DE102008060552B4

DE102008060552B4 - Verfahren zur Sendeleistungssteuerung und Kommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008060552B4
Application number: DE102008060552.2A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schenk
Original assignee: Lantiq Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Germany Holding GmbH
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2016-01-21
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: US20090141816A1; US20110206159A1; US8009749B2; DE102008060552A1; US9628632B2

Abstract

Verfahren zur Sendeleistungssteuerung, wobei das Verfahren umfasst: a) Anwenden eines Optimierungsalgorithmus zur Anpassung eines Sendeleistungsdichtespektrums für jeden aus einer Vielzahl von Übertragungskanälen (310), wobei jeder der Übertragungskanäle (310) eine Vielzahl von Frequenzsubkanälen umfasst; b) Bestimmen eines Übertragungskanals (310), bei welchem nach Anpassung des Sendeleistungsdichtespektrums ein Anteil der Frequenzsubkanäle nicht genutzt ist, und Bestimmen einer Gruppe der übrigen Übertragungskanäle; und c) Anwenden des Optimierungsalgorithmus zur Anpassung des Sendeleistungsdichtespektrums für jeden der Übertragungskanäle (310) aus der Gruppe der übrigen Übertragungskanäle (310) bezüglich des nicht genutzten Anteils der Frequenzsubkanäle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Sendeleistungssteuerung und entsprechende Kommunikationsvorrichtungen.
Bei Kommunikationssystemen, wie z. B. bei digitalen Kommunikationssystemen vom DSL-Typ (DSL: ”Digital Subscriber Line”), ist es bekannt, ein breites Frequenzband zu verwenden, um digitale Signale zu übertragen. In dem Frequenzband ist eine Vielzahl von Frequenzsubkanälen vorgesehen. Die Frequenzsubkanäle können auch als Signaltöne bezeichnet werden. Bei der Übertragung von digitalen Daten unter Verwendung der DSL-Technik nimmt die Übertragungsreichweite, d. h. die maximale Distanz, über welche eine zuverlässige Datenübertragung möglich ist, aufgrund der Dämpfungseigenschaften der Übertragungsleitung mit zunehmender Bitrate ab. Darüber hinaus nehmen mit zunehmender Frequenz auch Störungen aufgrund von Übersprechen, z. B. so genannter Crosstalk, zu. Zum Beispiel können Probleme aufgrund von Übersprechen in einem System auftreten, bei welchem eine Vielzahl von Übertragungsleitungen in einem einzigen Kabel enthalten sind. Insbesondere kann eine übermäßige Sendeleistung auf einer der Übertragungsleitungen Störungen auf den anderen Übertragungsleitungen verursachen. Übersprechen kann auch bei anderen Typen von Kommunikationssystemen ein Problem darstellen.
Es besteht daher ein Bedarf für verbesserte Techniken zur Sendeleistungssteuerung.
Die US 2002/0044597 A1 beschreibt einen Algorithmus zur Bitzuweisung bei einem verdrillte Leitungspaare verwendenden Kommunikationssystem. Die Zuweisung von Bits an einzelne QAM-Kanäle (QAM: „Quadrature Amplitude Modulation”) kann auf Grundlage der „Water Pouring”-Analogie erfolgen. Als weitere Randbedingung des Verfahrens kann ein gewünschter Satz von Bitraten vorgegeben werden.
Die US 2007/0274404 A1 beschreibt ein Spectrum-Management-Verfahren für ein digitales Kommunikationssystem mit einer Vielzahl von Kommunikationsleitungen. Bei dem Verfahren können die Sendeleistungen für die einzelnen Kommunikationsleistungen variiert werden, so dass minimale Zieldatenraten für jeden Nutzer erfüllt werden oder die Datenraten für jeden Nutzer maximiert werden.
Die DE 100 38 375 A1 beschreibt ein Verfahren zur Übertragung von Sendedaten, wobei die Übertragung entweder in einer Vielträgerbetriebsart oder in einer Einträgerbetriebsart erfolgen kann. Für die Vielträgerbetriebsart wird für jedes Subfrequenzband eine maximale Sendeleistung bestimmt. Hierbei können beispielsweise eine Leitungslänge und Rauscheigenschaften berücksichtigt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung gemäß Patentanspruch 1, eine Kommunikationsvorrichtung gemäß Patentanspruch 10, ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung gemäß Patentanspruch 12, eine Kommunikationsvorrichtung gemäß Patentanspruch 17, ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung gemäß Patentanspruch 19 bereitgestellt und eine Kommunikationsvorrichtung gemäß Patentanspruch 23. Die abhängigen Patentansprüche definieren Weiterbildungen der Erfindung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung: Anwenden eines Optimierungsalgorithmus zur Einstellung eines Sendeleistungsdichtespektrums für jeden aus einer Vielzahl von Übertragungskanälen, wobei jeder der Übertragungskanäle eine Vielzahl von Frequenzsubkanälen umfasst; Bestimmen eines Übertragungskanals, bei welchem nach Anpassen des Sendeleistungsdichtespektrums ein Anteil der Frequenzsubkanäle ungenutzt ist; Bestimmen einer Gruppe der übrigen Übertragungskanäle; und Anwenden des Optimierungsalgorithmus zur Anpassung des Sendeleistungsdichtespektrums für jeden der übrigen Übertragungskanäle bezüglich des nicht genutzten Anteils der Frequenzsubkanäle.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung: Zuweisen einer relativen Bitrate an jeden aus einer Vielzahl von Übertragungskanälen, wobei die relative Bitrate eine Nominalbitratenverteilung definiert; und Anpassen einer Sendeleistung jedes Übertragungskanals auf solche Weise, dass eine effektive Bitratenverteilung der Nominalbitratenverteilung entspricht.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung: Anwenden eines Optimierungsalgorithmus zur Anpassung eines Sendeleistungsdichtespektrums für wenigstens einen Übertragungskanal mit einer Vielzahl von Frequenzsubkanälen, wobei der Optimierungsalgorithmus eine Gesamtbitratenfunktion des Übertragungskanals maximiert, welche gegeben ist durch
wobei:

p_j: die Sendeleistung des j-ten Frequenzsubkanals ist,
|H_j|²: die Sendeleistungsübertragungsfunktion des j-ten Frequenzsubkanals ist,
σ_j ²: eine Störleistung des j-ten Frequenzsubkanals am Empfänger ist,
Γ: ein Signal-Rausch-Verhältnis-Lücke-Parameter mit Γ ≥ 1 ist und
ƒ_T: die Symbolfrequenz ist.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung werden Kommunikationsvorrichtungen bereitgestellt, welche zur Durchführung des oben genannten Verfahrens ausgestaltet sind. Weitere Merkmale der Erfindung sowie damit einhergehende Vorteile werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Zeichnungen ersichtlich sein.
1 veranschaulicht schematisch ein Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 veranschaulicht schematisch ein System zur Sendeleistungssteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Sendeleistungssteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 veranschaulicht ein Beispiel von genutzten Frequenzbändern in einem Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 veranschaulicht ein Beispiel für Dämpfungen von Übertragungsleitungen in einem Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 veranschaulicht einen beispielhaften Verlauf von Bitraten während der Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
7 veranschaulicht beispielhafte Sendeleistungsdichtespektren nach der Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
8 vergleicht beispielhafte Bitraten mit und ohne die Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
9 vergleicht beispielhafte Sendeleistungen mit und ohne die Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
10 veranschaulicht einen weiteren beispielhaften Verlauf von Bitraten während der Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
11 vergleicht beispielhafte Bitraten mit und ohne Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
12 vergleicht beispielhafte Sendeleistungen mit und ohne Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
13 veranschaulicht ein weiteres Beispiel für Dämpfungen von Übertragungsleitungen in einem Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
14(A) vergleicht Sendeleistungen mit und ohne Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3, und 14(B) vergleicht Maximalbitraten mit und ohne Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
15 veranschaulicht beispielhafte Sendeleistungsdichtespektren nach Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
16 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Sendeleistungssteuerung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
17(A) vergleicht beispielhafte Sendeleistungen mit und ohne Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 16, und 17(B) vergleicht beispielhafte Bitraten mit und ohne Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 16.
18 veranschaulicht beispielhafte Sendeleistungsdichtespektren nach Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3.
19(A) und (19B) veranschaulichen Ratenregionen eines Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit bzw. ohne Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 16.
20(A) vergleicht beispielhafte Sendeleistungen mit und ohne Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 16, und 20(B) vergleicht beispielhafte Bitraten mit und ohne Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 16.
