CN105981306A - 用于低功率模式的向量化 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，方法包括在接入节点(100)处确定(S410)用于对从接入节点到多个线路上的多个下游设备(200)的传输进行预编码的预编码器矩阵。多个线路包括高功率线路和低功率线路。高功率线路处于活跃通信中并且比低功率线路每帧发送更多符号。方法还包括使用预编码器矩阵对信号向量进行预编码(S420)而不管信号向量在低功率线路上正在发送的符号。此处，确定对预编码器矩阵进行确定以使得预编码不减轻高功率线路对低功率线路产生的串扰影响。方法还包括基于预编码的信号向量而在多个线路上进行发射(S430)。

Description

用于低功率模式的向量化

背景技术

至少一个新标准希望使用106MHz的带宽使电话线路上的最大链路速度提升到1Gbps。在这些较高的频率处，成束的几十个铜线(被称为线路)之间的串扰将是问题。没有符号或仅少数符号在线路中的一些线路上发送的低功率模式的使用进一步给串扰问题增加了复杂性。

发明内容

至少一个实施例涉及发射的方法。

在一个实施例中，方法包括在接入节点处确定用于对从接入点到多个线路上的多个下游设备的传输进行预编码的预编码器矩阵。多个线路包括高功率线路和低功率线路。高功率线路处于活跃通信中并且比低功率线路发送更多符号每帧。方法还包括使用预编码器矩阵对信号向量进行预编码而不管信号向量在低功率线路上正在发送的符号，。此处，确定对预编码器矩阵进行确定以使得预编码不减轻高功率线路对低功率线路产生的串扰影响。方法还包括基于预编码的信号向量而在多个线路上进行发射。

在一个实施例中，预编码针对第一间隙类型和第二间隙类型二者使用预编码器矩阵。第一间隙类型是在其期间准许多个线路中的高功率线路和低功率线路进行通信的帧的时隙，并且第二间隙类型是在其期间仅准许高功率线路进行通信的时隙。

在一个实施例中，确定对预编码器矩阵进行确定以使得预编码不减轻低功率线路对彼此产生的串扰影响。

在一个实施例中，确定对预编码器矩阵进行确定以使得预编码减轻低功率线路对高功率线路产生的串扰影响，并且减轻高功率线路对彼此产生的串扰影响。

至少一个实施例涉及一种用于接收的方法。

在一个实施例中，方法包括在接入节点处接收多个线路上的信号向量。多个线路包括高功率线路和低功率线路。高功率线路处于活跃通信中并且比低功率线路发送更多符号每帧。方法还包括在接入节点处确定后编码器矩阵；并且使用后编码器矩阵或其子矩阵对信号向量进行后编码而不管信号向量是否指示低功率线路正在进行通信。此处，确定对后编码器矩阵进行确定以使得后编码不减轻低功率线路对高功率线路产生的影响。

在一个实施例中，后编码针对第一间隙类型和第二间隙类型二者使用后编码器矩阵。第一间隙类型是在其期间准许多个线路中的高功率线路和低功率线路进行通信的帧的时隙，并且第二间隙类型是在其期间仅准许高功率线路进行通信的时隙。

在一个实施例中，确定对后编码器矩阵进行确定以使得高功率线路对彼此产生的串扰影响在第二时隙类型期间被减轻。

在一个实施例中，确定对后编码器矩阵进行确定以使得高功率线路对低功率线路产生的串扰影响在第一时隙类型期间被减轻。

在一个实施例中，确定后编码器矩阵包括确定低功率线路缩放矩阵一级基于低功率线路缩放矩阵来确定后编码器矩阵。确定对低功率线路缩放矩阵进行确定以使得低功率线路对高功率线路的串扰影响保持低于期望的阈值。

在一个实施例中，期望的阈值基于接入节点处的噪声。

至少一个实施例涉及接入节点。

在一个实施例中，接入节点包括存储器和控制器，存储器被配置为存储预编码器矩阵，并且控制器被配置为确定用于对从接入节点到多个线路上的多个下游设备的传输进行预编码的预编码器矩阵。多个线路包括高功率线路和低功率线路。高功率线路在活跃通信中并且比低功率线路每帧发送更多符号。控制器被配置为使用预编码器矩阵对信号向量进行预编码而不管信号向量在低功率线路上正在发送的符号，一级基于预编码的信号向量在多个线路上进行发射。控制器被配置为对预编码器矩阵进行确定以使得预编码不减轻高功率线路对低功率线路产生的串扰影响。

在另一实施例中，接入节点包括存储器和控制器，存储器被配置为存储后编码器矩阵，并且控制器被配置为接收多个线路上的信号向量。多个线路包括高功率线路和低功率线路。高功率线路处于活跃通信中并且比低功率线路每帧发送更多符号。控制器被配置为确定后编码器矩阵，并且使用后编码器矩阵或其子矩阵对信号向量进行后编码而不管信号向量是否指示低功率线路正在进行通信。控制器被配置为对后编码器矩阵进行确定以使得后编码不减轻低功率线路对高功率线路产生的串扰影响。

附图说明

本发明将从下文在本文中给定的详细描述和附图更充分地理解，其中，相同元件由相同附图标记表示，其仅以说明的方式给定并且不是对本发明的限制，并且其中：

图1图示了根据示例实施例的通信网络。

图2图示了根据实施例的该下游非对称向量化的流程图。

图3图示了根据实施例的具有功率控制的上游非对称向量化的流程图。

图4图示了根据示例实施例的图3的方法中的用于选择对于低功率线路的功率分配的方法的流程图。

具体实施方式

现在将更充分地参考示出一些示例实施例的附图描述各种示例实施例。

虽然示例实施例能够具有各种修改和备选形式，但是实施例仅以附图中的示例的方式示出并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，不旨在将示例实施例限于所公开的特定形式。相反，示例实施例将涵盖落在本公开的范围内的所有修改方案、等价方案和备选方案。相同标号贯穿附图的描述指代相同元件。

