一种减小数字用户线串音干扰的动态频谱管理方法

摘要

本发明公开了一种减小数字用户线串音干扰的动态频谱管理方法，优点在于通过将同一电缆束内具有相同长度的双绞线分为一组，并且合理引入一条参考线代替每一组内的所有双绞线，使得本方法无需对电缆束内的所有双绞线进行频谱优化，而只需对参考线做出频谱分配和比特加载，这样通过分组以实现降维处理，因此本方法的计算复杂度较理想频谱管理方法来说，得到了很大的改善，尤其当电缆束内双绞线的总数和分组总数相差较大的时候，本发明方法的运算量将逼近迭代注水方法；本发明在分配参考线间的频谱和比特加载的时候，采用不断对比搜索的方法求得最合理的发送功率，因此本方法的性能逼近理想频谱管理方法；鉴于上述优点本发明可有效应用于VDSL2技术领域。

主权项

1.一种减小数字用户线串音干扰的动态频谱管理方法，其特征在于包括以下步骤：①根据双绞线的信道传输特性，将多用户DSL系统中的电缆束内的多条双绞线分成M组，每组内有r_n条具有相同信道传输特性的双绞线，每组内的所有双绞线的集合表示为L_n＝{l_n(1)，…，l_n(r_n)}，其中，n＝1，...，M，l_n(1)表示第n组内的第1条双绞线，l_n(r_n)表示第n组内的第r_n条双绞线，每组内的各条双绞线具有来自同一组内的除自身以外的其他双绞线的组内串扰，各组内的各条双绞线具有来自其他不同组内的双绞线的组间串扰；②对各组内的各条双绞线在K个子载波上分配发送功率，其中对第n组内的r_n条双绞线在第k个子载波上分配相同的发送功率得到第n组内的第p条双绞线在第k个子载波上的比特数其中，Г为信噪比差额，l_n(p)表示第n组内的第p条双绞线，p＝1，…，r_n，k＝1，…，K，K表示子载波的总数，N表示用户数，表示第n组内的第p条双绞线在第k个子载波上的衰落信道的冲激响应，表示第n组内的第q条双绞线对第n组内的第p条双绞线在第k个子载波上形成的组内串扰，表示第m组内的第q条双绞线对第n组内的第p条双绞线在第k个子载波上形成的组间串扰，表示第n组内的第p条双绞线在第k个子载波上的噪声功率；③分别计算各组内的所有双绞线在各个子载波上的平均信道传输特性，根据平均信道传输特性引入对应的虚拟参考线，计算虚拟参考线的衰落信道和串扰信道，再根据衰落信道和串扰信道计算虚拟参考线的虚拟传输模型，其中在第k个子载波上，计算各组内所有双绞线在第k个子载波上的平均信道传输特性，根据平均信道传输特性引入对应的M条虚拟参考线，对于第n条虚拟参考线，其在第k个子载波上的衰落信道为其中，n＝1，…M，k＝1，…，K，K表示子载波的总数，l_n(p)表示第n组内的第p条双绞线，表示第n组内的第p条双绞线在第k个子载波上的衰落信道的冲激响应，其在第k个子载波上的串扰信道为${\bar{h}}_{k,\mathrm{crosstalk}}^{n,m}=\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{r_n}\underset{p=1}{\overset{r_n}{\Sigma }}\underset{q=1,q\ne p}{\overset{r_m}{\Sigma }}\left|h_k^{l_n\left(p\right),l_m\left(q\right)}\right|,n=m\\ \frac{1}{r_n}\underset{p=1}{\overset{r_n}{\Sigma }}\underset{q=1}{\overset{r_m}{\Sigma }}\left|h_k^{l_n\left(p\right),l_m\left(q\right)}\right|,n\ne m\end{array}\right.,$其中，n＝1，…M，m＝1，…M，表示第m组内的第q条双绞线对第n组内的第p条双绞线在第k个子载波上形成的组间串扰；根据第n条虚拟参考线的衰落信道和串扰信道计算第n条虚拟参考线在第k个子载波上的虚拟传输模型${\bar{y}}_k^n={\bar{h}}_{k,\mathrm{direct}}^{n,n}{x}_k^n+\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{\bar{h}}_{k,\mathrm{crosstalk}}^{n,m}{x}_k^m+z_k^n,$其中，表示第n条虚拟参考线在第k个子载波上的发送信号，表示第m条虚拟参考线在第k个子载波上的发送信号，表示第n条虚拟参考线在第k个子载波上的高斯白噪声；每条虚拟参考线具有来自除自身以外的其他虚拟参考线的外来串扰，各条虚拟参考线同时具有自串扰，该自串扰的值为被该虚拟参考线替代的组内的所有双绞线具有的组内串扰的平均值；④根据各条虚拟参考线在各个子载波上的虚拟传输模型，计算各条虚拟参考线在各个子载波上所能加载的最大比特数，其中对第n条虚拟参考线，根据第n条虚拟参考线在第k个子载波上的虚拟传输模型得到第n条虚拟参考线在第k个子载波上的所能加载的最大比特数为${\bar{b}}_k^n={\log }_2(1+\frac{1}{\Gamma }\frac{{\left|{\bar{h}}_{k,\mathrm{direct}}^{n,n}\right|}^2{s}_k^n}{\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{\left|{\bar{h}}_{k,\mathrm{crosstalk}}^{n,m}\right|}^2{s}_k^m+{\sigma }_k^n}),$其中，Г为信噪比差额，表示第n条虚拟参考线在第k个子载波上的发送功率，表示第m条虚拟参考线在第k个子载波上的发送功率，为第n条虚拟参考线在第k个子载波上的噪声功率；⑤为各条虚拟参考线分配发送功率，具体过程为：⑤-1、对于所有的虚拟参考线，初始化第一拉格朗日乘子和第二拉格朗日乘子⑤-2、计算所有虚拟参考线在所有子载波上的发送功率，对于在第k个子载波上，进行M维对比搜索，得到所有的虚拟参考线在第k个子载波上的发送功率，其中，为所有虚拟参考线在第k个子载波上的拉格朗日函数，k＝1，…，K，K表示子载波的总数，f_s为符号速率，为第n条虚拟参考线在第k个子载波上的所能加载的最大比特数，为第n条虚拟参考线在第k个子载波上的发送功率；⑤-3、判断所有虚拟参考线是否满足速率和功率的限制条件，对于第n条虚拟参考线，判断第n条虚拟参考线是否满足条件：且其中，n＝1，…M，为第n条虚拟参考线的目标速率，P_n为第n条虚拟参考线的最大发送功率，如果第n条虚拟参考线不满足条件，则调整第n条虚拟参考线的第一拉格朗日乘子和第二拉格朗日乘子并返回执行步骤⑤-2；如果第n条虚拟参考线满足条件，则重新执行步骤⑤-3继续判断下一条虚拟参考线是否满足条件，直至所有虚拟参考线均满足条件时结束执行步骤⑤；⑥将各条虚拟参考线分配得到的发送功率作为各自替代的组内各条双绞线的发送功率，对于第n条虚拟参考线，将第n条虚拟参考线在各个子载波上分配得到的发送功率作为该条虚拟参考线替代的第n组内的各条双绞线在各个子载波上的发送功率其中，k＝1，…，K，K表示子载波的总数，为第n条虚拟参考线在第k子载波上的发送功率，为第n条虚拟参考线替代的第n组内的各条双绞线在第k子载波上的发送功率。