21 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Sendeleistungssteuerung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
22(A) vergleicht beispielhafte Sendeleistungen, welche mit verschiedenen Verfahren zur Anpassung der Sendeleistungen erreicht werden, und 22(B) vergleicht beispielhafte Bitraten, welche mit verschiedenen Verfahren zur Anpassung der Sendeleistungen erreicht werden.
23(A) bis 23(F) vergleichen beispielhafte Sendeleistungsdichtespektren, welche mit verschiedenen Verfahren zur Anpassung der Sendeleistungen erreicht werden.
24(A) und 24(B) vergleichen beispielhafte Bitraten, welche mit verschiedenen Verfahren zur Anpassung der Sendeleistungen erreicht werden.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Beschreibung ist nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen, sondern wird zum Zwecke der Veranschaulichung der allgemeinen Prinzipien der Erfindung gegeben.
Es versteht sich, dass in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen jegliche dargestellte oder beschriebene direkte Verbindung oder Kopplung zwischen zwei funktionalen Blöcken, Vorrichtungen, Komponenten oder anderen physikalischen oder funktionalen Einheiten auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert sein könnte. Ferner versteht es sich, dass die nachstehend beschriebenen Prozesse und Verfahrensabläufe durch Hardware, Software oder eine Kombination von Hardware und Software implementiert sein können.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, welche sich auf ein DSL-Kommunikationssystem und Verfahren zur Sendeleistungssteuerung in dem DSL-Kommunikationssystem beziehen. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Verfahren jedoch auch für andere Typen von Kommunikationssystemen angewendet werden, z. B. andere Typen von leitungsgebundenen Kommunikationssystemen oder drahtlose Kommunikationssysteme. Ferner kann das Kommunikationssystem verschiedenen Typen von DSL-Kommunikationssystemen entsprechen, z. B. einem ADSL-Kommunikationssystem, einem SDSL-Kommunikationssystem oder einem VDSL-Kommunikationssystem. Die Sendeleistungssteuerungsprozesse können in Vermittlungsstelleneinrichtungen implementiert sein, z. B. in einem System zur Sendeleistungssteuerung eines DSLAM (”Digital Subscriber Line Access Multiplexer”, DSL-Zugangsmultiplexer). Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Sendeleistungssteuerungsprozesse in anderen Typen von Kommunikationsvorrichtungen implementiert sein.
Es ist beabsichtigt, dass der hierin verwendete Begriff ”Übertragungskanal” eine Übertragungsleitung und andere Typen von physikalischen Übertragungswegen, z. B. einen drahtlosen Übertragungsweg, umfasst. Ein Übertragungskanal kann eine Vielzahl von Frequenzsubkanälen bzw. eine Gruppe von Frequenzsubkanälen umfassen. Die Frequenzsubkanäle können auch als Signaltöne bezeichnet werden.
1 veranschaulicht schematisch ein Kommunikationssystem 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kommunikationssystem 100 kann einem DSL-Kommunikationssystem entsprechen, z. B. einem VDSL-Kommunikationssystem. Bei anderen Ausführungsbeispielen können andere Typen von Kommunikationssystemen vorgesehen sein.
Das Kommunikationssystem 100 umfasst eine Vielzahl von Teilnehmern 400. Jeder der Teilnehmer 400 ist über einen entsprechenden Übertragungskanal in Form einer Übertragungsleitung 310 mit einer Vermittlungsstelleneinrichtung gekoppelt. Bei anderen Kommunikationssystemtypen können andere Typen von Übertragungskanälen verwendet werden, z. B. drahtlose Übertragungskanäle. Die Vermittlungsstelleneinrichtung umfasst einen DSLAM 200, welcher mit einem Sendeleistungssteuerungssystem 250 gekoppelt ist. Das Sendeleistungssteuerungssystem 250 kann auch als ein Controller bezeichnet werden. Der DSLAM 200 umfasst eine Vielzahl von Übertragungsanschlüssen, welche jeweils mit einer entsprechenden Übertragungsleitung 310 gekoppelt sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Sendeleistungssteuerungssystem 250 in dem DSLAM 200 integriert sein. Ferner kann das Sendeleistungssteuerungssystem 250 auch mit anderen Kommunikationsvorrichtungstypen gekoppelt sein, z. B. mit einem DSL-Modem oder einer Basisstation zur drahtlosen Übertragung.
Die Übertragungsleitungen 310 sind in einem einzigen Kabel 300 gebündelt. Wie dargestellt, kann das Kabel 300 auch andere Übertragungsleitungen 320 umfassen, welche nicht von dem DSL-Kommunikationssystem 100 genutzt werden, z. B. einfache analoge Telefonleitungen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung steuert das Sendeleistungssteuerungssystem 250 die Sendeleistungen der DSL-Kommunikationssignale, welche über die Übertragungsleitungen 310 gesendet werden. Wie darüber hinaus dargestellt, können die Übertragungsleitungen 310 verschiedene Längen aufweisen, was typisch ist für eine Situation, bei welcher sich die einzelnen Teilnehmer 400 an verschiedenen Orten befinden. Eine Gesamtlänge einer Übertragungsleitung 310 ist gegeben durch l₀ + L_i, wobei i = 1, ..., M einen Index der Übertragungsleitung bezeichnet. Aufgrund der unterschiedlichen Längen können die Übertragungsleitungen 310 unterschiedliche Signalübertragungseigenschaften, z. B. unterschiedliche Signaldämpfungen, aufweisen. Die Aufgabe des Sendeleistungssteuerungssystems 250 ist, die unterschiedlichen Signalübertragungseigenschaften der Übertragungsleitungen 310 zu berücksichtigen und die einzelnen Sendeleistungen und/oder die einzelnen Sendeleistungsdichtespektren für die Übertragungsleitungen 310 entsprechend anzupassen. Die Sendeleistungen können sowohl für eine Downstream-Richtung, d. h. von DSLAM 200 zu den Teilnehmern 400, als auch in einer Upstream-Richtung, d. h. von den Teilnehmern 400 zu dem DSLAM 200, gesteuert werden. Im Folgenden wird lediglich der Fall einer Steuerung der Sendeleistungen und der Sendeleistungsdichtespektren in der Upstream-Richtung diskutiert. Eine Steuerung der Sendeleistung in der Upstream-Richtung in einem Kommunikationssystem vom in 1 dargestellten Typ kann vorgesehen sein zur Reduzierung der Effekte von Fern-Nebensprechen (”Far-End Crosstalk”), z. B. Fern-Nebensprechen zwischen Übertragungsleitungen unterschiedlicher Länge. Im Folgenden werden Verfahren und Prinzipien zur Steuerung der Sendeleistungen und der Sendeleistungsdichtespektren genauer erläutert.
2 veranschaulicht schematisch ein Sendeleistungssteuerungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Sendeleistungsteuerungssystem umfasst einen Leistungsanpassungsblock 255 und einen Leistungsdichteanpassungsblock 260. Der Leistungsanpassungsblock 255 stellt eine Sendeleistung für jede der Übertragungsleitungen ein. Die eingestellten Sendeleistungswerte werden dem Leistungsdichtenpassungsblock 260 zugeführt. Weitere Eingangsparameter des Leistungsdichteanpassungsblocks 260 umfassen Übertragungsleitungseigenschaften X₁, wie z. B. Dämpfung, und Fernnebensprecheigenschaften, sowie andere Störleistungen, z. B. aufgrund von externen Störern. Der Leistungsdichteanpassungsblock 260 dient der Anpassung des Sendeleistungsdichtespektrums und gibt für jede der Übertragungsleitungen eine maximal erreichbare Bitrate, auch bezeichnet als Maximalbitrate, aus.
Im Allgemeinen sind die Maximalbitraten eine Funktion der Sendeleistungen der einzelnen Übertragungsleitungen, d. h. B = ƒ(P), (1) wobei
ein Bitratenvektor ist,
ein Sendeleistungsvektor ist
und M die Anzahl von Übertragungsleitungen bezeichnet. Die Komponenten des Bitratenvektors entsprechen jeweils der Maximalbitrate einer einzelnen Übertragungsleitung, und die Komponenten des Sendeleistungsvektors entsprechen jeweils der Sendeleistung einer einzelnen Übertragungsleitung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beginnt ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung ausgehend von einem Gewichtungsvektor:
welcher eine relative Nominalbitratenverteilung definiert. Wenn z. B. ähnliche Bitraten für alle Übertragungsleitungen gewünscht sind, werden alle Komponenten des Gewichtungsvektors auf eins gesetzt. Wenn es z. B. gewünscht ist, dass die Bitrate einer kurzen Übertragungsleitung doppelt so hoch ist wie die Bitrate einer langen Übertragungsleitung, werden die entsprechenden Komponenten des Gewichtungsvektors ungefähr 1 und ungefähr 0,5 gewählt. Die Komponenten des Gewichtungsvektors können auch als Gewichtungsfaktoren bezeichnet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel werden die Sendeleistungen der einzelnen Übertragungsleitungen dann iterativ auf solche Weise berechnet, dass die tatsächliche oder effektive relative Bitratenverteilung an die relative Nominalbitratenverteilung angeglichen wird.
