用于低功率模式的向量化的制作方法
【專利摘要】在一個實施例中，方法包括在接入節點(100)處確定(S410)用于對從接入節點到多個線路上的多個下游設備(200)的傳輸進行預編碼的預編碼器矩陣。多個線路包括高功率線路和低功率線路。高功率線路處于活躍通信中并且比低功率線路每幀發送更多符號。方法還包括使用預編碼器矩陣對信號向量進行預編碼(S420)而不管信號向量在低功率線路上正在發送的符號。此處，確定對預編碼器矩陣進行確定以使得預編碼不減輕高功率線路對低功率線路產生的串擾影響。方法還包括基于預編碼的信號向量而在多個線路上進行發射(S430)。
【專利說明】用于低功率模式的向量化
【背景技術】
[0001] 至少一個新標準希望使用106M化的帶寬使電話線路上的最大鏈路速度提升到 IGbps。在運些較高的頻率處，成束的幾十個銅線(被稱為線路)之間的串擾將是問題。沒有 符號或僅少數符號在線路中的一些線路上發送的低功率模式的使用進一步給串擾問題增 加了復雜性。

【發明內容】

[0002] 至少一個實施例設及發射的方法。
[0003] 在一個實施例中，方法包括在接入節點處確定用于對從接入點到多個線路上的多 個下游設備的傳輸進行預編碼的預編碼器矩陣。多個線路包括高功率線路和低功率線路。 高功率線路處于活躍通信中并且比低功率線路發送更多符號每帖。方法還包括使用預編碼 器矩陣對信號向量進行預編碼而不管信號向量在低功率線路上正在發送的符號，。此處，確 定對預編碼器矩陣進行確定W使得預編碼不減輕高功率線路對低功率線路產生的串擾影 響。方法還包括基于預編碼的信號向量而在多個線路上進行發射。
[0004] 在一個實施例中，預編碼針對第一間隙類型和第二間隙類型二者使用預編碼器矩 陣。第一間隙類型是在其期間準許多個線路中的高功率線路和低功率線路進行通信的帖的 時隙，并且第二間隙類型是在其期間僅準許高功率線路進行通信的時隙。
[0005] 在一個實施例中，確定對預編碼器矩陣進行確定W使得預編碼不減輕低功率線路 對彼此產生的串擾影響。
[0006] 在一個實施例中，確定對預編碼器矩陣進行確定W使得預編碼減輕低功率線路對 高功率線路產生的串擾影響，并且減輕高功率線路對彼此產生的串擾影響。
[0007] 至少一個實施例設及一種用于接收的方法。
[000引在一個實施例中，方法包括在接入節點處接收多個線路上的信號向量。多個線路 包括高功率線路和低功率線路。高功率線路處于活躍通信中并且比低功率線路發送更多符 號每帖。方法還包括在接入節點處確定后編碼器矩陣;并且使用后編碼器矩陣或其子矩陣 對信號向量進行后編碼而不管信號向量是否指示低功率線路正在進行通信。此處，確定對 后編碼器矩陣進行確定W使得后編碼不減輕低功率線路對高功率線路產生的影響。
[0009] 在一個實施例中，后編碼針對第一間隙類型和第二間隙類型二者使用后編碼器矩 陣。第一間隙類型是在其期間準許多個線路中的高功率線路和低功率線路進行通信的帖的 時隙，并且第二間隙類型是在其期間僅準許高功率線路進行通信的時隙。
[0010] 在一個實施例中，確定對后編碼器矩陣進行確定W使得高功率線路對彼此產生的 串擾影響在第二時隙類型期間被減輕。
[0011] 在一個實施例中，確定對后編碼器矩陣進行確定W使得高功率線路對低功率線路 產生的串擾影響在第一時隙類型期間被減輕。
[0012] 在一個實施例中，確定后編碼器矩陣包括確定低功率線路縮放矩陣一級基于低功 率線路縮放矩陣來確定后編碼器矩陣。確定對低功率線路縮放矩陣進行確定W使得低功率 線路對高功率線路的串擾影響保持低于期望的闊值。
[0013] 在一個實施例中，期望的闊值基于接入節點處的噪聲。
[0014] 至少一個實施例設及接入節點。
[0015] 在一個實施例中，接入節點包括存儲器和控制器，存儲器被配置為存儲預編碼器 矩陣，并且控制器被配置為確定用于對從接入節點到多個線路上的多個下游設備的傳輸進 行預編碼的預編碼器矩陣。多個線路包括高功率線路和低功率線路。高功率線路在活躍通 信中并且比低功率線路每帖發送更多符號。控制器被配置為使用預編碼器矩陣對信號向量 進行預編碼而不管信號向量在低功率線路上正在發送的符號，一級基于預編碼的信號向量 在多個線路上進行發射。控制器被配置為對預編碼器矩陣進行確定W使得預編碼不減輕高 功率線路對低功率線路產生的串擾影響。
[0016] 在另一實施例中，接入節點包括存儲器和控制器，存儲器被配置為存儲后編碼器 矩陣，并且控制器被配置為接收多個線路上的信號向量。多個線路包括高功率線路和低功 率線路。高功率線路處于活躍通信中并且比低功率線路每帖發送更多符號。控制器被配置 為確定后編碼器矩陣，并且使用后編碼器矩陣或其子矩陣對信號向量進行后編碼而不管信 號向量是否指示低功率線路正在進行通信。控制器被配置為對后編碼器矩陣進行確定W使 得后編碼不減輕低功率線路對高功率線路產生的串擾影響。
【附圖說明】
[0017] 本發明將從下文在本文中給定的詳細描述和附圖更充分地理解，其中，相同元件 由相同附圖標記表示，其僅W說明的方式給定并且不是對本發明的限制，并且其中：
[001引圖1圖示了根據示例實施例的通信網絡。
[0019] 圖姻示了根據實施例的該下游非對稱向量化的流程圖。
[0020] 圖3圖示了根據實施例的具有功率控制的上游非對稱向量化的流程圖。
[0021] 圖4圖示了根據示例實施例的圖3的方法中的用于選擇對于低功率線路的功率分 配的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 現在將更充分地參考示出一些示例實施例的附圖描述各種示例實施例。
