ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЦЕНКИ ПЕРЕКРЕСТНЫХ ПОМЕХ
INTERPOLATED METHOD AND DEVICE TO INCREASE EFFICIENCY OF CROSSTALK SIGNAL ASSESSMENT

Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка является родственной патентным заявкам US 11/848684 (досье номер: De Lind Van Wijngaarden 21-10-18-7 под названием "Method and Apparatus for Self-Tuning Precoder"), 11/897877 (Kramer 9-16-6 под названием "Determining a Channel Matrix by Measuring Interference") и 11/897809 (Guenach 1-12-1-1-1-1-1-20-1-9 под названием "Determining Channel Matrices by Correlated Transmissions to Different Channels"), поданным 31 августа 2007 г., содержание которых в порядке ссылки включено в настоящую заявку. Настоящая заявка также является родственной предварительной патентной заявке US 60/974262 (досье номер: Ashikhmin 18-23-13-2-15-4 под названием "Methods for Optimizing Precoder Settings Using Average SINR Reports for Groups of Tones"), поданной 21 сентября 2007 г., содержание которой в порядке ссылки включено в настоящую заявку.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к системам связи, более точно, к методам оценки с использованием интерполяции перекрестных помех, возникающих в каналах связи таких систем.
Предпосылки создания изобретения
Как хорошо известно, для обмена сигналами между передатчиками и приемниками системы связи может использоваться множество каналов связи. Например, множество каналов может использоваться для разделения различных передаваемых сигналов данных.
Одной из сложностей, которая может возникать в многоканальных системах связи, являются перекрестные помехи между различными каналами, также называемые межканальными перекрестными помехами. Например, в типичной системе цифровых абонентских линий (DSL) каждый из каналов может содержать подвергнутые ОЧУ-модуляции (с ортогональным частотным уплотнением (OFDM)) тональные сигналы или подвергнутые дискретной многотональной модуляции (ДММ или DMT, от английского - discrete multitone) тональные сигналы, которые передают по физической линии связи, такой как витая медная пара. Передача по одной абонентской линии может создавать помехи в других абонентских линиях, способные вызывать ухудшение характеристик системы. В более общем смысле, определенный "подавляемый помехами" канал может страдать от перекрестных помех со стороны множества из "подавляющих" каналов, что также приводит к нежелательным помехам. Разумеется, подразумевается, что помехи могут быть взаимными, т.е. подавляемый помехами канал может являться подавляющим каналом, а подавляющий канал может являться подавляемым помехами каналом.
Известно устройство предварительного кодирования DSL, представляющее собой матричный цифровой фильтр, который воздействует на передаваемые одновременно сигналы с тем, чтобы ослабить или исключить перекрестные помехи между ними. Для идеального выполнения этой функции устройство предварительного кодирования должно использовать точные значения коэффициентов относительных перекрестных помех между заданными линиями.
Тем не менее, точные расчетные (оценочные) данные перекрестных помех сложно быстро обеспечивать как по причине необходимой точности, так и из-за того, что эти коэффициенты изменяются со временем в результате изменений температуры и других внешних факторов. Поскольку число измеряемых тональных сигналов как по нисходящим, так восходящим каналам может достигать нескольких сотен, процесс получения этих расчетных данных может являться достаточно трудоемким в количественном выражении.
Существует потребность в методах эффективного получения расчетных данных перекрестных помех в каналах систем DSL и других форм помех, таких как посторонние перекрестные помехи со стороны близко размещенных линий, чьи сигналы ДММ не синхронизированы с подавляемой помехами линией.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача создания методов эффективного получения расчетных (оценочных) данных перекрестных помех в каналах систем DSL и других систем, в которых могут использоваться несинхронизированные каналы.
Например, согласно одной из особенностей изобретения предложен способ, в котором получают первый набор расчетных (оценочных) показателей перекрестных помех для первой части из множества каналов связи, по которым должны передаваться сигналы данных от передатчика множеству приемников, и на основании первого набора расчетных показателей перекрестных помех интерполируют второй набор расчетных показателей перекрестных помех для второй части из множества каналов связи. Первой частью из множества каналов связи может являться поднабор из множества каналов связи, а второй частью из множества каналов связи может являться оставшаяся часть из множества каналов связи.
Способ может дополнительно включать корректирование набора сигналов данных на основании по меньшей мере части первого набора и второго набора расчетных показателей перекрестных помех. Первый набор расчетных показателей перекрестных помех может быть генерирован на основании показателей отношения сигнала к сумме помех с шумом (ОСПШ или SINR, от английского - signal-to-interference + noise ratio) по меньшей мере у части из множества приемников.
