JP2016517201A - 検出されたコンステレーション点を用いた誤差フィードバック - Google Patents

Abstract

本発明は有線通信システム内におけるクロストーク推定に関する。本発明の一実施形態によれば、伝送回線（Ｌｉ）に結合するための送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）は、クロストーク探査信号の受信の間に、クロストーク探査信号の受信された周波数サンプル（３１１、３１２）と、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点（３２１、３２２）との間の誤差ベクトル（３３１、３３２）を測定し、測定された誤差ベクトルを示す誤差情報（Ｅｉ−（ｋ））をクロストーク推定のためにベクタリングコントローラ（１３０）に報告するように構成される。送受信機は、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点を示すデマッピング情報（Ｉｉ−（ｋ））をベクタリングコントローラに報告するようにさらに構成される。本発明はまた、伝送回線へのクロストーク係数を推定するためのベクタリングコントローラ、伝送回線を通じたクロストークを測定するための方法、および伝送回線へのクロストーク係数を推定するための方法に関する。

Description

本発明は有線通信システム内におけるクロストーク推定に関する。

クロストーク（またはチャネル間干渉）は、デジタル加入者回線（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ、ＤＳＬ）通信システム等の、多入力多出力（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ、ＭＩＭＯ）有線通信システムにとって、チャネル障害の主要な発生源である。

より高いデータレートに対する要求が高まるのに伴い、ＤＳＬシステムはより高い周波数帯域に向かって進化しており、隣接する伝送回線（すなわち、ケーブルバインダ内の撚り銅対線等の、それらの長さの一部または全部にわたって近接する伝送回線）間のクロストークはより顕著になる（周波数が高くなるほど、結合が大きくなる）。

ＭＩＭＯシステムは以下の線形モデルによって記述することができる：
Ｙ（ｋ）＝Ｈ（ｋ）Ｘ（ｋ）＋Ｚ（ｋ） （１）
ここで、Ｎ成分複素ベクトルＸ、Ｙ、は、Ｎ個のチャネルを通じて送信され、それぞれ、それらから受信されるシンボルの、周波数／キャリア／トーンインデックスｋの関数としての、離散周波数表現を表す。ＮｘＮ複素行列Ｈはチャネル行列と呼ばれる。チャネル行列Ｈの（ｉ，ｊ）番目の成分は、信号がｊ番目のチャネル入力に送信されるのに応答して、通信システムがｉ番目のチャネル出力上にどのように信号を生成するのかを記述する。チャネル行列の対角要素は直接チャネル結合を記述し、チャネル行列の非対角要素はチャネル間結合（クロストーク係数とも呼ばれる）を記述する。Ｎ成分複素ベクトルＺは、無線周波数干渉（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ、ＲＦＩ）または熱雑音等の、Ｎ個のチャネル上の加法性雑音を表す。

クロストークを軽減し、実効スループット、到達範囲および回線安定性を最大化するために、各種の戦略が開発されている。これらの技法は、静的または動的なスペクトル管理技法からマルチユーザ信号調整（またはベクタリング）へと次第に進化している。

チャネル間干渉を低減するための１つの技法は合同信号プリコーディングである：送信データシンボルは、それぞれの通信チャネルを通じて送信される前にプリコーダを合同して通される。プリコーダは、プリコーダと通信チャネルとの連結の結果、受信機におけるチャネル間干渉はほとんどまたは全くなくなるというものである。例えば、線形プリコーダは、送信ベクトルＸ（ｋ）とプリコーディング行列Ｐ（ｋ）との周波数領域における行列積を実行する。プリコーディング行列Ｐ（ｋ）は、結果として得られるチャネル行列Ｈ（ｋ）Ｐ（ｋ）が対角化される、つまり、チャネル全体の非対角係数Ｈ（ｋ）Ｐ（ｋ）−およびそれゆえチャネル間干渉−がほとんど０に減少するというものである。実際には、および一次近似として、プリコーダは被妨害回線上に、直接信号に加えて、受信機においてそれぞれの妨害回線からの実際のクロストーク信号に破壊的に干渉する逆位相クロストーク前置補償信号を重畳する。

チャネル間干渉を低減するためのさらなる技法は合同信号後処理である：受信データシンボルは、検出される前にポストコーダを合同して通される。ポストコーダは、通信チャネルとポストコーダとの連結の結果、受信機におけるチャネル間干渉はほとんどまたは全くなくなるというものである。

ベクタリンググループ、すなわち、信号が合同して処理される通信回線のセット、の選定は、良好なクロストーク軽減性能を達成するために非常に重要である。ベクタリンググループ内において、各通信回線は、グループの他の通信回線内にクロストークを誘起する妨害回線と見なされ、その同じ通信回線が、グループの他の通信回線からクロストークを受ける被妨害回線と見なされる。ベクタリンググループに属さない回線からのクロストークは外来雑音として扱われ、除去されない。

理想的には、ベクタリンググループは、互いと物理的に顕著に相互作用する通信回線の全セットに一致するべきである。しかし、国家規制政策によるローカルループアンバンドリングおよび／または限られたベクタリング能力がこのような網羅的なアプローチを妨げる場合があり、この場合には、ベクタリンググループは、全ての物理的に相互作用する回線のサブセットのみを含むことになり、それにより、限られたベクタリング利得しかもたらさないであろう。