[0023] 雖然示例實施例能夠具有各種修改和備選形式，但是實施例僅W附圖中的示例的 方式示出并且將在本文中詳細描述。然而，應當理解，不旨在將示例實施例限于所公開的特 定形式。相反，示例實施例將涵蓋落在本公開的范圍內的所有修改方案、等價方案和備選方 案。相同標號貫穿附圖的描述指代相同元件。
[0024] 雖然術語第一、第二等等在本文中可W被用于描述各種元件，但是運些元件不應 當由運些術語限制。運些術語僅被用于將一個元件與另一個進行區分。例如，在不脫離本公 開的范圍的情況下，第一元件可W被稱為第二元件，并且類似地，第二元件可W被稱為第一 元件。如本文所使用的，術語"和/或"包括相關聯的所列出的項中的一個或多個任何和全部 組合。
[0025] 當元件被稱為"連接"或"禪合"到另一元件時，其可W直接連接或禪合到另一元件 或可W存在中介元件。相比之下，當元件被稱為"直接連接"或"直接禪合"到另一元件時，不 存在中介元件。描述元件之間的關系所使用的其他詞語應當W類似的方式解釋（例如， 巧……之阿'對"直接在……之間"、"相鄰"對"直接相鄰"等等）。
[0026] 本文所使用的術語僅出于描述特定實施例的目的并且不旨在是限制性的。如本文 所使用的，除非上下文另外清楚地指明，否則單數形式"一"、"一個"和"該"旨在也包括復數 形式。還將理解?J，術語。包括(comprises)"、"包括(comprising)"、"包括（includes)"和/ 或"包括（including)"使用在本文中時，指定說明的特征、整數、步驟、操作、元件和/或部件 的存在，但是不排除一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或 添加。
[0027] 還應當注意，在一些備選實施方式中，所指出的功能/動作可W脫離附圖中所指出 的順序發生。例如，連續所示的兩個附圖可W實際上基本上同時執行或可W有時W相反的 順序執行，運取決于所設及的功能性/動作。
[0028] 除非另外定義，本文所使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與示例實 施例屬于的本領域的普通技術人員通常理解的相同的意義。還將理解到，例如常用詞典中 所定義的那些的術語應當被解釋為具有與其相關領域的上下文中的意義一致的意義并且 除非在本文中明確運樣定義，否則將不W理想化或過度正式的意義解釋。
[0029] 根據由控制器所執行的算法，呈現了示例實施例和對應的詳細描述的部分。當此 處使用術語并且當一般地使用其時，算法被構想為導致期望的結果的步驟的自相一致的順 序。步驟是要求物理量的物理操縱的那些步驟。通常，雖然不必要地，但是運些量可W采取 能夠存儲、傳送、組合、比較和W其他方式操縱的光學、電氣或磁性信號的形式。主要出于習 慣用語的原因，將運些信號稱為比特、值、元件、符號、字母、術語、數字等等有時已經證明方 便。
[0030] 在W下描述中提供特定細節W提供示例實施例的透徹理解。然而，本領域的普通 技術人員將理解到，可W在沒有運些特定細節的情況下實踐特定實施例。例如，系統可W示 出在框圖中W便不W不必要的細節使示例實施例難W理解。在其他實例中，可W在沒有不 必要的細節的情況下示出眾所周知的過程、結構和技術W便避免使示例實施例難W理解。
[0031] 在W下描述中，將參考可W被實現為程序模塊或功能過程的操作的行為和符號表 示(例如，W流程圖（f 1OW chad)、流程圖（f 1OW diagram)、數據流程圖、結構圖、框圖等等 的形式），所述程序模塊或功能模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程 序、對象、部件、數據結構等等并且可W使用現有網絡元件處的現有硬件、現有終端用戶設 備和/或后處理工具(例如，移動設備、膝上型計算機、臺式計算機等等)實現。運樣的現有硬 件可W包括一個或多個中央處理單元(CPU)、數字信號處理器(DSP)、專用集成電路、現場可 編程口陣列(FPGA)計算機等等。
[0032] 除非另外特別說明或如從討論將明顯的，諸如"處理"或"計算(computing)"或"計 算(calculating)"或"確定"或"顯示"等等的術語是指計算機系統或類似電子計算設備的 動作和過程，其將表示為計算機系統的寄存器和存儲器內的物理、電子量操縱和轉換為類 似地表示為計算機系統存儲器或寄存器或其他運樣的信息存儲、傳輸或顯示設備內的物理 量的其他數據。
[0033] 雖然流程圖可W將操作描述為順序過程，但是可W并行、并發或同時執行許多操 作。另外，可W對操作的順序進行重新布置。過程可W在其操作完成時終止，而且可W具有 未包括在附圖中的附加步驟。過程可W與方法、函數、流程、子例程、子程序等等相對應。當 過程與函數相對應時，其終止可W與調用函數或主函數的函數返回相對應。
[0034] 還注意到，示例實施例的軟件實現的方面通常編碼在某種形式的有形(或記錄)存 儲介質上或實現在某種類型的傳輸介質上。如本文所公開的，術語"存儲介質"可W表示用 于存儲數據的一個或多個設備，包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁性RAM、磁 盤存儲介質、光學存儲介質、閃速存儲器設備和/或用于存儲信息的其他有形機器可讀介 質。術語"計算機可讀介質"可W包括但不限于便攜式或固定式存儲設備、光學存儲設備和 能夠存儲、包含或運載(一個或多個)指令和/或數據的各種其他介質。
