CN1933523A

CN1933523A - 一种离散多音频调制数据传输方法及系统

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Publication number: CN1933523A
Application number: CNA2006100008386A
Authority: CN
Inventors: 石清泉
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2026-01-11
Also published as: EP1976210A4; CN100542198C; WO2007079686A1; US8094746B2; EP1976210A1; US20080273604A1

Abstract

本发明公开了一种离散多音频调制数据传输方法及系统，该方法包括：A.发送端根据待发送数据，生成第一比特表，所述第一比特表项，包括本次发送数据时各线路承载数据信息；B.发送端根据第一比特表将数据调制后发送至接收端；C.接收端根据第一比特表进行解调，获取相应数据。本发明提供的DMT调制方式的传输线路恒IPR的数据传输方法和系统，通过动态比特表(BIT表)承载可变的线路承载数据信息，使线路速率以及线路的发送功率根据线路传输的信息率动态、即时调整，可节省线路资源及功率资源。

Description

一种离散多音频调制数据传输方法及系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种离散多音频调制数据传输方法及系统。

背景技术

xDSL是一种在电话双绞线(无屏蔽双绞线UTP Unshielded Twist Pair)上传输的高速数据传输技术，除了IDSL和SHDSL等基带传输的数字用户环路(DSL，Digital Subscriber Line)外，通带传输的xDSL利用频分复用技术使得xDSL与传统电话业务(POTS)共存于同一对双绞线上，其中xDSL占据高频段，POTS占用4KHz以下基带部分，POTS信号与xDSL信号通过分离器分离。通带传输的xDSL采用离散多音频调制(DMT)。提供多路xDSL接入的系统叫做DSL接入复用器(DSLAM)，其系统参考模型如图1所示。

xDSL在开通的时候确定了一个速率，比如下行2M的线路速率；或是xDSL收发器在训练的时候根据线路情况确定了一个线路速率，比如4M。只要这个速率一旦确定，在实际的工作过程中，不管业务数据流的速率是多少，线路速率总是不变，这在需要降低误码率时，将很不灵活。

从技术上说，要始终维持相同的线路速率，那么线路上的发送功率始终不能改变。例如，线路在训练的时候确定的线路速率与总信号发送功率分别为R₀和P₀。设充分利用线路速率时能传输的信息为I₀，则