通例、信号ベクタリングは、ベクタリンググループの全ての加入者回線を通じて並行して送信されるか、またはそれらから受信される全てのデータシンボルが利用可能となる、トラフィック集約点において実行される。例えば、信号ベクタリングは、中央局（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｏｆｆｉｃｅ、ＣＯ）に配備されるか、または加入者構内により近いファイバ供給遠隔ユニット（路上キャビネット、電柱キャビネット、等）として配備された、デジタル加入者回線アクセスマルチプレクサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ、ＤＳＬＡＭ））内で有利に実行される。信号プリコーディングは（顧客構内へ向かう）下り通信のために特に適しており、その一方で、信号後処理は、（顧客構内からの）上り通信のために特に適している。

「Ｓｅｌｆ−ＦＥＸＴ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ （Ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ） Ｆｏｒ Ｕｓｅ ｗｉｔｈ ＶＤＳＬ２ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ」、ｒｅｆ． Ｇ．９９３．５と題し、国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ、ＩＴＵ）によって２０１０年４月に採用された勧告では、送受信機は、２５６個のデータシンボル毎後に定期的に生成する、いわゆるＳＹＮＣシンボルを通じて下りまたは上りパイロット系列を送るように構成される。Ｇ．９９３．５勧告では、アクセスノードは、ベクタリングされた回線を通じてＳＹＮＣシンボルを同期して送信および受信し（スーパーフレーム整列）、それにより、パイロット信号送信および干渉測定はそれぞれの伝送回線を通じて同期して実施されることがさらに想定されている。

所与の被妨害回線上では、特定のＳＹＮＣシンボルについてトーン毎またはトーンのグループ毎に測定されたスライサ誤差（または受信誤差ベクトル）の実数部および虚数部の両方を含む、誤差サンプルが、さらなるクロストーク推定のためにベクタリングコントローラに報告される。誤差サンプルは、所与の妨害回線を通じて送信された所与のパイロット系列と、その妨害回線からのクロストーク結合関数を得るために、相関をとられる。他の妨害回線からのクロストーク寄与を排除するために、パイロット系列は、例えば、‘＋１’および‘−１’の逆位相シンボルを含むウォルシュ−アダマール系列を用いることによって、互いに直交させられる。クロストーク推定は、プリコーダまたはポストコーダ係数を初期化するために用いられる。

プリコーダまたはポストコーダ係数が初期化されると、クロストーク係数は、何らかのチャネル変化がないか、ならびに、クロストークチャネルの初期推定の何らかの残留誤差がないか、追跡され続ける。これは通例、所与の費用関数、ここでは、残留クロストーク信号のパワー、に関する最適解に向かって次第に収束する、最小二乗平均（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ、ＬＭＳ）方法等の、反復的更新方法を用いて達成される。

理想的な線形モデルでは、Ｇ．９９３．５勧告に従う直交パイロット系列は非常に有効であり、クロストークチャネル（初期化）の、または残留クロストークチャネル（追跡）の正確で偏りのない推定を常に生成する。しかし、非線形効果のために、クロストーク推定は、プリコーダまたはポストコーダ係数を実際のクロストークチャネルから遠ざける望ましくないオフセット（または偏り）を有し得る。

例えば、高クロストーク環境では、全ての妨害回線を通じて送信される全てのパイロット系列からのクロストークベクトルの合計は、受信ベクトル（または受信周波数サンプル）が復調器の決定境界を越えるほどのものになり得る。その結果、誤差ベクトルは、誤ったコンステレーション点に対して報告され、名目的または残留クロストークチャネルの推定におけるオフセットを生じさせる。

Ｇ．９９３．５勧告では、理想的な期待される送信ベクトルが受信機によって推定される。パイロットとして用いることができるベクトルのセットは２つの状態：標準状態（＋１）および反転状態（−１）、に限定され、これは、２位相偏移キーイング（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ、ＢＰＳＫ）変調と等価である。受信機は、最も確からしい半平面を決定することに基づき、送信ベクトルが何であることを期待されているのかを決定し（デマッピング操作とさらに呼ばれる）、これは特定のトーン自身の情報のみを用いる。４位相偏移キーイング（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ、ＱＰＳＫまたは４−ＱＡＭ）変調をパイロット変調のために代替的に用いることができるであろう。この場合には、デマッピングは、最も確からしい象限を決定することに基づく。

デマッピングエラーが生じた場合、すなわち、受信機が、送信コンステレーション点と異なるコンステレーション点を選択すると、報告されるスライサ誤差は、完全に誤った値を有する。ベクタリングコントローラは、受信機内でデマッピングエラーが生じたことに気付かないため、これは、クロストーク結合係数の（およびそれゆえ、プリコーダおよびポストコーダ係数の）算出における重大な誤りをもたらす。

デマッピングエラーに対処するための可能な知られている解決策は、複数のトーンにわたる複数のデマッピング決定を用いることであろう。特定のＳＹＮＣシンボル内の全ての探査トーンは、所与のパイロット系列のからの同じ特定のビットを用いて全て変調されるとすれば、合同推定を行うために複数のトーンを用いることができる。これは、１つのトーンによる方法よりもロバスト性が高くなるはずであるが、非常に低い信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ、ＳＮＲ）の環境では、受信機はなおも誤った決定を行い得るであろう。

