CN1308439A - 多载波系统中的载波分布信息 - Google Patents

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Abstract

在多载波系统中,载波(f0…f511，f512…f1023，…，f3584…f4095)被以子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)分组。例如位于多载波接收机(RX)的分布信息发射设备(BiGi－TA)给每一载波子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)产生有限组参数值(B1,G1;B2,G2;…;B8,G8)并把这些参数值发射到例如位于多载波发射机(TX)的分布信息接收设备(BiGi－RA)。通过内插上述参数值,后面的分布信息接收设备(BiGi－RA)确定载波子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)当中每一将被调制的载波(f0…f511’f512…f1023,…,f3584…f4095)的分布信息。

Description

多载波系统中的载波分布信息
本发明涉及分布信息发射设备和分布信息接收设备。
这样的设备是已知的，比如ADSL Standard SpecificationRelease 2的第9部分，标题为“Network and CustomerInstallation Interfaces-Asymmetric Digital SubscriberLine(ADSL)Metallic Interface”(参考ANSI T1.413-1998)。其中，公开了ADSL收发设备的初始化过程。根据9.8.13节，中心局ADSL收发设备为ADSL上行载波产生比特和增益信息，即分布信息，并将此比特和增益信息封装为C-B&G的报文信息传输给远端ADSL收发设备。比特和增益信息由比特数bi(无符号的4-bit整数)与增益值gi(无符号的12-bit定点质量)组成，其中比特数代表在第i个上行载波上由远端ADSL收发设备所调制的比特数，增益值gi代表用于传输第i个上行载波的增益。这样每一上行载波所产生及传输的分布信息为16比特。被远端ADSL收发设备接收后，比特和增益信息用以控制上行数据调制器。类似地，上述ADSL标准的9.9.14节说明了远端ADSL收发设备必须为ADSL下行载波产生相似的比特和增益信息并将此比特和增益信息封装为R-B&G的报文信息传输给中心局ADSL收发设备。被中心局ADSL收发设备接收后，比特和增益信息用以控制下行解调器。在一个ADSL系统中，256个载波或者信号音以频分复用的方式用于传送上行及下行数据。因而在初始化程序期间将传送的集合分布信息长512字节，把初始化程序延迟了大约1秒钟。若在多载波系统中用已知的方法传送分布信息，需要使用更多的载波，例如未来VDSL(超高速数字用户线)系统可能有多达4096个载波传送数据，也许需要几十秒来转换比特和增益信息，则使得初始化过程的时间长得无法接受。
本发明的目的是提供类似于已有技术的分布信息发射与接收设备，但避免了在多载波系统中使用时大量载波被数据调制而造成的分布信息转换时间太长的问题。
按照本发明，上述目的可由以下分布信息发射设备和分布信息接收设备来实现：
一种分布信息发射设备(BiGi_TA)，用于多载波系统的多载波发射机(TX)或接收机(RX)中，所述设备(BiGi_TA)包含产生指示分布的载波分布信息的装置(BiGi_PROD)，其中各载波由所述多载波发射机(TX)调制，以及发射所述载波分布信息的装置(BiGi_TX))，其特征在于：所述产生载波分布信息的装置(BiGi_PROD)适于为至少一个彼此分开的载波的子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)产生一组参数值(B1,G1；B2,G2；…；B8,G8)，其中在所述至少一个彼此分开的载波的子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)用内插法恢复所有载波(f0…f511,f512…f1023,…,f3584…f4095)的分布。
分布信息接收设备(BiGi_RA)，用于多载波系统的多载波发射机(TX)或接收机(RX)中，所述设备(BiGi_RA)包含接收分布指示的载波信息的装置(BiGi_RX)，其中彼此分开的载波被所述多载波发射机(TX)调制，以及由所述载波分布信息确定所述分布信息的装置(BiGi_DET)，其特征在于：所述载波信息确定装置(BiGi_DET)包含内插装置，它适于在至少一个彼此分开的载波的子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)中由一组彼此分开的参数值(B1,G1；B2,G2；…；B8,G8)来恢复所有载波(f0…f511，f512…f1023,…,f3584…f4095)的分布信息，其中参数值形成所述载波分布信息的部分。