Im Folgenden bezeichnet
den Sendeleistungsvektor im k-ten Iterationsschritt.
Anhand der Komponenten des Sendeleistungsvektors im k-ten Iterationsschritt wird der Sendeleistungsvektor im (k + 1)-ten Iterationsschritt berechnet gemäß:
ein Skalierungsvektor ist, welcher auf Grundlage des Bitratenvektors
im k-ten Iterationsschritt berechnet wird.
Anhand des Bitratenvektors und des Gewichtungsvektors wird ein gewichteter Bitratenvektor
berechnet. Anhand des gewichteten Bitratenvektors wird ein Differenzvektor berechnet gemäß:
Die Komponenten des Differenzvektors werden in Gleichung (7) verwendet, um den Skalierungsvektor zu berechnen. In Gleichung (7) sind s und α(k) größer als eins gewählt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann s = 10 gewählt werden. Ferner kann α(k) abhängig von dem Iterationsschritt, d. h., als Funktion von k, variiert werden. Hierdurch kann die Konvergenzgeschwindigkeit und Genauigkeit des Iterationsprozesses angepasst werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können für s andere Werte ausgewählt werden, und α(k) kann unabhängig vom Iterationsschritt denselben Wert aufweisen, d. h., α(k) = 1.
Die obigen Gleichungen (6)–(10) zusammenfassend, können die Komponenten des Sendeleistungsvektors in dem (k + 1)-ten Iterationsschritt berechnet werden gemäß:
Als Nächstes wird der berechnete Sendeleistungsvektor einem Skalierungsvorgang gemäß
unterzogen.
Anders ausgedrückt können die Komponenten des skalierten Sendeleistungsvektors berechnet werden gemäß:
Dies bedeutet, dass die Komponenten des Sendeleistungsvektors in dem k-ten Iterationsschritt derart skaliert werden, dass die größte Komponente des Sendeleistungsvektors einer maximal zulässigen Sendeleistung P_max einer Übertragungsleitung entspricht.
Auf Grundlage des skalierten Sendeleistungsvektors berechnet das Sendeleistungssteuerungssystem Sendeleistungsdichtespektren der einzelnen Übertragungsleitungen und die entsprechende maximal erreichbare Bitrate, d. h. den Bitratenvektor des nächsten Iterationsschritts. Zu diesem Zweck wird ein Optimierungsalgorithmus angewendet, wie z. B. der Waterfilling-Algorithmus. Der Waterfilling-Algorithmus und andere Typen von geeigneten Optimierungsalgorithmen werden später erläutert. Dieser Prozess kann iterativ wiederholt werden, bis die Abweichung der resultierenden relativen Bitratenverteilung von der relativen Nominalbitratenverteilung, d. h. von dem Gewichtungsvektor, unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt oder eine Maximalzahl von Iterationsschritten erreicht ist.
3 zeigt ein Blockdiagramm, welches das oben genannte Verfahren zur Sendeleistungssteuerung schematisch veranschaulicht.
Der Prozess beginnt mit Anfangswerten der Komponenten des Sendeleistungsvektors P_i,0 und Anfangswerten der Komponenten des Skalierungsvektors K_i,0. Die Anfangswerte der Komponenten des Skalierungsvektors K_i,0 können für jede der Übertragungsleitungen eins betragen. Diese Anfangswerte werden bei Blöcken 510, 515 bereitgestellt, und dann, wie schematisch durch Schalter 505 veranschaulicht, dem Iterationsprozess zugeführt. Nachdem der Iterationsprozess begonnen hat, werden die Schalter 505 aus der durch die gestrichelte Linie dargestellten Position in die durch die durchgezogene Linie dargestellte Position umgeschaltet.
Bei Block 520 werden die Komponenten des Sendeleistungsvektors gemäß Gleichung (5) mit den entsprechenden Komponenten des Skalierungsvektors multipliziert.
Bei Block 530 wird eine Skalierung des berechneten Sendeleistungsvektors gemäß Gleichung (12) bewerkstelligt. Der skalierte Sendeleistungsvektor wird bei Block 535 gespeichert, um in dem nächsten Iterationsschritt verwendet zu werden.
Bei Block 540 werden Sendeleistungsdichtespektren der einzelnen Übertragungsleitungen und die entsprechenden maximal erreichbaren Bitraten berechnet. Die maximal erreichbaren Bitraten, d. h. der resultierende Bitratenvektor, werden bei Block 545 gespeichert, um in dem nächsten Iterationsschritt verwendet zu werden.
Bei Block 550 werden die Komponenten des Bitratenvektors durch die entsprechenden Komponenten des Gewichtungsvektors dividiert, um gemäß Gleichung (9) den gewichteten Bitratenvektor zu erhalten.
Der gewichtete Bitratenvektor wird Block 560 zugeführt, um die minimale Komponente des Bitratenvektors zu bestimmen. Das Ergebnis dieses Vorgangs und der gewichtete Bitratenvektor werden dann Block 570 zugeführt.
Bei Block 570 wird der Differenzvektor gemäß Gleichung (10) berechnet. Der Differenzvektor wird Block 580 zugeführt.
Bei Block 580 wird der Differenzvektor mit dem Parameter α(k) multipliziert. Das Ergebnis dieses Vorgangs wird Block 590 zugeführt, wo die Berechnung des neuen Skalierungsvektors, wie im Zusammenhang mit Gleichung (7) erläutert, durch Potenzierung abgeschlossen wird.
Der Prozess kann dann mit dem neu berechneten Skalierungsvektor und dem bei Block 535 gespeicherten Sendeleistungsvektor iterativ wiederholt werden.
Im Folgenden werden spezifische Beispiele für das oben genannte Verfahren zur Anpassung der Sendeleistung mit Bezug auf Simulationsergebnisse an den Upstream-Übertragungskanälen eines VDSL-2-Kommunikationssystems beschrieben. Bei den Simulationen wurde ein Kabel mit zehn Übertragungsleitungen i = 1 bis i = 10 betrachtet, welche jeweils als verdrilltes Leitungspaar ausgestaltet sind. Für die Längen der Übertragungsleitungen wurde angenommen, dass sie gleichmäßig in Intervallen von ungefähr 25 m in einem Bereich von ungefähr 275 m bis ungefähr 500 m verteilt sind. Es wurde angenommen, dass die Adern der Übertragungsleitungen einen Durchmesser von ungefähr 0,4 mm aufweisen, und typische Dämpfungs- und Übersprecheigenschaften wurden angenommen. Darüber hinaus wurde ein Störsignal in Form von weißem Rauschen mit einer spektralen Leistungsdichte von ungefähr –130 dBm/Hz angenommen. Die genutzten Frequenzbänder sind in 4 dargestellt und entsprechen dem Standard ETSI TS101 270-1 V13.1.
Wie in 4 dargestellt, liegt eine obere Frequenzgrenze bei ungefähr 30 MHz. Der Abstand der von dem Kommunikationssystem genutzten Frequenzsubkanäle oder Signaltöne ist ungefähr 8,625 kHz. Die Signaldämpfungen der Übertragungsleitungen in den verwendeten Frequenzbändern sind in 5 veranschaulicht.
Zur Anpassung der Sendeleistungsdichtespektren, d. h. der Sendeleistungsverteilung über die Frequenzsubkanäle, wurde der Waterfilling-Algorithmus genutzt. Ein Signal-Rausch-Lücke-Parameter von ungefähr 11 dB wurde ausgewählt. Es wurde angenommen, dass die maximal zulässige Sendeleistung ungefähr 13,5 dBm ist.
Bei einem ersten Beispiel wurden allen Teilnehmern gleiche Bitraten zugewiesen. Folglich wurden die Komponenten des Gewichtungsvektors alle auf eins gesetzt:
In 6 ist der resultierende Verlauf der Bitraten während des iterativen Anpassungsprozesses der Sendeleistungen dargestellt. Es ist zu erkennen, dass sich die Bitraten jeweils einer Bitrate von ungefähr 50 MBit/s annähern. Die entsprechenden Sendeleistungsdichtespektren der einzelnen Übertragungsleitungen nach der Anpassung der Sendeleistungen sind in 7 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die resultierenden spektralen Leistungsdichten mit ansteigender Länge der Übertragungsleitung zunehmen.
