JP2017523699A - シングルループアンバンドリングによる拡張されたベクタリング動作 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の相互干渉する加入者回線（５０）を介した通信に用いられる伝送リソースを管理する方法に関する。本発明の実施形態によれば、方法は、共通の周波数レンジ（６０）を割り当てることを含み、その共通の周波数レンジにおいて第１のキャリアの組が複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して通信するように構成される。複数の加入者回線は、自身らに結合された加入者回線の間のクロストークを低減させるように構成された複数の独立したベクタリングプロセッサ（２１）の間で送られ、それによって複数の加入者回線が複数の異なるベクタリンググループ（Ｇ１、Ｇ２）へと組織化される。本方法はさらに、複数の追加の不連続な周波数レンジ（７１、７２）を、複数のベクタリンググループのそれぞれ１つに割り当てることを含み、その周波数レンジにおいて第２のキャリアの組が、複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して拡張された通信を行うように構成される。第２のキャリアの組は、それぞれの加入者回線が所属するそれぞれのベクタリンググループへと割り当てられたそれぞれの不連続な周波数レンジにおいて構成される。本発明はまた、複数の相互干渉する加入者回線を介した通信に用いられる伝送リソースを管理するネットワークマネージャ（３１０）に関し、加入者回線を介した通信チャネルを動作させるように構成された送受信機（１１０、２１０）に関する。

Description

本発明は、有線通信システム内のクロストークの低減に関する。

クロストーク（またはチャネル間干渉）は、例えばデジタル加入者線（ＤＳＬ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）通信システムなどの、多入力多出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）有線通信システムのチャネル障害の主な発生元である。

より高いデータ速度の要望が高まるにつれ、ＤＳＬシステムはより高い周波数バンドへと展開していき、隣接する伝送回線（換言すると、例えばケーブルバインダ内の捻じられた銅線の対である伝送回線などの、全長の部分または全体にわたって接近している伝送回線）間のクロストークがより顕著である（周波数が高いほど、結合が強くなる）。

クロストークを低減するために、および実効スループット、到達距離、および回線の安定性を最大にするために、異なる策略が発展してきた。これらの技法はマルチユーザの信号調整（以下本明細書ではベクタリング）への静的または動的なスペクトル管理技法から、徐々に展開している。

チャネル間の干渉を低減する１つの技法は合同信号プレコーディングである。送信データ符号は、それぞれの通信チャネルにわたって送信される前に、プレコーダを通って合同的に通される。プレコーダは、プレコーダおよび通信チャネルの連結が、受信機におけるチャネル間干渉をほとんどまたは全く発生させないようにするものである。

チャネル間干渉を低減させるさらなる技法は、合同信号後処理である。受信データ符号は検出される前にポストコーダを介して合同して通される。ポストコーダは、通信チャネルおよびポストコーダの連結が、受信機におけるチャネル間干渉をほとんどまたは全く発生させないようにするものである。

より形式的には、ベクタリングされたシステムは以下の線形モデルによって記載される。
Ｙ（ｋ）＝Ｈ（ｋ）Ｘ（ｋ）＋Ｚ（ｋ）（１）
ここで、キャリア添え字ｋに応じて、Ｎ成分複素ベクトルＸはＮ個のベクタリングされたチャネルへ送信された符号、Ｎ成分複素ベクトルＹはＮ個のベクタリングされたチャネルから受信された符号の、それぞれ個別の周波数表現を意味する。Ｎ×Ｎ複素行列Ｈは、以下のチャネル行列と呼ばれる。チャネル行列Ｈの（ｎ，ｍ）成分Ｈ_ｎｍは、通信システムが、ｍ番目のチャネル入力に送信された信号に応答して、ｎ番目のチャネル出力にどのように信号を生成するかを表すものである。チャネル行列の対角成分はダイレクトなチャネル結合を表し、チャネル行列の非対角成分（クロストーク係数とも呼ばれる）はチャネル間結合を表す。また、Ｎ成分複素ベクトルＺは、例えば無線周波数干渉（ＲＦＩ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）または熱雑音などの、Ｎ個のチャネル上の加法性ノイズを意味する。

線形信号プレコーディングおよび後処理は、行列の積によって有利に実装される。

ダウンストリームにおいて、線形プレコーダは、送信ベクトルＵ（ｋ）とプレコーディング行列Ｐ（ｋ）の周波数領域における行列の積を求める。すなわち、式（１）においてＸ（ｋ）＝Ｐ（ｋ）Ｕ（ｋ）であり、プレコーディング行列Ｐ（ｋ）は全体チャネル行列Ｈ（ｋ）Ｐ（ｋ）を対角化するものであり、全体チャネルＨ（ｋ）Ｐ（ｋ）の非対角係数、すなわちチャネル間干渉がほぼゼロに低減されることを意味する。

