SE526910C2

SE526910C2 - Modulated bit stream transmission method in digital subscriber line system, involves scrambling bit stream consisting of dummy and user data, such that power of dummy data is lower than power of user data

Info

Publication number: SE526910C2
Application number: SE0300695A
Authority: SE
Inventors: Magnus Johansson
Original assignee: Upzide Labs Ab
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2005-11-15
Also published as: SE0300695L; SE0300695D0

Abstract

The symbols are generated randomly from a predefined symbol alphabet stored in a look-up table. The bit stream consisting of dummy and user data, is scrambled by bitwise modulo-2 addition between the quadrature amplitude modulated (QAM) bit stream and randomly generated symbols. The scrambling is performed such that power of dummy data is lower than power of user data and scrambled bit stream is transmitted. Independent claims are also included for the following: (1) computer program product comprising software code for storing modulated bit stream transmission program; (2) transmitter; (3) receiver; and (4) transceiver.

Description

30 Observationsvektorn avkodas av en vektormottagare 105 som producerar ett estimat rñ av symbolen som sänds. The observation vector is decoded by a vector receiver 105 which produces an estimate of the symbol being transmitted.

Digital kommunikation kräver att det finns en metod för att synkronisera mottagaren med sändaren för att avkoda data korrekt. Kanalen över vilken kommunikationen sker introducerar även normalt en linjär transformation av signalen, vilket resulterar i att en utjämningsmetod krävs. Synkronisering och utj ämningsmetoder kan variera mellan olika kommunikationssystem.Digital communication requires that there is a method of synchronizing the receiver with the transmitter to decode data correctly. The channel over which the communication takes place also normally introduces a linear transformation of the signal, which results in a smoothing method being required. Synchronization and equalization methods may vary between different communication systems.

Metoderna utvecklas emellertid ofta under antagandet att det sända datat på något sätt är slumpmässigt, vanligtvis genom att scrambla datat för moduleringen med en pseudobrusfrekvens som även är känd vid mottagaren.However, the methods are often developed under the assumption that the transmitted data is in some way random, usually by scrambling the data for the modulation with a pseudo-noise frequency which is also known to the receiver.

Scramblingsanordningen garanterar att även om det inkommande datat består av långa sekvenser med konstanta mönster, så år datat över kanalen slumpmässigt. En speciell situation där långa sekvenser med konstant mönster normalt förekommer i dataströmmen är då det inte finns något användardata, d.v.s. sändaren mäste fylla datakanalen med dummydata. Scramblingen garanterar att effektnivän på kanalen är approximativt konstant och oavsett om datainnehållet är användardata eller dummydata. Medelenergin per rnodulationsintervall är E =-EE= (i) där Ei är energinivån för en speciell konstellationspunkt och är symbolalfabetets storlek som är lika med antalet konstellationspunkter.The scrambling device guarantees that even if the incoming data consists of long sequences with constant patterns, the data across the channel is random. A special situation where long sequences with a constant pattern normally occur in the data stream is when there is no user data, i.e. the transmitter must fill the data channel with dummy data. The scrambling guarantees that the power level on the channel is approximately constant and regardless of whether the data content is user data or dummy data. The average energy per modulation interval is E = -EE = (i) where Ei is the energy level of a particular constellation point and is the size of the symbolic alphabet which is equal to the number of constellation points.

Däremot i många applikationer, som t.ex. Very high data rate Digital Subscriber Line (VDSL) system kan det vara önskvärt att kunna sända med en låg effekt då det inte finns något användardata att sända. Beroende på applikationstypen kan detta resultera i reducerad överhörning, reducerad radiofrekvensinterferens och/ eller reducerad energikonsumtion i ledningsdrivkretsama.However, in many applications, such as Very high data rate Digital Subscriber Line (VDSL) system, it may be desirable to be able to transmit with a low power as there is no user data to transmit. Depending on the type of application, this can result in reduced crosstalk, reduced radio frequency interference and / or reduced power consumption in the line drives.

Existerande lösningar kräver att sändaren och mottagaren kommer överens om att ingå en speciell effektreduceringsmod då sändaren förutser en tidsperiod då 10 l5 20 25 inget användardata kommer att sändas. En multibärarspeciﬁk lösning visas i EP 883269 A1.Existing solutions require that the transmitter and receiver agree to enter into a special power reduction mode as the transmitter anticipates a period of time when no user data will be transmitted. A multi-carrier specific solution is shown in EP 883269 A1.

Det är emellertid ofta svårt att prediktera användardatats uppförande. Att ingå och att lämna en speciell effektreduktionsmod kräver kommunikation mellan sändaren och mottagaren och tar därför tid i anspråk. T idsperioden då inget användardata finns att sändas måste vara längre än tiden som det tar att nå en överenskommelse mellan sändaren och mottagaren. Under effektreduktionsmoden, är sändaren och mottagaren fortfarande anslutna, men en övergång till effektreduktionsmoden betyder att sändaren utför det följande för att nä en överenskommelse med mottagaren: - Sändaren kräver information om ingen data kommer att sändas i den omedelbara framtiden. Denna information baseras ofta pä mätningar och antaganden.However, it is often difficult to predict the behavior of user data. Entering into and leaving a special power reduction mode requires communication between the transmitter and receiver and therefore takes time. The time period when no user data is available to be transmitted must be longer than the time it takes to reach an agreement between the transmitter and the receiver. During the power reduction mode, the transmitter and receiver are still connected, but a switch to the power reduction mode means that the transmitter performs the following to reach an agreement with the receiver: - The transmitter requires information if no data will be transmitted in the immediate future. This information is often based on measurements and assumptions.

- Bestämma den exakta tidpunkten för övergången till effektreduktionsmoden och kommunicera tidpunkten till mottagaren.- Determine the exact time of the transition to the power reduction mode and communicate the time to the receiver.

- Motta en bekräftelse från mottagaren.- Receive a confirmation from the recipient.