別の知られている解決策は、用いられたパイロット系列の、受信機への伝達である。利点は、受信機は決定を行う必要がもはやなくなることである。不利点は、パイロット系列を変更するためにメッセージを毎回送ることは、煩わしく、初期化プロセスにおける遅延を生じさせ、ベクタリングコントローラがパイロット系列をオンザフライで変更するための柔軟性を低下させることである。

さらに別の知られている解決策は、完全な受信ベクトルの報告である。利点は、受信機は決定を行う必要がもはやなくなることである。しかし、この解決策は分解能問題に悩まされる：高ＳＮＲの場合には、非常に高い度合の除去を実現したい。雑音を下回るレベルへのクロストークの低減は、誤差信号は、受信ベクトルと比べて非常に小さな値に低減されることになることを意味するであろう。Ｇ．９９３．５勧告における誤差フィードバックための最も効果的な選択肢は二進浮動小数点形式を利用する。誤差ベクトルが収束プロセスの間により小さくなるにつれて、指数は、一定の相対量子化誤差を維持して減少する。したがって、たとえ誤差フィードバックのために少数のビットを用いても、絶対量子化誤差は収束の間に減少する。完全な受信ベクトルが報告されることになる場合には、ワード長は、ＭＳＢ側において、最大直接信号を表すことができ、ＬＳＢ側において、最小誤差信号を表すことができるようなものである必要がある。したがって、いくらかの絶対的な誤りが存在する。収束の最後の段階において、この絶対量子化誤差は比較的大きな誤りを発生させる。これを是正するためには、多くのビットが、誤差ベクトルを符号化するために必要とされるであろう。これは、誤差フィードバックのために必要とされる帯域幅を増大させ、それゆえ、エンドユーザのための上りデータレートを低下させることになるであろう。

国際電気通信連合、「Ｓｅｌｆ−ＦＥＸＴ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ （Ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ） Ｆｏｒ Ｕｓｅ ｗｉｔｈ ＶＤＳＬ２ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ」、ｒｅｆ． Ｇ．９９３．５、２０１０年４月

本発明の目的は、知られている解決策の上述の短所または欠点を緩和または克服することである。

本発明の第１の態様によれば、伝送回線に結合するための送受信機は、クロストーク探査信号の受信の間に、クロストーク探査信号の受信された周波数サンプルと、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点との間の誤差ベクトルを測定し、測定された誤差ベクトルを示す誤差情報をクロストーク推定のためにベクタリングコントローラに報告するように構成される。送受信機は、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点を示すデマッピング情報をベクタリングコントローラに報告するようにさらに構成される。

このような送受信機は通例、以下のものの一部を形成する：
− デスクトップ、ラップトップ、モデム、ネットワークゲートウェイ、メディアゲートウェイなど等の、加入者ループを通じた有線通信をサポートする加入者デバイス、あるいは
− ＤＳＬＡＭ、イーサネット（登録商標）スイッチ、エッジルータなど等の、アクセス設備を通じた加入者デバイスへの有線通信をサポートし、ＣＯにおいて、または加入者構内により近いファイバ供給遠隔ユニット（路上キャビネット、電柱キャビネット、等）として配備される、アクセスノード（またはアクセスマルチプレクサ）。

本発明の別の態様によれば、ベクタリングコントローラは、クロストーク探査信号の送信の間に、クロストーク探査信号の受信された周波数サンプルと、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点との間の送受信機によって測定された誤差ベクトルを示す誤差情報を受信するように構成される。ベクタリングコントローラは、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点を示すデマッピング情報を送受信機から受信し、受信された誤差情報および受信されたデマッピング情報の両方に基づきクロストーク係数を推定するようにさらに構成される。

このようなベクタリングコントローラは通例、アクセスノードの一部を形成する。

本発明のさらに別の態様によれば、伝送回線を通じたクロストークを測定するための方法は、クロストーク探査信号の受信の間に、クロストーク探査信号の受信された周波数サンプルと、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点との間の誤差ベクトルを測定するステップと、測定された誤差ベクトルを示す誤差情報をクロストーク推定のためにベクタリングコントローラに報告するステップと、を含む。本方法は、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点を示すデマッピング情報をベクタリングコントローラに報告するステップをさらに含む。

本発明のさらに別の態様によれば、伝送回線へのクロストーク係数を推定するための方法は、クロストーク探査信号の送信の間に、クロストーク探査信号の受信された周波数サンプルと、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点との間の送受信機によって測定された誤差ベクトルを示す誤差情報を受信するステップを含む。本方法は、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点を示すデマッピング情報を送受信機から受信するステップと、受信された誤差情報および受信されたデマッピング情報の両方に基づきクロストーク係数を推定するステップと、をさらに含む。

本発明の一実施形態では、デマッピング情報は、受信された周波数サンプルをデマッピングするために用いられるコンステレーション格子のコンステレーション点の順序付けされたインデックス表現から選択されたインデックス値を含む。