В первом варианте осуществления стадия интерполяции может дополнительно включать генерацию интерполированных значений фазы и амплитуды, которые представляют собой второй набор расчетных показателей перекрестных помех. Эти интерполированные значения фазы и амплитуды могут быть генерированы на основании измеренных значений фазы и амплитуды, которые представляют собой первый набор расчетных показателей перекрестных помех. Интерполированные значения фазы могут быть генерированы методом подбора кривой. Интерполированные значения амплитуды могут быть генерированы путем выбора ближайшего измеренного значения амплитуды.
Во втором варианте осуществления стадия интерполяции может дополнительно включать использование фильтра с конечной импульсной характеристикой, вычисление свертки значений первого набора расчетных показателей перекрестных помех с использованием фильтра с конечной импульсной характеристикой и получение значений второго набора расчетных показателей перекрестных помех на основании вычисленной свертки.
Эти и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясны из следующего далее подробного описания иллюстрирующих изобретение вариантов осуществления, которое следует рассматривать в сочетании с сопровождающими чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 проиллюстрирована система связи согласно одному из иллюстрирующих изобретение вариантов осуществления,
на фиг.2 - интерполяционная архитектура, используемая для расчета перекрестных помех согласно одному из иллюстрирующих изобретение вариантов осуществления,
на фиг.3 - способ интерполяции расчетных перекрестных помех согласно одному из наглядных вариантов осуществления изобретения,
на фиг.4 - способ интерполяции расчетных перекрестных помех согласно другому наглядному варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Далее настоящее изобретение будет проиллюстрировано на примерах систем связи и соответствующих методов компенсации перекрестных помех между каналами связи в таких системах. Тем не менее, подразумевается, что изобретение не ограничено применением в системе связи какого-либо конкретного типа или для измерения перекрестных помех между каналами. Предложенные методы применимы для использования в разнообразных других системах связи и для множества альтернативных измерений перекрестных помех. Например, хотя предложенные методы проиллюстрированы далее применительно к системам DSL на основе ДММ, они могут быть простым способом адаптированы к системам проводной или беспроводной связи других типов, включая системы сотовой связи, системы с множеством входов и множеством выходов (MIMO), системы Wi-Fi или WiMax.
Подразумевается, что с точки зрения настоящего изобретения "канал" означает физическую среду, посредством которой передаются сигналы между передатчиком и приемником. Во многих случаях в непосредственной близости друг от друга может существовать несколько таких каналов, что способно создавать помехи или перекрестные помехи, как это упомянуто выше. Одним из примеров канала является "линия" или проводная линия, которую создают путем использования кабеля, такого как медный провод или любого другого эквивалентного средства передачи сигнала пользователям. В случае DSL именно объединение линий приводит к перекрестным помехам. Кроме того, одной из форм передачи сигналов в случае как проводной линии, так и беспроводного доступа является разделение диапазона канала на узкие полосы частот, известные как "тональные сигналы". Например, в случае радиоканала символы OFDM передаются посредством соответствующих тональных сигналов. Сходное разделение часто применяют в DSL.
На фиг.1 показана система 100 связи, содержащая передатчик 102, который по соответствующим каналам 106 связи поддерживает связь с множеством приемников 104. Каналы 106 связи могут представлять собой проводные каналы или радиоканалы. Как показано на фиг.1, передатчик 102 имеет процессор 110Т, связанный с памятью 112Т и интерфейсной схемой 114Т. Аналогичным образом, приемник 104 имеет процессор 110R, связанный с памятью 112R и интерфейсной схемой 114R. Предполагается, что остальные приемники 104 сконфигурированы аналогичным образом.
Хотя в проиллюстрированной системе 100 показан один передатчик, поддерживающий связь с множеством приемников, возможно множество других конфигураций. Например, множество передатчиков могут поддерживать связь с множеством приемников, или один передатчик может поддерживать связь с одним приемником. Подразумевается, что с точки зрения настоящего изобретения термины "передатчик" и "приемник" интерпретируются в обобщенном смысле, охватывающем отдельные соответствующие передающие и приемные элементы, а также сочетания множества соответствующих передающих и приемных элементов. Передатчик 102 также может содержать множество отдельных передающих блоков, например, в случае центральной станции в системе DSL или базовой станции в системе сотовой связи.
Кроме того, устройство связи проиллюстрированного типа может действовать и как приемник, и как передатчик. Так, хотя для наглядности элементы 102 и 104 системы 100 представлены соответственно как передающий и приемный элементы, каждый из них может содержать приемопередающую схему и способен действовать и как передатчик, и как приемник. Таким образом, описанные в изобретении методы интерполяции перекрестных помех могут применяться в случае передачи, осуществляемой от элемента 104 элементу 102. Элементы 102 и 104 могут представлять собой или могут входить в соответствующие устройства обработки системы связи, такие как модемы, компьютеры или другие устройства связи. Специалистам в данной области техники известно множество таких устройств, поэтому они дополнительно не описаны в изобретении.
