CN111435852B - 在多用户连接中使用向量化和时分多址和/或频分多址 - Google Patents

Abstract

一种多线路数字收发器，其被配置为以以下方式来使用数字信号向量化：使订户线路的不同组之间的串扰的影响被有效地减轻，而无需直接尝试减轻那些不同组中的任何一个组内的串扰的影响。在示例实施例中，不同组中的每个组内的串扰的影响可以使用适当的T/FDMA调度来间接地被减轻，根据该调度，在给定符号周期期间，不同组中的任何组的给定资源块可以携带与单个相应订户相对应的数据。用于数字信号向量化的预编码器(后编码器)矩阵可以使用适当被约束(例如，使用组的定义、聚合传输功率限制等)的块对角化技术来生成。在各种实施例中，所公开的数字信号向量化可以在下行链路上或上行链路上、或两者上使用。

Description

在多用户连接中使用向量化和时分多址和/或频分多址

技术领域

各种示例实施例涉及通信设备，并且更具体地但非排他性地涉及用于使用向量化和时分多址和/或频分多址接入来传输和接收通信信号的方法和装置。

背景技术

本部分介绍可以帮助促进更好理解本公开的方面。因此，本部分的陈述将应从这个角度来阅读，并且不应被理解为对现有技术中存在的内容或者对现有技术中不存在的内容的承认。

频分复用(FDM)是一种可在有线、无线和光通信信道中使用的多个载波频率(或音调)上传输数据的方法。FDM的不同变体用于各种形式的宽带数字通信、数字电视、音频广播、数字订户线路(DSL) 或者G.fast互联网接入、局域网(LAN)、家庭网络、4G移动接入网等。FDM的一些变体(通常统称为离散多音调(DMT)调制)用于在例如普通老式电话服务(POTS)铜线、同轴电缆、和/或电源线上建立的有线线路通信信道中。一些FDM方案使用正交频分复用 (OFDM)。

频分多址(FDMA)是在某些多址协议中使用的信道接入技术。 FDMA允许将单个或多个频带单独分配给用户，使得多用户可以通过公共信道(例如，同轴电缆或有线线路)发送数据。

FDM和FDMA通常在开放系统互连(OSI)模型的不同层中使用，因此可以独立使用。例如，通常在物理层中实现FDM，以经由高带宽信道传输多个相对低带宽的信道。与之相对照，FDMA通常在数据链路层中实现，以提供对高带宽信道的共享接入。

时分多址(TDMA)是一种可用于促进信道共享的信道接入方法。TDMA通过将信号划分为不同的时隙来允许多个用户共享和使用相同的传输信道。用户使用其自己的时隙一个接一个地快速连续传输。这允许多个用户共享相同的频率信道，而仅使用其部分容量。

发明内容

本文公开的是多线路数字收发器的各种实施例，该多线路数字收发器被配置为以以下方式来使用数字信号向量化：使订户线路的不同组之间的串扰的影响被有效地减轻，而无需直接尝试减轻那些不同组中的任何一个组内的串扰的影响。在示例实施例中，不同组中的每个组内的串扰的影响可以使用适当的T/FDMA调度来间接地被减轻，根据该调度，在给定符号周期期间，不同组中的任何组的给定资源块可以携带与单个相应订户相对应的数据。用于数字信号向量化的预编码器(后编码器)矩阵可以使用适当被约束(例如，使用组的定义、聚合传输功率限制等)的块对角化技术来生成。在各种实施例中，所公开的数字信号向量化可以在下行链路上或上行链路上、或两者上使用。

所公开的向量化方案的重要优点在于，当活动订户的集合改变和 /或当一个或多个组内的FDMA或TDMA分配改变时，它不需要更新预编码器(后编码器)矩阵。该属性可以有利地用于例如在毫秒时间尺度上支持快速的FDMA和TDMA动态，这在传统向量化方案下通常不被支持。

根据示例实施例，提供了一种装置，包括：数据传输器，该数据传输器包括模拟前端和数字信号处理器，该数据传输器可连接到多个订户线路的近端，该数字信号处理器被配置为：处理与多个不同组的输出信号相对应的数字样本，并且驱动模拟前端以使用频分复用来使多个不同组的输出信号在订户线路上被传输，其中不同组中的每个组的输出信号在订户线路的对应的不同组上被传输，订户线路的不同组中的至少一个不同组包括订户线路中的至少两个订户线路；其中数字信号处理器包括向量处理器，该向量处理器被配置为以以下方式来预编码数字样本：使得在多个订户线路的远端处，订户线路的不同组之间的串扰的影响实质上被减轻；以及其中向量处理器还被配置为以以下方式来预编码数字样本：使输出信号的不同组中的每个组将不同的相应数据块传送到订户线路的对应的不同组的远端，所述不同的相应数据块被传送到订户线路的对应的不同组的远端中的每个远端。

根据另一示例实施例，提供了一种装置，该装置包括：数据接收器，该数据接收器包括模拟前端和数字信号处理器，该数字信号处理器被配置为：处理与多个输入信号相对应的数字样本，该多个输入信号在可连接到对应的多个订户线路的近端的输入端口处通过模拟前端被接收，该输入信号响应于被应用于订户线路的远端的数据信号而被接收，该数据信号已经使用频分复用、利用数据而被编码；其中该数字信号处理器包括向量处理器，该向量处理器被配置为以以下方式来后编码数字样本：使订户线路的不同组之间的串扰的影响实质上被减轻，所述不同组中的至少一个不同组包括订户线路中的至少两个订户线路；以及其中该向量处理器还被配置为以以下方式来后编码数字样本：使数据信号的每个不同组将其数据传送到通过向量处理器形成的不同的相应数据块，数字信号的所述不同组中的每个组被应用于订户线路的所述不同组中的对应的一个组的远端。

附图说明

通过示例的方式，从以下详细描述和附图，各种公开的实施例的其他方面、特征、和优点将变得更加显而易见，在附图中：

图1示出了在其中可以实践各种实施例的通信系统的框图；

图2示出了根据实施例的可以在图1的通信系统中实现的多订户连接的框图；

图3示出了根据实施例的可以在图1的通信系统中使用的CPE 接收器的框图；

图4示出了根据实施例的可以在图1的通信系统中使用的CPE 传输器的框图；

图5示出了根据实施例的可以在图1的通信系统中使用的多线路传输器的框图；

图6示出了根据备选实施例的可以在图1的通信系统中使用的多线路传输器的框图；

图7示出了根据实施例的可以在图1的通信系统中使用的下行链路通信方法的流程图；

图8示出了根据实施例的可以在图1的通信系统中使用的多线路接收器的框图；

图9示出了根据备选实施例的可以在图1的通信系统中使用的多线路接收器的框图；

图10示出了根据实施例的可以在图1的通信系统中使用的上行链路通信方法的流程图；

图11示出了根据实施例的可以在图1的通信系统中使用的调度方法的流程图；

图12A至图12C以图形方式示出了可以在图1的通信系统的各种实施例中使用的资源块分配方案；以及

图13A至图13B以图形方式示出了根据实施例的可以在图1的通信系统中使用的TDMA调度。

具体实施方式

在各种实施例的描述和/或附图中使用以下首字母缩略词/缩写：

ADC 模数转换器；

AFE 模拟前端；

AN 接入节点；

CRC 循环冗余校验；

CPE 客户场所设备；

DAC 数模转换器；

DFE 数字前端；

DMT 离散多音调；

DMUX 解复用器；

DOI 不连续操作间隔；

DPU 分发点单元；

DRA 动态资源分配；

DSP 数字信号处理器；

DSL 数字订户线路；

DTU 数据传送单元；

FD 频域；

FDM 频分复用；

FDMA 频分多址；

FEC 前向纠错；

FTTB 光纤到建筑物；

I/O 输入/输出；

LAN 局域网；

MAC 媒体接入控制；

MSC 多订户连接；

MUX 复用器；

NOI 正常操作间隔；

OFDM 正交频分复用；

OSI 开放系统互连；

P2MP 点对多点；

POTS 普通老式电话服务；

PSD 功率谱密度；

RF 射频；

SNR 信噪比；

TD 时域；

TDMA 时分多址；以及

T/FDMA 时分多址/频分多址。

如本文中所使用的，术语“时分多址/频分多址”(或T/FDMA) 应被解释为涵盖TDMA、FDMA、以及TDMA和FDMA的各种组合。下面参考图12A至12C更详细地描述了可以在至少一些实施例中使用的T/FDMA的说明性示例。

如本文中所使用的，术语“资源块”是指符号中的一组音调或时隙中的一个或多个频率范围。资源块可以被分配给用户以用于下行链路和/或上行链路通信。针对示例信道，资源块可以具有十二个子载波，但是其他数目也是可能的。

