CN101248636A - 自适应gdfe - Google Patents

Abstract

自适应广义判决反馈均衡(GDFE)允许对多线路/多信道通信系统的噪声的变化和一个或多个信道中的变化进行跟踪。其中，这种跟踪可以用在例如ADSL和VDSL的通信系统中的矢量化下游(单边)的情况下。GDFE可以分成自适应和静态部分和/或部件。可以对前馈部分或反馈部分(或两者)进行划分，以创建静态部件和自适应部件。自适应部件适应于瞬时信道和噪声变化(例如，使用瞬时误差和简单LMS算法)。当信道和噪声不呈现任何时变时，自适应滤波器可以将自身归零。

Description

自适应GDFE

根据美国法典第35章第119(e)条，本申请要求以下申请的优先权权益：

于2005年6月2日提交的、标题为“TONAL PREDICTIVE GDFE(音调预测GDFE)”的美国临时中请No.60/686,549(代理机构编号No.0101-p18p)，该临时申请所公开的全部内容出于所有目的通过引用合并于此。

于2005年7月10日提交的、标题为“DSL SYSTEM(DSL系统)”的美国临时申请No.60/698,113(代理机构编号No.0101-p28p)，该临时申请所公开的全部内容出于所有目的通过引用合并于此。

技术领域

本发明总地涉及用于管理数字通信系统的方法、系统及装置。

背景技术

数字用户线路(DSL)技术为现有电话用户线路(称为环路和/或铜缆)上的数字通信提供潜在的大带宽。特别地，DSL系统可以通过使用离散多音调(DMT)线路码来调节用户线路的特性，该线路码向各个音调(或子载波)分配若干个比特，各音调可以被调节到位于用户线路每端的调制解调器(通常是既作为发射机又作为接收机的收发机)的训练和初始化期间所确定的信道状况。

在DSL系统中，在双绞线中出现的串音通常降低和/或限制了性能。已知的是，对由一组线路发送和/或接收的信号进行共同处理(通常描述为“矢量化”)能有助于减少串音。在某些情况下，线路组中的共同信号处理仅在接收机侧执行(例如，在属于该组的线路的发射机在地理上分散的情况下)，这是针对某种DSL上游通信的情况。共同接收机信号处理通常被描述为广义判决反馈均衡。

为执行广义判决反馈均衡提供改进的系统、装置、方法和技术将在本领域中展现显著的进步。而且，用于执行能动态适应线路状况变化的这种均衡的系统、装置和方法和技术同样在本领域展现显著进步。

发明内容

本发明实施例采用允许对多线路/多信道通信系统的噪声的变化和一个或多个信道中的变化进行跟踪的广义判决反馈均衡器(GDFE)。其中，这种跟踪可以用于例如ADSL和VDSL的通信系统中的矢量化下游(单边)的情况。本发明还利用了这样的事实：利用编码系统，矢量化接收机还可以针对指定的使用者顺序，使用迭代解码来使误差传播效应最小化和/或改善性能。

本发明实施例还包括在不破坏外部控制器提供的单独的静态前馈滤波器和/或反馈滤波器的情况下，在本地更新自适应前馈滤波器和/或反馈滤波器以便处理噪声的空间相关性的快速变化和/或多线路信道的变化的方法。在将本发明应用于DSL系统的情况下，本地控制器(即，例如，在DSLAM、LT设备或其它上游端DSL线路部分中的控制单元)和/或远程控制器(例如，处于DSL环路及其调制解调器、DSLAM等外部位置的控制单元)可以是能辅助进行较繁重计算并向DSL线路部分提供矢量化信息和数据的DSL优化器等。

本发明实施例提供了H＝QR因数分解中R矩阵的有效实现，或者一般地说，提供了捆扎信道的任意三角形化，这表征了多使用者上游矢量化DMTVDSL单边接收机(或当使用双边矢量化时的任意接收机)。本发明实施例称为自适应GDFE。不同于具有预编码的下游“广播”信道，其中每个音调上的最坏情况的空间相关噪声恒定，并且对于使用者输入频谱的任意给定选择来说，对性能施加恒定的限制，当且如果矢量化接收机适应于实际的空间相关的噪声相关性时，对于上游信道来说，可观的性能改善是有可能的。另外，由于温度改变、组件变化、机械应力及其它原因，多线路信道会经历时变。这样，还需要适应信道的这种变化。

由于噪声变化的潜在速度，这种对信道和噪声的适应很难在远端位置(例如远端位置的控制器或远端DSL优化器)进行集中控制。该适应还允许纠正在初始化或在先报告的串音传输功能和噪声空间相关性中的任意不准确。本发明将GDFE分成自适应部分和静态部分。GDFE的自适应部分在矢量化接收机中进行本地实现(及计算/更新)。剩余的静态部分可以适当地由控制器(例如DSL优化器)进行计算。使用DSL作为示例性通信系统来提供例子，但是本发明可应用于使用矢量化的多用户接收的任意系统中。

使用其它使用者的判决(或者是在本发明的一些实施例中的迭代解码的多使用者检测器)，将R＝SG(其中S为使三角矩阵G的对角元素全为1的对角比例矩阵)中的G矩阵作为反馈部分实现。可替换地，对误差(定义为判决结果与判决设备/过程的输入之间的差)进行计算，并用作反馈部分的输入。可以对前馈部分或反馈部分或两者进行划分，以创建静态部件和自适应部件。自适应部件适应于瞬时信道和噪声变化(例如使用瞬时误差和简单LMS算法)。当信道和噪声不呈现任何时变时，自适应滤波器可以将自身归零。

在下文的具体实施方式和相关附图中将提供本发明进一步的细节和优点。

附图说明

以下结合附图的详细描述，将使本发明易于理解，其中，相同的附图标记指代相同的结构元件，其中：

图1为依据G.997.1标准的参考模型系统的示意图，该系统可应用于可使用本发明实施例的ADSL、VDSL和其它通信系统。

图2为通用示例性DSL应用的示意图。

图3为可使用时不变噪声的DSL接收机。

图4为可使用本发明的一个或多个实施例和/或实现本发明一个或多个实施例的DSL接收机。

图5A为依据本发明一个实施例的包括应变控制单元的控制器。

图5B为依据本发明一个实施例的DSL优化器。

图6为本发明一个或多个实施例的流程图。

图7为适于实现本发明实施例的典型计算机系统或集成电路系统的方框图。

具体实施方式

本发明的以下详细描述将参考本发明的一个或多个实施例，但是不限于这些实施例。更确切地说，详细描述的目的仅在于解释。本领域技术人员容易理解，由于本发明扩展到超出这些有限的实施例，所以在此参考附图给出的详细描述用于说明性的目的。

本发明实施例实现了允许通信系统中不同使用者信号的共同或逐次解码(在此已知为广义判决反馈均衡GDFE，其中术语“GDFE”可互换地用于指均衡处理和/或均衡器——执行这种均衡的设备、装置、方法等)的方法和装置。可使用本发明实施例的通信系统可以包括ADSL线路、VDSL线路和/或本发明可用的任何其它通信系统部分和/或线路，如本领域技术人员在阅读本公开后所理解的那样。而且，本领域技术人员应该理解，虽然在此使用术语“广义判决反馈均衡”等描述本发明的方案和实施例，但是本发明本质上并不仅限于“反馈”系统和组件。也就是说，本发明的实施例采用前馈和仍然被认为是广义判决反馈均衡系统、方法、设备等的一部分的其它部分。所以GDFE术语中的术语“反馈”不仅仅限定反馈。

本发明的一些实施例涉及“音调预测GDFE”。这些通常指每音调地存在一个GDFE，且存在噪声预测结构。本发明的一些实施例涉及“自适应GDFE”，通常每音调地存在单一的GDFE，并适应噪声和/或信道。因此，如同本领域技术人员应该理解的那样，存在这些与其它类似术语的某种可能的重叠和互换。术语“自适应GDFE”在此应该被开放地解释为包括任意GDFE设备、方法等，其包括对噪声和/或信道的适应性，所以也可以包括“音调预测GDFE”。

而且，在本发明实施例中也提及“静态”部件和“自适应”部件的参考。这些术语相对彼此进行解释，并且暗含了大概程度上的、而不是绝对的静态设备和/或操作。本领域技术人员在阅读本公开后应该理解，在此称作“静态”的滤波器或矩阵意味着在大多数情况下实际上不固定的滤波器或矩阵，而是仅需要很少更新或其它改变(由控制器或其它实体)，并在适当情况下有时可能需要更新的滤波器或矩阵。例如，在DSL系统中，这些静态部分在SHOWTIME过程中不会快速改变，但是可能在每次初始化时，或在较长的间隔(例如，每几个小时)之后进行更新。同样地，在此称作“自适应”的滤波器或矩阵意味着由于特性和/或条件改变，需要相对快速和/或频繁更新的滤波器或矩阵。以下描述的本发明实施例的上下文及使用为本领域技术人员提供了用于确定所使用的含义类型的足够信息。