IPR = \frac{I_{0}}{P_{0}}

为线路传输的信息功率比。但如果在线路速率为R₀的情况下，传输的信息I＜I₀，由于维持线路速率R₀必须使用总信号发送功率P₀不变。这时

IPR = \frac{I}{P_{0}}

就比较小。也就是说使用了相同的功率却发送比较少的信息，浪费了电源功率。

发明内容

本发明提供一种离散多音频调制数据传输方法及系统，用以解决现有技术中存在的离散多音频调制的数据传输中初始线路速率不变导致传输误码率高的问题。

本发明方法包括：

一种离散多音频调制数据传输方法，包括：

A、发送端根据待发送数据，生成第一比特表，所述第一比特表项，包括本次发送数据时各线路承载数据信息；

B、发送端根据第一比特表将数据调制后发送至接收端；

C、接收端根据第一比特表进行解调，获取相应数据。

所述的步骤A中，所述的第一比特表，根据发送端对待发送数据信息的线路速率方案确定。

所述的线路速率方案，采用差分法描述。

所述的方法，还包括接收端获取第一比特表信息的步骤。

所述的接收端获取第一比特表信息，是根据初始比特表信息经过计算获取的。

所述的步骤A中，还包括发送端通过第一数据通道将本次发送数据信息的线路速率方案发送至接收端；接收端利用所述的线路速率方案，获取第一比特表。

所述的步骤A中，还包括生成第一增益表，所述第一增益表项与所述的第一比特表项相对应，包括本次发送数据时各线路增益调整量；

所述的步骤B中，还包括发送端根据所述第一增益表进行增益调整；

所述的步骤C中，还包括接收端根据所述第一增益表解调数据。

所述的步骤A中，所述第一比特表中，还包括第一线路承载信息；

所述的步骤C中，依据所述第一线路承载信息进行自动增益控制。

所述的第一线路承载信息固定不变。

本发明系统包括：

一种离散多音频调制的数据传输系统，包括发送端与接收端，

所述发送端包括初始比特表单元、编码单元和发送单元，编码单元根据初始比特表单元信息将数据编码后，经发送单元发送至接收端；

所述接收端包括接收单元、解码单元和初始比特表单元，接收单元接收数据后，由解码单元根据初始比特表单元信息进行解码，获取相应数据；

所述发送端还包括：

线路速率方案确定单元，用于确定承载发送数据的线路速率方案；

发送端第一比特表单元，与线路速率方案确定单元相连，根据要发送数据所需速率信息，动态生成第一比特表；

所述编码单元根据第一比特表单元信息将数据编码后，经发送单元发送至接收端；

所述接收端还包括：

接收端第一比特表单元，根据接收数据速率信息，动态生成第一比特表；

接收单元接收数据后，由解码单元根据第一比特表单元信息进行解码，获取相应数据。

所述的发送端还包括：

数据速率统计单元，与线路速率方案确定单元相连，用于统计发送端发送的速率信息；

确定线路速率单元，与数据速率统计单元相连，用于确定线路速率。

所述的发送端还包括：

发送端第一增益表单元，用于根据所述的第一比特表，动态生成第一增益表，用于调整发送端发送功率。

所述的接收端还包括：

接收端第一增益表单元，用于根据所述的第一比特表，动态生成第一增益表，用于调整接收端接收功率。

所述的接收端还包括：

线路速率确定单元，用于确定接收数据所需速率，使接收端第一比特表单元生成第一比特表。

所述的接收端还包括：

自动增益控制单元，与接收单元相连，用于进行自动增益控制。

本发明有益效果如下：

本发明提供的DMT调制方式的传输线路恒IPR的数据传输方法和系统，通过动态比特表(BIT表)承载可变的线路承载数据信息，使线路速率以及线路的发送功率根据线路传输的信息率动态、即时调整，可以降低传输误码率，并在节省功率资源的同时降低了线路间的串扰。

本发明提出按需求更改BIT表、GAIN表，会使收发器始终处于IPR最优化的状态。根据动态的BIT表和GAIN表信息及时调整，还解决了功率资源浪费的问题。同时可以降低同捆线路间的串扰，技术上解决了收发器两端BIT、GAIN表快速同步更新的问题。

附图说明

图1为现有技术中xDSL系统的参考结构示意图；

图2为现有技术中BIT表的示意图；

图3为现有技术中GAIN表的示意图；

图4为本发明的主流程示意图；

图5为本发明一个具体应用的流程示意图；

图6为本发明方案中线路初始化时确定的初始BIT表项示意图；

图7为本发明排序后的动态BIT表项示意图；

图8为本发明方案确定的线路速率后的一个排序示意图；

图9为现有技术中数据发送的示意图；

图10为本发明方案中数据发送的示意图；

图11为本发明离散多音频调制数据传输系统的发送端结构示意图；

图12为本发明离散多音频调制数据传输系统的接收端结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

本发明的核心思想是在发送端根据需发送的数据量，生成动态BIT表，用来在该线路承载数据，发送端根据该动态BIT表项内容，在发送端即时调整发送数据时线路承载的信息量，这样可以节省功率资源。

BIT表是一个比特分配表，DMT(OFDM(正交频分复用Orthogonalfrequency division multiplexing))把线路的整个频带分成若干个子频带(也叫TONE)，每个子频带之间相互正交。通过现有的数字调制技术(具体到xDSL用的QAM调制技术)利用这些子频带来传递信息。调制技术要求根据每一个TONE的噪声和将要发送的功率来确定其承载的信息量(具体几个比特)，据此产生BIT表、增益表(GAIN表)。

BIT表、GAIN表产生的整个过程是由xDSL套片完成的。这两个表是DMT调制解调技术的关键表项。始终都存储在xDSL套片里。一般来讲，现有的产品不会轻易更改这两个值。因为一旦更改，整套物理(PHY)层的技术实施细节都要作相应的调整。

如图2所示，是现有技术中一个BIT表的示意图，从图中可见，BIT表包括NSC-1个表项，每个表项都对应一个承载BIT信息。

如3所示，是一个与图2中BIT表相对应的GAIN表的示意图，从图中可见，其包括NSC-1个表项，每个表项都对应一个增益GAIN调整信息。

该BIT表项和GAIN表项符合ITU-T(G.993.2)的相关标准规定。实际上不管承载比特数目的多少，每个TONE发送功率(P_t)基本相同。即每个TONE的IPR