In 8 sind die Bitraten der einzelnen Übertragungsleitungen nach Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Zum Vergleich sind die resultierenden Bitraten ohne Anpassung der Sendeleistungen und Sendeleistungsdichtespektren durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Es ist zu erkennen, dass durch Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3 die Bitraten der längeren Übertragungsleitungen deutlich erhöht werden können. Die Bitraten der kürzeren Übertragungsleitungen nehmen hingegen ab.
In 9 sind die Sendeleistungen nach Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Zum Vergleich sind die Sendeleistungen ahne Anpassung der Sendeleistungen und der Sendeleistungsdichtespektren als eine gestrichelte Linie dargestellt. In dem letzteren Fall ist die Sendeleistung gleichmäßig über die genutzten Frequenzbänder verteilt, und die Sendeleistung ist für die meisten der Übertragungsleitungen gleich. Für die längeren Übertragungsleitungen ist die Sendeleistung jedoch reduziert, da es aufgrund der Dämpfungseigenschaften der Übertragungsleitung nicht möglich ist, den vollen Frequenzbereich bis zu der oberen Frequenzgrenze zu nutzen.
Bei einem weiteren Beispiel wurde dasselbe Kommunikationssystem wie in dem vorherigen Beispiel betrachtet. Es wurde jedoch eine andere relative Nominalbitratenverteilung definiert. Insbesondere wurde den Übertragungsleitungen i = 1 bis i = 3 und den Übertragungsleitungen i = 8 bis i = 10 die volle Bitrate zugewiesen, wohingegen den Übertragungsleitungen i = 4 bis i = 7 lediglich die halbe Bitrate zugewiesen wurde. Folglich wurde der Gewichtungsvektor wie folgt definiert:
10 veranschaulicht den Verlauf der resultierenden Bitraten während des iterativen Anpassungsprozesses der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3. Es ist zu erkennen, dass die angenäherten Bitraten der Übertragungsleitungen i = 1 bis i = 3 und i = 8 bis i = 10 ungefähr doppelt so hoch sind wie die angenäherte Bitrate der Übertragungsleitungen i = 4 bis i = 7. Die resultierenden Bitraten und die resultierenden Sendeleistungen nach Anpassung der Sendeleistungen sind in 11 bzw. 12 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Zum Vergleich sind als gestrichelte Linien auch die Bitraten und die Sendeleistungen ohne Anpassung der Sendeleistungen und der Sendeleistungsdichtespektren dargestellt.
Wie aus 10–12 zu erkennen ist, werden für die Übertragungsleitungen i = 1 bis i = 3 und i = 8 bis i = 10 Bitraten von ungefähr 55 Mbit/s erhalten. Für die Übertragungsleitungen i = 4 bis i = 7 werden Bitraten von ungefähr 27,5 Mbit/s erhalten. Folglich kann im Vergleich zu dem vorherigen Beispiel die Bitrate der längsten Übertragungsleitung von ungefähr 50 Mbit/s auf ungefähr 55 Mbit/s erhöht werden. Dies wird ermöglicht, weil den Übertragungsleitungen im mittleren Längenbereich vergleichsweise niedrigere Bitraten zugewiesen wurden, wodurch die negativen Auswirkungen von Übersprechen auf die maximal erreichbaren Bitraten der anderen Übertragungsleitungen reduziert werden konnten.
Folglich ermöglicht das Zuweisen von relativen Bitraten an die Übertragungsleitungen eine verbesserte Ausnutzung der Kapazitäten eines Übertragungskanals. Im Vergleich hierzu ist das Zuweisen von absoluten Bitratenwerten für die Übertragungsleitungen komplizierter und erfordert die Kenntnis zumindest einer Ratenregion, welche für die Übertragungsleitungen des speziellen Kommunikationssystems praktikabel ist.
Im Folgenden wird ein weiteres Beispiel diskutiert, bei welchem die Längenunterschiede zwischen den einzelnen Übertragungsleitungen im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Beispielen größer sind. Insbesondere wurde ein Kommunikationssystem mit vier Übertragungsleitungen i = 1 bis i = 4 in einem einzigen Kabel betrachtet. Im Übrigen entsprechen die Parameter des Kommunikationssystems denjenigen der vorherigen Beispiele. Es wurde angenommen, dass die Längen der einzelnen Übertragungsleitungen 100 m, 300 m, 500 m und 700 m für die Übertragungsleitungen i = 1, i = 2, i = 3 bzw. i = 4 sind. Die entsprechenden Signaldämpfungen sind in 13 dargestellt. Aufgrund der erhöhten Dämpfung der längsten Übertragungsleitung wurde dieser Übertragungsleitung lediglich die halbe Bitrate zugewiesen, d. h., der Gewichtungsvektor wurde ausgewählt gemäß:
In 14(A) sind die resultierenden Sendeleistungen der einzelnen Übertragungsleitungen nach Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Zum Vergleich sind die Sendeleistungen der einzelnen Übertragungsleitungen ohne Anpassung der Sendeleistungen und der Sendeleistungsdichtespektren durch eine gestrichelte Linie dargestellt. In 14(B) sind die resultierenden Bitraten nach Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Zum Vergleich sind die resultierenden Bitraten ohne Anpassung der Sendeleistungen und der Sendeleistungsdichtespektren durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Die resultierenden Sendeleistungsdichtespektren der einzelnen Übertragungsleitungen nach Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3 sind in 15 dargestellt.
Aus 15 ist zu erkennen, dass die längeren Übertragungsleitungen, mit Längen von ungefähr 500 m und ungefähr 700 m, nicht den gesamten möglichen Frequenzbereich bis zu der oberen Frequenzgrenze nutzen.
Angesichts der anhand des Beispiels von 13 bis 15 beschriebenen Situation beinhaltet ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Bestimmen eines Übertragungskanals, bei welchem nach Anpassung des Sendeleistungsdichtespektrums ein Anteil der Frequenzsubkanäle nicht genutzt ist, ein Bestimmen einer Gruppe der übrigen Übertragungskanäle und ein Anpassen der Sendeleistungsdichtespektren der übrigen Übertragungskanäle bezüglich des nicht genutzten Anteils der Frequenzsubkanäle. Zum Anpassen der Sendeleistungsdichtespektren kann wiederum der Waterfilling-Algorithmus genutzt werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können andere Typen von Optimierungsalgorithmen genutzt werden.
Die obigen Schritte eines Bestimmens eines Übertragungskanals mit einem nicht genutzten Anteil der Frequenzsubkanäle und eines Anpassens der Sendeleistungsdichtespektren der übrigen Übertragungskanäle können wiederholt werden, bis bei den verbleibenden Übertragungskanälen alle Frequenzsubkanäle genutzt werden. Ein entsprechendes Verfahren zur Sendeleistungssteuerung ist durch das Flussdiagramm von 16 veranschaulicht.
Das Verfahren beginnt bei Schritt 610, bei welchem ein nutzbarer Frequenzbereich und eine maximal zulässige Sendeleistung definiert werden. Ferner wird in Schritt 615 ein Gewichtungsvektor definiert, wie es im Zusammenhang mit dem Verfahren von 3 erläutert wurde.
Bei Schritt 620 werden die Sendeleistungsdichtespektren der einzelnen Übertragungsleitungen auf Grundlage eines Optimierungsalgorithmus angepasst. Weiterhin können die Sendeleistungen der einzelnen Übertragungsleitungen angepasst werden. Dieser Prozess kann im Wesentlichen dem in Zusammenhang mit 3 beschriebenen Verfahren entsprechen.
Bei Schritt 630 wird eine Übertragungsleitung bestimmt, bei welcher nicht der gesamte nutzbare Frequenzbereich genutzt wird. Mit anderen Worten wird ein Übertragungskanal bestimmt, welcher nicht genutzte Frequenzsubkanäle aufweist. Wenn mehrere Übertragungskanäle mit ungenutzten Frequenzsubkanälen vorhanden sind, kann die Auswahl darüber hinaus auf den angepassten Sendeleistungen der Übertragungskanäle basieren. In diesem Fall wird unter den Übertragungskanälen mit ungenutzten Frequenzsubkanälen der Übertragungskanal mit der größten Sendeleistung ausgewählt. Grundsätzlich kann angenommen werden, dass dieser Übertragungskanal die schlechtesten Übertragungseigenschaften aufweist.
Bei Schritt 640 wird eine Gruppe der übrigen Übertragungskanäle bestimmt, und bei Schritt 650 wird ein neuer nutzbarer Frequenzbereich bestimmt, welcher den nicht genutzten Frequenzbereich des schlechtesten Übertragungskanals nicht enthält.
