專利名稱：Zipper DMT 系統和利用該系統測量定時超前的方法
技術領域：
本發明涉及一種在zipper DMT(離散多音調)系統中確定定時(timing)超前的方法。
背景技術：
隨著通過網絡提供多媒體業務的需求日益激增，已經開發出使用傳統銅線電纜而不用放大器或中繼器來提供從幾百kbps到幾十Mbps的數據傳輸速率的xDSL(數字用戶線路)方法，以便滿足這些需求。
xDSL方法已經發展為HDSL(高數據速率DSL)、SDSL(單線HDSL)、ADSL(非對稱DSL)、UADSL(通用ADSL)以及已經開發出在從300到1500米的短距離內以高數據速率發送數據的VDSL(超高比特率的DSL)。
xDSL使用的調制和解調方法包括均為SCM(單載波調制)方法的CAP(無載波AM/PM)方法和QAM(正交調幅)方法，以及為MCM(多載波調制)方法的DMT(離散多音調)方法。
DMT方法將全部傳輸帶分成多個窄帶子信道，并傳輸它們，由此將每個子信道的傳輸周期按照子信道數量增加了，并通過簡單的單抽頭均衡器來補償信道失真。同樣，通過將DMT碼元增加作為保護間隔的循環前綴，該方法保持了子信道之間的正交性，并且消除了內部碼元干擾，因此，在接收部分提供了簡單的均衡器結構。另外，該方法可以使用IFFT(反向快速付立葉變換)和FFT(快速付立葉變換)實現高速調制和解調處理。
導致DMT系統最大地降低性能的因素包括近端串擾(crosstalk)信號和回波(echo)信號。當兩個不同的發送器同時發送數據時，也就是說，當它們在相同的連接程序組(binder group)中同時發送相同頻帶的數據時，就產生了近端串擾信號。當在相同部分的發送器發送數據時，回波信號是影響信號接收的噪聲。
已經開發出zipper DMT方法來防止近端串擾信號和回波信號，除了循環前綴外，還在信號末端尾增加了循環后綴，然后使用循環后綴。為了使近端串擾信號和回波信號的干擾減少到最小，必須保持每個頻率之間的正交性。因此，為了保證各個頻率間的正交性，zipper DMT方法給源信號增加循環后綴，這樣，只有近端串擾信號和回波信號的一個碼元可以包含在每個網絡端的接收信號的碼元間隔中。
另外，遠程站點Tx/Rx(發送器和接收器)單元的U2接口參照zipper DMT方法中的U2接口，利用定時超前的程度在接收信號的碼元間隔的開始點之前發送信號，這樣ONU(光纖網絡單元)Tx/Rx單元和遠程站點Tx/Rx單元可以同時發送信號。一般地，將循環后綴的采樣數量設置得比消除近端串擾信號和回波信號干擾的定時超前的采樣數量要大。
在現有技術中，定時超前是從信道的脈沖響應或傳遞函數來確定的。因此，需要對信道的脈沖響應或傳遞函數的估計處理，以便按上述說明的相似方法來確定定時超前。
發明內容
本發明的一個優點是參考U2接口，利用ONU Tx/Rx單元和遠程站點Tx/Rx單元來同時發送和接收信號。
本發明的另一個優點是利用具有最小長度的循環前綴來消除近端串擾信號和回波信號。
本發明的再一個優點是測量一組信道延遲并確定定時超前。
本發明通過測量組延遲和確定定時超前來實現上述優點。
在本發明的一個方面中，zipper DMT系統包括ONU Tx/Rx單元，其包括第一Tx緩沖器，用于暫時存儲將要發送的采樣；第一Tx采樣計數器，用于顯示第一Tx采樣計數器值，該值指示碼元內第一Tx緩沖器的輸出采樣的位置；第一Rx緩沖器，用于暫時存儲接收的采樣；以及第一Rx采樣計數器，用于顯示第一Rx采樣計數器值，該值指示碼元內第一Rx緩沖器的輸入采樣的位置，所述ONU