都不尽相同，b_i越小，IPR越小。因此如果实际数据速率低于线路速率的时候，应该先减小或是关闭比特承载比较低的TONE。

如图4所示，是本发明的主流程示意图，从图中可见，主要包括以下步骤：

S1、发送端根据要发送数据，生成动态BIT表，所述动态BIT表项，包括本次发送数据时各子频带(TONE)承载的信息量；

在发送端，根据对要发送数据信息的线路速率方案确定动态BIT表，该动态BIT表项，为本次发送数据时各线路承载的信息量。上述信息有可能不同于初始BIT表项的信息，通过这种调整，即可使得发送端灵活、合理的配置本次发送数据时各子频带(TONE)承载的信息量，以达到节省功率资源的目的。

为方便起见，该线路速率方案，可以采用差分法描述，这样每一次线路速率确定及BIT表项调整时，直接根据差分量即可迅速得出。

S2、发送端根据动态BIT表将数据调制后发送至接收端；

动态BIT表确定后，发送端根据该动态BIT表项内容将要发送数据进行调制后发送即可。

S3、接收端根据动态BIT表进行解调，获取相应数据。

接收端接收发送端发送的数据后，按照动态BIT表项进行相应的解调后，即可获取对应的数据内容。

在上述流程中，还可以在发送端动态生成一个动态GAIN表，该动态GAIN表项与所述的动态BIT表相对应，包括本次发送数据时各线路增益调整量；

相应的在步骤S2和S3中，分别参考该GAIN表项进行调制发送以及解调，获取相应数据。

上述方案中，需要保证发送端调制数据时使用的动态BIT表和动态GAIN表的内容完全一致，不然就有可能出现错误，保证其一致的方法，可以通过发送端通过一个独立数据通道将本次发送数据信息的线路速率方案发送至接收端；接收端利用所述的线路速率方案，通过计算等方式获取动态BIT表以及动态GAIN表。

上述方案中还可能涉及到接收端进行自动增益调整的问题，本发明可以在动态BIT表中，设置一个固定的动态线路承载信息；该动态线路承载信息内容固定不变，不作调整。在接收端依据所述动态线路承载信息进行自动增益控制即可。

下面看一个离散多音频调制的数据传输的具体应用，在该传输流程中，增加了编码调制等内容，如图5所示，是流程示意图，从图中可见，主要包括以下步骤：

S11、发送端对实际的数据率进行统计，确定线路速率R_s。

该步骤中R_s需小于等于初始化的线路速率R₀。

S12、发送端根据线路速率R_s确定线路速率方案，并生成动态BIT表(BIT_new)与动态GAIN表(GAIN_new)。

S13、发送端根据动态BIT表(BIT_new)进行编码。

该编码的方案可以与现有技术相同处理。

S14、发送端在S13的基础上加上线路速率方案信息后，根据动态GAIN表(GAIN_mew)进行增益调整；并经FFT等功能模块后发送。

S15、接收端接收数据，经均衡、A/D、FFT等功能后，解调出线路速率方案。

S16、接收端根据线路速率方案生成与发送端一致的动态BIT表(BIT_new)与动态GAIN表(GAIN_new)。

通过线路速率方案，可以在接收端本地生成与发送端一致的动态BIT表(BIT_new)与动态GAIN表(GAIN_new)，以保证接收端可以准确解调接收到的数据。

S17接收端根据动态BIT表(BIT_new)和动态GAIN表(GAIN_new)按相关标准完成数据的恢复。

上述实施方式中，各技术点可以按照如下方式处理：

1、线路速率方案。

线路速率方案采用差分方式，差分量采用两比特位来表示，如表1所示：

差分量	00	01	10	11
差分量	00	01	10	11	意义	不变	减Δ	增Δ	回退

表1

表1中，R_min为最低的线路传输速率；R_max为最高的线路传输速率，等于线路初始化时确定的速率。该差分量的确定，可以根据统计值得出。上述差分量的单位是bit。

该表1中，差分量的大小选取与调节后的线路输出速率的跟随特性有关系，如果差分量取值大，跟随特性比较好，但线路上的模拟信号变化大可能造成不稳定的因素。

该表1按照如下方式使用：

如果经信息统计后确定现有的线路速率不变的情况下，差分量为00。维持上一次的线路速率。

如果经信息统计后确定现有的线路速率应比上一次的线路速率低，差分量为01。线路速率降低一个Δ，如果已经降到R_min时，则线路速率为R_min。

如果经信息统计后确定现有的线路速率应比上一次的线路速率高，差分量为10。线路速率增加一个Δ，如果已经增至R_max时，则线路速率为R_max。

如果经信息统计后确定现有的线路速率应比上一次的线路速率高很多，差分量为11。线路速率一次性的回跳至R_max。

2、接收端和发送端动态BIT表的同步方案：

线路初始化后，生成一个初始BIT表项，根据初始BIT表项便确定了一个线路速率。当初始BIT表发生更改的时候，线路速率也会发生相应的更改。但收发器两端BIT表项的更改必须同步，否则会发生传输错误。

