CN105471473A - 改进矢量化数字用户线路的上行功率削减的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改进矢量化数字用户线路的上行功率削减的系统和方法。由矢量化DSL系统中的预期的和/或固有的部分串扰消除而导致的残余FEXT削弱传统实现的上行功率削减(UPBO)。通过考虑和顾及残余串扰对矢量化DSL系统性能和操作的影响，通过使用针对给定的残余FEXT环境而产生的UPBO参数来实现改进的数据速率和/或其他矢量化DSL系统性能。

Description

改进矢量化数字用户线路的上行功率削减的系统和方法

本申请是2013年1月28日提交的发明名称为“改进矢量化数字用户线路的上行功率削减的系统和方法”的中国专利申请201180036759.X的分案申请。

相关申请的优先权声明和交叉引用

本申请要求以下在先提交的共同未决申请的优先权和权益：

2010年7月28日提交的、题目为“UPSTREAMPOWERBACKOFFFORMIMOVSDL(VECTORING)”的美国序号61/368,492(代理人案号2202-p11p)，该申请的全部公开内容出于所有目的整个地通过引用并入本文。

技术领域

本发明总地涉及矢量化DSL通信系统的领域。

背景技术

数字用户线路(DSL)通信遭受各种形式的干扰，包括串扰。各种技术已被开发来对抗该干扰及其对数据传输的有害影响。矢量化DSL是被开发来解决该问题的一种措施。另外，经受远端串扰(FEXT)的DSL用户线路的比特率容量已通过基于DSL环路长度和其他考虑来调整发送功率谱密度(PSD)而得到了改进。本文所描述的提供改进的矢量化DSL系统操作和远近问题的改进缓解的系统、方法、设备和/或其他实现将代表本领域的重大进步。

发明内容

UPBO在DSL系统中被用于通过下述方式来“增建”或有意地延长短DSL环路的感知长度，所述方式即，以不要求它知道它作为干扰物对任何受害者所具有的影响的方式(不需要共谋，仅需要基于衰减或其他方法对其电长度的自包含的估计)来降低CPE发送功率。通常，运营商限定限值(参考长度)以下的环路被以这种方式处理，而更长环路上的单元以全功率发送。这使上行速率大致限于参考长度上的无FEXT速率。不利后果完全被比参考长度短的电路承受。在矢量化的背景下，在接收机上通过消除器来移除大部分串扰影响，然而，或者通过根据计划的部分消除，或者(如果使用全部消除)由于实现损失(有限精度、估计误差等)的影响，一些残余串扰通常会留下来。在本文所公开的实施例中通过使用或基于一个或多个性能度量来改变UPBO设置，以使得参考长度更短(速率限值相应地更高)，通常达到残余FEXT在接收机上相对于接收机噪声很大程度上无关紧要的程度。可在不改变调制解调器固件的情况下在矢量化DSL系统和非矢量化DSL系统两者中实现这些实施例。调整后的UPBO设置可以基于仿真(比如，通过先验地决定选定的上行速率限值)，并且功率下降细节再次是自包含的(不需要共谋)，并且如果它具有对电长度的足够估计，则被CPE应用。不需要对FEXT侵入干扰细节的了解，也不需要对残余FEXT的了解。然而，在一些实施例中，如果通过例如上行FEXT系数的检验来通知功率下降(这将会使调制解调器启动过程复杂化，并且可能不具有G.vector顺从性)，则可获得更多性能。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将易于理解本发明，在附图中，相似的标号指定相似的结构元件，其中：

图1是在其中可出现远近问题并且可实现本发明的一个或多个实施例的矢量化DSL系统的框图。

图2是矢量化DSL系统中可与本发明的一个或多个实施例一起使用的上行/下行频带方案的示图。

图3是显示各种示例性性能数据的数据图，用于图示出包括本发明的一个或多个实施例的矢量化DSL系统中的UPBO和矢量化的各种使用之间的区别。

图4是示出本发明的一个或多个实施例的流程图。

图5是示出本发明的一个或多个实施例的流程图。

图6是示出本发明的一个或多个实施例的流程图。

具体实施方式

以下详细描述将提及一个或多个实施例，但是本发明不限于这样的实施例。相反，该详细描述和所给出的任何实施例的意图仅仅是说明性的，并且意图覆盖包括在如所附权利要求所限定的公开内容的精神和范围内的所有替换形式、修改形式、等同形式等。本领域技术人员将容易意识到，因为本发明能扩展到这些有限实施例之外，所以本文针对附图所给出的详细描述是出于解释的目的而提供的。

某些术语在整个说明书和权利要求中被用于指代特定的系统组件。如本领域技术人员将意识到的，组件在本领域中可以用不同名称来指代。本公开内容无意区别非实质性不同的组件。诸如“耦合到”和“连接到”等的短语在本文中被用于描述两个装置、元件和/或组件之间的连接，并且意图表示在物理上和/或在电气性上直接耦合在一起或间接耦合在一起(例如在适当的情况下，通过一个或多个介入中间的元件或组件、或者通过无线连接)。术语“芯片”和“处理器”广义上是指以规定的方式操作例如以对数据进行处理的硬件装置，并且可包括各种类型的这样的装置(例如，现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理(DSP)芯片、专用集成电路(ASIC)、集成电路(IC)等、以及更复杂的装置、或者这样的装置的组合(诸如计算机))。术语“系统”广义上是指两个或更多个组件的集合，并且可被用于指代总体系统(比如，计算机和/或通信系统、或者包括一个或多个计算机、通信组件的网络、等等)、被作为较大系统的一部分而提供的子系统(比如，单个计算机内的子系统)、和/或与这样的系统或子系统的操作相关的处理或方法。在本说明书和所附权利要求中，单数形式“一”(“a”、“an”)和“所述”(“the”)包括复数指代，除非上下文明确地另外指明。除非另有定义，否则本文所使用的技术术语和科学术语具有对于本文所公开的和所讨论的相关主题领域技术人员来说一致的相同意义。