如以下更详细的描述，用于执行本发明一个或多个实施例的自适应GDFE的实现可以是通信设备的一部分(例如，控制器、DSL优化器、DSLAM、LT设备、RT设备、DSL调制解调器等)。这样的实现可以是由本地设备(再例如，DSLAM、LT设备、调制解调器等)和/或远端设备中的GDFE控制单元，例如控制器(例如在DSL优化器、动态频谱管理器或频谱管理中心中的控制器，或即是DSL优化器、动态频谱管理器或频谱管理中心)来控制和/或辅助。该GDFE控制单元可位于任何地方。在一些实施例中，具有GDFE控制单元的控制器驻留在DSL CO中，而在其它情况下，具有GDFE控制单元的控制器可以由位于CO之外的第三方进行操作。在研究本公开之后，可与本发明实施例关联使用的控制器和/或GDFE控制单元的结构、程序设计和其它具体特征对于本领域技术人员将显而易见。

诸如DSL优化器、动态频谱管理中心(DSM Center)、“智能”调制解调器和/或计算机系统的控制器，可以用于采集和分析那些连同本发明各种实施例一起描述的运行数据和/或性能参数值。控制器和/或其它部件可以是用计算机实现的设备或设备组合。在一些实施例中，控制器位于远离调制解调器或远离其他连接到通信线路的通信设备的位置。在其它情况下，控制器可以与一个或两个“本地设备”(即直接连接到通信线路或直接连接到该本地设备的一部分的设备)连用作为直接连接到调制解调器、DSLAM或其它通信系统设备的设备，从而创建“智能”调制解调器。短语“连接于”和“连接到”等在此用于描述两个元件和/或部件之间的连接，并意在表示直接或间接连接在一起，例如在合适的情况下通过一个或多个居间元件或通过无线连接间接连在一起。

一些本发明实施例的以下例子将与作为示例性通信系统的单边或双边矢量化的ADSL和/或VDSL系统一起使用。在这些DSL系统中，特定的协定、规则、协议等可用于描述示例性DSL系统的操作以及可从客户(也称作使用者)和/或系统上的设备获得的信息和/或数据。然而，本领域技术人员应该理解，本发明的实施例可用于各种通信系统，且本发明不限于任一特定系统。

各种网络管理元件用于ADSL和VDSL物理层资源的管理，其中元件是指ADSL或VDSL调制解调器对中的两端或在一端的参数或功能。网络管理框架包括一个或多个被管理的节点，每个节点都包括代理。被管理的节点可以是路由器、网桥、交换器、调制解调器或其它。至少一个通常称作管理器的NMS(网络管理系统)监测和控制被管理的节点，且通常基于普通PC或其它计算机。在一些例子中NMS也称作元件管理系统(EMS)。管理器和代理使用网络管理协议交换管理信息和数据。管理信息的单位为对象。相关对象的集合定义为管理信息库(MIB)。

图1为依据G.997.1标准(G.ploam)的参考模型系统，该系统可应用于本领域技术人员公知的各种ADSL和VDSL系统，其中可以实现本发明的实施例。该模型应用于满足各种标准的、可以包括或可以不包括分路器的ADSL和VDSL系统，这些标准例如是ADSL1(G.992.1)、ADSL-Lite(G.992.2)、ADSL2(G.992.3)、ADSL2-Lite(G.992.4)、ADSL2+(G.992.5)、VDSL1(G.993.1)和形成VDSL标准的其它G.993.x，以及G.991.1和G.991.2SHDSL标准，所有的这些标准可以都具有或不具有捆绑(bonding)。这些标准、其变体及它们连同G.997.1标准的使用，对于本领域技术人员来说是公知的。

G.997.1标准基于G.997.1定义的清晰嵌入式操作信道(EOC)，并使用G.99x标准定义的指示符比特和EOC消息，为ADSL和VDSL传输系统规定了物理层管理。而且，G.997.1为配置、故障和性能管理规定了网络管理元件内容。在执行这些功能时，系统使用在接入节点(AN)可用的或从AN采集到的各种运行数据。DSL论坛的TR69报告也列出了MIB及其访问方法。在图1中，客户的终端设备110与归属网络112连接，该归属网络112接着与网络终端单元(NT)120连接。在ADSL系统的情况下，NT120包括ATU-R122(例如，调制解调器，在某些情况下，也可称作收发机，由ADSL和/或VDSL标准的其中一个定义)或任何其它合适的网络终端调制解调器、收发机或其它通信单元。VDSL系统中的远端设备可以是VTU-R。如本领域技术人员应该理解的及在此所描述的那样，每个调制解调器与所连接的通信系统交互，并可以生成作为通信系统中调制解调器的性能结果的运行数据。

NT120还包括管理实体(ME)124。ME124可以是任一合适的硬件设备，例如微处理器、微控制器或固件或硬件中的电路状态机，其能按照任意可应用的标准和/或其它标准的需要来执行。ME124采集性能数据，并将性能数据存储在其MIB中，该MIB是由每个ME维护的信息数据库，且可以通过例如SNMP(简单网络管理协议)的网络管理协议或TL1命令来访问，SNMP是一种用于从网络设备收集信息，以提供给管理员控制台/程序的管理协议，TL1是一种已经建立很久的命令语言，用于在通信网络元件之间编制响应和命令。

系统中的每个ATU-R都连接到CO或其它上游和/或中心位置中的ATU-C。在VDSL系统中，系统中的每个VTU-R连接至CO或其它上游和/或中心位置(例如任意线路终端设备，例如ONU/LT、DSLAM、RT等)中的VTU-O。在图1中，ATU-C142位于CO 146中的接入节点(AN)140处。AN140可以是DSL系统组件，例如DSLAM、ONU/LT、RT等，如本领域技术人员应该理解的那样。同样地，ME144维护属于ATU-C142的性能数据的MIB。AN140可以与宽带网络170或其它网络连接，如本领域技术人员应该理解的那样。ATU-R122与ATU-C142通过环路130连接在一起，该环路130在ADSL(及VDSL)中通常是也承载其它通信业务的电话双绞线。

图1所示接口中的几个可用于确定和采集运行和/或性能数据。就图1中的接口不同于另一ADSL和/或VDSL系统接口方案来说，系统是众所周知的，并且该差别对于本领域技术人员而言是已知并显而易见的。Q-接口155在运营商的NMS150与AN140中的ME144之间提供接口。在G.977.1标准中规定的所有参数均适用于Q-接口155。ME144中支持的近端参数从ATU-C142得到，而来自ATU-R122的远端参数可以从U接口上的两个接口的任意一个得到。利用嵌入信道132发送且在PMD层处提供的指示符比特和EOC消息，可以用来在ME144中生成所需要的ATU-R122参数。作为替代地，OAM(操作、维护和管理)信道以及合适的协议可以用来在ME144请求的时候从ATU-R122中取回参数。类似的，来自ATU-C142的远端参数可以由U接口上的两个接口中的任意一个获得。在PMD层处提供的指示符比特和EOC消息，可以用来在NT120的ME122中生成所需要的ATU-C142参数。作为替代地，OAM信道和合适的协议可以用来在ME124请求的时候从ATU-C142中取回参数。

在U接口(实质上是环路130)有两个管理接口，一个位于ATU-C142(U-C接口157)，另一个位于ATU-R122(U-R接口158)。接口157为ATU-R122提供ATU-C近端参数，供ATU-R122通过U接口130取回。类似地，接口158为ATU-C142提供ATU-R近端参数，供ATU-C142通过U接口130取回。采用的参数可以取决于正在使用的收发机标准(例如，G.992.1或G.992.2)。

G.997.1标准规定了横跨U接口的可选OAM通信信道。如果该信道可以实现，ATU-C和ATU-R对就可以使用该信道传输物理层OAM消息。这样，这种系统的收发机122、142共享各种在各自的MIB中维护的各种运行数据和性能数据。