Tx/Rx單元，用于依據第一Tx采樣計數器值從第一Tx緩沖器中提取采樣，發送該采樣，并依據第一Rx采樣計數器值從第一Rx緩沖器中提取采樣，和接收該采樣；以及遠程站點Tx/Rx單元，其包括第二Tx緩沖器，用于暫時存儲將要發送的采樣；第二Tx采樣計數器，用于顯示第二Tx采樣計數器值，該值指示碼元內第二Tx緩沖器的輸出采樣的位置；第二Rx緩沖器，用于暫時存儲接收的采樣；以及第二Rx采樣計數器，用于顯示第二Rx采樣計數器值，該值指示碼元內第二Rx緩沖器輸入采樣的位置，所述遠程站點Tx/Rx單元，依據第二Tx采樣計數器值從第二Tx緩沖器中提取采樣，依據第二Rx采樣計數器值從第二Rx緩沖器中提取采樣，和接收該采樣，其中遠程站點Tx/Rx單元修改第二Tx采樣計數器值，并且當所接收的信號的采樣間隔按第一定時超前結束在遠程站點Tx/Rx單元的U2接口時，預先發送信號，以及當從ONU Tx/Rx單元接收第二定時超前，當接收信號的采樣間隔按照第二定時超前結束在遠程站點Tx/Rx單元的U2接口時，遠程站點Tx/Rx單元預先發送信號，和其中ONU Tx/Rx單元計算在ONU Tx/Rx單元的U2接口的Tx信號間隔和Rx信號間隔中的延遲采樣的數量，并且考慮到第一定時超前和延遲采樣來確定第二定時超前。
ONU Tx/Rx單元和遠程站點Tx/Rx單元用(循環前綴+第一定時超前-第二定時超前)來更新循環前綴，并用(循環后綴-第一定時超前+第二定時超前)來更新循環后綴。
在本發明的另一個方面中，在利用ONU Tx/Rx單元和遠程站點Tx/Rx單元進行數據交換的zipper DMT系統中，確定定時超前的方法，包括(a)遠程站點Tx/Rx單元，從ONU Tx/Rx單元接收訓練開始信號，并且當所接收的采樣的采樣間隔按照第一定時超前結束在遠程站點Tx/Rx單元的U2接口時，預先發送響應信號；(b)ONU Tx/Rx單元接收所述響應信號，并且計算在ONUTx/Rx單元的Tx信號間隔和Rx信號間隔中的延遲采樣的數量；(c)考慮到延遲采樣的數量和第一定時超前，ONU Tx/Rx單元確定第二定時超前；(d)將第二定時超前發送給遠程站點Tx/Rx單元；以及(e)當所接收信號的采樣間隔按照第二定時超前結束在遠程站點Tx/Rx單元的U2接口時，遠程站點Tx/Rx單元預先發送響應信號。
所述(e)包括用(循環前綴+第一定時超前-第二定時超前)來更新循環前綴，和用(循環后綴-第一定時超前+第二定時超前)來更新循環后綴。
所述(b)包括通過從Tx采樣計數值中減去從ONU Tx/Rx單元的發送器端到ONU Tx/Rx單元的U2接口的組延遲和從ONU Tx/Rx單元接收器端到ONUTx/Rx單元的U2接口的組延遲，其中Tx采樣計數值表示碼元中發送采樣的位置，來確定延遲采樣的數量。
所述(c)包括通過TA=(TA0+Δ)modNT2]]>來確定第二定時超前，其中TA是第二定時超前，TA0是第一定時超前，Δ是延遲采樣的數量，NT是采樣長度，和mod是模運算。
這些附圖，在說明書中引用并構成說明書的一部分，表示了本發明的一個實施例，并且結合這些說明，用于解釋本發明的原理圖1顯示依據本發明的優選實施例的zipper DMT Tx/Rx(發送和接收)系統的方框圖；圖2顯示說明依據本發明的優選實施例的zipper DMT Tx/Rx系統所使用的碼元的采樣數量的示意圖；以及圖3(a)到3(c)顯示依據本發明的優選實施例，測量定時超前的方法的定時示意圖。
具體實施例方式
在以下的詳細說明中，只是從考慮完成本發明最好方式的說明出發，僅僅表示和說明了本發明的優選實施例。正如所認識到的那樣，在不背離本發明的前提下，可以修改本發明的各個顯而易見的方面。因此，附圖和說明將被自然地認為是示意性，而不是帶有限制性的。