本说明书中对于本发明的“一些实施例”、“一个实施例”、“实施例”等的指代意味着与这样的实施例结合描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，所注释的短语在整个说明书的各个地方的出现不必全都指代同一个实施例。

在不存在串扰时，现存的铜线电话基础设施在理论上可被用于通过使用离散多音调(DMT)数字用户线路(DSL)调制解调器技术来在长达大约5,000英尺的距离上传载每秒几十兆比特到几百兆比特。DMT调制解调器将可用带宽划分为许多副载波(也被称为“音调”或“频点(frequencybin)”)，以形成网络与用户之间的聚合体通信信道，所述副载波是同步的，并且被用数字QAM数据独立地调制。基于DMT的DSL系统通常使用频分复用(FDM)，并将特定的副载波分配给下行(即，从DSLAM/CO到CPE/用户)方向或上行(从CPE/用户到DSLAM/CO)方向。该FDM策略限制了近端串扰(NEXT)。DMT系统在存在射频干扰(RFI)和其他类型的频率选择性噪声(或干扰)或信道扩散时通常是非常鲁棒的，这是因为每个副载波可以用合适量的数据和功率来进行独立调制，以便满足系统要求和所期望的误码率。

典型的电话捆扎电缆通常包含10个与50个之间的非屏蔽铜双绞线(这些捆扎然后被捆绑为更大的电缆)。由于制造差异和不完美电缆安装(例如，弯曲等)，显著水平的远端串扰(FEXT)在捆扎内的每个双绞线之间(以及在相邻捆扎之间)发生。关于FEXT的更具体的讨论可以在以下单位提交的各个专利申请中找到：IkanosCommunications,Inc.；VectorSilicon,Inc.；AdaptiveSpectrumandSignalAlignmentInc.；以及StanfordUniversity。作为典型的电缆构造、安装和部署技术的结果，每个双绞线与其捆扎中(或外部)的许多其他双绞线在电缆中在物理上相邻相当长的距离。虽然制造差异导致存在FEXT水平差异，但是最终结果是每个铜线对将一定量的FEXT给予到电缆中的几乎每个其它铜线对上。在许多情况下，FEXT可以多达或大于40dB，高于线路上的背景噪声水平，并且串扰通常随频率而增大。电缆测量表明，每条特定线路具有至少(并且通常大于)5个到10个影响线路性能的干扰物。结果，FEXT是DMTDSL系统中达到高数据速率的主要障碍。

将频分双工(FDD)发送方案用于下行传输和上行传输的DSL系统还遭受所谓的“远近”问题，在该问题中，较短环路上(即，位于更接近中心局(CO))的调制解调器产生不成比例地干扰上行传输中的较长环路上的调制解调器的FEXT。较短线路上的下行端DSL装置(比如，用户调制解调器和其他用户驻地设备(CPE))因此通常被要求降低它们的发送PSD，以便减小在较长线路上的DSL发送中引起的FEXT(通常通过本领域技术人员公知的参数化上行功率削减(UPBO)方法)。在这样的UPBO方案中，所要求的或所建议的PSD使用两个参数来表示(这样的修正的PSD是频率和两个功率削减参数(通常被表达为“a”和“b”UPBO参数)的函数)。CPE通常能够从CO接收这样的UPBO参数，因此调整它们的PSD。关于UPBO及其在VDSL系统等中的使用的更多信息可以在以下文献中找到：SigurdSchelstraete的“DefiningUpstreamPowerBackoffforVDSL”(IEEEJournalonSelectedAreasinCommunication,Vol.20,No.5－June2002)；以及SigurdSchelstraete的G.Vector:Crosstalkmodelforresidualcrosstalk(ITU－TelecommunicationStandardizationSectorStudyGroupcontribution－August2010)，这两篇文献出于所有目的整个地通过引用并入。以下专利文档出于所有目的整个地通过引用并入：2010年11月16日授权的、题目为“SystemsandMethodsforMitigatingtheEffectsofUpstreamFar-EndCrossTalk”的美国专利No.7,835,368B2；2005年6月9日公布的、题目为“AdaptiveMarginandBandControl”的美国专利申请公开No.2005/0123028A1；2008年1月10日公开的、题目为“MethodofOptimizingBitRateCapacitiesofDSLUserLines”的WIPO专利申请公开No.WO2008/003107A1；2010年8月17日授权的、题目为“UpstreamPowerCutback”的美国专利No.7,778,346B2；2010年11月23日授权的、题目为“AdjustingTransmitPowerSpectraofTransceiverDevicesinaCommunicationsNetwork”的美国专利No.7,839,919B2。