En övergång frän effektreduktionsmoden betyder att sändaren utför följande: - Bestämma en exakt tidpunkt för övergången från effektreduktionsmoden och kommunicera tidpunkten till mottagaren.A transition from the power reduction mode means that the transmitter performs the following: - Determine an exact time for the transition from the power reduction mode and communicate the time to the receiver.

Dessa lösningar fungerar inte dä användardata och dummydata är kraftigt interfolierade. Att ingå och lämna effektreduktionsmoden leder även till komrnunikationsoverhead genom en ökad signalering.These solutions do not work when user data and dummy data are heavily interleaved. Entering and leaving the power reduction mode also leads to communication overhead through increased signaling.

Det är även önskvärt att dummydatats värden är slumpmässiga för att undvika t.ex. större toppar i utsignalen. 20 25 526 910 u o o o co av. . . - | - n ø o o ~ 0 o» SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla metoder och arrangemang för att reducera sändningseffekt då inget användardata sänds enligt utföringsformer av föreliggande uppñnning.It is also desirable that the values of the dummy data be random to avoid e.g. larger peaks in the output signal. 20 25 526 910 u o o o co av. . . - | SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide methods and arrangements for reducing transmission power when no user data is transmitted according to embodiments of the present invention.

Det ovannämnda syftet uppnås genom arrangemang enligt patentkrav 12, 13 och 21, genom en datorprogramprodukt enligt patentkrav lO och 11 och genom metoder enligt patentkrav l och 2.The above-mentioned object is achieved by arrangements according to claims 12, 13 and 21, by a computer program product according to claims 10 and 11 and by methods according to claims 1 and 2.

Metoden enligt föreliggande uppﬁnning gör det möjligt att reducera sändningseffekt då inget användardata sänds. Metoden innefattar stegen att generera symboler slumpmässigt från ett fördefinierat symbolalfabet Q som är en underuppsättníng av ett symbolalfabet M, scrambla en bitström som representeras av symboler från symbolalfabetet M genom att utföra bitvis modulo-Q-addition mellan den modulerade bitströmmen och de slumpmässigt genererade symbolerna från Q, och sända nämnda scramlade bitström. Det fördefinierade symbolalfabetet Q är definierat så att sändningseffektnivån för dummydatat är väsentligen lägre än användardatats sändningseffektnivå.The method according to the present invention makes it possible to reduce transmission power when no user data is transmitted. The method includes the steps of generating symbols randomly from a predefined symbol alphabet Q which is a subset of a symbol alphabet M, scrambling a bit stream represented by symbols from the symbol alphabet M by performing bitwise modulo-Q addition between the modulated bitstream and the randomly generated symbols from Q, and transmitting said scrambled bitstream. The predefined symbol alphabet Q is defined so that the transmission power level of the dummy data is substantially lower than the transmission power level of the user data.

Metoden enligt föreliggande uppfinning, innefattar stegen att generera symboler slumpmässigt från symbolalfabetet Q synkront med sändaren för den mottagna bitströmmen och scrambla den mottagna bitströmmen för att återskapa estimerade meddelandesymboler från symbolalfabetet M genom att utföra bitvis modulo-2-addition mellan den mottagna bitströmmen och de slumpmässigt genererade symbolerna från Q, gör det möjligt att reducera sändningseffekten då inget användardata sänds.The method of the present invention comprises the steps of generating symbols randomly from the symbol alphabet Q synchronously with the transmitter of the received bit stream and scrambling the received bit stream to recreate estimated message symbols from the symbol alphabet M by performing bitwise modulo-2 addition between the received bit stream and the random bit stream generated symbols from Q, makes it possible to reduce the transmission power when no user data is transmitted.

Datorprograrnprodukten som är direkt nedladdningsbar i ett internt minne i en dator inuti en mottagare eller sändare i ett digitalt kommunikationssystem enligt föreliggande uppﬁnning innefattande mjukvarukoddelarna för att utföra stegen för nämnda metoder, gör det möjligt att reducera sändningseffekten då inget användardata sänds. 20 25 30 5 2 e 9 1 o . fä; . 211; Datorprogramprodukten som lagras på ett datoranvändbart medium, innefattande läsbart program för att förorsaka en dator, inuti en mottagare eller sändare i ett digitalt kommunikationssystem att styra en exekvering av stegen för nämnda metoder enligt föreliggande uppﬁnning gör det möjligt att reducera sändningseffekten då inget användardata sänds.The computer program product which is directly downloadable in an internal memory of a computer inside a receiver or transmitter in a digital communication system according to the present invention comprising the software code parts for performing the steps of said methods, makes it possible to reduce the transmission power when no user data is transmitted. 20 25 30 5 2 e 9 1 o. beast; . 211; The computer program product stored on a computer usable medium, including readable program for causing a computer, inside a receiver or transmitter in a digital communication system to control an execution of the steps of said methods according to the present invention makes it possible to reduce the transmission power when no user data is transmitted.

Sändaren enligt föreliggande uppﬁnning gör det möjligt att reducera sändningseffekt då inget användardata sänds. Sändaren innefattar medel för att sända en modulerad bitström innefattande användardata och dummydata, varvid det modulerade användardatat representeras av symboler från ett symbolalfabet M, det modulerade dummydatat representeras av en symbol mn.The transmitter according to the present invention makes it possible to reduce transmission power when no user data is transmitted. The transmitter comprises means for transmitting a modulated bitstream comprising user data and dummy data, the modulated user data being represented by symbols from a symbol alphabet M, the modulated dummy data being represented by a symbol mn.

Sändaren innefattar vidare medel för att generera symboler slumpmässigt frän ett fördeﬁnierat symbolalfabet Q som är en under uppsättning av M, medel för att scrambla bitströmmen genom att utföra bitvis modulo-Z-addition mellan den modulerade bitströmmen och de slumpmässigt genererade symbolerna från Q, och medel för att sända nämnda scramblade bitström. Det fördefinierade symbolalfabetet Q är definierat så att sändningseffektnivån för dummydatat är väsentligen lägre än sändningseffektnivån för användardatat.The transmitter further comprises means for generating symbols randomly from a predetermined symbol alphabet Q which is a subset of M, means for scrambling the bitstream by performing bitwise modulo-Z addition between the modulated bitstream and the randomly generated symbols from Q, and means to transmit said scrambled bitstream. The predefined symbol alphabet Q is defined so that the transmission power level of the dummy data is substantially lower than the transmission power level of the user data.

