專利名稱：基于降低dsl線路串擾的自適應功率調整的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及網絡通信領域，尤其涉及一種基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法及裝置。
背景技術：
目前，在通信系統中，xDSL(數字用戶環線)是一種在電話雙絞線(無屏蔽雙絞線，Unshielded Twist Pair，UTP)傳輸的高速數據傳輸技術。除了IDSL(ISDN數字用戶線路)和HDSL(高速數字用戶線路)等基帶傳輸的DSL外，通帶傳輸的xDSL是利用頻分復用技術使得xDSL與POTS(傳統電話業務)共存于同一對雙絞線上，其中xDSL占據高頻段，POTS占用4KHz以下基帶部分，如圖1所示，POTS信號與xDSL信號通過分離器分離，其中提供多路xDSL接入的系統叫做DSLAM(DSL接入復用器)。
由于xDSL在原用于傳輸話音信號的UTP(非屏蔽雙絞線)上傳輸，因此，對高頻信號存在很多損傷因素，比如外界干擾、噪聲、同一電纜內線間的干擾以及環境變化導致線路參數改變等，這些因素給xDSL的運行帶來很多不穩定因素。
xDSL技術經過多年的發展，已經從第一代的ADSL發展到現在的第二代的ADSL2、ADSL2+以及更新的VDSL2，其使用的頻帶及帶寬逐漸增加。其中，ADSL和ADSL2下行使用1.1MHz以下的頻譜能夠提供最大8Mbps的下行速率，ADSL2+將下行帶寬擴展到2.2MHz，能夠提供最大24Mbps的下行速率，而VDSL2甚至使用高達30MHz的頻譜，能夠提供最高上下行對稱100的速率。隨著xDSL技術使用的頻帶的提高，高頻段的串擾問題表現得日益突出。
由于xDSL上下行信道采用頻分復用，近端串擾對系統的性能不產生太大的危害；但圖2和圖3所示的遠端串擾則會嚴重影響線路的傳輸性能。當一捆電纜內有多路用戶都要求開通xDSL業務時，會因為遠端串擾使一些線路速率低、性能不穩定、甚至不能開通等，最終導致DSLAM的出線率比較低。而且，圖3所示的應用場景產生的串擾更為嚴重。
針對上述問題，很多運營商制定了自己的頻譜應用管理規范，用于規范各種應用情況下的頻譜規劃，以避免各種位置設備之間互相干擾以致性能下降。
目前，在專利文獻(歐洲專利EP1370057)中介紹了一種根據位置與需求，通過關閉一些頻段的載波的方式避免串擾，比如，如圖4所示，將位于遠端的ADSL2+中將與ADSL下行頻段重疊的關閉，以降低對位于CO(局端)的ADSL下行干擾的目的。由于兩者頻譜不再重疊，因此遠端模塊的下行信號對于局端模塊的串擾得以避免。
上述實現方法雖然能夠實現頻譜兼容的頻譜管理要求，但是，在遠端DSLAM(即遠端模塊，Remote module)中由于只使用1.1MHz以上的頻段內的載波，且這一頻段隨線路長度的衰減比1.1MHz以下的頻段大，因此，相應的傳輸性能將會隨距離下降很快，進而導致遠端模塊的性能指標受到很大的限制。
而且，上述方法采用固定的頻譜設置，導致無法根據線路中頻譜的變化而動態地適應相應的變化，因此頻譜利用率不高。
另外，上述方法中需要手工設定相應的頻譜，而不能自動完成相應的設置，使得當線路情況比較復雜時工作量較大。
發明內容
鑒于上述現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法及裝置，以在有效降低通信系統中的串擾的情況下，實現頻譜的動態管理。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的本發明提供了一種基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，包括A、計算相鄰線路對本線路的串擾功率譜密度并估計出串擾函數；B、根據計算獲得的所述串擾功率譜密度及串擾函數計算確定本端設備的發送功率譜密度；C、本端設備根據所述發送功率譜密度進行發送功率的控制處理。
所述的方法還包括D、本端設備的線路的電氣長度值，當所述的電氣長度小于設定的預定值時，則執行所述的步驟A。
所述的步驟D包括根據線路的傳輸特性或實際應用環境設置所述的預定值。
所述的步驟B包括B1、根據所述本底噪聲值和加性的白色高斯噪聲值計算功率譜密度值；B2、計算出加入線路的衰減函數，并根據所述衰減函數計算相應的串擾函數值；B3、根據所述的功率譜密度值及串擾函數值計算出發送功率譜密度值，根據該發送功率譜密度值進行功率控制處理。
