同步符号的估计(216)。然后，在离散时刻n(相对于第p个同步符号的开始)所估计的线路噪声信号可以被计算为：

$n_n^p\←s_n^p-{\hat{s}}_n$

最后，可以通过针对存在高噪声的频率检查所估计的线路噪声频带容量，来计算给予有利噪声消除的频带。该过程的一个实施例被描述如下。假设w_n表示在离散时刻n的预定义开窗函数，FFT表示快速傅立叶变换操作，并且表示在离散频率n下所估计噪声的PSD。然后，计算

$N_n\←\mathrm{FFT}[w_n\·n_n^p].$

可以通过查找使N_n值的幅度较大的离散频率n而推导出提供可能的消除的频带，其中N_n值对应于已知干扰源(例如已知的电视谐波频率或已知的AM发射频率)。识别有用频带的过程的第二实施例可以以数学方式表示如下。限定C_n为

$C_n\←\mathrm{FFT}[w_n\·r_n^{\′}\·n_n^p].$

其中r_n′表示信号(219)。然后，提供可能的噪声消除的频带可以被选择为，表示为f(C_n)的C_n的规定函数呈现出超过指定阈值的值的那些频带。

除了优化频带消除引导信息之外，信号分析功能实体(203)还可以向噪声消除控制块(200)提供关于每个频带内的特定消除参数的引导。示例包括：对用于使能自适应的能量阈值、自适应时间常量、系数衰变时间常量、自适应暂停指南的设置进行优化，并安装所存储的已发现与某些检测到的噪声特性相匹配的系数。对噪声参考信号(212)的诸如PSD、噪声类型、带宽、持续时间和重复率之类的特征进行分析可以为这些参数中的每一个提供引导。例如，如果确定噪声特征以适度快速的速度改变，则可以指引自适应系数足够快地适应，以便跟上噪声消除。交替地，如果发现脉冲噪声源具有突发接通/断开(burst on/off)特性，则可以指引这些系数在断开时段期间保留，使得它们在脉冲噪声返回时具有正确的值。在另一示例中，如果检测到过高的脉冲噪声信号，则可以指引这些系数暂停自适应，使得过多能量不会误导噪声消除滤波器(201)。分析例程可以基于其计算出的对用户吞吐量或服务质量的影响或实际影响，区分所检测到的每个噪声源的噪声消除的优先次序。

一些实施例可以包括到本地调制解调器的通信路径，在这种情况下，上述信号信息中的一些可以通过向本地调制解调器进行查询而获得。示例包括线路噪声、信号PSD和利用的频带。如果可利用，则从本地调制解调器获得误差率信号可以用作反馈，以进一步引导频带消除焦点或其它参数。

除了经由功能实体(203)或本地调制解调器根据本地信号分析进行引导之外，本发明的一个实施例从集中式网络性能管理系统接收输入和配置参数，使得DSL性能得以进一步增强。网络实体可以提供频带消除带引导信息，并且可以提供对以上所述其它消除参数中任意参数的输入或控制。一般来说，网络管理实体具有远大于任意本地设备的网络行为知识，因此其能够有利地引导本地设备的功能。

图7示出在集中式网络性能管理中心与本发明的实施例之间具有若干可能的通信信道的系统700，包括因特网通信信道710和/或陆地电话通信线路720或无线蜂窝通信信道730。

本发明的一个实施例包括用于克服在残余DSL数据信号能量存在于噪声参考信号中时导致的不利数据信号消除的三项技术。每项技术采用DSL同步符号的重复特性以避免或减轻不期望的数据信号消除。这些技术可以单独使用或以任意组合来使用。

参见图2，这些技术中的每一个利用所存储的同步符号(216)的无噪声表示。无噪声同步符号的获取和存储由如上所述的功能实体(204)执行。

三项技术中的第一项涉及将大多数残余DSL数据信号从噪声参考信号中减去。这被称做参考“清除”处理。再次参见图2，自适应参考清除滤波器(208a-n)从DSL线路信号(210)中提取参考清除信号(215)，其包含存在于噪声参考信号中的残余DSL数据信号的逆象。加法器(209a-n)将参考清除信号(215)与噪声参考信号(212)合并，从而消除存在于噪声参考信号中的残余DSL数据信号成分。