虽然术语第一、第二等等在本文中可以被用于描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语限制。这些术语仅被用于将一个元件与另一个进行区分。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列出的项中的一个或多个任何和全部组合。

当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以直接连接或耦合到另一元件或可以存在中介元件。相比之下，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中介元件。描述元件之间的关系所使用的其他词语应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”对“直接在……之间”、“相邻”对“直接相邻”等等)。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不旨在是限制性的。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。还将理解到，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”使用在本文中时，指定说明的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。

还应当注意，在一些备选实施方式中，所指出的功能/动作可以脱离附图中所指出的顺序发生。例如，连续所示的两个附图可以实际上基本上同时执行或可以有时以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能性/动作。

除非另外定义，本文所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例实施例属于的本领域的普通技术人员通常理解的相同的意义。还将理解到，例如常用词典中所定义的那些的术语应当被解释为具有与其相关领域的上下文中的意义一致的意义并且除非在本文中明确这样定义，否则将不以理想化或过度正式的意义解释。

根据由控制器所执行的算法，呈现了示例实施例和对应的详细描述的部分。当此处使用术语并且当一般地使用其时，算法被构想为导致期望的结果的步骤的自相一致的顺序。步骤是要求物理量的物理操纵的那些步骤。通常，虽然不必要地，但是这些量可以采取能够存储、传送、组合、比较和以其他方式操纵的光学、电气或磁性信号的形式。主要出于习惯用语的原因，将这些信号称为比特、值、元件、符号、字母、术语、数字等等有时已经证明方便。

在以下描述中提供特定细节以提供示例实施例的透彻理解。然而，本领域的普通技术人员将理解到，可以在没有这些特定细节的情况下实践特定实施例。例如，系统可以示出在框图中以便不以不必要的细节使示例实施例难以理解。在其他实例中，可以在没有不必要的细节的情况下示出众所周知的过程、结构和技术以便避免使示例实施例难以理解。

在以下描述中，将参考可以被实现为程序模块或功能过程的操作的行为和符号表示(例如，以流程图(flow chart)、流程图(flowdiagram)、数据流程图、结构图、框图等等的形式)，所述程序模块或功能模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等等并且可以使用现有网络元件处的现有硬件、现有终端用户设备和/或后处理工具(例如，移动设备、膝上型计算机、台式计算机等等)实现。这样的现有硬件可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)计算机等等。

除非另外特别说明或如从讨论将明显的，诸如“处理”或“计算(computing)”或“计算(calculating)”或“确定”或“显示”等等的术语是指计算机系统或类似电子计算设备的动作和过程，其将表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理、电子量操纵和转换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据。

虽然流程图可以将操作描述为顺序过程，但是可以并行、并发或同时执行许多操作。另外，可以对操作的顺序进行重新布置。过程可以在其操作完成时终止，而且可以具有未包括在附图中的附加步骤。过程可以与方法、函数、流程、子例程、子程序等等相对应。当过程与函数相对应时，其终止可以与调用函数或主函数的函数返回相对应。

还注意到，示例实施例的软件实现的方面通常编码在某种形式的有形(或记录)存储介质上或实现在某种类型的传输介质上。如本文所公开的，术语“存储介质”可以表示用于存储数据的一个或多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、磁盘存储介质、光学存储介质、闪速存储器设备和/或用于存储信息的其他有形机器可读介质。术语“计算机可读介质”可以包括但不限于便携式或固定式存储设备、光学存储设备和能够存储、包含或运载(一个或多个)指令和/或数据的各种其他介质。

而且，可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合实现示例实施例。当以硬件、固件、中间件或微代码实现时，执行必要的任务的程序代码或代码段可以存储在机器中或计算机可读介质(诸如计算机可读存储介质)中。当以软件实现时，(一个或多个)处理器将执行必要的任务。

代码段可以表示流程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或指令、数据结构或程序语句的任何组合。可以通过传递和/或接收信息、数据、参量、参数或存储器内容将代码段耦合到另一代码段或硬件电路。可以经由包括存储器共享、消息传递、口令传递、网络传输等等的任何适合的装置传递、转发或发射信息、参量、参数、数据等等。

图1图示了根据示例实施例的通信系统。如图1中所示，系统500包括分布点或接入节点100和用户驻地设备(CPE)200-1到200-M，其中，M可以是大于1的整数。

接入节点100可以在操作者的控制下。接入节点100包括光网络单元(ONU)115，ONU 115被配置为与网络处理器(NP)120通信。如已知的，ONU 115通过光纤光信道将高带宽的数据连接提供给定位在中心局中的光线路终端(OLT)。ONU 115将所接收的下游数据帧或分组传递给NP 120，NP 120然后确定对于帧或分组的目的地并且因此将其转发给适当的接口(例如，DSL、ADSL、G.fast等等接口)。类似地，在上游方向，NP 120将帧或分组从接口转发给ONU 115。