所述的功率譜密度值為Xtlk(f)=SNR(f)SNR(f)>n(f)-∞SNR(f)≤n(f)dB;]]>
其中，n(f)為加性的白色高斯噪聲。
所述的線路的衰減函數為LOS(L,f)=k0L+k1Lf+k2Lf dB;]]>其中，k0k1k2為常數，且取值范圍可以在±15之間。
所述的串擾函數為|Hxtalk(f)|2=10×log10(10LOS(L,f)5×m×L×f2);]]>其中，m是串擾耦合常數取值9.877×10-21，LOS(L，f)為線路的衰減函數。所述的發送功率譜密度為TxPSD3(L,f)=(Xtlk(f)+|Hxtalk(f)|2)+PSD0(f)SNR(f)>n(f)PSD(f)SNR(f)≤n(f)dB;]]>其中，PSD0(f)是一個頻率的函數，具體為滿足標準規定的一任意的功率譜密度函數，Xtlk(f)為功率譜密度值，Hxtalk(f)為串擾函數。
本發明所述的方法還包括E、確定本端設備的線路的電路長度值，當所述的電路長度大于設定的預定值時，采用由低頻到高頻的頻率分配原則，否則，采用由高頻到低頻的頻率分配原則。
所述的步驟E還包括當預定的低頻段頻率資源被完全占用時，則將標準的功率作為本端設備的發送功率；當預定的高頻段頻率資源被完全占用時，則執行所述的步驟A。
本發明中，在執行所述的步驟E之前還包括判斷本端設備的速率是否恒定，如果是，則執行所述的步驟E，否則，當本端設備的線路的電氣長度值小于預定值時，執行步驟A，當本端設備的線路的電氣長度值大于預定值時，本端設備采用標準功率作為本端設備的發送功率。
所述的方法還包括判斷本端設備的線路的本底噪聲是否改變，如果沒有改變，則繼續正常工作，否則，執行步驟A。
本發明還提供了一種自適應功率調整裝置，包括功率譜密度計算模塊用于計算相鄰線路對本端設備的線路的串擾的功率譜密度值；串擾函數計算模塊用于計算相鄰線路對本端設備的線路的串擾函數；發送功率譜密度計算模塊用于根據所述的串擾的功率譜密度值及串擾函數值計算本端設備的發送功率譜密度。
所述的裝置還包括衰減函數計算模塊用于計算本端設備的線路的衰減函數，并提供給串擾函數計算模塊用于作為計算串擾函數的依據。
所述的裝置設置于數字用戶線接入復用器DSLAM中。
由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明提供了一種基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整功率的方法，通過該方法可以根據線路中頻譜的變化、信噪比的變化和電氣長度，動態地適應線路的變化，不需要手動進行頻譜的設置，以降低完成現有技術對復雜情況處理的工作量，并可以充分的利用了線路中的頻譜，實時自動調整功率。
圖1為xDSL系統參考模型示意圖；圖2為遠端串擾示意圖；圖3為遠端串擾示意圖；圖4為EP1370057中使用的方法示意圖；
圖5為DSL系統線路傳輸示意圖；圖6為基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法流程圖；圖7為在速率恒定下，遠端功率控制策略的比特分配的原則示意圖；圖8為在速率恒定下，CO端功率控制策略的比特分配的原則示意圖；圖9為本發明所述的裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明可以在不依賴系統信息或是控制的情況下，自動的完成基本的動態頻譜管理的功能，降低xDSL線路間的串擾帶來的不利影響。尤其是消除或充分降低遠端應用場景中由于串擾造成的對正常工作線路的嚴重影響。
本發明的核心思想是動態檢測線路信噪比的變化來調整功率。在網絡上依據新加入線路的電氣長度確定的可應用的場景和實時檢測到的該線路的本低噪聲的變化，反復應用場景策略來自動調整發送功率，實現減少或回避線路間的串擾不利影響。
為對本發明有進一步理解，下面將結合附圖對本發明所述的方法進行詳細的說明。
本發明尤其適用圖5所示的應用場景，如圖5所示，第一線路5與第二線路6在接近用戶端是在同一個電纜里面，因此，使第一DSLAM1與第一CPE2間進行線路傳輸時會對DSLAM3與第二CPE4間產生第一遠端串擾8。同樣，第二DSLAM3與第二CPE4間進行線路傳輸時會對第一DSLAM1與第一CPE2間也產生第二遠端串擾7。在實際應用中，后者產生的效果最為嚴重，本發明可以消除或充分降低如圖5所示應用場景中由于第二遠端串擾7造成的對第一線路5的嚴重影響。