可以在1998年3月的ADSL论坛中，从标题为“ADSL Network ElementManagement(ADSL网络元件管理)”的DSL论坛技术报告TR-005中，找到关于ADSL NMS的更多信息。还有2004年5月的标题为“CPE WANManagement Protocol(CPE WAN管理协议)”的DSL论坛技术报告TR-069。最后，2004年5月来自DSL论坛的标题为“LAN-Side DSL CPE ConfigurationSpecification(LAN侧DSL CPE配置规范)”的DSL论坛技术报告TR-064。这些文献陈述了CPE侧管理的不同情况，其中的信息对于本领域技术人员是公知的。关于VDSL的更多信息可以在ITU标准G.993.1(有时称为“VDSL1”)和正在形成的ITU标准G.993.2(有时称为“VDSL2”)以及正在编撰中的若干DSL论坛工作文本中找到，所有这些都为本领域技术人员所公知。例如，在以下文献中可以得到更多的信息：标题为“VDSL NetworkElement Management(VDSL网络元件管理)”的DSL论坛技术报告TR-057(以前是WT-068v5)(2003年2月)、标题为“FS-VDSL EMS to NMS InterfaceFunctional Requirements(FS-VDSL EMS到NMS接口功能需求)”的技术报告TR-065(2004年3月)、针对VDSL1和VDSL2MIB单元的ITU标准G997.1的正在形成的版本，或ATIS北美草案动态频谱管理报告NIPP-NAI-2005-031。

在VDSL中共享同一捆扎(binder)以终止于同一线路卡上的线路比ADSL中更普遍。然而，由于也可以制作相同捆扎线路的共同终结(尤其是在既处理ADSL又处理VDSL的较新的DSLAM中)，因此xDSL系统的以下讨论可以扩展到ADSL。在DSL设备的典型布局中，多个收发机对正在运行并且/或者可用，每个用户环路的一部分与多对捆扎(或者集束(bundle))中的其他用户的环路搭配。在基架后面，非常接近于客户端设备(CPE)的位置，环路采用引入线的形式，并从集束中退出。所以，用户环路横穿两个不同的环境。环路的一部分可以位于捆扎的里面，在该处环路有时与外部电磁干扰隔离，但是易受串音干扰。在基架后面，当对于大多数引入线，该引入线对远离其它引入线对时，引入线通常不受串音的影响，但是由于引入线没有被屏蔽，所以传输可能被电磁干扰明显地削弱。多数引入线具有2至8根双绞线，而在对这些线路的归属或者捆绑提供多项服务(单个服务的复用和解复用)的情况下，在引入线节段中的这些线路之间会发生额外的显著串音。

通用的示例性DSL应用场景如图2所示。共(L+M)使用者291、292的所有的用户环路穿过至少一个公共捆扎。每个使用者通过专用线路与中心局(CO)210、220相连。然而，每条用户环路可以穿过不同的环境和介质。在图2中，L个客户或使用者291使用光纤213和铜质双绞线217的结合与CO210相连，这种连接方式通常称作光纤到交接箱(FTTCab)或光纤到路边。来自CO210中的收发机211的信号，由CO210中的光线路终端212和光网络单元(ONU)218中的光网络终端215进行转换。ONU218中的调制解调器216作为ONU218与使用者291之间信号的收发机。

可以按照协同的方式，例如矢量化，操作共同终止在例如CO210、218和ONU220(以及其它)位置中的使用者线路。在矢量化通信系统(例如矢量化ADSL和/或VDSL系统)中，可以实现信号的协同和处理。当来自DSLAM或LT的多线路的传输信号，由公共时钟和处理器共同生成时，发生下游矢量化。在具有这种公共时钟的VDSL系统中，使用者之间的串音针对每个音调独立发生。这样多个使用者的每个下游音调可以由公共的矢量化发射机独立生成。类似地，当使用公共时钟和处理器协同接收多使用者的信号时，发生上游矢量化。在具有这种公共时钟的VDSL系统中，使用者之间的串音针对每个音调独立发生。这样，多个使用者的每个上游音调可以由公共的矢量化接收机独立处理。

剩余的M个使用者292的环路227仅是铜质双绞线，这种情况称作光纤到交换台(FTTEx)。由于FTTCab减小了用户环路铜质部分的长度，还因此提高了可实现的速率，所以当可能时或经济上可行时，FTTCab优于FTTEx。而且，FTTCab被期待成为将来日益普及的布局。这种类型的布局可以引起大量串音干扰，且意味着各种使用者由于其运行的特定环境，具有不同的数据承载和性能能力。这种布局可以使光纤馈送“室”线路和交换线路混合在相同捆扎中。由终止在不同位置的线路产生的串音噪声通常无法通过公知的判决反馈机制直接消除，相反呈现为可以由在此描述的发明完全或部分消除的时变的空间相关噪声。

由图2可见，从CO 220到使用者292的线路共享捆扎222，而在CO 210和使用者291之间的线路没有使用该捆扎。而且，另一捆扎240对于通向/来自CO 210和CO 220以及它们各自的用户291、292的所有线路而言是公共的。在图2中，示出了远端串音(FEXT)282和近端串音(NEXT)281，其影响共同位于CO 220处的至少两条线路227。

如本领域技术人员应该理解的那样，这些文献中描述的至少一些运行数据和/或参数可与本发明的实施例关联使用。而且，至少一些系统描述同样适用于本发明的实施例。可以在此找到可从DSL NMS获得的各种类型的运行数据和/或信息，其它对本领域技术人员是已知的。

例如DSL系统的通信系统经历各种形式的噪声。例如DSL系统中的上游噪声可以划分为两种类型：第一种类型是串音噪声——由其它相邻的线路(例如，在同一捆扎、线缆或单元中)，即为了接收而并列配置在一起(即矢量化)的线路，所引起的信号。根据本发明，从矢量化接收机的角度来说，这些串音信号不再认为是噪声，且线路之间的串音可以消除。如果对所有的串音成分进行适当的滤波和累加，则接收的信号增益水平增加，因此对于接收的信号来说，在矢量化组中的另一线路接收到的信号能量的部分能使性能得到改善，所以该第一类串音噪声甚至可认为是“好的”噪声。当对所有线路进行差分激活时，矢量化组中的性能限制与每个线路相对于彼此视为没有串音的情况等效，这通常是重大的改进。

第二类噪声是不会由协同接收信号的线路矢量化组中的信号产生的任何噪声。这种噪声可能是不并列在一起的串音(即非矢量化的使用者)或可能是无线电噪声(例如来自AM无线电广播、业余无线电发射机、其它人造源或脉冲噪声)。当该第二类噪声具有公共的源，且在多接收线路上很明显时——由于经过捆扎“空间”的多条线路上的噪声是相关的，因此这种情况通常称为“空间相关的”噪声，该第二类噪声也可以得到显著缓解。如果在矢量化的使用者中噪声的空间相关足够强，则通过消除该噪声或使用接收机滤波器避免噪声，其它类型的噪声有可能在矢量化接收机中显著减少。

当在接收机中使用矢量化时，第一种类型的噪声(即来自矢量化线路组的串音)可以通过GDFE的前馈滤波器和反馈滤波器的结合而消除。没有消除的剩余的第二类型噪声(例如，包括无线电噪声)可以作为空间相关的噪声进行处理，也可以使用根据“噪声白化信道”计算的GDFE得到减少。在本发明的一些实施例中，仅处理第一类型噪声或第二类型噪声中的一种。当不存在时变效应时，第一类噪声或第二类噪声的消除步骤对本领域技术人员来说是已知的。然而，由于温度变化、元件性能的变化、机械应力的变化及在传输环境中的其它变化，第一类噪声可能随着时间而改变。第二类噪声甚至可能因为噪声源的改变，而使其相关属性更快速地改变。这样，控制器很难跟踪并更新消除第一或第二类噪声的系统。使用本发明的实施例以新颖的和非显而易见的方式在矢量化DSL上游接收机中自适应地查找和控制的就是这种快速时变。

在同步数字双工DSL系统中，通过以下简单的矩阵等式来表征矢量化DMT信道(上游及下游)：

Y＝HX+N    等式(1)

其中，H(也可以表示为H)是描述单个音调上的插入损失和串音的矩阵，并且取决于所使用的输入和输出的数量，在使用诸如幻象模式(phantom-mode)信号信道的特殊信道时包括H的非方阵版本(non-squareversion)。针对只有差分的矢量化，H通常是大小为U×U的方阵，在使用幻象模式信号的完整双边矢量化中，H可以为大小为(2U-1)×(2U-1)的方阵。对于使用幻象的单边系统，额外U模式的任意组合可以分配给下游矢量化计算和上游矢量化计算中的任何一个(但不会是两个)。对于每个音调，H可以是不同的矩阵，并且通常在上游方向和下游方向是不相同的。在本公开内容中，单个H用来使符号简单化。复杂转子计算单元将复杂转子独立地应用于任一方向中的每个这样的音调，如同以下将要更详细描述的那样。