本発明の一実施形態では、コンステレーション格子はＢＰＳＫコンステレーション格子であり、デマッピング情報は、報告される周波数サンプル毎に１ビットを含む。

本発明の代替実施形態では、コンステレーション格子はＱＰＳＫコンステレーション格子であり、デマッピング情報は、報告される周波数サンプル毎に２ビットを含む。

本発明の一実施形態では、誤差情報は、測定された誤差ベクトルの定量化された同相の（Ｉ）成分および直角位相の（Ｑ）成分を含む。

本発明の一実施形態では、測定された誤差ベクトルのＩ／Ｑ成分は浮動小数点数表現を用いて定量化される。

本発明の一実施形態では、測定された誤差ベクトルのＩ／Ｑ成分は共通の指数値を用いる。

ベクタリングコントローラは送受信機からの誤差フィードバック報告を利用してクロストーク係数を推定し、さらに、プリコーダおよびポストコーダの係数を初期化または改善する。

提案されている方法では、誤差フィードバック報告は２つの情報を含む：
− それぞれの仮数および指数二進値を含む２つの二進浮動小数点数として通例表される、送受信機によって測定されたスライサ誤差のＩ／Ｑ成分（実数部および虚数部）、ならびに
− 仮定された送信コンステレーション点であって、それに関してスライサ誤差が測定された、送信コンステレーション点に従って、送受信機によって行われた決定。

ＢＰＳＫデマッピングの場合には、これは、選ばれた半平面を示すための、報告される誤差ベクトル当たり１つの追加のビットである。４−ＱＡＭデマッピングの場合には、これは、選ばれた象限を示すための、報告される誤差ベクトル当たり２つの追加のビットに対応する。

それゆえ、ベクタリングコントローラは、追加のビット（単数または複数）の、伝送回線上で送信された正確なパイロット系列との比較に基づき、送受信機はデマッピングエラーを犯したのかどうかを知ることができる。デマッピングエラーが生じた場合には、ベクタリングコントローラは、誤った誤差ベクトル値を元の正しい値に訂正し、その訂正された値をクロストーク推定プロセスにおいて用いる。

提案されている方法は、（例えば、浮動小数点数表現を用いて）可能な限り低い量子化雑音を有し、その一方で、デマッピングエラーの影響を受けない誤差報告を可能にし、加入者デバイスへの予告を行わない、ベクタリングコントローラによるパイロット系列のオンザフライの変更をさらに可能にする。

実施形態の以下の説明を添付の図面と併せて参照することによって、発明の上記およびその他の目的および特徴はより明瞭となり、本発明そのものは最もよく理解されるであろう。

アクセス設備の概観を示す図である。 本発明によるアクセスノードおよび加入者デバイスを示す図である。 デマッピングエラーを全く有しない受信周波数サンプルの測定された誤差ベクトルを示す図である。 デマッピングエラーを有する受信周波数サンプルの測定された誤差ベクトルを示す図である。

図１に、ＣＯにおけるネットワークユニット１０と、１本または複数の光ファイバを介してネットワークユニット１０に結合され、銅線ループ設備を介してさまざまな加入者構内における顧客構内機器（Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｐｒｅｍｉｓｅｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、ＣＰＥ）３０にさらに結合される遠隔ユニット２０と、を含むアクセス設備１が見られる。

銅線ループ設備は、加入者回線が互いに近接し、それゆえ互いの内にクロストークを誘起する、共通アクセス区間４０、および加入者構内への最終接続のための専用ループ区間５０を含む。伝送媒体は通例、高カテゴリ銅シールド無し撚り対線（Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｐａｉｒ、ＵＴＰ）で構成される。

遠隔ユニット２０は、共通アクセス区間内で誘起されるクロストークを軽減するため、およびそれぞれの加入者回線を通じて達成可能な通信データレートを増大させるために、ループ設備を通じて送信されているか、またはそれから受信されているデータシンボルを合同して処理するためのベクタリング処理ユニットを含む。

図２には、本発明に係る遠隔ユニット１００およびＣＰＥ ２００ｉが見られる。遠隔ユニット１００は、同じベクタリンググループの一部を形成すると仮定される、それぞれの伝送回線Ｌｉを通じてＣＰＥ ２００ｉに結合される。

遠隔ユニット１００は以下のものを含む：
− ＤＳＬ送受信機１１０ｉ、
− ベクタリング処理ユニット１２０（もしくはＶＰＵ（Ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ））、および
− ＶＰＵ １２０の動作を制御するためのベクタリング制御ユニット１３０（もしくはＶＣＵ（Ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ））。

ＤＳＬ送受信機１１０ｉは、ＶＰＵ １２０に、およびＶＣＵ １３０に個々に結合される。ＶＣＵ １３０はＶＰＵ １２０にさらに結合される。

ＤＳＬ送受信機１１０ｉはそれぞれ以下のものを含む：
− デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）１１１ｉ、および
− アナログフロントエンド（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ、ＡＦＥ）１１２ｉ。

ＣＰＥ ２００ｉはそれぞれのＤＳＬ送受信機２１０ｉを含む。

ＤＳＬ送受信機２１０ｉはそれぞれ以下のものを含む：
− デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１１ｉ、および
− アナログフロントエンド（ＡＦＥ）２１２ｉ。