被称为“矢量化”的先进DSL信号处理技术消除(即，减小、减轻、完全消除等)双绞线之间的FEXT，因此允许高得多的数据速率。矢量化对于本领域技术人员是公知的，并且在以下文献中有更详细的解释：G.Ginis和J.Cioffi的“VectoredTransmissionforDigitalSubscriberLinesystems”(IEEEJSACspecialissueontwisted-pairtransmission,Vol.20,Issue5,pp.1085-1104,June2002)；以及G.Ginis和J.Cioffi的“Vectored-DMT:AFEXTCancellingModulationSchemeforCoordinatingUsers”(ProceedingofIEEEICC2001,Vol.1,Helsinki,Finland,pp.305-09,June2001)，这两篇文献出于所有目的通过引用并入本文。矢量化背后的基本原理是协调电话电缆内的“矢量化组”中的所有双绞线之间的发送和接收。因为电缆中的所有双绞线端接于一个中央上行端DSL设备(被称为DSLAM(DSL接入复用器))中，所以DSLAM是协调该通信的自然位置。为了在矢量化DSL系统的调制解调器中有效地执行矢量化，调制解调器必须(1)与相同的DMT符号时钟同步，并且(2)具有与预先安排的训练数据模式(每个调制解调器所独有的)同步的训练/跟踪周期，以使得受害调制解调器可识别特定干扰物-受害调制解调器对之间的串扰信道特性。如本领域技术人员将意识到的，存在用于识别这样的系统中的串扰的各种技术，包括与DSL系统及其实现相关的各种可应用标准中所描述的一种或多种技术。

通过使用串扰建模(串扰建模通常被表示为矩阵，所述矩阵包含表示训练、跟踪等期间确定的、DSL线路之间的各种串扰关系的系数)，在下行(从DSLAM到用户地点)方向上可以使用发送预补偿(比如，预编码)。在上行(从下行端用户地点到上行端DSLAM)方向上，在DSLAM上使用MIMO(多输入多输出)空间滤波来消除上行接收侧的上行FEXT。可通过使用最小均方误差(MMSE)估计和LMS(最小均方)自适应算法或本领域技术人员公知的其他最小二乘类型的方法来执行FEXT消除滤波器系数的识别和跟踪。通常，串扰消除器在上行端DSL装置(比如，DSLAM、线路卡、光学联网单元、接收机等)处对用户线路上的不希望的FEXT执行补偿。消除通过矩阵运算来执行，所述矩阵运算接收数据采样(比如，FFT输出或FEQ输出)，并输出补偿后的数据以用于输入到FEQ或星座图解映射器，从而消除DSL矢量化组中的FEXT。

用于具有U个用户的矢量化组的“全部”FEXT消除方案(对所有频率上的所有干扰物消除所有FEXT)对于每DMT符号周期要求数量级U²的计算。在具有差不多4.096个音调和仅10个矢量化用户的DSL系统中，“全部”FEXT消除的复杂程度的数量级为每秒几十亿浮点计算，并且FEXT减轻装置中的功耗与FEXT减轻算法的复杂度成比例。本领域技术人员将意识到，任何全部FEXT消除中所涉及的复杂程度因此在目前是不实用的。而且，由于消除系数的产生和更新中的不完美以及这样的系统中所使用的处理技术中的不完美，这样的系统中的完美消除几乎从不可能。就这点而论，已设计出并实现了部分FEXT消除方案来提供可用计算资源的合理使用，以执行FEXT消除和提高数据速率。

因此，已开发了用于对给定的矢量化用户执行“部分”上行FEXT消除的各种方法、技术等。部分FEXT消除的一些实施例包括基于耦合和输入信号水平来对系统用户(即，DSL线路)进行排名或排序。在其他实施例中，FEXT消除包括选择阶段，在所述选择阶段期间，关于每个干扰物的确定是基于是否对各个干扰物的输入进行处理来进行的。每次确定与其他干扰物的贡献无关地进行。在这样的实施例中，在选择阶段期间可使用阈值方法。各种因素确定阈值，并且可包括，但不限于：平均输入信号能量水平、耦合信道的振幅、以及执行部分FEXT消除之后的残余FEXT的目标水平。关于部分FEXT消除的各个实施例导致功耗降低，并允许计算资源的复用或共享。其他实施例还提供数据带宽要求的降低。关于这些类型的系统和方法的更多细节可以在2010年9月2日公开的、题目为“SystemandMethodsForMitigatingSelf-InducedFar-EndCrosstalk”的美国专利申请公开No.2010/0220823A1中找到，该申请的全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文。

对于给定的矢量化受害者，由于FEXT而导致的平均噪声功率是该受害者与干扰物之间的串扰耦合和该干扰物的平均发送符号功率的函数。这导致推导干扰物线路选择方法(“线路选择”)，所述推导干扰物线路选择方法选择干扰物以在部分消除方案中(比如，基于它们的平均发送功率和与受害用户的耦合)进行处理。该干扰物选择通常很少被执行，这是因为用户数量、每个干扰物的平均发送能量和它们对受害用户的相对贡献通常随时间缓慢地变化。干扰物的瞬时发送能量的变化可以被考虑在内，结果接收的能量也一样，以便选择必须针对给定受害者在特定音调上逐个DMT符号地被消除的干扰物。相关的部分消除问题涉及根据可用计算资源来智能地选择用于执行FEXT消除的音调(“音调选择”)，以便比如在可用资源给定的情况下实现最佳性能。此外，线路选择和音调选择可以联合执行。其他因素和变化对于本领域技术人员是公知的。

