專利名稱:匯集成一組的寬帶傳輸信道的傳輸參數(shù)的調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)匯集成一組的寬帶傳輸信道的傳輸參數(shù)的方法。其中根據(jù)所確定的各傳輸信道的傳輸特性以及所配屬的一個業(yè)務(wù)的傳輸特性為每一個傳輸信道設(shè)定傳輸參數(shù),其中給這些傳輸信道分別配屬擁有不同價值的至少兩個業(yè)務(wù)中的一個業(yè)務(wù),并且其中該組的傳輸信道彼此間會受到頻譜干擾的影響。
在針對常規(guī)電話系統(tǒng)(xDSL-業(yè)務(wù))的用戶連接線路的用戶連接設(shè)備的現(xiàn)代寬帶接入方法中,通過同軸電纜(CATV)經(jīng)寬帶無線電業(yè)務(wù)(WLAN,UMTS)或者衛(wèi)星通信進行連接。一直存在一種星形結(jié)構(gòu)。基于所述的星形結(jié)構(gòu)連接在一起的用戶連接線路束或具有多個用戶的傳輸信道組負面地受到頻譜干擾的影響,尤其在把用戶連接設(shè)備與因特網(wǎng)主干連接在一起的智能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點附近。
由于寬帶接入方法在經(jīng)濟方面日趨重要,提出了許多改善傳輸速度或數(shù)據(jù)速率的可實現(xiàn)的方法。
這些方法分為以下幾種A)多用戶檢測算法對相互影響的信息傳輸?shù)谋忍匦蛄羞M行檢測與此同時求出串音關(guān)系,參見“Multiuser Detection,S.Verdu,Cambridge University Press,London,New York,1998”。在UMTS標準化過程中考慮了這種算法。該算法的前提條件是對所有參與的用戶的信息傳輸進行嚴格的時鐘脈沖同步。在xDSL數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下原則上沒有給出這種脈沖時鐘同步也基本上沒有改變標準化的方法,那么也沒有改變其中所采用的用戶的硬件設(shè)備,也就無法在技術(shù)上正式實現(xiàn)。
B)MIMO信號處理方法MIMO系統(tǒng)是指對具有矢量值輸入口和輸出口的系統(tǒng)進行處理的數(shù)學(xué)理論。MIMO信號處理方法適合改善頻譜影響的多數(shù)的累加比特率的數(shù)字信息傳輸,然而該方法的前提在于對所有信息傳輸進行時鐘脈沖同步和幀同步。出于1)中所述原因,因此采用如“MIMO system in the subscriber-line network,G.Tauboeck,W.Henkel in 5th International OFDM Workshop 2000,Hamburg”,所述的MIMO信號處理方法目前實際上無法實現(xiàn)。
C)矢量調(diào)制方法與2)極相似的是所謂的矢量調(diào)制方法。該發(fā)明在以下的文獻中進行了說明“Vectored Transmission for DigitalSubscriber Line System”,G.Ginis and J.Cioffi發(fā)表于IEEEJournal Selected Areas of Communications Vol.20,Issue 5,pp.1085-1104,June 2002。主要的不同之處在于把各個信息傳輸系統(tǒng)的調(diào)制信號憑經(jīng)驗串音傳輸函數(shù)進行匹配。同樣如2)采用矢量調(diào)制方法的前提是,對所有參與的調(diào)制解調(diào)器進行嚴格的幀同步,因而進行時鐘脈沖同步。
D)頻譜管理方法如在“Dynamic Spectrum Management for Next-Generation DSL System,K.-B.Song,S.-T.Chung,G.Ginis,J.M.Cioffi”中所述,通過各個用戶頻譜功率密度的適當(dāng)?shù)姆植伎梢詫崿F(xiàn)電纜束的所有用戶的累加比特率的最大化。
上述所有方法的共同之處在于已經(jīng)在激活各用戶連接線路或所述用戶連接線路上的傳輸信道的時刻求出了串音關(guān)系。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于在用戶連接端口的運營商的利益方面改善所述方法。該技術(shù)問題從根據(jù)權(quán)利要求1前序部分特征的匯集成組的寬帶傳輸信道的傳輸參數(shù)的調(diào)節(jié)方法出發(fā),通過該權(quán)利要求的特征部分的特征得以解決。