图1示出了其中可以实践各种实施例的通信系统100的框图。如图1所示，系统100包括通过订户线路140₁至140_N的方式连接的分发点单元(DPU)110和多个客户场所设备(CPE)单元150₁至150_N。在一些实施例中，DPU 110可以位于服务提供方(例如，电话公司) 的“中央办公室”。在一些其他实施例中，DPU 110可以使用一个或多个回程(例如，光)链路被远程地部署到比中央办公室的位置更加靠近订户场所的位置，并且对应的设备可以被物理地放置在街道柜体中、电线竿上、建筑物的地下室中等(还参见图2)。CPE单元150₁至150_N通常位于不同的相应客户站点处。在一些实施例中，DPU 110 可以被实现并且被称为接入节点(AN)110。

订户线路140₁至140_N中的每个订户线路通常包括相应的“双绞线”(或其它合适的)电缆，该电缆被配置为传输与语音和/或数据服务相对应的信号。在DPU 110处，订户线路140₁至140_N中的每个订户线路连接到输入/输出(I/O)端口138₁至138_N中的相应一个端口。在CPE侧，订户线路140₁至140_N中的每个订户线路类似地连接到I/O 端口142₁至142_N中的相应一个I/O端口，每个I/O端口是CPE单元 150₁至150_N中的相应一个CPE单元的I/O端口。

在示例实施例中，DPU(或AN)110包括多个收发器(120_i/130_i)，每个收发器内部连接到I/O端口138₁至138_N中的相应一个I/O端口，其中i＝1，2，…，N。收发器(120_i/130_i)包括相应的传输器120_i和相应的接收器130_i。CPE单元150_i包括内部连接到该CPE单元的I/O 端口142_i的收发器(160_i/170_i)。收发器(160_i/170_i)包括相应的传输器160_i和相应的接收器170_i。下面参考图4至图6更详细地描述传输器120、160的示例实施例。下面参考图3、图8、和图9更详细地描述接收器130、170的示例实施例。

在一些实施例中，例如，如在G.mgfast技术的上下文中所设想的，系统100可以被配置用于点对多点(P2MP)传输。例如，在一种P2MP 配置中，个体订户线路140₁至140_N中的一些个体订户线路可以被分支(未在图1中明确示出)，以将多个相应的CPE单元150(通常位于相同场所内)各自连接到DPU 110。因此，一组这样的CPE单元 150在相同的(例如，单个对应的)订户线路140上连接到DPU 110。在另一P2MP系统配置中，不同的CPE单元150可以通过不同的相应订户线路140连接到DPU 110(例如，如图1中所示)，但是被组织在P2MP组中，使得一次仅允许一个P2MP组内的一个CPE单元 150在特定音调上活动。可以实现该配置，例如，以用于跨多个客户场所(每个客户场所都有相应的CPE单元150)应用P2MP传输，并且因此可以被称为多订户连接(MSC)。

图2示出了根据实施例的MSC系统200的框图。系统200是对应于N＝18的系统100的示例实施例，其中CPE单元150₁至150₁₈被组织在六个P2MP组中，在图2中使用附图标记210₁-210₆对其进行了标记。系统200的DPU 110通过光纤到建筑物(FTTB)基础设施的光纤208连接到(多个)对应的外部网络。每个P2MP组210包括位于建筑物202的对应的单个楼层上的三个相应的CPE单元150。在至少一些实施例中，FDMA可以用作媒体接入控制(MAC)机制以分配P2MP组210内的哪些CPE单元150在哪些音调上是活动的。在操作中，FDMA分配的动态改变可以有益地用于适当地或必要地在每个P2MP组210内的CPE单元150之间动态地重新分配带宽。

在各种备选实施例中，N个CPE单元150₁至150_N可以被组织在 G个组210中，其中G<N。组210中的至少一些组包括多于一个的 CPE单元150。至少一些组210每组可以具有不同的相应数目的CPE 单元150。

图3示出了根据实施例的可以在系统100(图1)中使用的接收器170的框图。接收器170包括模拟前端(AFE)310、数字前端(DFE) 320、和数字信号处理器(DSP)330。接收器170还包括本地电子控制器380，该本地电子控制器380可以用于控制相同主机CPE单元 150的接收器170和传输器160中的一个或两者的某些功能。

AFE 310操作以将通过对应的I/O端口142所接收的经调制的电输入信号302转换为适合于在DFE 320中数字化的对应模拟电射频 (RF)信号312。在AFE 310中被应用于输入信号302的典型模拟信号处理包括放大和滤波。

AFE 310可以是传统的接收器-AFE电路。例如，由N.Stojkovic 的“ADSL AnalogFront End”，AUTOMATIKA v.47(2006),no.1-2,pp. 59-67中简要回顾了可能适合于实现AFE 310的一些实施例的示例接收器-AFE电路，其通过引用整体并入本文。

DFE 320操作以以适当的采样率对信号312进行采样，以生成数字样本(值)的对应序列322。在示例实施例中，DFE 320包括模数转换器(ADC)和相关领域的技术人员已知的其他相关电路系统。

在示例实施例中，DSP 330包括解调器340、符号解码器350、解帧器360、和解封装模块370。如相关领域中已知的，解调器340使用傅里叶变换来执行时域(TD)到频域(FD)信号转换，从而将序列322转换为FD符号的对应序列342。然后，符号解码器350应用星座和载波解映射，以将序列342转换为(多个)对应的数据帧352。解帧器360操作以例如通过移除(多个)帧报头并且执行本领域已知的其他相关操作来从数据帧352中提取对应的数据传送单元(DTU) 362。典型的DTU包括DTU报头、有效负载部分、和循环冗余校验 (CRC)部分。然后，解封装模块370从DTU 362提取有效载荷数据 372，并且将所提取的数据引导至外部电路。

在示例实施例中，控制器380可以响应于经由适当的控制信道(例如，从DPU 110)接收的控制信号378来控制与各种接收器功能相关联的配置设置和/或调度。例如，符号解码器350可以包括选择器，其在控制器380的控制下确定哪些资源块(如果有的话)可以携带与该 CPE单元150相关联的订户的数据。然后，可以选择这些资源块以在符号解码器350中进行解码，而其余的资源块可以被忽略或丢弃。

图4示出了根据实施例的可以在系统100(图1)中使用的传输器160的框图。传输器160包括DSP 410、DFE 460、和AFE470。传输器160还包括本地电子控制器480，其可用于控制传输器的某些功能。

DSP 410操作以执行数据编码和FD到TD信号转换，以生成在其上已编码了输入数据流402的数字输出信号452。DFE460操作以将数字信号452转换为模拟形式(例如，使用数模转换器DAC)以生成对应的模拟电信号462。然后，AFE 470将信号462转换为适合于在订户线路140上传输的形式，并将得到的调制电信号472应用于对应的I/O端口142。

例如，在N.Stojkovic的上述论文中，简要回顾了适合于实现AFE 470的至少一些实施例的示例传输器-AFE电路。在一些实施例中，属于相同CPE单元150的AFE 310和AFE470可以共享一些电路元件，诸如时钟系统和电混合系统。

在示例实施例中，DSP 410包括封装模块420、成帧器430、符号编码器440、和调制器450。封装模块420操作以将作为有效载荷数据的输入数据402封装到DTU 422中。如上所述，除了有效载荷数据部分之外，DTU还可以包括DTU报头和CRC部分。然后，成帧器 430例如通过添加帧报头并且执行其他适当的操作，使用DTU 422来生成数据帧432。符号编码器440执行星座和载波映射以生成FD符号442，每个FD符号包括旨在使用不同的相应音调(具有不同的相应载波频率)进行传输的星座符号的集合。根据特定实施例，在符号编码器440中所使用的音调的数目可以是一百、一千、或者甚至大于一千的数量级。如相关领域中已知的，调制器450使用傅里叶逆变换来进行FD到TD信号转换，从而将FD符号442转换成表示对应的TD波形的数字信号452。

在示例实施例中，控制器480可以响应于经由适当的控制信道(例如，从DPU 110)接收的控制信号478来控制与各种传输器功能相关联的配置设置和/或调度。如上所述，在一些实施例中，相同主机CPE 单元150的控制器380(图3)和480可以集成到单个控制器中。

图5示出了根据实施例的可以在DPU 110(图1)中使用的多线路传输器500的框图。例如，传输器500可以用于实现传输器120₁至120_N(图1)。为了说明的目的并且没有任何隐含的限制，参考对应于N＝4和G＝2的示例实施例示出和描述了传输器500，其中每个组210具有两个相应的CPE单元150。根据所提供的描述，本领域普通技术人员将能够在没有任何过度实验的情况下制造和使用其他实施例，例如，对应于N的其他值、G的其他值、和/或每组210的CPE 单元150的其他数目。