如以下更详细地描述的，本文的用于矢量化DSL的上行功率削减(“UPBO”)的实施例通过在存在残余FEXT的情况下(比如，当主要FEXT干扰物已被移除时，当串扰消除系数的精度不足以完美地消除上行传输中的FEXT时，等等)改进矢量化DSL中的UPBO来改进矢量化DSL系统性能。因为由于部分消除，残余串扰在实际的矢量化系统中必定存在，所以本文的UPBO实施例与矢量化DSL部署尤其相关。然而，传统上用于非矢量化系统的UPBO设置在与矢量化系统结合使用时是有缺陷的。残余FEXT的存在没有除去最初强迫使用UPBO的远近问题，而是相反极大地改变该问题，以使得传统UPBO无效。与(1)使用传统UPBO设置的矢量化系统和(2)根本不使用UPBO的矢量化系统两者相比，根据本文公开的实施例的UPBO设置改进了上行方向上的矢量化DSL系统性能。

图1示出了在其中可实现用于矢量化DSL的UPBO的实施例的示例性矢量化组DSL系统100(比如，VDSL、VDSL2、ADSL等)，系统100包括上行端DSL装置(CO端DSLAM102)和通过用户线路106与DSLAM102耦合的多个(U个)下行端DSL装置(CPE104)。用户线路106被捆绑成捆扎107。DSLAM102包括与用户线路106耦合的串扰预编码器108和串扰消除器114。另外，DSL系统100包括矢量化控制实体(VCE)109，所述VCE109与预编码器108和消除器114耦合，并且通过一个或多个信道113与CPE104耦合(CPE104与VCE109之间的信道113可以是从CPE104到DSLAM102的上行逻辑数据路径，并且可以不与用户线路106在物理上分离)。消除器114、预编码器108和VCE109的其他配置是已知的，并且可被用在各个实施例中。

CPE104经由信道113通过用户线路106将错误反馈信号发送到DSLAM102中的接收机，这些接收机然后提取错误反馈信号并将这些错误反馈信号发送到VCE109。此外，DSLAM102可以可选地与网络管理系统(NMS)110和公共交换电话网络(PSTN)112耦合。在其他实施例中，DSLAM102可被修改为包括分离器、滤波器、管理实体和各种其他硬件、软件和功能。NMS110可以是对与DSLAM102交换的数据进行处理的网络管理基础设施。DSLAM102包括在VCE109、消除器114、预编码器108、NMS110、PSTN112和/或用户线路106之间交换信号的多个DSL收发机(比如，VTU-O)。DSL信号使用DSL收发机来接收和发送，所述DSL收发机可以是调制解调器等。CPE104每个均包括通过用户线路106将数据从每个CPE104发送到DSLAM102的DSL收发机(比如，VTU-R)。各种其他上行端和下行段配置和设备是可能的，并且如本领域技术人员将意识到的，图1的示例性配置不是限制性的。

消除器114被配置为使用部分串扰消除方案来消除上行DSL传输中的串扰以降低上行信号中的串扰噪声。根据一种或多种可应用的部分串扰消除方案，信号被从CPE104接收和处理，以确定对矢量化组中的每条线路贡献最高串扰噪声水平的串扰干扰物、音调、信道、线路等的子集(比如，消除器114可对信号进行处理以识别最主要串扰线路源或串扰信道)。远近场景可以在图1中看到，其中，CPE单元104-1和单元104-2是从DSLAM102起的、比CPE单元104-3(距离/环路长度L2)长的距离/环路距离(L1)；这可导致CPE104-3的较短DSL线路在来自CPE104-1和CPE104-2的上行信号中引起强烈的FEXT。消除器114然后使用与识别的串扰干扰物、音调、信道、线路等的子集对应的信号(和/或相关信息)来减小串扰。如以上所指出的，在一些实施例中仅设法解决最主要串扰源、而不是所有串扰源，这缩短了串扰消除的处理时间，并降低了串扰消除的复杂度。因此，部分串扰消除提供了串扰噪声的实质减量与所需的处理和复杂度之间的权衡。图2示出了典型的DSL系统频带规划200，该DSL系统波段规划200具有可与本文的用于矢量化DSL的UPBO的实施例结合使用的若干个下行频带210和若干个上行频带220(比如，频带1至M)。

多输入多输出(MIMO)DSL系统可用该系统的从该系统的每个输入到每个输出的系统(或信道)响应来表征。例如，在图1的U用户系统中，输入1至U和输出1至U具有系统响应H_ij(FEXT信道响应/系数，适用i≠j，直接信道响应/系数，i＝j)，即，H₁₁,H₁₂,…,H_1U,H₂₁,…,H_U1,H_U2,…,H_UU。如果H[k]＝h_i,j[k],(i,j＝1:U)是用于U用户场景的针对音调k的模型，则串扰信道可被定义为h_i,j[k],i≠j。对于发送信号矢量x_i[k]，任何串扰消除之前的接收信号矢量y_i[k]可被表示为：

$y_i\[k\]=h_{i,j}{x}_i\[k\]+n_i\[k\]+\underset{j\≠i}{\overset{U}{\Σ}}{h}_{i,j}\[k\]x_j\[k\]$

其中，n_i[k]是加性白噪声。矢量化DSL使用串扰信道估计该串扰信道估计然后可如下被合并到以上关于接收信号矢量y_i[k]的等式中：

$y_i\left[k\right]=h_{i,i}{x}_i\left[k\right]+n_i\left[k\right]+\underset{j\≠i}{\overset{U}{\mathrm{\Σ}}}\left(h_{i,j}\right[k]-{\hat{h}}_{i,j}[k\left]\right)x_j\left[k\right]$