本發(fā)明方法的主要方面在于,通過連續(xù)求出傳輸信道中的頻譜干擾和傳輸信道的狀態(tài)變化,識別出對該傳輸信道的影響關(guān)系并且根據(jù)所識別出的影響關(guān)系以及所述傳輸信道各自業(yè)務(wù)的價值來優(yōu)化該傳輸信道的傳輸參數(shù)。本發(fā)明方法的一個主要優(yōu)點在于不是根據(jù)傳輸信道組或線路束的傳輸速度或比特率的最大累加值而是根據(jù)具有較高價值業(yè)務(wù)的傳輸信道的傳輸速度的最大可能的保持度來調(diào)節(jié)信道參數(shù)。傳輸信道組的傳輸信道具有高的價值是指對于運營商在經(jīng)濟上非常具有吸引力的,即收益高的傳輸信道。在此,還經(jīng)常要在傳輸信道組或線路束內(nèi)強干擾情況下確保傳輸速度。在雙向傳輸方法中,兩個傳輸方向有利地被處理成分離的單向抽象傳輸信道,從而求出在兩個不同傳輸方向之間的自己的影響和交叉影響并進行相應(yīng)的數(shù)學(xué)處理。
按照本發(fā)明的一個有利的實施方案,根據(jù)影響關(guān)系把傳輸信道的子組進行分類,其中識別出以頻譜方式影響其它傳輸信道的那些傳輸信道的影響關(guān)系并且通過一種基于二進制值的狀態(tài)矢量的代數(shù)方法把所述傳輸信道分類為子組。該項措施主要是為了尤其是在實施采用優(yōu)化方法的本發(fā)明方法時降低時間花費(計算開銷)。
按照本發(fā)明的另一個實施方案,在按照異步傳輸模式工作的傳輸信道的情況下,通過以預(yù)先規(guī)定的時間間隔或者預(yù)先規(guī)定的數(shù)目對空閑信元的確定表示狀態(tài)變化。當(dāng)寬帶傳輸信道中的狀態(tài)發(fā)生改變后,把一個求出傳輸參數(shù)的初始化過程饋入到被配屬給該傳輸信道的寬帶傳輸設(shè)備中并且根據(jù)所述的傳輸參數(shù)求出頻譜影響。本發(fā)明的該實施方案可以特別經(jīng)濟地得以實施,因為對于以異步傳輸模式的信元傳輸可以集成現(xiàn)有的部件,例如集成的開關(guān)回路或者寬帶xDSL調(diào)制解調(diào)器。
在初始化過程中有利地為所述各傳輸信道在傳輸設(shè)備中調(diào)節(jié)優(yōu)化的傳輸參數(shù)。對于這種情況同樣可以共用傳輸設(shè)備中現(xiàn)有的功能,例如寬帶xDSL調(diào)制解調(diào)器,由此實現(xiàn)了經(jīng)濟的解決方案。
以下借助于兩幅附圖對本發(fā)明的方法或通信設(shè)備進行說明。
參見附
圖1,在該實施例中假定多個用戶TN1..TK分別經(jīng)由一個傳輸信道C1..CK連接到一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點NK,其中所述傳輸信道C1..CK用寬帶用戶傳輸信道表示。這些與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點NK相連接的用戶TN1..TNK或傳輸信道C1..CK根據(jù)本發(fā)明代表一組傳輸信道。所述寬帶用戶傳輸信道例如是通過xDSL傳輸信道來實現(xiàn)的,其中作為傳輸方法最好使用OFDM傳輸方法或者DMT傳輸方法。該傳輸節(jié)點NK例如可以通過DSLAM(數(shù)字用戶線接入復(fù)用器)來實現(xiàn)或者通過一個DSLAM重疊的主計算機來實現(xiàn),該主機控制多個DSLAM。
倘若存在大量用戶TN1..TNK,比如在經(jīng)由常規(guī)電話網(wǎng)絡(luò)的寬帶用戶連接端口的情況下,事實表明最好按相互影響分類成用戶組或束。所述的束或組的歸屬性在數(shù)學(xué)表達上通過一個二進制值矩陣G(k,l)按照以下方式進行描述(此時兩個指數(shù)貫穿所有用戶的數(shù)目)如果用戶$K$主要影響用戶$1$(反之亦然),那么G(k,l)=1;而如果用戶K與用戶1之間基本上沒有影響,那么G(k,l)=0。