[0035] 而且，可W通過硬件、軟件、固件、中間件、微代碼、硬件描述語言或其任何組合實 現示例實施例。當W硬件、固件、中間件或微代碼實現時，執行必要的任務的程序代碼或代 碼段可W存儲在機器中或計算機可讀介質（諸如計算機可讀存儲介質）中。當W軟件實現 時，（一個或多個)處理器將執行必要的任務。
[0036] 代碼段可W表示流程、函數、子程序、程序、例程、子例程、模塊、軟件包、類或指令、 數據結構或程序語句的任何組合。可W通過傳遞和/或接收信息、數據、參量、參數或存儲器 內容將代碼段禪合到另一代碼段或硬件電路。可W經由包括存儲器共享、消息傳遞、口令傳 遞、網絡傳輸等等的任何適合的裝置傳遞、轉發或發射信息、參量、參數、數據等等。
[0037] 圖1圖示了根據示例實施例的通信系統。如圖1中所示，系統500包括分布點或接入 節點100和用戶駐地設備(CPE)200-巧Ij200-M，其中，M可W是大于1的整數。
[003引接入節點100可W在操作者的控制下。接入節點100包括光網絡單元(0NU)115,0NU 115被配置為與網絡處理器(NPH20通信。如已知的，ONU 115通過光纖光信道將高帶寬的數 據連接提供給定位在中屯、局中的光線路終端(OLT)dONU 115將所接收的下游數據帖或分組 傳遞給NP 120，NP 120然后確定對于帖或分組的目的地并且因此將其轉發給適當的接口 (例如，DSL、AD化、G.fast等等接口）。類似地，在上游方向，NP 120將帖或分組從接口轉發給 ONU 115。
[0039] NP 120將信號提供給處理設備125-1到125-M。處理設備125被配置用于點對點通 信。
[0040] 接入節點100還包括控制器130。控制器130被配置為從處理設備125接收統稱為信 號向量的信號數據。信號數據可W包括旨在由CPE 200中對應的處理設備260-巧Ij260-M接 收的信號值。在下游方向，控制器130還被配置為對信號向量進行預編碼，并且將所得數據 發送回處理設備125W用于傳輸給CPE 200。處理設備125然后經由相應的線路驅動器135-1 到135-M通過相應的線路300發送預編碼的信號數據。在上游方向，處理設備125從線路驅動 器135接收串擾污染的信號。控制器130從處理設備125接收串擾污染的信號(統稱為接收的 信號向量）、對接收的信號向量進行后編碼并且向處理設備135提供經后補償的信號數據。 處理設備125然后繼續處理信號數據W對預期的上游信息進行解調。
[0041] 在處理設備之間交換的數據通常是頻域樣本，但是備選地數據可W表示為例如時 域樣本。
[0042] 如上文所討論的，控制器130與處理設備125通信。備選地，控制器130可W在處理 設備125與相應的線路驅動器135-1到135-M之間。因此，控制器130的位置不限于圖1中所示 的位置。
[0043] 而且，將理解到，接入節點100可W包括存儲器或多個存儲器。NP 120、控制器130 和/或處理設備130執行存儲在存儲器上的程序和/或程序模塊W執行其相應的功能和接入 節點100的功能。下文將參考一些示例實施例更詳細地描述接入節點100的操作。存儲器可 W在NP 120、控制器130和/或處理設備135的外部和/或內部。僅出于簡化說明的目的，僅示 出了與控制器130相關聯的存儲器140。
[0044] 如上文所討論的，處理設備125中的每一個可W通過相關聯的線路驅動器135在通 信線路300上與CPE 200中的相應一個通信。線路300(還被稱為鏈路)可W是電話線路(例 如，雙絞銅線），并且CPE200-1和200-M可W是調制解調器或根據用于在電話線路上傳送數 據的通信標準而操作的其他接口設備。CPE 200-巧Ij200-M可W定位在各種用戶駐地中。CPE 200-1到200-M中的每一個包括線路驅動器255-1到255-M和相應的處理設備260-巧Ij260-M。 線路驅動器255中的每一個可W與線路驅動器135相同或基本上相同。
[0045] 接下來將描述一些示例實施例。在描述中，我們假定時間劃分為帖，每個帖進一步 劃分為間隙(Slot)。在每個帖內，存在兩種類型的間隙：
[0046] .允許所有線路在其中通信的間隙(通常每帖一個間隙)一稱之為第一類型
[0047] .僅允許高功率線路在其中通信的間隙一稱之為第二類型
[004引高功率線路或全功率線路是活躍通信中的那些線路300。然而，其他線路300(被稱 為低功率線路)可W在功率節約模式中。對于運些低功率線路而言，大部分符號是靜止的 (例如，沒有傳輸），并且每超帖(例如，期望數目的連續帖)僅發送小數目的符號W用于維護 開銷信息和/或向量化。即，高功率線路比低功率線路每帖發送更多符號。而且，貫穿本公 開，我們使用具有表示高功率線路或全功率線路的下標F(例如，G.fast標準中的LO)和表示 低功率線路的下標L(例如，G.fast標準中的L2.1/L2.2)的塊矩陣記號。
[0049] 下游方法
[0050] 首先，將描述從接入節點100到CPE 200-巧Ij200-M的下游通信。對于一個音調 (tone)的基本下游模型是：
[0051] Y = P(肥 X+Z) (1)