仅在完美的完全串扰消除的情况下(即，在的情况下)，将不存在残余串扰(即，y_i[k]＝h_i,ix_i[k]+n_i[k])。否则，根据部署的消除器的类型、消除系数的质量和矢量化组的大小，一定量的残余FEXT将在消除之后残留。在这样的残余FEXT存在的情况下，UPBO设置影响存在残余FEXT情况下的矢量化DSL系统性能。实现部分消除的矢量化DSL系统是否仍需要UPBO必须在所实现的特定的消除方案的背景下进行确定。例如，通过部分FEXT消除来移除最强干扰物可以移除在DSL系统中实现UPBO的主要原因，以专门处理这样的串扰。即使在系统正尝试消除所有FEXT的情况下，残余FEXT也可被假设为是由于消除了少于DSL系统中的所有可检测FEXT和/或不完美消除而导致的。由系统的(固有和/或设计)限制而导致的残余FEXT仍可极大地影响上行性能——尤其是对于长环路。在不存在UPBO时，关于某些速率的长距离性能可以极大地受残余FEXT限制。

图3显示了五个示例性性能数据集合，这些示例性性能数据集合示出了矢量化DSL系统中的UPBO和矢量化的各种使用与之间的区别。

数据集合310——没有UPBO的“完全矢量化”DSL系统(即，100％的远端串扰被完全地、完美地移除，并且不应用UPBO——如果从来自所有干扰物的上行传输移除了所有FEXT，则UPBO是不必要的，无论是短环路，还是长环路；数据310不被认为是现实的，这是因为完美消除在实际世界的DSL系统中不可能是可实现的)；

数据集合320——具有传统UPBO的“传统部分矢量化”DSL系统(即，少于所有干扰物的/音调的串扰被移除；残余FEXT残留；并且应用传统的UPBO设置(见下表1)和技术)；

数据集合330——使用UPBO的“传统非矢量化”DSL系统(即，不实现矢量化，但是应用传统的UPBO设置(见下表1)和技术)

数据集合340——不具有UPBO的“无UPBO部分矢量化”DSL系统(即，不应用UPBO；来自少于所有干扰物/音调的串扰被移除，所以残余FEXT残留)；

数据集合350——具有根据本文的一个或多个实施例的UPBO的“新型部分矢量化”DSL系统(即，来自少于所有干扰物/音调的串扰被移除，残余FEXT残留，并且根据本文公开的一个或多个实施例来应用UPBO(例如通过使用下表2中的UPBO设置，这些UPBO设置可以是以改进上行性能为目标的有限搜索的结果))。

参数	上行频带1	下行频带2
			a	60	60
b	22	17.18

表1——传统的UPBO设置(比如，从DSL标准获得的)

参数	上行频带1	下行频带2
			a	67	67
b	13	8.18

表2——根据一个或多个公开实施例的UPBO设置

如图3所示，矢量化的全部益处可能不能通过传统的UPBO设置来实现。当应用传统的UPBO时，串扰消除之后的上行性能仅仅稍好于不使用串扰消除。串扰不再是影响性能的主要因素；相反，对于较短环路限制发送PSD的方式具有显著影响。数据集合340显示了不存在UPBO时的矢量化的性能以及它与数据集合310、320和330中所示的速率相比是怎么样的。短环路(比如，短于700米的长度)的数据速率以较长环路为代价得到改进。残余FEXT对较长环路的影响的显著性仍足以使它们的性能退化到比来自使用传统UPBO的、具有充分FEXT效果的非矢量化DSL系统的数据集合330中所示的性能更糟的水平。在这样的情况下，UPBO在部分串扰环境下非常相关——主要是对于较长环路的益处。UPBO可仅在对每一条线路完美地消除所有干扰物的场景下被移除；否则，它仍表现出必要性以保护较长环路上的数据速率。鉴于以上，对于具有残余FEXT的矢量化VDSL系统，必须使用不同的UPBO设置。在一些情况下，UPBO设置可取决于矢量化组的大小和系统消除FEXT的能力。

因此，在一些实施例中，针对矢量化系统的具体设计(比如，考虑矢量化组中的用户的数量、在系统中通常找到的残余FEXT的量等)和/或基于一个或多个测量的、仿真的和/或估计的性能度量(比如，数据速率)来对UPBO参数进行优化。在用于矢量化DSL的UPBO的一些实施例中，可对在CO上执行的FEXT消除的量/程度与CPE发送机上所需要的UPBO的程度之间的权衡或平衡进行评估。在一些情况下，该评估还可包括对用于给定的DSL系统或DSL类型的参考长度kl0进行修正。如例如数据集合350中所反映的，(1)FEXT消除的相对量相对于(2)所需的UPBO的合适优化或其他平衡对所有环路长度实现了高得多的上行速率。数据集合350表明，在存在残余FEXT并且应用新UPBO设置的情况下，可相当大地改进长于400米的环路的数据速率，而对于较短环路，数据速率仅产生轻微下降。然而，即使该轻微下降也不使数据速率降至50Mb/s以下。图3中的使用传统UPBO的系统都没有实现50Mb/s或以上的速率，或者可达到的速率有限，并且以较长环路的性能为代价达成。在数据集合340中，根据本文的用于矢量化VDSL系统的UPBO的实施例的新UPBO设置始终产生这样的性能，该性能好于针对数据集合330的充分FEXT环境优化的传统UPBO设置，并且好于根本不应用UPBO的情况。因此，对于非矢量化DSL环境很好地工作的UPBO设置并不一定改进矢量化系统性能。

