[发明专利]速率自适应动态频谱管理

说明书

技术领域

披露的一些实施例涉及提高从通信主干线到家庭、商家或包括CPE（“客户驻地设备”）的其他场所的相对较短距离的性能。

背景技术

在许多通信系统中，在中央局或其他中央位置与远端客户场所（例如，家庭、办公室或包括CPE的其他位置）之间存在一些物理链路。连接中央位置与远端位置的物理链路可以是任何种类的有线链路，或者是任何种类的无线链路。提供相对新服务（例如IPTV（“互联网协议电视”）或云计算）需要提高现有技术中可供使用的通信带宽。与提高带宽以允许新服务相关联的成本很高。总体上应理解，目前为止这些成本的最大部分是与在通信后台（通常包括所谓的“主干线”）与远端位置之间提供新物理链路相关联的成本。在一种表述方法中，这称为通信系统中的“最后一英里”，该通信系统可以是FTTH（“光纤到户”）系统，尽管该术语不限于光纤系统。此外，短语“最后一英里”是一个误称，因为大部分成本是与远端位置同主干线之间的连接相关联，这个连接通常约为几米到可能多达250米的量级，但是通常绝不是接近“一英里”的测量值。仅仅是作为本领域的一个惯例，这里将使用“最后一英里”这个术语，尽管应理解，该术语是指主干线与远端位置之间的任何距离，而非一英里的实际测量值。

现有技术可通过减少或甚至消除为最后一英里提供额外新物理链路的需求的动作而得到改进。换句话说，提供用以将最后一英里的物理介质的现存基础设施（不论是铜线还是无线点对点还是其他设施）的带宽从当前容量提高到每秒数百兆位或甚至1Gb/s和更高的装置和方法。以此方式，将减少、消除和/或延迟对最后一英里的新物理链路的巨大投资，由此减少对于提供通信服务的障碍。

现存数字用户线技术（例如VDSL）的静态操作不足以提供新服务所需的带宽。现存连续自适应方案例如SRA VDSL（“无缝速率适配VDSL”）没有足够的灵活性来根据用户的改变的数据速率需求而调适系统。

关于提供较高带宽的一个具体问题涉及到串扰问题。以最后一英里具有铜线的现存系统为例，通信主干线与远端位置之间的连接通常是在“分布点”（本文中也称为“DP”）处执行，该分布点通过最后一英里铜线连接到远端位置，并且通过光纤电缆连接到中央局。通常会在最后一英里的铜线中发生通信瓶颈，并且因为在最后一英里内位于接近位置的不同线之间的串扰而使这个瓶颈加剧。示例性现有技术系统通常会遭受两种类型的串扰。第一种是全部在一个分布点内的串扰。这种串扰可以相对容易消除，因为信道特性是已知的，并且因为可以获得信道信号。第二种串扰出现在连接到该系统内的不同分布点的两根或更多根线中。这第二种串扰不容易消除。

对于进入CPE的线存在类似问题。在示例性系统中，多个CPE装置可以使用多个铜双绞线连接到一个分布点上。在此情况下，同样存在两种串扰。在同一CPE处终止的线之间存在串扰。这种串扰不需要在DP侧被消除，因为它也可以在CPE侧被消除。对于在两个或更多个不同CPE装置处终止的线存在第二种串扰。这第二种串扰只能在DP侧被消除。

在现有技术有线系统中，有两种主要的方法来缓和串扰。一种现有技术方法称为“2级DSM”（“动态频谱管理，2级”），也称为“2级DSM频带偏好”或“DSM频谱优化”。第二种现有技术方法称为3级DSM，并且也称为“3级DSM向量化”，或“DSM串扰消除”。

大部分通信设置是静态的，这意味着它们不随时间变化。通过“PSD掩码”（“功率谱密度掩码”）来预定义发射频谱。用三个步骤定义PSD掩码。首先，定义“限制PSD掩码”，这是通过法律规章和/或通过技术标准定义的PSD掩码。限制PSD掩码不得被超过，并且不会随时间变化。第二，使用一种称为“上游功率后移”的方法来缓和一束线中的不同线之间的串扰。上游功率后移是在链路激活过程中起始的，但是在链路活跃时不能变化。第三，实施2级DSM。2级DSM使用一种称为SRA的方法来响应 于环境噪声而提供对PSD的动态调节。本质上，SRA允许数据速率的动态变化。SRA定义精细的增益来用较小步长改变每一副载波的发射频谱。

在被称为3级DSM的方法中，串扰消除器的系数并不取决于PSD。实际上，使用对角化预编码器和均衡器，使得一条线路的性能并不取决于其他线路的频谱。在这个系统中，串扰消除信号对发射PSD的影响是可忽略的，并且因此不需要相对于串扰预编码器系数和/或均衡器系数进行频谱调节。

假设有线信道随时间是静态的，并且使用自适应估计方法（例如最小均方（LMS））算法来进行信道估计。迫零预编码器和均衡器表现出随着频率提高的显著性能损失。