ＡＦＥ １１２ｉおよび２１２ｉはそれぞれ、デジタル−アナログ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＤＡＣ）およびアナログ−デジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、ＡＤＣ）、帯域外干渉を阻止しつつ信号エネルギーを適当な通信周波数帯域内に限定するための送信フィルタおよび受信フィルタ、送信信号を増幅するため、および伝送回線を駆動するための回線駆動器、ならびにできるだけ少ない雑音を有するように受信信号を増幅するための低雑音増幅器（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＬＮＡ）を含む。

ＡＦＥ １１２ｉおよび２１２ｉは、低い送信機−受信機結合比を達成しつつ、送信機出力を伝送回線に、および伝送回線を受信機入力に結合するためのハイブリッド、伝送回線の特性インピーダンスに適合するためのインピーダンス整合回路機構、および分離回路機構（通例、変圧器）をさらに含む。

ＤＳＰ １１１ｉおよび２１１ｉはそれぞれ、下りおよび上りＤＳＬ通信チャネルを動作させるように構成される。

ＤＳＰ １１１ｉおよび２１１ｉは、診断または管理コマンドおよび応答等の、ＤＳＬ制御トラフィックを搬送するために用いられる下りおよび上りＤＳＬ制御チャネルを動作させるようにさらに構成される。制御トラフィックはユーザトラフィックとともにＤＳＬチャネルを通じて多重化される。

より具体的には、ＤＳＰ １１１ｉおよび２１１ｉは、ユーザおよび制御データをデジタルデータシンボルに符号化し、変調するため、ならびにデジタルデータシンボルからユーザおよび制御データを復調し、復号するためのものである。

通例、ＤＳＰ １１１ｉおよび２１１ｉ内では以下の送信ステップが実行される：
− データ多重化、フレーム化、スクランブリング、誤り訂正符号化およびインタリーブ等の、データ符号化、
− キャリア順序付けテーブルに従ってキャリアを順序付けするステップ、順序付けされたキャリアのビットローディングに従って、符号化されたビットストリームを解析するステップ、および、場合によりトレリス符号化を用いて、各ビットチャンクを（それぞれのキャリア振幅および位相を有する）適切な送信コンステレーション点上にマッピングするステップ、を含む、信号変調、
− 信号スケーリング、
− 逆高速フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、ＩＦＦＴ）、
− サイクリックプレフィクス（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ、ＣＰ）挿入、および場合により、
− 時間ウィンドウイング。

通例、ＤＳＰ １１１ｉおよび２１１ｉ内では以下の受信ステップが実行される：
− ＣＰ除去、および場合により、時間ウィンドウイング、
− 高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、ＦＦＴ）、
− 周波数等化（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＥＱｕａｌｉｚａｔｉｏｎ、ＦＥＱ）、
− 等化された周波数サンプル１つ１つ全てに、パターンがそれぞれのキャリアビットローディングに依存する適切なコンステレーション格子を適用するステップ、場合によりトレリス復号を用いて、期待される送信コンステレーション点および対応する送信ビット列を検出するステップ、ならびに全ての検出されたビットチャンクを、キャリア順序付けテーブルに従って順序付けし直すステップ、を含む、信号復調および検出、ならびに
− データデインタリーブ、ＲＳ復号（バイト誤りがある場合には、この段階で訂正される）、デスクランブル、フレーム識別および多重分離化等の、データ復号。

ＤＳＰ １１１ｉは、送信周波数サンプルを逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ステップの前に合同信号プリコーディングのためにＶＰＵ １２０に供給し、受信周波数サンプルを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ステップの後に合同信号後処理のためにＶＰＵ １２０に供給するようにさらに構成される。

ＤＳＰ １１１ｉは、訂正された周波数サンプルをさらなる伝送または検出のためにＶＰＵ １２０から受信するようにさらに構成される。代替的に、ＤＳＰ １１１ｉは訂正サンプルを受信し、さらなる伝送または検出の前に初期周波数サンプルに加えても。

ＶＰＵ １２０は、伝送回線を通じて誘起されるクロストークを軽減するように構成される。これは、期待されるクロストーク（下り）の推定を前置補償するために送信周波数サンプルのベクトルにプリコーディング行列Ｐを乗算することによって、または被ったクロストーク（上り）の推定を後置補償するために受信周波数サンプルのベクトルにクロストーク除去行列Ｇを乗算することによって、達成される。

Ｎを、ベクタリンググループ内の伝送回線の総数を表すものとし、ｉおよびｊを、１からＮの範囲に及ぶ回線インデックスを表すものとする。ｋを、０からＫの範囲に及ぶ周波数インデックスを表すものとし、ｌを、データシンボル送信または受信インデックスを表すものとする。

周波数分割複信（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ、ＦＤＤ）伝送の場合には、周波数インデックスｋは、下り通信が考慮されるのか、それとも上り通信が考慮されるのかに依存して、異なる重複しない範囲の値をとる。時分割複信（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ、ＴＤＤ）伝送の場合には、周波数インデックスｋは下り通信と上り通信の両方のために共通の範囲の値をとってもよい。

を、ＶＰＵ １２０によるクロストーク前置補償前の、送受信機１１０ｉによってデータシンボルｌの間に周波数インデックスｋにおいて回線Ｌｉを通じて送信されるべき、送信下り周波数サンプルを表すものとする。