以上给出的例子假设，对于矢量化组中的每一个环路，来自主要干扰物的串扰已被至少部分消除，以减小其影响。老式环路和/或来自不同组的未被消除的主要干扰物(比如，在每线路卡消除的情况下，不同线路卡)的存在可以是限制性的。因此，为了从用于矢量化DSL的UPBO的实施例实现更好的益处，来自一个机柜的提供服务的所有矢量化环路优选地是单个矢量化组的一部分，并且不允许老式线路与矢量化线路混合。然而，一些实施例不如此受限。如果存在老式线路，则在其他实施例中将它们作为“未被消除的具有传统UPBO的干扰物”加以考虑。在这种设置下，UPBO实际上可作为每VCE设置来进行处理。然后可结合对矢量化组和串扰消除器的能力的了解来优化UPBO。

在矢量化DSL上行传输中，通过部分FEXT消除来消除主要干扰物使得能够放宽短环路的功率下降，短环路的功率下降否则在非矢量化环境(即，具有充分FEXT的环境)下是需要的。通过新的UPBO设置，实现了来自矢量化的改进增益，即使仅具有部分消除。新的矢量化DSLUPBO设置取决于残余FEXT及其对接收信号(因此，对消除器的性能)的影响。改进的UPBO设置可在CO上被得到，或者与消除器性能相关的度量可被发送到矢量化CPE，以使得CPE能够获得新的改进的UPBO设置。

在用于矢量化DSL的UPBO的一些实施例(例如，图4中的处理410)中，在415，对于所有矢量化组线路，设置、确定或以其他方式分配操作或性能参数或度量(比如，上行目标数据速率或信噪比(SNR))(比如，DSL供应商的上行用户数据速率或给定的DSL系统中的SNR)。与本文的实施例一起使用的各种性能度量可被测量、仿真和/或估计。目标数据速率在一些实施例中可用作用于实现UPBO参数和被调谐到使用它的系统的更好操作的基础。因为可从矢量化操作实现的DSL系统性能改进，所以用于矢量化DSL的目标最大数据速率大大高于用于非矢量化系统的目标最大数据速率。

通过对给定的矢量化DSL系统中的用户使用目标最大数据速率或其他选定参数，在420，可使用以下参数来估计衰减模型：(1)PSD(比如，从可应用的DSL标准获得)；(2)部署模型(比如，该部署模型可包括各种系统特征)；(3)线对/双绞线/电缆物理和/或特性(比如，24AWG铜线等)；以及(4)已知的接收机噪声特性。可考虑其他信息和/或特性。如此获得的衰减模型在425提供用于各种频率的h_i(f)和用户长度l_i的值，并使得可基于(比如，迭代地)对关于数据速率的、作为环路长度的函数的方程进行求解(使用作为长度和频率及接收机噪声的函数的环路衰减的模型)来计算参考长度l_ref。也就是说，l_ref是这样的环路长度，在该环路长度，可使用规定的PSD来对给定的频率f实现准确的目标数据速率。

通过使用该信息，h_ref(f)是解(目标)长度l_ref上的信道衰减。通过在430使用该信息，可计算频率f上的对用户i的理想(削减)发送PSD：

S_ideal(i，f)＝min[S_nominal(f)，S_nominal(f)+h_ref(f)-h_i(f)]

＝S_nominal-max[0，h_ref(f)-h_i(f)]

然后，在435，电环路长度(kl₀(i))可以以任何合适的方式被获得、估计等。例如，通过使用与G.993.2DSL标准的章节7.2.1.3.2中所讨论的方法类似的方法，可使用h_i(f)衰减模型来估计kl₀(i,m)(其中，m是FDD中的上行频带，诸如图2中的频带220)：

${\mathrm{kl}}_0(i,m)=\begin{array}{c}mean\\ f\∈m\end{array}\left(\frac{h_i\left(f\right)}{\sqrt{f}}\right)$

(其中，可选地，均值在属于频带m的频率上延展，在这种情况下，以下得到的a和b参数被用于该频带)。可替换地，可使用标定频率(比如说，1MHz)上的损耗：

kl₀(i)＝h_i(f＝1MHz)

然后可相对于和对(每个频带中的)UPBO参数a和b执行线性回归(直线拟合)，其中，模型为：

$S_{ideal}(i,f)=-a-b\sqrt{f}+{\mathrm{kl}}_0\left(i\right)\sqrt{f}$

因此，在440，可在服务中(比如，在调制解调器中)如下使用UPBO参数a和b以及电环路长度kl₀(i)：

$s_{actual}(i,f)=min\[S_{no\min al}\left(f\right),-a-b\sqrt{f}+{\mathrm{kl}}_0\left(i\right)\sqrt{f}\]$

在示例性系统中，可选择48Mb/s的目标数据速率(这种类型的速率已被显示为在24awg电缆的400m的环路长度是可达到的)。在100MHz的频率(该频率在上行VDSL频带US2(即，m＝2)中)，h_ref(f＝10MHz)＝27dB。对于长度为300m的线路1，h_i(f＝10MHz)＝20dB。S_nominal可从合适的源(比如，VDSL标准)获得；对于这个例子，S_nominal＝-54dBm/Hz，所以可如以上所指出的那样计算理想的PSD：