実用的には、そして一次近似として、それぞれの妨害回線からの現実のクロストーク信号によって受信機に破壊的な干渉を行うダイレクトな信号と共に、プレコーダは逆位相クロストーク前置補償信号を被妨害回線に重ね合わせる。

アップストリームにおいて、線形ポストコーダは、送信ベクトルＵ（ｋ）を回復するように、受信ベクトルＹ（ｋ）とクロストークキャンセル行列Ｑ（ｋ）の周波数領域における行列の積を求める（チャネル等化および出力規格化の後に）。クロストークキャンセル行列Ｑ（ｋ）は全体チャネル行列Ｑ（ｋ）Ｈ（ｋ）を対角化するものであり、全体チャネルＱ（ｋ）Ｈ（ｋ）の非対角係数、すなわちチャネル間干渉がほぼゼロに低減されることを意味する。

信号ベクタリングは通常はアクセスノード内で行われ、すべての加入者回線に同時に送信された、またはすべての加入者回線から同時に受信された、すべてのデータ符号は利用可能である。例えば、信号ベクタリングは有利には中央局（ＣＯ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｏｆｆｉｃｅ）に配備される、または、加入者宅内により近いファイバが供給されたリモートユニット（路上キャビネット、電柱キャビネットなど）として配備される、デジタル加入者線アクセスマルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）内で行われる。信号のプレコーディングはダウンストリーム通信（顧客宅内に向かって）に特に適切であり、一方、信号の後処理はアップストリーム通信（顧客宅内からの）に特に適切である。

ベクタリンググループ、すなわちその信号が合同して処理される通信回線の組の選択は、良好なクロストーク低減作用を達成するためにかなり重大である。ベクタリンググループ内で、各通信回線がグループの他の通信回線にクロストークを誘起する妨害回線として考えられ、同じ通信回線がグループの他の通信線からクロストークを受ける被妨害回線として考えられる。ベクタリンググループに属していない回線からのクロストークはエイリアンノイズとして取り扱われ、キャンセルされることがない。

理想的には、ベクタリンググループは、物理的に、および顕著に相互作用する通信回線の組全体と一致すべきである。けれども、法律的な、または技術的な制約によって、そのような徹底的な手法は阻止されることがあり、そのような場合、ベクタリンググループは物理的に相互作用するすべての回線のうちの部分集合のみを含むものとなり、それによって得られるベクタリング利得が限定される。

例えば、ある国において規制機関はサブループアンバンドリング（ＳＬＵ：Ｓｕｂ−Ｌｏｏｐ Ｕｎｂｕｎｄｌｉｎｇ）を有することを要求し、それによって競合地域電話会社（ＣＬＥＣ：Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｌｏｃａｌ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｃａｒｒｉｅｒ）として知られている新しい通信プロバイダ企業が銅設備への物理的なアクセスを許可され、現役地域電話会社（ＩＬＥＣ：Ｉｎｃｕｍｂｅｎｔ Ｌｏｃａｌ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｃａｒｒｉｅｒ）のネットワーク設備と共に自分自身のネットワーク設備を設置することが可能となる。この配備モデルにおいて、異なるオペレータの回線は通常は同じケーブルまたはケーブルバインダを共有する。回線は調整されていない異なるネットワーク設備に接続されるため、得られるベクタリング利得は低減され、「エイリアン」妨害のクロストークレベルによっては５から１０％程度の低さになりうる。

いくつかの国では、ＳＬＵはベクタリングの配備の場合に除外されている。代わりに、ＩＬＥＣまたは任意の指定されたオペレータは、１つまたは複数の中央アグリゲーションポイントで加入者の個々のレイヤー２（Ｌ２）またはレイヤー３（Ｌ３）ビットストリームへのアクセスを供給する。その他のオペレータはアグリゲーションポイントに接続して、それぞれの加入者から関連するビットストリームをピックアップする。

第２の選択は、オペレータが自分自身の機器供給業者を用いることを許可しながらも「ＤＳＬＡＭ間」ベクタリングを可能にするということであろう。しかしながら、これは理論的および技術の観点からは実現可能でありうるが、非標準なベクタリングインターフェイスおよびアルゴリズムが競合業者の間で同意される必要があり、それによりこの解決方法は現実的には実現不可能となる。