Mottagaren enligt föreliggande uppfinning gör det möjligt att reducera sändningseffekten då inget användardata används. Mottagaren innefattar medel för att motta en bitström varvid bitströmmen sänds och scramblas av nämnda sändare. Mottagaren innefattar ytterligare medel för att synkront med sändaren för den mottagna bitströmmen generera symboler slumpmässigt från symbolalfabetet Q och medel för att scrambla den mottagna bitströmmen genom att utföra bitvis modulo-Q-addition mellan den mottagna bitströmmen och de slumpmässigt genererade symbolerna från Q för att återskapa estimerade meddelandesymboler från symbolalfabetet M.The receiver according to the present invention makes it possible to reduce the transmission power when no user data is used. The receiver comprises means for receiving a bitstream, the bitstream being transmitted and scrambled by said transmitter. The receiver includes additional means for synchronously generating symbols randomly from the symbol alphabet Q with the transmitter of the received bitstream and means for scrambling the received bitstream by performing bitwise modulo-Q addition between the received bitstream and the randomly generated symbols from Q to recreate estimated message symbols from the symbol alphabet M.

Sändaremottagaren enligt föreliggande uppfinning innefattar nämnda sändare och nämnda mottagare och gör det möjligt att reducera sändningseffekten då inget användardata sänds. l0 15 20 25 30 526 910 En fördel med metoden enligt föreliggande uppfinning är att den är automatisk och att effektreduktionen är ögonblicklig och inte resulterar i kommunikationsoverhead.The transmitter receiver according to the present invention comprises said transmitter and said receiver and makes it possible to reduce the transmission power when no user data is transmitted. An advantage of the method of the present invention is that it is automatic and that the power reduction is instantaneous and does not result in communication overhead.

En ytterligare fördel är att metoden enligt föreliggande uppfinning ej bestämmer typen av ﬂernivåkodning (QAM etc.) eller dataprotokollet som används (ATM, VDSL, HDLC etc.). Dessutom fungerar det med enbärarsystem såväl som med multibärarsystem. Den kan även samexistera med andra metoder som t.ex. metoden som visas i EP 883269.A further advantage is that the method according to the present invention does not determine the type of level coding (QAM etc.) or the data protocol used (ATM, VDSL, HDLC etc.). In addition, it works with single-carrier systems as well as with multi-carrier systems. It can also coexist with other methods such as the method shown in EP 883269.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig. 1 är ett schematiskt blockdiagram som illustrerar ett digitalt kommunikationssystem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic block diagram illustrating a digital communication system.

Fig. 2 illustrerar ett exempel med lö-QAM med ett av många möjliga numreringsscheman.Fig. 2 illustrates an example of pay QAM with one of many possible numbering schemes.

Fig. 3 är ett schematiskt blockdiagram som illustrerar ett nät där föreliggande uppfinning kan implementeras.Fig. 3 is a schematic block diagram illustrating a network in which the present invention may be implemented.

Fig. 4a är ett schematiskt blockdiagram som illustrerar en sändare och en mottagare som använder bitvis modulo-Q-addition varvid m0=O i enlighet med en första föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.Fig. 4a is a schematic block diagram illustrating a transmitter and a receiver using bitwise modulo-Q addition wherein m0 = 0 in accordance with a first preferred embodiment of the present invention.

Fig. 4b är ett schematiskt blockdiagram som illustrerar en sändare och en mottagare som använder bitvis modulo-Q-addition varvid mo* 0 i enlighet med en första utföringsform av föreliggande uppfinning.Fig. 4b is a schematic block diagram illustrating a transmitter and a receiver using bitwise modulo-Q addition wherein mo * 0 in accordance with a first embodiment of the present invention.

Fig. Sa är ett schematiskt blockdiagram som illustrerar en sändare och en mottagare som använder transformationsmatriser varvid m0=0 i enlighet med en andra utföringsform av föreliggande uppfinning. l0 15 20 25 Fig. 5b är ett schematiskt blockdiagram som illustrerar en sändare och en mottagare som använder transformationsmatriser moaﬁO i enlighet med en andra utföringsform av föreliggande uppfinning.Fig. 5a is a schematic block diagram illustrating a transmitter and a receiver using transform matrices where m0 = 0 in accordance with a second embodiment of the present invention. Fig. 5b is a schematic block diagram illustrating a transmitter and a receiver using transform matrices moo ﬁ 0 in accordance with a second embodiment of the present invention.

Fig. 6a visar ett ílödesschema av en metod för sändning i enlighet med föreliggande uppfinning.Fig. 6a shows a flow chart of a method of transmission in accordance with the present invention.

Fig. 6b visar ett ﬂödesschema för en metod för mottagning enligt: föreliggande uppfinning.Fig. 6b shows a fate diagram of a method of reception according to the present invention.

DETALJERAD BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFGRMER Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas i detalj här nedan med hänvisning till de medföljande ritningarna där föredragna utföringsformer visas.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail below with reference to the accompanying drawings in which preferred embodiments are shown.

Uppfinningen kan emellertid utföras på många olika sätt och bör ej begränsas till de utföringsformer som visas häri; dessa utföringsformer är tillhandahållna för att beskrivningen skall vara noggrann och fullständig och visar uppfinningens omfattning för fackmannen på området. I ritningarna visar hänvisningsbeteckningarna motsvarande element.However, the invention may be embodied in many different ways and should not be limited to the embodiments shown herein; these embodiments are provided for the purpose of the description being accurate and complete and show the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the reference numerals show corresponding elements.