针对同步问题，本发明可以通过特定的TONE传送线路速率方案给接收端，一般选承载bit比较多的TONE。

该特殊TONE也可以有一部分是用来传输实现本发明的控制信息，另一部分是用来传输数据，这些TONE可以是固定不变的。

3、动态BIT表项排序方案：

图6、图7为BIT表项排序举例(NSC＝24，特殊TONE为4\15\16\22)，图6为线路初始化时确定的初始BIT表项，以下称初始BIT表项；图7为排序后的动态BIT表项。

排序可以按照以下规则：从左到右的顺序按承载数据量排列；承载数据量相同的情况下按TONE从大到小的顺序排列；承载数据量为零的TONE排列顺序不做要求；以上确定的特殊TONE放在表项的最后面，其顺序不做特别要求。

确定R_min时对应的动态BIT表项，如图8所示，确定R_min时对应的动态BIT表项的规则是在排序后的动态BIT表项的最右边按从右到左的顺序提取至少包含所有特殊TONE的部分表项。

4、根据差分量调整初始BIT表项。

差分颗粒度是指初始BIT表项调整的比特数，以下用Δ符号表示。在本发明中Δ可以取1到15中的任何一个整数，要求收发器两端的Δ值保持一致。每一次BIT表项的更改可以只更改一个TONE，这样可以方便收发端的同步操作。

(1)差分量为00：

初始BIT表项不改变。

(2)差分量为01：

首先确定现在的动态BIT表项是否与R_min对应的初始BIT表项一致，如果一致，动态BIT表项不做任何调整。如果不一致，设动态BIT表项的最左端不为零的项为B_z。则动态BIT表项对应的值为

B_{n} = \{\begin{matrix} B_{z} - Δ & B_{z} > Δ \\ 0 & B_{z} \leq Δ \end{matrix} .

(3)差分量为10：

首先确定动态BIT表项是否与初始BIT表项一致，如果一致，动态BIT表项不做任何调整。如果不一致，设动态BIT表项与初始BIT表项相比较最右端第一个不相等的项为B_y，初始BIT表项中对应的项为B_o。则动态BIT表项对应的值为

B_{n} = \{\begin{matrix} B_{o} & B_{y} + Δ &GreaterEqual; B_{o} \\ B_{y} + Δ & B_{y} + Δ < B \end{matrix} .

(4)差分量为11：

不管当前的动态BIT表项为什么状态，一律以初始排序的初始BIT表项作为动态BIT表项。

5、线路速率方案的传输：

由于收发器两端的初始BIT表项是一致的。要求收发器两端的动态BIT表项同步调整，只需要正确的传递差分量即可。

一般的情况下，如图9所示，发送端按以下的顺序完成发送功能：

将待发送数据按初始BIT表做Trellis编码；

将编码后的数据做星座映射；

将映射后的数据经IFFT模块，D/A，驱动等发送至接收端；

在接收端按如下顺序接收数据：

经放大、A/D、IFFT模块接收数据；

对数据进行星座反映射；

按照初始BIT表作Trellis解码，获取正确的接收数据。

从图9中可以看出，如果用来传输差分量的TONE经过Trellis编码，那么在执行图9中按照初始BIT表作Trellis解码时得不到更新后的动态BIT表项，整个结果会出错。差分量的传输应按照图10的模块方式进行传输，具体包括：

在发送端：

将待发送数据按动态BIT表做Trellis编码；

将编码后的数据及差分量做星座映射；

将映射后的数据经IFFT模块、D/A、驱动等发送至接收端；

在接收端：

经放大、A/D、FFT模块接收数据；

对数据进行星座反映射，并获取差分量，根据差分量获取动态BIT表；

按照动态BIT表作Trellis解码，获取正确的接收数据。

上述差分量可以在导频上传输也可以在规定在其他TONE上传输，但收发端双方必须通过一定的机制同步差分量传输的TONE，如在初始化的过程中协商确定。

6、自动增益控制(AGC)解决方案：

现有xDSL中的发送功率一经初始化确定以后，发送功率基本不变。基于这种条件下的AGC技术，显然不能满足上述的跟随数据速率快速变化的发送功率谱，因此，采用以下的方案来解决：

