阅读说明：本技术 在通信系统中发送数据的方法和装置 (Method and apparatus for transmitting data in communication system ) 是由 L·斯帝格兰特 A·阿尔·拉维 特雷弗·林尼 L·汉弗莱 于 2019-01-02 设计创作，主要内容包括：在包括发送器(16)和接收器(41-44)的通信系统中发送数据的方法和装置,各个接收器(41-44)经由通信信道(21-28)连接至发送器(16),该方法包括以下步骤：i)对用于在信道(21-28)上发送的数据进行预编码,以提供第一预编码数据；ii)针对各个信道(21-28),使用第一预编码数据计算将分配给该信道(21-28)的比特的数量；iii)确定比特分配不满足一个或更多个准则；iv)按照基于信道特性的顺序对信道(21-28)排序；v)基于排序放弃一个或更多个信道(21-28)用作直接信道；vi)考虑被放弃的信道,对用于在信道(21-28)上发送的数据预编码,以提供第二预编码数据；以及vii)由发送器在信道(21-28)上发送第二预编码数据。(Method and arrangement for transmitting data in a communication system comprising a transmitter (16) and receivers (41-44), each receiver (41-44) being connected to the transmitter (16) via a communication channel (21-28), the method comprising the steps of: i) precoding data for transmission over a channel (21-28) to provide first precoded data; ii) for each channel (21-28), calculating the number of bits to be allocated to that channel (21-28) using the first pre-coded data; iii) determining that the bit allocation does not satisfy one or more criteria; iv) ordering the channels (21-28) in an order based on the channel characteristics; v) discarding one or more channels (21-28) for use as direct channels based on the ordering; vi) precoding data for transmission over the channels (21-28) taking into account the discarded channel to provide second precoded data; and vii) transmitting the second precoded data by the transmitter over the channels (21-28).)

在通信系统中发送数据的方法和装置

技术领域

本发明涉及从发送器设备向多个接收器设备发送数据的方法和装置。这种方法包括各种国际电信联盟(ITU)标准中指定的以及目前在ITU中进一步开发的各种数字订户线(DSL)方法中的所有方法。

背景技术

DSL技术获益于以下事实：尽管传统的双绞金属对(其最初安装仅用于提供普通老式电话服务(POTS)电话连接)可能仅打算使用差分模式以高达几千赫兹的频率承载信号，实际上，这样的线路通常可以以高的多的频率可靠地承载信号。此外，线路越短，可以可靠发送信号的频率范围就越大(尤其是使用诸如离散多音调(DMT)等技术时)。因此，随着接入网络的演进，电信网络供应商已将其光纤基础设施向外扩展至接入网络的边缘，从而使得到最终用户订户的各个连接(其通常仍由金属双绞对提供)的最后部分的长度越来越短，从而对应地在越来越短的双绞金属对连接上产生越来越大的带宽潜力，而不用承担安装到各个订户的新光纤连接的费用。然而，使用高频信号的问题在于，在存在超过一个金属对在彼此接近的接近距离中承载类似高频信号的情况下，称为串扰的现象会导致明显的干扰，从而降低线路承载高带宽信号的效率。简而言之，来自一个信道的信号会“泄漏”到附近信道(其可能正承载类似信号)上，并对该附近信道作为噪声出现。尽管即使在相对较低的频率下串扰也是已知的问题，但在超过几十兆赫兹的频率(依赖于所讨论的信道的长度)的范围内，这种影响的幅度往往随频率而增加，间接联接可以和直接联接一样大。

为了减轻由串扰(尤其是已知的远端串扰或“FEXT”)引起的问题，已开发出一种称为矢量化的技术，其中，使用在串扰线路上发送了的信号的知识来减小串扰的影响。在典型情况下，单个DSLAM充当多个串扰信道上的多个下行信号的协生成器，并且还充当来自相同多个串扰信道的多个上行信号的协接收器，其中，这些信道中的各个信道都终止于单个客户驻地设备(CPE)调制解调器，使得在信道的CPE端处可能不进行共同处理。在这样的情况下，下行信号被预失真以补偿在相邻串扰信道上发送的串扰信号的预期影响，使得在CPE设备处接收时，接收到的信号类似于在串扰信道上没有发送串扰信号时应接收到的信号。另一方面，上行信号在被在协接收器(DSLAM)处接收后被后失真(或以等同于已被后失真的方式被检测)，以考虑在信号传输期间泄漏到该信号中的串扰的影响。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种在包括发送器和多个接收器设备的通信系统中发送数据的方法，各个接收器设备经由各自的通信信道连接至所述发送器设备。所述方法包括以下步骤：i)对用于在所述信道上发送的所述数据预编码(例如基于信道传递矩阵)，从而提供第一预编码数据；ii)针对所述信道中的各个信道，使用所述第一预编码数据计算将分配给该信道的比特的数量；iii)确定所述比特分配不满足一个或更多个预定准则；iv)按照基于一个或更多个信道特性的顺序对所述信道排序；v)基于所述排序放弃将所述信道中的一个或更多个信道用作直接信道；vi)按照不使用被放弃的所述一个或更多个信道作为直接信道的方式，对用于在所述信道上发送的所述数据预编码，从而提供第二预编码数据；以及vii)由所述发送器在所述信道上发送所述第二预编码数据。