[0052] 其中，y是對角矩陣，P是頻域均衡器(陽Q)，H是NXN信道矩陣，C是NXN預編碼器矩 陣，X是指示在線路300上發送的符號的信號向量（向量的每個元素與線路300中的相應的線 路相關聯），z是噪聲向量。使用記號H = D(I+G)也是有用的，其中，D是直接增益的對角矩陣 并且可W使用任何眾所周知的方法估計或從信道矩陣H導出，I是單位矩陣，G是將功率線路 之間的串擾噪聲建模的串擾矩陣。如可W理解的，可W根據任何眾所周知的方法來估計信 道矩陣H。
[0053] 對稱(全部對全部(all-toall))向量化
[0054] 當所有線路是活躍時，我們通常使用對角化預編碼器C = IfiS,其中，S是確保C滿足 行功率約束所選擇的縮放值的對角矩陣。即，S指示對于鏈路300中的線路的傳輸功率。同樣 地，可W根據任何眾所周知的方法實現確定S的值。如可W理解的，S的值可W取決于哪些線 路被調度用于傳輸，并且調度可W根據任何眾所周知的方法而執行。頻率均衡器可W是迫 零或MMSE--通常運些是類似的。為了簡化，我們假定迫零，P = inv(diag化C))，其在運種 情況下給定P = S-1。運導致y = x+S-iz。
[0055] 參見對于活躍(active)、空閑（idle)和靜止(quiet)符號的下一章節中的定義。
[0056] 可W通過接入節點100并且特別地通過執行存儲在存儲器中的程序指令的接入節 點100的控制器130來實現全部對全部向量化。因此，控制器130被配置為專用機器W :
[0057] 1.確定NXN預編碼器c'=iris'，其中S'根據眾所周知的方法選擇用W確保C'的經 平方的元素的行和不大于1。
[0化引2.確定FXF預編碼器C' =也F-Is"，其中S"根據眾所周知的方法選擇用W確保C"的 經平方的元素的行和不大于1。
[0059] 3.選擇經組合的縮放矩陣S，其中Sk=min(S'k，S"k)用于高功率線路k，并且Sm=S'm 用于低功率線路。
[0060] 4.在允許所有線路通信的時隙期間，使用NXN預編碼器Ca = H-Is對所有線路的符 號進行預編碼。
[0061 ]在運種情況下，發射所有線路上的活躍符號或空閑符號。
[0062] 5.在僅允許高功率線路通信的時隙期間，使用F X F預編碼器Cb =也F^sf僅對高功 率線路的符號進行預編碼。
[0063] 在運種情況下，接入節點100然后發射高功率線路上的活躍符號或空閑符號W及 低功率線路上的靜止符號。
[0064] 如可W理解的，必須確定和存儲至少兩個預編碼器矩陣Ca和Cb。而且，如果高功率 線路的集合改變，那么必須重新計算和存儲預編碼器矩陣Ca和Cb。
[0065] 用于下游的非對稱向量化
[0066] 當低功率線路存在時，我們想要能夠在將不對對應的CPE 200發送符號的符號期 間關閉低功率線路的發射器。我們將對于線路k上的符號使用W下術語：
[0067] .活躍符號-在其中線路k有要傳達的信息的符號(預編碼器的輸入k是非零）
[0068] .空閑符號-在其中線路k沒有要傳達的信息的符號，但是出于串擾取消目的發射 包括補償信號的符號（即，預編碼器的輸入k是零，但是輸出k是非零）。例如，出于信道估計 的目的等等。
[0069] .靜止符號-在其中線路k的發射器不活躍的符號(預編碼器的輸出k是零）。
[0070] 為了節省低功率線路上的功率，與空閑符號相反，期望具有盡可能多的靜止符號。 運是因為發射器的模擬前端可W在靜止符號期間進入功率節約狀態，但是必須在空閑符號 期間保持在其活躍狀態中。當使用對稱預編碼時，預編碼器矩陣必須依據對于給定符號的 活躍線路的集合而改變。為了避免運一點，我們考慮使用非對稱向量化，其中，保護高功率 線路或全功率線路免受低功率線路影響，但并非反之。
[0071] 我們定義具有W下形式的預編碼器或預編碼矩陣C:
[0072；
( 2 )
[0073]其中，選擇縮放矩陣Sf和Sl的最大值W確保C中的行的行功率不超過1，Cff表示消 除或減輕全功率線路之間的串擾影響的預編碼器C的部分，Cfl表示消除或減輕低功率線路 對全功率線路的串擾影響的預編碼器C的部分，Clf表示消除或減輕高功率線路對低功率線 路的串擾影響的預編碼器C的部分，并且Cll表示消除或減輕低功率線路對低功率線路的串 擾影響的預編碼器的部分。如可W理解的，通過將Clf設置到零矩陣，預編碼器C不消除或減 輕全功率線路或高功率線路對低功率線路產生的串擾影響。而且，可W將縮放矩陣Sl設定 到單位矩陣或某個其他對角矩陣，使得預編碼器C不消除或減輕低功率線路對彼此產生的 影響。（在一個示例實施例中，Sf和Sl二者是近似單位矩陣）。
[0074] 該預編碼器C適于低功率線路的一部分上的簡化不連續操作，因為與低功率線路 相對應的行不具有補償信號，因為僅每個運樣的行的對角元素是非零。因此，低功率線路上 的符號要么是活躍要么是靜止的；不存在空閑符號。如果需要的話，運允許不同的線路上的 不同的水平的功率節省。例如，低功率模式中的短線路可能需要僅每超帖發送一個符號，而 較長的線路可能需要發送兩個符號。
[0075] 在均衡之前，得到的信道是：
[0076]
( 3 )
[0077] 全功率線路獲得具有直接增益化Sf的無串擾信道（即理想的向量化性能）。低功率 線路獲得基本上非向量化性能。
[0078] 低功率符號的比特加載可W被選擇為處理在所有低功率線路活躍時所獲得的最 差情況的干擾。低功率線路可W然后不連續地操作一一即在不影響其他線路的情況下，可 W使得低功率線路的任意子集為靜止的。在上文表達中，可W通過將Sl的第k個元素設置到 零來表示低功率線路k上的靜止符號。具有較低的比特加載的低功率線路可W根據需要每 超帖使用更多符號：W運種方式，不同的線路可W實現不同水平的功率節省。