を、ＶＰＵ １２０によるクロストーク前置補償後の送信下り周波数サンプルを表すものとする。そして最後に、

を、送受信機２１０ｉによってデータシンボルｌの間に周波数インデックスｋにおいて回線Ｌｉから受信される受信下り周波数サンプルを表すものとする。

同様に、

を、送受信機２１０ｉによってデータシンボルｌの間に周波数インデックスｋにおいて回線Ｌｉを通じて送信されるべき、送信上り周波数サンプルを表すものとする。

を、送受信機１１０ｉによってデータシンボルｌの間に周波数インデックスｋにおいて回線Ｌｉから受信される受信上り周波数サンプルを表すものとする。そして最後に、

を、ＶＰＵ １２０によるクロストーク後置補償後の受信上り周波数サンプルを表すものとする。

以下の式が成り立つ：

および

行列ＰまたはＧにおいて、行ｉは特定の被妨害回線Ｌｉを表し、一方、列ｊは特定の妨害回線Ｌｊを表す。交点には、被妨害回線Ｌｉ上において妨害回線Ｌｊからのクロストークを軽減するために、対応する妨害送信または受信周波数サンプルに適用されるべきである結合係数がある。例えば、最も強いクロストーク源にまず割り当てられるベクタリング能力が限られているという理由により、またはさらに、例えば、いくつかの回線は互いに顕著に相互作用しないという事実のために、行列の全ての係数が決定される必要はない。未決定の係数は好ましくは０にセットされる。

また、レガシー回線等の、ベクタリング操作がサポートされていないか、または有効にされていないが、それにもかかわらず、他の通信回線となお顕著に干渉し合う通信回線Ｌｉは、ベクタリンググループ内の妨害回線と見なされるだけであることに注目すべきである。それゆえ、行列ＰまたはＧの対応するｉ番目の行の非対角係数は全て０にセットされる。

ＶＣＵ １３０は基本的に、ＶＰＵ １２０の動作を制御するためのものであり、より具体的には、ベクタリンググループの伝送回線間のクロストーク係数を推定するためのものであり、そのように推定されたクロストーク係数からプリコーディング行列Ｐおよびクロストーク除去行列Ｇの係数を初期化または更新するためのものである。

ＶＣＵ １３０は、まず、それぞれの伝送回線を通じて用いられるべきそれぞれの下りおよび上りパイロット系列を構成することによって開始する。所与のシンボル期間ｌの間に周波数インデックスｋにおいて伝送回線Ｌｉを通じて送信されるパイロットディジットを

と表す。パイロット系列は相互に直交し、Ｌ個のシンボル期間にわたって送信されるべきＬ個のパイロットディジット

を含む。ここで、（直交性要件を満足するために）Ｌ≧Ｎである。

ＶＣＵ １３０は、パイロットディジットの検出の間に、下り通信についてはリモート送受信機２１０ｉによって、および上り通信についてはローカル送受信機１１０ｉによって測定されたそれぞれのスライサ誤差を集める。

シンボル期間ｌの間の周波数インデックスｋにおける被妨害回線Ｌｉを通じた、送受信機１１０ｉまたは２１０ｉによって測定されたスライサ誤差を

と表す。

図３Ａに関して、およびパイロット信号を変調するためにＢＰＳＫが用いられると仮定すると、スライサ誤差は、クロストーク前置補償または後置補償後の等化された受信周波数サンプル３１１と、受信周波数サンプル３１１をデマッピングするために受信機によって選択された基準コンステレーション点、ここでは、標準状態（＋１）に対応する、コンステレーション点３２１、との間の誤差ベクトル３３１として定義される。

図３Ａには、反転状態（−１）に対応するコンステレーション点３２２も、受信周波数サンプルをデマッピングするための決定境界線３４０とともに描かれている。受信周波数サンプル３１１が、決定境界線３４０によって区切られた右上の半平面に属する場合には、このとき、コンステレーション点３２１（＋１）が、最も確からしい送信周波数サンプルであるとして選択され、さもなければ、受信周波数サンプル３１０が左下の半平面に属する場合には、このとき、コンステレーション点３２２（−１）が、最も確からしい送信周波数サンプルであるとして選択される。

および

をそれぞれ、下りおよび上り検出についての期待される送信コンステレーション点を表すものとする。それゆえ、次式を得る：
送受信機２１０ｉ内の下り検出については、

および
送受信機１１０ｉ内の上り検出については、

ここで、

は、周波数インデックスｋにおいて伝送回線Ｌｉにわたって用いられるＦＥＱ係数を表し、ＦＥＱ係数は直接伝達関数Ｈ_ｉｉ（ｋ）の逆にできるだけ近く一致するべきである。

スライサ誤差

は、二進浮動小数点数表現を用いて定量化される実数部および虚数部の両方を含む：

および

ここで、Ｍ_ＲおよびＭ_Ｉは、第１の所与のビット数（通例、６）にわたって符号化された、誤差ベクトル

の実数部および虚数部のそれぞれの二進仮数値を表し、Ｅは、第２の所与のビット数（通例、４）にわたって符号化された、誤差ベクトル

の実数部および虚数部の共通の二進指数値を表す。

誤差ベクトルの実数部および虚数部のための別個の指数値の使用、固定小数点数表現の使用など等の、代替的な数表現を同様に想定することもできる。

送受信機１１０ｉおよび２１０ｉは、測定されたスライサ誤差値

を、選択されたコンステレーション点のインデックス

であって、それを参照してスライサ誤差

が測定された、インデックスとともに、ベクタリングコントローラ１３０に報告するようにさらに構成される（図１におけるＥｒｒ−ＣおよびＥｒｒ−Ｒメッセージを参照）。ＢＰＳＫ変調を用いると、インデックス