В памяти 112 могут храниться и выполняться процессором 110 программы системы программного обеспечения для расчета, интерполяции и компенсации перекрестных помех и осуществления соответствующих операций обработки сигналов передатчиков и приемников в системе 100. Передатчик 102 и каждый из приемников 104 могут содержать множество интегральных схем, процессоров цифровой обработки сигналов или устройств обработки других типов и соответствующие вспомогательные схемы в любом сочетании с использованием хорошо известных обычных компоновок. Разумеется, что при реализации передатчика 102 и приемников 104 или их конкретных частей может использоваться множество альтернативных компоновок аппаратного обеспечения, программного обеспечения или программно-аппаратного обеспечения в любом сочетании.
Проиллюстрированная система 100 может рассматриваться как типичный пример любого числа систем связи различных типов. В качестве примера система 100 может представлять собой систему DSL, в которой передача данных осуществляется с использованием тональных сигналов ДММ. Обычные особенности таких систем хорошо известны, поэтому они подробно не описываются в изобретении. Межканальные перекрестные помехи в системе DSL с использованием ДММ могут представлять собой, например, перекрестные помехи на приемном конце линии связи (FEXT), хотя описанные методы в более общем смысле применимы к перекрестным помехам множества других типов. Поскольку тональные сигналы ДММ являются относительно узкополосными с точки зрения общего используемого диапазона частот, влияние на конкретной частоте может быть смоделировано как единый комплексный коэффициент h, обозначающий перекрестные помехи в отношении заданной "подавляемой" абонентской линии со стороны "подавляющей" абонентской линии при заданном показателе тонального сигнала. Амплитуда коэффициента отображает изменение масштаба соответствующей несущей ДММ, а фаза коэффициента отображает изменение фазы такой несущей.
Перекрестные помехи между множеством каналом 106 связи, по которым передатчик 102 поддерживает связь с приемниками 104 в системе 100, могут компенсироваться методом, называемым предварительным кодированием, также известным как предкомпенсация. Согласно одному из принципов предкомпенсации для определения коэффициентов матрицы канала используют показатели перекрестных помех, определенные приемниками и переданные передатчику. Для эффективного предварительного кодирования обычно необходима точная информация об усилении и фазировании каналов. Например, путем использования линейной модели перекрестных помех для описания характеристик N каналов можно генерировать N×N матриц канала, недиагональные элементы которых представляют упомянутые комплексные коэффициенты, характеризующие межканальные перекрестные помехи. Предварительное кодирование может применяться в передатчике, в котором используется линейный цифровой фильтр обращения в нуль незначащих коэффициентов (или устройство предварительного кодирования), которое в качестве входных сигналов принимает вектор передаваемых сигналов данных и упомянутую матрицу канала и генерирует на их основании вектор компенсированных сигналов данных.
Другим возможным применением показателей межканальных перекрестных помех является управление различными каналами системы. Например, такие показатели могут использоваться для определения оптимального распределения мощности или других ресурсов среди каналов или для обеспечения устойчивости скорости передачи в битах по каналу. Применительно к DSL эти показатели могут использоваться для усовершенствования алгоритмов второго уровня выделения мощности или обеспечения устойчивости для распределения динамического спектра (РДС или DSM, от английского - dynamic spectrum management) и тем самым для поддержания объявленной скорости передачи в битах по заданной линии. Для этих и других случаев распределения ресурсов обычно требуются менее точные расчеты и, следовательно, может не требоваться информация о фазировании каналов.
Передатчик 102 и приемники 104 показанной на фиг.1 системы 100 преимущественно сконфигурированы таким образом, чтобы точно и эффективно генерировать расчеты или другие показатели межканальных перекрестных помех. Такие показатели перекрестных помех могут передаваться от приемников 104 передатчику 102 для использования в таких случаях, как предварительное кодирование или распределение ресурсов описанного выше типа. Показатели могут представлять собой, например, коэффициенты импульсной характеристики, описывающие перекрестные помехи. В качестве альтернативы, показатели, генерируемые приемниками, могут передаваться передатчику, который дополнительно обрабатывает их, чтобы получить коэффициенты импульсной характеристики.
Далее будут описаны методы оценки перекрестных помех согласно наглядным вариантам осуществления. В качестве примера такие методы оценки перекрестных помех могут быть реализованы в передатчике 102 показанной на фиг.1 системы связи.
Согласно принципам изобретения расчетные перекрестные помехи для всех тональных сигналов эффективно определяют путем осуществления измерений только небольшой доли тональных сигналов и интерполяции расчетных перекрестных помех для оставшейся части тональных сигналов. Тем самым можно существенно сократить время, необходимое для получения расчетных данных. Кроме того, можно использовать более сильные измерительные сигналы применительно к меньшему числу тональных сигналов или даже осуществлять измерения с тем, чтобы полностью прерывать тональные сигналы. Кроме того, даже если интерполированные значения являются недостаточно точными, они могут быть переданы таким устройствам, как самонастраивающееся устройство предварительного кодирования, которое способно быстро уточнять расчетные данные. Один из примеров самонастраивающегося устройства предварительного кодирования описан в упомянутой выше заявке 11/848684 (досье номер: De Lind Van Wijngaarden 21-10-18-7 под названием "Method and Apparatus for Self-Tuning Precoder"). Наконец, такое устройство может использоваться для определения точности или эффективности расчета коэффициента перекрестных помех, получаемого путем интерполяции.