[0079] 方法的另一方面在于，在低功率操作期間在低功率線路上不要求誤差反饋。取決 于轉換要求，當從低功率模式轉換到全功率模式時，在轉換階段中可能要求一些反饋。
[0080] 圖2圖示了根據實施例的該下游非對稱向量化的流程圖。僅出于描述的目的，將參 考圖1的系統的實施方式描述該實施例。
[0081] 如所示出的，可W通過接入節點100并且特別地通過執行存儲在存儲器140中的程 序指令的接入節點100的控制器來完成下游的非對稱向量化。因此，控制器130被配置為專 用機器
[0082] 1.在步驟S410中，如等式(2)確定預編碼器矩陣C，其中Sf和Sl使用確保C的經平方 的元素的行和不超過1的已知方法而選擇(例如，Sf和Sl可W是近似單位矩陣）。可W通過控 制器130將預編碼器矩陣C存儲在存儲140中。
[0083] 2.在步驟S420中，不管將在低功率線路上發送活躍符號還是靜止符號，控制器130 使用預編碼器矩陣C對信號向量X進行預編碼。例如，在允許所有線路通信的時隙（第一類 型）期間，在步驟S420中，控制器130使用預編碼器C針對所有線路的符號進行預編碼。作為 另一示例，在僅允許高功率線路通信的時隙（第二類型）期間，在步驟S420中，控制器130使 用預編碼器C針對所有線路的符號進行預編碼。
[0084] 3.然后，在步驟S430中，接入節點100在線路300上經由線路驅動器135(和可選地， 處理設備125)發射預編碼的信號向量Cx。預編碼的信號向量Cx指示在線路300上發射的符 號。例如，接入節點100在第一類型的時隙期間發射高功率線路上的活躍符號或空閑符號W 及低功率線路上的活躍符號或靜止符號。作為另一示例，接入節點100發射高功率線路上的 活躍符號或空閑符號W及低功率線路上的靜止符號(沒有傳輸）。
[0085] 如可W理解的，利用非對稱向量化，僅計算和存儲單個預編碼器矩陣。單個預編碼 器矩陣被用于（i)所有線路通信的時隙和(ii)僅高功率線路或全功率線路通信的時隙。即， 不管信號向量將在低功率線路上發送活躍符號還是靜止符號，使用相同單個預編碼器矩 陣。因此，非對稱向量化比對稱向量化要求用W實施的顯著更少的存儲器和顯著更少的計 算資源。
[0086] 具有功率控制的完全對完全(fuU-to-full)向量化
[0087] 備選方案是根本不將低功率線路向量化，即還將Cfl設定到零，而是使用低功率線 路上的足夠低的傳輸功率W防止低功率線路影響全功率線路。運通過預編碼器表示：
[0088] ( 4 )
[0089]
[0090] ( 5 )
[0091] 在運種情況下，必須選擇SfW確保Cff的行功率不超過1，而必須選擇Sl足夠小W確 保化lSl中的行功率與全功率線路上的接收器噪聲相比較是微不足道的。由于Sl的該低值， 低功率線路的性能將比先前的方案低，并且將要求每超帖更多符號W獲得最小速率。
[0092] 為了控制來自低功率線路的干擾，我們選擇正常數0，并且然后將選擇SlW確保從
低功率線路到全功率線路k的干擾不大于0〇k2,其中，Ok2是背景噪聲。運保證線路k的SNR不 由于該干擾而降低超過IOloglOd+目)地。定義針對利用單位縮放(unit scaling)而獲得的 得到自 是有用的。在該標記中，對到全功率線路k中的干擾的限制是：
[0093； ^、）
[0094]存在找到滿足運些限制的縮放值Sl的若干方式，運允許線路之間的不同的折衷。 在下文所討論的上游情況中，我們試圖均衡低功率線路的性能，因為功率節省取決于最差 低功率用戶的速率。在下游方向，由于每個線路可W原則上使用不同數目的符號，因而通過 最小化在所有低功率線路上所要求的符號的總數目來實現最佳功率節省。在一個實施例 中，我們在所有低功率線路上設定共同縮放Sm=e。
[00M]將對于Sm的該表達式代入W上干擾約束中導致條件
'我們然后可 W盡可能大地選擇e，其針對每個全功率線路k受到該約束，連同約束護《1(從預編碼器行 約束要求Sm《1)。應用所得的縮放值Sl確保了全功率線路不被降級。
[0096] 可W通過接入節點100并且特別地通過執行存儲在存儲器中的程序指令的接入節 點100的控制器130來完成完全對完全向量化。因此，控制器130被配置為專用機器W :
[0097] 1.如等式(4)確定預編碼器矩陣C，同時Sf使用確保C的經平方的元素的行和不超 過1的眾所周知的方法而選擇，并且Sl如下文所描述地來選擇W限制低功率線路對高功率 線路的影響。
[0098] 2.在允許所有線路通信的時隙期間，使用預編碼器C對來自所有線路的符號進行 預編碼。發射高功率線路上的活躍符號或空閑符號W及低功率線路上的活躍符號或靜止符 號。
[0099] 3.在僅允許高功率線路通信的時隙期間，使用預編碼器C對來自所有線路的符號 進行預編碼。
[0100] 然后，接入節點100發射高功率線路上的活躍符號或空閑符號W及低功率線路上 的靜止符號。
[0101] 在一個實施例中，控制器130被配置為通過W下各項確定對于低功率線路的功率 分配Sl:
[010^ 1.計算對應的闊值目= l0sW-d"p/iD-i，其中，SNR_hop是全功率線路上所允許的由 于來自低功率線路的串擾而帶來的SNR的最大可接受的降低。SNR_hop可W是通過實證研 究所確定的設計參數。
[0103] 2.計算或估計剩余的串擾矩聞
，
[0104] 3.計算限審
[0105] 4.計I
。
[0106] 5.對于每個低功率線路而言me L，重