本発明の目的は、ＳＬＵの場合のベクタリングの性能を向上させることである。

本発明の第１の態様によれば、複数の相互干渉する加入者回線を介した通信に用いられる伝送リソースを管理する方法は、共通の周波数レンジを割り当てることを含み、その共通の周波数レンジにおいて第１のキャリアの組が複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して通信するように構成される。複数の加入者回線は、自身らに結合された加入者回線の間のクロストークを低減させるように構成された複数の独立したベクタリングプロセッサの間で送られ、それによって複数の加入者回線が複数の異なるベクタリンググループへと組織化される。本方法はさらに、複数の追加の不連続な周波数レンジを、複数のベクタリンググループのそれぞれ１つに割り当てることを含み、その周波数レンジにおいて第２のキャリアの組が、複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して拡張された通信を行うように構成される。第２のキャリアの組は、それぞれの加入者回線が所属するそれぞれのベクタリンググループへと割り当てられたそれぞれの不連続な周波数レンジにおいて構成される。

本発明の別の態様によれば、相互干渉する複数の加入者回線を介した通信に用いる伝送リソースを管理するネットワークマネージャが、共通の周波数レンジを割り当てるように構成され、その周波数レンジにおいて第１のキャリアの組が複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して通信するように構成される。複数の加入者回線は、自身らに結合された加入者回線の間のクロストークを低減させるように構成された複数の独立したベクタリングプロセッサの間で送られ、それによって複数の加入者回線が複数の異なるベクタリンググループへと組織化される。ネットワークマネージャはさらに、複数の追加の不連続な周波数レンジを、複数のベクタリンググループのそれぞれ１つに割り当てるように構成され、その周波数レンジにおいて第２のキャリアの組が、複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して拡張された通信を行うように構成される。第２のキャリアの組は、それぞれの加入者回線が所属するそれぞれのベクタリンググループへと割り当てられたそれぞれの不連続な周波数レンジにおいて構成される。

本発明のさらに別の態様によれば、送受信機は、上記の方法にあるとおりに構成された第１のおよび第２のキャリアの組によって加入者回線において通信チャネルを作動させるように構成される。

そのような送受信機は、例えばＤＳＬＡＭ、イーサネット（登録商標）スイッチ、エッジルータなどの銅設備を介して、ＣＯにおいて配備されて、あるいは加入者宅内により近いファイバが供給されたリモートユニット（路上キャビネット、電柱キャビネット等）として、加入者装置からの／への有線通信をサポートするアクセスノードの部分を形成してもよい。

そのような送受信機は、例えば、モデム、ゲートウェイ、パーソナルコンピュータなどの、加入者回線を介して有線通信をサポートする加入者装置の部分を形成してもよい。

本発明の一実施形態によれば、不連続な周波数レンジは複数のベクタリンググループの間の公平性基準に基づいて決定される。

本発明の一実施形態によれば、公平性基準は複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して達成可能なビットレートを均衡させることを目標とする。

本発明の一実施形態によれば、公平性基準は複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して達成可能な最小ビットレートを保障することを目標とする。

本発明の一実施形態によれば、不連続な周波数レンジは共通の周波数レンジより高くに位置する。

本発明の一実施形態によれば、不連続な周波数レンジは２つ以上の隣接しない周波数インターバルを個々に含む。

本発明の一実施形態によれば、不連続な周波数レンジはさらなる共通の周波数レンジの不連続スペクトルマスキングによって定義される。

本発明の一実施形態によれば、同一のベクタリンググループに所属する複数の加入者回線の間のクロストーク低減は、第２のキャリアの組に対して制約される。

本発明の一実施形態によれば、複数の加入者回線はデジタル加入者線ＤＳＬ回線である。

本発明による方法の実施形態は、本発明によるネットワークマネージャの実施形態に対応し、本発明による送受信機の実施形態に対応する。

本発明は、ベクタリングトポロジーに基づく拡張された周波数レンジを介した周波数分割複信（ＦＤＤ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）技法を用いることを提案する。それはすなわち、加入者回線とそれぞれのベクタリンググループの間の連結である。拡張された周波数レンジは重なり合わない周波数バンドに分割され、各不連続な周波数バンド（またはそれらの組）は異なるオペレータ（したがって、互いの間で連係しない）によって制御された、異なるベクタリンググループに割り当てられる。周波数バンドあたり、１つのオペレータの回線のみがアクティブとなり、そのバンドにおける適切なベクタリング利得が可能となる。