S_ideal(1，f＝10MHz)＝min[S_nominal(f)，S_nominal(f)+h_ref(f)-h_i(f)]

＝S_nominal-max[0，h_ref(f)-h_i(f)

＝-54-max[0，27-20]

＝-54-7

＝-61dBm/Hz

因此，在该频率(10MHz)，线路1将被给予-61dBm/Hz的发送功率，而不是VDSL标准中需要的全标称值-54dBm/Hz。指出，在这种理想情况下，发送功率减小一个量(7dB)，这个量正好是参考长度(400m)上的衰减(27dB)超过线路1的长度(300m)上的衰减(20dB)的量。

第二线路(线路2)被选择为具有500m的长度，对于该长度，100MHz上的衰减为33.75dB。再次，可如以上那样计算理想的PSD：

S_ideal(2，f＝10MHz)＝min[S_nominal(f)，S_nominal(f)+h_ref(f)-h_i(f)]

＝S_nominal-max[0，h_ref(f)-h_i(f)]

＝-54-max[0，27-33.75]

＝-54-0

＝-54dBm/Hz

因此，在线路2的情况下，发送功率保持为标称值。

表3——例子

在实践中，所有上行频率上的衰减(h_i(f))可能是不可用的。由于这个原因，a和bUPBO参数确定在不知道h_i(f)本身的情况下减小功率的参数化方式。先验地使用生成h_i(f)的计算(电缆衰减模型)来计算参数a和b。用于该参考长度、电缆类型和频带(m＝2；即，VDSLUS2)的a和b的值为：

a＝53.76b＝8.62

所以， $S_{upbo}=S_{no\min al}-\max \[0,-a-b\sqrt{f}+{\mathrm{kl}}_0\left(i\right)\sqrt{f}\].$

除目标最大数据速率之外的基准可被用于确定矢量化DSL系统中所使用的UPBO参数a和b以及电环路长度kl₀(i)。例如，如果可估计在给定的上行端DSL装置(诸如DSLAM或其他CO装置)中的矢量处理之后留下的残余FEXT，则该残余FEXT估计同样地可用作用于确定什么UPBO设置将提供比标准和/或现有技术的UPBO方法更好的操作性能。

其他方法、技术等可被用于确定新的UPBO参数。例如，在一些实施例中，仿真(比如，MonteCarlo仿真)可产生新的参数。仿真可使用合适的基准来进行。例如，用于环路发送系统标准的ATIST1.417-2003(R2007)频谱管理是可被使用的环路建模参考(比如，使用附录C和表C.2(用于26-AWG双绞线建模的电缆模型参数)和/或C.6(用于24-AWG双绞线建模的电缆模型参数)中的参数等)。同样地，可使用NIPP-NAI模型(比如，ATIS-0600024“Multiple-OutputCrosstalkChannelModel(多输入多输出串扰信道模型)”)等来对FEXT进行建模。在例如如图5中的处理510所示的这样的处理中，在515，将UPBO参数初始化为无设置(即，将发送PSD设置为其标称设置)。然后，在520，可使用诸如矢量化组大小、环路类型、环路长度分布、服务简档、老式线路数量等的因素来对矢量化DSL部署进行建模。可针对随机选定的环路、活动线路的数量和部分消除方案/操作来运行仿真，以在525产生用于矢量化组的数据速率性能(和/或其他性能度量)。基于针对特定UPBO设置的矢量化组的数据速率性能(和/或其他度量)，可得到UPBO性能度量(比如，某些环路长度上的平均情况数据速率、最坏情况数据速率等)。在530，对于每个仿真实例收集关于矢量化组的性能的统计数据，并得到UPBO性能度量(比如，平均、最坏、百分比性能等)。然后，在535，可更新UPBO参数以保持/改进UPBO性能(比如，通过重复以上一些或全部步骤，直到实现UPBO性能改进)。

用于确定适合与矢量化DSL系统结合使用的新的UPBO参数的另一处理610使用如图6所示的确定性方法或处理。再次，在615，将UPBO参数初始化为无设置(即，将发送PSD设置为其标称设置)，并且在620，使用诸如矢量化组大小、环路类型、环路长度分布、服务简档、老式线路数量等的因素来对矢量化DSL部署进行建模。然后，在625，使用当前UPBO设置来对残余FEXT进行建模(残余FEXT将取决于部署场景和FEXT消除及UPBO)。然后，在630，可计算残余FEXT对不同环路和矢量化性能的影响(比如，最坏情况、平均情况等)。在635，基于残余FEXT对某些环路长度的矢量化性能/影响来得到UPBO性能度量(比如，平均情况数据速率、最坏情况数据速率等)。然后，在640，通过重复以上一些或全部步骤来更新UPBO参数以改进UPBO性能。

如从前面描述将意识到的，调整传统UPBO设置的各种方法可为使用这样的传统设置的矢量化DSL系统提供显著改进的性能，在所述矢量化DSL系统中，部分消除导致有缺陷的UPBO性能。必定由其导致的部分消除矢量化和残余FEXT的影响(无论是明确的(比如，测量和适应矢量化组中的残余FEXT)，还是隐含的(比如，使用目标数据速率，所述目标数据速率反映可通过矢量化DSL系统实现的、与非矢量化DSL系统相比极大改进的性能)可通知关于哪种参数调整方法用于给定的矢量化DSL场景中的决定。