以下將參考附圖對確定定時超前的zipper DMT系統和確定該系統中定時超前的方法進行說明。
O-SIGNATURE、R-MSG1、R-ACK、O-UPDATE和R-IDLE消息的詳細說明被提供在T1E1.4 VDSL(即VDSL金屬接口，第三部分多載波調制收發器的技術規范)的推薦標準中。
參考圖1和圖2，將對依據本發明的優選實施例的zippe r DMT Tx/Rx系統進行說明。
圖1顯示依據本發明的優選實施例的zipper DMT Tx/Rx(發送和接收)系統的方框圖，而圖2顯示依據本發明的優選實施例的zipper DMT Tx/Rx系統所使用的碼元的采樣數量。
如圖1所示，所述zipper DMT Tx/Rx系統包括ONU Tx/Rx單元100和遠程站點Tx/Rx單元200。Tx/Rx單元100和200通過信道300，如UTP(非屏蔽雙絞線)電纜，分別與接口400和500連接。
Tx/Rx單元100和200將數字信號轉換成U2接口400和500的物理層信號，或者將物理層信號轉換成數字信號。所述Tx/Rx單元100和200分別包括發送器110和210、發送緩沖器120和220、發送采樣計數器130和230、接收器140和240、接收緩沖器150和250、接收采樣計數器160和260，以及AFE(模擬前端)170和270。
發送器110和210包括Tx前端控制器111和211。所述Tx前端控制器111和211將發送器110和210執行IFFT的數據暫時存儲在發送緩沖器120和220中，并依據發送采樣計數器130和230的計數從發送緩沖器120和220中提取數據，并將所提取的數據發送給AFE 170和270，并且還控制發送采樣計數器130和230的計數值。
接收器140和240包括Rx前端控制器141和241。所述Rx前端控制器141和241將由AFE 170和270提供的數據暫時存儲在接收緩沖器150和250中，并依據接收采樣計數器160和260的計數從接收緩沖器150和250中提取數據，并將所提取的數據發送給接收器140和240的FFT單元(未示出)，并且還控制接收采樣計數器160和2 60的計數值。
AFE 170和270將由發送器110和210提供的數字信號轉換成物理層信號(即模擬信號)，并通過U2接口400和500分別將它們發送給遠程站點Tx/Rx單元200和ONU Tx/Rx單元100，并且還將通過U2接口400和500從遠程站點Tx/Rx單元200和ONU Tx/Rx單元100所接收的物理層信號轉換成數字信號，以便將它們發送到接收器140和240。
如圖2所示，當碼元音的數量被設置為NSC時，zipper DMT的碼元具有LCP循環前綴采樣、2個NSC采樣和LCS循環后綴采樣。即單個碼元的采樣數量NT由方程1給出。
方程1NT＝LCP+2NSC+LCS作為發送采樣計數器130和230計數值的Tx采樣計數值OTxSampleCnt和RTxSampleCnt代表在碼元內部，發送緩沖器120和220的輸出采樣的位置，范圍從0到NT-1。來自U2接口的Tx采樣計數值OTxSampleCntAtU2和RTxSampleCntAtU2指示在該碼元內U2接口400和500的發送采樣的位置。考慮到在發送采樣計數值OTxSampleCnt和RTxSampleCnt中從發送緩沖器120和220的輸出到U2接口400和500的組延遲ΔOTX和ΔRTX，將它們表示在方程2中。