参考清除控制功能实体(207)将参考清除滤波器系数适配为实现残余DSL数据信号从噪声参考信号(212)中的最佳去除。为了训练参考清除滤波器的系数，功能实体(207)通过利用所存储的无噪声同步符号(216)作为无噪声数据信号的表示来完成最佳的数据去除(参考清除)。注意，该表示仅仅在同步符号传输期间有效，因此功能实体(207)仅仅在同步符号时段期间更新系数。由于所存储的同步符号仅表示DSL线路信号的数据信号成分(即不包含线路噪声)，因此所训练的限制仅响应为去除存在于噪声参考信号中的不想要的DSL数据信号。此外，由于线路上的DSL数据信号为宽带，且比线路上的噪声信号大，因此系数训练通过去除不想要的数据的方案来确定。注意，在这种条件下，DSL线路(210)上的噪声与噪声参考信号(212)中的噪声并且来修改由噪声消除滤波器(210)使用的噪声参考信号。自适应消除滤波器(210)适于在不减小消除潜力的情况下接受所改变的噪声参考。

在本发明的一个实施例中，假设在任意可适用的滤波之后，x_n表示在离散时刻n来自线路(210)的信号，并且r_n表示离散时刻n的参考信号(212)。滤波器(208(n))包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，其抽头由w_n表示并且受参考清除控制器(207)控制。然后，离散时刻n的清除参考信号r_n′(219)可以被计算为

r_n′←r_n-w_n*x_n

其中*表示离散时间卷积。假设表示在离散时刻n(相对于同步符号的开始)对所存储的无噪声同步符号的估计(216)。滤波器(208(n))包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，其抽头由w_n表示并且可以根据下列LMS或RLMS公式来更新：

$w_n\←w_n+\mathrm{\μ}({\hat{s}}_n\·r_n^{\′})$

或者：

$w_n\←w_n+\mathrm{\μ}(\frac{r_n^{\′}}{\left|r^{\′}\right|}\·{\hat{s}}_n)$

其中μ为由参考清除控制器(207)调节的参数，并且|r′|表示信号r_n′的平均功率。尽管在前述步骤中示出为时域处理操作，但本领域技术人员应当理解，等同的处理可以在傅立叶域中实现。

图8示出如上所述的参考清除过程的方法800。节点810“初始化参考清除滤波器”表示在启动时即将初始系数设置存储为参考清除滤波器(206)系数。该过程中被表示为“查看参考清除功能是否被激活”的下一步骤820，对应于验证参考清除处理的操作当前是否被参考清除控制逻辑(207)以管理方式激活或去激活。如果被去激活，则处理在该步骤暂停，直到参考清除处理被激活。下一步骤830即将针对无噪声同步符号来检索所存储的值，如在节点“检索无噪声同步符号”处所指示的那样。在被表示为“同步符号边界触发”的节点840中，处理循环一直到指示预期在DSL线路输入(210)上接收到同步符号时的时刻的触发被接收。接下来，在步骤850“在同步符号传输期间采集参考信号输入”中，在与线路(210)上同步符号的接收同步的时刻采集来自噪声参考输入(212)的信号。然后，在节点860“更新并存储参考清除滤波器系数”中，参考清除控制逻辑(207)使用来自之前两个步骤中的数据以更新参考清除滤波器系数并存储所更新的系数。基于参考清除滤波器系数的改变，在节点880“检测参考滤波器系数的收敛”中检测到系数的收敛。如果参考滤波器系数未收敛，则控制返回到节点820“查看参考清除功能是否被激活”。如果系数已收敛，则节点870“噪声本底比最后再训练时低”分析由参考清除处理给与的当前益处，并将其与调制解调器(102)再训练的最后时刻可获得的噪声本底减少益处相比较。如果噪声本底被减少为超过阈值水平，则在节点890“强制调制解调器进行再训练”中强制调制解调器(102)进行再训练。然后，控制返回节点820“查看参考清除功能是否被激活”。