Metoden enligt föreliggande uppfinning implementeras företrädesvis i en sändaremottagare 303, 304 i ett digitalt telekommunikationssystem såsom illustreras i figur 3. Det digitala telekommunikationssystemet kan vara ett Digital Subscriber Line (DSL) system som t.ex. ett Very high data rate (V)DSL- eller ett Asymetrical (A)DSL-system. Asynchronous Transfer Mode (ATM) och en oktettbaserad High level Data Link Control (HDLC) är exempel pä protokoll som kan användas i nämnda system.The method of the present invention is preferably implemented in a transceiver 303, 304 in a digital telecommunication system as illustrated in Figure 3. The digital telecommunication system may be a Digital Subscriber Line (DSL) system such as e.g. a Very high data rate (V) DSL or an Asymmetric (A) DSL system. Asynchronous Transfer Mode (ATM) and an octet-based High level Data Link Control (HDLC) are examples of protocols that can be used in the said system.

Sändaremottagaren i enlighet med föreliggande uppfinning innefattar en sändare och en mottagare. Sändaremottagarna kan vara placerade inuti en nätterminal (NT) 303, t.ex. ett VDSL-datamodem och i en optisk nätenhet (ONU) 304 i t.ex. ett VDSL-nät. NT 303 och ONU 304 är anslutna och kommunicerar genom att använda protokoll som tex. VDSL eller ADSL. NT 303 är vidare 10 15 20 25 30 o .g' . u. : oo s:0o noob oc: ansluten till olika terrninalutrustningar 301, 302 som t.ex. bredbandsterminaler eller Plain Old Telephone System- (POTS) eller Integrated Service Digital Network-Basic Access (ISDN-BA)-terminaler. ONU 304 är ansluten till det resterande nätet.The transmitter receiver in accordance with the present invention comprises a transmitter and a receiver. The transceivers may be located inside a night terminal (NT) 303, e.g. a VDSL data modem and in an optical network device (ONU) 304 in e.g. a VDSL network. NT 303 and ONU 304 are connected and communicate using protocols such as. VDSL or ADSL. NT 303 is further 10 15 20 25 30 o .g '. u.: oo s: 0o noob oc: connected to various terminal equipment 301, 302 such as. broadband terminals or Plain Old Telephone System (POTS) or Integrated Service Digital Network-Basic Access (ISDN-BA) terminals. ONU 304 is connected to the remaining network.

Metoderna och arrangemangen i enlighet med föreliggande uppfinning kommer hädanefter att beskrivas i ett system där QAM används som modulationsteknik.The methods and arrangements in accordance with the present invention will hereinafter be described in a system using QAM as a modulation technique.

Det år emellertid uppenbart för en fackman på området att föreliggande uppfinning kan implementeras med andra multinivämodulationstekniker som t.ex. pulsamplitudsmodulation (PAM).However, it is obvious to a person skilled in the art that the present invention can be implemented with other multilevel modulation techniques such as e.g. pulse amplitude modulation (PAM).

Figur 4a illustrerar en sändare 400 och en mottagare 404 i enlighet med en första föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. Sändaren 400 är anordnad att sända en modulerad bitström m0...mM-1. Bitströmmen moduleras av en modulator (ej visad i figur 4a) i enlighet med en multinivämodulationsteknik som t.ex. lö-QAM. Bitströmmen innefattar användardata och dummydata. Då sändaren är ansluten till mottagaren, sänds bitströmmen från sändaren till mottagaren. Dummydata sänds då det inte finns något användardata att sända. Den modulerade bitströmmen representeras av ett symbolalfabet M som innefattar symbolerna m0....mM.1, varvid dummydatat representeras av symbolen m0. Sändaren innefattar en vektorsändare 403, som konverterar meddelandesymbolerna rno....mM.1 såsom visas i figur 2 till vektorer med reella tal, och en modulator. I en första föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning såsom visas i figur 4a, scramblas bitströmmen med slumpmässigt genererade symboler från ett fördefinierat symbolalfabet Q före den konverteras av vektorsändaren. En Pseudo-Random Binary Sequence (PRBS)-generator 401 genererar slumpmässigt symboler q0....qk-1 från alfabetet Q lagrat i en lookup-tabell 402, varvid k symbolerna scramblas sedan med bitströmmen med en bitvis modulo-2- addition mellan var och en av bitarna från bitströmmen och en slumpmässigt genererad symbol från Q. Scramblingen av bitströmmen som innefattar användardata och dummydata resulterar i att durnmydatats effekt är 10 15 20 25 n Q 0 Q ø ø u a u I o oo väsentligen lägre än användardatats effekt. Den bitvisa modulo-2-additionen definieras som A B A+B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Mottagaren 404 är anordnad att motta den scramblade modulerade vektorn som sänds av sändaren 400. Den scramblade modulerade vektorn påverkas av den använda kanalens vågform. Mottagaren 404 innefattar en detektor (ej visad i figur 4a) som återskapar en vektor som motsvarar den sända vektorn genom att korrelera den mottagna vektorn med en funktion som är lika med den förväntade vektorn. Mottagaren 404 innefattar ytterligare en vektormottagare 407. Vektormottagaren 407 konverterar åter den mottagna vektorn till meddelandesymboler q0....qk.1, d.v.s. den bestämmer vilka av meddelandepunkterna qo....qk.1 som är närmast den detekterade och den återskapade vektorn. En modulerad bitström q0....qk-1 har följaktligen äterskapats. Det bör emellertid noteras att vektormottagaren mottar hela M och inte endast underuppsättningen Q.Figure 4a illustrates a transmitter 400 and a receiver 404 in accordance with a first preferred embodiment of the present invention. The transmitter 400 is arranged to transmit a modulated bitstream m0 ... mM-1. The bitstream is modulated by a modulator (not shown in Figure 4a) in accordance with a multilevel modulation technique such as e.g. Sat-QAM. The bitstream includes user data and dummy data. When the transmitter is connected to the receiver, the bitstream is transmitted from the transmitter to the receiver. Dummy data is sent when there is no user data to send. The modulated bitstream is represented by a symbol alphabet M which includes the symbols m0 .... mM.1, the dummy data being represented by the symbol m0. The transmitter comprises a vector transmitter 403, which converts the message symbols rno .... mM.1 as shown in Figure 2 into vectors with real numbers, and a modulator. In a first preferred embodiment of the present invention as shown in Figure 4a, the bitstream is scrambled with randomly generated symbols from a predefined symbol alphabet Q before being converted by the vector transmitter. A Pseudo-Random Binary Sequence (PRBS) generator 401 randomly generates symbols q0 .... qk-1 from the alphabet Q stored in a lookup table 402, the k symbols then being scrambled with the bitstream with a bitwise modulo-2 addition between each of the bits from the bitstream and a randomly generated symbol from Q. The scrambling of the bitstream that includes user data and dummy data results in the power of the durnmydata data being substantially lower than the power of the user data. The bitwise modulo-2 addition is defined as AB A + B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 The receiver 404 is arranged to receive the scrambled modulated vector transmitted by the transmitter 400. The scrambled modulated vector is affected by the channel used. waveform. The receiver 404 includes a detector (not shown in Figure 4a) that recreates a vector corresponding to the transmitted vector by correlating the received vector with a function equal to the expected vector. The receiver 404 further includes a vector receiver 407. The vector receiver 407 again converts the received vector into message symbols q0 .... qk.1, i.e. it determines which of the message points qo .... qk.1 is closest to the detected and the recreated vector. A modulated bitstream q0 .... qk-1 has consequently been created. It should be noted, however, that the vector receiver receives the entire M and not just the subset Q.