方程2OTxSampleCntAtU2＝OTxSampleCnt-ΔOTXRTxSampleCntAtU2＝RTxSampleCnt-ΔRTX按相同的方式，作為接收采樣計數器160和260的計數值的Rx采樣計數值ORxSampleCnt和RRxSampleCnt代表了一個碼元內接收緩沖器150和250的輸入采樣的位置，范圍從0到NT-1。U2接口400和500的Rx采樣計數值ORxSampleCntAtU2和RRxSampleCntAtU2指示一個碼元內U2接口400和500的接收采樣的位置。考慮到在Rx采樣計數值ORxSampleCnt和RRxSampleCnt中從接收緩沖器120和220的輸入到U2接口400和500的組延遲ΔORX和ΔRRX，將它們表示在方程3中。
方程3ORxSampleCntAtU2＝ORxSampleCnt-ΔORXRRxSampleCntAtU2＝RRxSampleCnt-ΔRRX總之，需要執行初始化步驟，以便在上述提到的zipper DMT系統中傳輸數據。初始化步驟包括啟動(握手)步驟、訓練步驟和信道分析和交換步驟。啟動(或握手)步驟是用于檢查發送器和接收器是否準備好發送信號的步驟。訓練步驟是用于使碼元同步和訓練均衡器(equalizer)的步驟。信道分析和交換步驟是用于測量每個子信道的SNR(信噪比)，產生具有比特裝載信號的合適比特表，并允許在發送器和接收器之間進行各種參數交換的步驟。在訓練步驟中，確定了定時超前。
參考圖3(a)到3(c)，將對確定依據本發明的優選實施例的定時超前的方法進行說明。
圖3(a)到3(c)顯示依據本發明的優選實施例，測量定時超前的方法的定時示意圖。
在執行初始化的訓練步驟之后，在步驟S301中，ONU Tx/Rx單元100重復地向遠程站點Tx/Rx單元200發送O-SIGNATURE消息，直到從遠程站點Tx/Rx單元200接收到R-MSG1為止。具有包括帶寬、RFI帶寬和PSD的域的O-SIGNATURE消息被用來設置數據傳輸所需的缺省值。步驟S302中，遠程站點Tx/Rx單元200完成碼元同步，并開始均衡器收斂。
在步驟S303中，當完成了均衡器收斂時，遠程站點Tx/Rx單元200接收O-SIGNATURE消息，并且當開始接收O-SIGNATURE時，Tx前端控制器211將遠程站點Tx/Rx單元200的Tx采樣計數RTxSampleCnt設置為NT-TA0+ΔRTX+ΔRRX。在該示例中，考慮到信道延遲，在U2-R接口中的采樣計數RTxSampleCntAtU2變成NT-TA0+ΔRRX。
接著，在步驟S304中，遠程站點Tx/Rx單元200重復地向ONU Tx/Rx單元100發送R-MSG1，其中R-MSG1是遠程站點Tx/Rx已經接收到O-SIGNATURE消息后的確認消息，并且當Tx采樣計數RTxSampleCnt變成0時，它開始發送相同的消息。當Tx采樣計數RTxSampl eCnt接近ΔRTX時，在U2-R接口中的采樣計數變成0，即U2-R接口開始發送R-MSG1。結果，U2-R接口以優先于Rx消息按照TA0預先發送Tx消息。
在步驟S305中，當ONU Tx/Rx單元100完成了碼元同步化時，均衡器開始收斂，并且，在U2-O接口中Tx信號和Rx信號之間采樣數量的差值Δ被設置為OTxSampleCnt-ΔORX-ΔOTX。當在步驟S 306中完成了均衡器收斂時，ONUTx/Rx單元100接收R-MSG1消息，并且在步驟S307中，在R-MSG1的采樣間隔完成之前，發送O-UPDATE消息。在該示例中，當ONU Tx/Rx單元100接收到R-MSG1，并且Tx采樣計數OTxSampleCnt變成0時，它發送O-UPDATE消息。O-UPDATE消息包括用于記錄定時超前的修正值的域，并且ONU Tx/Rx單元100在該域中記錄已修正的定時超前，并發送該域。所述已修正的定時超前由方程4給出。