第二项技术使用所存储的无噪声同步符号来创建模拟的数据传输静默的重复时段，在该时段期间，可以更新数据消除系数，而没有消除DSL数据信号的风险。参见图2，在同步符号传输期间，通过由加法器(205)实施将所存储的同步符号(216)从噪声消除误差信号(213)中减去来创建这些时段。由于在这些模拟的数据传输静默时段期间，几乎没有数据信号存在于消除误差信号(213)中，因此消除系数的适配不会导致DSL线路上的数据信号消除。因此，在利用这些技术时，仅仅在模拟的数据静默时段期间更新由噪声消除控制块(200)管理的主要DSL噪声消除回路。

假设表示在离散时刻n(相对于同步符号的开始)对所存储的无噪声同步符号的估计(216)，x_n表示离散时刻n(相对于同步符号的开始)的调制解调器信号(213)，并且r_n′(219)表示离散时刻n(相对于同步符号的开始)的清除参考信号。滤波器(201)包括有限脉冲响应(FIR)滤波器，其抽头由w_n表示并且可以根据下列LMS公式来更新：

$w_n\←w_n+\mathrm{\μ}(r_n^{\′}\·(x_n-{\hat{s}}_n))$

其中μ为由噪声消除控制块(200)调节的参数。尽管在前述步骤中示出为时域处理操作，但本领域即使人员应当理解，等同的处理可以在傅立叶域中实现。

图9示出使用无噪声同步符号来创建模拟的传输静默的方法。首先，节点910“初始化噪声消除滤波器”表示在启动时即将初始系数设置存储为参考清除滤波器(201)系数。该过程中被表示为“查看噪声消除滤波器是否被激活”的下一步骤915，对应于验证噪声消除处理的操作当前是否被噪声消除控制逻辑(200)以管理方式激活或去激活。如果被去激活，则处理在该步骤暂停，直到噪声消除处理被激活。下一步骤920即将针对无噪声同步符号和频率灵活的噪声消除来检索所存储的值，如在节点920“检索无噪声同步符号和频率灵活的消除器设置”处所指示的那样。被表示为“同步符号边界触发”的判断节点925表示等待处理一直到预期在DSL线路输入(210)上接收到下一同步符号边界。接下来，在步骤930“在同步符号传输时段期间采集参考信号和DSL线路信号”中，在与线路输入(210)上同步符号的传输同步的时刻采集来自噪声参考输入(212)和线路输入(210)的信号。在节点935“从所采集的DSL线路信号中减去所存储的同步符号”中，从所存储的无噪声同步符号中减去所采集的DSL线路输入以创建模拟的传输静默的时段。接下来，在节点940“更新并存储噪声消除滤波器系数”中，噪声消除控制逻辑(200)更新噪声消除滤波器(201)系数并存储所更新的系数。基于噪声消除滤波器系数的改变，在节点945“检测消除滤波器系数的收敛”中检测到消除滤波器系数的收敛。如果系数未收敛，则控制返回到节点915“查看噪声消除滤波器是否被激活”。如果系数已收敛，则节点950“噪声本底比最后再训练时低”分析由参考清除处理给与的当前益处，并将其与调制解调器(102)再训练的最后时刻可利用的噪声本底减少益处相比较。如果噪声本底被减少为超过阈值水平，则在节点955“强制调制解调器进行再训练”中强制调制解调器(102)进行再训练。然后，控制返回节点915“查看噪声消除滤波器是否被激活”。

在一些情况下，实施以上技术中的两项来实现最大的益处会是有利的。然而，应当注意，第二项技术会导致相当低的适应性。为了这个原因，一些实施例会选择仅实施第一项技术，以便实现更快的DSL噪声消除回路追踪。

第三项技术涉及避免或削弱在参考信号与DSL数据信号之间检测到相关性的频带中所尝试的噪声消除。噪声参考信号与所存储的无噪声同步符号之间的相关性在同步符号传输时段期间测量。该分析识别出相关的DSL数据信号存在于噪声参考信号中的频带。该第三项技术与频带灵活的噪声消除处理协调工作，其可以被引导以避免或削弱在检测到相关性的频带中的消除尝试。采用噪声参考信号可能有帮助的频带，而避免或削弱不利的频带。