如图5所示，传输器500包括DSP 510、DFE 558、和AFE568。传输器500还包括电子调度器580，该电子调度器580可以用于控制传输器和/或对应的CPE单元150的某些功能。在示例实施例中，传输器500可以被配置为使用以下参考图7和图11描述的一些方法来操作。

在示例实施例中，DSP 510包括封装模块520₁至520_N、复用器 524₁至524_G、成帧器530₁至530_G、符号编码器540₁至540_G、向量处理器544、和调制器550₁至550_N。如上所述，针对所示实施例，N＝4 且G＝2。每个复用器524具有单个输出和与对应组210中的CPE单元150一样多的输入。在所示的示例实施例中，复用器524₁至524₂中的每个复用器是2×1复用器。

封装模块520₁至520_N和复用器524₁至524_G操作以将作为有效载荷数据的输入数据502₁至502_N封装到DTU 526₁至526_G中。在示例实施例中，调度器580控制封装模块520₁至520_N的操作，使得在组 210₁至210_G的每个组中仅选择一个订户来传送每个资源块中的数据，并且给定资源块中每个订户可以传送的数据量是已知量。成帧器530₁至530_G和符号编码器540₁至540_G操作以对接收的DTU 526₁至526_G进行成帧和编码，从而产生G个不同的编码数据块542₁至542_G。例如，针对T个子载波的资源块，编码数据块542₁至542_G可以由复数值的G×T矩阵表示。

向量处理器544操作将数据块542₁至542_G转换为数据块546₁至 546_N，例如，如下面参考图7更详细地描述的。该转换以以下方式实现：(i)实质上消除了不同组210的订户之间的串扰，以及(ii)针对每个组210，使得相应的公共数据信号能够被传送到该组的所有 CPE单元150。

如相关领域中已知的，每个调制器550_i使用傅里叶逆变换来进行 FD到TD信号转换，从而将数据块546_i转换成表示对应的TD波形的数字信号552_i。然后将以该方式生成的数字信号552₁至552_N应用于 DFE 558。

DFE 558包括线路DFE 560₁至560_N。线路DFE 560_i操作以将数字信号552i转换为模拟形式(例如，使用数模转换器DAC)，以生成对应的模拟电信号562_i。然后将以该方式生成的模拟电信号562₁至562_N应用于AFE 568。

AFE 568包括线路AFE 570₁至570_N。线路AFE 570_i操作以将模拟电信号562_i转换为适合于在订户线路140_i上传输的形式，并且将得到的经调制的电信号572_i应用于对应的I/O端口138_i。

图6示出了根据备选实施例的可以在DPU 110(图1)中使用的多线路传输器600的框图。使用与传输器500(图5)相同的元件中的许多元件来实现传输器600。这些元件的描述在此不再重复。而是，传输器600的以下描述主要集中于传输器500和600之间的差异。

传输器600包括DSP 610、DFE 558、和AFE 568。DSP 610包括封装模块520₁至520_N、成帧器630₁至630_N、符号编码器640₁至640_N、复用器644₁至644_G、向量处理器544、和调制器550₁至550_N。传输器600还包括电子调度器680，该电子调度器680可以用于控制传输器和/或对应的CPE单元150的某些功能。调度器680与调度器580 的不同之处在于，调度器680还被配置为分别使用控制信号682和684 来控制成帧器630₁至630_N和符号编码器640₁至640_N。在示例实施例中，调度器680生成控制信号582、682、和684，使得：(i)组210₁至210_G中的每个组中仅选择一个订户来传送每个资源块中的数据，以及(ii)封装模块520₁至520_N、成帧器630₁至630_N、和符号编码器640₁至640_N针对每个资源块处理适当的相应数据量。

每个复用器644具有单个输出和与对应组210中的CPE单元150 一样多的输入。在所示的示例实施例中，复用器644₁至644₂中的每个复用器是2×1复用器。复用器644₁被配置为分别使用由符号编码器640₁至640₂输出的经编码的数据块642₁至642₂来生成数据块542₁。复用器644₂类似地被配置为分别使用由符号编码器640₃至640₄输出的经编码的数据块642₃至642₄来生成数据块542₂。

图7示出了根据实施例的可用于操作传输器500(图5)的通信方法700的流程图。继续参考图1和图5描述方法700。本领域普通技术人员将理解如何使方法700适用于操作传输器600(图6)。在示例实施例中，方法700可以使用处理器510和/或其他适当的电路系统(例如，系统控制器)来执行。

方法700开始于步骤702，在步骤702，针对每个子载波(音调) 估计下行链路信道矩阵H。在示例实施例中，矩阵H是N×N矩阵，其中每个矩阵元素H_ij表示在订户线路140_j上传输的信号到订户线路 140_i的耦合。这样，矩阵H的非对角元素表示对应子载波频率上的线路间串扰。

在示例实施例中，可以使用诸如在传统向量化的OFDM系统中使用的那些传统信道估计技术来实现步骤702。例如，步骤702可以包括以下子步骤：(i)在订户线路140_i上传输一个或多个导频信号； (ii)测量CPE单元150₁至150_N接收的对应信号；以及(iii)将测量结果传送回DPU 110。这些子步骤通常在适当或必要时被重复，直到正确估计矩阵H的所有H_ij值为止。

在步骤704，使用任何合适的标准将CPE单元150₁至150_N划分为G个组210。例如，可以定义G个组210，使得这些组具有近似(例如，在±20％内)相等的大小(即，≈N/G)。在一些实施例中，针对每个组210的CPE单元150的选择可以是随机的或任意的。在一些其他实施例中，将CPE单元150分组为组210的过程可以考虑步骤 702的信道估计和/或其他预定或相关标准。

在步骤706，运行合适的算法以计算预编码器矩阵P。然后将计算出的预编码器矩阵P存储在向量处理器544的非易失性存储器中，并且例如在如下所述的方法700的随后步骤中使用。

在示例实施例中，预编码器矩阵P是具有以下属性的N×G矩阵：矩阵R的第g列在除了对应于组210g的行之外的所有行中近似为零，其中矩阵R是矩阵H和P的乘积(即R＝HP)，并且g＝1，2，…，G。等式(1)为图5的实施例提供了该属性的数学表示：

其中P_ng是预编码器矩阵P的矩阵元素；并且a、b、c、和d是矩阵R 的非零矩阵元素。a和b的值对应于从相应的预编码器输入到组210₁的CPE单元150的端对端通信路径。c和d的值类似地对应于从相应的预编码器输入到组210₂的CPE单元150的端到端通信路径。如本文中关于矩阵R的其他元素所使用的，术语“近似为零”应当被解释为意味着所述矩阵元素的绝对值远小于a、b、c、和/或d的绝对值。本领域普通技术人员将理解，如果矩阵R表示用于分别传输与组210₁和210₂相对应的独立通信信号x₁和x₂的传送函数，则图5的实施例中CPE单元150₁至150₄接收的信号分别是a×x₁、b×x₁、c×x₂、和 d×x₂。

上面的示例清楚地说明了预编码器矩阵P的影响可以是使得： (i)不同组210中订户之间的串扰实质上被消除，以及(ii)针对每个组210，相应的公共数据信号被传送到该组的所有CPE单元150，例如，用于由相应订户有效载荷的相应接收器进行时间和/或频率方面的选择和检测。

在不同组210_g的CPE单元150_i的适当索引下，生成预编码器矩阵P的任务对应于找到N×G转换器矩阵的数学问题，该转换器矩阵将信道矩阵H转换为对应的块对角矩阵R。本领域普通技术人员将理解，在线性代数领域中已知适合解决该数学问题的许多块对角化技术。这样，在不同的实施例中，可以使用这些技术中的不同技术来实现步骤706。

在一个可能的实施例中，用于在方法700的步骤706处生成预编码器矩阵P的算法可以基于以下优化算法。

该算法通常针对最大化由等式(2)表达的量Q(S)：

Q(S)的最大化可以在以下约束下执行：

其中

约束(3)、(4)、和(5)可以分别称为总传输功率(ATP)约束、掩码约束、和块对角化约束。等式(2)至(5) 中使用的各种量定义如下：

H_k 对应于第k个音调的N×N信道矩阵；

[H_k]_n，： 矩阵H_k的第n行；

G_n 组210_n中的CPE单元150的集合；

第k个音调的N×N预编码器矩阵；

P_k 将存储在向量处理器544中以便随后使用的第k个音调的N×G预编码器矩阵；

[P_k]_：，g 预编码器矩阵Pk的第g列；

S_k 第k个音调的N×N对角线增益缩放矩阵；

Γ SNR间隙；

CPE单元150_n处订户线路140_n的第k个音调上的噪声；

ATP_n 对应于第n个订户的总传输功率约束；

第k个音调上第n个订户的PSD掩码约束；

S 所有音调k上的缩放矩阵的集合；以及

B N×G零-一矩阵，其中如果第n个订户属于组210_g，则矩阵元素B_n，g＝1。

在示例实施例中，可以使用以下广义处理子步骤来实现上述算法；

(i)从存储器中读取在步骤702所估计的整个N×N信道矩阵H；

(ii)通过将整个N×N信道矩阵H(或其非规格化版本)求逆来生成N×N预编码器矩阵

(iii)可选地，针对每个组210，利用通过将Gram-Schmidt正交化过程应用于

的那些列而获得的N_g个相互正交的列来替换与该组中的订户相对应

的N_g个列。

(iv)通过将矩阵

乘以对角增益缩放矩阵S_k来缩放预编码器矩阵

的列；以及

(v)通过对与每个组210相对应的经缩放的N×N预编码器矩阵

的列求和，来生成N×G预编码器矩阵P_k。

在不同的实施例中，可以在步骤706的对应子步骤中使用不同的合适算法来确定对角增益缩放矩阵S_k。为了说明的目的并且没有任何隐含的限制，下面提供了这种合适算法的两个示例。相关领域的普通技术人员将理解，可以备选地使用其他合适的算法。