Даже при доступности и использовании точных расчетных перекрестных помех интерполяционные способы способны улучшить способность отслеживать изменения коэффициентов перекрестных помех. Например, во многих случаях фаза измеряемых линий с достаточно хорошим приближением находится в линейной зависимости от частоты. Если это так, для точного прогнозирования фазы заданного тонального сигнала могут использоваться расчетные фазы нескольких тональных сигналов, за счет чего существенно сокращаются затраты на расчет, необходимые для определения фазы или ее эквивалента. Вместе с тем, может быть предпочтительным использование более двух точек, чтобы учесть неопределенность фазы (т.е. по модулю 2π), а также небольшие колебания. В качестве дополнительного примера интерполяция может использоваться для восстановления расчетных перекрестных помех в тональных сигналах в случае срыва слежения и ухудшения характеристик предварительного кодирования.
Согласно принципам изобретения интерполяция может осуществляться во времени, а также по частоте. Так, если в определенный момент времени с достаточной точностью известны некоторые или все коэффициенты перекрестных помех, через некоторое время коэффициенты перекрестных помех будут до некоторой степени отличаться. Кроме того, на основе физических соображений можно допустить наличие определенной закономерности или модели того, как происходят изменения в зависимости от изменений температуры, влажности и т.д.
С учетом вышесказанного затем можно в первую очередь рассчитать коэффициенты перекрестных помех для большинства тональных сигналов, для которых имеются данные устройства предварительного кодирования, путем точного определения коэффициентов перекрестных помех для небольшого поднабора тональных сигналов и прогнозирования остальных коэффициентов методом расчета изменения физических факторов, а затем определения произошедших изменений в оставшейся части.
Методы интерполяции согласно изобретению также могут применяться в сочетании с алгоритмами РДС второго уровня, служащими для определения спектра мощности на основании амплитуд перекрестных помех. В случае РДС второго уровня взаимные помехи между пользователями регулируются путем выделения мощности тональным сигналам, за счет чего регулируется степень перекрестных помех. Обычно для определения пользовательского диапазона передачи необходимо знать только амплитуды перекрестных помех. Этот способ ослабления перекрестных помех усовершенствован за счет интерполяции, что позволяет системе определять амплитуды перекрестных помех между парой линий при минимальном использовании реальных измерений. Интерполятор обеспечивает получение расчетов недостающих амплитуд перекрестных помех, а также расчет погрешностей, и эти данные затем могут использоваться для определения распределения спектра мощности. Таким образом, могут быть преодолены ограничивающие систему условия. Кроме того, требуется значительно меньшая сложность вычислений.
Резюмируя, можно сказать, что интерполяционные способы согласно изобретению имеют по меньшей мере два важных признака. Во-первых, они позволяют рассчитывать или прогнозировать значения перекрестных помех у промежуточных неизмеренных тональных сигналов на основании расчетов для поднабора тональных сигналов. Во-вторых, они обеспечивают расчет погрешностей интерполированных значений. Эти расчеты погрешностей могут использоваться, чтобы определить, необходимы ли измерения дополнительных тональных сигналов. Они также могут передаваться вместе с интерполированными значениями таким устройствам, как самонастраивающееся устройство предварительного кодирования, чтобы эти устройства могли в свою очередь определять, какие линии следует выбрать для ослабления перекрестных помех. Это делается в конце интерполяционной стадии расчета.
На фиг.2 проиллюстрирована интерполяционная архитектура согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В архитектуру 200 входит вычислитель 202 перекрестных помех, интерполятор 204, регулятор 206, передатчик 208-v ("v" означает передатчик, связанный с подавляемым каналом или линией связи), передатчик 208-d ("d" означает передатчик, связанный с подавляющим каналом или линией связи), оборудование 210-v, устанавливаемое в помещении пользователя (ОУПП) ("v" означает ОУПП, связанное с подавляемым каналом или линией связи), оборудование 210-d, устанавливаемое в помещении пользователя (ОУПП) ("d" означает ОУПП, связанное с подавляемым каналом или линией связи). Каждое ОУПП может представлять собой модем, компьютер или другое устройство связи. Подразумевается, что, хотя вычислитель 202 перекрестных помех, интерполятор 204 и регулятор 206 представлены на чертеже отдельно от передатчика 208-v, эти функциональные компоненты предпочтительно входят в систему передатчика. По существу, можно считать, что в систему передатчика входит вычислитель 202 перекрестных помех, интерполятор 204, регулятор 206, передатчик 208-v и передатчик 208-d. Таким образом, функциональные компоненты показаны на чертеже по отдельности для удобства. Кроме того, в качестве примера следует учесть, что вычислитель 202 перекрестных помех, интерполятор 204, регулятор 206 и передатчик 208-v могут быть реализованы в передатчике 102 показанной на фиг.1 системы связи. ОУПП соответствует приемникам 104, показанным на фиг.1. Тем не менее, изобретение не ограничено этой конкретной архитектурой, т.е. в качестве альтернативы, на практике отдельно от передатчика может быть реализован один или несколько вычислителей перекрестных помех, интерполяторов и регуляторов.