用于克服在残余DSL数据信号能量存在于噪声参考中时导致的不利数据信号消除的又一项技术，涉及使用存储器和平均或预测处理。该方式在感兴趣的噪声参考信号(例如由60Hz的谐波、电视机、计算机显示器、电源或电动机所产生的噪声)本质上为周期性时是有用的。通过分析或平均随时间的多个信号样本，可以抑制不利的DSL数据信号，其中每个样本是周期性的并且感兴趣的噪声信号。各种模式重配置技术可以用于检测和同步对噪声参考信号内的周期性信号的采样。平均处理可以用于改善感兴趣的周期性参考信号，而抑制不利的残余DSL信号。注意，这些技术对于从其它形式的不想要的信号能量中提取感兴趣的周期性噪声参考信号也是有用的。

本领域技术人员容易理解，本发明一个实施例中的任意或所有功能块可以利用模拟技术来实施，或者通过模拟和数字技术的混合来实施，其中数字处理可以或者由硬件逻辑或者由微处理器和软件技术来实施。本领域技术人员还容易理解，数字信号处理可以在时域中执行，或者可以通过时域和频域处理的混合来执行。

这些技术被描述以克服由于噪声参考信号中的残余数据信号所导致的问题，并且无数技术被描述以优化噪声消除的频带焦点，用于改善DSL性能。优选实施例将所有这些共同工作的技术合并起来。替代实施例可以将这些技术的任意子集合并起来。

Claims (25)

1.一种噪声消除系统中的方法，该噪声消除系统经由其噪声参考信号输入端口接收噪声参考信号，所述方法包括进程a和b中至少之一，用于减少在所述噪声消除系统所连接的DSL传输线路上传输的DSL数据信号中的噪声：

a.i.获取并追踪出现在所传输的DSL数据信号中的重复的DSL同步符号，以及对所获取并追踪的DSL同步符号进行平均，以创建重复出现在所传输的DSL数据信号中的DSL同步符号的无噪声表示；并且

a.ii.基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号，减少所传输的DSL数据信号中的噪声；

以及

b.i.分析所接收的噪声参考信号和所传输的DSL数据信号中至少之一，以识别需削弱所传输的DSL数据信号的噪声消除的一个或多个频带；并且

b.ii.响应于所述分析，使所述噪声消除系统削弱所传输的DSL数据信号中所识别的一个或多个频带的噪声消除。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的噪声参考信号包括来自所传输的DSL数据信号的能量，并且进一步地，其中基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声包括：利用所述DSL同步符号的无噪声表示来训练参考清除功能，所述参考清除功能用于减少所接收的噪声参考信号中来自所传输的DSL数据信号的能量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声包括：在所述DSL同步符号重复出现在所传输的DSL数据信号中期间，从噪声消除误差信号中减去所述DSL同步符号的无噪声表示，以创建模拟的在所述DSL传输线路上没有DSL数据信号传输的重复时段；并且

其中，在初始训练序列之后，所述噪声消除系统仅在这种模拟的在所述DSL传输线路上没有DSL数据信号传输的重复时段期间被训练，使得来自所述DSL数据信号的能量不被用于训练所述噪声消除系统。

4.根据权利要求1所述的方法，其中分析所接收的噪声参考信号和所传输的DSL数据信号中至少之一以识别需削弱所传输的DSL数据信号的噪声消除的一个或多个频带包括：测量重复出现在所传输的DSL数据信号中的DSL同步符号的无噪声表示与所接收的噪声参考信号之间的相关性。

5.根据权利要求1所述的方法，其中分析所传输的DSL数据信号进一步包括：分析所传输的DSL数据信号，以识别所述噪声消除系统所连接的客户端设备(CPE)DSL调制解调器不会接收到所传输的DSL数据信号的一个或多个频带。

6.根据权利要求1所述的方法，其中分析所接收的噪声参考信号和所传输的DSL数据信号中至少之一以识别需削弱所传输的DSL数据信号的噪声消除的一个或多个频带进一步包括：从网络管理站接收配置参数，所述配置参数包括在识别所述一个或多个频带时使用的频率引导信息，或者包括用于消除存在于所述噪声参考信号中的特定类型噪声的引导。

7.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声包括：

在所述DSL同步符号重复出现在所传输的DSL数据信号中时，从所述DSL同步符号中减去所述DSL同步符号的无噪声表示，以产生所传输的DSL数据信号中的噪声的估计；并且