对于上游接收，通过表示为R_nn ^-1/2的噪声空间相关矩阵的平方根倒数(inverse square root)预先乘以H来计算等效理论的H_eq。本发明实施例将多使用者均衡器的实现分成“静态”部分和“自适应”部分。前馈部分可以由常数矩阵(再例如使用复数转子实现)和自适应矩阵组成。反馈部分可类似地由常数三角矩阵和自适应三角矩阵组成。常数矩阵可以仍然是初始化的设置，并可能由例如DSL优化器的控制器通常以很少的间隔进行更新。自适应矩阵在本地(例如在接收机中)通常以匹配噪声和信道的时变所需的频率进行更新。

如果单数输入维度已经消除(这种消除在DSL系统的矢量化DMT中是微不足道的，简单地通过消去与调到0的输入/输出相应的H的列/行实现)，则ZF-GDFE将执行得几乎与最小均方误差(MMSE)GDFE相同。QR因数分解不严格地针对非方阵，仅易于归一化，以便三角因数具有少数特别调到0的行或列在其中，但它保持了在实现本发明实施例时所必需的基本三角结构。进一步地，ZF-GDFE的音调预测(也已知为噪声白化)的增加基本上使得其在性能上与MMSE-GDFE接近(如果不总是严格地)相等。

信道H可以使用QR分解进行因数分解，其中Q为酉矩阵，三角矩阵R可进一步分解为SG，其中S为迫使三解矩阵G的对角元素都为1的对角比例矩阵。

H＝QR＝QSG    等式(2)

“噪声白化信道”的因数分解可写作：

$H_{\mathrm{eq}}=R_{\mathrm{nn}}^{-1/2}\·H=\stackrel{\‾}{Q}\stackrel{\‾}{S}\stackrel{\‾}{G}$ 等式(3)

其中上横线表示对噪声R_nn ^-1/2和信道的相关性。本领域技术人员公知，GDFE接收机的前馈滤波器为 $\stackrel{\‾}{W}={\stackrel{\‾}{S}}^{-1}{\stackrel{\‾}{Q}}^{*}{R}_{\mathrm{nn}}^{-1/2},$ 其中噪声首先由R_nn ^-1/2进行白化，将 ${\left(\stackrel{\‾}{Q}\stackrel{\‾}{S}\right)}^{-1}={\left(\stackrel{\‾}{S}\right)}^{-1}{\stackrel{\‾}{Q}}^{*}$ 应用于H_eq的前馈部分。

矩阵用作反馈滤波器。前馈滤波器通过使用等式(3)可示为与

等效：

$\stackrel{\‾}{W}={\stackrel{\‾}{S}}^{-1}{\stackrel{\‾}{Q}}^{*}{R}_{\mathrm{nn}}^{-1/2}=\stackrel{\‾}{G}{H}^{-1}=\stackrel{\‾}{G}{R}^{-1}{Q}^{*}=\stackrel{\‾}{G}{G}^{-1}{S}^{-1}{Q}^{*}$ 等式(4)

当噪声R_nn ^-1/2和信道H都随时间不变化时工作良好(当其中一个随时间变化时工作不好)的非自适应性传统ZF-GDFE接收机300示于图3中。接收机300包括FFT 370，用于处理输入的传输数据348。而且，接收机300使用传统解码390、去交织392、FEC解码和解扰394及解帧396，以生成有效载荷数据398。接收机300实现包括静态前馈滤波器381的上游数据处理单元380，静态前馈滤波器381实现

并包括基于等式(4)的组件382、383、384、385。

基于使用者数据的反馈滤波器单元389包括实现

矩阵的滤波器387，滤波器387使用从判决设备386获取的多使用者的信息，提供基于判决反馈的多使用者检测信号，例如：

等式(5)

其中

是判决单元386针对使用者u的输出。在第一个周期，滤波器387没有输出，这之后用于计算输出的在先判决使用项的数目随每个周期增加，直到考虑到针对该音调的最后使用者。这些项具有也随使用者变化的系数，这由标记

上的两个下标表明。

图3中前馈滤波器381的最后两个矩阵384、385都是三角的，从而与使用者域的预测估计值相等。图3中所示的Q^*矩阵382和S^-1矩阵383仅依赖于信道，而不依赖于噪声，因此基本上是常数。可以计算得到、提供并从外部更新这些矩阵(或它们的乘积)。如上所述，如果噪声R_nn ^-1/2和信道H是常数，则图3中的非自适应性传统ZF-GDFE运作良好。然而，R_nn ^-1/2和H通常是时变的，而且传统ZF-GDFE的性能会随着噪声R_nn ^-1/2和/或信道H的改变而降低。

当噪声和/或信道变化时，等效“噪声白化信道”可以写作：

$H_{\mathrm{eq}}=R_{\mathrm{nn}}^{-1/2}\·H=\stackrel{\‾}{Q}\stackrel{\‾}{S}\stackrel{\‾}{G}=\stackrel{\‾}{F}\stackrel{\‾}{G}$ 等式(6)

其中 $\stackrel{\‾}{F}=\stackrel{\‾}{Q}\stackrel{\‾}{S},$ 且

和

是时变的。这些可写作：

$\stackrel{\‾}{F}={\stackrel{\‾}{F}}_S+{\stackrel{\‾}{F}}_A$ 等式(7)

$\stackrel{\‾}{G}={\stackrel{\‾}{G}}_S+{\stackrel{\‾}{G}}_A$ 等式(8)

其中

和

分别对应于

项的静态和变量加法项，和分别对应于的静态和变量部分。或可替换地，

可以写作：

$\stackrel{\‾}{F}={\stackrel{\‾}{F}}_S^{\′}\·{\stackrel{\‾}{F}}_A^{\′},$ 或等式(9)

$\stackrel{\‾}{F}{=\stackrel{\‾}{F}}_A^{\′}\·{\stackrel{\‾}{F}}_S^{\′}$ 等式(10)

其中，当假设具体的次序时，

和

对应于

项的静态和变量乘法项。

图4表示本发明的实施例，其中DSL设备400(例如自适应接收机)采用了依据本发明一个或多个实施例的GDFE。不同于图3的非适应性传统ZF-GDFE，自适应接收机400处理时变噪声和/或时变信道，这是因为部件/部分483和488可以适应噪声(例如，R_nn ^-1/2)和信道(例如，H)的改变。在图4中，使用了前馈滤波器部分481和反馈滤波器部分489，其中反馈滤波器部分489为输入的信号提供修正。前馈滤波器部分481包括静态前馈滤波器

484和自适应前馈滤波器

483。尽管图4所示的前馈部分的部件是加法的，但乘法的部件可与先来的静态或自适应部件一起使用，正如本领域技术人员所理解的那样。在输入的(所接收的)多使用者数据为例如DMT符号等的数据块的情况下，前馈部分481能以符号形式的所有使用者数据为条件，或相反，作用于符号形式的所有使用者数据，如图4所示(尽管也可以得到其它配置，正如本领域技术人员应该理解的那样)。反馈滤波器部分489包括静态反馈环路487和自适应反馈环路488(就像前馈部分481一样，每个反馈环路可以是滤波器和/或矩阵应用器)。

静态前馈滤波器484及静态反馈滤波器环路487为多使用者环境的(相对的)静态部分提供了基于判决反馈的检测。自适应前馈滤波器483和自适应反馈滤波器环路488为多使用者环境的时变部分提供了基于判决反馈的检测。通常，尽管本领域技术人员可以认识到其它配置和运行特性可以与本发明的教导一致，但自适应前馈滤波器483通常可用于处理信道特性的变化，而自适应反馈滤波器488可用于处理噪声的变化。在自适应前馈矩阵483和/或自适应反馈环路488上使用的例如LMS算法的MMSE自适应算法将相应地调节和/或更新自适应前馈矩阵/滤波器483和/或自适应反馈环路/滤波器/矩阵488来适应时变的信道和噪音，以使总体GDFE近似为MMSE。

反馈滤波器环路487和488仅使用判决单元486的输出，或使用判决单元486的输入及其输出。在前者的情况下，滤波器环路利用从判决设备486获取的多使用者信息，来使用

矩阵提供以下用于相减的项：

等式(11)

其中

为判决单元486针对使用者u的输出。在后者的情况下，滤波器环路计算在先使用者的误差，并使用矩阵

提供以下用于相减的项：

${\stackrel{\‾}{b}}_{u,u-j}\·E_{u-1}+{\stackrel{\‾}{b}}_{u,u-2}\·{\stackrel{\‾}{E}}_{u-2}+...+{\stackrel{\‾}{b}}_{u,1}\·E_1$ 等式(12)