基于圖5所示的應用環境，本發明所述的方法的具體實現方式如圖6所示，包括以下步驟步驟61獲取新加入線路的電氣長度L和本底噪聲SNR(f)。
獲取這兩個參數的方法可在G.993.2標準的Channel Discovery(通道發現)中找到。
步驟62根據電氣長度L和實際情況確定最有可能的應用場景。
根據各種DSL的特性可以選定一個默認的長度值L0(x)或者運營商根據當地實際應用場景設定一個長度值L(x)，其中x表示不同的xDSL對應不同的長度值；通過對電氣長度L和L0(x)或L(x)值大小的比較，確定最有可能的應用場景，以便于選擇相應的功率控制策略，具體為(1)當L＞L0(x)或是L＞L(x)時認為是CO端場景，對于這條線路實施CO端功率控制策略，執行步驟6a；(2)當L≤L0(x)或是L≤L(x)時認為是遠端場景，對于這條線路實施遠端場景功率控制策略，執行步驟63。
圖5中的第一線路5的情況叫做CO端場景，對于這條線路實施CO端功率控制策略；圖5中的第二線路6的情況叫做遠端場景，對于這條線路實施遠端場景功率控制策略。
步驟63如果第一DSLAM1和每一CPE2之間的第一線路5已經處于正常工作狀態，而第二DSLAM3和第二CPE4之間的第二線路6是后來新加入的，則確定所述第一線路6為被檢測線路，是遠端場景，實施遠端場景功率控制策略，并執行步驟64。
步驟64檢測該線路速率的設定，判斷速率是否恒定，如果是恒定的，則執行步驟65；如果不是恒定的，則執行步驟67。
步驟65遠端功率控制策略的比特分配遵守高頻到低頻分配的原則，具體如圖7所示。
步驟66判斷在SNR(f)＜n(f)的頻段內比特是否分配完畢，其中n(f)為加性的白色高斯噪聲，即判斷預定的高頻段頻率資源是否未被完全占用，如果是，則執行步驟68，如果不是，則需要執行步驟67；步驟67當SNR(f)＞n(f)的時，即本端設備的線路中存在與相鄰線路中頻率相同的傳輸信號，導致新加入的線路與原正常工作線路的下行頻譜發生重疊，產生了串擾，為此，需要計算出理想的線路發送功率，依據這個理想的線路發送功率對新加入的線路發送功率進行自動調節，相應的理想發送功率的具體計算處理過程如下第一步運用下述公式(1)計算出第一遠端串擾8的功率譜密度(Xtlk(f))，粗略地可以認為SNR(f)中包含第一遠端串擾8和線路本身的白色高斯噪聲(AWGN)；公式(1)Xtlk(f)=SNR(f)SNR(f)>n(f)-∞SRN(f)≤n(f)dB;]]>其中，n(f)為加性的白色高斯噪聲，可以根據各種特定的應用環境設置一個與頻率相關的一個函數，一般情況下也可以取值-140dBm/Hz。
第二步運用下述公式(2)估計出第二線路6的衰減函數(LOS(L，f))；公式(2)LOS(L,f)=k0L+k1Lf+k2Lf dB;]]>其中，k0k1k2為常數。根據不同的線路情況(線規、老化程度等)，k0k1k2的取值范圍可以是±15之間。
第三步運用下述公式(3)估計出第一線路5對第二線路6的串擾函數(|Hxtalk(f)|2)；公式(3)|Hxtalk(f)|2=10×log10(10LOS(L,f)5×m×L×f2);]]>其中，m是串擾耦合常數取值9.877×10-21。
第四步運用下述公式(4)計算出第二DSLAM3中對應端口的發送功率譜密度(TxPSD3(L，f))，并執行步驟68；公式(4)TxPSD3(L,f)=(Xtlk(f)+|Hxtalk(f)|2)+PSD0(f)SNR(f)>n(f)PSD(f)SNR(f)≤n(f)dB;]]>其中，PSD0(f)是一個頻率的函數，PSD(f)為滿足標準規定的一任意的功率譜密度函數，當線路動態更改功率譜密度的時候便是原來的功率譜密度；由公式(4)可以看出，第二DSLAM3的發送頻譜被分成兩個部分(1)當滿足條件SNR(f)≥n(f)的頻譜時第一線路5和第二線路6的下行頻譜發生重疊，因此，在該段頻譜內DSLAM的發送功率譜應適當減小，以降低第二線路6對第一線路5的干擾；(2)當滿足條件SNR(f)＜n(f)時，由于原正常工作線路上沒有發送這段頻譜，因此新加入的線路在這段頻譜內可以在標準規定的范圍內以任意的功率發送，即第一線路5上沒有發送這段頻譜，第二線路6在這段頻譜內可以在標準規定的范圍內以任意的功率發送，而不用擔心第二線路6對第一線路5產生干擾。