Anschließend wird bei Schritt 660 eine neue maximal zulässige Sendeleistung bestimmt. Insbesondere wird die neue maximale Sendeleistung so ausgewählt, dass sie dem Maximalwert der angepassten Sendeleistungen der übrigen Übertragungskanäle entspricht.
Anschließend kann die Abfolge der Schritte 620 bis 660 wiederholt werden, bis bei Schritt 630 kein weiterer Übertragungskanal mit ungenutzten Frequenzsubkanälen bestimmt werden kann. Im letzteren Fall endet das Verfahren bei Schritt 690.
Im Folgenden wird ein Beispiel diskutiert, bei welchem das Verfahren von 16 auf ein dem Beispiel von 13–15 entsprechendes Kommunikationssystem angewendet wird.
Wie bei dem obigen Beispiel, werden nach der ersten Anpassung der Sendeleistungen und der Sendeleistungsdichtespektren der einzelnen Übertragungsleitungen gemäß dem Verfahren von 3 von der längsten Übertragungsleitung mit einer Länge von ungefähr 700 m nicht alle verfügbaren Frequenzsubkanäle genutzt. Auch die Übertragungsleitung mit der Länge von ungefähr 500 m nutzt nicht alle verfügbaren Frequenzsubkanäle. Dies ist in 15 zu erkennen. Außerdem ist, wie in 14 zu erkennen, die angepasste Sendeleistung der Übertragungsleitung mit der Länge von ungefähr 700 m größer als die angepasste Sendeleistung der Übertragungsleitung mit der Länge von 500 m. Folglich kann angenommen werden, dass die Übertragungsleitung mit der Länge von ungefähr 700 m die schlechtesten Übertragungseigenschaften aufweist. Darüber hinaus ist in 15 auch zu erkennen, dass die Übertragungsleitung mit der Länge von ungefähr 700 m auch den größten ungenutzten Anteil der Frequenzsubkanäle aufweist. Diese Situation, bei welcher die längste Übertragungsleitung die schlechtesten Übertragungseigenschaften aufweist, ist typisch für ein DSL-Kommunikationssystem.
Folglich werden die Übertragungsleitungen mit den Längen von ungefähr 100 m, 300 m und 500 m ausgewählt zur weiteren Optimierung der Sendeleistungen und Sendeleistungsdichtespektren in dem Frequenzbereich, welcher von der Übertragungsleitung mit der Länge von 700 m nicht genutzt wird. Die angepasste Sendeleistung der Übertragungsleitung mit der Länge von 500 m wird in dem weiteren Optimierungsprozess als die maximal zulässige Sendeleistung angesetzt.
Nach erneuter Anwendung des Optimierungsalgorithmus auf die Übertragungsleitungen mit den Längen von ungefähr 100 m, 300 m und 500 m ist es nun möglich, auch für die Übertragungsleitung mit der Länge von ungefähr 500 m den gesamten verfügbaren Frequenzbereich zu nutzen. Folglich kann der Iterationsprozess nach der ersten Iteration beendet werden.
Die resultierenden Sendeleistungen der einzelnen Übertragungsleitungen bei Verwendung des Verfahrens von 16 sind in 17(A) durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Zum Vergleich sind die Sendeleistungen der einzelnen Übertragungsleitungen ohne Anpassung der Sendeleistungen und der Sendeleistungsdichtespektren durch eine gestrichelte Linie dargestellt. In 17(B) sind die resultierenden Bitraten der einzelnen Übertragungsleitungen bei Verwendung des Verfahrens von 16 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Zum Vergleich sind die resultierenden Bitraten ohne Anpassung der Sendeleistungen und der Sendeleistungsdichtespektren durch eine gestrichelte Linie dargestellt. In 18 sind die resultierenden Sendeleistungsdichtespektren der einzelnen Übertragungsleitungen dargestellt.
Aus 17 und 18 ist zu erkennen, dass durch Anwenden des Verfahrens von 16 die Bitraten der kürzeren Übertragungsleitungen erhöht werden können, ohne die Bitraten der längsten Übertragungsleitung nachteilig zu beeinflussen.
Im Folgenden wird ein Beispiel diskutiert, bei welchem ein Kommunikationssystem lediglich zwei Übertragungsleitungen mit unterschiedlichen Längen aufweist. In diesem Fall ist es möglich, eine ”Ratenregion” zu veranschaulichen, indem die maximal erreichbare Bitrate der ersten Übertragungsleitung der horizontalen Achse eines Diagramms zugeordnet wird und die maximal erreichbare Bitrate der zweiten Übertragungsleitung der vertikalen Achse des Diagramms zugeordnet wird. Verschiedene Punkte in dem Diagramm können erhalten werden, indem bei den obigen Verfahren den zwei Übertragungsleitungen verschiedene relative Bitratenverteilungen zugewiesen werden, d. h., indem verschiedene Gewichtungsvektoren verwendet werden.
19(A) und 19(B) veranschaulichen Ratenregionen für ein Kommunikationssystem, bei welchem die erste Übertragungsleitung eine Länge von ungefähr 200 m aufweist und die zweite Übertragungsleitung eine Länge von ungefähr 500 m, 600 m, 700 m oder 800 m aufweist. Im Übrigen entsprechen die Parameter des Kommunikationssystems denjenigen der vorherigen Beispiele.
In 19(A) sind die Ratenregionen ohne Anwendung des Verfahrens von 16 veranschaulicht. In 19(B) sind die Ratenbereiche bei Anwendung des Verfahrens von 16 veranschaulicht.
Aus 19 ist zu erkennen, dass durch Anwenden des Verfahrens von 16 die Bitrate der kürzeren Übertragungsleitung erhöht werden kann, ohne die Bitrate der längeren Übertragungsleitung zu beeinträchtigen. Die mögliche Erhöhung der Bitrate erhöht sich mit zunehmender Längendifferenz der Übertragungsleitungen.
Im Folgenden wird ein Beispiel diskutiert, bei welchem ein Kommunikationssystem 25 Übertragungsleitungen in einem einzigen Kabel umfasst. Es wurde angenommen, dass die Längen der Übertragungsleitungen in Intervallen von ungefähr 25 m in einem Bereich von ungefähr 200 m bis ungefähr 800 m gleichmäßig verteilt sind. Im Übrigen entsprechen die Parameter des Kommunikationssystems denjenigen der vorherigen Beispiele.
Es wurde eine relative Nominalbitratenverteilung definiert, bei welcher für die Übertragungsleitungen mit einer Länge von ungefähr 200 m bis ungefähr 475 m die entsprechende Komponente des Gewichtungsvektors eins ist, für die Übertragungsleitungen mit Längen zwischen ungefähr 500 m bis ungefähr 625 m die entsprechende Komponente des Gewichtungsvektors 0,75 ist und für Übertragungsleitungen mit Längen zwischen ungefähr 650 m und ungefähr 800 m die entsprechende Komponente des Gewichtungsvektors 0,5 ist.
Die Simulationsergebnisse sind in 20 dargestellt. 20(A) veranschaulicht durch eine durchgezogene Linie die resultierenden Sendeleistungen, wenn lediglich das Verfahren von 3 angewendet wird, und durch eine gestrichelte Linie die resultierenden Sendeleistungen der einzelnen Übertragungsleitungen, wenn zusätzlich das Verfahren von 16 angewendet wird. Auf ähnliche Weise veranschaulicht 20(B) durch eine durchgezogene Linie die resultierenden Bitraten der einzelnen Übertragungsleitungen, wenn lediglich das Verfahren von 3 angewendet wird, und durch eine gestrichelte Linie die resultierenden Bitraten der einzelnen Übertragungsleitungen, wenn zusätzlich das Verfahren von 16 angewendet wird.
Es ist zu erkennen, dass ohne Anwendung des Verfahrens von 16 für die Übertragungsleitungen mit Längen von ungefähr 200 m bis ungefähr 475 m eine Bitrate von ungefähr 20 Mbit/s erhalten wird, für die Übertragungsleitungen mit einer Länge von ungefähr 500 m bis ungefähr 625 m eine Bitrate von ungefähr 15 Mbit/s erhalten wird und für die Übertragungsleitungen mit einer Länge von ungefähr 650 m bis ungefähr 800 m eine Bitrate von ungefähr 10 Mbit/s erhalten wird. Durch Anwendung des Verfahrens von 16 können alle Bitraten, außer der Bitrate für die längste Übertragungsleitung, erhöht werden. Jedoch ist die Erhöhung der Bitrate nicht präzise definiert und fällt für die kürzeren Übertragungsleitungen größer aus als für die längeren Übertragungsleitungen. Für die Übertragungsleitungen bis ungefähr 475 m beträgt die Erhöhung der maximalen Bitrate ungefähr 25 bis 50%. Es ist jedoch zu erkennen, dass die erhaltene relative Bitratenverteilung nach Anwendung des Verfahrens von 16 nicht mehr der anfänglich durch den Gewichtungsvektor definierten Nominalbitratenverteilung entspricht.