其中等式(12)中的

为滤波器488的误差，作为判决单元486针对使用者u的输入和输出之间的差来计算。这样，在后者的情况下，反馈环路可以由误差反馈滤波器

来表征(就所关注的一个或多个在先使用者的判决的使用而言)。这两种类型的反馈环路(判决反馈和误差反馈)在功能上相当，而且将一种结构转换为另一种结构对本领域技术人员是公知的。本领域技术人员应该理解，等式(11)和等式(12)被示为在数学上相同，相应的电路也如此。但是可能有优选其它方法之一的执行原因。

在将串音和/或其它噪音从基于信道H的多使用者的使用者数据中去除之后，前馈部分481和静态反馈部分487通常允许对各个单个使用者数据进行判决。然而，由于前馈部分481不是对瞬时R_nn ^-1/2的最佳GDFE选择，因此仅使用这些滤波器，无法令人满意地减少空间相关噪声。为了进一步去除剩余的空间相关噪声，本发明的一些实施例采用自适应反馈环路488作为自适应三角矩阵

，以便提供附加的自适应反馈滤波。对于这种自适应，可以使用本领域技术人员公知的最小均方(LMS)算法，如下面所阐述的。这样的设备使空间相关噪声白化，从而针对噪声留下更小的最小残余变化，且与图3使用关于R_nn ^-1/2，的瞬时信息的传统实现中获取的相同级别相比较，增加了所有上行线路的数据速率。

在本发明的其它实施例中，通过使用自适应前馈部分483减少了在先使用者的串音，通过使用自适应反馈部分488抑制了空间相关的噪声。然后在某些情况下，就可以除去静态前馈部分484和静态反馈部分487。部分483和488的适应性可以使用本领域技术人员公知的最小均方(LMS)算法实现，这在下面进行说明。如图4所示，在本发明的一些实施例中，部分483和488中的一个或两者可以使用更新后的误差计算和/或确定来执行部件的自适应方案。

较佳地，483和488中的部件在本地更新(即在接收机400自身中)，或者如果可获取够快的链路，则可以由外部控制器455(例如DSL优化器)来更新。484和487中的部件可以由接收机400或较佳地由控制器455来估计(以便针对不需要接收机400执行实际工作的任意部件，简化接收机400并减少对接收机400的计算需求)，且部件484和487可能周期性地进行重估(例如，不频繁地)。当使用DSL优化器单元等时，部件484和487通常可以由具有其它使用者及业务所需的更高准确率和知识的DSL优化器来计算。关于捆扎的矢量化使用者(或用于矢量化的无论哪一个使用者组)中噪声和信道在性能水平上的变化，单元483和488本质上减少了大的变化。单元483和488还可以补偿由噪声矩阵R_nn ^-1/2和/或信道矩阵H的不精确初始报告引起的不准确。如果没有时变并且没有信道和噪声的初始报告的不准确，则本发明GDFE结构的自适应前馈单元483和自适应反馈单元488可以是零，但是可以适应当前信道和噪声以及任意报告的非理想性，以便以可能的程度改善性能。

当噪声没有空间相关性时，且当所谓的列优势属性(column dominanceproperty)存在(这仅在差分激活时发生，而在例如幻象模式信号的交替信号时不会发生)时，反馈单元489可以省略。因此，在合适的时候(例如，在没有使用幻象模式信号和不存在相异的串音的私有网络中的早期矢量化DSL系统中)，该单元489可以省略和/或无效。然后，复杂度减小为实现S^-1Q^*的单一固定复数转子单元。

为

生成自适应误差预测器系数可使用的LMS自适应算法为：

${\stackrel{\‾}{b}}_{u,u-j}(k+1)={\stackrel{\‾}{b}}_{u,u-1}\left(k\right)+\mathrm{\μ}\·E_u\left(k\right)E_{u-1}^{*}\left(k\right)$ j＝1，...，u-1    等式(13)

其中，E_n-j ^*为E_n-j的复共轭转置矩阵，μ为在LMS算法中用于交换收敛速度并跟踪最终收敛结果的精度的正增益常数，并且使总体结构与MMSE-GDFE相近似，MMSE-GDFE几乎与ZF-GDFE相同。k为用于LMS更新的时间指数。

为

生成自适应前馈系数可使用的LMS自适应算法为：

${\stackrel{\‾}{f}}_{u,v}(k+1)={\stackrel{\‾}{f}}_{u,v}\left(k\right)+\mathrm{\λ}\·Y_u\left(k\right)E_v^{*}\left(k\right)$ 等式(14)

其中，E_v ^*为E_v的复共轭转置矩阵，Y_u为使用者u的前馈部分481的输入，λ为在LMS算法中用于交换收敛速度并跟踪最终收敛结果的精度的正增益常数，并且使总体结构与MMSE-GDFE相近似，MMSE-GDFE几乎与ZF-GDFE相同。k为用于LMS更新的时间指数。

自适应单元483和488可以使用根据判决单元486的输入和输出之间的差(即根据同一DMT符号)计算的瞬时误差作为输入，来执行以上等式(13)和等式(14)所示的适应性。本领域技术人员会认识到除LMS之外的算法可以替代使用，例如递归最小二乘(RLS)算法，或另外的最小均方误差(MMSE)算法。

反馈单元487和488可以使用瞬时误差或来自在先解码使用者的硬/软判决作为输入。该处理使得在每个符号之后对自身进行复位。将具有这种瞬时判决的误差传播限制到当前符号，从而不像在误差突发可能持续很长时间(尤其当使用外部格式和/或RS码来改善编码增益时)的时域判决反馈系统中那么严重的问题。

在DMT中，特别是利用在单一DMT符号中连续独立应用于每个使用者音调的格式编码时，如果使用迭代解码，那么利用解码器490与多使用者检测器489的迭代，具有GDFE的性能可能实现大的增益。如图4的设备486中所示，硬判决设备由计算单元替代，该计算单元计算已经进行判决但没有立即选择一个值并消除所有其它值的每个可能判决的可能性。判决设备向反馈滤波器487和488的输出是软判决，判决设备到解码器490的输出是所计算的可能性(软信息)。其他使用者的软信息将影响这样的软信息，这样的软信息然后被传递到解码器490用于各使用者的格式编码(所述格式编码逐音调运行并且每符号地终结自身)。净影响在于，其他使用者的编码可以帮助消除当前使用者的任何误差，反之亦然。最终的最大后验à解码器极限较之单独使用单个的格式编码，可以对应于可观的编码增益(当然不会超过能力限制)。

当FEXT和/或噪声空间相关性明显时，具有GDFE接收机的矢量化DMT相对于非矢量化接收机已经具有大的性能增益。可以获得额外的迭代解码增益(～0-2dB)，但可能会以高于期望的迭代解码复杂度为代价。

总之，本发明实施例提供自适应GDFE、包含和执行自适应GDFE的装置和设备，以及独立于使用者变量系数对每个使用者维度进行操作的相关方法和技术，其使用前馈部分和反馈部分实现使用者变量设备。该GDFE可以终止于且每符号周期地重新开始，这减小了任意误差传播的误差突发长度。而且，该GDFE改善了遗漏时间变化问题并假设信道和噪声为常数的早期系统，实际上信道和噪声为常数并不是经常的情况。前馈或反馈模块或两者可以分成静态部分和自适应部分。如果信道和噪声是固定的，那么自适应部分可以移除，而不会对解码器的性能有负面影响。否则，在很多实际情况下，需要自适应操作来改善性能。

该系统可以进行比特/增益交换，所以比特和判决的数目可以针对每个使用者的每个音调进行改变。当这种情况发生时，前馈和/或反馈部分也需要相应的改变。

依据本发明的各种设备可以执行以上所述描述的一种或多种方法和/或技术。依据图5A所示的本发明的一个实施例，GDFE控制单元500可以是连接到DSL系统的独立实体的一部分，该独立实体例如协助使用者和/或一个或多个系统运营商或提供商操作和可能优化该系统而使用的控制器510(例如，作为或具有DSL优化器、DSM服务器、DSM中心或动态频谱管理器的设备功能)，包括一个或多个GDFE在一个或多个上游接收机中的实现。(DSL优化器还可以称作动态频谱管理器、动态频谱管理中心、DSM中心、系统维护中心或SMC。)在一些实施例中，控制器510可以是完全独立的实体，而在其它实施例中，控制器510位于操作来自CO或位于其它位置的多条DSL线路的ILEC或CLEC中，或是ILEC或CLEC的一部分。从图5A中的虚线546可以看出，控制器510可以位于CO146中，或可以位于CO146和在系统中运行的任何公司的外部或独立于它们。而且，控制器510可以连接至DSL和/或多种CO中的其它通信线路，与DSL和/或多种CO中的其它通信线路进行通信，和/或控制DSL和/或多种CO中的其它通信线路。