I en första utföringsform av föreliggande uppfinning scramblas signalen som bestäms av vektormottagaren genom slumpmässigt genererade symboler från det fördeﬁníerade symbolalfabetet Q. En PRBS-generator 405 som är synkroniserad med en PRBS-generator 401 i sändaren genererar slumpmässigt symboler från alfabetet Q lagrat i lookuptabellen 406. Bitströmmen scramblas sedan med den slumpmässigt genererade symbolen genom en bitvis modu1o-2- addition för att återskapa de estimerade meddelandesymbolerna rñ0.... rñ M4.In a first embodiment of the present invention, the signal determined by the vector receiver is scrambled by randomly generated symbols from the generated symbol alphabet Q. A PRBS generator 405 which is synchronized with a PRBS generator 401 in the transmitter randomly generates symbols from the alphabet Q 40 stored in looku. The bitstream is then scrambled with the randomly generated symbol through a bitwise modu1o-2 addition to recreate the estimated message symbols rñ0 .... rñ M4.

Bitströmmens scrambling med effektreduktionsunderuppsättningen Q skiljer sig från scramblingen som används i den kända tekniken genom att Q är i enlighet med föreliggande uppñnning vald så att dummydatat i dataströmmen 10 15 20 25 o n ø ø oc o: a o o U u o Q I Q ø | o nu 10 ger en önskad effektreduktion. D.v.s., det scramblade dummydatats effekt är väsentligen lägre än det scramblade anvåndardatats effekt.The bitstream scrambling with the power reduction subset Q differs from the scrambling used in the prior art in that Q is selected in accordance with the present invention so that the dummy data in the data stream 10 15 20 25 o n ø ø oc o: a o o U u o Q I Q ø | o now 10 gives a desired power reduction. That is, the power of the scrambled dummy data is substantially lower than the power of the scrambled user data.

Nedan beskrivs scramblíngen av bitströmmen med de fördeñnierade symbolerna från Q ytterligare. I enlighet med föreliggande uppfinning, år Q en underuppsättning av M. Q innefattar symmetriskt placerade konstellationspunkter representerade av qj från symbolalfabetet Q.The scrambling of the bitstream with the predetermined symbols from Q is further described below. In accordance with the present invention, Q is a subset of M. Q includes symmetrically placed constellation points represented by qj from the symbolic alphabet Q.

Den genererade pseudo-random sekvensen måste även vara känd hos mottagaren så att mappningen kan avkodas av mottagaren såsom visas i figurerna 4a och Sa. Medelenergin per modulationsintervall för dummydatat är då Edummy = där Q betecknar antalet element i Q, vilket ger det maximala effektreduktionsförhàllandet EÛVUFUgU r = -í- E dunzmy Som ett exempel, ger en 4-bitskonstellation såsom i 16-QAM, d.v.s.The generated pseudo-random sequence must also be known to the receiver so that the mapping can be decoded by the receiver as shown in Figures 4a and 5a. The average energy per modulation interval for dummy data is then Edummy = where Q denotes the number of elements in Q, which gives the maximum power reduction ratio EÛVUFUgU r = -í- E dunzmy As an example, gives a 4-bit constellation as in 16-QAM, i.e.

M={O,1,2,...14,15} i figur 2 med en effektreduktionsunderuppsättning Q = {O,5,10,15} genom att använda ekvationerna 1, 2 och 3 ett maximalt effektreduktionsförhållande på r = 5.M = {0, 1,2, ... 14,15} in Figure 2 with a power reduction subset Q = {0, 5,10,15} using equations 1, 2 and 3 a maximum power reduction ratio of r = 5.

Det bör noteras att den visade mottagaren respektive sändaren gäller då m0=0. I det allmänna fallet innefattar lookup-tabellen m0+Q vilket resulterar i att m0+q1 genereras från lookup-tabellen med hjälp av PRBS-generatorn som visas i figur 4b. l0 20 25 30 9 1 o . It should be noted that the displayed receiver and transmitter respectively apply when m0 = 0. In the general case, the lookup table includes m0 + Q which results in m0 + q1 being generated from the lookup table using the PRBS generator shown in Figure 4b. l0 20 25 30 9 1 o.

F26 11 En fördel med metoden enligt den första föredragna utföringsformen är att den är mycket enkel att implementera.An advantage of the method according to the first preferred embodiment is that it is very simple to implement.