方程4TA=(TA0+Δ)modNT2]]>其中TA是已修正的定時超前，TA0是前一個定時超前，NT是采樣長度，而mod是模運算。
在步驟S308中，遠程站點Tx/Rx單元200接收O-UPDATE消息，并存儲包含在O-UPDATE消息中的TA，并且在步驟S309中，當Tx采樣計數值RTxSampleCnt變成0時，遠程站點Tx/Rx單元200向ONU Tx/Rx單元100發送R-ACK消息，其中R-ACK消息是遠程站點Tx/Rx單元200已經接收到O-UPDATE消息后的確認消息，并且在步驟S310中重復發送R-IDLE消息，其中R-IDLE消息是在發送R-ACK消息之后的無意義的消息。
在步驟S311中，當在接收到R-IDLE消息之后，Tx采樣計數OTxSampleCnt是NT-(TA-Δ)時，ONU Tx/Rx單元100的控制器將Tx采樣計數OTxSampleCnt設置為0，并將新的循環前綴和循環后綴設置為LCP+TA0-TA和LCP-(TA0-TA)，以發送新的消息。在該示例中，當Tx采樣計數RTxSampleCnt是0時，遠程站點Tx/Rx單元200的控制器將新的循環前綴和循環后綴設置為LCS+TA0-TA和LCS-(TA0-TA)，以發送新的消息。
ONU Tx/Rx單元100按照與上述處理相似的方式來計算延遲采樣的數量和新的定時超前，并且當新的定時超前與前一個定時超前不同時，重復上述步驟。
因此，通過測量信道的組延遲就能確定定時超前，并且利用現有的定時超前和新的定時超前之間的差別就可以減小循環后綴的長度。還有，通過依據上述提到的方法來設置定時超前，ONU Tx/Rx單元和遠程站點Tx/Rx單元可以參照U2接口來同時發送和接收信號。
雖然結合目前認為是最實際和優選的實施例對本發明進行了說明，但是應該理解本發明并不局限于所公開的實施例，相反，本發明希望覆蓋包含于附加權利要求書的精神和范圍內的各種修改和等效配置。
本申請要求以下優先權在韓國知識產權局中的韓國專利申請序列號2002-5704，申請日2002年1月31日，引用其公開內容作為參考。
權利要求
1.一種zipper DMT(離散多音調)系統包括ONU(光纖網絡單元)Tx/Rx(發送和接收)單元，包括第一Tx緩沖器，用于暫時存儲將要發送的采樣；第一Tx采樣計數器，用于顯示第一Tx采樣計數器值，該值指示碼元內第一Tx緩沖器的輸出采樣的位置；第一Rx緩沖器，用于暫時存儲接收的采樣；和第一Rx采樣計數器，用于顯示第一Rx采樣計數器值，該值指示碼元內第一Rx緩沖器的輸入采樣的位置，所述ONU Tx/Rx單元，用于依據第一Tx采樣計數器值從第一Tx緩沖器中提取采樣，發送該采樣，依據第一Rx采樣計數器值從第一Rx緩沖器中提取采樣，和接收該采樣；和遠程站點Tx/Rx單元，包括第二Tx緩沖器，用于暫時存儲將要發送的采樣；第二Tx采樣計數器，用于顯示第二Tx采樣計數器值，該值指示碼元內第二Tx緩沖器的輸出采樣的位置；第二Rx緩沖器，用于暫時存儲所接收的采樣；以及第二Rx采樣計數器，用于顯示第二Rx采樣計數器值，該值指示碼元內第二Rx緩沖器的輸入采樣的位置，所述遠程站點Tx/Rx單元，用于依據第二Tx采樣計數器值從第二Tx緩沖器中提取采樣，依據第二Rx采樣計數器值從第二Rx緩沖器中提取采樣，并接收該采樣，其中所述遠程站點Tx/Rx單元修改第二Tx采樣計數器值，并且當所接收的信號的采樣間隔按第一定時超前結束在所述遠程站點Tx/Rx單元的U2接口時，預先發送信號，以及當從ONU Tx/Rx單元接收第二定時超前，當所接收信號的采樣間隔按第二定時超前結束在遠程站點Tx/Rx單元的U2接口時，遠程站點Tx/Rx單元預先發送信號，其中所述ONU Tx/Rx單元計算在ONU Tx/Rx單元的U2接口的Tx信號間隔和Rx信號間隔中的延遲采樣的數量，并且考慮到第一定時超前和延遲采樣來確定第二定時超前。