Обычно передатчики 208 одновременно передают ОУПП 210 сигналы данных по соответствующим линиям связи. В наглядном сценарии, представленном на фиг.2, перекрестные помехи со стороны одной из множества линий (подавляющей линии d) присутствуют в другой из множества линий (подавляемой линии v). Тем не менее, хотя показана только одна подавляющая линия, на практике перекрестные помехи, присутствующие в подавляемой линии, могут создаваться несколькими линиями. Расчетные данные перекрестных помех загружают из ОУПП 210-v в вычислитель 202 перекрестных помех. В передающей системе с компенсацией перекрестных помех, в которой не применяется интерполяция согласно изобретению, осуществляют расчет перекрестных помех для каждой линии (тонального сигнала), которая создает перекрестные помехи в подавляемой линии. Затем результаты этих расчетов используют, чтобы корректировать последующие сигналы данных, передаваемые передатчиками системы. Затем может быть осуществлена итерация процесса путем получения новых расчетных данных и осуществления новых корректировок. Теоретически, если расчетные данные являются точными, в результате корректировки сигналов данных будут устранены перекрестные помехи, присутствующие в подавляемой линии. Тем не менее, следует учесть, что, чем точнее расчетные данные, тем более эффектным является ослабление перекрестных помех.
Один из примеров осуществления механизма компенсации перекрестных помех, который может использоваться в показанной на фиг.2 архитектуре 200, описан в упомянутой заявке 11/848684 (досье номер: De Lind Van Wijngaarden 21-10-18-7 под названием "Method and Apparatus for Self-Tuning Precoder"). В ней описана архитектура самонастраивающегося устройства предварительного кодирования, в которой для устранения перекрестных помех в подавляемой линии со стороны подавляющих линий используются основанные на возмущении расчетные данные. В заявке поясняется, что текущее состояние матрицы в устройстве предварительного кодирования (т.е. матрицы устройства предварительного кодирования) определяется с помощью матрицы расчетных относительных перекрестных помех, которая используется для создания матричного фильтра. Подавляемое ОУПП обеспечивает расчетные отношения сигнала к сумме помех с шумом (ОСПШ) до возмущения и после возмущения в конкретной подавляющей линии. Эта информации обратной связи передается устройству предварительного кодирования, которое также подает команды возмущения для матрицы устройства предварительного кодирования. Такие команды подаются с учетом не только воздействия на интересующую подавляемую линию, но также воздействия на другие линии. Кроме того, устройству предварительного кодирования могут передаваться команды с целью перехода к новому эксплуатационному режиму устройства предварительного кодирования (обновления матрицы предварительного кодирования) в зависимости от расчетов погрешностей. Самонастраивающееся устройство предварительного кодирования находится в передатчике, который в некоторых случаях может находиться в центральной станции (ЦС) пользователя, а в других случаях в удаленном конечном узле. Подразумевается, что для ясности устройства предварительного кодирования в прямой форме не показаны на фиг.2, но предполагается, что они могут находиться в передатчиках 208. Для компенсации перекрестных помех, исходя из полученных расчетных перекрестных помех, в передатчике также могут применяться другие методы (т.е. помимо обновления матрицы устройства предварительного кодирования).
Тем не менее, как упомянуто выше, и независимо от метода компенсации, используемого для ослабления или устранения перекрестных помех, вычисление расчетных перекрестных помех для всех тональных сигналов (линий) может являться довольно обременительным. Принципы изобретения предусматривают преимущественное определение расчетных перекрестных помех во всех тональных сигналах путем осуществления измерений только небольшой доли тональных сигналов и интерполяции расчетных перекрестных помех в отношении оставшейся части тональных сигналов. Это осуществляется посредством интерполятора 204.
Интерполятор 204 использует в качестве входных данных точечные расчеты амплитуды и фазы перекрестных помех в сочетании с расчетами погрешностей для заданного поднабора тональных сигналов. Большая часть этих тональных сигналов будет распределена равномерно, однако, могут быть предусмотрены измерения дополнительных тональных сигналов. Это делается по причине того, что интерполяция в отношении частей диапазона может являться не очень эффективной. Второй причиной является обеспечение дополнительного источника точных расчетов, которые могут использоваться для оценки точности интерполяции.