本发明的许多特征和优点从撰写的描述来看是显而易见的，因此，所附权利要求的意图是覆盖所有这样的特征和优点。此外，许多修改和改变将易于被本领域技术人员想到，所以本发明不限于图示说明的和描述的准确操作和构造。因此，所描述的实施例是说明性的，而非限制性的，并且本发明不应限于本文给出的细节，而应由权利要求及其等同形式(无论是现在或未来可预见的，还是不可预见的)的全部范围来限定。

Claims (17)

1.一种用于在包括矢量化组的矢量化数字用户线路DSL系统中执行上行功率削减UPBO的方法，所述矢量化组包括多个用户驻地设备CPE调制解调器和中心局CO设备，其中，每个CPE调制解调器通过DSL线路与数字用户线路接入复用器DSLAM耦接，所述方法包括：

选定性能度量；

由所述CO设备或所述多个CPE调制解调器中的一个或多个至少部分地基于所述性能度量和衰减模型来计算参考长度，其中至少部分地基于所述矢量化组中的用户的数量来估计所述衰减模型；

由所述CO设备或所述多个CPE调制解调器中的一个或多个至少部分地基于计算的参考长度来计算参考衰减；

由所述CO设备或所述多个CPE调制解调器中的一个或多个对于用于所述矢量化组中的上行DSL传输的一个或多个频率，计算目标发送功率谱密度PSD；

由所述CO设备或所述多个CPE调制解调器中的一个或多个至少部分地基于包括以下项目的组中的一个项目，对于选定的上行频带计算电环路长度：所述衰减模型，和标定频率；

由所述CO设备或所述多个CPE调制解调器中的一个或多个执行线性回归以得到一个或多个UPBO参数；以及

使用得到的一个或多个UPBO参数来操作所述矢量化组。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少部分地基于包括以下项目的组中的一个项目来进一步估计所述衰减模型：从可应用的DSL标准获得的PSD，部署模型，以及接收机噪声特性。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，矢量化控制实体VCE得到所述一个或多个UPBO参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述矢量化组中的每条DSL线路根据甚高比特率数字用户线路VDSL标准操作。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述性能度量是目标数据速率。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述性能度量是目标信噪比SNR。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，如下计算目标发送PSDS_ideal(i,f)：

$S_{\mathrm{ideal}}(i,f)=-a-b\sqrt{f}+{\mathrm{kl}}_0\left(i\right)\sqrt{f}$

其中a和b是UPBO参数，i表示特定频率f处的特定用户，并且kl₀(i)是计算出的参考长度。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，至少部分地基于所述矢量化DSL系统中所使用的双绞线的特性来进一步估计所述衰减模型。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

初始化所述一个或多个UPBO参数，以在DSL环路模型中实现标称的PSD。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

对矢量化DSL部署进行建模；

通过改变包括以下项目的组中的一个项目来改变建模的矢量化DSL部署：矢量化组大小，环路类型，环路长度分布，服务简档，以及老式线路的数量。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

通过改变包括以下项目的组中的一个对建模的矢量化DSL部署的操作进行仿真，来产生数据速率性能信息：活动线路的数量，和部分消除方案。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：

得到一个或多个UPBO性能度量，所述一个或多个UPBO性能度量包括从特定环路长度上的平均情况数据速率和特定环路长度上的最坏情况数据速率选择的组中的一个；和

至少部分地基于得到的一个或多个UPBO性能度量来更新所述一个或多个UPBO参数。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

使用更新的一个或多个UPBO参数来对远端串扰FEXT进行建模；和

至少部分地基于所得到的一个或多个UPBO性能度量来评估残余FEXT对各种环路长度的影响。

14.一种通信设备，包括：

处理器和与所述处理器通信耦接的存储器，所述存储器包括在被所述处理器执行时使所述通信设备执行以下操作的计算机可读代码：

选定性能度量；

至少部分地基于所述性能度量和衰减模型来计算参考长度，其中至少部分地基于所述矢量化组中的用户的数量来估计所述衰减模型；

至少部分地基于计算的参考长度来计算参考衰减；

对于用于所述矢量化组中的上行数字用户线路DSL传输的一个或多个频率，计算目标发送功率谱密度PSD；以及

至少部分地基于包括以下项目的组中的一个或多个项目，对于选定的上行频带计算电环路长度：所述衰减模型，和标定频率。

15.根据权利要求14所述的通信设备，其中所述存储器包括在被所述处理器执行时进一步使所述通信设备执行以下操作的计算机可读代码：

执行线性回归以得到一个或多个UPBO参数；以及

使用得到的一个或多个UPBO参数来操作所述矢量化组。

16.一种通信设备，包括：

选定性能度量的装置；

至少部分地基于所述性能度量和衰减模型来计算参考长度的装置，其中至少部分地基于所述矢量化组中的用户的数量来估计所述衰减模型；

至少部分地基于计算的参考长度来计算参考衰减的装置；

对于用于所述矢量化组中的上行数字用户线路DSL传输的一个或多个频率，计算目标发送功率谱密度PSD的装置；以及

至少部分地基于包括以下项目的组中的一个或多个项目，对于选定的上行频带计算电环路长度的装置：所述衰减模型，和标定频率。

17.根据权利要求16所述的通信设备，还包括：

执行线性回归以得到一个或多个UPBO参数的装置；以及

使用得到的一个或多个UPBO参数来操作所述矢量化组的装置。