分析所传输的DSL数据信号中的噪声的估计和所述噪声参考信号，以识别所传输的DSL数据信号中需施加噪声消除信号的一个或多个频带。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的噪声参考信号从以下各项所组成的信号组的至少之一中选择：在所述DSL传输线路上传输的共模信号或者在位于所述DSL传输线路附近的电话线路上传输的共模信号或差模信号、在作为合并于所述噪声消除系统所连接的双绞线对的公共束带内或与该公共束带分离的一个或多个双绞线对的成员的导线上传输的共模信号或差模信号、从位于所述DSL线路附近的天线中获得的射频信号以及地面参考信号的派生物。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所接收的噪声参考信号为从以下各项所组成的信号组的至少之一中选择的周期性噪声参考信号：60赫兹谐波信号、电视信号、计算机监视器或视频显示设备信号、电源信号和电动机信号，所述方法进一步包括：

随时间采样所述周期性噪声参考信号以获得所述周期性噪声参考信号的多个样本；并且

对所述多个样本进行平均，从而创建平均周期性噪声参考信号，其中基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声包括：基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所述平均周期性噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声。

10.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声包括：

基于存在于所传输的DSL数据信号中的噪声，从所接收的噪声参考信号中产生噪声消除信号，所述产生噪声消除信号根据可编程宽带滤波器和可编程为产生噪声消除信号以减少与所传输的DSL数据信号中的窄带信号相关联的噪声的一个或多个窄带滤波器来执行；并且

将所述噪声消除信号与所传输的DSL数据信号合并，以减少所传输DSL数据信号中的噪声。

11.根据权利要求1所述的方法，基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声包括：

基于存在于所传输的DSL数据信号中的噪声，从所接收的噪声参考信号中产生噪声消除信号，所述产生噪声消除信号包括：分析所接收的噪声参考信号的特征，并且除了在所述分析检测到指示存在过高脉冲噪声的特征时，响应于所述分析而适配所产生的噪声消除信号。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括放大噪声减少后的所传输的DSL数据信号，以减少与处理所述信号的调制解调器相关联的噪声本底的不利影响。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述噪声消除系统与DSL调制解调器集成，所述方法进一步包括：经由所述噪声消除系统与所述DSL调制解调器之间的内部通信路径，向所述调制解调器传输噪声减少后的所传输的DSL数据信号。

14.一种噪声消除系统，包括：

噪声参考信号输入端口，用于接收噪声参考信号；

DSL数据信号输入端口，用于接收在所述端口所连接的DSL传输线路上传输的所传输的DSL数据信号；

一个或多个数字逻辑块，用于执行进程a和b中至少之一以减少所传输的DSL数据信号中的噪声：

a.i.连接到所述DSL数据信号输入端口的同步块，用于获取并追踪出现在所传输的DSL数据信号中的重复的DSL同步符号，以及对所获取并追踪的DSL同步符号进行平均，以创建重复出现在所传输的DSL数据信号中的DSL同步符号的无噪声表示；并且

a.ii.连接到所述同步块、所述DSL数据信号输入端口和所述噪声参考信号输入端口的噪声消除块，用于基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声；

以及

b.i.连接到所述DSL数据信号输入端口和所述噪声参考信号输入端口的信号分析块，用于分析所接收的噪声参考信号和所传输的DSL数据信号中至少之一，以识别需削弱所传输的DSL数据信号的噪声消除的一个或多个频带；并且

b.ii.连接到所述信号分析块的噪声消除块，用于响应于所述分析，使所述噪声消除系统削弱所传输的DSL数据信号中所识别的一个或多个频带的噪声消除。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所接收的噪声参考信号包括来自所传输的DSL数据信号的能量，并且进一步地，其中用于基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声的噪声消除块包括：参考清除逻辑块，用于利用所述DSL同步符号的无噪声表示来训练参考清除功能，所述参考清除功能用于减少所接收的噪声参考信号中来自所传输的DSL数据信号的能量。

16.根据权利要求14所述的系统，其中用于基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声的噪声消除块包括：加法器块，用于在所述DSL同步符号重复出现在所传输的DSL数据信号中期间，从噪声消除误差信号中减去所述DSL同步符号的无噪声表示，以创建模拟的在所述DSL传输线路上没有DSL数据信号传输的重复时段；并且