依據運用公式(4)計算出理想的線路發送功率，即第二DSLAM3中對應端口的發送功率譜密度(TxPSD3(L，f))，系統自動調節第二DSLAM3中對應端口要發送的功率。
步驟68系統確定并使用理想的線路發送功率，使各線路間串擾減小或者消失，實現線路正常工作。
步驟69系統繼續自動檢測新加入的線路本底噪聲(SNR(f))是否改變，如果是，則執行步驟63；如果沒有則執行步驟68。
下面仍將結合圖6所示，對使用CO端功率控制策略進行處理的過程進行詳細的說明，具體如下
步驟6a如果第二DSLAM3和第二CPE4之間的第二線路6已經處于正常工作狀態，而第一DSLAM1和每一CPE2之間的第一線路5是后來新加入的，則確定所述第二線路6為被檢測線路，并根據線路的電氣長度L確定是CO端場景，實施CO端場景功率控制策略。
步驟6b檢測該線路速率的設定，判斷速率是否恒定，如果是恒定的，則執行步驟6c；如果不是恒定的，則執行步驟6e。
步驟6cCO端功率控制策略的比特分配遵守低頻到高頻分配的原則，具體如圖8所示。
步驟6d判斷在SNR(f)≤n(f)的頻段內頻譜是否分配完畢，即判斷預定的低頻段資源是否未被完全占用，如果是，則原正常工作線路上沒有發送這段頻譜(即無重疊頻譜)，因此，新加入的線路在這段頻譜內可以在標準規定的范圍內以任意的功率發送，即第二線路6上沒有發送這段頻譜，因此第一線路5在這段頻譜內可以在標準規定的范圍內以任意的功率發送，而不用擔心對第二線路6產生干擾，執行步驟6f；如果不是，則執行步驟6e。
步驟6e當SNR(f)＞n(f)的頻譜時，可以按各種xDSL現有的標準進行處理并得出新加入線路的信噪比SNRW(f)，依據信噪比SNRW(f)來調節新加入線路的發送功率。
與此同時，對于原有正常工作的第二線路6，在SNR(f)＞n(f)的頻帶范圍內，第二線路6的發送功率應該適當降低，以減小線路間的串擾(如圖5中的第二串擾7)，具體其采用的送功率，可以依據遠端功率控制策略進行處理，即采用通過步驟67計算出發送功率。
步驟6f系統確定并使用了調節后的線路發送功率，使各線路間串擾減小或者消失，實現線路正常工作。
步驟6g系統繼續自動檢測新加入的線路本底噪聲(SNR(f))是否改變，如果是，則執行步驟6a，如果沒有，則執行步驟6f。
本發明還提供了一種自適應功率調整裝置，如圖9所示，具體包括功率譜密度計算模塊用于計算相鄰線路對本端設備的線路的串擾的功率譜密度值，具體的計算方式前面已經描述，在此不再詳述；衰減函數計算模塊用于計算本端設備的線路的衰減函數，并提供給串擾函數計算模塊用于作為計算串擾函數的依據，具體的計算方式前面已經描述，在此不再詳述；串擾函數計算模塊用于計算相鄰線路對本端設備的線路的串擾函數，具體的計算方式前面已經描述，在此不再詳述；發送功率譜密度計算模塊用于根據所述的串擾的功率譜密度值及串擾函數值計算本端設備的發送功率譜密度，具體的計算方式前面已經描述，在此不再詳述。
本發明所述的裝置設置于數字用戶線接入復用器DSLAM中，用于進行基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整處理。
綜上所述，本發明可以在不依賴系統信息或控制的情況下，自動完成動態頻譜的管理，降低線路間的串擾帶來的不利影響。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，包括A、計算相鄰線路對本線路的串擾功率譜密度并估計出串擾函數；B、根據計算獲得的所述串擾功率譜密度及串擾函數計算確定本端設備的發送功率譜密度；C、本端設備根據所述發送功率譜密度進行發送功率的控制處理。
2.根據權利要求1所述的基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的方法還包括D、本端設備的線路的電氣長度值，當所述的電氣長度小于設定的預定值時，則執行所述的步驟A。
3.根據權利要求2所述的基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的步驟D包括根據線路的傳輸特性或實際應用環境設置所述的預定值。
4.根據權利要求1、2或3所述的基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的步驟B包括B1、根據所述本底噪聲值和加性的白色高斯噪聲值計算功率譜密度值；B2、計算出加入線路的衰減函數，并根據所述衰減函數計算相應的串擾函數值；B3、根據所述的功率譜密度值及串擾函數值計算出發送功率譜密度值，根據該發送功率譜密度值進行功率控制處理。