は長さ１ビットであり（例えば、通常状態のために‘０’、および反転状態のために‘１’）、一方、４−ＱＡＭ変調を用いると、インデックス

は長さ２ビットである（４−ＱＡＭコンステレーション格子の４つのそれぞれのコンステレーション点のために‘００’、‘０１’、‘１０’または‘１１’）。

誤差フィードバック情報の量を低減するために、デシメートされた周波数インデックスｋ＝ｋ１・Ｄ１における干渉測定が通例利用可能である。ここで、Ｄ１は周波数デシメーション率を表す。

次に、ＶＣＵ １３０は、それぞれの誤差測定値

についてデマッピングエラーが生じたかどうかを、報告されたコンステレーション点インデックス

を、対応する送信パイロット周波数サンプルを変調するために用いられた対応する送信パイロットディジット

と比較することによって、決定する。実際に、ＶＣＵ １３０は、下りおよび上り方向の両方における所与の伝送回線のために構成された正確なパイロット系列の正確な知識を有し、それゆえ、所与の伝送回線、所与の通信方向および所与のシンボル期間のために用いられた実際の送信コンステレーション点

を容易に導き出すことができる。

不一致が検出された場合には、このとき、デマッピングエラーが生じており、それに応じて、ＶＣＵ １３０は、報告されたスライサ誤差値を訂正する：

ここで、

は、訂正されたスライサ誤差値を表し、

は、報告されたコンステレーション点インデックス

から直接導き出される。

次に図３Ｂに関して、およびパイロット信号を変調するためにＢＰＳＫが用いられるとなおも仮定すると、伝送回線を通じて被った強いクロストークのために決定境界線３４０を横切る、別の受信された周波数サンプル３１２が描かれている。その結果、通常状態３２１（＋１）が送信されたにもかかわらず、受信機は受信周波数サンプルを誤ったコンステレーション点３２２（−１）上にデマッピングし、それゆえ、誤った誤差ベクトル３３２を報告し、それによって、クロストーク推定プロセスを実質的に偏らせてしまう。このようなデマッピングエラーが生じた場合には、ＶＣＵ １３０は式１０に従って誤差ベクトルを元の正しい値３３３に訂正する。

最後に、ＶＣＵ １３０は、周波数インデックスｋにおける妨害回線Ｌｊから被妨害回線Ｌｉ内への等化されたクロストーク係数Ｈ_ｉ，ｊ（ｋ）／Ｈ_ｉ，ｉ（ｋ）の推定を得るために、完全な収集サイクルにわたり被妨害回線Ｌｉを通じて測定されたＬ個の（場合により、訂正された）誤差測定値

を、妨害回線Ｌｊを通じて送信されたパイロット系列のそれぞれのパイロットディジットと相関させる。パイロット系列は相互に直交するため、他の妨害回線からの寄与はこの相関ステップの後に０に減少する。

次に、ＶＣＵ １３０は、そのように決定されたクロストーク係数からのプリコーディング行列Ｐおよびクロストーク除去行列Ｇの計算または更新に進むことができる。ＶＣＵ １３０は、プリコーディング行列Ｐおよびクロストーク除去行列Ｇの係数を計算するために１次もしくは２次行列反転を用いるか、またはプリコーディング行列Ｐおよびクロストーク除去行列Ｇの係数をそれらの最適値に更新するためにＬＭＳ反復アルゴリズムを用いることができる。

用語「〜を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、その後に列挙される手段に限定されるものと解釈されるべきではないことに留意されたい。それゆえ、表現「手段ＡおよびＢを備えるデバイス」の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなるデバイスに限定されるべきではない。それは、本発明に関して、デバイスの関連構成要素はＡおよびＢであることを意味する。

用語「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」は、直接接続のみに限定されるものと解釈されるべきではないことにさらに留意されたい。それゆえ、表現「デバイスＢに結合されるデバイスＡ」の範囲は、デバイスＡの出力がデバイスＢの入力に直接接続され、および／またはその逆であるデバイスまたはシステムに限定されるべきではない。それは、Ａの出力とＢの入力との間、および／またはその逆の間に、他のデバイスまたは手段を含む経路であってもよい、経路が存在することを意味する。

説明および図面は単に本発明の原理を示しているにすぎない。それゆえ、当業者は、本明細書において明示的に説明されるかまたは示されていなくても、本発明の原理を具現化し、その趣旨および範囲内に含まれるさまざまな機構を考案することができるであろうことが理解されるであろう。さらに、本明細書に列挙されている全ての例は主として、本発明の原理、および発明者（単数または複数）によって当技術を促進するために提供されたコンセプトを読者が理解するための、単なる教育上の目的のためのものにすぎず、上記の具体的に列挙されている例および条件に限定することなく解釈されるべきであることが明示的に意図されている。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにそれらの特定の例を列挙する本明細書における全ての説明は、それらの均等物を包含することが意図されている。