实际上，把载波以子集分组，每一子集仅发射有限组参数值作为分布信息，通过内插法从导出子集里每一载波的分布信息，那么将被转换的分布信息的容量可得到显著减小。比如载波数为N的多载波系统，设N=4096，各载波被标定为0到N-1。载波组被分成M个载波子集Sn，设M=8。每一子集与一组L参数Pn相联系，设L=2。定义两个内插函数B和G，这样属于子集Sn、以指数k表示载波的比特数和增益就分别为Bk=B(k,Pn)和Gk=G(k,Pn)。一个载波的比特和增益信息不是N倍的，而只是M倍的L参数值，参数值被封装于分布信息报文内。根据本发明，该信息也可包含载波子集、参数和内插函数的记录信息。最好是记录子集信息、参数和内插函数的优先次序，例如在象VDSL(Very High SpeedDigital Subscriber Line)的标准规范中，通常是这样的。
值得注意的是，权利要求书中使用的“包含”一词不能理解为仅限于所列举的装置。“某设备包含装置A和B”的表述范围不限于该设备仅包含组成部分A和B。它意味着根据本发明，只是设备的相关部分为A和B。
根据本发明，分布信息发射设备和分布信息接收设备之第一实施例的附加技术特征记载于权利要求2和8中。
因而在第一最佳实施例中，一个载波子集的参数值可由比特数和增益值组成。属于同一子集的载波将被用相等数量的比特调制，且将被用相同的增益发射。
根据本发明，分布信息发射设备和分布信息接收设备之第二实施例的附加技术特征记载于权利要求3和9中。
因而在第二最佳实施例中，一个载波子集的参数值可由比特数、第一和第二增益值组成。属于同一子集的载波将被用相等数量的比特调制，且将被用通过内插法由第一和第二增益值中所得到的增益发射。
根据本发明，分布信息发射设备之第二实施例的更进一步的特征记载于权利要求4中。
依此方式，每一载波被用通过线性内插法由第一和第二增益值中所得到的增益发射，其性能与信道特性或者信道噪声的线性斜率相一致。
根据本发明，分布信息发射设备的另外特征记载于权利要求5中。
为避免子集未被优先定义，分布信息报文可包含记录载波子集分组的信息。
根据本发明，分布信息发射设备的另一特征记载于权利要求6中。
依此方式，若N为M的整数倍，则M个子集的每一个由N/M个邻近的载波块组成。
本发明的上述及其它目的与技术特征将通过以下对实施例的具体描述和参考附图变得更清楚，并被很好地理解。附图为一个多载波接收机RX和一个多载波发射机TX的功能方框图，其中RX包含实施例分布信息发射设备BiGi_TA,TX包含实施例分布信息接收设备BiGi_RA。
附图实际上表示了一个方向，即VDSL系统的下行方向或者是上行方向。VDSL系统包含一个多载波VDSL发射机TX与一个多载波VDSL接收机RX,TX与RX通过电话线路LINE相接。VDSL发射机TX包括一个DMT(DiscreteMulti Tone)调制器MOD和一个分布信息接收设备BiGi_RA。DMT调制器MOD耦合于VDSL发射机TX的数据输入端DATA与TX跟电话线路LINE相接的终端之间。分布信息接收设备BiGi_RA耦合于上述VDSL发射机TX跟电话线路LINE相接的终端与DMT调制器MOD的控制输入端之间，且由级联的分布信息接收机BiGi_RX与分布信息确定电路BiGi_DET组成。VDSL接收机RX包括一个DMT解调器DMOD、一个分布信息发射设备BiGi_TA和信道分析电路CHANNEL。DMT解调器DMOD耦合于VDSL接收机RX跟电话线路LINE相接的终端与VDSL接收机RX的数据输出终端DATA'之间。分布信息发射设备BiGi_TA通过信道分析电路CHANNEL耦合于DMT解调器DMOD的输出端与VDSL接收机RX跟电话线路LINE相接的终端之间。分布信息发射设备BiGi_TA由级联的分布信息发生器BiGi_PROD与分布信息发射机BiGi_TX组成，还包括一个同DMT解调器DMOD的控制输入端相连的输出端。附图进一步表示出从VDSL发射机TX传输到VDSL接收机RX的载波f0…f511,f512…f1023,…,f3584…f4095以及从分布信息发射机BiGi_TX传输到分布信息接收机BiGi_RX的分布信息报文BiGi。