En sändare 500 och en mottagare 504 i enlighet med en andra utföringsfonn av föreliggande uppfinning illustreras i figur Sa. Det skall noteras att vektorsändarens 503 funktion och vektormottagarens 507 funktion liknar funktionen för vektorsändaren 403 respektive vektorrnottagaren 407 enligt den första utföringsformen som visas i figur 4a.A transmitter 500 and a receiver 504 in accordance with a second embodiment of the present invention are illustrated in Figure 5a. It should be noted that the function of the vector transmitter 503 and the function of the vector receiver 507 are similar to the function of the vector transmitter 403 and the vector receiver 407, respectively, according to the first embodiment shown in Figure 4a.

I den andra utföringsformen av föreliggande uppfinning, utförs en mappning genom att utföra en modulo-Q-addition mellan den modulerade bitströmmen och ett konstant värde q0 från en andra effektreduktionsunderuppsättning Q.In the second embodiment of the present invention, a mapping is performed by performing a modulo-Q addition between the modulated bitstream and a constant value q0 from a second power reduction subset Q.

Den mappade bitströmmen sänds sedan till vektorsändaren 503. Utvektorn från vektorsändaren multipliceras sedan med en transformationsmatris Rj frän en uppsättning transformationsmatriser Rj som lagras i en lookup-tabell 506 som visas i figur Sa. Transformationsmatrisen Rj genereras slumpmässigt av en PRBS-generator 505. I enlighet med föreliggande uppfinning, transformerar varje transformationsmatris i figur 5a Q 90 grader. Riktningen pä den 90- gradiga transformatíonen bestäms följaktligen slumpmässigt av PRBS- generatorn. Om modulationsmetoden är QAM (N=2) och vektorerna representeras av komplexa tal, degenereras uppsättningen transformationsmatriser till { 1, i, -l, ~i}. D.v.s. resultatet av matrismultiplikationen är komplex multiplikation då dimensionen är 2. I fallet med QAM, innefattar Q fyra element, m0, m0 vriden 90 graden, m0 vriden 180 grader och m0 vriden 270 grader.The mapped bitstream is then sent to the vector transmitter 503. The vector from the vector transmitter is then multiplied by a transform matrix Rj from a set of transformation matrices Rj stored in a lookup table 506 shown in Figure 5a. The transformation matrix Rj is randomly generated by a PRBS generator 505. In accordance with the present invention, each transformation matrix in Figure 5a Q transforms 90 degrees. The direction of the 90-degree transformation is consequently determined randomly by the PRBS generator. If the modulation method is QAM (N = 2) and the vectors are represented by complex numbers, the set of transformation matrices degenerates to {1, i, -1, ~ i}. I.e. the result of the matrix multiplication is complex multiplication when the dimension is 2. In the case of QAM, Q includes four elements, m0, m0 rotated 90 degrees, m0 rotated 180 degrees and m0 rotated 270 degrees.

Det bör notrase att mottagaren 504 och sändaren 500 som visas gäller för m0=0. I det allmänna fallet är datasymbolema m; scramblade med m0+Q, vilket resulterar i att m0 + qi genereras från lookup-tabellen med hjälp av PRBS- generatorn som visas i ﬁgur 5b.It should be noted that the receiver 504 and the transmitter 500 shown apply to m0 = 0. In the general case, the data symbols are m; scrambled with m0 + Q, resulting in m0 + qi being generated from the lookup table using the PRBS generator shown in Figure 5b.

Huvudídén med föreliggande uppfinning är följaktligen att scrambla en bitström, som representeras av symboler från symbolalfabetet M som innefattar l0 15 25 u n a u u n ø n a o I co 12 användardata och dummydata med slumpmässigt genererade symboler från ett fördefinierat alfabet Q för att väsentligen reducera sändningseffekten då dummydata sänds i förhållande till sändningseffekten för användardatat.Accordingly, the main idea of the present invention is to scramble a bitstream, which is represented by symbols from the symbol alphabet M which includes user data and dummy data with randomly generated symbols from a predefined alphabet Q to substantially reduce the transmission power when dumb data relation to the transmission power of user data.

Dessutom är Q en underuppsättning av M.In addition, Q is a subset of M.

Q väljs följaktligen genom att utföra de följande stegen: v Välj ett lämpligt reduktionsförhållande som bestämmer ett värde för en önskad Eoommy, eftersom Eav är känt eller möjlig att bestämma. Se formel (3). v Bestäm ett Q som resulterar i ett värde nära det önskade Eoummy- Q innefattar ett antal meddelandepunkter, företrädesvis fyra meddelandepunkter (qo, qi, qg, qg) som ligger symmetriskt runt koordinaternas origo (0,0). Meddelandepunkterna, t.ex. fyra meddelandepunkter (qo, qi, qz, qs), representerar signalvektorer (so, si, so, so), varvid signalvektorernas längd är lika, d.v.s., I till so respektive S3 till so är 90 grader. För t.ex. 8-QAM, 16-QAM och 32-QAM, innefattar Q följaktligen företrädesvis de fyra innersta meddelandepunkterna för sol] =|ls1l|=|js2|| =||ss|| och vinkelinkrementen från so till s1, si till S2, s; M, då M representeras graﬁskt såsom i figur 2.Consequently, Q is selected by performing the following steps: v Select an appropriate reduction ratio that determines a value for a desired Eoommy, since Eav is known or possible to determine. See formula (3). v Determine a Q that results in a value close to the desired Eoummy- Q includes a number of message points, preferably four message points (qo, qi, qg, qg) that are symmetrical around the origin of the coordinates (0,0). The message points, e.g. four message points (qo, qi, qz, qs), represent signal vectors (so, si, so, so), the length of the signal vectors being equal, i.e., I to so and S3 to so, respectively, are 90 degrees. For e.g. 8-QAM, 16-QAM and 32-QAM, therefore, Q preferably comprises the four innermost message points for sol] = | ls1l | = | js2 || = || ss || and the angular increments from so to s1, s1 to s2, s; M, when M is represented graphically as in Figure 2.

