Método, equipo y sistema de línea de abonado digital para optimización de espectro.

Un método de optimización de espectro para un sistema de línea de abonado digital,

DSL, que comprende:

calcular una potencia de transmisión optimizada de una subportadora en una línea a optimizar de acuerdo con lainformación adquirida de cada una de las respectivas subportadoras en la línea (201);

calcular una tasa de transmisión de la línea de acuerdo con la potencia de transmisión optimizada (202); y

comparar la tasa de transmisión con una tasa diana de la línea (203), y si la tasa de transmisión es menor que latasa diana, actualizar la información adquirida de una subportadora optimizada en la línea y recalcular la potencia detransmisión optimizada de la subportadora en la línea (204);

en donde el cálculo de la potencia de transmisión optimizada comprende concretamente:

calcular una matriz de relaciones beneficio-coste de acuerdo con la información adquirida de cada una de lasrespectivas subportadoras de la línea y obtener la potencia de transmisión optimizada correspondiente a la relaciónbeneficio-coste máxima de dicha matriz de relaciones beneficio-coste;

en donde, en la matriz de relaciones beneficio-coste, una relación beneficio-coste para una potencia de transmisiónaconsejable de una subportadora de la línea a optimizar, sb, representa una relación beneficio-coste cuando seincrementa la potencia de transmisión de la subportadora desde la potencia de transmisión mínima s1 hasta lapotencia de transmisión aconsejable sb;

la matriz de relaciones de beneficio-coste se representa de la manera siguiente:

en donde, en la expresión de la matriz de relaciones beneficio-coste, n es un número de serie de la línea DSL aoptimizar, K es el número total de subportadoras en la línea DSL a optimizar; k es un número de serie o índice deuna subportadora; B es una cantidad total de la potencia de transmisión optimizada aconsejable de la subportadorade la línea DSL a optimizar; b es un número de serie o índice de la potencia de transmisión optimizada aconsejable;s1 es la potencia de transmisión mínima de la kª subportadora en la nª línea DSL; sB es la potencia de transmisiónmáxima de la kª subportadora en la nª línea DSL; vk,n(s1 → sb) es una relación beneficio-coste cuando la potencia detransmisión optimizada aconsejable en la kª subportadora en la nª línea DSL es sb, y se calcula con una ecuaciónvk,n(s1 → sb) ≥ rk,n(s1 → sb)/ck,n(s1 → sb), en donde rk,n(s1 → sb) es el número de la carga de bits para una gananciade nª línea DSL en la kª subportadora cuando la potencia de transmisión de la kª subportadora de la nª línea DSL seincrementa de s1 a sb; ck,n(s1 → sb) comprende el número de la carga de bits perdida por la línea DSL de referenciaen la kª subportadora cuando la potencia de transmisión de la kª subportadora de la nª línea DSL se incrementa des1 a sb.

Método, equipo y sistema de línea de abonado digital para optimización de espectro.

Campo de la invención Las realizaciones de la presente invención se refieren al campo de la tecnología de las comunicaciones y, particularmente, a un método y un equipo y un sistema de línea de abonado digital para optimización de espectro.

Antecedentes de la invención La tecnología de línea de abonado digital (DSL) es una tecnología de transmisión de alta velocidad que realiza la transmisión de datos por una línea telefónica de par retorcido, es decir, un par retorcido no blindado (UTP) , incluyendo la línea de abonado digital asimétrica (ADSL) , la línea de abonado digital de muy alta tasa de bits (VDSL) , la línea de abonado digital basada en la red digital de servicios integrados (ISDN) (línea de abonado digital ISDN, IDSL) y la línea de abonado digital de alta tasa de bits de un solo par (SHDSL) , etc.

Con las mejoras de las bandas de frecuencia utilizadas por diversas tecnologías DSL (xDSL) se suscitan cada vez más problemas de diafonía, especialmente diafonía en banda de alta frecuencia. Los canales de enlace ascendente y enlace descendente de la xDSL utilizan multiplexado por división de frecuencia (FDM) , y la influencia de la diafonía de extremo cercano (NEXT) puede reducirse en gran medida a través del filtro y así no se perjudicará demasiado a las prestaciones del sistema; pero debido a la banda de frecuencia de la diafonía de extremo lejano (FEXT) y a la señal recibida en el sistema que está dentro de la misma banda de frecuencia, resultarán seriamente afectadas las prestaciones de transmisión del sistema. Cuando múltiples canales de abonados en un mazo de cables requieren todos ellos la activación del servicio xDSL, algunas líneas tendrán bajas tasas y prestaciones inestables e incluso no podrán conducirse debido a la FEXT, y finalmente la tasa de activación de línea del multiplexor de acceso DSL (DSLAM) es baja.