NP 120将信号提供给处理设备125-1到125-M。处理设备125被配置用于点对点通信。

接入节点100还包括控制器130。控制器130被配置为从处理设备125接收统称为信号向量的信号数据。信号数据可以包括旨在由CPE 200中对应的处理设备260-1到260-M接收的信号值。在下游方向，控制器130还被配置为对信号向量进行预编码，并且将所得数据发送回处理设备125以用于传输给CPE 200。处理设备125然后经由相应的线路驱动器135-1到135-M通过相应的线路300发送预编码的信号数据。在上游方向，处理设备125从线路驱动器135接收串扰污染的信号。控制器130从处理设备125接收串扰污染的信号(统称为接收的信号向量)、对接收的信号向量进行后编码并且向处理设备135提供经后补偿的信号数据。处理设备125然后继续处理信号数据以对预期的上游信息进行解调。

在处理设备之间交换的数据通常是频域样本，但是备选地数据可以表示为例如时域样本。

如上文所讨论的，控制器130与处理设备125通信。备选地，控制器130可以在处理设备125与相应的线路驱动器135-1到135-M之间。因此，控制器130的位置不限于图1中所示的位置。

而且，将理解到，接入节点100可以包括存储器或多个存储器。NP 120、控制器130和/或处理设备130执行存储在存储器上的程序和/或程序模块以执行其相应的功能和接入节点100的功能。下文将参考一些示例实施例更详细地描述接入节点100的操作。存储器可以在NP 120、控制器130和/或处理设备135的外部和/或内部。仅出于简化说明的目的，仅示出了与控制器130相关联的存储器140。

如上文所讨论的，处理设备125中的每一个可以通过相关联的线路驱动器135在通信线路300上与CPE 200中的相应一个通信。线路300(还被称为链路)可以是电话线路(例如，双绞铜线)，并且CPE200-1和200-M可以是调制解调器或根据用于在电话线路上传送数据的通信标准而操作的其他接口设备。CPE 200-1到200-M可以定位在各种用户驻地中。CPE 200-1到200-M中的每一个包括线路驱动器255-1到255-M和相应的处理设备260-1到260-M。线路驱动器255中的每一个可以与线路驱动器135相同或基本上相同。

接下来将描述一些示例实施例。在描述中，我们假定时间划分为帧，每个帧进一步划分为间隙(slot)。在每个帧内，存在两种类型的间隙：

·允许所有线路在其中通信的间隙(通常每帧一个间隙)—称之为第一类型

·仅允许高功率线路在其中通信的间隙—称之为第二类型

高功率线路或全功率线路是活跃通信中的那些线路300。然而，其他线路300(被称为低功率线路)可以在功率节约模式中。对于这些低功率线路而言，大部分符号是静止的(例如，没有传输)，并且每超帧(例如，期望数目的连续帧)仅发送小数目的符号以用于维护开销信息和/或向量化。即，高功率线路比低功率线路每帧发送更多符号。而且，贯穿本公开，我们使用具有表示高功率线路或全功率线路的下标F(例如，G.fast标准中的L0)和表示低功率线路的下标L(例如，G.fast标准中的L2.1/L2.2)的块矩阵记号。

下游方法

首先，将描述从接入节点100到CPE 200-1到200-M的下游通信。对于一个音调(tone)的基本下游模型是：

y＝P(HCx+z) (1)

其中，y是对角矩阵，P是频域均衡器(FEQ)，H是N×N信道矩阵，C是N×N预编码器矩阵，x是指示在线路300上发送的符号的信号向量(向量的每个元素与线路300中的相应的线路相关联)，z是噪声向量。使用记号H＝D(I+G)也是有用的，其中，D是直接增益的对角矩阵并且可以使用任何众所周知的方法估计或从信道矩阵H导出，I是单位矩阵，G是将功率线路之间的串扰噪声建模的串扰矩阵。如可以理解的，可以根据任何众所周知的方法来估计信道矩阵H。

对称(全部对全部(all-toall))向量化

当所有线路是活跃时，我们通常使用对角化预编码器C＝H^-1S，其中，S是确保C满足行功率约束所选择的缩放值的对角矩阵。即，S指示对于链路300中的线路的传输功率。同样地，可以根据任何众所周知的方法实现确定S的值。如可以理解的，S的值可以取决于哪些线路被调度用于传输，并且调度可以根据任何众所周知的方法而执行。频率均衡器可以是迫零或MMSE——通常这些是类似的。为了简化，我们假定迫零，P＝inv(diag(HC))，其在这种情况下给定P＝S^-1。这导致y＝x+S^-1z。

参见对于活跃(active)、空闲(idle)和静止(quiet)符号的下一章节中的定义。

可以通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器中的程序指令的接入节点100的控制器130来实现全部对全部向量化。因此，控制器130被配置为专用机器以：

1.确定N×N预编码器C'＝H^-1S'，其中S'根据众所周知的方法选择用以确保C'的经平方的元素的行和不大于1。

2.确定F×F预编码器C”＝H_FF ^-1S”，其中S”根据众所周知的方法选择用以确保C”的经平方的元素的行和不大于1。

3.选择经组合的缩放矩阵S，其中S_k＝min(S'_k,S”_k)用于高功率线路k，并且S_m＝S'_m用于低功率线路。

4.在允许所有线路通信的时隙期间，使用N×N预编码器C_A＝H^-1S对所有线路的符号进行预编码。

在这种情况下，发射所有线路上的活跃符号或空闲符号。

5.在仅允许高功率线路通信的时隙期间，使用F×F预编码器C_B＝H_FF ^-1SF仅对高功率线路的符号进行预编码。

在这种情况下，接入节点100然后发射高功率线路上的活跃符号或空闲符号以及低功率线路上的静止符号。

如可以理解的，必须确定和存储至少两个预编码器矩阵C_A和C_B。而且，如果高功率线路的集合改变，那么必须重新计算和存储预编码器矩阵C_A和C_B。

用于下游的非对称向量化

当低功率线路存在时，我们想要能够在将不对对应的CPE 200发送符号的符号期间关闭低功率线路的发射器。我们将对于线路k上的符号使用以下术语：

·活跃符号-在其中线路k有要传达的信息的符号(预编码器的输入k是非零)