在本发明的一些实施例中，控制器510控制特定捆扎或其它特定DSL线路组中的矢量化DSL系统，和/或与特定捆扎或其它特定DSL线路组中的矢量化DSL系统进行通信，例如与一个或多个上游接收机进行通信。DSL线路可以是ADSL、VDSL和/或各种合并的其它通信线路。GDFE控制单元500已经访问(直接或间接)了与目标捆扎中各种线路相关的信息和/或数据，且能够控制那些线路的操作的特定方面。例如，GDFE控制单元500可以初始设置和/或更新上游接收机中的前馈和/或反馈矩阵，例如图4中所示的一个。在一些实施例中，GDFE控制单元500可能仅更新接收机的静态部分，如以上更详细的讨论。而且，GDFE控制单元500可以在合适的时候使自适应GDFE的操作有效或使其无效。

GDFE控制单元500包括当作采集装置的数据采集单元520和当作分析装置的分析单元540。如图5A所示，采集装置520(可以是连接至通常已知类型的计算机、处理器、IC、计算机模块等)可以连接至例如NMS150、AN140中的ME144和/或由ME144维护的MIB148，这些中的任意一个或所有例如是ADSL和/或VDSL系统的一部分。数据也可以通过宽带网络170进行采集(例如，在给定DSL系统中正常内部数据通信之外，通过TCP/IP协议或其它协议或装置)。这些连接的一个或多个允许GDFE控制单元500从系统中采集运行数据(例如，用于生成和/或更新用在自适应GDFE中的一个或多个矩阵)。数据可以采集一次或随着时间进行采集。在某些情况下，采集装置520以周期性为基础进行采集，尽管采集装置520也可以基于请求或以其它非周期性基础进行采集，从而使得GDFE控制单元500在需要时，更新自身的信息、操作等。

在图5A的示例性系统中，分析装置540(也可以是通常已知类型的计算机、处理器、IC、计算机模块等)连接至DSLAM、调制解调器和/或位于控制器510内部或外部的系统操作信号生成装置550。该信号生成器550(可以是计算机、处理器、IC、计算机模块等)被配置成生成并向调制解调器和/或通信系统的其它部件(例如，系统中的ADSL和/或VDSL收发机和/或其它设备、部件等)发送指令信号。这些指令可以包括用于自适应打开和关闭自适应GDFE的命令、用于请求新的和/或更新后的信道串音和插入损耗信息的命令以及用于请求和提供与矩阵和/或相关通信线路的其它运行特性相关的数据的命令。

本发明实施例可以使用数据库、资料库或属于所采集数据、矢量化DSL系统及任何其它相关线路和设备的过去运行的其它数据的采集。该参考数据的采集可以例如存储为图5A的控制器510中的资料库548，并由分析装置540和/或采集装置520使用。

在本发明的各种实施例中，GDFE控制单元500可以在一个或多个例如PC的计算机、工作站等中实现。采集装置520和分析装置540可以是软件模块、硬件模块或两者的组合，如本领域技术人员所理解的那样。当与大量的调制解调器一起工作时，可以引入数据库，用于管理大量的采集数据。

本发明的另一实施例示于图5B中。DSL优化器565在DSLAM585或其它DSL系统部件上运行，或者与DSLAM585或其它DSL系统部件共同运行，DSL优化器565和DSLAM585中的一个或两个可以位于电信公司(“telco”)的前端595上。DSL优化器565包括数据模块580，其可以为DSL优化器565采集、汇编、调节、操纵和供应运行数据。模块580可以在例如PC等的一个或多个计算机中实现。来自模块580的数据被供应给DSM服务器570进行分析(例如，估计在给定上游端接收机中对自适应GDFE的需求，估计在自适应GDFE中使用的信道相关矩阵和/或其它数据等)。信息可以从与电信公司相关或不相关的资料库或数据库575中获得。服务器570可以在一个或多个计算机和/或例如PC等的计算机系统中实现。

运行选择器590可用于执行、修改和/或停止DSL和/或其它通信操作，包括执行与传输功率、载波掩码等相关的各种运行参数。而且，执行本发明实施例时，选择器590可以发送与自适应GDFE的运行相关的指令及数据和/或信息，以支持这种运行(例如，最初的和/或更新后的前馈和/或反馈矩阵信息、PSDMASK及使用者的功率水平等)。判决可以由DSM服务器570进行，或以其它合适的方式进行，如本领域技术人员所理解的那样。选择器590选择的运行模式和/或参数在DSLAM585、一个或多个上游接收机和/或任何其它合适的DSL系统元件设备中执行。这种设备可以与例如客户前端设备599的DSL设备连接。图5B的系统可以与图5A的系统类似的方式运行，如本领域技术人员应该理解的那样，尽管有区别，但仍然能执行本发明的实施例。

依据本发明一个或多个实施例的方法600示于图6中。方法600开始于数据的接收610，例如在上游矢量化DSL系统接收机或其它DSL设备中DMT符号或其它多使用者数据块的接收。在矢量化DMT DSL系统中，符号为在DMT方案中使用的给定音调的多使用者数据块，如本领域技术人员应该理解的那样。将所接收到的数据块传输到前馈滤波器/矩阵应用611，该前馈滤波器/矩阵应用611可以包括静态前馈滤波器/矩阵615和自适应反馈滤波器/矩阵620。部分611被配置为在需要时适应噪声和/或信道的任意时变的改变。自适应GDFE的任何静态前馈滤波器都可以在615应用，例如对由快速傅里叶变换单元的输出端所提供的数据应用前馈矩阵。自适应前馈滤波器可以利用以上所描述的自适应矩阵在620应用。前馈滤波器可以按照任意次序应用，如图6所示，首先应用静态滤波器，然后应用自适应滤波器，或首先应用自适应滤波器，然后应用静态滤波器。而且，静态和自适应滤波器可以组合成单一滤波器，并同时应用于数据。

然后，多使用者数据传输到反馈部分625，其可以包括能应用于使用者数据的静态反馈滤波器/矩阵630和/或自适应反馈滤波器/矩阵640。静态反馈滤波器在630应用，例如使用以上所描述的静态矩阵。在640处应用自适应反馈滤波器，例如使用以上所描述的自适应矩阵。由于630、640的滤波器是从相同的信号相减，因此它们可以任意顺序或同时应用，如图6所示。本领域技术人员应该理解，在多使用者数据块或符号的第一使用者数据处理时，反馈滤波器可能不是必需的，这依赖于以方法600执行的数据提取技术。

一旦前馈和反馈滤波器应用于使用者数据，就可以在650对当前使用者的信号进行判决(如果使用迭代解码，则使用者数据的迭代解码可以在合适时进行更新)。当已经对使用者信号/数据进行了判决时，可以在660确定一个或多个误差，如以上所更详细地描述的那样。如果在当前DMT符号中必须处理更多使用者数据，则判决670返回到反馈滤波器630和640，以处理下一个使用者的数据。如果在当前DMT符号中，所有使用者的数据已经过处理，则自适应前馈和/或反馈滤波器可以在680用当前误差和获得的噪声信息进行更新(实际上，自适应滤波器的更新可以发生在任何时候，只要获得所需的误差和噪声信息)。

如果方法600已经到达符号周期的终点，且没有另外的数据需要针对当前音调(或其它数据块或符号)进行估计，则自适应GDFE在690终止并复位，之后，方法可以返回到610，以接收多使用者数据的下一DMT音调，或再次访问迭代解码处理。

一般来说，本发明的实施例采用的各种过程涉及存储在一个以上计算机系统中或通过一个以上计算机系统传输的数据，所述计算机系统可以是单个计算机、多个计算机和/或计算机的组合(它们中的任何一个或全部都可以互换地称为“计算机”和/或“计算机系统”)。本发明的实施例还涉及执行这些操作的硬件设备或其它设备。该设备可以是为所需目的特别构造的，或可以是由存储在计算机中的计算机程序和/或数据结构选择性地激活或选择性地重新配置的通用计算机和/或计算机系统。这里所展现的过程并不固有地涉及任何特定的计算机或其它装置。特别地，各种通用机器可以与根据这里的启示所编写的程序一起使用，或者可以更方便地构造更专用的设备来执行所需的方法步骤。基于以下给出的描述，用于多种此类机器的特定结构对本领域的技术人员来说是清楚的。

上述本发明的实施例采用的各种过程步骤涉及存储在计算机中的数据。这些步骤需要对物理量进行物理操作。通常，尽管不是必要的，这些量采用能够被存储、传输、组合、比较或以其他方式操作的电信号或磁信号的形式。有时候，主要是为了通用的原因，将这些信号称为比特、比特流、数据信号、控制信号、值、元素、变量、字符、数据结构等是方便的。不过，应该记住的是，所有这些术语以及相似的术语都与适当的物理量相关，并且仅仅是应用于这些物理量的方便标签。