La técnica anterior utiliza una tecnología de gestión de espectro dinámica (DSM) para reducir la influencia de la diafonía. La tecnología DSM reduce la diafonía ajustando automáticamente la potencia de transmisión en cada línea de la red. La figura 1 es el modelo de referencia de la red para implementar la DSM en la técnica anterior.

En la técnica anterior se optimiza generalmente la ecuación siguiente por equilibrado de espectro óptimo (OSB) , equilibrado de espectro iterativo (ISB) y relleno de agua iterativo (IWF) a fin de maximizar una suma de tasas ponderadas de todos los abonados ajustando el valor de potencia de transmisión de todos los abonados en cada subportadora, respectivamente, con la condición de que la potencia de transmisión total de cada abonado no exceda de un umbral.

En donde skn es la potencia de transmisión del nº abonado en la kª subportadora; Pn es un umbral de la potencia total del nº abonado; ωn es un coeficiente de ponderación de tasa del nº abonado; λ es un multiplicador de Lagrange; N es un número total de abonados; y K es un número total de puntos de frecuencia.

Durante el proceso de implementación de la presente invención, el inventor ha encontrado que la técnica anterior tiene los defectos siguientes:

En la actual tecnología DSM de Nivel 2 la mayoría de los algoritmos tienen necesidad de buscar el coeficiente de ponderación de tasa ωn. Pero el rango de variación del coeficiente de ponderación de tasa puede ser muy extenso y es difícil hacer que converja, y a veces una ligera variación del coeficiente de ponderación de tasa puede hacer que la tasa aumente o disminuya en gran medida; por tanto, es difícil buscar el coeficiente de ponderación de tasa y existe así una cierta dificultad para optimizar la tasa a una tasa diana con los algoritmos anteriores.

El documento WO 2008/044975 A1 revela un método y una unidad transmisora en un sistema de transmisión basado en multitono y multilínea, tal como un sistema de línea de abonado digital, para determinar una densidad espectral de potencia (PSD) de una pluralidad de usuarios sobre un canal físico para al menos un tono, en donde cada uno de dicha pluralidad de usuarios tiene una tasa de datos mínima requerida y en donde hay una potencia máxima permitida de cada usuario. Su idea básica se implementa formulando matemáticamente el problema de minimización de potencia (PMP) , introduciendo multiplicadores de Lagrange y utilizando un enfoque de descomposición doble de la función objetivo de PMP con el fin de resolver el PMP sobre una base por tonos.

El documento US 2004/264559 A1 revela un método de control de potencia para unidades transceptoras que transportan datos sobre tonos discretos. Tiene aplicación, entre otras cosas, al servicio de comunicación remotamente desplegado y consigue unas significativas ganancias de prestaciones en comparación con métodos

existentes, comprendiendo: determinar una potencia de transmisión sobre un canal físico para cada tono individual de tal manera que esta potencia de transmisión maximice una función ponderada de tasas de datos obtenibles con este tono sobre el canal físico y sobre canales vecinos modelados, con la limitación de que esta transmisión de potencia se confirme frente a una máscara de potencia de transmisión, sumar las tasas de datos sobre todo el juego de tonos y ajustar los pesos de tal manera que las tasas de datos totales sobre los canales vecinos modelados alcancen algunas tasas de datos diana y de tal manera que se maximice la tasa de datos total sobre el canal físico, con la limitación de que con cada peso sea idéntico en todo el conjunto de tonos.