在图示的VDSL系统中，4096个载波f0…f511,f512…f1023,…,f3584…f4095被优先分组为8个载波子集SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8，每一子集由512个邻近的载波组成。信道分析电路CHANNEL按预定次序测量每一载波f0…f511,f512…f1023,…,f3584…f4095的信噪比(SNR)。这些信噪比的值被分布信息发生器BiGi_PROD用来给每一载波子集SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8确定比特数和增益，比特数可在该子集的每一载波上被调制，增益则是该子集的每一载波被发射所使用的增益。如此得到的8比特值B1,B2,…,B8和8增益值G1,G2,…,G8被分布信息发射机BiGi_TX封装于分布信息报文之中。分布信息报文BiGi通过电话线路被从分布信息发射机BiGi_TX传输到分布信息接收机BiGi_RX，若使用4-bit整数值的比特数和12-bit固定点质量的增益值，则其具有128比特长度。分布信息接收机BiGi_RX将分布信息报文解封装并把参数值B1,G1,B2,G2,…,B8,G8提供给分布信息确定电路BiGi_DET。分布信息确定电路优先定义恒定的比特内插函数和恒定的增益内插函数，分别将接收的比特数B1,B2,…,B8恒定地内插到每一子集SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8，每一载波即得到应被调制的比特数。类似地，分布信息确定电路BiGi_DET分别将接收的增益值G1,G2,…,G8恒定地内插到每一子集SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8，每一载波即得到应被发射的增益。如此产生的比特和增益信息被提供给DMT调制器MOD的控制输入端，作为其结果：在SUBSET1的载波f0…f511上调制B1比特(图中B1假定为2)且将这些载波用增益G1传输，在SUBSET2的载波f512…f1023上调制B2比特(图中B2假定为4)且将这些载波用增益G2传输，…，在SUBSET3的载波f3584…f4095上调制B8比特(图中B8假定为3)且将这些载波用增益G8传输。在VDSL接收机RX中，DMT解调器DMOD从载波f0…f511,f512…f1023,…,f3584…f4095之中解调正确数量的比特，因其直接由分布信息发射设备BiGi_TA得到比特和增益信息。这些信息被提供给DMT解调器DMOD的控制终端。
在本发明的第二实施例中，图中未示出，4096个载波可再次被优先分成8个载波子集，每一子集512个载波。分布信息发生器从信道信息中给8个载波子集的每一个导出一个比特数和一个增益值，子集中具有最低和最高指数的载波都以此增益被传输。分布信息确定电路优先定义一个恒定的比特内插函数和线性增益内插函数。每一子集当中，所有载波将再次运载相同的比特数，而载波增益将由线性内插法在子集中的两个限制值间给出。
本发明的另一实施例中，图中也未示出，载波没有被优先分成子集。在信道分析之后，载波被按子集分组，相同的比特数被分配给子集并且通过线性内插法得到所用增益。因而总增益将有一锯齿状性能函数曲线。载波子集典型地将不含相同载波数，子集构成将通过报文信息(可能通过分布信息报文BiGi)从VDSL接收机告知VDSL发射机。
很明显，以上所描述的一个传输方向的操作，即VDSL系统的下行方向，也可在相反的方向，即其上行方向实施。根据本发明的原则，向上行方向指示比特和增益分配的分布信息报文也可以很短。
依照本发明，比特和增益信息的传输与计算显然可以在初始化时实施，且根据上述说明将不会阻碍快速的初始化，也可以在按信道特性变化适应载波分布信息的操作期间实施。
尽管以上说明针对的是VDSL(Very High Speed DigitalSubscriber Line)技术，任何技术人员都能做到将本发明应用于ADSL(Asynchronous Digital Subscriber Line)、SDSL(SynchronousDigital Subscriber Line)、HDSL(High Speed DigitalSubscriber Line)系统以及使用可变容量的分布信息提供多载波线路码的类似系统之中。
通信领域的技术人员可知，虽然本发明只给出了按预定次序测量信噪比以估计信道特性的例子，但这并非唯一的方法，因为现有技术当中有很多可以替换的方法能用来确定信道质量。
另外值得注意的是附图中不同的功能块既可以通过硬件也可以通过软件来实施。比如说分布信息发射机BiGi_TX和接收机BiGi_RX可以由硬件实现接口，而分布信息发生器BiGi_PROD和分布信息确定电路BiGi_DET可以由软件实现运算。
显然本发明不需要使用特殊的多载波线路码调制技术，因此DMT(Discrete Multi Tone)调制、Zipper调制、OFDM(OrthogonalFrequency Division Modulation)或者任何能提供可变容量的分布信息的多载波调制方案都可以使用。