步骤(ii)至步骤(vi)可以被迭代执行，直到确定满足所述一个或更多个预定准则。

步骤iii)可以包括确定所述比特分配没有达到所述信道中的一个或更多个信道上的最大比特限制。

所述方法还可以包括以下步骤：针对各个信道，确定其中，i和j是所述信道的索引，并且h_i,j是依赖于从第j信道到第i信道的串扰传输的信道传递函数。步骤iv)可以包括基于PC_i的确定值对所述信道排序。步骤v)可以包括放弃具有最大PC_i值或最小PC_i值的所述信道。

步骤i)可以包括使用第一预编码器矩阵P＝H^-1对所述数据预编码，其中，H是信道传递矩阵。

步骤vi)可以包括使用第二预编码器矩阵对所述数据预编码，其中，H_sub是用于未被放弃用作直接信道的所述信道的信道传递矩阵。

所述信道可以是直接信道。所述信道可以是电线连接，例如双绞金属对。

步骤ii)可以包括执行注水算法。

步骤ii)可以包括：

在

的条件下使

最大化，

其中：i是所述信道的索引；j是所述信道的索引；k是一个或更多个不同音调的频率索引；是针对第k音调将被加载到第i信道上的比特的数量；b_max是最大比特限制；是针对所述第k音调在所述第i信道上的发送而预编码后的瞬时功率值；并且PSD^k是音调k的发送功率模板(mask)。

在一些方面：

其中：p_i,j是预编码器矩阵P中的第(i,j)元素；并且是用于以所述第k音调在所述第i信道上发送的信号功率。

所述信道可以是信道的矢量化后的组。

在另一方面中，本发明提供了一种在通信系统中使用的装置，所述通信系统包括发送器和多个接收器设备，各个接收器设备经由各自的通信信道连接至所述发送器设备。所述装置包括一个或更多个处理器，所述一个或更多个处理器被配置成：i)基于信道传递矩阵对用于在所述信道上发送的所述数据预编码，从而提供第一预编码数据；ii)针对所述信道中的各个信道，使用所述第一预编码数据计算将分配给该信道的比特的数量；iii)确定所述比特分配不满足一个或更多个预定准则；iv)按照基于一个或更多个信道特性的顺序对所述信道排序；v)基于所述排序放弃将所述信道中的一个或更多个信道用作直接信道；vi)按照不使用被放弃的所述一个或更多个信道作为直接信道的方式，对用于在所述信道上发送的所述数据预编码，从而提供第二预编码数据；以及vii)使所述发送器在所述信道上发送所述第二预编码数据。

在另一方面中，本发明提供了一个程序或多个程序，所述一个程序或多个程被设置为当由计算机系统或者一个或更多个处理器执行时，其使所述计算机系统或者所述一个或更多个处理器根据前述方面中的任何方面的方法工作。

在另一方面中，本发明提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储根据前述方面的程序或所述多个程序中的至少一个程序。

附图说明

为了可以更好地理解本发明，现在将参考附图描述本发明的实施方式，其中：

图1是示例宽带部署的示意图(未按比例)；

图2是示出了宽带部署的另外的具体细节的示意图(未按比例)；以及

图3是示出了数据发送方法的特定步骤的处理流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，将参考通信模式。在本文中，术语“模式”用于指示在发送器与接收器之间发送信号的方式的性质。具体地，如本领域技术人员将理解的，存在三种主要的这种通信模式：差分模式、幻像模式和共同模式。在所有这三种模式中，信号作为两个电压之间(或等效地一个“带电(live)”电压与一个“参考”电压之间)的(变化的)电势差(电压差)被发送(激励)和接收(观察)。在差分模式下，信号作为两条电线之间(通常是双绞金属对的两条电线之间)的电位差被发送/观察。在幻像模式下，电压中的至少一个电压是一对电线的平均电压(请注意，这种平均可以变化，而不会影响在同一对电线上以差分模式承载的信号。最后，共同模式是指被比较的电压中的一者是“地球”或地参考电压(或用于电信目的的大致类似的电压)的情况。各种混合模式也可能用于承载信号。