[0107] 上游方法
[0108] 對于一個音調的基本上游模型是：
[0109] Y = Q(服 X+Z) (7)
[0110] 其中，y是指示在接入節點100處通過線路300所接收的符號的接收的信號向量，Q 是NXN后編碼器(包括FEQ的影響），H是NXN信道矩陣，S是具有值小于或等于1的對角功率 縮放矩陣，X是指示從CPE 200在線路300上發送的符號的信號向量(向量的每個元素與線路 300中的相應的線路相關聯），并且Z是噪聲向量。此外，我們通過D來表示來自H的對角元素 的直接增益的對角矩陣。
[0111] 對稱(全部對全部）向量化
[0112] 當所有線路是活躍的時，我們可W(幾乎最佳地)使用MMSE后編碼器Q =甜*化S2H* + S廠1，其中，*表示共輛轉置并且5：是Z的(通常對角)噪聲協方差。當HS的奇異值比噪聲大 得多時，Q接近迫零后編碼器Q=化S)-i，其導致y = x+S-iH-iz。
[0113] 可W通過接入節點100并且特別地通過執行存儲在存儲器中的程序指令的接入節 點100的控制器130來完成全部對全部向量化。因此，控制器130被配置為專用機器W :
[0114] 1.使用單位縮放S = K
[0115] 2.在允許所有線路通信的時間時隙，使用NXN后編碼器Q'=Ifi對所有線路的符號 進行后編碼;并且因此在運種情況下，接收所有線路上的活躍符號或空閑符號。
[0116] 3.在僅允許高功率線路通信的時間時隙期間，使用FXF預編碼器后編碼器礦二 也僅對高功率線路的符號進行后編碼;并且因此在運種情況下，接收高功率線路上的 活躍符號或空閑符號，和低功率線路上的忽略符號。
[0117] 具有功率控制的非對稱向量化
[0118] 當低功率線路存在時，我們想要能夠在對應的發射器WE不發射符號的符號期間 關閉低功率線路的接收器。我們將使用針對線路k上的符號的W下術語(該術語與非對稱下 游向量化的術語類似，但是根據接收而不是傳送而表達）：
[0119] ?活躍符號-在其中CPE k將發射符號的符號
[0120] .空閑符號-在其中CPE k將不發射的符號，但是線路k的接收器出于向量化目的 是活躍的
[0121] ?忽略符號-在其中CPE k將不發射的符號，并且線路k的接收器不是活躍的。
[0122] 為了節省低功率線路上的功率，我們想要能夠盡可能多地使用忽略符號而不是空 閑符號。如果使用對稱預編碼，則我們取決于對于給定符號的活躍線路的集合而改變預編 碼器矩陣。為了避免運一點，我們可W再次考慮使用非對稱向量化的形式。注意，忽略符號 與后編碼器Q中的零列相對應(而靜止符號與預編碼器C中的零行相對應）。因此，對于上游 而言，為了促進忽略符號，我們迫使Qfl = O并且選擇W通過功率控制而不是向量化來使高功 率線路免受低功率線路影響。
[0123] 為了簡化標記和闡述，我們將描述后編碼器Q的迫零版本。MMSE版本對于本領域的 技術人員而言將是顯然的。我們定義具有W下形式的后編碼器或后編碼矩陣Q:
[0124]
(8)
[0125] 其中，Qff表不巧除或減巧全功率線路之間的串擾影響的后編碼器Q的部分，Q化表 示消除或減輕低功率線路對全功率線路或高功率線路的影響的后編碼器Q的部分，Qlf表示 消除或減輕高功率線路對低功率線路的影響的后編碼器Q的部分，并且化L表示消除或減輕 低功率線路對低功率線路的影響的后編碼器的部分。如可W理解的，通過將Qfl設置到零矩 陣，后編碼器C不取消或減輕低功率線路對高功率線路產生的影響。
[0126] 注意，對于后編碼器而言，每行可W獨立于其他行被優化，即線路k的性能僅取決 于該行中的后編碼器系數。在運種情況下，與全功率線路相對應的行的后編碼器系數被優 化用于在低功率線路不活躍時看到的減小大小的信道曲fSf。即，后編碼器矩陣Q消除或減輕 第二間隙類型期間的高功率線路上的串擾影響。與低功率線路相對應的行的后編碼器系數 被優化用于在所有線路活躍時看到的全信道HS。即，后編碼器矩陣Q消除或減輕第一間隙類 型期間低功率線路上的串擾影響。
[0127] 得到的信道是：
[012 引
（9)
[0129] 線路k上的接收器噪聲由后編碼器Q的行k的元件的經平方的和而被放大。為了稍 后方便，我們將定義為歸一化后編碼器SQ的平方的和，即
[0130] 在該標記中，化2SiT2是線路k上的放大噪聲方差。當串擾信道是對角占優時，噪聲方 差是近似S^21D I ，如在對稱向量化的情況中。
[0131] 通常，我們取Sf=I W獲得全功率線路上的最大性能。為了維持在低功率線路的存 在的情況下全功率線路上的理想性能，必須使低功率線路的縮放矩陣Sl足夠小W確保Rfl的 經平方的行和與放大噪聲相比較是"微不足道的"。
[0132] 我們可W設定正闊值0和選擇縮放矩陣Sl W確保對于每個全功率線路k而言
，其中，在低功率線路m上取得該和。
[0133] 對于運樣的Sl而言，每個全功率線路上的噪聲加干擾將不超過
，運導致 相對于利用Sl = O獲得的信噪比（NSR)而不超過101ogl0( 1+0)的NSR增加。因此，0控制在有 和沒有低功率線路的情況下符號上的全功率線路上的SNR的差異。為了得到根據Sl的明確 表達，我們寫入哀=汾議\使得限制針對每個k變戈