子步骤706-A

使用注水来确定功率预算，如下所示。定义：

并且针对每个n，选择最大值τ_n，使得

接下来，如下所示，应用列范数增益缩放。针对每个n，g，k，定义：

并且计算

以及

最后，针对组g，针对G_g中的每个i，令

子步骤706-B

如上所述，使用子步骤706-A来挑选初始缩放矩阵S_k[0]。然后，使用相关领域技术人员已知的迭代约束优化方法(诸如梯度上升、迭代凸逼近、信任区域方法等)，找到一系列改进的缩放矩阵S_k[1]， S_k[2]，…，它们收敛到等式(2)中目标Q的局部最大值，受制于等式(3)、(4)、和(5)给定的约束。在该示例优化过程中，存在 NK个优化变量(即针对K个音调的S_k的N个对角元素)，每个对角元素可以是复数值。

在步骤708，传输器500被配置为开始与所选择的符号周期相对应的信号处理。

在步骤710，选择要将对其执行下一轮信号处理操作的资源块。

在步骤712，调度器580用于选择每个组210中的一个数据流502，以在所选择的符号周期/资源块中进行传输。从而，选择旨在进行传输的G个订户。

在步骤714，处理器510操作以通过封装、成帧、和信号编码操作来推进信号处理。在步骤714处所使用的电路是以下的子集：封装模块520₁至520_N、成帧器530₁至530_G、和符号编码器540₁至540_G。结果，生成了携带在步骤712所选择的数据的编码数据块542₁至 542_G。

在步骤716，向量处理器544操作以将在步骤706所计算的预编码器矩阵P应用于在步骤714所生成的编码数据块542₁至542_G，以生成对应的数据块546₁至546_N。所述数据块546₁至546_N可以临时存储在缓冲器中，以允许处理附加资源块(如果有的话)。

步骤718用于确定与所选择的符号周期相对应的所有资源块的处理是否被完成。如果是，则方法700的处理被引导到步骤720。否则，方法700的处理被引导回到步骤710，在步骤710中可以选择另一资源块进行处理。

在步骤720，传输器500操作以分别在订户线路140₁至140_N上传输与所选择的符号周期相对应的N个经缓冲的DMT符号。在步骤720 处所使用的电路是调制器550₁至550_N、DFE558、和AFE 568。

步骤722用于确定是否存在较多数据用于下行链路传输。如果是，则方法700的处理被引导回到步骤708，在步骤708中，可以开始与另一符号周期相对应的处理。否则，方法700的处理终止。

图8示出了根据实施例的可以在DPU 110(图1)中使用的多线路接收器800的框图。例如，接收器800可以用于实现接收器130₁至130_N(图1)。为了说明的目的并且不具任何隐含的限制，参考对应于N＝4和G＝2的示例实施例示出和描述了接收器800，其中每个组210具有两个相应的CPE单元150。根据所提供的描述，本领域普通技术人员将能够在没有任何过度实验的情况下制造和使用其他实施例，例如，对应于N的其他值、G的其他值、和/或每组210的CPE 单元150的其他数目。

在一些实施例中，用于下行链路传输的组210(例如，如参考图 5至图7所述)可以与用于上行链路传输的组210不同。差异可以包括以下中的一项或多项：(i)上行链路G和下行链路数目G可以不同；(ii)每上行链路组210和下行链路组210的CPE单元150的数目的集合可以不同；(iii)上行链路组210和下行链路组210的组成可以不同。

如图8所示，接收器800包括AFE 808、DFE 818、和DSP830。接收器800还包括电子调度器880，该电子调度器880可以用于控制接收器和/或对应的CPE单元150的某些功能。在示例实施例中，接收器800可以被配置为使用以下参考图10和图11描述的一些方法来操作。

AFE 808包括线路AFE 810₁至810_N。线路AFE 810_i操作以将通过对应的I/O端口138_i所接收的经调制的电输入信号802_i转换为适合在DFE 818中进行数字化的对应的模拟电RF信号812_i。在AFE 810_i中应用于输入信号802_i的典型模拟信号处理包括放大和过滤。

DFE 818包括线路DFE 820₁至820_N。DFE 820₁操作以以适当的采样率对信号812_i进行采样，以生成数字样本(值)的对应序列822_i。在示例实施例中，DFE 820₁包括ADC和相关领域技术人员已知的其他相关电路系统。

在示例实施例中，DSP 830包括解调器840₁至840_N、向量处理器 844、符号解码器850₁至850_G、解帧器860₁至860_G、解复用器864₁至864_G、以及解封装模块870₁-870_N。如上所述，针对所示实施例， N＝4并且G＝2。每个解复用器864具有单个输入和与对应组210中的 CPE单元150一样多的输出。在所示的示例实施例中，解复用器864₁至864₂中的每个解复用器是1×2解复用器。

如相关领域中已知的，解调器840_i使用傅里叶变换来执行TD到 FD信号转换，从而将序列822_i转换成FD符号的对应序列。携带以这种方式生成的FD符号的数据块842₁至842_N随后被应用于向量处理器844。

向量处理器844操作以将数据块842₁至842_N转换为数据块846₁至846_G，例如，如下面参考图10更详细地描述的。以以下方式实现该转换：(i)实质上消除了不同组210的订户之间的串扰，以及(ii) 针对每个组210，使得能够提取已经由组中的对应活动CPE单元150所传输的相应数据信号。如上所述，例如，响应于调度器880生成的控制信号884，每组210仅允许一个CPE 150一次在特定音调上传输。

符号解码器850_g应用星座和载波解映射以将(多个)数据块846_g转换成对应的(多个)数据帧852_g。然后，解帧器860_g例如通过移除(多个)帧报头并且执行本领域已知的其他相关操作，来从每个数据帧852_g提取对应的DTU 862_g。然后，解复用器864₁至864_G和解封装模块870₁至870_N操作以从DTU 862₁至862_G提取有效载荷数据872₁至872_N，并且将所提取的数据引导至外部电路。在示例实施例中，调度器880经由控制信号882来控制解封装模块870₁至870_N的操作，例如，使得每个解封装模块870_i从DTU 862_g的适当资源块提取数据。

图9示出了根据备选实施例的可以在DPU 110(图1)中使用的多线路接收器900的框图。使用与接收器800(图8)相同的元件中的许多元件来实现接收器900。这些元件的描述在此不再重复。而是，接收器900的以下描述主要集中于接收器800和900之间的差异。

接收器900包括AFE 808、DFE 818、和DSP 930。DSP 930包括解调器840₁至840_N、向量处理器844、解复用器948₁至948_G、符号解码器950₁至950_N、解帧器960₁至960_N、以及解封装模块870₁至 870_N。接收器900还包括电子调度器980，该电子调度器980可以用于控制接收器和/或对应的CPE单元150的某些功能。调度器980与调度器880的不同之处在于，调度器980还被配置为分别使用控制信号982和984来控制解帧器960₁至960_N和符号解码器950₁至950_N。在示例实施例中，调度器980生成控制信号882、982、和984，使得符号解码器950₁至950_N、解帧器960₁-960_N、和解封装模块870₁至870_N处理与数据块846₁至846_G相对应的适当的数据集和数据量。

每个解复用器948具有单个输入和与对应组210中的CPE单元 150一样多的输出。在所示的示例实施例中，复用器948₁至948₂中的每个复用器是1×2解复用器。解复用器948₁被配置为解复用数据块846₁以向符号解码器950₁至950₂进行馈送。解复用器948₂类似地被配置为解复用数据块846₂以向符号解码器950₃至950₄进行馈送。

图10示出了根据实施例的可用于操作接收器800(图8)的通信方法1000的流程图。继续参考图1和图8描述方法1000。本领域普通技术人员将理解如何使方法1000适用于操作接收器900(图9)。在示例实施例中，方法1000可以使用处理器830和/或其他适当的电路系统(例如，系统控制器)来执行。