5.根據權利要求4所述的基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的功率譜密度值為Xtlk(f)=SNR(f)SNR(f)>n(f)-∞SNR(f)≤n(f)dB;]]>其中，n(f)為加性的白色高斯噪聲。
6.根據權利要求4所述基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的線路的衰減函數為LOS(L,f)=k0L+k1Lf+k2Lf dB;]]>其中，k0k1k2為常數，且取值范圍可以在±15之間。
7.根據權利要求4所述基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的串擾函數為|Hxtalk(f)|2=10×log10(10LOS(L,f)5×m×L×f2);]]>其中，m是串擾耦合常數取值9.877×10-21，LOS(L，f)為線路的衰減函數。
8.根據權利要求4所述基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的發送功率譜密度為TxPSD3(L,f)=(Xtlk(f)+|Hxtalk(f)|2)+PSD0(f)SNR(f)>n(f)PSD(f)SNR≤n(f)dB;]]>其中，PSD0(f)是一個頻率的函數，具體為滿足標準規定的一任意的功率譜密度函數，Xtlk(f)為功率譜密度值，Hxtalk(f)為串擾函數。
9.根據權利4所述的基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的方法還包括E、確定本端設備的線路的電路長度值，當所述的電路長度大于設定的預定值時，采用由低頻到高頻的頻率分配原則，否則，采用由高頻到低頻的頻率分配原則。
10.根據權利要求9所述的基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的步驟E還包括當預定的低頻段頻率資源被完全占用時，則將標準的功率作為本端設備的發送功率；當預定的高頻段頻率資源被完全占用時，則執行所述的步驟A。
11.根據權利要求9所述的基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，執行所述的步驟E之前還包括判斷本端設備的速率是否恒定，如果是，則執行所述的步驟E，否則，當本端設備的線路的電氣長度值小于預定值時，執行步驟A，當本端設備的線路的電氣長度值大于預定值時，本端設備采用標準功率作為本端設備的發送功率。
12.根據權利要求4所述的基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法，其特征在于，所述的方法還包括判斷本端設備的線路的本底噪聲是否改變，如果沒有改變，則繼續正常工作，否則，執行步驟A。
13.一種自適應功率調整裝置，其特征在于，包括功率譜密度計算模塊用于計算相鄰線路對本端設備的線路的串擾的功率譜密度值；串擾函數計算模塊用于計算相鄰線路對本端設備的線路的串擾函數；發送功率譜密度計算模塊用于根據所述的串擾的功率譜密度值及串擾函數值計算本端設備的發送功率譜密度。
14.根據權利要求13所述的自適應功率調整裝置，其特征在于，所述的裝置還包括衰減函數計算模塊用于計算本端設備的線路的衰減函數，并提供給串擾函數計算模塊用于作為計算串擾函數的依據。
15.根據權利要求13或14所述的自適應功率調整裝置，其特征在于，所述的裝置設置于數字用戶線接入復用器DSLAM中。
全文摘要
本發明涉及一種基于降低DSL線路串擾的自適應功率調整的方法及裝置。本發明主要包括首先，計算相鄰線路對本線路的串擾功率譜密度及估計出串擾函數；之后，根據計算獲得的所述串擾功率譜密度及串擾函數計算確定本端設備的發送功率譜密度，且本端設備根據所述發送功率譜密度進行發送功率的控制處理。通過本發明自適應功率調整的方法增強或降低發送功率，降低了xDSL線路間的串擾帶來的不利影響，消除或充分降低遠端應用場景中由于串擾的嚴重影響，使線路達到最優的工作狀態。
文檔編號H04L25/08GK1866938SQ20051010483
公開日2006年11月22日 申請日期2005年9月21日 優先權日2005年9月21日
發明者周軍 申請人:華為技術有限公司