[发明专利]正交向量DSL

说明书

背景技术

本文中描述的发明一般涉及通过多导线线缆的高速通信，并且更具体地说，涉及增大通过多导线线缆的OFDM通信的数据率。

数字订户线路(DSL)提供比以前的拨号线路更高数据率的高速因特网连接。DSL利用从家庭到交换机（exchange）的电话线路将支持比300 Hz-3.4 kHz电话音频信号在更高得多的频率的信号的实际情况。为了使得能够常规电话操作与DSL操作同时运行，DSL使用滤波器将谱分割成用于常规电话的DC+音频和大约100 kHz到1 MHz的高频率范围，或对于DSL的高级形式甚至更高。

虽然DSL经铜线线缆提供高速通信，但常规DSL和其它基于铜线的通信当前不能输送允许在单个家庭中几台不同TV上独立的HDTV节目选择所要求的大约40-60 Mb/s的总数据率。相反，基于铜线的通信只能提供称为IPTV的极有限的TV服务，该服务具有有限的数据率，该数据率限制接收节目的质量，并且不允许在家中同时观看几个TV节目。截然相反的是，可用于有线和卫星通信的更高带宽使得有线和卫星公司能够为单个家庭中的多台TV提供完全TV服务，包括除话音和因特网服务外的多个HDTV服务。因此，有线和卫星通信公司当前与经其传统铜线基础设施提供服务的电话公司相比具有竞争优势。另一方面铜线基础设施的优点是它提供对每个订户独特的一个或多个铜线对，这允许在交换机进行要输送的服务或节目的选择。

增大DSL通信通过铜线的数据率有多个障碍。例如，每单位长度铜线的线路衰减在更高的DSL频率增大。因此，随着与交换机的距离增大，在更高频率的信噪比(SNR)降低。SNR考虑事项因此限制了最大可使用频率和/或限制了最大可使用调制星座，并因此限制了比特/秒/赫兹。此外，相同线缆中不同双绞线上信号之间的串扰也恶化了SNR。另外，长波、中波和短波无线电广播也使用用于DSL操作的相同频率范围。现有无屏蔽线路因此可遭受强无线电站造成的外部干扰，这可遮蔽部分谱。

串扰和外部干扰一般情况下增大了多对铜线线缆上的噪声级别，超过热噪声(kT)级别相当大的量。例如，多对线缆的噪声级别可以是-140 dBm/Hz，而kT=-173 dBm/Hz。比热噪声级别更高的这33 dB将到交换机的线缆距离限制到几公里，并因此限制使用诸如256 QAM和甚至65536 QAM等更高阶QAM信号星座能够成功调制和解调的带宽的比特/秒/赫兹的数量。

当前铜线基础设施可利用多种技术降低串扰和/或外部干扰。用于降低在不同导线上DSL信号之间串扰的最常见技术称为“动态谱管理”(DSM)。DSM通过避免同时在相邻导线中使用相同副载波来降低串扰。虽然DSM在使用线缆中不到所有导线时是有效的，但在使用所有导线时，例如，在希望有最高数据率时，DSM明显没那么有效。

另一种串扰降低技术要求所有DSL信号在相同用户的调制解调器终止。然而，此技术仅在线缆中的所有DSL信号在例如房屋等相同终端站终止时才可用，并且因此不适用于从路边分线盒到交换机的携带用于不同用户的DSL信号的线缆。

线缆制造商也可在制造多导线线缆时考虑串扰问题，如参考文献1“Overview Over Transmission Media I”所述的。例如，线缆制造商可循环可随机改变每个对相对于每个其它对的排列，以便在电容或电感耦合中的任何残余阻抗从给定对到每个其它对均匀分布。此类线缆编织（weave）的结果是除在整个线缆长度上与其扭绞在一起的相同对的另一导线外，从每个导线到每个其它导线的电容是额定相等的。类似地，除在整个线缆长度上与其扭绞在一起的相同对的另一导线外，在任何导线与任何其它导线之间的互感是定额相等的。然而，导线间电容和互感的相等程度是极其线缆相关的。

无论所有这些选择如何，铜线基础设施当前不能输送提供完全TV服务（特别是HDTV服务）到单个家庭中多台TV所必需的数据率。因此，铜线公司有巨大的动力来研究输送将支持多个HDTV节目输送到多个家庭的数据率的方式，由此允许这些公司与有线和卫星公司有效地竞争。

发明内容

本发明提供用于基于导线的通信系统的降低多导线线缆中的干扰以增大多导线线缆上可用的数据率的各种要素。广义而言，本发明应用至少一个码映射矩阵到输入信号以生成对应于多导线线缆的每个导线的导线映射的信号，使得每个导线映射的信号包括应用到码映射矩阵的所有输入信号的不同组合。在这样做时，本发明有利于串扰降低，并因此提供增大多导线线缆的数据率能力的技术。