Как в целом показано на фиг.2, вычислитель 202 перекрестных помех вычисляет поднабор расчетных данных перекрестных помех. Этот поднабор расчетных данных передается интерполятору 204. Интерполятор 204, исходя из поднабора переданных ему расчетных данных, генерирует полученные интерполяцией расчетные данные, как будет подробно описано далее (при рассмотрении вариантов осуществления, показанных на фиг.3 и 4). Затем тестируют полученные интерполяцией расчетные перекрестные помехи. После этого регулятор 206 использует полный набор расчетных данных (например, поднабор расчетных данных, принятых от вычислителя 202, и остальные расчетные данные, интерполированные интерполятором 204), чтобы настроить устройство предварительного кодирования (например, обновить матрицу устройства предварительного кодирования), связанное с передатчиками. Поскольку принципы настоящего изобретения сосредоточены на генерации полученных интерполяцией расчетных перекрестных помех, в описании подробно не рассматривается, как получают поднабор реальных расчетов или как используют полный набор для корректировки сигналов данных. Такие подробности лишь в качестве примера можно найти в упомянутых заявках US 11/848684 (досье номер: De Lind Van Wijngaarden 21-10-18-7 под названием "Method and Apparatus for Self-Tuning Precoder"), 11/897877 (Kramer 9-16-6 под названием "Determining a Channel Matrix by Measuring Interference") и 11/897809 (Guenach 1-12-1-1-1-1-1-20-1-9 под названием "Determining Channel Matrices by Correlated Transmissions to Different Channels").
На фиг.2 также показано, что блок 206 управления способен осуществлять управление интерполятором 204 с обратной связью. Например, блок 206 управления может указывать интерполятору 204, какой метод интерполяции следует использовать. Блок 206 управления также может тестировать полученные интерполяцией расчетные перекрестные помехи, чтобы тем самым определять показатель качества (например, описанные далее расчетные погрешности) и использовать его, чтобы решать, следует ли осуществлять дополнительную интерполяцию. Подразумевается, что на фиг.2 представлены только некоторые линии связи между различными объектами, и, следовательно, могут существовать дополнительные или альтернативные линии связи, не изменяющие характер изобретения.
Далее описаны два наглядных варианта осуществления интерполяции расчетных перекрестных помех, которые могут применяться в интерполяторе 204.
В первом варианте осуществления используется принцип интерполяции, который может по отдельности осуществляться в отношении фазы и амплитуды. Что касается фазы, например, в некоторых случаях интерполяция осуществляется с использованием прямой линии, а в других случаях методом кусочно-линейного подбора кривой или какой-либо иной применимой аппроксимации с использованием лишь небольшого числа параметров. В случае амплитуды перекрестных помех интерполируется значение, являющееся ближайшим к измеренному значению. Оба эти метода позволяют получать результаты, применимые для интерполяции.
После осуществления интерполяции определяют, достаточно ли точны интерполированные значения для инициации настройки. Это может быть сделано путем изучения погрешности или путем использования предварительного кодирования, чтобы установить, приводят ли расчетные данные к увеличению ОСПШ. Если установлено, что расчетные данные неприемлемы, интерполятор запрашивает измерение дополнительных тональных сигналов.
На фиг.3 проиллюстрирован способ 300, который применяется в интерполяторе 204 при расчете перекрестных помех для всей полосы пропускания нисходящего канала.
Шаг 302: запрос расчетных данных фазы и амплитуды для выбранных тональных сигналов.
Шаг 304: получение интерполированных значений для остальных тональных сигналов.
Шаг 306: если расчетные данные достаточно точны, переход к шагу 308, в противном случае - к шагу 302.
Шаг 308: использование расчетных данных для настройки устройства предварительного кодирования.
Аналогичный набор шагов осуществляется в случае использования коэффициентов для распределения спектра второго уровня.
Во втором наглядном варианте осуществления используется принцип, предусматривающий свертку вектора измеренных коэффициентов перекрестных помех с помощью сглаживающего фильтра. Более точно, предложен способ фильтрации для расчета неизвестных значений перекрестных помех.
1
L
1
0
0
Допустим, что h=(h, …, h) является вектором коэффициентов перекрестных помех в диапазоне частот между линией v (подавляемой) и линией d (подавляющей). Допустим, что коэффициент h соответствует частоте f=f+l·Δ, в которой f и Δ являются константами. Допустим, что могут быть измерены только коэффициенты L/r вектора h. Параметр "L" означает число частот, а "r" - долю измеренных коэффициентов, например, если r=10, известен один коэффициент из десяти. Задачей является реконструкция (интерполяция) недостающих коэффициентов вектора h.