还值得注意的是，尽管以上描述的通信系统是在成对的电话线路LINE上传输数字数据，但本发明的实施不仅限于通过这样的媒介传输数据，电缆连接、光连接、卫星连接、通过大气的无线连接等等，都可实现本发明。
再有，以上本发明实施例所描述的显然是功能块术语，本领域技术人员由这些描述能够设计出实现功能块的电子设备，而且它们能够用众所周知的电子组件制造出来。关于功能块组件的细节这里不再赘述。
本发明的原则已通过上面所描述的设备得到说明，很容易理解，仅有的实施例并未限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1．一种分布信息发射设备(BiGi_TA)，用于多载波系统的多载波发射机(TX)或接收机(RX)中，所述设备(BiGi_TA)包含产生指示分布的载波分布信息的装置(BiGi_PROD)，其中各载波由所述多载波发射机(TX)调制，以及发射所述载波分布信息的装置(BiGi_TX)，
其特征在于：所述产生载波分布信息的装置(BiGi_PROD)适于为至少一个彼此分开的载波的子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)产生一组参数值(B1,G1；B2,G2；…；B8,G8)，其中在所述至少一个彼此分开的载波的子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)用内插法恢复所有载波(f0…f511,f512…f1023,…,f3584…f4095)的分布。
2．如权利要求1所述的设备(BiGi_TA)，其特征在于所述一组参数值(B1,G1；B2,G2；…；B8,G8)包含第一比特数(B1；B2；…；B8)和第一增益值(G1；G2；…；G8)。
3．如权利要求1所述的设备(BiGi_TA)，其特征在于所述一组参数值包含第一比特数、第一增益值和第二增益值。
4．如权利要求3所述的设备(BiGi_TA)，其特征在于所述至少一个彼此分开的载波子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)中的所述所有载波分布信息可由线性内插法被恢复。
5．如权利要求1-4中任一个的设备(BiGi_TA)，其特征在于所述设备进一步包含：产生记录所述至少一个彼此分开的载波子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)的信息的装置，以及传输所述记录信息的装置。
6．如权利要求1-5中任一个的设备(BiGi_TA)，其特征在于N个载波被以连续的载波指数分成M个N/M载波的子集，N为代表在所述多载波系统中使用的所有载波数量的第一整数，M代表第二整数，其中N是M的整数倍。
7．分布信息接收设备(BiGi_RA)，用于多载波系统的多载波发射机(TX)或接收机(RX)中，所述设备(BiGi_RA)包含接收分布指示的载波信息的装置(BiGi_RX)，其中彼此分开的载波被所述多载波发射机(TX)调制，以及由所述载波分布信息确定所述分布信息的装置(BiGi_DET)，
其特征在于：所述载波信息确定装置(BiGi_DET)包含内插装置，它适于在至少一个彼此分开的载波的子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)中由一组彼此分开的参数值(B1,G1；B2,G2；…；B8,G8)来恢复所有载波(f0…f511,f512…f1023,…,f3584…f4095)的分布信息，其中参数值形成所述载波分布信息的部分。
8．如权利要求7所述的设备(BiGi_RA)，其特征在于所述一组参数值(B1,G1；B2,G2；…；B8,G8)包含第一比特数(B1；B2；…；B8)和第一增益值(G1；G2；…；G8)并且所述内插装置适于在所述至少一个彼此分开的载波的子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)中确定每一载波(f0…f511,f512…f1023,…,f3584…f4095)，其比特数等于所述第一比特数(B1；B2；…；B8)，其增益值等于所述第一增益值(G1；G2；…；G8)。
9．如权利要求7所述的设备(BiGi_RA)，其特征在于所述一组参数值包含第一比特数、第一增益值和第二增益值，并且所述内插装置用于在所述至少一个彼此分开的载波的子集中确定每一载波，其比特数等于所述第一比特数，由线性内插法在所述第一增益值与所述第二增益值中确定增益值。
10．如权利要求7-9中任一个的设备(BiGi_RA)，其特征在于所述设备(BiGi_RA)进一步包含：接收记录所述至少一个彼此分开的载波子集(SUBSET1,SUBSET2,…,SUBSET8)的信息的装置，以及解释所述记录信息的装置。
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