以下舉例說明如何通過對傳輸線路段的連續(xù)觀察或求出傳輸線路段的狀態(tài)變化或出現(xiàn)的干擾來求出束組矩陣G(k,l)的較穩(wěn)固的評估值。下文中n是所有對通信設(shè)備上(例如網(wǎng)絡(luò)節(jié)點DSLASM)狀態(tài)變化連續(xù)觀察的時間間隔指數(shù)。另外tn(k)是接通和關(guān)斷過程的原因矢量的二進制值。具體說明如下如果在觀察間隔內(nèi)第k個用戶被接通或被關(guān)斷,那么tn(k)=1;而如果在觀察間隔內(nèi)第k個用戶的工作狀態(tài)沒有發(fā)生改變,那么tn(k)=0。與之相類似,按照以下方式定義二進制值作用矢量rn(k)如果第k次傳輸基本上受到干擾(也就是說干擾超過了一個限定的閾值),那么rn(k)=1;而如果第k次傳輸基本上沒有受到干擾,那么rn(k)=0。以下所有的運算操作在最終體(endlichenKoerper)GF(2)中給出。通過以下兩個迭代步驟定義二進制值輔助矩陣X(k,l)及Y(k,l)Xn+1(k,l)=Xn(k,l)(t(l)t(k)+t-1(k)),Yn+1(k,l)=Y(jié)n(k,l)(r(l)t(k)+t-1(k)),對于所述的束組矩陣 得出以下達代,其中°表示矩陣的Hadamard積,迭代的開始值為G0(k,l)=0,X0(k,l)=1和Y0(k,l)=1。
由于如上所述所有文獻提出的概念都是基于幀同步,所以對于識別一個束組內(nèi)的串音傳輸函數(shù)不可能基于已有的方法構(gòu)建。
因此以下說明一種非相干地識別MIMO系統(tǒng)的新概念。對所有涉及的物理參數(shù)的說明都在頻域內(nèi)進行,其中把頻率軸充分細分成小間隔。在如OFDM或DMT的多載波調(diào)制系統(tǒng)中,通過標準定義的對頻率軸的劃分是足夠的。對于單載波系統(tǒng)可以通過分立的傅立葉變換,最好是利用快速傅立葉變換算法成功地實現(xiàn)頻譜表達。
但是有利地要盡可能獲得頻率軸的高分辨率,然而還必需考慮增加的計算開銷,也就是說認為一個典型長度M=128是足夠的。如果n是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中(或DSLAM中)的觀察時間間隔的上文早已定義的指數(shù),l是在束組中的用戶指數(shù),m是頻率指數(shù)(0<m<M),那么最好利用這些指數(shù)根據(jù)時間指數(shù)定義關(guān)于第1個用戶的發(fā)射功率密度譜Sl(n,m)時間變化的輔助矩陣(“功率激勵矩陣”)
Xn(l,m)=Sl(n+1,m)-Sl(n,m)與功率激勵矩陣相類似,通過頻譜分立的干擾功率密度Nl(n,m)的相應(yīng)時間變化定義一個遞增的干擾功率矩陣Yn(l,m)。
Yn(l,m)=Nl(n+1,m)-Nl(n,m)那么通過矩陣Yn與Xn-1相乘得到一個表征第k個用戶與第1個用戶之間干擾交換作用的傳輸矩陣Hn(l,m)Hn(k,l)=Σp=0MYn(k,p)Xn-1(p,l)]]>傳輸矩陣Hn(K,l)也就是在用戶k與用戶l彼此之間在指數(shù)n的頻域內(nèi)的干擾影響。對優(yōu)化運營商1的效益來說尤其要保護那些擁有高收費等級的用戶免受串音干擾的影響。為了考慮這種情況,因此要按照以下方式定義第k個用戶的加權(quán)的累加傳輸函數(shù)Hagg,k(n)對于所有其它用戶的干擾記錄以p1價值進行加權(quán)Hagg,k(n)=Σl=0MplHn(k,l).]]>該如此定義的累加傳輸函數(shù)Hagg,k(n)則表示在進行速度或功率分配的優(yōu)化算法時對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點運營商的相關(guān)的懲罰函數(shù)。例如參見以下文獻B.D.Luenberger Optimization by Vector Space Methods,John Wiley & Sons,1969??梢栽O(shè)想一種跟蹤新用戶時的簡化迭代過程是通過在測試階段連續(xù)提高比特率,此處通過使Hagg,k(n)最小化確保比特率的提高不是根據(jù)已有的高價值業(yè)務(wù)的費用進行。
在基于DMT的傳輸方法中這意味著用于在載波指數(shù)上分配比特的所謂比特加載算法應(yīng)當(dāng)擴展使Hagg,k(n)最小化的約束條件以實現(xiàn)最大的運營商效益。所述這種迄今為止唯一的約束條件是保持標準化的頻譜屏蔽(Spektralmask)。
圖2舉例示出了對子組UG1..UGP按照上述的求出方法的一種可能分類,其中根據(jù)求出的傳輸信道C1..CK之間的頻譜干擾和傳輸信道C1..CK的狀態(tài)改變來求出所述的分類。
本發(fā)明的方法不僅可以應(yīng)用于OFDM傳輸方法或者DMT傳輸方法,而且可以用于通信網(wǎng)絡(luò)中的多種有線和無線通信設(shè)備,在這些設(shè)備中存在傳輸信道的相互影響而且這些傳輸信道的信道參數(shù)或其傳輸資源應(yīng)當(dāng)按照尤其針對通信網(wǎng)絡(luò)運營商擁有不同價值的業(yè)務(wù)進行優(yōu)化,例如對于一個無線局域網(wǎng)中的傳輸信道。