方法1000开始于步骤1002，在步骤1002，针对每个子载波(音调)估计上行链路信道矩阵H。在示例实施例中，矩阵H是N×N矩阵，其中每个矩阵元素H_ij表示在订户线路140_j上传输的信号到I/O 端口138_i的耦合。这样，矩阵H的非对角矩阵元素表示对应的子载波频率上的线路间串扰。

在示例实施例中，可以使用诸如在传统向量OFDM系统中使用的那些传统信道估计技术来实现步骤1002。例如，步骤1002可以包括以下子步骤：(i)在订户线路140_i上从CPE单元150_i传输一个或多个导频信号，以及(ii)在接收器800处测量对应的接收信号。这些子步骤通常在适当或必要时被重复，直到正确估计矩阵H的所有H_ij值为止。

在步骤1004，使用任何合适的标准将CPE单元150₁至150_N划分为G个组210。在示例实施例中，步骤1004可以类似于方法700的步骤704(图7)。在一些实施例中，将CPE单元150分组为组210 的过程可以考虑步骤1002的信道估计。

在步骤1006，运行合适的算法以计算后编码器矩阵P。然后将计算出的后编码器矩阵P存储在向量处理器844的非易失性存储器中，并且例如在如下所述的方法1000的随后步骤中使用。

在示例实施例中，步骤1006可以类似于方法700的步骤706(图 7)，其经过相对简单的修改，该修改反映了方法700中使用的预编码器矩阵P和方法1000中使用的后编码器矩阵P之间的差异。特别地，应当注意，在上行链路上，可以使用等式(6)来近似传送函数R_u：

R_u＝PH (6)

其中后编码器矩阵P在上行链路信道矩阵H的左侧。与之相对照，在下行链路上，传送函数R通过R＝HP(也参见例如等式(1))来近似，其中预编码器矩阵P在下行链路信道矩阵H的右侧。

在示例实施例中，后编码器矩阵P是具有以下属性的G×N矩阵：矩阵R_u的第g行在除了对应于组210g的列之外的所有列中近似为零，其中g＝1，2，…，G。等式(7)提供了针对图8的实施例的该属性的数学表示：

其中P_gn是后编码器矩阵P的矩阵元素；并且a、b、c、和d是矩阵 R_u的非零矩阵元素。a和b的值对应于从组210₁的CPE单元150到相应的后编码器输出的端到端通信路径。c和d的值类似地对应于从组210₂的CPE单元150到相应的后编码器输出的端到端通信路径。

如本文中关于矩阵R_u的其他元素所使用的术语“近似为零”应当被解释为意味着所述矩阵元素的绝对值远小于a、b、c、和/或d的绝对值。本领域普通技术人员将理解，如果矩阵R_u表示用于传输与组210₁的CPE单元150相对应的独立通信信号x₁和x₂以及与组210₂的CPE单元150县对应的独立通信信号x₃和x₄的传送函数，则在图 8的实施例中由符号解码器850₁和850₂所接收的信号分别是a×x₁+b ×x₂和c×x₃₊d×x₄。因此，例如，如果信号x₁和x₂中的一个信号在每个符号期间为零，则符号解码器850₁将接收a×x₁或b×x₂。类似地，如果在每个符号期间信号x₃和x₄中的一个信号为零，则符号解码器850₂将接收c×x₃或d×x₄。

上面的示例清楚地说明了后编码器矩阵P的影响可以是使得： (i)不同组210中订户之间的串扰在很大程度上被减轻，并且(ii) 针对每个组210，来自该组的所有CPE单元150的数据信号的总和被传送到与该组相关联的符号解码器。

在不同组210_g的CPE单元150_i的适当索引下，生成后编码器矩阵P的任务对应于找到G×N转换器矩阵的数学问题，该转换器矩阵将信道矩阵H转换为对应的块对角矩阵R。本领域普通技术人员将理解，在线性代数领域中已知许多适合解决该数学问题的块对角化技术。这样，在不同的实施例中，可以使用这些技术中的不同技术来实现步骤1006。

在一些实施例中，在方法1000的步骤1006处用于生成后编码器矩阵P的算法可以基于以下优化算法。

该算法通常针对由g索引的每个组，最大化由等式(8)表达的量Q_g(w，p)：

其中

是音调k上组g的1×N后编码器，由矩阵

的行的线性组合形成，其是通过提取与组g相对应的行而获得的N× N后编码器矩阵

的子矩阵。Q_g(w，p)的最大值可以在以下约束下执行：

约束(9)、(10)、和(11)可以分别称为ATP约束、掩码约束、和块对角化约束。等式(8)至(11)中使用的各种量定义如下：

H_k 对应于第k个音调的N×N信道矩阵；

[H_k]_：，n 矩阵H_k的第n列；

G_g 组210_g中的CPE单元150的集合；

N_g 集合G_g中的CPE单元150的数目；

第k个音调的N×N后编码器矩阵；

[P_k]_：，g 将存储在向量处理器844中以便随后使用的音调k 上的组g的1×N后编码器矩阵；

W_k，g N_g×1复数权重向量；

Γ SNR间隙；

CPE单元138_n处订户线路140_n的第k个音调上的噪声；

ATP_n 对应于第n个订户的聚合上行链路传输功率约束；

第k个音调上第n个订户的PSD掩码约束；

在第k个音调上针对第n个订户分配的传输功率

w 所有音调k和组g上的权重W_k，g的集合；以及

p 所有音调k和组g上的功率的集合。

在示例实施例中，可以使用以下广义处理子步骤来实现上述算法：

(i)从存储器中读取在步骤1002所估计的整个N×N信道矩阵 H；

(ii)通过将整个N×N信道矩阵H(或其归一化版本)求逆来生成N×N后编码器矩阵

(iii)针对每个组g，提取包括与组g中的订户相关联的

的 N_g行的子矩阵

(iv)针对每组g，可选地，利用通过将Gram-Schmidt正交化过程应用于

而获得的N_g个相互正交的行来替换

(v)针对每个组g，经由线性组合

来形成1× N行向量，其中W_k，g是所选择的N_g×1复数权重向量；

(vi)通过堆叠针对每个组所获得的行向量[P_k]_g，：来生成G×N 后编码器矩阵P_k；以及

(vii)配置第n个订户的CPE单元150以在音调k上以

的PSD 水平来传输。

在不同的实施例中，在步骤1006的对应(多个)子步骤中，可以使用不同的合适算法来确定权重向量W_k，g和传输PSD水平

为了说明的目的并且没有任何隐含的限制，下面提供了这种合适算法的两个示例。相关领域的普通技术人员将理解，可以备选地使用其他合适的算法。

子步骤1006-A

使用注水来确定PSD水平

如下所示。定义：

并且针对每个n，挑选最大值τ_n，使得

然后挑选权重向量W_k，g为长度N_g的向量，每个元素等于1。

子步骤1006-B

例如，如上所述，使用子步骤1006-A来挑选初始权重w[0]和PSD 水平

然后，针对每个组g，使用相关领域技术人员已知的迭代约束优化方法(诸如梯度上升、迭代凸逼近、信任区域方法等)，来找到一系列改进的权重W_k，g[1]，W_k，g[2]，...，，以及针对n∈G_g的改进的 PSD水平

其收敛到等式(8)中目标Q_g(w，p)的局部最大值，受制于等式(9)、(10)、和(11)所给定的约束。在该优化中，存在N_gK个复杂的优化变量(针对K个音调中的每个音调的W_k，g，的N_g个元素)，和N_gK个非负实数优化变量(

的值)。

在一些实施例中，PSD水平

可以不在DPU 110的控制下。在这样的实施例中，子步骤1006-B的优化可以仅在权重w上执行。

在步骤1008，接收器800被配置为开始与所选择的符号周期相对应的信号处理。

在步骤1010，接收器800操作以接收和解调输入信号802₁至 802_N，从而恢复与所选择的符号周期相对应的N个DMT符号。然后经恢复的符号被输出为数据块842₁至842_N。在步骤1010处所使用的电路是AFE 808、DFE 818、和解调器840₁至840_N。

在步骤1012，选择要对其执行下一轮信号处理操作的资源块。

在步骤1014，处理数据块842₁至842_N以从中提取与在步骤1012 所选择的资源块相对应的N个数据子块。然后，向量处理器844操作以将在步骤1006计算出的后编码器矩阵P应用于所提取的数据子块，以生成数据块846₁至846_G的对应子集。数据块846₁至846_G的所述子集可以临时存储在缓冲器中，以允许处理附加资源块(如果有的话)。

步骤1016用于确定与所选择的符号周期相对应的所有资源块的处理是否完成。如果是，则方法1000的处理被引导到步骤1018。否则，方法1000的处理被引导回到步骤1012，在步骤1012中可以选择另一资源块进行处理。