1
2
m
m
m
m+r
m+2r
m+nr
Как показывают многочисленные результаты измерений, осуществленных на кабелях различных типов и длин, первые коэффициенты вектора h сложно реконструировать. По этой причине первые m коэффициентов h, h, …, hвектора h точно измеряют посредством какой-либо соответствующей информации обратной связи, например, ОСПШ, как это описано в упомянутых заявках US 11/848684 (досье номер: De Lind Van Wijngaarden 21-10-18-7 под названием "Method and Apparatus for Self-Tuning Precoder"), 11/897877 (Kramer 9-16-6 под названием "Determining a Channel Matrix by Measuring Interference") и 11/897809 (Guenach 1-12-1-1-1-1-1-20-1-9 под названием "Determining Channel Matrices by Correlated Transmissions to Different Channels"). Как показывают результаты моделирования, приемлемые результаты интерполяции могут быть получены для значений m, которые находятся в интервале от 20 до 30. Допустим, что начиная с h и далее, измерен каждый кратный r коэффициент вектора h, то есть только коэффициенты субдискретизированного вектора h=(h, h, h, …, h, где [(L-m)/r]. Все остальные коэффициенты будут интерполированы на основании h.
0
1
s
Предложен следующий способ реконструкции заданного значения  вектора h. Такой способ 400 проиллюстрирован на фиг.4. Сначала конструируют имеющий s ответвлений фильтр b=(b, b, …, b) с конечной импульсной характеристикой и переходной областью [1-1r, 1], при этом для переходной области используется нормированная частота. Это соответствует шагу 402. Затем с помощью b вычисляют свертку , обозначенную как . Это соответствует шагу 404. Наконец, формируют вектор:
1
r-1
m+r
r
2r-2
m+2r
z, …, Z, h, Z,…, Z, h, …,
который используется в качестве аппроксимации h. Это соответствует шагу 406.
Следует отметить, что обычно качество интерполяции может быть повышено путем увеличения числа s ответвлений, но при этом также повышается сложность вычислений при интерполяции. Как и в способе, показанном на фиг.3, затем расчетные данные, полученные интерполяцией согласно способу, показанному на фиг.4, могут быть протестированы и использованы в сочетании с полученными путем измерений расчетными данными для корректировки сигналов данных, чтобы ослабить или исключить влияние перекрестных помех.
15
Далее рассмотрим, как оценивается точность реконструированного вектора . Получим  из  путем дискретного преобразования Фурье (ДПФ) достаточно большой величины (в проведенных экспериментах использовалось ДПФ 2). Вектор  обычно имеет один или несколько максимумов, расположенных в переходной области фильтра [1-1/r, 1], а другие его значения  обычно невелики по сравнению со значениями максимумов. Обозначим индексы компонентов , которые образуют максимумы, как S. Вычислим обе величины мощности:
.
1
2
1
2
Иными словами, Р означает общую мощность максимумов , а Розначает мощность всех остальных компонентов . Если отношение P/Pявляется высоким, оно является верным признаком того, что  является приемлемой аппроксимацией h.
Следует отметить, что в интерполяторе согласно изобретению также может использоваться степень погрешности как показатель качества каждых из полученных интерполяцией расчетных перекрестных помех (а также полученных путем измерений расчетных перекрестных помех). Затем этот показатель качества может использоваться как средство выделения мощности во время предварительного кодирования, а также для алгоритмов РДС второго уровня (например, также становится доступной идентификация ненадежных областей, в которых следует воздержаться от предварительного кодирования до получения более качественных расчетных данных). Существует множество хорошо известных способов оценки степени погрешности, допускаемой при интерполяции. Лишь в качестве иллюстрации упомянем один из способов. В этом способе во время интерполяции осуществляют небольшое число дополнительных измерений, и сравнивают результаты этих измерений с прогнозируемыми алгоритмом интерполяции значениями, что позволяет рассчитать и прогнозировать погрешность для других тональных сигналов. Далее приведен дополнительный наглядный пример описанного выше способа фильтрации.
Как хорошо известно специалистам в данной области техники, время, необходимое для получения достаточно точных расчетных перекрестных помех, является важным фактором в таких случаях, как предварительное кодирование и алгоритмы второго уровня для выделения спектра мощности. Дополнительным важным фактором является точность, с которой получают расчетные перекрестные помехи.
Интерполяция позволяет сократить время, необходимое для определения коэффициентов перекрестных помех, поскольку вместо того, чтобы измерять каждый тональный сигнал, задача сводится к осуществлению лишь небольшого числа измерений. Затем с помощью алгоритма интерполяции быстро получают расчетные данные для оставшейся части. Этот процесс можно дополнительно усовершенствовать путем чередования измерений и интерполяции, пока не будет обеспечена достаточная точность.