權(quán)利要求
1.匯集成一組(G)的寬帶傳輸信道(C1..CK)的傳輸參數(shù)的調(diào)節(jié)方法,-其中,根據(jù)所求出的各傳輸信道(C1..CK)的傳輸特性以及一個所配屬業(yè)務(wù)的傳輸特性為每一個傳輸信道(C1..CK)調(diào)節(jié)傳輸參數(shù),其中給這些傳輸信道(C1..CK)分別配屬擁有不同價值的至少兩個業(yè)務(wù)中的一個業(yè)務(wù),以及-其中,該組(G)內(nèi)的這些傳輸信道(C1..CK)彼此會受到相互的頻譜干擾,其特征在于,-通過連續(xù)求出所述傳輸信道(C1..CK)中的頻譜干擾和所述傳輸信道(C1..CK)的狀態(tài)變化來識別出對所述傳輸信道(C1..CK)的影響關(guān)系,以及-根據(jù)所識別出的影響關(guān)系和所述傳輸信道(C1..CK)的各自業(yè)務(wù)的價值來優(yōu)化這些傳輸信道(C1..CK)的傳輸參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于,根據(jù)所述的影響關(guān)系把傳輸信道(C1..CK)的子組(UG1..UGP)進行分類。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2的方法,其特征在于,識別出頻譜地影響其它傳輸信道(C1..CK)的那些傳輸信道(C1..CK)的影響關(guān)系并通過基于二進制值的狀態(tài)矢量的代數(shù)方法把這些傳輸信道(C1..CK)分類成子組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的方法,其特征在于,根據(jù)識別出的影響關(guān)系和傳輸信道(C1..CK)的各自業(yè)務(wù)的價值按照規(guī)則或者以可預(yù)先規(guī)定的時間間隔或者在狀態(tài)變化時優(yōu)化所述傳輸信道(C1..CK)的傳輸參數(shù)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法,其特征在于,所述業(yè)務(wù)價值取決于各自業(yè)務(wù)將會收取的費用或者取決于被保證的傳輸質(zhì)量或者被保證的傳輸容量或者被保證的傳輸速度。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法,其特征在于,通過連續(xù)測量所述傳輸信道(C1..CK)中的噪聲信號/有用信號比求出頻譜影響。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法,其特征在于,所述傳輸信道(C1..CK)的狀態(tài)變化由以下的切換表示從激活狀態(tài)切換到待用狀態(tài)或者從待用狀態(tài)切換到激活狀態(tài)或者從激活狀態(tài)切換到故障狀態(tài)或者從待用狀態(tài)切換到故障狀態(tài)或者從故障狀態(tài)切換到激活狀態(tài)或者從故障狀態(tài)切換到待用狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一的方法,其特征在于,按照異步傳輸模式工作的傳輸信道(C1..CK)的狀態(tài)變化通過在一個預(yù)先規(guī)定的時間間隔或者一個預(yù)先規(guī)定的數(shù)目中對空閑信元的確定表示。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法,其特征在于,在寬帶傳輸信道(C1..CK)的狀態(tài)發(fā)生改變之后,把一個求出傳輸參數(shù)的初始化過程饋入到被配屬給該傳輸信道(C1..CK)的寬帶傳輸設(shè)備中并根據(jù)所述的傳輸參數(shù)求出頻譜影響。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求8或者9的方法,其特征在于,在所述初始化過程范圍內(nèi),為各傳輸信道(C1..CK)調(diào)節(jié)傳輸設(shè)備中的被優(yōu)化的傳輸參數(shù)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法,其特征在于,考慮一個單向傳輸信道作為一個傳輸信道(C1..CK),和考慮一個雙向傳輸信道作為兩個傳輸信道。