在步骤1018，处理器830操作以通过信号解码、解帧、和解封装操作来推进信号处理。在步骤1018处所使用的电路是符号解码器850₁至850_G、解帧器860₁至860_G、和解封装模块870₁至870_N。结果，生成输出数据信号872₁至872_N的对应的相应部分。

步骤1020用于确定是否需要处理在另一符号周期中所接收的输入信号802₁至802_N。如果是，则方法1000的处理被引导回到步骤 1008，在步骤1008中可以开始与所述另一符号周期相对应的处理。否则，方法1000的处理终止。

图11示出了根据实施例的可以在系统100(图1)中使用的调度方法1100的流程图。在示例实施例中，方法1100可以使用以下来实现：(i)调度器580、680、880、和980中的一项或多项，以及(ii) 其他适当的电路系统，诸如系统控制器。

在方法1100的步骤1102，相关调度器接收/获得关于以下的信息： (i)数目G和(ii)特定CPE单元150到不同组210的指派。该信息通常可从与方法700的步骤704和/或方法1000的步骤1004相关联的存储器中获得。

在步骤1104，相关调度器可以接收/获得与在步骤1106确定调度有关的其他信息。这些其他信息可以包括以下中的一项或多项：

(i)指示不同订户的数据速率和服务质量的服务水平协议；

(ii)指示订户过去可能已经接收的服务的业务信息；

(iii)预定活动比率，该活动比率可以规定每个订户可以能够使用的符号周期和/或资源块的比例等。

在步骤1106，相关调度器使用步骤1102和1104的信息来决定在一个或多个未来符号周期中哪个订户将被分配给每个资源块。该决定是在上述约束下做出的，即在给定的符号周期期间，没有多于一个的订户可以从每个组210中被分配相同的资源块。

在步骤1108，相关调度器将在步骤1106所生成的调度或其一些相关参数传送给不同的相关电路。如以上已经指示的，这样的电路可以包括封装模块520₁至520_N、成帧器630₁至630_N、符号编码器640₁至640_N、符号解码器950₁至950_N、解帧器960₁至960_N、解封装模块870₁至870_N、以及CPE控制器380和480。

图12A至图12C以图形方式示出了可以在各种实施例中使用的资源块分配方案。更具体地，图12A至图12C提供了使用不同的多址方案向订户分配资源块的非限制性示例。在图12A至图12C中的每个图中，使用纵轴描绘了频率资源(例如，子载波)，并且使用横轴描绘了时间资源(例如，符号)。

图12A示出了FDMA调度，其中将给定符号的频率资源划分为资源块并且指派给不同的订户。得到的划分和指派是固定的，并且用于符号序列，例如，直到应用新的FDMA调度为止。在所示的非限制性示例中，如图12A中所示，每个符号中的四个资源块被分配给三个订户。

图12B示出了TDMA调度，其中整个符号被认为是单个资源块。不同的符号分配给不同的订户。一组符号通常可以组织成帧。通常可以使用与第一帧相同的时间模式将每个随后帧的符号指派给订户，例如直到应用新的TDMA调度为止。在所示的非限制性示例中，示出了具有三个符号的帧，其中一个相应的符号被分配给三个订户中的每个订户。

图12C示出了根据示例实施例的T/FDMA调度。在示例T/FDMA 调度中，频率资源被划分为资源块，并且多个连续的符号被组织为帧。资源块对订户的分配可以例如以任何合适或任意的方式在帧内因符号的不同而不同。通常可以在每个随后帧中重复频谱分配模式和时间分配模式，例如，直到应用新的T/FDMA调度为止。在所示的非限制性示例中，示出了具有三个符号的帧。使用所指示的频谱/时间模式，将总共十二个资源块分配给三个订户，其中分别为第一、第二、和第三订户分配了四个、三个、和五个资源块。

本领域普通技术人员将理解，在一些特定的实现中，图12C中所示的T/FDMA调度可以相似和/或类似于图12A所示的FDMA调度。在一些其他具体实现中，图12C所示的T/FDMA调度可以相似和/或类似于图12B所示的TDMA调度。

在G.fast的框架内，可以通过在相对较短的时间范围内接通和断开(例如，安静或空闲)至少一些线路来使用不连续操作以降低功耗。然而，结合预编码和/或后编码来实现这样的不连续操作通常需要在活动线路上保持良好的预编码/后编码性能，而其他线路暂时中断(例如，安静或空闲)。本文所公开的一些实施例可以用于解决该问题，例如，如下面参考图13A至如13B更详细地描述的。

图13A至13B以图形方式示出了根据实施例的可以在系统100 中使用的TDMA调度。更具体地，图13A至图13B表示可以在系统 100中使用而不改变组210的定义的两个不同的动态资源分配(DRA) 配置。在正常操作间隔(NOI)期间，每个组210中可以有多于一个的订户是活动的。然而，在不连续操作间隔(DOI)期间，调度器580、 680、880、和/或980用于将数据传输活动限制为一次每组210一个订户。注意，可以针对不同帧来实现DOI订户活动的不同模式，如分别通过比较图13A和图13B所示的帧A和帧B所证明的。

由于组定义保持相同，因此不需要针对与该TDMA调度相对应的传输来重新计算系统100中的预编码器矩阵P或后编码器矩阵P。结果，针对不同DOI的快速DRA重新配置是可能的，同时在活动线路140上保持良好的预编码/后编码性能。

还应当注意，当在组210中有多于一个的订户是活动的时(例如，如在NOI期间)，仅该组210的性能受到影响。系统100的该特性可以被视为代表订户之间减少的有效总体竞争。与之相对照，传统DOI 向量化方案下的系统性能可能会收到高的多的竞争概率的不利影响，因为这种竞争概率附加地包括来自不同推定组的订户是活动的的情况。

本文所公开的各种实施例可以提供以下技术益处和/或优点中的一个或多个。

一个有益的效果是，与一些传统向量化解决方案相关联的DPU 硬件的复杂性相比，至少一些实施例可以用于降低DPU硬件的复杂性(并且因此降低成本)。例如，相对于传统上需要的N×N矩阵，向量处理器544或844可以使用N×G预编码器矩阵P或G×N后编码器矩阵P来操作。本领域普通技术人员将理解，矩阵P的大小通常与对应向量处理器的大小和复杂度直接相关。

此外，在一些实施例中，可以使用减少数目的电路元件来实现 DPU的DSP。例如，可以仅使用G个(相对于N个)成帧器530和仅使用G个(相对于N个)符号编码器540来实现传输器500。可以仅使用G个(相对于N个)解帧器860和仅使用G个(相对于N个) 符号解码器850来实现接收器800。

通过采用基于G×G预编码器或后编码器矩阵的大小减小的向量处理器的备选向量化方案，至少一些实施例也具有技术优势。针对调度中的每个资源块，可以使用这种方案仅消除活动订户之间的串扰。然而，在这种情况下，每当调度改变时，可能必须容忍显著的附加复杂度和/或相对大的延迟以具有重新计算向量矩阵和存储/加载重新计算的矩阵的能力。与之相对照，在所公开的实施例中，当调度改变时，矩阵P不需要改变。

通过基于N×G预编码器的备选向量化方案，至少一些实施例可以具有技术优势，该备选向量化方案是通过从与每个资源块中的活动订户相对应的N×N预编码器中选择G个列来构造的。在这种情况下，每当调度改变时，可能必须容忍显著的附加复杂度和/或相对大的延迟以具有存储/加载经修改的向量矩阵的能力。与之相对照，在公开的实施例中，当调度改变时，矩阵P不需要被改变。

至少一些实施例适合于支持TDMA和/或T/FDMA方案，例如，因为当调度改变时矩阵P不需要改变。与之相对照，至少一些传统方案可能不利地要求以逐个符号为单位改变矩阵P。

至少一些实施例也适合于支持FDMA方案，其中例如，响应于动态变化的业务需求，可能需要频繁地改变FDMA调度。

根据上面所公开的示例实施例，例如，在发明内容部分中和/或参考图1至图13B中的一些图或全部图中的任何一个或任何组合，提供了一种装置，其包括：数据传输器(例如，图1的110)，该数据传输器包括模拟前端(例如，图5的568)和数字信号处理器(例如，图5的510)，该模拟前端可连接到多个订户线路(图1的140)的近端，该数字信号处理器被配置为：处理与多个不同组的输出信号相对应的数字样本，并且驱动模拟前端以使用频分复用来使多个(例如，图2的G个)不同组的输出信号(例如，对应于图5的210₁和210₂) 在订户线路上被传输，其中不同组中的每个组的输出信号在订户线路的对应的不同组上被传输，订户线路的不同组中的至少一个不同组包括订户线路中的至少两个订户线路；其中数字信号处理器包括向量处理器(例如，图5的544)，该向量处理器被配置为以以下方式来预编码(例如，使用等式(1)的矩阵P)数字样本：使得在多个订户线路的远端处，订户的不同组之间的串扰的影响实质上(例如，在参考等式(1)的矩阵R解释的意义上)被减轻；并且其中向量处理器还被配置为以以下方式来预编码数字样本：使输出信号的不同组中的每个组将不同的相应数据块(例如，分别为图5的542₁和542₂)传送到订户线路的对应的不同组的远端，所述不同的相应数据块被传送到订户线路的对应的不同组的远端中的每个远端。

