[发明专利]具有分离的模决定的非线性预编码器

说明书

技术领域

本发明涉及有线通信系统内的串扰缓解。

背景技术

串扰(或者信道间干扰)是针对多输入多输出(MIMO)有线通信系统(诸如数字订户线路DSL通信系统)的信道损害的主要来源。

随着对于更高数据速率的需求增长，DSL系统正在朝向更高频带进行演进，其中相邻传输线路(也就是说，在它们长度的部分或全部上处于紧邻的传输线路，诸如电缆捆束(cable binder)中的双绞铜线对)之间的串扰更为显著(频率越高，耦合越多)。

MIMO系统能够由以下的线性模型来描述：Y(k)＝H(k)X(k)+Z(k)(1)，其中N-分量的复数矢量X、Y分别标示通过N个信道传输的符号的作为频率/载波/音调索引k的函数的离散频率表示以及从N个信道接收的符号的作为频率/载波/音调索引k的函数的离散频率表示，其中N×N的复数矩阵H被称为信道矩阵：信道矩阵H的第(i,j)个分量h_ij描述了通信系统如何响应于正在向第j个信道输入进行传输的信号而在第i个信道输出上产生信号；信道矩阵的对角线元素描述了直接信道耦合，以及信道矩阵的非对角线元素(也被称为串扰系数)描述了信道间耦合，并且其中N-分量的复数矢量Z标示N个信道上的加性噪声，诸如射频干扰(RFI)或者热噪声。

已经开发了不同的策略来缓解串扰并且最大化有效吞吐量、范围和线路稳定性。这些技术正在逐渐地从静态或动态频谱管理技术向多用户信号协调(或者矢量化)进行演进。

用于减少信道间干扰的一种技术是联合信号预编码：传输数据符号在相应的通信信道上被传输之前联合地被传递通过预编码器。预编码器使得预编码器与通信信道的级联在接收器处导致很少的或者没有信道间干扰。

用于减少信道间干扰的另一技术是联合信号后处理：接收数据符号在被检测之前联合地被传递通过后编码器。后编码器使得通信信道与后编码器的级联在接收器处导致很少的或者没有信道间干扰。

对其信号联合地被处理的矢量化组(也就是说，通信线路的集合)的选择对于实现良好的串扰缓解性能而言是相当关键的。在矢量化组内，每个通信线路被考虑为是引起进入到该组的其他通信线路中的串扰的扰乱者线路(disturber line)，并且相同的通信线路被考虑为是从该组的其他通信线路接收到串扰的受害者线路(victim line)。来自不属于该矢量化组的线路的串扰被视为外来噪声并且没有被消除。

理想地，矢量化组应当匹配于物理地且明显地彼此相互作用的通信线路的整个集合。但是，归因于国家法规政策和/或有限的矢量化能力的本地环路开放(local loop unbundling)可能阻止了这种详尽的方法，在该情况中，矢量化组将包括所有物理地相互作用的线路的仅子集，由此产生有限的矢量化增益。

信号矢量化通常在分发点单元(DPU)内执行，其中通过矢量化组的所有订户线路并发传输的或者从矢量化组的所有订户线路接收的所有数据符号都是可用的。例如，信号矢量化有利地在位于中心局(CO)处或者作为更接近于订户驻地(街道机柜、杆机柜等)的光纤馈送远程单元所部署的数字订户线路接入复用器(DSLAM)内加以执行。信号预编码特别适合用于(朝向客户驻地的)下游通信，而信号后处理特别适合用于(来自客户驻地的)上游通信。

线性信号预编码有利地借助于矩阵乘积而被实施：线性预编码器执行传输矢量U(k)与预编码矩阵P(k)在频域中的矩阵乘积，预编码矩阵P(k)使得总信道矩阵H(k)P(k)被对角化，意味着总信道H(k)P(k)的非对角线系数大多减少为零，并且因此信道间干扰大多减少为零。

在实践中，并且作为一阶近似，预编码器将反相位的串扰预补偿信号连同直接信号一起叠加在受害者线路上，这些反相位的串扰预补偿信号在接收器处与来自相应扰乱者线路的实际串扰信号相消地进行干涉。

更正式地，让我们将信道矩阵H写为：H＝D·(I+G)(2)，其中已经主动地省略了载波索引k，D是包括直接信道系数h_ii的对角矩阵，I是单位矩阵，并且G是包括归一化的串扰系数h_ij/h_ii的非对角串扰信道矩阵。