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法,其特征在于,在經(jīng)由其沒有傳送傳輸方法特定的信號的傳輸信道(C1..CK)中,測量所述的頻譜干擾并在優(yōu)化傳輸參數(shù)的過程中采用所述的頻譜干擾。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法,其特征在于,所述傳輸參數(shù)由在各傳輸信道(C1..CK)中的發(fā)射功率分布表示。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法,其特征在于,傳輸信道的組(G)或者子組(UG1..UGP)被實現(xiàn)在一個線路束或者無線電區(qū)域中或者被實現(xiàn)在有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點(KN)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法,其特征在于,把在一個節(jié)點(KN)上以物理層次方式被網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化的傳輸信道(C1..CK)映射到一個邏輯星形結(jié)構(gòu)上,其中從屬節(jié)點受中央節(jié)點(KN)的控制。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法,其特征在于,根據(jù)被識別出的影響關(guān)系和傳輸信道的各自業(yè)務(wù)價值借助于一種數(shù)學(xué)優(yōu)化方法對一組或子組的傳輸信道中的傳輸信道(C1..CK)的傳輸參數(shù)進行優(yōu)化。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的方法,其特征在于,所述傳輸信道(C1..CK)的傳輸參數(shù)分別涉及OFDM或DMT傳輸方法。
18.用于調(diào)節(jié)匯集成一組(G)的傳輸信道(C1..CK)的傳輸參數(shù)的通信設(shè)備,-具有連接至所述通信設(shè)備(KN)上的、分別連接有傳輸信道(C1..CK)的傳輸設(shè)備,用于求出各傳輸信道(C1..CK)的傳輸特性以及用于獲取通信設(shè)備(KN)中的傳輸特性,-裝置,用于根據(jù)所求出的各傳輸信道(C1..CK)的傳輸特性和一個所配屬業(yè)務(wù)的傳輸特性調(diào)節(jié)傳輸參數(shù),其中給所述的傳輸信道(C1..CK)分別配屬擁有不同價值的至少兩個業(yè)務(wù)中的一個業(yè)務(wù),和該組(G)內(nèi)的這些傳輸信道(C1..CK)彼此會受到相互的頻譜干擾,其特征在于,-所述通信設(shè)備被設(shè)計成用于獲取傳輸信道(C1..CK)中的頻譜影響和傳輸信道(C1..CK)的狀態(tài)變化以及用于識別出對所述傳輸信道(C1..CK)影響關(guān)系,和-設(shè)置一個優(yōu)化例程,用于根據(jù)所識別出的影響關(guān)系和傳輸信道各自業(yè)務(wù)的價值來優(yōu)化傳輸信道(C1..CK)的傳輸參數(shù)。
全文摘要
對于以星形方式與智能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(NK)連接的寬帶用戶連接端口或傳輸信道(C1..CK)的一個組(G),通過對持續(xù)工作或處于測試階段的各個傳輸狀態(tài)變化進行觀察并借助于一種新的代數(shù)方法把彼此受到頻譜影響的用戶子組(G)進行分類。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(NK)的持續(xù)工作過程中采用或不采用特定的測試信號識別出該頻譜影響關(guān)系或干擾關(guān)系而不必中斷數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)以這種方式獲取的信息來優(yōu)化所有被連接用戶(TN1..TNK)的數(shù)據(jù)傳輸方法的基本參數(shù)以實現(xiàn)最大限度的網(wǎng)絡(luò)運營商效益。
文檔編號H04L1/00GK1860757SQ200480028412
公開日2006年11月8日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者W·科策克, F·拉巴迪 申請人:西門子公司