进一步地，所执行的操作经常在措辞上被称为例如识别、匹配或比较。在此处所描述的形成本发明一部分的任何操作中，这些操作都是机器操作。用于执行本发明实施例的操作的有用机器包括通用数字计算机或其它类似设备。在所有的情况下，应该记住操作计算机的操作方法与计算方法本身之间的不同。本发明的实施例涉及的方法步骤用于在处理电信号或其它物理信号以生成其它所需物理信号时对计算机进行操作。

本发明的实施例也涉及用于执行这些操作的装置。该装置可以为了所需的目的而特别构造，或者可以是由存储在计算机中的计算机程序选择性激活或重新配置的通用计算机。这里所展现的过程并不固有地涉及任何特定的计算机或其它装置。特别地，各种通用计算机可以与根据这里的启示所编写的程序一起使用，或者可以更方便地构造更专用的设备来执行所需的方法步骤。各种此类机器所需的结构可以从以上给出的描述中获得。

此外，本发明的实施例进一步涉及计算机可读介质，所述介质包括用于执行各种由计算机实现的操作的程序指令。介质和程序指令可以是为了本发明的目的而特别设计和构造的，或者它们可以是计算机软件领域技术人员所公知并可获得的类型。计算机可读介质的示例包括但不限于，诸如硬盘、软盘和磁带的磁介质；诸如CD-ROM盘的光介质；诸如可光读盘的磁-光介质；和特别配置为存储和执行程序指令的硬件设备，例如只读存储器设备(ROM)和随机访问存储器设备(RAM)。程序指令的示例既包括例如由编译器生成的机器代码，也包括含有更高级代码的文件，所述高级代码可以利用解释程序由计算机执行。

图7图示了根据本发明一个以上实施例的、可以由使用者和/或控制器使用的典型计算机系统。计算机系统700包括任意数目的处理器702(也称为中央处理单元，或者CPU)，其连接到包括主存储区706(通常是随机访问存储器，或者说是RAM)和主存储区704(通常是只读存储器，或者说是ROM)的存储设备。如同本领域所公知的那样，主存储区704用作向CPU单向传递数据和指令，而主存储区706通常用于以双向的方式传递数据和指令。这些主存储设备都可以包括任何合适的上述计算机可读介质。大容量存储设备708也双向连接到CPU702，并提供额外的数据存储容量，并且可以包括任何上述计算机可读介质。大容量存储设备708可以用于存储程序、数据等，并且通常为诸如硬盘的从存储介质，其速度慢于主存储区。可以理解，在恰当的情况下，保留在大容量存储设备708中的信息可以以标准方式并入，作为主存储区706的一部分，从而成为虚拟存储器。特定的大容量存储设备，例如CD-ROM714，也可能向CPU单向传送数据。

CPU702还可以连接到包括一个以上输入/输出设备的接口710，所述输入/输出设备例如视频监视器、轨迹球、鼠标、键盘、麦克风、触摸屏、变换读卡器、磁带或者纸带读取器、书写板、手写笔、声音或笔迹识别器或者其它公知的输入设备，当然还例如其它计算机。最后，CPU702可选地利用由712一般性地示出的网络连接来连接到计算机或者电信网络。采用这样的网络连接，可以预期，在执行上述方法步骤期间，CPU可以从网络接收信息，或者可以向网络输出信息。计算机硬件和软件领域的技术人员将熟悉上述设备和材料。上述硬件元件可以限定多个软件模块，以执行本发明的操作。例如，运行码字组合控制器的指令可以存储在大容量存储设备708或714上，并且在CPU702连同主存储区706上执行。在优选实施例中，控制器被划分为若干软件子模块。

本发明的许多特征和优点从所写出的描述中变得清晰，因此，所附权利要求书意在涵盖本发明的所有这些特征和优点。进一步，由于本领域技术人员易于进行多种改造和改变，因此本发明并不限于如图示和描述的确切构造和操作。因此，所描述的实施例应该被认为是示意性而非限制性的，并且本发明不应限于在此给出的具体内容，而应该由权利要求书及其等价方式的全部范围所限定，无论这些范围在现在或将来是可预期的还是不可预期的。

Claims (64)

1、一种操作自适应广义判决反馈均衡器(GDFE)的方法，该方法包括：

接收多使用者数据；

将静态GDFE功能应用于所接收的数据；以及

将自适应GDFE功能应用于所接收的数据。

2、如权利要求1所述的方法，其中所述多使用者数据为来自矢量化DMTDSL系统的DMT符号；并且

进一步地，所述方法以音调为基础应用于所述DMT符号。

3、如权利要求1所述的方法，其中应用所述静态GDFE功能的步骤包括以下步骤的至少一种：应用静态前馈滤波器；或应用静态反馈滤波器。

4、如权利要求1所述的方法，其中应用所述自适应GDFE功能的步骤包括以下步骤的至少一种：应用自适应前馈滤波器；或应用自适应反馈滤波器。

5、如权利要求1所述的方法，其中所述静态GDFE功能包括以下的至少一种：判决反馈滤波器；或误差预测器。

6、如权利要求1所述的方法，其中所述自适应GDFE功能包括以下的至少一种：判决反馈滤波器；或误差预测器。

7、如权利要求1所述的方法，其中所述自适应GDFE功能使用自适应算法和根据判决设备输入和判决设备输出之间的差计算的一个或多个误差，进行以下处理的至少一种：

估计自适应前馈滤波器的一个或多个当前系数；或

估计自适应反馈滤波器的一个或多个当前系数。

8、如权利要求7所述的方法，其中所述判决输出为以下输出的一种：软判决输出，或硬判决输出。

9、一种在连接至矢量化DMT DSL系统的DSL设备中操作自适应广义判决反馈均衡器的方法，该方法包括：

在DSL设备接收多使用者数据；

执行FFT，以生成变换后的多使用者数据；

以音调为基础，向所述变换后的多使用者数据应用自适应广义判决反馈均衡，其中自适应广义判决反馈均衡包括以下处理的至少一种：

向所述多使用者数据应用自适应前馈滤波器；或

向所述多使用者数据应用自适应反馈滤波器。

10、如权利要求9所述的方法，其中应用所述自适应反馈滤波器使用以下的至少一种作为输入来执行：判决设备输出，或判决设备输出和判决设备输入之间的差。

11、如权利要求9所述的方法，其中所述自适应前馈滤波器消除矢量化DSL系统的矢量化使用者数据中的串音，且进一步地，所述自适应反馈滤波器减小空间相关噪声。

12、如权利要求9所述的方法，其中至少一个自适应滤波器使用以下算法的一种：最小均方算法、递归最小二乘算法、最小均方误差算法或迫零算法。

13、如权利要求9所述的方法，进一步包括执行以下处理的至少一种：比特交换或增益交换。

14、如权利要求9所述的方法，进一步包括以每个音调为基础，向所述变换后的多使用者数据应用静态广义判决反馈均衡，其中静态广义判决反馈均衡包括向所述多使用者数据应用静态前馈滤波器；

进一步地，应用所述静态前馈滤波器和应用所述自适应前馈滤波器的步骤包括以下处理的一种：

首先应用所述静态前馈滤波器，然后应用所述自适应前馈滤波器；

首先应用所述自适应前馈滤波器，然后应用所述静态前馈滤波器；

或

将所述静态前馈滤波器和自适应前馈滤波器组合成单个滤波器，并

应用组合后的单个滤波器。

15、一种矢量化的DMT DSL设备，包括：

DSL设备多使用者数据接收输入端；

连接到所述数据接收输入端的FFT；

具有连接至所述FFT的GDFE输入端的自适应GDFE，其中所述自适应GDFE包括下面的至少一种：自适应前馈滤波器，或自适应反馈滤波器。

16、如权利要求15所述的DSL设备，其中自适应GDFE进一步包括以下一种：连接在所述GDFE输入端和所述自适应前馈滤波器之间的静态前馈滤波器；或连接在静态前馈滤波器和GDFE输入端之间的自适应前馈滤波器。

17、如权利要求15所述的DSL设备，进一步包括连接到所述自适应反馈滤波器的判决设备；其中所述自适应反馈滤波器包括配置为接收以下内容的一种的自适应反馈滤波器输入端：所述判决设备的输出，或所述判决设备的输出与所述判决设备的输入之间的差。