在下面的整个描述中，还参考了直接联接和间接联接以及直接信道和间接信道。直接信道是同一物理介质和同一发送模式用于信号的发送和信号的接收两者的信道。因此，从发送器到接收器的单个双绞金属对(TMP)电线连接上的差分模式发送将构成发送器与接收器之间的直接(差分模式)信道。相比之下，发送器以差分模式将信号发送到第二TMP上但接收器以差分模式从第一TMP接收(该信号从第二对“串扰”到第一对)的信道是间接信道的示例，如以下情况，其中信号由发送器以幻像模式跨第一TMP和第二TMP中的每一者中的电线的电压平均发送并由仅连接到第一TMP的接收器以差分模式接收(经过“串扰/模式”转换后)。

现在参考附图，图1是示例宽带部署的示意图(未按比例)，其中，可以采用数据发送方法的实施方式。

在该示例中，部署包括分配点单元(DPU)10，该分配点单元(DPU)经由以下相应的双绞金属对(TMP)连接(其还可以称为“线路”)连接到四个用户驻地31、32、33、34(在该示例中为单个建筑物30内的公寓)，即第一TMP连接21、第二TMP连接22、第三TMP连接23和第四TMP 24。TMP连接21至24经由相应用户驻地31至34内的相应网络终点41至44连接在DPU 10内的接入节点(AN)16(例如，其可以是DSLAM)与相应的客户驻地设备(CPE)调制解调器51至54之间。

在该示例中，该部署还包括多个另外的TMP连接25至28，即第五TMP连接25、第六TMP连接26、第七TMP连接27和第八TMP连接28。在该示例中，各个另外的TMP连接25至28在其端部中的一个端部处连接到AN 16，使得信号可以由AN 16沿着该另外的TMP连接25至28发送(和/或接收)。此外，各个另外的TMP连接25至28可以在其相对于AN 16的远端处连接到相应的接收器(和/或发送器)，或者与任何电子设备断开。

在该示例中，TMP连接21至28在其长度的至少一部分上被包含在共同捆扎件(binder)(图中未示出)内。例如，TMP连接21至28可以至少在TMP连接21至28从DPU 10离开/进入DPU 10的位置或接近该位置的点处与第一TMP连接21至第四TMP连接24从另外的TMP连接25至28分叉来连接到相应的用户驻地31至34的点之间被包含在共同捆扎件内。在该示例中，捆扎件是柔性、不导电的外壳或护套(例如，由塑料制成)，其围绕并将TMP连接21至28的捆扎束保持在一起。

在该示例中，DPU 10附加地包括：光网络终端(ONT)设备14，该ONT设备经由诸如无源光纤网络(PON)之类的光纤连接提供从DPU 10到本地交换建筑物的回程连接；以及控制器12，该控制器协调AN 16与ONT 14之间的通信，并且该控制器可以执行一些管理功能，诸如与远程持久管理代理(PMA)通信。

如对于本领域技术人员将是显而易见的，涉及从分配点的光纤回程连接以及从分配点到“客户”驻地的双绞金属对连接的所示部署是旨在可应用G.FAST标准的部署。在这种情况下，TMP连接可以短至几百米或更短，例如可能只有几十米，并且由于这一点而倾向于可能使用非常高频率的信号(例如，高达几百兆赫兹)来在短的TMP上通信，因为由于短信道而使得高频信号的衰减不足以阻止其承载有用的信息。然而，在如此高的频率下，串扰会成为显著的问题。这倾向于串扰信道在其范围的一部分内彼此并排行进的情况(如图1所示的情况)；然而，即使在信道仅在其总范围的很小一部分内彼此靠近的情况下(例如，仅当离开DPU 10时)，在高频率(例如，超过80MHz)处串扰也往往是问题。G.fast建议在存在串扰信道的情况下在所有频率简单地使用矢量化技术来减轻串扰影响。

在一些实施方式中，DPU 10(例如，AN 16)利用发送到另外的TMP连接25至28和/或幻像信道上的信号(其可以被认为是支持信号)，其将“串扰”到与最终用户接收器(终点和CPE调制解调器组合41/51、42/52、43/53、44/54)中的每一者相关联的差分模式信道上，并改变接收到的信号(与另外的TMP连接25至28和幻像信道不会以这种方式被利用的传统情况相比)。

图2是示出了根据以下描述的实施方式的允许进行数据发送的AN 16和CPE调制解调器51至54的另外的细节的示意图(未按比例)。

AN 16包括第一、第二、第三、第四数据源，数据编码器和串行到并行转换器(DSDESP)模块1611、1612、1613和1614。这些本质上是DSL调制解调器中的常规功能，并且在此将不再进一步描述，除了指出每一者的输出是一组数据值d₁至d_M，该数据值中的各个数据值都可以映射到一组一个或更多个比特以及映射到与该数据值将被发送的相应音调相关联的调制信号星座中的点。例如，如果确定音调t₁能够承载3比特数据，则对应数据值将设置为2³＝8个不同值中的一者(例如，介于0至7之间的十进制数字)，这些值中的各个值与具有8个不同星座点的相关联的信号星座中的不同星座点相对应。可以将针对单个符号的数据值视为形成数据值的矢量(各个数据承载音调一个)，并一起承载将发送到与相应最终用户调制解调器51至54相关联的最终用户的用户数据以及任何开销数据(例如，前向纠错数据等)。