·空闲符号–在其中线路k没有要传达的信息的符号，但是出于串扰取消目的发射包括补偿信号的符号(即，预编码器的输入k是零，但是输出k是非零)。例如，出于信道估计的目的等等。

·静止符号–在其中线路k的发射器不活跃的符号(预编码器的输出k是零)。

为了节省低功率线路上的功率，与空闲符号相反，期望具有尽可能多的静止符号。这是因为发射器的模拟前端可以在静止符号期间进入功率节约状态，但是必须在空闲符号期间保持在其活跃状态中。当使用对称预编码时，预编码器矩阵必须依据对于给定符号的活跃线路的集合而改变。为了避免这一点，我们考虑使用非对称向量化，其中，保护高功率线路或全功率线路免受低功率线路影响，但并非反之。

我们定义具有以下形式的预编码器或预编码矩阵C：

$C=\left[\begin{array}{cc}{C}_{FF}& C_{FL}\\ C_{LF}& C_{LL}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{H}_{FF}^{-1}{D}_F{S}_F& -H_{FF}^{-1}{H}_{FL}{S}_L\\ 0& S_L\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中，选择缩放矩阵S_F和S_L的最大值以确保C中的行的行功率不超过1，C_FF表示消除或减轻全功率线路之间的串扰影响的预编码器C的部分，C_FL表示消除或减轻低功率线路对全功率线路的串扰影响的预编码器C的部分，C_LF表示消除或减轻高功率线路对低功率线路的串扰影响的预编码器C的部分，并且C_LL表示消除或减轻低功率线路对低功率线路的串扰影响的预编码器的部分。如可以理解的，通过将C_LF设置到零矩阵，预编码器C不消除或减轻全功率线路或高功率线路对低功率线路产生的串扰影响。而且，可以将缩放矩阵S_L设定到单位矩阵或某个其他对角矩阵，使得预编码器C不消除或减轻低功率线路对彼此产生的影响。(在一个示例实施例中，S_F和S_L二者是近似单位矩阵)。

该预编码器C适于低功率线路的一部分上的简化不连续操作，因为与低功率线路相对应的行不具有补偿信号，因为仅每个这样的行的对角元素是非零。因此，低功率线路上的符号要么是活跃要么是静止的；不存在空闲符号。如果需要的话，这允许不同的线路上的不同的水平的功率节省。例如，低功率模式中的短线路可能需要仅每超帧发送一个符号，而较长的线路可能需要发送两个符号。

在均衡之前，得到的信道是：

$R=HC=\left[\begin{array}{cc}{D}_F{S}_F& 0\\ H_{LF}{H}_{FF}^{-1}{D}_F{S}_F& (H_{LL}-H_{LF}{H}_{FF}^{-1}{H}_{FL})S_L\end{array}\right]---\left(3\right)$

全功率线路获得具有直接增益D_FS_F的无串扰信道(即理想的向量化性能)。低功率线路获得基本上非向量化性能。

低功率符号的比特加载可以被选择为处理在所有低功率线路活跃时所获得的最差情况的干扰。低功率线路可以然后不连续地操作——即在不影响其他线路的情况下，可以使得低功率线路的任意子集为静止的。在上文表达中，可以通过将S_L的第k个元素设置到零来表示低功率线路k上的静止符号。具有较低的比特加载的低功率线路可以根据需要每超帧使用更多符号：以这种方式，不同的线路可以实现不同水平的功率节省。

方法的另一方面在于，在低功率操作期间在低功率线路上不要求误差反馈。取决于转换要求，当从低功率模式转换到全功率模式时，在转换阶段中可能要求一些反馈。

图2图示了根据实施例的该下游非对称向量化的流程图。仅出于描述的目的，将参考图1的系统的实施方式描述该实施例。

如所示出的，可以通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器140中的程序指令的接入节点100的控制器来完成下游的非对称向量化。因此，控制器130被配置为专用机器以：

1.在步骤S410中，如等式(2)确定预编码器矩阵C，其中S_F和S_L使用确保C的经平方的元素的行和不超过1的已知方法而选择(例如，S_F和S_L可以是近似单位矩阵)。可以通过控制器130将预编码器矩阵C存储在存储140中。

2.在步骤S420中，不管将在低功率线路上发送活跃符号还是静止符号，控制器130使用预编码器矩阵C对信号向量x进行预编码。例如，在允许所有线路通信的时隙(第一类型)期间，在步骤S420中，控制器130使用预编码器C针对所有线路的符号进行预编码。作为另一示例，在仅允许高功率线路通信的时隙(第二类型)期间，在步骤S420中，控制器130使用预编码器C针对所有线路的符号进行预编码。

3.然后，在步骤S430中，接入节点100在线路300上经由线路驱动器135(和可选地，处理设备125)发射预编码的信号向量Cx。预编码的信号向量Cx指示在线路300上发射的符号。例如，接入节点100在第一类型的时隙期间发射高功率线路上的活跃符号或空闲符号以及低功率线路上的活跃符号或静止符号。作为另一示例，接入节点100发射高功率线路上的活跃符号或空闲符号以及低功率线路上的静止符号(没有传输)。