18、如权利要求15所述的DSL设备，其中所述自适应GDFE既包括自适应前馈滤波器又包括自适应反馈滤波器。

19、如权利要求15所述的DSL设备，其中所述自适应GDFE配置为从控制器接收所述自适应GDFE使用所需要的信息。

20、如权利要求19所述的DSL设备，其中所述控制器为DSL优化器。

21、如权利要求7所述的方法，其中所述判决的输出为迭代解码处理的输出。

22、如权利要求7所述的方法，其中所述自适应算法是以下算法的一种：最小均方算法、递归最小二乘算法、最小均方误差算法或迫零算法。

23、如权利要求1所述的方法，进一步包括向用于使用者的格式码解码的解码器提供来自所述方法的信息。

24、如权利要求1所述的方法，其中应用所述静态GDFE功能的步骤包括：

应用静态前馈滤波器；以及

应用静态反馈滤波器。

25、如权利要求24所述的方法，其中应用所述静态反馈滤波器的步骤包括应用静态G矩阵。

26、如权利要求24所述的方法，其中应用所述静态反馈滤波器的步骤包括应用静态三角多使用者数据去除矩阵。

27、如权利要求1所述的方法，其中所述自适应GDFE功能包括自适应下一使用者误差预测滤波器。

28、如权利要求27所述的方法，其中所述自适应下一使用者误差预测滤波器执行自适应B矩阵。

29、如权利要求27所述的方法，其中所述自适应下一使用者误差预测滤波器执行自适应三角空间噪声去除矩阵。

30、一种在矢量化DSL系统中处理所接收的多使用者数据的方法，该方法包括：

接收多使用者数据；

执行FFT以便生成变换后的多使用者数据；

将静态前馈滤波器和自适应前馈滤波器应用于所述变换后的多使用者数据，以便生成滤波过一次的数据；

基于所述滤波过一次的数据，利用静态三角矩阵将静态反馈滤波器并利用自适应三角矩阵将自适应反馈滤波器应用于误差，以便生成在使用者数据的解码中使用的经最终滤波的数据。

31、一种自适应广义判决反馈均衡器(GDFE)，包括：

输入端；

连接至GDFE输入端的静态前馈滤波器；以及

连接至所述静态前馈滤波器的自适应GDFE单元，其中所述自适应GDFE单元包括：

包括静态多使用者滤波器的第一反馈滤波器；以及

包括自适应多使用者滤波器的第二反馈滤波器。

32、如权利要求31所述的自适应GDFE，其中所述静态前馈滤波器将前馈矩阵应用于在所述输入端处提供的数据。

33、如权利要求31所述的自适应GDFE，其中所述自适应多使用者滤波器执行LMS算法。

34、一种自适应广义判决反馈均衡器(GDFE)，包括：

GDFE输入端；

连接至所述GDFE输入端的静态前馈滤波器，其中所述静态前馈滤波器将前馈矩阵应用于在所述输入端处提供的数据；以及

连接至所述静态前馈滤波器的自适应GDFE反馈滤波器，其中所述自适应GDFE反馈滤波器包括：

包括将静态G矩阵应用于连续使用者数据的静态多使用者滤波器的静态反馈滤波器；以及

包括自适应多使用者滤波器的自适应反馈滤波器，该自适应多使用者滤波器将自适应B矩阵和误差信息应用于连接数据音调，以除去所述前馈滤波器和所述G矩阵没有除去的噪声。

35、一种矢量化DMT DSL设备，包括：

配置为接收多使用者数据符号的设备输入端；

连接至所述设备输入端的自适应广义判决反馈均衡器(GDFE)，所述自适应GDFE包括：

配置为将前馈矩阵应用于所述多使用者数据符号的静态前馈滤波器；

使用者变量反馈滤波器，配置为基于静态反馈矩阵、先前检测的各个使用者数据和使用者变量系数，从所述多使用者数据符号中除去串音干扰；和

自适应反馈滤波器，配置为基于利用判决输入与判决输出之间的差的误差信息，从所述多使用者数据符号中除去空间相关的噪声。

36、如权利要求35所述的设备，其中所述设备包括上游端DSL设备。

37、如权利要求36所述的设备，其中所述上游端DSL设备为以下设备中的一种：DSLAM；LT设备；ONU；或RT设备。

38、如权利要求35所述的设备，其中所述设备包括下游端DSL设备。

39、如权利要求35所述的设备，其中所述设备为电信公司前端的一部分。

40、如权利要求35所述的设备，其中所述自适应GDFE配置为终止和重启每个数据符号周期。

41、一种DSL系统，包括：

下游端发射机；以及

上游端接收机，其中所述上游端接收机包括权利要求15所述的设备。

42、如权利要求41所述的DSL系统，进一步包括连接至所述上游端接收机的控制器。

43、如权利要求42所述的DSL系统，其中所述控制器配置为提供由所述自适应GDFE使用的信息。

44、如权利要求42所述的DSL系统，其中所述控制器为DSL优化器。

45、一种计算机程序产品，包括：

机器可读介质；以及

包含在所述机器可读介质中的程序指令，所述程序指令指明用于操作自适应广义判决反馈均衡器(GDFE)的方法，该方法包括：

将静态GDFE功能应用于接收到的多使用者数据；以及

将自适应GDFE功能应用于接收到的数据。

46、如权利要求45所述的计算机程序产品，其中所述接收到的多使用者数据为DMT符号。

47、如权利要求45所述的计算机程序产品，其中所述方法应用于矢量化的DMT DSL系统。

48、如权利要求45所述的计算机程序产品，其中所述方法应用在矢量化DMT DSL系统的上游端。

49、如权利要求45所述的计算机程序产品，其中矢量化DMT DSL系统为被捆绑的系统，进一步地，所述方法应用在该DSL系统的下游端。

50、如权利要求45所述的计算机程序产品，其中应用静态GDFE功能包括应用静态前馈滤波器和应用静态多使用者反馈滤波器。

51、如权利要求45所述的计算机程序产品，其中应用静态GDFE功能包括应用静态多使用者反馈滤波器，进一步地，应用自适应GDFE功能包括应用自适应多使用者反馈滤波器。

52、如权利要求51所述的计算机程序产品，其中所述自适应多使用者反馈滤波器包括下一使用者误差预测器。

53、如权利要求52所述的计算机程序产品，其中所述下一使用者误差预测器使用自适应算法，以便利用根据判决输入与判决输出之间的差计算的误差估计和/或更新所述自适应多使用者反馈滤波器的一个或多个系数。

54、如权利要求53所述的计算机程序产品，其中所述自适应算法为以下算法中的一种：最小均方算法、递归最小二乘算法、最小均方误差算法或迫零算法。

55、如权利要求50所述的计算机程序产品，其中所述静态多使用者反馈滤波器执行静态三角多使用者数据去除矩阵。

56、如权利要求45所述的计算机程序产品，其中所述自适应GDFE功能包括自适应下一使用者误差预测滤波器。

57、如权利要求56所述的计算机程序产品，其中所述自适应下一使用者误差预测滤波器执行自适应三角空间相关噪声去除矩阵。

58、一种计算机程序产品，包括：

机器可读介质；以及

包含在机器可读介质中的程序指令，所述程序指令指明在矢量DMTDSL系统中的DSL设备中操作自适应广义判决反馈均衡器(GDFE)的方法，所述方法包括将自适应反馈滤波器应用于接收到的多使用者数据。

59、如权利要求58所述的计算机程序产品，其中所述自适应反馈滤波器包括：

使用者变量反馈滤波器，使用静态矩阵从所述接收到的多使用者数据中除去串音；以及

误差预测反馈滤波器，使用自适应矩阵从所述接收到的多使用者数据中除去空间相关噪声。

60、如权利要求61所述的计算机程序产品，其中应用误差预测器包括估计由于空间相关噪声造成的误差。

61、如权利要求58所述的计算机程序产品，其中所述自适应GDFE独立地影响每个使用者数据的维数。

62、如权利要求58所述的计算机程序产品，其中所述方法终止于所述接收到的多使用者数据的符号周期的末端。

63、一种计算机程序产品，包括：

机器可读介质；以及

包含在机器可读介质中的程序指令，所述程序指令指明在矢量化DSL系统中处理接收到的多使用者数据的方法，所述方法包括：

利用自适应三角矩阵，基于所述接收到的多使用者数据，将自适应反馈滤波器应用于误差，以便生成用于解码使用者数据的经滤波的数据。

64、如权利要求63所述的计算机程序产品，其中所述方法进一步包括利用静态三角矩阵，将静态反馈滤波器应用于所述接收到的多使用者数据，以便从所述接收到的多使用者数据中除去串音；

进一步地，所述自适应反馈滤波器除去所述静态反馈滤波器没有除去的噪声。

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