然后，将离开各个DSDESP模块1611、1612、1613、1614的数据值(以适当的顺序)传递到相应多比特级正交幅度调制(M-QAM)调制器1621、1622、1623、1624，其将各个输入数据值转换成相应复数，到到到以及到这些中的每一者都代表复数星座图中的复数点。例如，针对音调1，M-QAM调制器1621可以将数据值(二进制＝111)映射到复数1-i，其中(例如由调制解调器51)已经确定音调1能够每次承载3比特数据。

然后，将这些复数到到到以及到中的每一者输入到矢量化预编码器模块1630(在本实施方式中是单个共同矢量化预编码器模块1630)中，其执行大致常规的矢量化运算，以使用预定矢量化系数以及与将在相关矢量组内的其它信道上发送的信号有关的信息的组合，以本领域技术人员公知的方式对将被发送的传输预编码，以补偿来自矢量组中其它信道的串扰的预期影响。

在一些实施方式中，矢量化预编码器模块1630在工作时以以下方式对传输附加地预编码：使传输不仅预补偿由以直接差分模式工作的相邻信道产生的预期串扰影响(根据标准矢量化)，还可以预补偿来自正在发送到一个或更多个幻像信道(或不是直接差分模式信道的其它信道)的任何信号的串扰的影响。为了做到这一点，矢量化预编码器模块1630可以接收与相应幻像信道(或不是直接差分模式信道的其它信道)的信道估计有关的信息，以及与用于将在幻像信道(或不是直接差分模式信道的其它信道)上发送的信号组合的任何加权值有关的信息。

矢量化预编码器模块1630可以接收其可以用来执行其预编码功能的加权值和信道估计值。可以使用从最终用户调制解调器51至54报告回的数据来确定矢量化预编码器模块1630用来信道估计的适当值和加权值。用于实现这一点的处理和过程是大致常规的并且是本领域技术人员所公知的，因此本文不对其进行详细讨论，只是要注意其可以利用从用户调制解调器51至54到AN 16的反向路径。这实际上可以通过以下方式实现：用户调制解调器51至54是能够像AN 16一样通过TMP 21至24接收和发送信号的收发器。AN16的接收器部分和用户调制解调器51至54的发送器部分直接从附图中省略，以避免附图的不必要的复杂化，并且因为这些部分完全是常规的并且与本发明不直接相关。此外，用户调制解调器51至54中的每一者可以附加地包含负责执行各种处理和通信功能的管理实体。可以采用多种合适的技术中的任何一种来获得对于生成信道估计有用的数据。例如，已知的训练信号可以在特殊训练过程期间由AN 16发送到选定的信道上，并且可以以常规方式将用户调制解调器51至54检测到的结果发送回给AN 16。另外，在包括多个符号的“帧”内的预定“位置”(例如，在各个新帧的开头)处，可以发送特殊的同步符号，散布有承载用户数据的符号，并且尝试检测这些同步符号的结果可以也被发送回AN 16，以生成信道估计值。如本领域技术人员所知的，可以在不同信道上同时和/或在不同时间等发送不同同步信号/符号，使得不同信道估计(包括重要的间接信道)以及间接信道可以被瞄准并被评估等。

在该实施方式中，来自矢量化预编码器模块1630的输出是一组进一步修改的复数到到到以及到然后，这些复数被传递到二维(2D)比特加载模块1640。如下面稍后更详细地描述的，2D比特加载模块1640被配置为对从矢量化预编码器模块1640接收到的修改后的复数执行2D比特加载，从而产生针对这些复数的进一步修改(或进一步预失真)的值。因此，二维(2D)比特加载模块1640如下修改接收到的数字到到到以及到以生成对应的进一步修改后的复数到到到以及到在该实施方式中，执行该2D比特加载以确定将加载到各个TMP 21至24和各个音调上的比特的最佳数量。2D比特加载模块1640还被配置为确定所确定的最佳比特加载是否满足功率谱密度(PSD)模板。在该实施方式中，音调的PSD模板是在该音调处的信号传输功率的上阈值，高于该上阈值功率值则不允许传输。发送功率掩模可以例如由官方监管机构来设置。2D比特加载模块1640还被配置为：如果针对所有音调都实现了最大比特加载，则将进一步修改后的复数到到到以及到传递到IFFT 1651至1654。进一步修改后的复数到到到以及到然后(最终)形成用于以直接差分模式驱动相应TMP 21至24的信号。2D比特加载模块1640还被配置为：如果没有针对所有音调实现最大比特加载，则将进一步修改后的复数传递到空间缩减模块1690。在一些实施方式中，如果针对所有线路的给定音调实现了最大比特加载，但是可以降低总发送功率，则2D比特加载模块1640将进一步修改后的复数传递到空间缩减模块1690。