如可以理解的，利用非对称向量化，仅计算和存储单个预编码器矩阵。单个预编码器矩阵被用于(i)所有线路通信的时隙和(ii)仅高功率线路或全功率线路通信的时隙。即，不管信号向量将在低功率线路上发送活跃符号还是静止符号，使用相同单个预编码器矩阵。因此，非对称向量化比对称向量化要求用以实施的显著更少的存储器和显著更少的计算资源。

具有功率控制的完全对完全(full-to-full)向量化

备选方案是根本不将低功率线路向量化，即还将C_FL设定到零，而是使用低功率线路上的足够低的传输功率以防止低功率线路影响全功率线路。这通过预编码器表示：

$C=\left[\begin{array}{cc}{C}_{FF}& C_{FL}\\ C_{LF}& C_{LL}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{H}_{FF}^{-1}{D}_F{S}_F& 0\\ 0& S_L\end{array}\right]---\left(4\right)$

得到的信道：

$R=HC=\left[\begin{array}{cc}{D}_F{S}_F& H_{FL}{S}_L\\ H_{LF}{H}_{FF}^{-1}{D}_F{S}_F& H_{LL}{S}_L\end{array}\right]---\left(5\right)$

在这种情况下，必须选择S_F以确保C_FF的行功率不超过1，而必须选择S_L足够小以确保H_FLS_L中的行功率与全功率线路上的接收器噪声相比较是微不足道的。由于S_L的该低值，低功率线路的性能将比先前的方案低，并且将要求每超帧更多符号以获得最小速率。

为了控制来自低功率线路的干扰，我们选择正常数θ，并且然后将选择S_L以确保从低功率线路到全功率线路k的干扰不大于θσ_k ²，其中，σ_k ²是背景噪声。这保证线路k的SNR不由于该干扰而降低超过10log10(1+θ)dB。定义针对利用单位缩放(unit scaling)而获得的得到的信道的标记是有用的。在该标记中，对到全功率线路k中的干扰的限制是：

$\underset{m\∈L}{\Σ}|{\tilde{R}}_{km}{|}^2{S}_m^2\≤{\mathrm{\θ\σ}}_k^2---\left(6\right)$

存在找到满足这些限制的缩放值S_L的若干方式，这允许线路之间的不同的折衷。在下文所讨论的上游情况中，我们试图均衡低功率线路的性能，因为功率节省取决于最差低功率用户的速率。在下游方向，由于每个线路可以原则上使用不同数目的符号，因而通过最小化在所有低功率线路上所要求的符号的总数目来实现最佳功率节省。在一个实施例中，我们在所有低功率线路上设定共同缩放S_m＝β。

将对于S_m的该表达式代入以上干扰约束中导致条件我们然后可以尽可能大地选择β，其针对每个全功率线路k受到该约束，连同约束β²≤1(从预编码器行约束要求S_m≤1)。应用所得的缩放值S_L确保了全功率线路不被降级。

可以通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器中的程序指令的接入节点100的控制器130来完成完全对完全向量化。因此，控制器130被配置为专用机器以：

1.如等式(4)确定预编码器矩阵C，同时S_F使用确保C的经平方的元素的行和不超过1的众所周知的方法而选择，并且S_L如下文所描述地来选择以限制低功率线路对高功率线路的影响。

2.在允许所有线路通信的时隙期间，使用预编码器C对来自所有线路的符号进行预编码。发射高功率线路上的活跃符号或空闲符号以及低功率线路上的活跃符号或静止符号。

3.在仅允许高功率线路通信的时隙期间，使用预编码器C对来自所有线路的符号进行预编码。

然后，接入节点100发射高功率线路上的活跃符号或空闲符号以及低功率线路上的静止符号。

在一个实施例中，控制器130被配置为通过以下各项确定对于低功率线路的功率分配S_L：

1.计算对应的阈值θ＝10^SNR_drop/10-1，其中，SNR_drop是全功率线路上所允许的由于来自低功率线路的串扰而带来的SNR的最大可接受的降低。SNR_drop可以是通过实证研究所确定的设计参数。

2.计算或估计剩余的串扰矩阵

3.计算限制

4.计算

5.对于每个低功率线路而言m∈L，使S_m＝β。

上游方法

对于一个音调的基本上游模型是：

y＝Q(HSx+z) (7)

其中，y是指示在接入节点100处通过线路300所接收的符号的接收的信号向量，Q是N×N后编码器(包括FEQ的影响)，H是N×N信道矩阵，S是具有值小于或等于1的对角功率缩放矩阵，x是指示从CPE 200在线路300上发送的符号的信号向量(向量的每个元素与线路300中的相应的线路相关联)，并且z是噪声向量。此外，我们通过D来表示来自H的对角元素的直接增益的对角矩阵。

对称(全部对全部)向量化

当所有线路是活跃的时，我们可以(几乎最佳地)使用MMSE后编码器Q＝SH*(HS²H*+Σ)^-1，其中，*表示共轭转置并且Σ是z的(通常对角)噪声协方差。当HS的奇异值比噪声大得多时，Q接近迫零后编码器Q＝(HS)^-1，其导致y＝x+S^-1H^-1z。

可以通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器中的程序指令的接入节点100的控制器130来完成全部对全部向量化。因此，控制器130被配置为专用机器以：

1.使用单位缩放S＝I。

2.在允许所有线路通信的时间时隙，使用N×N后编码器Q’＝H^-1对所有线路的符号进行后编码；并且因此在这种情况下，接收所有线路上的活跃符号或空闲符号。

3.在仅允许高功率线路通信的时间时隙期间，使用F×F预编码器后编码器Q”＝H_FF ^-1以仅对高功率线路的符号进行后编码；并且因此在这种情况下，接收高功率线路上的活跃符号或空闲符号，和低功率线路上的忽略符号。