其中，在初始训练序列之后，所述噪声消除系统仅在这种模拟的在所述DSL传输线路上没有DSL数据信号传输的重复时段期间被训练，使得来自所述DSL数据信号的能量不被用于训练所述噪声消除系统。

17.根据权利要求14所述的系统，其中用于分析所接收的噪声参考信号和所传输的DSL数据信号中至少之一以识别需削弱所传输的DSL数据信号的噪声消除的一个或多个频带的信号分析块，测量重复出现在所传输的DSL数据信号中的DSL同步符号的无噪声表示与所接收的噪声参考信号之间的相关性。

18.根据权利要求14所述的系统，其中所述信号分析块进一步用于：分析所传输的DSL数据信号，以识别所述噪声消除系统所连接的客户端设备(CPE)DSL调制解调器不会接收到所传输的DSL数据信号的一个或多个频带。

19.根据权利要求14所述的系统，其中所述信号分析块进一步从网络管理站接收配置参数，所述配置参数包括在识别所述一个或多个频带时使用的频率引导信息，或者包括用于消除存在于所述噪声参考信号中的特定类型噪声的引导。

20.根据权利要求14所述的系统，其中用于基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所接收的噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声的噪声消除块包括：加法器块，用于在所述DSL同步符号重复出现在所传输的DSL数据信号中时，从所述DSL同步符号中减去所述DSL同步符号的无噪声表示，以产生所传输的DSL数据信号中的噪声的估计；并且

其中所述信号分析块连接到所述加法器块，以分析所传输的DSL数据信号中的噪声的估计和所述噪声参考信号，以识别所传输的DSL数据信号中需施加噪声消除信号的一个或多个频带。

21.根据权利要求14所述的系统，其中所接收的噪声参考信号从以下各项所组成的信号组的至少之一中选择：在所述DSL传输线路上传输的共模信号或者在位于所述DSL传输线路附近的电话线路上传输的共模信号或差模信号、在作为合并于所述噪声消除系统所连接的双绞线对的公共束带内或与该公共束带分离的一个或多个双绞线对的成员的导线上传输的共模信号或差模信号、从位于所述DSL线路附近的天线中获得的射频信号以及地面参考信号的派生物。

22.根据权利要求14所述的系统，其中所接收的噪声参考信号为从以下各项所组成的信号组的至少之一中选择的周期性噪声参考信号：60赫兹谐波信号、电视信号、计算机监视器或视频显示设备信号、电源信号和电动机信号；并且

进一步地，其中所述信号分析块用于：随时间采样所述周期性噪声参考信号以获得所述周期性噪声参考信号的多个样本，并对所述多个样本进行平均，从而创建平均周期性噪声参考信号，其中用于减少所传输的DSL数据信号中的噪声的噪声消除块，基于所述DSL同步符号的无噪声表示和所述平均周期性噪声参考信号减少所传输的DSL数据信号中的噪声。

23.根据权利要求14所述的系统，其中用于减少所传输的DSL数据信号中的噪声的噪声消除块包括：

自适应噪声消除滤波器块，用于基于存在于所传输的DSL数据信号中的噪声，从所接收的噪声参考信号中产生噪声消除信号，所述滤波器块包括可编程宽带滤波器和可编程为产生噪声消除信号以减少与所传输的DSL数据信号中的窄带信号相关联的噪声的一个或多个窄带滤波器；以及

合并器块，与所述滤波器块连接，用于将所述噪声消除信号与所传输的DSL数据信号合并，以减少所传输DSL数据信号中的噪声。

24.根据权利要求14所述的系统，其中用于减少所传输的DSL数据信号中的噪声的噪声消除块进一步用于：基于存在于所传输的DSL数据信号中的噪声，从所接收的噪声参考信号中产生噪声消除信号，除了在所述分析块检测到指示所接收的噪声参考信号中存在过高脉冲噪声的特征时之外，所述产生噪声消除信号基于所接收的噪声参考信号的特征被适配。

25.根据权利要求14所述的系统，进一步包括合并器块，用于放大噪声减少后的所传输的DSL数据信号，以减少与处理所述信号的调制解调器相关联的噪声本底的不利影响。