在一些实施方式中，矢量化预编码器1630和/或2D比特加载模块1640可以附加地生成一个或更多个新的复数集，例如，到到到以及到以(最终)形成将被用于驱动相应的另外的TMP 24至28或相应的(单端)幻像模式信道的信号。

可以执行生成复数(到等)的组的任何适当方式。在计算出这些值时，其就被传递到相应的IFFT模块1651至1654，其中上标1值进入IFFT 1651，上标2值进入IFFT 1652，依此类推。接下来的两个处理步骤是常规的并且与本发明不相关。生成的值的各个组(例如，到)在正交频分复用(OFDM)/离散多音调(DMT)系统中由相应的IFFT模块以正常方式形成为正交时域信号。

时域信号然后由合适的模拟前端(AFE)模块1661至1664再次以任何合适的这种方式(包括任何正常常规方式)处理。在由AFE模块1661至1664处理之后，所得的模拟信号被传递到多幻像接入设备(MPAD)模块1670。MPAD模块1670将来自AFE 1661至1664的信号直接传递到对应TMP 21至24，用于以正常直接差分模式驱动。

在TMP连接21至24上的传输期间，信号将根据信道的信道响应以及由于外部噪声冲击连接而以正常方式修改。具体地，通常将在四个直接信道(直接信道为从发送器16经由TMP 21至24到调制解调器41至44)、由另外的TMP连接25至28提供的另外的信道以及任何幻像信道之间存在串扰(包括例如远端串扰)。然而，预编码的效果是大致预补偿串扰的影响。另外，被瞄准的接收器可以受益于以其为目的地的接收到的信号的增加的SNR，该接收到的信号经由串扰从另外的TMP连接25至28中的一个或更多个和/或幻像信道到达。

在经过TMP连接21至24之后，信号由调制解调器41至44在相应的模拟前端(AFE)模块5150、5250、5350、5450处接收，该AFE模块执行通常的模拟前端处理。然后将这样处理后的信号分别传递到相应的快速傅立叶变换(FFT)模块5140、5240、5340、5440，该FFT模块对接收到的信号执行从时域到频域的通常变换。在本实施方式中，离开FFT模块5140、5240、5340、5440的信号至至 至以及至然后分别被传递到相应的频域均衡器(FEQ)模块5130、5230、5330、5430。这样的频域均衡器模块5130、5230、5330、5430的操作在本领域中是公知的，因此本文将不再进一步描述。然而，应该注意，这里可以执行任何类型的均衡，诸如使用简单的时域线性均衡器、决策反馈均衡器等。针对与OFDM系统中的均衡有关的另外的信息，读者可以参考：Tanja Karp,Steffen Trautmann,NorbertJ.Fliege的“Zero-Forcing Frequency-Domain Equalization for Generalized DMTTransceivers with Insufficient Guard Interval,”EURASIP Journal on AppliedSignal Processing 2004:10,1446-1459。

在接收到的信号通过了AFE模块、FFT模块和FEQ模块时，则所得的信号到到到以及到倾向于类似于M-QAM模块1621至1624最初输出的复数到到到以及到除了，由于信道的不完全均衡以及在AN 16与调制解调器51至54之间传输信号期间外部噪声冲击信道的影响，可能存在一定程度的误差。通常，从一个接收调制解调器到另一接收调制解调器，该误差将有所不同。这可以在数学上表示为等。然而假定误差足够小，信号在由M-QAM解调器模块5120至5420处理之后应该可以以正常方式恢复，其中，依赖于其值为各个值选择对应星座点(例如，通过选择最接近由该值表示的点的星座点等，除非使用格图编码)。所得的值至至 至以及至应该大部分对应于分别最初输入到AN 16内的对应M-QAM模块1621、1622、1623、1624的数据值至至至以及至这些值然后被输入到相应解码器(和接收数据处理)模块5110、5210、5310、5410，其重新组合检测到的数据并执行任何必要的前向纠错等，然后将恢复的用户数据以正常方式呈现给其寻址到的任何服务，从而完成该数据的成功发送。

现在返回到对空间缩减模块1690的描述，在该实施方式中，空间缩减模块1690被配置为响应于2D比特加载模块1640确定未针对所有音调在所有线路上实现最大比特加载而从2D比特加载模块1640接收进一步修改后的复数到到 到以及到空间缩减模块1690还被配置为针对各个音调，基于TMP21至24在该音调下的潜在容量对该TMP 21至24整理顺序或排序，并基于针对该音调确定的顺序放弃将TMP 21至24中的一个或更多个TMP作为直接信道。空间缩减模块1690还被配置为将已经放弃TMP 21至24中的哪些TMP作为直接信道传送给矢量化预编码器模块1640和/或2D比特加载模块1640。由矢量化预编码器模块1640进行的矢量化以及由2D比特加载模块1640进行的比特加载可以考虑放弃作为直接信道的线路而被重新执行。