在以上装置的一些实施例中，向量处理器被配置为在两个或更多个符号周期期间使用固定的预编码器矩阵来预编码输出信号，在该两个或更多个符号周期期间，与所述固定的预编码器矩阵相对应的音调被分配给不同的相应订户。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，向量处理器具有G个输入和N个输出，其中数目G是不同组的数目，并且数目N是订户线路的数目，数目N大于数目G，数目G大于1；其中N个输出中的每个输出被连接到订户线路中的相应的一个订户线路；以及其中G 个输入被连接到N个不同的数据源(例如图5的502₁至502_N)。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，数字信号处理器还包括G个复用器(例如，图5的524；图6的644)，每个复用器被连接以响应于从N个不同的数据源的相应子集被接收的数据，而将数据传输到G个输入中的相应的一个输入。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，该装置还包括调度器 (例如，图5的580；图6的680)，其被配置为：控制到向量处理器的G个输入的数据流(例如，使用图11的1100)，使得来自每个相应子集的数据源中的正好一个数据源被连接，以向给G个输入中的对应的一个输入提供数据，以用于在给定符号周期内使用给定资源块被传输。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，向量处理器被配置为：使用N×G预编码器矩阵(例如，等式(1)的P)来预编码输出信号。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，预编码器矩阵是频率相关的。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，数据传输器被配置为：响应于与N个订户线路相对应的N×N下行链路信道矩阵的测量而计算N×G预编码器矩阵(例如，图7的706)。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，该装置还包括调度器 (例如，图5的580；图6的680；)，该调度器被配置为：通过数字信号处理器控制数据流(例如，使用图11的1100)，使得在给定符号周期期间，输出信号的不同组中的任何组的给定资源块携带与单个相应订户相对应的数据。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，调度器被配置为：使用时分多址和频分多址中的一者或两者来控制所述数据流(例如，如图12A 至图13B 所示)。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，向量处理器被配置为：使用预编码器矩阵来预编码输出信号，该预编码器矩阵在使用调度器所实现的两个或更多个不同的时间分配模式或频率分配模式(例如，图12A 至图13B 中所示)期间被固定。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，数字信号处理器还包括：被连接到向量处理器的多个封装模块(例如，图5的520)、多个成帧器(例如，图5的530)、多个符号编码器(例如，图5的540)、以及多个调制器(例如，图5的550)。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，数字信号处理器还包括复用器(例如，图5的524)，该复用器被配置为：复用封装模块中的至少两个封装模块的输出。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，数字信号处理器还包括复用器(例如，图6的644)，该复用器被配置为：复用符号编码器中的至少两个符号编码器的输出。

根据上面所公开的另一示例实施例，例如，在发明内容部分中和 /或参考图1至图13B 的一些或全部图中的任何一个或任何组合，提供了一种装置，包括：数据接收器(例如，图1的110)，该数据接收器包括模拟前端(例如，图8的808)和数字信号处理器(例如，图 8的830)，该数字信号处理器被配置为：处理与多个输入信号相对应的数字样本，该多个输入信号在可连接到对应的多个订户线路(例如，图1的140)的近端的输入端口处通过模拟前端被接收，该输入信号响应于被应用于订户线路的远端的数据信号而被接收，数据信号已经使用频分复用、利用数据而被编码；其中数字信号处理器包括向量处理器(例如，图8的844)，该向量处理器被配置为以以下方式来后编码(例如，使用等式(6)的矩阵P)数字样本：使订户的不同组之间的串扰的影响实质上(例如，在参考等式(7)的矩阵R_u解释的意义上)被减轻，所述不同组中的至少一个不同组包括订户线路中的至少两个订户线路；以及其中向量处理器还被配置为以以下方式来后编码数字样本：使数据信号的每个不同组将其数据传送到由向量处理器形成的不同的相应数据块(例如，分别为图8的846₁和846₂)，数据信号的所述不同组中的每个组被应用于订户线路的所述不同组中的对应的一个不同组的远端。

在以上装置的一些实施例中，向量处理器被配置为：在两个或更多个符号周期期间使用固定的后编码器矩阵后编码数字样本，在该两个或更多个符号周期期间，与所述固定的后编码器矩阵相对应的音调被分配给不同的相应订户。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，向量处理器具有N个输入和G个输出，其中数目G是不同组的数目，并且数目N是订户线路的数目，数目N大于数目G，数目G大于1；其中N个输入中的每个输入被连接到订户线路中的相应的一个订户线路；以及其中G 个输出被连接到G个不同的输出数据路径(例如，对应于图8的846₁至846₂)。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，数字信号处理器还包括G个解复用器(例如，图8的864；图9的948)，每个解复用器被连接以将从G个输出中的相应的一个输出被接收的数据传输到N 个不同的数据宿的相应集合(例如，图8的872₁至872_N)。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，该装置还包括调度器 (例如，图8的880；图6的980)，该调度器被配置为：控制从G 个输出到N个不同的数据宿的数据流(例如，使用图11的1100)，使得在给定符号周期期间，数据宿中的正好一个数据宿接收通过相应组的输入信号使用给定资源块而被传送的数据。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，向量处理器被配置为：使用G×N后编码器矩阵(例如，等式(6)的P)来后编码数字样本。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，后编码器矩阵是频率相关的。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，数据接收器被配置为：响应于与N个订户线路相对应的N×N上行链路信道矩阵的测量而计算G×N后编码器矩阵(例如，在图10的1006)。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，数字信号处理器还包括：被连接到向量处理器的多个解封装模块(例如，图8的870)、多个解帧器(例如，图8的860)、多个符号解码器(例如，图8的 850)、以及多个解调器(例如840的图5)。

以上装置中的任何装置的一些实施例中，数字信号处理器还包括解复用器(例如，图8的860)，该解复用器被配置为：响应于所接收的输入而向解封装模块中的至少两个解封装模块进行馈送。

在以上装置中的任何装置的一些实施例中，数字信号处理器还包括解复用器(例如，图9的948)，该解复用器被配置为：响应于所接收的输入而向符号解码器中的至少两个符号解码器进行馈送。

虽然本公开包括对说明性实施例的参考，但是本说明书并不旨在以限制性的意义来解释。对于本领域技术人员显而易见的是，对所描述的实施例的各种修改以及在本公开所属的本公开范围内的其他实施例，都被认为是在本公开的原理和范围内，例如，如以下权利要求书所述。

除非另有明确说明，否则每个数值和范围应解释为近似值，就好像在该值或范围之前使用单词“大约”或“近似地”。

还将理解，本领域技术人员可以在已经描述和示出的用于解释本公开的本质的部分的细节、材料、和布置上进行各种改变，而不脱离本公开的范围，例如，如以下权利要求书所述。

在权利要求中附图编号和/或附图标记的使用旨在标识所要求保护的主题的一个或多个可能的实施例，以便于权利要求的解释。这样的使用不应被解释为必然将那些权利要求的范围限制为在对应附图中示出的实施例。

尽管以下方法权利要求中的元素(如果有的话)以具有对应的标记的特定顺序叙述，除非权利要求陈述另外暗示用于实现这些元素中的一些或全部元素的特定序列，否则那些元素不一定旨在限于以该特定顺序来实现。

本文中对“一个实施例”或“实施例”的引用是指结合该实施例描述的特定特征、结构、或特性可以包括在本公开的至少一个实施例中。说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例”并不一定全部指的是相同实施例，也不一定是与其他实施例互斥的单独的或备选的实施例。术语“实现”也是如此。

除非本文另有说明，否则使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来指代多个相似对象的一个对象仅指示该相似对象的不同实例被引用，并且并非旨在暗示所指的相似对象必须在时间、空间、排名、或以任何其他方式上均处于对应的顺序或序列。

同样为了本说明书的目的，术语“耦合(couple)”、“耦合 (coupling)”、“耦合(coupled)”、“连接(connect)”、“连接(connecting)”或“连接(connected)”是指本领域中已知的或以后开发的允许能量在两个或更多个元件之间传送的任何方式，并且尽管不是必需的，可以考虑插入一个或多个附加元件。相反，术语“直接耦合”、“直接连接”等暗示不存在这样的附加元件。相同类型的区分适用于术语“附接”和“直接附接”的使用，如应用于物理结构的描述。例如，胶粘剂或其他合适的粘合剂的相对薄的层可以用于在这种物理结构中实现两个对应部件的这种“直接附接”。