具有功率控制的非对称向量化

当低功率线路存在时，我们想要能够在对应的发射器CPE不发射符号的符号期间关闭低功率线路的接收器。我们将使用针对线路k上的符号的以下术语(该术语与非对称下游向量化的术语类似，但是根据接收而不是传送而表达)：

·活跃符号–在其中CPE k将发射符号的符号

·空闲符号–在其中CPE k将不发射的符号，但是线路k的接收器出于向量化目的是活跃的

·忽略符号–在其中CPE k将不发射的符号，并且线路k的接收器不是活跃的。

为了节省低功率线路上的功率，我们想要能够尽可能多地使用忽略符号而不是空闲符号。如果使用对称预编码，则我们取决于对于给定符号的活跃线路的集合而改变预编码器矩阵。为了避免这一点，我们可以再次考虑使用非对称向量化的形式。注意，忽略符号与后编码器Q中的零列相对应(而静止符号与预编码器C中的零行相对应)。因此，对于上游而言，为了促进忽略符号，我们迫使Q_FL＝0并且选择以通过功率控制而不是向量化来使高功率线路免受低功率线路影响。

为了简化标记和阐述，我们将描述后编码器Q的迫零版本。MMSE版本对于本领域的技术人员而言将是显然的。我们定义具有以下形式的后编码器或后编码矩阵Q：

$\begin{array}{c}Q=\left[\begin{array}{cc}{Q}_{FF}& Q_{FL}\\ Q_{LF}& Q_{LL}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{S}_F^{-1}{H}_{FF}^{-1}& 0\\ S_L^{-1}{\[H^{-1}\]}_{LF}& S_L^{-1}{\[H^{-1}\]}_{LL}\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{cc}{S}_F^{-1}{H}_{FF}^{-1}& 0\\ -Q_{LL}{H}_{LF}{H}_F^{-1}& S_L^{-1}{(H_{LL}-H_{LF}{H}_{FF}^{-1}{H}_{FL})}^{-1}\end{array}\right]\end{array}---\left(8\right)$

其中，Q_FF表示消除或减轻全功率线路之间的串扰影响的后编码器Q的部分，Q_FL表示消除或减轻低功率线路对全功率线路或高功率线路的影响的后编码器Q的部分，Q_LF表示消除或减轻高功率线路对低功率线路的影响的后编码器Q的部分，并且Q_LL表示消除或减轻低功率线路对低功率线路的影响的后编码器的部分。如可以理解的，通过将Q_FL设置到零矩阵，后编码器C不取消或减轻低功率线路对高功率线路产生的影响。

注意，对于后编码器而言，每行可以独立于其他行被优化，即线路k的性能仅取决于该行中的后编码器系数。在这种情况下，与全功率线路相对应的行的后编码器系数被优化用于在低功率线路不活跃时看到的减小大小的信道H_FFS_F。即，后编码器矩阵Q消除或减轻第二间隙类型期间的高功率线路上的串扰影响。与低功率线路相对应的行的后编码器系数被优化用于在所有线路活跃时看到的全信道HS。即，后编码器矩阵Q消除或减轻第一间隙类型期间低功率线路上的串扰影响。

得到的信道是：

$R=QHS=\left[\begin{array}{cc}I& S_F^{-1}{H}_{FF}^{-1}{H}_{FL}{S}_L\\ 0& I\end{array}\right]---\left(9\right)$

线路k上的接收器噪声由后编码器Q的行k的元件的经平方的和而被放大。为了稍后方便，我们将η_k ²定义为归一化后编码器SQ的平方的和，即

在该标记中，η_k ²S_k ^-2是线路k上的放大噪声方差。当串扰信道是对角占优时，噪声方差是近似S^-2|D|^-2σ²，如在对称向量化的情况中。

通常，我们取S_F＝I以获得全功率线路上的最大性能。为了维持在低功率线路的存在的情况下全功率线路上的理想性能，必须使低功率线路的缩放矩阵S_L足够小以确保R_FL的经平方的行和与放大噪声相比较是“微不足道的”。

我们可以设定正阈值θ和选择缩放矩阵S_L以确保对于每个全功率线路k而言其中，在低功率线路m上取得该和。

对于这样的S_L而言，每个全功率线路上的噪声加干扰将不超过这导致相对于利用S_L＝0获得的信噪比(NSR)而不超过10log10(1+θ)的NSR增加。因此，θ控制在有和没有低功率线路的情况下符号上的全功率线路上的SNR的差异。为了得到根据S_L的明确表达，我们写入使得限制针对每个k变为

如全部对全部向量化的情况，存在选择低功率线路以满足以上约束的不同的方式。因为所有低功率线路应当满足相同目标速率并且因为由于Q的结构，对于所有低功率线路使用每超帧相同数目的符号是期望的，所以明智的选择可以是均衡上游所有低功率线路的性能。因为不存在对低功率线路的干扰，所以这意味着均衡放大的噪声水平。这通过对于所有低功率线路m、对于某个常量β的Sm＝βη_m来完成。对S_L的一般约束然后减少到对β的一组缩放约束，即，对于每个全功率线路k：

${\mathrm{\β}}^2\≤\mathrm{\θ}\frac{{\mathrm{\η}}_k^2}{\underset{m\∈L}{\Σ}|{\tilde{R}}_{km}{|}^2{\mathrm{\η}}_m^2}---\left(10\right)$

发射器处的发射器功率约束S_m≤1还隐含对于每个低功率线路m而言β²≤η_m ^-1。使用满足这些约束的β的最大值获得所有低功率线路的最佳均等性能。所有低功率线路上所获得的SNR然后是20log10β。