Angesichts der obigen Situation umfasst ein Verfahren zur Sendeleistungssteuerung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ein iteratives Anpassen des Gewichtungsvektors. Ein entsprechendes Verfahren ist durch das Blockdiagramm von 21 veranschaulicht.
Im Folgenden bezeichnet
den Gewichtungsvektor im l-ten Iterationsschritt.
Das Verfahren umfasst ein iteratives Neuberechnen des Gewichtungsvektors und eine wiederholte Anwendung der Verfahren von 3 und 16 in jedem Iterationsschritt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel werden die Sendeleistungen und Sendeleistungsdichtespektren zunächst auf Basis eines Anfangsgewichtungsvektors G₀ angepasst. Ein nutzbarer Frequenzbereich und eine maximal zulässige Sendeleistung werden wiederum als Eingangsparameter des Anpassungsprozesses bereitgestellt. In der Darstellung von 21 wird der maximal nutzbare Frequenzbereich bei Block 710 definiert, und der Anfangsgewichtungsvektor wird bei Block 715 definiert.
Wie schematisch durch den Schalter 705 dargestellt, wird der Anfangsgewichtungsvektor dann einem iterativen Anpassungsprozess unterzogen. Nachdem der Anfangsgewichtungsvektor dem Iterationsprozess zugeführt wurde, wird somit der Schalter 705 aus der durch die gestrichelte Linie dargestellten Position in die durch die durchgezogene Linie dargestellte Position gebracht.
Die Anpassung von Sendeleistungen und Sendeleistungsdichtespektren wird bei Block 720 bewerkstelligt. Zu diesem Zweck werden die Verfahren von 3 und 16 angewendet. Der Block 720 liefert einen Sendeleistungsvektor mit Komponenten P_i und Sendeleistungsdichtespektren in Form einer Sendeleistung p_j für den j-ten Frequenzsubkanal.
Ferner liefert der Block 720 die Maximalbitraten, welche mit den angepassten Sendeleistungen und den angepassten Sendeleistungsdichtespektren erhalten werden können, d. h. einen Bitratenvektor:
des l-ten Iterationsschritts. Der Bitratenvektor wird bei Block 730 gespeichert, um zur Neuberechnung des Gewichtungsvektors im nächsten Iterationsschritt verwendet zu werden.
Bei Block 740 wird auf Grundlage des Anfangsgewichtungsvektors ein gewichteter Bitratenvektor berechnet gemäß:
Anschließend werden im Block 750 die Kehrwerte der Komponenten des gewichteten Bitratenvektors berechnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Kehrwerte weiterhin mit einem Parameter β(l) potenziert werden, um die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Konvergenz anzupassen. Insbesondere kann der Parameter β(l) abhängig von dem Iterationsschritt variiert werden, z. B. in einem Bereich zwischen 1 und 2. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann β(l) unabhängig vom Iterationsschritt denselben Wert aufweisen, z. B. β(l) = 1.
Anschließend wird bei Block 760 die Ausgabe des Blocks 750 mit dem alten Wert des Gewichtungsvektors multipliziert.
Folglich wird der Gewichtungsvektor des (l + 1)-ten Iterationsschritts aus dem Gewichtungsvektor des l-ten Iterationsschritts berechnet gemäß:
Mit anderen Worten werden die Komponenten des Gewichtungsvektors neu berechnet gemäß: G_i,l+1 = G_i,l·(G_i,0/B_i,l)^β(l) (21)
Der neu berechnete Gewichtungsvektor wird dann Block 770 zugeführt, um derart skaliert zu werden, dass die maximale Komponente des neu berechneten Gewichtungsvektors einen Wert von eins annimmt. Das heißt, dass der neu berechnete Gewichtungsvektor skaliert wird gemäß:
Mit anderen Worten werden die Komponenten des neu berechneten Gewichtungsvektors skaliert gemäß:
Die Ausgabe des Blocks 770, d. h. der neu berechnete und skalierte Gewichtungsvektor, wird dann im nächsten Iterationsschritt durch den Block 720 genutzt, um die Sendeleistungen und Sendeleistungsdichtespektren anzupassen. Darüber hinaus wird die Ausgabe des Blocks 770 im Block 780 gespeichert, um zur Neuberechnung des Gewichtungsvektors im nächsten Iterationsschritt genutzt zu werden.
Der Iterationsprozess kann wiederholt werden, bis die Differenz zwischen der durch den Anfangsgewichtungsvektor definierten relativen Nominalbitratenverteilung und der erhaltenen relativen Bitratenverteilung unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt oder eine vorgegebene Anzahl von Iterationsschritten erreicht wurde.
Im Folgenden wird ein spezielles Beispiel diskutiert, bei welchem die Sendeleistungen und die Sendeleistungsdichtespektren gemäß dem Verfahren von 21 angepasst wurden. Bei dem Beispiel wurde ein Kommunikationssystem betrachtet, welches dem Beispiel von 20 entspricht. Die Simulationsergebnisse sind in 22 dargestellt.
In 22(A) sind die Sendeleistungen der einzelnen Übertragungskanäle bei bloßer Anwendung des Verfahrens von 3 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Die Sendeleistungen der einzelnen Übertragungskanäle bei bloßer Anwendung der Verfahren von 3 und 16 sind als eine gestrichelte Linie dargestellt. Die Sendeleistungen bei Verwendung der Verfahren von 3, 16 und 21 sind durch eine gepunktete Linie dargestellt. Auf ähnliche Weise sind in 22(B) die Bitraten bei bloßer Anwendung des Verfahrens von 3 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Die Bitraten der einzelnen Übertragungskanäle bei bloßer Anwendung der Verfahren von 3 und 16 sind durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die resultierenden Bitraten bei Anwendung der Verfahren von 3, 16 und 21 sind durch eine gepunktete Linie dargestellt.
Es ist zu erkennen, dass bei Anwendung des Verfahrens von 21 im Vergleich zu den Bitraten bei bloßer Anwendung des Verfahrens von 3 eine gleichmäßige Erhöhung der Bitraten von ungefähr 25% erreicht werden kann. Darüber hinaus ist die resultierende relative Bitratenverteilung an die durch den Anfangsgewichtungsvektor definierte relative Nominalbitratenverteilung angeglichen. Darüber hinaus wird auch für die längste Übertragungsleitung eine erhöhte Bitrate erhalten.
Bei den Verfahren zur Anpassung von Sendeleistungen und Sendeleistungsdichtespektren der obigen Ausführungsbeispiele können verschiedene Optimierungsalgorithmen verwendet werden, um die Sendeleistungsdichtespektren anzupassen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann wie bereits erwähnt der Waterfilling-Algorithmus verwendet werden, um die Sendeleistungsdichtespektren anzupassen. Dies wird im Folgenden näher erläutert.
Eine Bitzahl des j-ten Frequenzsubkanals eines Übertragungskanals kann dargestellt werden als
wobei
das Signal-Rausch-Verhältnis des j-ten Frequenzsubkanals am Empfänger ist und Γ der Signal-Rausch-Verhältnis-Lücke-Parameter ist. Der Signal-Rausch-Lücke-Parameter wird derart ausgewählt, dass er wenigstens 1 dB entspricht, typischerweise in einem Bereich zwischen 5 dB bis 20 dB. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Signal-Rausch-Verhältnis-Lücke-Parameter frequenzabhängig sein, d. h., eine Funktion des Frequenzsubkanal-Index j.
Die Gesamtbitrate des Übertragungskanals kann erhalten werden durch Summation der Bitzahlen der Frequenzsubkanäle und durch Multiplikation mit der Symbolfrequenz gemäß:
wobei ƒ_T die Symbolfrequenz ist.
Das Signal-Rausch-Verhältnis am Empfänger kann dargestellt werden durch:
Folglich kann eine Gesamtbitratenfunktion des Übertragungskanals ausgedrückt werden durch:
Bei dem Optimierungsalgorithmus wird die Gesamtbitratenfunktion maximiert. Dies wird erreicht unter der zusätzlichen Bedingung, dass ein Maximalwert der Sendeleistung definiert ist gemäß:
Das Maximieren der in Gleichung (27) definierten Bitratenfunktion unter der zusätzlichen Bedingung von Gleichung (28) führt zu dem oben genannten Waterfilling-Algorithmus. Die mathematischen Details zur Lösung des Optimierungsproblems sind dem Fachmann bekannt und werden hierin nicht näher erläutert.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung können andere Optimierungsalgorithmen als der Waterfilling-Algorithmus verwendet werden, um die Sendeleistungsdichtespektren anzupassen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Optimierungsalgorithmus genutzt, bei welchem die Bitratenfunktion von Gleichung (27) vereinfacht ist zu:
Das Maximieren der durch Gleichung (29) definierten Gesamtbitratenfunktion unter der zusätzlichen Bedingung von Gleichung (28) führt zu einem Optimierungsalgorithmus, welcher als ”vereinfachter Waterfilling-Algorithmus” bezeichnet werden kann.