RAPHAEL CEDRILLON ET AL: “Autonomous Spectrum Balancing for Digital Subscriber Lines (Equilibrado de espectro autónomo para líneas de abonado digitales) ”, IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING, IEEE SERVICE CENTER, NUEVA YORK, NY, US, vol. 55, nº. 8, 1 de agosto de 2007, XP011187878, revela una nueva serie de algoritmos DSM (gestión de espectro dinámica) para modelos de canal de interferencia DSL llamados equilibrado de espectro autónomo (ASB) . Los algoritmos ASB utilizan el concepto de una “línea de referencia” que mimetiza una línea víctima típica en el canal de interferencia. En ASB cada modem trata de minimizar el daño que él causa a la línea de referencia bajo la limitación de conseguir su propia tasa de datos diana. Dado que la línea de referencia se basa en las estadísticas de toda la red y no en algún conocimiento específico del enlace en el que opera un modem, el ASB se puede implementar de manera autónoma sin la necesidad de un centro de gestión de espectro centralizado.

JAGANNATHAN S ET AL; “Distributed adaptive bit-loading for spectrum optimization in multi-user multicarrier systems (Carga de bits adaptativa distribuida para optimización de espectro en sistemas multiusuario y multiportadora) ”, PHYSICAL COMMUNICATION, vol. 1, no. 1, 1 de marzo de 2008, XP022603666, revela un algoritmo de carga de bits discreto de baja complejidad para sistemas multiusuario y multiportadora con aplicación al equilibrado del espectro en líneas de abonado digitales. El algoritmo puede implementarse de una manera distribuida utilizando una información limitada enviada a los modems por un centro de gestión de espectro (SMC) . El SMC clasifica a los usuarios de la red como fuertes o débiles, basándose en sus condiciones de canal y de ruido. Los usuario débiles ejecutan un algoritmo de carga de bits discreto que se aproxima a un relleno de agua, tal como el algoritmo de Levin-Campello (LC) , mientras que los usuarios fuertes utilizan una tabla de penalizaciones de tasa junto con un algoritmo LC modificado para limitar su interferencia con los usuarios débiles. Los resultados de simulación demuestran que el algoritmo propuesto puede conseguir unas prestaciones casi óptimas. Además, se desarrollan corteses algoritmos de adaptación de bits y de ganancia utilizando la estructura del algoritmo de carga de bits propuesto, lo que permite una adaptación fácil y rápida a las variaciones de canal y de ruido.

Sumario de la invención Las realizaciones de la presente invención proporcionan un método, un equipo y un sistema de línea de abonado digital para optimización de espectro que pueden superar el problema de la técnica anterior consistente en que es difícil que converja el coeficiente ponderado de tasa y mejorar la tasa de una línea de abonado dada, mientras se reduce la diafonía causada por la línea de abonado dada con otras líneas de abonado en el mismo mazo de cables, y al mismo tiempo evitar la pérdida de potencia de ella misma.

Con el fin de conseguir los objetos anteriores, las realizaciones de la presente invención... [Seguir leyendo]

1. Un método de optimización de espectro para un sistema de línea de abonado digital, DSL, que comprende:

calcular una potencia de transmisión optimizada de una subportadora en una línea a optimizar de acuerdo con la información adquirida de cada una de las respectivas subportadoras en la línea (201) ;

calcular una tasa de transmisión de la línea de acuerdo con la potencia de transmisión optimizada (202) ; y

comparar la tasa de transmisión con una tasa diana de la línea (203) , y si la tasa de transmisión es menor que la tasa diana, actualizar la información adquirida de una subportadora optimizada en la línea y recalcular la potencia de transmisión optimizada de la subportadora en la línea (204) ;

en donde el cálculo de la potencia de transmisión optimizada comprende concretamente:

calcular una matriz de relaciones beneficio-coste de acuerdo con la información adquirida de cada una de las respectivas subportadoras de la línea y obtener la potencia de transmisión optimizada correspondiente a la relación beneficio-coste máxima de dicha matriz de relaciones beneficio-coste;

en donde, en la matriz de relaciones beneficio-coste, una relación beneficio-coste para una potencia de transmisión aconsejable de una subportadora de la línea a optimizar, sb, representa una relación beneficio-coste cuando se incrementa la potencia de transmisión de la subportadora desde la potencia de transmisión mínima s1 hasta la potencia de transmisión aconsejable sb;

la matriz de relaciones de beneficio-coste se representa de la manera siguiente:

en donde, en la expresión de la matriz de relaciones beneficio-coste, n es un número de serie de la línea DSL a optimizar, K es el número total de subportadoras en la línea DSL a optimizar; k es un número de serie o índice de una subportadora; B es una cantidad total de la potencia de transmisión optimizada aconsejable de la subportadora de la línea DSL a optimizar; b es un número de serie o índice de la potencia de transmisión optimizada aconsejable; s1 es la potencia de transmisión mínima de la kª subportadora en la nª línea DSL; sB es la potencia de transmisión máxima de la kª subportadora en la nª línea DSL; vk, n (s1 → sb) es una relación beneficio-coste cuando la potencia de transmisión optimizada aconsejable en la kª subportadora en la nª línea DSL es sb, y se calcula con una ecuación vk, n (s1 → sb) = rk, n (s1 → sb) /ck, n (s1 → sb) , en donde rk, n (s1 → sb) es el número de la carga de bits para una ganancia de nª línea DSL en la kª subportadora cuando la potencia de transmisión de la kª subportadora de la nª línea DSL se incrementa de s1 a sb; ck, n (s1 → sb) comprende el número de la carga de bits perdida por la línea DSL de referencia en la kª subportadora cuando la potencia de transmisión de la kª subportadora de la nª línea DSL se incrementa de s1 a sb.

2. El método de optimización de espectro para un sistema DSL según la reivindicación 1, en el que la información adquirida de cada una de las respectivas subportadoras en la línea comprende tres cualesquiera de entre potencia de transmisión mínima, potencia de transmisión máxima, longitud de paso y cantidad total de potencia de transmisión optimizada aconsejable de cada subportadora en la línea a optimizar.

3. El método de optimización de espectro para un sistema DSL según la reivindicación 1, en el que la línea DSL de referencia es la línea DSL más larga dentro de líneas DSL con bandas de frecuencias de trabajo que cubren la subportadora a optimizar.

4. El método de optimización de espectro para un sistema DSL según la reivindicación 1, en el que el método comprende además: calcular un coste ck, n (s1 → sb) de la línea DSL de referencia en la subportadora cuando se incrementa la potencia de transmisión de la subportadora desde la potencia de transmisión mínima s1 hasta la potencia de transmisión aconsejable sb, en donde n es un número de serie de la línea a optimizar y k es un número de serie de la subportadora a optimizar;

el coste ck, n (s1 → sb) se calcula con una ecuación:

en donde N es un número total de líneas DSL;

es el número de la carga de bits perdida por la línea DSL de referencia en la kª subportadora cuando la potencia de transmisión de la kª subportadora de la nª línea DSL se incrementa de s1 a sb; λ (sb – s1) es la potencia de transmisión totalmente incrementada; m (k) es una DSL de referencia correspondiente a la kª subportadora; y λ es un multiplicador de Lagrange.

5. El método de optimización de espectro para un sistema DSL según la reivindicación 4, en el que se utiliza el multiplicador de Lagrange λ para controlar Pn de tal manera que Pn no sea mayor que Pnmax, en donde Pn es la potencia total de la nª línea DSL y Pnmax es un umbral de potencia total de la nª línea DSL.

6. El método de optimización de espectro para un sistema DSL según la reivindicación 4, en el que el número de la carga de bits rk, n (s1 → sb) de la ganancia de la nª línea DSL en la kª subportadora se calcula con una ecuación

en la que N es un número total de líneas DSL; bkn (sk1…skN) es el número de la carga de bits para la nª línea DSL en la kª subportadora cuando la potencia de transmisión de N líneas DSL en la kª subportadora es sk1…skN sucesivamente.

7. El método de optimización de espectro para un sistema DSL según la reivindicación 1, en el que la actualización de la información adquirida de la subportadora optimizada en la línea a optimizar comprende concretamente:

actualizar la potencia de transmisión mínima en la información adquirida de la subportadora optimizada en la línea a optimizar como la potencia de transmisión después de la optimización de la subportadora a optimizar.