如本文中关于元件和标准所使用的，术语“兼容”是指元件以完全或部分由标准规定的方式与其他元件通信，并且将被其它元件识别为足够有能力以由标准规定的方式与其他元件通信。兼容的元件不需要以由标准规定的方式在内部操作。

所描述的实施例在所有方面都应被认为仅是说明性的而非限制性的。特别地，本公开的范围由所附权利要求而不是本文的描述和图示指示。落在权利要求的等同含义和范围内的所有改变均包含在其范围之内。

附图中所示的各种元件的功能，包括标记为“处理器”和/或“控制器”的任何功能块，可以通过使用专用硬件以及能够与适当的软件相关联地执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器、或者由多个单独的处理器(其中一些可以共享)来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应解释为专门指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、和非易失性存储。也可以包括传统和/或定制的其他硬件。类似地，图中所示的任何开关仅为概念上的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、或者甚至手动地来执行，如从上下文中更具体地理解，特定技术可由实现者选择。

如本申请中所使用的术语“电路系统”可以指以下的一个或多个或者全部：(a)仅硬件电路实现(诸如仅在模拟电路系统和/或数字电路系统中的实现)；(b)硬件电路和软件的组合，诸如(可适用)： (i)(多个)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及(ii)具有软件的(多个)硬件处理器的任何部分(包括(多个)数字信号处理器、软件、和(多个)存储器，它们一起工作以使得诸如移动电话或服务器的装置执行各种功能)；以及(c)需要软件(例如固件) 才能操作的(多个)硬件电路和/或(多个)处理器，诸如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分，但是当软件不需要用于操作时该软件可能不存在。电路系统的该定义适用于该术语在本申请中的所有使用，包括在任何权利要求中。作为进一步的示例，如在本申请中所使用的，术语“电路系统”还涵盖仅硬件电路或处理器(或多个处理器)或硬件电路或处理器及其(或它们的)随附软件和/或固件的一部分的实现。术语“电路系统”还涵盖例如并且在适用于特定权利要求元素的情况下用于移动设备的基带集成电路或处理器集成电路，或者在服务器中的类似集成电路、蜂窝网络设备、或其他计算或网络设备。

本领域普通技术人员将理解，本文的任何框图表示体现本公开原理的说明性电路系统的概念视图。类似地，将理解的是，任何流程表、流程图、状态转换图、伪代码等表示各种处理，这些处理可以实质上在计算机可读介质中表示，并因此由计算机或处理器执行，无论这种计算机或处理器是否被明确示出。

如本文和权利要求书中所使用的，关于系统、设备、或组件的术语“提供”涵盖设计或制造系统、设备、或组件；使系统、设备、或组件被设计或制造；和/或通过购买、出租、租赁、或其他合同布置来获得系统、设备、或组件。

Claims (18)

1.一种用于通信的装置，包括：数据传输器，所述数据传输器包括模拟前端和数字信号处理器，所述模拟前端可连接到多个订户线路的近端，所述数字信号处理器被配置为：处理与多个不同组的输出信号相对应的数字样本，并且驱动所述模拟前端以使用频分复用来使所述多个不同组的输出信号在所述订户线路上被传输，其中所述不同组中的每个组的所述输出信号在所述订户线路的对应的不同组上被传输，所述订户线路的所述不同组中的至少一个不同组包括所述订户线路中的至少两个订户线路；

其中所述数字信号处理器包括向量处理器，所述向量处理器被配置为以以下方式来预编码所述数字样本：使得在所述多个订户线路的远端处，所述订户线路的所述不同组之间的串扰的影响实质上被减轻；

其中所述向量处理器还被配置为以以下方式来预编码所述数字样本：使所述输出信号的所述不同组中的每个组将不同的相应数据块传送到所述订户线路的所述对应的不同组的所述远端，所述不同的相应数据块被传送到所述订户线路的所述对应的不同组的所述远端中的每个远端；并且

其中所述装置还包括调度器，所述调度器被配置为：通过所述数字信号处理器控制数据流，使得在给定符号周期期间，所述输出信号的所述不同组中的任何组的给定资源块携带与单个相应订户相对应的数据。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述向量处理器被配置为：在两个或更多个符号周期期间使用固定的预编码器矩阵来预编码所述输出信号，在所述两个或更多个符号周期期间，音调被分配给不同的相应订户。

3.根据权利要求1或2所述的装置，

其中所述向量处理器具有G个输入和N个输出，其中数目G是所述不同组的数目，并且数目N是所述订户线路的数目，所述数目N大于所述数目G，所述数目G大于1；

其中所述N个输出中的每个输出被连接到所述订户线路中的相应的一个订户线路；以及

其中所述G个输入被连接到N个不同的数据源。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述数字信号处理器还包括：G个复用器，每个所述复用器被连接以响应于从所述N个不同的数据源的相应子集被接收的数据，而将数据传输到所述G个输入中的相应的一个输入。

5.根据权利要求3所述的装置，

其中所述向量处理器被配置为：使用N×G预编码器矩阵来预编码所述输出信号；以及

其中所述数据传输器被配置为：响应于与所述N个订户线路相对应的N×N下行链路信道矩阵的测量而计算所述N×G预编码器矩阵。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述调度器被配置为：使用时分多址和频分多址中的一者或两者来控制所述数据流。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述向量处理器被配置为：使用预编码器矩阵来预编码所述输出信号，所述预编码器矩阵在使用所述调度器所实现的两个或更多个不同的时间分配模式或频率分配模式期间被固定。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述数字信号处理器还包括：被连接到所述向量处理器的多个封装模块、多个成帧器、多个符号编码器、以及多个调制器。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述数字信号处理器还包括复用器，所述复用器被配置为：复用所述封装模块中的至少两个封装模块的输出。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述数字信号处理器还包括复用器，所述复用器被配置为：复用所述符号编码器中的至少两个符号编码器的输出。

11.一种用于通信的装置，包括：数据接收器，所述数据接收器包括模拟前端和数字信号处理器，所述数字信号处理器被配置为：处理与多个输入信号相对应的数字样本，所述多个输入信号在可连接到对应的多个订户线路的近端的输入端口处通过所述模拟前端被接收，所述输入信号响应于被应用于所述订户线路的远端的数据信号而被接收，所述数据信号已经使用频分复用、利用数据而被编码；

其中所述数字信号处理器包括向量处理器，所述向量处理器被配置为以以下方式来后编码所述数字样本：使所述订户线路的不同组之间的串扰的影响实质上被减轻，所述不同组中的至少一个不同组包括所述订户线路中的至少两个订户线路；

其中所述向量处理器还被配置为以以下方式来后编码所述数字样本：使所述数据信号的每个不同组将其所述数据传送到通过所述向量处理器形成的不同的相应数据块，所述数字信号的所述不同组中的每个组被应用于所述订户线路的所述不同组中的对应的一个不同组的所述远端；并且

其中所述装置还包括调度器，所述调度器被配置为：通过所述数字信号处理器控制数据流，使得在给定符号周期期间，所述数据信号的所述不同组中的任何组的给定资源块携带与单个相应订户相对应的数据。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述向量处理器被配置为：在两个或更多个符号周期期间使用固定的后编码器矩阵后编码所述数字样本，在所述两个或更多个符号周期期间，音调被分配给不同的相应订户。

13.根据权利要求11或12所述的装置，

其中所述向量处理器具有N个输入和G个输出，其中数目G是所述不同组的数目，并且数目N是所述订户线路的数目，所述数目N大于所述数目G，所述数目G大于1；

其中所述N个输入中的每个输入被连接到所述订户线路中的相应的一个订户线路；以及

其中所述G个输出被连接到G个不同的输出数据路径。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述数字信号处理器还包括G个解复用器，每个解复用器被连接以将从所述G个输出中的相应的一个输出被接收的数据传输到N个不同的数据宿的相应集合。

15.根据权利要求13所述的装置，

其中所述向量处理器被配置为：使用G×N后编码器矩阵来后编码所述数字样本；以及

其中所述数据接收器被配置为：响应于与所述N个订户线路相对应的N×N上行链路信道矩阵的测量而计算所述G×N后编码器矩阵。

16.根据权利要求11或12所述的装置，其中所述数字信号处理器还包括：被连接到所述向量处理器的多个解封装模块、多个解帧器、多个符号解码器、以及多个解调器。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述数字信号处理器还包括解复用器，所述解复用器被配置为：响应于所接收的输入而向所述解封装模块中的至少两个解封装模块进行馈送。

18.根据权利要求16所述的装置，其中所述数字信号处理器还包括解复用器，所述解复用器被配置为：响应于所接收的输入而向所述符号解码器中的至少两个符号解码器进行馈送。

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