把收发器传输的整个频带平均分成l段(l∈(3，4，5，6，7，8))，在每一段上把初始BIT表项中承载比特数最多的一个TONE作为特殊TONE，如果有几个TONE承载的比特数相同，可以从中选取一个靠近中心点的TONE作为特殊TONE。导频(Polit)TONE可以作为AGC的特殊TONE使用。

在接收端只用这些特殊TONE来作AGC，如上所述，这些TONE一经确定，其对应的初始BIT表项、初始GAIN表项均不能改变。

7、根据动态BIT表项生成动态GAIN表项：

当动态BIT表项根据上述的方案进行调整的时候，与动态BIT表项对应的动态GAIN的表项也要做相应的调整。调整的规则如下：

如果调整后的B_n＝0，那么相应的G_n＝0。

如果调整后的B_n≠0，那么相应的

G_{n} = \{\begin{matrix} G_{o} - 3 (B_{n} - B_{o}) & if & G_{o} - 3 (B_{n} - B_{o}) &GreaterEqual; B_{\min} \\ B_{\min} & if & G_{o} - 3 (B_{n} - B_{o}) < B_{\min} \end{matrix}

其中，G_min为相关标准规定的最大、最小增益值；G_o为原始的GAIN表值。

如图11和图12所示，是本发明离散多音频调制的数据传输系统，包括发送端100与接收端200。

如图11所示，所述发送端包括：

待发送数据单元101、初始BIT表单元102、编码单元103和发送单元104，编码单元103接收要发送数据后，根据初始BIT表信息将数据编码，并经发送单元104发送至接收端200；

如图12所示，所述接收端200包括：

接收单元201、解码单元202和初始BIT表单元203，接收单元201接收发送端100发送的数据后，由解码单元202根据初始BIT表单元203信息进行解码，获取相应数据；

本发明在上述方案基础上，在发送端100和接收端200增加了动态调整BIT表项信息的发送端动态BIT表单元105(204)，具体如下：

在所述发送端100设置：

线路速率方案确定单元106，用于确定承载发送数据的线路速率方案；

发送端动态BIT表单元105，与线路速率方案确定单元106相连，用于根据确定承载发送数据的线路速率方案，生成动态BIT表；

增加上述两个单元后，所述编码单元102根据动态BIT表单元105的动态BIT信息将数据编码后，经发送单元103发送至接收端200；

在所述接收端200设置：

接收端动态BIT表单元204，根据接收数据速率信息，生成动态BIT表；

增加上述单元后，接收单元201接收数据后，由解码单元202根据动态BIT表单元204信息进行解码，获取相应数据。

本发明在所述的发送端还设置：

数据速率统计单元107，用于统计发送端发送的速率信息；

发送端确定线路速率单元108，用于根据数据速率统计单元107统计结果，确定线路速率；

发送端动态GAIN表单元109，用于根据所述的发送端动态BIT表单元105，动态生成动态GAIN表。

与发送端100的上述设置相对应，在所述的接收端200还设置：

接收端线路速率方案确定单元205，用于确定接收数据所需速率；

接收端动态GAIN表单元206，用于根据所述的接收端动态BIT表单元204，动态生成动态GAIN表。

为了方便接收端进行增益控制，本发明还在接收端设置自动增益控制单元207，用于进行自动增益控制。

本发明提供的DMT调制方式的传输线路恒IPR的数据传输方法和系统，通过动态BIT表承载可变的线路承载数据信息，使线路速率以及线路的发送功率根据线路传输的信息率动态、即时调整，可以降低传输误码率，并在节省功率资源的同时降低了线路间的串扰。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1、一种离散多音频调制数据传输方法，其特征在于，包括：

B、发送端根据第一比特表将数据调制后发送至接收端；

C、接收端根据第一比特表进行解调，获取相应数据。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤A中，所述的第一比特表，根据发送端对待发送数据信息的线路速率方案确定。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的线路速率方案，采用差分法描述。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括接收端获取第一比特表信息的步骤。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的接收端获取第一比特表信息，是根据初始比特表信息经过计算获取的。

6、如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述的步骤A中，还包括发送端通过第一数据通道将本次发送数据信息的线路速率方案发送至接收端；接收端利用所述的线路速率方案，获取第一比特表。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的第一线路承载信息固定不变。

10、一种离散多音频调制的数据传输系统，包括发送端与接收端，

其特征在于，

所述发送端还包括：

所述接收端还包括：

11、如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述的发送端还包括：

12、如权利要求10所述的系统，其特征在于，

所述的发送端还包括：

所述的接收端还包括：

13、如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述的接收端还包括：

14、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的接收端还包括：