操作上，部分向量化的低功率模式如下工作。在每超帧的几个符号期间，所有接收器端口处于使用中，接收活跃符号和/或空闲符号。在超帧的剩余符号期间，仅全功率接收器端口是活跃的，并且所有低功率线路忽略这些符号。

图3图示了根据实施例的具有功率控制的该上游非对称向量化的流程图。仅出于描述的目的，将参考图1的系统的实施方式描述该实施例。

如所示出的，可以通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器140中的程序指令的接入节点100的控制器来完成上游的非对称向量化。因此，控制器130被配置为专用机器以：

1.在步骤S510中，根据等式(8)确定后编码器矩阵Q，同时S_F＝I并且如下文关于图6所描述的来确定S_L。控制器130可以将后编码器矩阵Q存储在存储器140中。

2.在步骤S520中，通过线路300接收来自线路驱动器135和/或处理设备125的信号向量y'。信号向量y'指示在特定时隙处线路300上所接收的符号。

3.在步骤S530中，使用后编码器矩阵Q对信号向量y'进行后编码以获得估计的接收信号向量x'＝Qy'；不管信号向量y'是否指示低功率线路将通信，使用后编码器矩阵Q或其子矩阵。例如，在步骤S530中，在允许所有线路通信的时隙(第一类型)期间，控制器130使用后编码器矩阵Q对来自所有线路的符号进行后编码。作为另一示例，在仅允许高功率线路通信的时隙(第二类型)期间，控制器130使用后编码器矩阵Q的子矩阵Q_FF对来自高功率线路的符号进行后编码。

图4图示了根据示例实施例的与图3的方法协作的用于选择对于低功率线路的功率分配S_L的方法。如所示出的，控制器130被配置为：

1.在步骤S610中，计算阈值θ＝10^SNR_drop/10-1，其中，SNR_drop是全功率线路上所允许的由于来自低功率线路的串扰而带来的SNR中的最大可接受的降低。SNR_drop可以是通过实证研究所确定的设计参数。

2.在步骤S620中，计算或估计剩余的串扰矩阵

3.在步骤S630中，对于每个线路而言k∈F∪L，计算归一化接收器噪声

4.在步骤S640中，计算第一限制

5.在步骤S650中，计算第二限制

6.在步骤S660中，计算缩放参数

7.在步骤S670中，对于每个低功率线路m∈L，设定S_m＝βη_m。

如可以理解的，利用非对称向量化，仅计算和存储单个后编码器矩阵。单个后编码器矩阵被用于(i)所有线路通信的时隙和(ii)子矩阵被用于仅高功率线路或全功率线路通信的时隙。即，不管接收的信号向量是否包括低功率线路上的活跃符号、空闲符号或静止符号，使用相同单个后编码器矩阵或其子矩阵。因此，非对称向量化需要用以实现的显著更少的存储器和显著更少的计算资源。

具有功率控制的完全对完全向量化

备选方案是根本不使低功率线路向量化(即，还将Q_LF设定到零并且使Q_LL对角)。这通过后编码器表示：

$Q=\left[\begin{array}{cc}{Q}_{FF}& Q_{FL}\\ Q_{LF}& Q_{LL}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{S}_F^{-1}{H}_{FF}^{-1}& 0\\ 0& S_L^{-1}{D}_L^{-1}\end{array}\right]---\left(11\right)$

得到信道

$R=QHS=\left[\begin{array}{cc}I& S_F^{-1}{H}_{FF}^{-1}{H}_{FL}{S}_L\\ S_L^{-1}{D}_L^{-1}{H}_{LF}{S}_F& S_L^{-1}{D}_L^{-1}{H}_{LL}{S}_L\end{array}\right]=S^{-1}\stackrel{\‾}{R}S---\left(12\right)$

对于这样的方案的可能的动机将是简单(不要求低功率线路上的向量处理)以及支持低功率线路的不连续操作的能力。

如之前一样，确定限制低功率线路对全功率线路的负面影响的缩放值S_L。而且，粗略地均衡低功率线路的性能是期望的。在这种情况下，由于低功率线路之间的干扰，均衡性能的任务是更困难的。简单的方法是注意到低功率线路m上的NSR可以限制为：

$|R_{mm}-1{|}^2+\underset{n\≠m}{\Σ}|R_{mn}{|}^2+|Q_{mm}{|}^2{\mathrm{\σ}}_m^2\≤S_m^{-2}{v}_m^2---\left(13\right)$

其中

$v_m^2=|{\tilde{R}}_{mm}-1{|}^2+\underset{n}{\Σ}|{\tilde{R}}_{mn}{|}^2+|D_m{|}^{-2}{\mathrm{\σ}}_m^2---\left(14\right)$

我们可以通过取针对某个常量β的Sm＝βυm来均衡跨越线路的NSR上的上限。将对于Sm的该表达式代入上文所导出的期望的限制我们获得条件我们然后可以尽可能大地选择β，其针对每个全功率线路k受到该约束以及对于每个低功率线路m的约束β2≤υm-1。应用所得的缩放值SL确保全功率线路不被降级，而粗略地均衡低功率线路的性能。

可以通过接入节点100并且特别地通过执行存储在存储器中的程序指令的接入节点100的控制器130来完成上游的具有功率控制的多对多向量化。因此，控制器130被配置为专用机器以：

1.根据等式(11)确定后编码器矩阵Q，其中S_F＝I并且如下文所描述以限制低功率线路对高功率线路的影响的S_L。

2.在允许所有线路通信的时隙期间，使用后编码器Q对来自所有线路的符号进行预编码；并且因此接收高功率线路上的活跃符号或空闲符号以及低功率线路上的活跃符号或忽略符号。