8. Un dispositivo de optimización de espectro que comprende:

un primer módulo de cálculo (301) configurado para calcular una potencia de transmisión optimizada de una subportadora en una línea de abonado digital, DSL, a optimizar de acuerdo con la información adquirida de cada una de las respectivas subportadoras de la línea;

un segundo módulo de cálculo (302) configurado para calcular una tasa de transmisión de la línea de acuerdo con la potencia de transmisión optimizada; y

un módulo de comparación (303) configurado para comparar la tasa de transmisión con una tasa diana de la línea DSL, y si la tasa de transmisión es menor que la tasa diana, actualizar la información adquirida de una subportadora optimizada en la línea DSL y recalcular la potencia de transmisión optimizada de la subportadora en la línea DSL;

en donde el primer módulo de cálculo (301) está configurado, además, para calcular una matriz de relaciones beneficio-coste de acuerdo con la información requerida de cada una de las respectivas subportadoras de la línea y obtener la potencia de transmisión optimizada correspondiente a la relación beneficio-coste máxima de dicha matriz de relaciones beneficio-coste;

en donde, en la matriz de relaciones beneficio-coste, una relación beneficio-coste para una potencia de transmisión aconsejable de una subportadora en la línea a optimizar, que es sb, representa una relación beneficio-coste cuando se incrementa la potencia de transmisión de la subportadora desde la potencia de transmisión mínima s1 hasta la potencia de transmisión aconsejable sb;

la matriz de relaciones beneficio-coste puede representarse como sigue:

en donde, en la expresión de la matriz de relaciones beneficio-coste, n es un número de serie de la línea DSL a optimizar; K es un número total de subportadoras en la línea DSL a optimizar; k es un número de serie o índice de una subportadora; B es una cantidad total de la potencia de transmisión optimizada aconsejable de la subportadora de la línea DSL a optimizar; b es un número de serie o índice de la potencia de transmisión optimizada aconsejable; 5 s1 es la potencia de transmisión mínima de la kª subportadora en la nª línea DSL; sB es la potencia de transmisión máxima de la kª subportadora en la nª línea DSL; vk, n (s1 → sb) es una relación beneficio-coste cuando la potencia de transmisión optimizada aconsejable en la kª subportadora en la nª línea DSL es sb, y se calcula con una ecuación vk, n (s1 → sb) = rk, n (s1 → sb) /ck, n (s1 → sb) , en donde rk, n (s1 → sb) es el número de la carga de bits para una ganancia de la nª línea DSL en la kª subportadora cuando la transmisión de potencia de la kª subportadora de la nª línea DSL se incrementa de s1 a sb; ck, n (s1 → sb) comprende el número de la carga de bits perdida por la línea DSL de referencia en la kª subportadora cuando la potencia de transmisión de la kª subportadora de la nª línea DSL se incrementa de s1 a sb.

9. El dispositivo de optimización de espectro según la reivindicación 8, en el que el módulo de cálculo comprende:

un submódulo de cálculo configurado para calcular la matriz de relaciones beneficio-coste de acuerdo con tres cualesquiera de entre potencia de transmisión mínima, potencia de transmisión máxima, longitud de paso y cantidad total de la potencia de transmisión optimizada aconsejable adquiridas de cada subportadora en la línea DSL a optimizar, y adquirir una relación beneficio-coste máxima y una potencia de transmisión optimizada aconsejable correspondiente a la relación beneficio-coste máxima de acuerdo con la matriz de relaciones beneficio-coste; y

un submódulo de adquisición configurado para adquirir una potencia de transmisión optimizada de la subportadora en la línea de acuerdo con la matriz de relaciones beneficio-coste, la relación beneficio-coste máxima y la potencia de transmisión optimizada aconsejable correspondiente a la relación beneficio-coste máxima.

10. El método de optimización de espectro según la reivindicación 9, en el que la línea DSL de referencia es la línea DSL más larga dentro de líneas DSL con bandas de frecuencia de trabajo que cubren la subportadora a optimizar.

11. Un sistema de línea de abonado digital, DSL, que comprende un multiplexor de acceso DSL, en donde el 25 sistema comprende además: un dispositivo de optimización de espectro según las reivindicaciones 8 a 10; y

el multiplexor de acceso DSL está configurado para ajustar la potencia de transmisión de la línea DSL de acuerdo con la potencia de transmisión después de la optimización de la subportadora, en donde la potencia de transmisión es obtenida por el dispositivo de optimización de espectro.