2.根據權利要求1的zipper DMT系統，其中ONU Tx/Rx單元和遠程站點Tx/Rx單元用(循環前綴+第一定時超前-第二定時超前)來更新循環前綴，和用(循環后綴-第一定時超前+第二定時超前)來更新循環后綴。
3.根據權利要求1和2之一的zipper DMT系統，其中，遠程站點Tx/Rx單元將第二定時超前確定為TA=(TA0+Δ)modNT2,]]>其中TA是第二定時超前，TA0是第一定時超前，Δ是延遲采樣的數量，NT是采樣長度，和mod是模運算，并且所述ONU Tx/Rx單元將延遲采樣的數量確定為OTxSampleCnt-ΔORX-ΔOTX，其中OTxSampleCnt是第一Tx采樣計數值，ΔOTX是從ONU Tx/Rx單元的發送器端到ONU Tx/Rx單元的U2接口的組延遲，而ΔORX是從ONU Tx/Rx單元的接收器端到ONU Tx/Rx單元的U2接口的組延遲。
4.一種在通過ONU(光纖網絡單元)Tx/Rx(發送和接收)單元和遠程站點Tx/Rx單元進行數據交換的zipper DMT(離散多音調)系統中，確定定時超前的方法，包括(a)遠程站點Tx/Rx單元從ONU Tx/Rx單元接收訓練開始信號，并且當所接收采樣的采樣間隔按第一定時超前結束在遠程站點Tx/Rx單元的U2接口時，預先發送響應信號；(b)所述ONU Tx/Rx單元接收所述響應信號，并計算在所述ONU Tx/Rx單元的Tx信號間隔和Rx信號間隔中的延遲采樣的數量；(c)所述ONU Tx/Rx單元考慮到延遲采樣的數量和第一定時超前來確定第二定時超前；(d)將第二定時超前發送給遠程站點Tx/Rx單元；以及(e)當所接收信號的采樣間隔按第二定時超前結束在遠程站點Tx/Rx單元的U2接口時，遠程站點Tx/Rx單元預先發送響應信號。
5.根據權利要求4的方法，其中(e)包括用(循環前綴+第一定時超前-第二定時超前)來更新循環前綴，以及用(循環后綴-第一定時超前+第二定時超前)來更新循環后綴。
6.根據權利要求4和5之一的方法，其中所述(b)包括通過從Tx采樣計數值中減去從ONU Tx/Rx單元的發送器端到ONU Tx/Rx單元的U2接口的組延遲和從ONU Tx/Rx單元接收器端到ONU Tx/Rx單元的U2接口的組延遲，其中Tx采樣計數值用于表示碼元中發送采樣的位置，來確定延遲采樣的數量。
7.根據權利要求4和5之一的方法，其中(c)包括通過TA=(TA0+Δ)modNT2]]>來確定第二定時超前，其中TA是第二定時超前，TA0是第一定時超前，Δ是延遲采樣的數量，NT是采樣長度，和mod是模運算。
全文摘要
本發明公開了一種在zipper DMT系統中確定定時超前的方法。當從ONU發送和接收單元接收訓練開始信號時，當所接收信號的采樣間隔由第一定時超前結束時，遠程站點發送和接收單元預先發送響應信號。當接收所述響應信號時，ONU發送和接收單元計算發送信號間隔和所接收信號間隔的延遲采樣數量，并考慮到延遲采樣數量和第一定時超前來確定第二定時超前。接著，ONU發送和接收單元向遠程站點發送和接收單元發送第二定時超前，并且當所接收信號的采樣間隔由第二定時超前結束時，所述遠程站點發送和接收單元預先發送響應信號。
文檔編號H04J1/00GK1505882SQ02809259
公開日2004年6月16日 申請日期2002年4月30日 優先權日2002年1月31日
發明者樸喆晉, 李準范, 任基弘, 樸 晉 申請人:揮科耐思株式會社, 情報通信研究振興院