通过配置或适配任何合适的装置，例如一个或更多个计算机或其它处理装置或处理器)和/或提供附加模块，可以提供包括矢量化预编码器模块1640、2D比特加载模块1640和空间缩减模块1690的、用于实现上述设置并执行下文稍后描述的方法步骤的装置。该装置可以包括计算机、计算机网络或者一个或更多个处理器，用于执行指令并使用数据，包括以存储在机器可读存储介质(诸如计算机存储器、计算机磁盘、ROM、PROM等，或这些或其它存储介质的任何组合)中或之上的计算机程序或多个计算机程序形式的指令和数据。

图3是示出了数据发送方法的实施方式的特定步骤的处理流程图。图3的处理例示了在单个给定音调上的数据发送。然而，本领域技术人员将理解，在实践中，图3的处理可以被执行多次(例如，串联、并联或在时间上部分交叠)以在多个音调上发送数据。

在步骤s2，确定(即测量)用于差分模式信道的单个频率(即模式)的信道传递矩阵H。可以使用已知的信道估计技术来确定信道传递矩阵H。

考虑到包含N个TMP和/或幻像信道的束的系统，差分模式信道的单个频率(即模式)的完整传输特性可以表示为信道传递矩阵H：

其中h_i,j表示信道传递函数，其值依赖于从第j TMP/幻像信道到第i TMP/幻像信道的串扰传输。换句话说，h_i,j是第j信道与第i信道的电磁耦合的量度。例如，h_i,j可以表示第j信道与第i信道之间的耦合程度。h_i,j的值可以依赖于由第j信道引起的第i信道上的信号幅度的衰减。h_i,j的值可以依赖于由第j信道引起的第i信道上的信号的相位的延迟和/或相位移位。

在该实施方式中，i＝1,…,8，并且j＝1,…,8。

h_i,j的值可以例如通过MPAD 1670使用测试信号来测量。h_i,j值的测量可以包括或被认为等同于测量以下选自由以下项组成的参数组的参数中的一个或更多个参数：在第j信道(例如仅第j信道)将串扰干扰发送到第i信道的条件下，第i信道的信道响应；在第j信道(例如仅第j信道)将串扰干扰发送到第i信道的条件下，第i信道的脉冲响应；以及在第j信道(例如仅第j信道)将串扰干扰发送到第i信道的条件下，第i信道的频率响应。

在步骤s4，例如通过MPAD 1670确定H的子矩阵。在本实施方式中，H被限制为表示对四个直接信道即TMP 21至24的串扰，即：

在其它实施方式中，考虑不同的子矩阵或完整矩阵H。

在步骤s6，确定预编码器矩阵P。预编码器矩阵P可以由任何适当的实体确定，例如矢量化预编码器1630。矢量化预编码器1630使用该预编码器矩阵P对接收到的复数到到到以及到预编码，从而产生修改后的复数到到到以及到因此，矢量化预编码器模块1630将复数到等预编码，以预补偿在数据发送期间预期会遇到的串扰影响。

在一些实施方式中，P＝H^-1。发送预编码后的数据x′＝Px而不是x倾向于给出接收到的信号y＝Hx′＝HH^-1x＝x。

在一些实施方式中，预编码器矩阵P仅预编码目标直接线路信道，即TMP 21至24。换句话说，预编码器矩阵P可以基于例如H_sub确定。

其中，是H_sub的埃尔米特复共轭，即

因此，矢量化预编码器模块1630生成一组预编码数据到到到以及到该预编码数据可以从矢量化预编码器模块1630发送到2D比特加载模块1640。

在步骤s8，2D比特加载模块1640对接收到的预编码数据执行比特加载处理。

在该实施方式中，比特加载处理确定针对给定音调将加载到各个直接信道(即，TMP 21-24中的各个TMP)上的比特的最佳数量。比特加载是组合最佳处理，其可以通过在

的条件下使以下目标函数最大化来执行：

其中：i是直接信道(即，TMP 21-24)的索引；

j是充当串扰干扰的发送器的TMP 21-28的索引；

k是不同音调的频率索引；

是针对第k音调将被加载到第i线路上的比特的数量；

b_max是可以被使用的最大比特分配；

是针对第k音调在第i线路上的发送而预编码后的瞬时功率值；以及

PSD^k是音调k的发送功率模板。在该实施方式中，功率模板是音调k下的信号发送功率的上阈值，高于该上阈值功率值则不允许发送。

在该实施方式中，可以如下确定：

其中：p_i,j是预编码器矩阵P中的第(i,j)元素；并且

是以第k音调在第i信道上的发送的信号功率。

可以使用任何适当的比特加载算法来执行在步骤s8的比特加载处理。例如，在一些实施方式中，在矢量化之后在没有归一化的情况下执行比特加载。可以在所有线路(例如直接信道)上调整初始比特加载，使得满足发送功率模板。同样例如，在一些实施方式中，执行预编码器1630的归一化(例如粗归一化)，然后进行2D比特加载处理。