De enda praktiska val av dummydatamönster som fungerar för alla storlekar på symbolalfabet M är en binär sekvens med bara nollor eller bara ettor, d.v.s. mo är konsistent representerat av nollor eller ettor. Här följer två exempel på verkliga användardataprotokoll med förslag på hur användardatat skall göras slumpmässigt och hur dummydatat bör mappas.The only practical choices of dummy data patterns that work for all sizes of the symbol alphabet M are a binary sequence with only zeros or only ones, i.e. mo is consistently represented by zeros or ones. Here are two examples of real user data protocols with suggestions on how user data should be done randomly and how dummy data should be mapped.

I ATM (Asynchronous Transfer Mode), bör användardata (nyttolast) göras slumpmässigt genom att använda självsynkroniserande scramblingspolynomial x43+1 såsom beskrivs i lTU-T-rekommendationen I.432. 1 och dummydatat, d.v.s. de lediga cellerna bör fyllas med värdet 0x00. 10 25 o a 0 o o n o q Q n Q oo 13 Oktettbaserade HDLC (High-Level Data Link Control) har ett interramfyllningsmönster på 0x7e oktetter. Sändaren och mottagaren bör bitvis modulo-Q-addera värdet 0x7e med dataströmmen så att interrarnfyllningen blir en oavbruten sekvens av bínära nollor.In ATM (Asynchronous Transfer Mode), user data (payload) should be made randomly using self-synchronizing scrambling polynomial x43 + 1 as described in ITU-T Recommendation I.432. 1 and dummy data, i.e. the free cells should be filled with the value 0x00. 10 25 o a 0 o o n o q Q n Q oo 13 Octet-based HDLC (High-Level Data Link Control) has an interframe pattern of 0x7e octets. The transmitter and receiver should bitwise modulo-Q-add the value 0x7e with the data stream so that the internal fill becomes an uninterrupted sequence of binary zeros.

Figur 6a visar ett ílödesschema av en metod i ett digitalt kommunikationssystem för att sända en modulerad bitström som innefattar användardata och dummydata, enligt föreliggande uppfinning i en generell mod.Figure 6a shows a flow chart of a method in a digital communication system for transmitting a modulated bitstream comprising user data and dummy data, according to the present invention in a general mode.

Metoden innefattar följande steg: 60 la. Generera symboler slumpmässigt från ett fördeﬁnierat symbolalfabet Q. 602a. Scrarnbla bitströmmen genom att utföra bitvis modulo-Z-addition mellan den modulerade bitströmmen och de slumpmässigt genererade symbolerna från Q. D.v.s. varje bit i bitströmmen modulo-Q-adderas med en slumpmässigt genererad symbol från Q. 603a. Sänd nämnda scramblade bitström. Det fördefinierade symbolalfabetet Q är en underuppsättning av M och definierad så att sändningseffektnivän för dummydatat är väsentligen lägre än sändningseffektnivän för användardatat.The method comprises the following steps: 60 la. Generate symbols randomly from a prefixed symbol alphabet Q. 602a. Scratch the bitstream by performing bitwise modulo-Z addition between the modulated bitstream and the randomly generated symbols from Q. I.e. each bit in the bitstream is modulo-Q-added with a randomly generated symbol from Q. 603a. Send said scrambled bitstream. The predefined symbol alphabet Q is a subset of M and is defined so that the transmission power level of the dummy data is substantially lower than the transmission power level of the user data.

Figur 6b visar ett flödesschema av en metod i ett digitalt kommunikationssystem för att motta en bitström enligt föreliggande uppfinning i en generell mod. Bitströmmen sänds och scramblas i enlighet med metoden som illustreras i ﬁgur 6a. Metoden innefattar följande steg: 60lb. Generera synkront med sändaren för den mottagna bitströmmen, symboler slumpmässigt från symbolalfabetet Q. 602b. Scrambla den mottagna bitströmmen för att återskapa estimerade meddelandesymboler från symbolalfabetet M genom att utföra bitvis module-Q- addition mellan den mottagna bitströmmen och de slumpmässigt genererade symbolerna från Q. D.v.s. varje bit från bitströmmen modulo-Z-adderas med en slumpmässigt genererad symbol från Q.Figure 6b shows a flow chart of a method in a digital communication system for receiving a bitstream according to the present invention in a general mode. The bitstream is transmitted and scrambled according to the method illustrated in Figure 6a. The method includes the following steps: 60lb. Generate synchronously with the transmitter of the received bitstream, symbols randomly from the symbol alphabet Q. 602b. Scramble the received bit stream to recreate estimated message symbols from the symbol alphabet M by performing bit by bit module Q addition between the received bit stream and the randomly generated symbols from Q. I.e. each bit from the bitstream is modulo-Z-added with a randomly generated symbol from Q.

Metoderna kan implementeras av en datorprogramprodukt direkt nedladdningsbar i ett internt minne i en dator inuti en sändare och / eller mottagare i ett digitalt kommunikationssystem, innefattande mjukvarukoddelar l0 15 20 526 910 14 för att utföra stegen för nämnda metoder. Datorprogramprodukten kan lagras på ett datoranvändbart medium, innefattande läsbara program för att förorsaka en dator, inuti en sändare och/ eller mottagare i ett digitalt kommunikationssystem, för att styra en exekvering av stegen för någon av nämnda metoder.The methods can be implemented by a computer program product directly downloadable in an internal memory of a computer inside a transmitter and / or receiver in a digital communication system, comprising software code parts 10 to perform the steps of said methods. The computer program product may be stored on a computer usable medium, including readable programs for causing a computer, inside a transmitter and / or receiver in a digital communication system, to control an execution of the steps for any of said methods.

Från diskussionen ovan är det uppenbart att lösningen enligt föreliggande uppfinning kan åstadkommas genom att använda andra modulationstekniker än QAM även om utföringsformer enligt föreliggande uppfinning är illustrerade med QAM.From the discussion above, it is apparent that the solution of the present invention can be accomplished using modulation techniques other than QAM, although embodiments of the present invention are illustrated by QAM.

Det bör även noteras att om Automatic Gain Control (AGC) används på mottagarsidan, krävs en återkoppling från vektormottagaren till AGC:n för att förhindra AGC:n att justera signalnivän då en signal med reducerad effektnivå kommer in i mottagaren.It should also be noted that if Automatic Gain Control (AGC) is used on the receiver side, feedback from the vector receiver to the AGC is required to prevent the AGC from adjusting the signal level when a reduced power level signal enters the receiver.