図に示されるさまざまな要素の機能は、専用ハードウェア、ならびに適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行する能力を有するハードウェアの使用を通じて提供されてもよい。プロセッサによって提供される場合には、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、または複数の個々のプロセッサであって、そのうちのいくつかは共有されてもよい、プロセッサによって提供されてもよい。さらに、プロセッサは、ソフトウェアを実行する能力を有するハードウェアに排他的に言及するように解釈されるべきではなく、制限なく、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）、等を暗黙のうちに含んでもよい。リードオンリーメモリ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）、および不揮発性記憶装置等の、従来の、および／または特注の、その他のハードウェアが同様に含まれてもよい。

Claims (13)

1. 伝送回線（Ｌｉ）に結合するための送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）であって、クロストーク探査信号の受信の間に、クロストーク探査信号の受信された周波数サンプル（３１１、３１２）と、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点（３２１、３２２）との間の誤差ベクトル（３３１、３３２）を測定し、測定された誤差ベクトルを示す誤差情報（
   

   

   ）をクロストーク推定のためにベクタリングコントローラ（１３０）に報告するように構成される、送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）において、
   送受信機は、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点を示すデマッピング情報（
   

   

   ）をベクタリングコントローラに報告するようにさらに構成される、送受信機。
2. デマッピング情報が、受信された周波数サンプルをデマッピングするために用いられるコンステレーション格子のコンステレーション点（３２１、３２２）の順序付けされたインデックス表現から選択されたインデックス値（
   

   

   ）を含む、請求項１に記載の送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）。
3. コンステレーション格子が２位相偏移キーイングＢＰＳＫコンステレーション格子であり、デマッピング情報が、報告される周波数サンプル毎に１ビットを含む、請求項２に記載の送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）。
4. コンステレーション格子が４位相偏移キーイングＱＰＳＫコンステレーション格子であり、
   デマッピング情報が、報告される周波数サンプル毎に２ビットを含む、請求項２に記載の送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）。
5. 誤差情報が、測定された誤差ベクトルの定量化された同相のＩ成分および直角位相のＱ成分を含む、請求項１に記載の送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）。
6. 測定された誤差ベクトルのＩ／Ｑ成分が、浮動小数点数表現を用いて定量化される、請求項５に記載の送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）。
7. 測定された誤差ベクトルのＩ／Ｑ成分が、共通の指数値を用いる、請求項６に記載の送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の送受信機（２１０ｉ）を備える加入者デバイス（２００）であって、
   加入者デバイスは伝送回線を通じてベクタリングコントローラに通信可能に結合される、加入者デバイス（２００）。
9. 請求項１から７のいずれか一項に記載の送受信機（１１０ｉ；）を含むアクセスノード（１００）。
10. 伝送回線（Ｌｉ）へのクロストーク係数を推定するためのベクタリングコントローラ（１３０）であって、クロストーク探査信号の送信の間に、クロストーク探査信号の受信された周波数サンプル（３１１、３１２）と、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点（３２１、３２２）との間の送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）によって測定された誤差ベクトル（３３１、３３２）を示す誤差情報（
    

    

    ）を受信するように構成される、ベクタリングコントローラ（１３０）において、
    ベクタリングコントローラは、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点を示すデマッピング情報（
    

    

    ）を送受信機から受信し、受信された誤差情報および受信されたデマッピング情報の両方に基づきクロストーク係数を推定するようにさらに構成される、ベクタリングコントローラ（１３０）。
11. 請求項１０に記載のベクタリングコントローラ（１３０）を含むアクセスノード（１００）。
12. 伝送回線（Ｌｉ）を通じたクロストークを測定するための方法であって、クロストーク探査信号の受信の間に、クロストーク探査信号の受信された周波数サンプル（３１１、３１２）と、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点（３２１、３２２）との間の誤差ベクトル（３３１、３３２）を測定するステップと、測定された誤差ベクトルを示す誤差情報（
    

    

    ）をクロストーク推定のためにベクタリングコントローラ（１３０）に報告するステップと、を含む、方法において、
    方法は、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点を示すデマッピング情報（
    

    

    ）をベクタリングコントローラに報告するステップをさらに含む、方法。
13. 伝送回線（Ｌｉ）へのクロストーク係数を推定するための方法であって、クロストーク探査信号の送信の間に、クロストーク探査信号の受信された周波数サンプル（３１１、３１２）と、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点（３２１、３２２）との間の送受信機（１１０ｉ、２１０ｉ）によって測定された誤差ベクトル（３３１、３３２）を示す誤差情報（
    

    

    ）を受信するステップを含む、方法において、
    方法は、受信された周波数サンプルがデマッピングされる選択されたコンステレーション点を示すデマッピング情報（
    

    

    ）を送受信機から受信するステップと、受信された誤差情報および受信されたデマッピング情報の両方に基づきクロストーク係数を推定するステップと、をさらに含む、方法。

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