Результаты интерполяции дополнительно улучшаются за счет выгодного использования таких физических зависимостей, которые хорошо известны в DSL, например, линейности фазы перекрестных помех в зависимости от частоты. И в этом случае, если осуществляется интерполяция во времени, при прогнозировании текущих перекрестных помех на основании более ранних расчетов, извлекаемых из памяти и(или) базы данных, также можно использовать известные формы зависимости.
Могут применяться статистические методы с тем, чтобы получить наиболее эффективные расчеты погрешности, допускаемой в процессе интерполяции. Эти методы могут использоваться как при выборе измеряемых тональных сигналов (планирование), так и в способах, которыми анализируют результаты (прогнозирование).
Кроме того, чтобы эффективно использовать устройство предварительного кодирования применительно к определенным системам DSL, предпочтительно, чтобы расчетная фаза отличалась от действительной фазы значительно меньше чем на 0,1 радиана, а расчетная амплитуда отличалась от подлинной амплитуды перекрестных помех в пределах 1 дБ.
Помимо этого, специалистам в данной области техники хорошо известно, что условиями, ограничивающими измерение перекрестных помех, часто являются, например, тональные сигналы, которые могут быть одновременно измерены, и время, которое требуется для осуществления этих измерений. Такие ограничивающие условия ухудшают чувствительность алгоритмов, например, задерживая начальную загрузку пользовательского модема при запуске.
Во-вторых, работа таких устройств, как устройства предварительного кодирования может быть ограничена возможностью одновременного использования линий и тональных сигналов. Это могут быть ограничения на число или набор самих линий, которые могут использоваться.
В связи с эти целесообразно располагать эффективной априорной информацией о выгодах, которые могут быть получены путем выбора, с одной стороны, какого-либо набора линий вместо другого набора линий или, с другой стороны, какого-либо набора тональных сигналов вместо другого набора тональных сигналов, и т.д. В соответствии с изобретением эту информацию обеспечивает интерполяция за счет быстрого получения расчетных перекрестных помех для всех тональных сигналов, что позволяет делать оптимальный выбор на более ранней стадии и тем самым избегать излишних измерений, а также экономить время. Это же справедливо в отношении других случаев, в которых используют расчетные перекрестные помехи и в которых действуют такие же ограничивающие условия.
Описанные принципы изобретения преимущественно обеспечивают метод интерполяции, повышающий эффективность расчета перекрестных помех. Как было пояснено, в предложенном способе используется небольшой поднабор тональных сигналов для осуществления измерений. Их результаты используют для получения дополнительных расчетных данных для всех тональных сигналов и пар линий системы DSL. Способ может использоваться для отслеживания изменений коэффициентов перекрестных помех в случае доступности ограниченного количества приемлемых расчетных данных. Способ может использоваться в рамках стратегии предварительного кодирования с использованием относительно небольшого числа исходных измерений коэффициентов перекрестных помех, которые затем используются для получения начальных расчетных коэффициентов перекрестных помех по всему спектру. Затем эти начальные значения могут быть уточнены с использованием самонастраивающегося устройства предварительного кодирования или другого аналогичного устройства.
Следует учесть, что дополнительные измерения могут осуществляться с помощью устройства предварительного кодирования на основании результатов более ранних измерений и дальнейших более ранних интерполяций. Таким образом, операции последующей интерполяции могут осуществляться на основании результатов одной или нескольких операций предыдущей интерполяции. Иными словами, принципы изобретения обеспечивают интерполяционную методику на основе прогрессивных итераций.
Помимо этого, может приниматься решение о том, какие тональные сигналы следует предварительно кодировать в зависимости от тех, которые отбрасываются, исходя лишь из полученных интерполяцией расчетных данных. При этом учитываются ограничения, налагаемые возможностями устройства предварительного кодирования, например, способностью предварительного кодирования не более 100 тональных сигналов и т.д.
Также подразумевается, что принципы изобретения могут применяться при решении задачи определения того, как тональные сигналы следует выбрать для более точного расчета и предварительного кодирования. Это является не предварительным кодированием как таковым, а определением того, какие тональные сигналы следует предварительно кодировать (с учетом известных ограничений и возможностей устройства предварительного кодирования, а также самих приблизительных расчетов).
Дополнительно подразумевается, что методы интерполяции согласно изобретению могут применяться в методах группирования тональных сигналов, описанных в предварительной патентной заявке US 60/974262 (досье номер: Ashikhmin 18-23-13-2-15-4 под названием "Methods for Optimizing Precoder Settings Using Average SINR Reports for Groups of Tones"), поданной 21 сентября 2007 г., содержание которой в порядке ссылки включено в настоящую заявку.
Хотя в описании рассмотрены наглядные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, подразумевается, что изобретение не ограничено этими конкретными вариантами осуществления, и специалистами в данной области техники могут быть внесены различные другие изменения и усовершенствования, не выходящие за пределы объема или существа изобретения.