[0134] 如全部對全部向量化的情況，存在選擇低功率線路W滿足W上約束的不同的方 式。因為所有低功率線路應當滿足相同目標速率并且因為由于Q的結構，對于所有低功率線 路使用每超帖相同數目的符號是期望的，所W明智的選擇可W是均衡上游所有低功率線路 的性能。因為不存在對低功率線路的干擾，所W運意味著均衡放大的噪聲水平。運通過對于 所有低功率線路m、對于某個常量0的Sm=Pru來完成。對Sl的一般約束然后減少到對0的一組 縮放約束，即，對于每個全功率線路k:
[0135]
(IQ)
[0136] 發射器處的發射器功率約束Sm《l還隱含對于每個低功率線路m而言護使用 滿足運些約束的e的最大值獲得所有低功率線路的最佳均等性能。所有低功率線路上所獲 得的SNR然后是201ogl〇e。
[0137] 操作上，部分向量化的低功率模式如下工作。在每超帖的幾個符號期間，所有接收 器端口處于使用中，接收活躍符號和/或空閑符號。在超帖的剩余符號期間，僅全功率接收 器端口是活躍的，并且所有低功率線路忽略運些符號。
[0138] 圖3圖示了根據實施例的具有功率控制的該上游非對稱向量化的流程圖。僅出于 描述的目的，將參考圖1的系統的實施方式描述該實施例。
[0139] 如所示出的，可W通過接入節點100并且特別地通過執行存儲在存儲器140中的程 序指令的接入節點100的控制器來完成上游的非對稱向量化。因此，控制器130被配置為專 用機器
[0140] 1.在步驟S510中，根據等式(8)確定后編碼器矩陣Q，同時Sf = I并且如下文關于圖 6所描述的來確定Sl。控制器130可W將后編碼器矩陣Q存儲在存儲器140中。
[0141] 2.在步驟S520中，通過線路300接收來自線路驅動器135和/或處理設備125的信號 向量y'。信號向量y'指示在特定時隙處線路300上所接收的符號。
[0142] 3.在步驟S530中，使用后編碼器矩陣Q對信號向量y'進行后編碼W獲得估計的接 收信號向量X'=Qy'；不管信號向量y'是否指示低功率線路將通信，使用后編碼器矩陣Q或 其子矩陣。例如，在步驟S530中，在允許所有線路通信的時隙（第一類型)期間，控制器130使 用后編碼器矩陣Q對來自所有線路的符號進行后編碼。作為另一示例，在僅允許高功率線路 通信的時隙(第二類型)期間，控制器130使用后編碼器矩陣Q的子矩陣Qff對來自高功率線路 的符號進行后編碼。
[0143] 圖4圖示了根據示例實施例的與圖3的方法協作的用于選擇對于低功率線路的功 率分配Sl的方法。如所示出的，控制器130被配置為：
[0144] 1.在步驟S610中，計算闊值目=l〇sW-dnp/W-i，其中，SNR_drop是全功率線路上所允 許的由于來自低功率線路的串擾而帶來的SNR中的最大可接受的降低。SNR_hop可W是通 過實證研究所確定的設計參數。
[0145] 2.在步驟S620中，計算或估計剩余的串擾矩陣
[0146] 3.在步驟S630中，對于每個線路而言kGFU L，計算歸一化接收器噪聲

[0147] 4.在步驟S640中，計算第一限到
[0148] 5.在步驟S650中，計算第二限到
[0149] 6.在步驟S660中，計算縮放參I
[0150] 7.在步驟S670中，對于每個低功率線路mGL，設定Sm=斷W
[0151] 如可W理解的，利用非對稱向量化，僅計算和存儲單個后編碼器矩陣。單個后編碼 器矩陣被用于（i)所有線路通信的時隙和（ii)子矩陣被用于僅高功率線路或全功率線路通 信的時隙。即，不管接收的信號向量是否包括低功率線路上的活躍符號、空閑符號或靜止符 號，使用相同單個后編碼器矩陣或其子矩陣。因此，非對稱向量化需要用W實現的顯著更少 的存儲器和顯著更少的計算資源。
[0152] 具有功率控制的完全對完全向量化
[0153] 備選方案是根本不使低功率線路向量化（即，還將化F設定到零并且使化L對角）。運 通過后編招盤親元，
[0154] (11)
[0155]
[0156] ( 12 )
[0157] 對于運樣的方案的可能的動機將是簡單（不要求低功率線路上的向量處理）W及 支持低功率線路的不連續操作的能力。
[0158] 如之前一樣，確定限制低功率線路對全功率線路的負面影響的縮放值Sl。而且，粗 略地均衡低功率線路的性能是期望的。在運種情況下，由于低功率線路之間的干擾，均衡性 能的任務是更困難的。簡單的方法是注意到低功率線路m上的NSR可W限制為：
[0159]
M3)
[0160] 其中
[0161]
( 14)
[0162] 我們可W通過取針對某個常量e的Sm =郵m來均衡跨越線路的NSR上的上限。將對 于Sm的該表達式代入上文所導出的期望的限制
我們獲得條件
我們然后可W盡可能大地選擇e，其針對每個全功率線路k受到該約束 O W及對于每個低功率線路m的約束的《um-1。應用所得的縮放值化確保全功率線路不被降 級，而粗略地均衡低功率線路的性能。
[0163] 可W通過接入節點100并且特別地通過執行存儲在存儲器中的程序指令的接入節 點100的控制器130來完成上游的具有功率控制的多對多向量化。因此，控制器130被配置為 專用機器W :
[0164] 1.根據等式（11)確定后編碼器矩陣Q，其中Sf = I并且如下文所描述W限制低功率 線路對高功率線路的影響的Sl。
[0165] 2.在允許所有線路通信的時隙期間，使用后編碼器Q對來自所有線路的符號進行 預編碼;并且因此接收高功率線路上的活躍符號或空閑符號W及低功率線路上的活躍符號 或忽略符號。
[0166] 3.在僅允許高功率線路通信的時隙期間，使用后編碼器Q的子矩陣化fW僅對來自 高功率線路的符號進行預編碼;并且因此接收高功率線路上的活躍符號或空閑符號W及低 功率線路上的忽略符號。