在一些实施方式中，可以使用所谓的“注水”算法来执行比特加载。

因此，在步骤s8，确定针对给定音调、针对TMP 21至24中的各个TMP的比特加载。所确定的比特加载通常满足TMP 21至24中的各个TMP上的发送功率模板。

在步骤s10，2D比特加载模块1640确定在步骤s8确定的针对TMP 21至24的比特加载是否提供了TMP 21至24中的一个或更多个TMP未达到最大比特限制b_max。

如果在步骤S10处确定TMP 21至24中的一个或更多个TMP未达到最大比特限制，则2D比特加载模块1640将当前复数到到到以及到传递给空间缩减模块1690，并且方法进行到步骤s12。

然而，在另一方面，如果确定所有TMP 21至24达到最大比特限制b_max，则该方法进行到步骤s16。在步骤s12和步骤s14的描述之后，稍后将在下文更详细地描述步骤s16至步骤s20。

在步骤s12，空间缩减模块1690对信道(即，在本实施方式中为TMP 21至24)整理顺序或排序。在该实施方式中，依赖于信道21至24的潜在信道容量对该信道21至24排序，潜在信道容量可以被确定为：

其中，PC_i是第i TMP 21至24的潜在信道容量。

因此，确定了信道(即，TMP 21至24)的调整顺序后的列表。可以以任何适当的方式来对TMP 21至24排序，例如，从最大潜在信道容量到最小潜在信道容量，或者从最小潜在信道容量到最大潜在信道容量。在一些实施方式中，针对不同音调，以不同方式执行基于潜在信道容量的排序，例如针对一些音调，TMP 21至24可以排序为从最大潜在信道容量到最小潜在信道容量，而针对其它音调，TMP 21至24可以排序为从最小潜在信道容量到最大潜在信道容量。

在该实施方式中，依赖于信道的潜在信道容量对信道排序。然而，在其它实施方式中，针对一个或更多个音调，代替或除了信道的潜在信道容量之外，基于一个或更多个不同特性或准则对信道排序。

在步骤s14，使用所确定的用于信道的顺序，空间缩减模块1690放弃将信道中的一个或更多个信道用作直接信道。在一些实施方式中，一个或更多个放弃的TMP 21至24可以替代地用作用于其余直接信道上的传输的间接信道或支持信道。

在一些实施方式中，对应于最低(或最小)潜在容量的直接信道被放弃。例如，如果TMP 21至24被排序为从最大潜在容量到最小潜在容量，则可以放弃列表底部的TMP。这对于相对高频的音调和/或期望增加(例如最大化)总音调容量的实施方式往往是有利的。

在一些实施方式中，对应于最高(或最大)潜在容量的直接信道被放弃。例如，如果TMP 21至24被排序为从最小潜在容量到最大潜在容量，则可以放弃列表底部的TMP。这对于相对低频的音调和/或期望增加(例如最大化)最小比特率的实施方式往往是有利的。

通过将H_sub的对应行中的元素设置为等于零，TMP 21至24可以被放弃或丢弃作为直接信道。换句话说，如果将放弃第i直接信道，则将H_sub的第i行中的元素设置为等于零。

在放弃或丢弃将TMP 21至24中的一个或更多个TMP作为直接信道之后，该方法返回到步骤s6，在该步骤s6，计算考虑了放弃的直接信道的用于数据的更新的预编码器矩阵P。

因此，步骤s6至步骤s14定义了迭代处理，在该迭代处理中，将TMP 21至24放弃或丢弃作为直接信道，直到无法进一步改善总比特加载或任何其它目标函数，例如无法实现更高的总信道容量。

现在返回到在步骤s10确定在所有信道上都达到了比特限制的情况，在步骤s16，停止步骤s6至步骤s14的迭代处理。

在步骤s18，2D比特加载模块1640向相关的IFFT模块传递已经用当前预编码器矩阵P预编码的数据，该IFFT模块处理该数据并以常规方式向相关的AFE模块1661至1664传递处理后的数据。AFE模块1661至1664处理接收到的数据并以常规方式向MPAD模块1670传递处理后的数据。

在步骤s20，MPAD模块1670直接向对应TMP 21至24传递从AFE 1661至1664接收的信号，用于以正常直接差分模式驱动。因此，在TMP 21至24的全部TMP或其子集上发送数据。

TMP 21至24中的一个或更多个TMP可能已被放弃作为直接信道，因此在那些被放弃的线路上不会发生直接差分模式发送。然而，可以对被放弃的TMP 21至24中的一个或更多个TMP和/或另外的TMP 25至28中的一个或更多个TMP执行间接或支持发送。数据发送是根据最新的(即当前的)比特加载和功率分配来执行的。