3.在仅允许高功率线路通信的时隙期间，使用后编码器Q的子矩阵Q_FF以仅对来自高功率线路的符号进行预编码；并且因此接收高功率线路上的活跃符号或空闲符号以及低功率线路上的忽略符号。

在根据示例实施例的用于选择对于低功率线路的功率分配S_L的方法中，控制器130被配置为：

1.计算对应的阈值θ＝10^SNR_drop/10-1，其中，SNR_drop是全功率线路上所允许的由于来自低功率线路的串扰带来的SNR的最大可接受的降低。SNR_drop可以是通过实证研究所确定的设计参数。

2.计算或估计剩余的串扰矩阵

3.对于每个高功率线路而言k∈H，计算归一化接收器噪声

并且对于每个低功率线路而言m∈L，计算归一化接收器噪声的限制

4.计算限制

5.计算限制

6.计算

7.对于每个低功率线路而言m∈L，使S_m＝βν_m。

因此，描述了本发明，相同内容可以以许多方式变化将是明显的。这样的变化不将被认为违背本发明，并且所有这样的修改旨在包括在本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种发射的方法，包括：

在接入节点(100)处确定(S410)用于对从所述接入节点到多个线路上的多个下游设备(200)的传输进行预编码的预编码器矩阵，所述多个线路包括高功率线路和低功率线路，所述高功率线路处于活跃通信中并且比所述低功率线路每帧发射更多符号；

使用所述预编码器矩阵对信号向量进行预编码(S420)而不管所述信号向量在所述低功率线路上正在发送的符号，并且所述确定对所述预编码器矩阵进行确定以使得所述预编码不减轻所述高功率线路对所述低功率线路产生的串扰影响；以及

基于经预编码的所述信号向量，在所述多个线路上进行发射(S430)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中预编码针对第一间隙类型和第二间隙类型二者使用所述预编码器矩阵，所述第一间隙类型是在其期间准许所述多个线路中的高功率线路和低功率线路进行通信的帧的时隙，并且所述第二间隙类型是在其期间仅准许高功率线路进行通信的所述帧的时隙。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述确定对所述预编码器矩阵进行确定以使得所述预编码不减轻所述低功率线路对彼此产生的串扰影响。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述确定对所述预编码器矩阵进行确定以使得所述预编码减轻所述低功率线路对所述高功率线路产生的串扰影响，并且减轻所述高功率线路对彼此产生的串扰影响。

5.一种接入节点(100)，包括：

存储器(140)，被配置为存储预编码器矩阵；以及

控制器(130)，被配置为确定用于对从所述接入节点到多个线路上的多个下游设备的传输进行预编码的所述预编码器矩阵，所述多个线路包括高功率线路和低功率线路，所述高功率线路处于活跃通信中并且比所述低功率线路每帧发射更多符号；

所述控制器被配置为使用所述预编码器矩阵对信号向量进行预编码而不管所述信号向量在所述低功率线路上正在发送的符号，以及基于经预编码的所述信号向量在所述多个线路上进行发射，并且所述控制器被配置为对所述预编码器矩阵进行确定以使得所述预编码不减轻所述高功率线路对所述低功率线路产生的串扰影响。

6.一种用于接收的方法，包括：

在接入节点(100)处，接收(S520)多个线路上的信号向量，所述多个线路包括高功率线路和低功率线路，所述高功率线路处于活跃通信中并且比所述低功率线路每帧发射更多符号；

在所述接入节点处确定(S510)后编码器矩阵；

使用所述后编码器矩阵或其子矩阵对所述信号向量进行后编码(S530)而不管所述信号向量是否指示所述低功率线路正在进行通信，并且所述确定对所述后编码器矩阵进行确定以使得所述后编码不减轻所述低功率线路对所述高功率线路产生的串扰影响。

7.根据权利要求6所述的方法，其中后编码针对第一间隙类型和第二间隙类型二者使用所述后编码器矩阵，所述第一间隙类型是在其期间准许所述多个线路中的高功率线路和低功率线路进行通信的帧的时隙，并且所述第二间隙类型是在其期间仅准许高功率线路进行通信的所述帧的时隙。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述确定对所述后编码器矩阵进行确定以使得所述高功率线路对彼此产生的串扰影响在所述第二间隙类型期间被减轻。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述确定对所述后编码器矩阵进行确定以使得所述高功率线路对低功率线路产生的串扰影响在所述第一间隙类型期间被减轻。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述确定后编码器矩阵包括确定低功率线路缩放矩阵以及基于所述低功率线路缩放矩阵来确定所述后编码器矩阵，并且所述确定对所述低功率线路缩放矩阵进行确定以使得所述低功率线路对所述高功率线路的串扰影响保持低于期望的阈值。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述期望的阈值基于所述接入节点处的噪声。

12.一种接入节点(100)，包括：

存储器(140)，被配置为存储后编码器矩阵；以及

控制器(130)，被配置为接收多个线路上的信号向量，所述多个线路包括高功率线路和低功率线路，所述高功率线路处于活跃通信中并且比所述低功率线路每帧发射更多符号；

所述控制器被配置为确定所述后编码器矩阵，以及使用所述后编码器矩阵或其子矩阵对所述信号向量进行后编码而不管所述信号向量是否指示所述低功率线路正在进行通信，并且所述控制器被配置为对所述后编码器矩阵进行确定以使得所述后编码不减轻所述低功率线路对所述高功率线路产生的串扰影响。