Das Ergebnis des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus ist ein stückweise konstantes Sendeleistungsdichtespektrum, d. h. alle Werte von p_j sind dieselben oder null. Die Werte von p_j und die Anzahl von nutzbaren Frequenzsubkanälen werden derart ausgewählt, dass einerseits
und andererseits
wobei N die Anzahl der nutzbaren Frequenzsubkanäle bezeichnet.
Es wird wiederum darauf verzichtet, mathematische Details zur Lösung des vereinfachten Optimierungsproblems zu diskutieren, da diese dem Fachmann bekannt sind.
Im Vergleich zum Waterfilling-Algorithmus reduziert der vereinfachte Waterfilling-Algorithmus den Rechenaufwand bei der Anpassung der Sendeleistungsdichtespektren erheblich. Dies ist besonders vorteilhaft bei einem Verfahren zur Sendeleistungssteuerung von mehreren Übertragungskanälen, z. B. wie im Zusammenhang mit 3, 16 und 21 erläutert. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der vereinfachte Waterfilling-Algorithmus auch auf einen einzelnen Übertragungskanal oder bei anderen Verfahren zur Anpassung der Sendeleistungen von mehreren Übertragungskanälen angewendet werden.
Im Folgenden werden Beispiele zur Anwendung des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus diskutiert für den Fall eines Kommunikationssystems mit vier Übertragungsleitungen. Die Längen der Übertragungsleitungen sind ungefähr 200 m, 300 m, 400 m und 500 m. Im Übrigen entsprechen die Parameter des Kommunikationssystems denjenigen der vorherigen Beispiele.
In 23(A) sind die resultierenden Sendeleistungsdichtespektren bei Anpassung der Sendeleistungsdichtespektren auf Grundlage des Waterfilling-Algorithmus dargestellt. Zum Vergleich veranschaulicht 23(B) die entsprechenden Sendeleistungsdichtespektren bei Anwendung des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus. Es ist zu erkennen, dass die Sendeleistungsdichtespektren von 23(B) in allen Frequenzbändern stückweise konstant sind. Im Vergleich hierzu ergibt sich bei Verwendung des Waterfiling-Algorithmus ein Abfall der Sendeleistungsdichtespektren in Richtung höherer Frequenzen.
In 23(C) sind die Sendeleistungsdichtespektren bei Anwendung des Waterfilling-Algorithmus und Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3 dargestellt. Zum Vergleich zeigt 23(D) die entsprechenden Sendeleistungsdichtespektren bei Anwendung des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus und Anpassung der Sendeleistungen gemäß dem Verfahren von 3. Die unter Verwendung des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus erhaltenen Sendeleistungsdichtespektren sind wiederum stückweise konstant.
23(E) veranschaulicht die Sendeleistungsdichtespektren bei Anwendung des Waterfilling-Algorithmus und Anpassung der Sendeleistungen gemäß den Verfahren von 3 und 16. In 23(F) sind die entsprechenden Sendeleistungsdichtespektren bei Anwendung des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus und Anpassung der Sendeleistungen gemäß den Verfahren von 3 und 16 dargestellt.
Die mit dem vereinfachten Waterfilling-Algorithmus erhaltenen Bitraten sind jeweils ungefähr dieselben wie die unter Verwendung des Waterfilling-Algorithmus erhaltenen Bitraten.
In einem letzten Beispiel wurde dasselbe Kommunikationssystem betrachtet wie in dem Beispiel von 20. In 24(A) sind die resultierenden Bitraten der einzelnen Übertragungsleitungen bei Anwendung des Waterfilling-Algorithmus zur Anpassung der Sendeleistungsdichtespektren dargestellt. Die bei bloßer Anwendung des Verfahrens von 3 zur Anpassung der Sendeleistungen erhaltenen Bitraten sind durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Die bei bloßer Anwendung der Verfahren von 3 und 16 zur Anpassung der Sendeleistungen erhaltenen Bitraten sind durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die bei Anwendung des Verfahrens von 21 zur Anpassung der Sendeleistungen erhaltenen Bitraten sind durch eine gepunktete Linie dargestellt.
In 24(B) veranschaulicht die durchgezogene Linie die Bitraten, welche bei Anwendung des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus in Verbindung mit dem Verfahren von 3 erhalten werden. Eine gestrichelte Linie veranschaulicht die Bitraten, welche bei Anwendung des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus in Verbindung mit den Verfahren von 3 und 16 erhalten werden. Die gepunktete Line veranschaulicht die Bitraten, welche bei Anwendung des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus in Verbindung mit den Verfahren von 3, 16 und 21 erhalten werden.
In 24 ist zu erkennen, dass bei dem dargestellten Beispiel die unter Verwendung des vereinfachten Waterfilling-Algorithmus erhaltenen Bitraten sogar größer sind als diejenigen, welche unter Verwendung des Waterfilling-Algorithmus erhalten werden.
Im Vorangegangenen wurden verschiedene Ausführungsbeispiele von Verfahren zur Sendeleistungssteuerung beschrieben. Die Verfahren können in verschiedenen Typen von Kommunikationssystemen und Kommunikationsvorrichtungen angewendet werden, z. B. in einem DSLAM. Außerdem sind die Verfahren auch geeignet für Kommunikationssysteme und Kommunikationsvorrichtungen, welche drahtlose Übertragungskanäle verwenden, wie z. B. bei OFDM-Systemen (OFDM: ”Orthogonal Frequency Division Multiplexing”), d. h. bei Systemen, welche ein auf mehreren orthogonalen Trägersignalen beruhendes Modulationsverfahren zur digitalen Datenübertragung verwenden.
Darüber hinaus sind in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen verschiedene Modifikationen möglich. Zum Beispiel können andere Optimierungsalgorithmen als der Waterfilling-Algorithmus oder der vereinfachte Waterfilling-Algorithmus in Verbindung mit den Verfahren von 3, 16 oder 21 verwendet werden. Darüber hinaus können die Optimierungsalgorithmen beinhalten, dass andere oder zusätzliche Randbedingungen verwendet werden. Zum Beispiel kann auch eine maximale Sendeleistungsdichte definiert werden. Die Anzahl von Übertragungskanälen und/oder von Frequenzsubkanälen kann geeignet gewählt werden. Verschiedene Modelle können verwendet werden, um die Übertragungskanaleigenschaften darzustellen.
Es versteht sich auch, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele geeignet miteinander kombiniert werden können.
Ferner versteht es sich, dass die oben beschriebenen Konzepte durch Hardware, Software oder eine Kombination von Hardware und Software implementiert werden können. Eine Implementierung durch Software kann auf einem digitalen Speichermedium mit elektronisch lesbaren Steuersignalen erfolgen, welche mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können, dass eines der im Vorangegangenen beschriebenen Verfahren ausgeführt wird. Folglich können Ausführungsbeispiele der Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt beinhalten, welches einen auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode aufweist, um ein beliebiges der im Vorangegangenen beschriebenen Verfahren oder Kombinationen davon auszuführen, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird. Mit anderen Worten können Ausführungsbeispiele der Erfindung folglich als ein Computerprogramm realisiert werden, welches einen Programmcode aufweist, um die Ausführung des Verfahrens in einer programmierbaren Steuerungsvorrichtung zu steuern.

Claims

Verfahren zur Sendeleistungssteuerung, wobei das Verfahren umfasst: a) Anwenden eines Optimierungsalgorithmus zur Anpassung eines Sendeleistungsdichtespektrums für jeden aus einer Vielzahl von Übertragungskanälen (310), wobei jeder der Übertragungskanäle (310) eine Vielzahl von Frequenzsubkanälen umfasst; b) Bestimmen eines Übertragungskanals (310), bei welchem nach Anpassung des Sendeleistungsdichtespektrums ein Anteil der Frequenzsubkanäle nicht genutzt ist, und Bestimmen einer Gruppe der übrigen Übertragungskanäle; und c) Anwenden des Optimierungsalgorithmus zur Anpassung des Sendeleistungsdichtespektrums für jeden der Übertragungskanäle (310) aus der Gruppe der übrigen Übertragungskanäle (310) bezüglich des nicht genutzten Anteils der Frequenzsubkanäle.
Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend: d) Wiederholen der Schritte b) und c) mit der Gruppe der übrigen Übertragungskanäle (310).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Optimierungsalgorithmus eine Gesamtbitratenfunktion des Übertragungskanals (310) maximiert.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Gesamtbitratenfunktion B gegeben ist durch
wobei: p_j die Sendeleistung des j-ten Frequenzsubkanals ist, |H_j|² die Leistungsübertragungsfunktion des j-ten Frequenzsubkanals ist, σ_j ² eine Störleistung des j-ten Frequenzsubkanals am Empfänger ist, Γ ein Signal-Rausch-Verhältnis-Lücke-Parameter mit Γ ≥ 1 dB ist, und ƒ_T die Symbolfrequenz ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Gesamtbitratenfunktion B gegeben ist durch
wobei: p_j die Sendeleistung des j-ten Frequenzsubkanals ist, |H_j|² die Leistungsübertragungsfunktion des j-ten Frequenzsubkanals ist, σ_j ² eine Störleistung des j-ten Frequenzsubkanals am Empfänger ist, Γ ein Signal-Rausch-Lücke-Parameter mit Γ ≥ 1 dB ist, und ƒ_T die Symbolfrequenz ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: Zuweisen einer relativen Bitrate an jeden der Übertragungskanäle (310), wobei die relativen Bitraten eine Nominalbitratenverteilung definieren; und Anpassen einer Sendeleistung jedes Übertragungskanals (310) auf solche Weise, dass eine effektive Bitratenverteilung an die Nominalbitratenverteilung angeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, darüber hinaus umfassend: e) iteratives Berechnen einer Gesamtsendeleistung P_i,k+1 für den i-ten Übertragungskanal in dem (k + 1)-ten Iterationsschritt gemäß
wobei: Bg_i,k eine gewichtete Bitrate des i-ten Übertragungskanals in dem k-ten Iterationsschritt ist, welche aus der effektiven Bitrate B_i,k des i-ten Übertragungskanals und einem Gewichtungsfaktor G_i,l des i-ten Übertragungskanals berechnet wird gemäß Bg_i,k+1 = B_i,k/G_i,l, s > 1, α ≥ 1, und M die Anzahl der Übertragungskanäle ist; f) Skalieren der Gesamtsendeleistungen P_i,k jedes Iterationsschritts bezüglich einer maximal zulässigen Sendeleistung P_max gemäß
g) iteratives Berechnen der Gewichtungsfaktoren G_i,l in dem l-ten Iterationsschritt gemäß: G_i,l+1 = G_i,l·(G_i,0/B_i,l)^β, wobei β ≥ 1; h) Skalieren des neu berechneten Gewichtungsfaktors G_i,l gemäß
und i) Wiederholen der Schritte a) bis f) in jedem Iterationsschritt des Schritts g).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei ß abhängig vom Iterationsschritt angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Übertragungskanäle (310) jeweils einer DSL-Leitung entsprechen.
Kommunikationsvorrichtung, umfassend: eine Vielzahl von Übertragungsanschlüssen, welche zur Kopplung mit einem entsprechenden Übertragungskanal (310) ausgestaltet sind, wobei jeder der Übertragungskanäle (310) eine Vielzahl von Frequenzsubkanälen umfasst; und eine Steuerung (250), welche dazu ausgestaltet ist, ein Sendeleistungsdichtespektrum für jeden der Übertragungskanäle (310) auf Basis eines Optimierungsalgorithmus anzupassen, wobei die Steuerung (250) dazu ausgestaltet ist, einen Übertragungskanal (310) zu bestimmen, bei welchem nach Anpassung des Sendeleistungsdichtespektrums ein Anteil der Frequenzsubkanäle nicht genutzt ist, eine Gruppe der übrigen Übertragungskanäle zu bestimmen, und auf Basis des Optimierungsalgorithmus das Sendeleistungsdichtespektrum von jedem der Übertragungskanäle (310) aus der Gruppe der übrigen Übertragungskanäle bezüglich des nicht genutzten Anteils der Frequenzsubkanäle anzupassen.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuerung (250) zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9 ausgestaltet ist.
Verfahren zur Sendeleistungssteuerung, umfassend: Zuweisen einer relativen Bitrate an jeden aus einer Vielzahl von Übertragungskanälen (310), wobei die relativen Bitraten eine Nominalbitratenverteilung definieren; und Anpassen einer Sendeleistung für jeden Übertragungskanal (310) auf solche Weise, dass eine effektive Bitratenverteilung an die Nominalbitratenverteilung angeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Anpassen der Sendeleistung ein iteratives Berechnen einer Sendeleistung für wenigstens einen der Übertragungskanäle (310) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, umfassend: iteratives Berechnen einer Sendeleistung P_i,k+1 für den i-ten Übertragungskanal im (k + 1)-ten Iterationsschritt gemäß
wobei: Bg_i,k eine gewichtete Bitrate des i-ten Übertragungskanals im k-ten Iterationsschritt ist, welche aus der Bitrate B_i,k des i-ten Übertragungskanals und einem vorgegebenen Gewichtungsfaktor G, des i-ten Übertragungskanals berechnet wird gemäß: Bg_i,k+1 = B_i,k/G_i, s > 1, α ≥ 1, und M die Anzahl der Übertragungskanäle ist; und Skalieren der Sendeleistungen P_i,k jedes Iterationsschritts bezüglich einer maximal zulässigen Sendeleistung P_max gemäß
Verfahren nach Anspruch 14, wobei α abhängig vom Iterationsschritt angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Übertragungskanäle (310) jeweils einer DSL-Leitung entsprechen.
Kommunikationsvorrichtung, umfassend: eine Vielzahl von Übertragungsanschlüssen, welche zur Kopplung mit einem entsprechenden Übertragungskanal (310) ausgestaltet sind; und eine Steuerung (250), welche dazu ausgestaltet ist, jedem der Übertragungskanäle (310) eine relative Bitrate zuzuweisen, wobei die relativen Bitraten eine Nominalbitratenverteilung definieren, und eine Sendeleistung für jeden Übertragungskanal (310) auf solche Weise anzupassen, dass eine effektive Bitratenverteilung an die Nominalbitratenverteilung angeglichen wird.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Steuerung (250) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 16 ausgestaltet ist.
Verfahren zur Sendeleistungssteuerung, umfassend: Anwenden eines Optimierungsalgorithmus zur Anpassung eines Sendeleistungsdichtespektrums wenigstens eines Übertragungskanals (310) mit einer Vielzahl von Frequenzsubkanälen, wobei der Optimierungsalgorithmus eine Gesamtbitratenfunktion des Übertragungskanals (310) maximiert, welche gegeben ist durch
wobei: p_j die Sendeleistung des j-ten Frequenzsubkanals ist, |H_j|² die Leistungsübertragungsfunktion des j-ten Frequenzsubkanals ist, σ_j ² eine Störleistung des j-ten Frequenzsubkanals am Empfänger ist, Γ ein Signal-Rausch-Verhältnis-Lücke-Parameter mit Γ ≥ 1 dB ist, und ƒ_T die Symbolfrequenz ist.
Verfahren nach Anspruch 19, umfassend: Vorgeben einer maximalen Sendeleistung des Übertragungskanals (310).
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, umfassend: Vorgeben einer maximalen Sendeleistungsdichte des Übertragungskanals (310).
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei der Übertragungskanal (310) einer DSL-Leitung entspricht.
Kommunikationsvorrichtung, umfassend: wenigstens einen Übertragungsanschluss, welcher zur Kopplung mit einem Übertragungskanal (310) mit einer Vielzahl von Frequenzsubkanälen ausgestaltet ist; und eine Steuerung (250), welche dazu ausgestaltet ist, einen Optimierungsalgorithmus anzuwenden, um ein Sendeleistungsdichtespektrum des Übertragungskanals anzupassen, wobei der Optimierungsalgorithmus eine Gesamtbitratenfunktion des Übertragungskanals maximiert, welche gegeben ist durch
wobei: p_j die Sendeleistung des j-ten Frequenzsubkanals ist, |H_j|² die Leistungsübertragungsfunktion des j-ten Frequenzsubkanals ist, σ_j ² eine Störleistung des j-ten Frequenzsubkanals am Empfänger ist, Γ ein Signal-Rausch-Verhältnis-Lücke-Parameter mit Γ ≥ 1 dB ist, und ƒ_T die Symbolfrequenz ist.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Steuerung (250) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 19 bis 22 ausgestaltet ist.