因此，提供了一种数据发送方法的实施方式。

现在将描述的内容是上述方法的具体示例。

在该示例中，针对第一音调首先执行图3的处理，该第一音调对应于6.624MHz的相对低频率的音调。

针对该第一音调，H_sub被确定为：

应用比特加载来确定最佳功率分配。在该示例中，针对第一音调，功率分配是

该确定的功率分配s^k满足PSD模板，即其中，在该示例中，PSD^k为-65dBm/Hz。

另外，在该示例中，针对该第一音调，所有线路(即TMP 21至24)均达到每线路的最大允许比特，其在该示例中为14比特/Hz/s。因此，在该示例中，针对6.624MHz的该第一音调，将省略步骤s12至步骤s14，并且不会放弃线路21至24作为直接信道。

还可以针对第二音调执行图3的处理，该第二音调对应于185.472MHz的相对高频率的音调。

针对该第二音调，H_sub被确定为：

针对第二音调的矢量化和比特加载产生用于TMP 21至24的比特加载矢量

在该示例中，该比特加载未在各个直接信道中达到最大比特加载，其在该示例中为14比特/Hz/s。因此，在该示例中，针对185.472MHz的该第二音调，如下执行步骤s12至步骤s14。

在该示例中，针对直接信道21至24(由i＝1,...,4索引)中的每一者确定值并且基于这些确定值对直接信道21至24排序。在该示例中，这产生了从最高潜在容量到最低潜在容量的直接信道排序[3,2,4,1]^T，其中数字指示信道索引i。

在该示例中，与最低信道容量(即，PC_i的最低值)相对应的直接信道被放弃作为直接信道。因此，第一TMP 21(即，由i＝1索引的直接信道)被放弃作为直接信道。

计算更新后的预编码器矩阵P，并重新执行比特加载。使用更新后的预编码器矩阵P的这种重新执行的比特加载产生了用于TMP 21至24的比特加载矢量

与该重新执行的比特加载相关联的功率分配s^k满足PSD模板，并且直接信道(即第二TMP 22至第四TMP 24)还达到了每线路最大允许比特，其在该示例中为14比特/s/Hz。因此，在该示例中，停止步骤s6至步骤s14的迭代，并且根据当前的比特加载和功率分配以第二音调发送信号。

有利地，上述方法和装置倾向于提供改善的总信道容量。

由上述方法和装置提供的另外的优点是，与常规处理相比，收敛至最佳解倾向于是相对快速的。

由上述方法和装置提供的另外的优点是，满足了PSD模板。PSD模板逐音调限制功率输出。

由上述算法提供的解倾向于根据信道响应来调整所发送的信号，以改善数据发送，例如，以使得传递的数据最大化。此外，上述方法和装置倾向于考虑收发器设计中的最大可用功率和硬件限制。

上述方法和装置有利地倾向于提供改善的功率预算使用，并且还使功率预算与信道行为相匹配。

有利地，倾向于在所有频率下针对G.fast和XG.fast实现上述方法和装置。

有利地，用于实现本发明的某些优选实施方式的任何复杂功能可以完全驻留在接入网络中(例如，在AN或DSLAM等处)，而不是需要任何特殊的用户驻地设备(CPE)。

上述方法和装置有利地倾向于降低发送器和接收器两者处的计算复杂性和功耗。

应当注意，可以省略图3的流程图中描绘的并在上文描述的处理步骤中的某些，或者可以按照与上文呈现的并在图3中示出的顺序不同的顺序来执行这样的处理步骤。此外，尽管为了方便和易于理解而将所有处理步骤描述为离散的时间序列步骤，但实际上，该处理步骤中的一些可以同时执行或者至少在时间上在一定范围内交叠。

应当注意，所描述的实施方式仅就数据的下行方向(即，从接入节点/DSLAM向客户驻地设备(CPE)设备)的方面进行了描述。然而，在实际的实现中，上述实施方式的“发送器”(例如，接入节点)自然也用作来自各种CPE设备的上行传输的接收器(因此，它们实际上还用作收发器，而不只是接收器)。本发明的实施方式可以以完全常规的方式在上行方向上工作。

在上述实施方式中，DPU经由相应的直接TMP连接而连接到四个用户驻地，该直接TMP连接在DPU内的AN与相应用户驻地内的相应CPE调制解调器之间连接。然而，在其它实施方式中，DPU经由相应的一个或更多个直接TMP连接来连接到不同数量(例如超过三个)的用户驻地。在一些实施方式中，DPU经由相应的一个或更多个直接TMP连接来连接到不同数量的CPE调制解调器。在一些实施方式中，一个或更多个用户驻地包括多个CPE调制解调器。

在上述实施方式中，在DPU与用户驻地之间存在四个间接TMP连接。然而，在其它实施方式中，存在不同数量的间接TMP连接，例如，超过四个。