Typiska fördragna utföringsformer av uppfinningen har visats i ritningarna och i beskrivningen, och även om specifika termer har använts så har de endast använts på. ett generiskt och beskrivande sätt och inte i syfte att begränsa.Typical preferred embodiments of the invention have been shown in the drawings and in the description, and although specific terms have been used, they have been used only. in a generic and descriptive manner and not for the purpose of limitation.

Uppﬁnningens omfattning definieras av följande patentkrav.The scope of the invention is defined by the following claims.

Claims

10 15 20 25 30 IS A PATENT REQUIREMENT:

A method in a digital communication system for transmitting a modulated bitstream comprising user data and dummy data, wherein the modulated user data is represented by symbols from a symbol alphabet M, the modulated dummy data is represented by a symbol m0, the method is characterized by the steps: (a) - genera ( 601a) symbols q0, .., qj randomly from a distributed symbol alphabet Q which is a subset of the symbol alphabet M, (b) - scramble (602a) the bitstream by performing bitwise modulo-2 addition between the modulated bitstream and the randomly generated symbols qo, .., q, ~ from Q, and (c) - transmit (603a) said scrambled bitstream, the advanced symbolic alphabet Q being defined so that the transmission power level of the dummy data is substantially lower than the transmission power level of the user data.

Method in a digital communication system for receiving a bitstream characterized in that the bitstream is transmitted and scrambled in accordance with claim 1, the method comprises the steps of: (d) - generating (601b) symbols q0, ..., qj randomly from the symbol alphabet Q synchronously with the transmitter of the received bitstream, and (e) - scramble (602b) the received bitstream to recreate estimated message symbols from the symbol alphabet M by performing bitwise modulo-2 addition between the received bitstream and the randomly generated symbols q0, .., q; from Q.

A method according to any one of claims 1 and 2, wherein the bitstream is modulated with quadratic amplitude modulation (QAM).

The method of claim 3, wherein the QAM is 16-QAM. 10 15 20 25 30 526 91.0 Ib

A method according to any one of claims 1 to 4, wherein Q comprises four message points {q0, qi, qg, q3} representing signal vectors {so, si, S2, s3}, wherein the length of the signal vectors is equal, i.e. “Sou-: llsi ﬂ = || sz | l = || ssll and the angular increments from so to si, si to sz, sz to sa and ss to so respectively 90 degrees.

The method of claim 5, wherein Q comprises the four innermost message points of the symbolic alphabet M.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the randomly generated symbols from Q are generated by applying a pseudo-random binary sequence generator to a lookup table in which the symbol alphabet Q and mo are stored.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the modulated dummy data m0 is consistently represented by zeros or consistently represented by ones.

A method according to any one of the preceding claims 1-8, wherein the method is applicable to VDSL.

A computer program product directly downloadable in an internal memory of a computer inside a mobile station or a base station transceiver in a communication system, comprising the software code parts for performing the steps according to any one of claims 1-9.

A computer program product stored on a computer usable medium, comprising lockable programs for causing a computer, within a mobile station or a base station receiver in a communication system, to control an execution of the steps of any of claims 1-9. 10 15 20 25 30 526 910 Pr

Transmitter (400) in a digital communication system comprising means for transmitting a modulated bitstream comprising user data and dummy data, wherein the modulated user data is represented by symbols from a symbol alphabet M, the modulated dummy data is represented by a symbol m0. of means (401, 402) for generating symbols qo, .., qj randomly from a prefixed symbol alphabet Q which is a subset of M, means for scrambling the bitstream by performing bitwise modulo-2 addition between the modulated bitstream and the randomly generated the symbols q0, .., qj from Q and means for transmitting said scrambled bitstream, the advanced symbol alphabet Q being defined so that the transmission power level of the dummy data is substantially lower than the transmission power level of the user data.

A receiver (404) in a digital telecommunication system comprising means for receiving a bitstream characterized in that the bitstream is transmitted and scrambled by a transmitter according to claim 10, the receiver further comprises means (405, 406) for synchronizing with the transmitter (400) for the received bitstream generate symbols q0, .., q¿ randomly from the symbol alphabet Q, and means for scrambling the received bitstream by performing bitwise modulo-2 addition between the received bitstream and the randomly generated symbols q0, .., qj from Q to recreate the estimated message symbols from the symbol alphabet M.

The transmitter (400) of claim 12 or the receiver (404) of claim 13, wherein the bitstream is modulated by quadratic amplitude modulation (QAM).

The transmitter (400) or receiver (404) of claim 14, wherein the QAM is 16-QAM.

A transmitter (400) or receiver (404) according to any one of claims 12 to 15, wherein Q comprises four message points {qo, q1, qz, q3} representing signal vectors {So, si, S2, ss), the length of the signal vectors being lika, ie 10 15 20 CPI t Q C, \ KC) ... s CD F »" so "=) | s1 || =) | sz |) =) | sa |) and the angular increments from so to sl, sl to sz, sz to ss and S3 to so are 90 degrees.

The transmitter (400) or receiver (404) of claim 16, wherein Q comprises the four innermost message points of the symbolic alphabet M.

A transmitter (400) or receiver (404) according to any one of the preceding claims 12-17, wherein the randomly generated symbols from Q are generated by applying a pseudo-random binary sequence generator (401; 405) to a lookup table (402 ; 406) wherein the symbol alphabet Q and m0 are stored.

A transmitter (400) or receiver (404) according to any one of the preceding claims 12-18, wherein the modulated dummy data mo is consistently represented by zeros or consistently represented by ones.

A transmitter (400) or receiver (404) according to any one of the preceding claims 12-19, wherein the transmitter (400) or receiver (404) is applied to VDSL.

Transmitter receiver in a digital communication system, characterized in that it comprises the transmitter according to any one of claims 12 and 14-20 and the receiver according to any one of claims 13.