[0167] 在根據示例實施例的用于選擇對于低功率線路的功率分配Sl的方法中，控制器 130被配置為：
[0168] 1.計算對應的闊值目=l〇sW-d"p/iD-i，其中，SNR_hop是全功率線路上所允許的由 于來自低功率線路的串擾帶來的SNR的最大可接受的降低。SNR_hop可W是通過實證研究 所確定的設計參數。
[0169] 2.計算或估計剩余的串擾矩聞
[0170] 3.對于每個高功率線路而言kGH，計算歸一化接收器噪聲
[0171] 并且對于每個低功率線路而言me L，計算歸一化接收器噪聲的限制

[0172] 4.計莫 。
[0173] 5.計莫
[0174] 6.計莫
[0175] 7.對于每個低功率線路而言mGL，使Sm=0vm。
[0176] 因此，描述了本發明，相同內容可W W許多方式變化將是明顯的。運樣的變化不將 被認為違背本發明，并且所有運樣的修改旨在包括在本發明的范圍內。
【主權項】
1. 一種發射的方法，包括： 在接入節點（100)處確定(S410)用于對從所述接入節點到多個線路上的多個下游設備 (200)的傳輸進行預編碼的預編碼器矩陣，所述多個線路包括高功率線路和低功率線路，所 述高功率線路處于活躍通信中并且比所述低功率線路每幀發射更多符號； 使用所述預編碼器矩陣對信號向量進行預編碼（S420)而不管所述信號向量在所述低 功率線路上正在發送的符號，并且所述確定對所述預編碼器矩陣進行確定以使得所述預編 碼不減輕所述高功率線路對所述低功率線路產生的串擾影響；以及 基于經預編碼的所述信號向量，在所述多個線路上進行發射(S430)。2. 根據權利要求1所述的方法，其中預編碼針對第一間隙類型和第二間隙類型二者使 用所述預編碼器矩陣，所述第一間隙類型是在其期間準許所述多個線路中的高功率線路和 低功率線路進行通信的幀的時隙，并且所述第二間隙類型是在其期間僅準許高功率線路進 行通信的所述幀的時隙。3. 根據權利要求2所述的方法，其中所述確定對所述預編碼器矩陣進行確定以使得所 述預編碼不減輕所述低功率線路對彼此產生的串擾影響。4. 根據權利要求2所述的方法，其中所述確定對所述預編碼器矩陣進行確定以使得所 述預編碼減輕所述低功率線路對所述高功率線路產生的串擾影響，并且減輕所述高功率線 路對彼此產生的串擾影響。5. -種接入節點（100)，包括： 存儲器（140)，被配置為存儲預編碼器矩陣；以及 控制器（130)，被配置為確定用于對從所述接入節點到多個線路上的多個下游設備的 傳輸進行預編碼的所述預編碼器矩陣，所述多個線路包括高功率線路和低功率線路，所述 高功率線路處于活躍通信中并且比所述低功率線路每幀發射更多符號； 所述控制器被配置為使用所述預編碼器矩陣對信號向量進行預編碼而不管所述信號 向量在所述低功率線路上正在發送的符號，以及基于經預編碼的所述信號向量在所述多個 線路上進行發射，并且所述控制器被配置為對所述預編碼器矩陣進行確定以使得所述預編 碼不減輕所述高功率線路對所述低功率線路產生的串擾影響。6. -種用于接收的方法，包括： 在接入節點（100)處，接收(S520)多個線路上的信號向量，所述多個線路包括高功率線 路和低功率線路，所述高功率線路處于活躍通信中并且比所述低功率線路每幀發射更多符 號； 在所述接入節點處確定(S510)后編碼器矩陣； 使用所述后編碼器矩陣或其子矩陣對所述信號向量進行后編碼（S530)而不管所述信 號向量是否指示所述低功率線路正在進行通信，并且所述確定對所述后編碼器矩陣進行確 定以使得所述后編碼不減輕所述低功率線路對所述高功率線路產生的串擾影響。7. 根據權利要求6所述的方法，其中后編碼針對第一間隙類型和第二間隙類型二者使 用所述后編碼器矩陣，所述第一間隙類型是在其期間準許所述多個線路中的高功率線路和 低功率線路進行通信的幀的時隙，并且所述第二間隙類型是在其期間僅準許高功率線路進 行通信的所述幀的時隙。8. 根據權利要求7所述的方法，其中所述確定對所述后編碼器矩陣進行確定以使得所 述高功率線路對彼此產生的串擾影響在所述第二間隙類型期間被減輕。9. 根據權利要求7所述的方法，其中所述確定對所述后編碼器矩陣進行確定以使得所 述高功率線路對低功率線路產生的串擾影響在所述第一間隙類型期間被減輕。10. 根據權利要求9所述的方法，其中所述確定后編碼器矩陣包括確定低功率線路縮放 矩陣以及基于所述低功率線路縮放矩陣來確定所述后編碼器矩陣，并且所述確定對所述低 功率線路縮放矩陣進行確定以使得所述低功率線路對所述高功率線路的串擾影響保持低 于期望的閾值。11. 根據權利要求10所述的方法，其中所述期望的閾值基于所述接入節點處的噪聲。12. -種接入節點（100 )，包括： 存儲器（140)，被配置為存儲后編碼器矩陣；以及 控制器(130)，被配置為接收多個線路上的信號向量，所述多個線路包括高功率線路和 低功率線路，所述高功率線路處于活躍通信中并且比所述低功率線路每幀發射更多符號； 所述控制器被配置為確定所述后編碼器矩陣，以及使用所述后編碼器矩陣或其子矩陣 對所述信號向量進行后編碼而不管所述信號向量是否指示所述低功率線路正在進行通信， 并且所述控制器被配置為對所述后編碼器矩陣進行確定以使得所述后編碼不減輕所述低 功率線路對所述1?功率線路廣生的串擾影響。
【文檔編號】H04B3/487GK105981306SQ201580007577
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月3日
【發明人】C·J·紐茲曼, J·梅斯
【申請人】阿爾卡特朗訊