拡張された周波数レンジは、好ましくは、公称の通信に用いられる共有周波数レンジよりも高く選択される。例えば、ＶＤＳＬ２ １７ａプロファイルよりも高い、１７．６から３０または３４ＭＨｚにわたる追加の周波数レンジを使用してもよい。

添付の図面と共にとられる実施形態の以下の記載を参照することによって、本発明の上記の、またはその他の目的および特徴はより明らかになり、本発明自体が最良の理解を得られるであろう。

ＳＬＵを有するアクセス設備の概略図である。 本発明による周波数割り当てスキームを示す図である。 アクセスノードに関するさらなる詳細を示す図である。 様々なループ長に対する、本発明によって達成可能なビットレートの図である。

図１において、ＳＬＵを有するアクセス設備１が示される。アクセス設備は２つの異なるオペレータによってインストールおよび制御される２つのアクセスノードを含む。通常は、２つのアクセスノード２０は、例えばＣＯにおいて、または共有されるか共同設置されたキャビネット内で、共通の位置を共有する。アクセスノード２０は１つまたは複数の光ファイバを介して、それぞれのネットワークユニット１０に結合され、さらにそれぞれの加入者回線５０を介して、様々な加入者宅内における顧客宅内機器（ＣＰＥ：Ｃｕｓｔｏｍｅｒ Ｐｒｅｍｉｓｅｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）３０に結合される。

２つのアクセスノード２０に結合された加入者回線５０は、共通のバインダまたはケーブル４０内ですべて共にバンドルされ、したがって互いにクロストークを誘起し、次に加入者宅内への最終的な接続のための専用のループセグメントを介して延びる。伝送媒体は、通常は銅製のシールドなしツイストペア線（ＵＴＰ：Ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｐａｉｒｓ）からなる。

共通のアクセスセグメント４０内で誘起されるクロストークを低減し、それぞれの加入者回線５０を介して達成可能な通信データレートを増加させるように、アクセスノード２０は個々に、加入者回線５０へと送信されるかそこから受信されるデータ符号を合同で処理する１つまたは複数のベクタリングプロセッサユニット２１（またはＶＰＵ）を含む。

ところが、ＶＰＵ２１は互いから独立して動作し、したがって、それら自身の加入者回線間のクロストークをキャンセルするにすぎない。他のアクセスノードに結合された加入者回線によって誘起されたクロストークはキャンセルされず、エイリアンノイズとして取り扱われる。例えば、加入者回線５０_３および５０_４によって加入者回線５０_１および５０_２に誘起されたクロストークは、ＶＰＵ２１_１によってはキャンセルされない。その逆に、加入者回線５０_１および５０_２によって加入者回線５０_３および５０_４に誘起されたクロストークは、ＶＰＵ２１_２によってはキャンセルされない。加入者回線５０はしたがって、２つの異なるベクタリンググループＧ１およびＧ２に組織化される。それゆえに、ベクタリング利得は限定され、５から１０％を超えることはほとんどない。

図２に、ＳＬＵの場合にベクタリング動作を向上させることを目的とする、本発明によるいくつかの周波数割り当てスキームが見られる。

例示的な実施形態として、すべての加入者回線は、２５ｋＨｚまたは１３８ｋＨｚから１７．６ＭＨｚまでにわたり、ＶＤＳＬ２ １７ａプロファイルに対応する公称周波数レンジ６０によって初期に動作するＶＤＳＬ２回線である。そして公称周波数レンジ６０は１７．６ＭＨｚから３０または３４ＭＨｚまでにわたる周波数レンジ７０（またはＶＰＬＵＳ）によって拡張される。周波数レンジ６０および７０はダウンストリームおよびアップストリーム方向のそれぞれに割り当てられた周波数サブバンドを含む（図示されない）。

周波数レンジ６０が様々なオペレータの間で共有され、そのバンドのベクタリング動作が前述のような最適とは言えなくなる一方、拡張された周波数レンジ７０は不連続な周波数バンドに分割され（図２の周波数バンド７１から７８を参照）、それぞれのオペレータに個々に割り当てられ、そのほかにそれらのオペレータによって管理されるそれぞれのベクタリンググループに割り当てられる。このようにして、１つのオペレータの１つの回線のみが任意の所与のキャリア周波数で送信されることが期待されるため、拡張された周波数レンジ７０におけるベクタリング動作は最適なものとなる。

重なり合わない周波数バンドがそれぞれの分割された周波数によって定義される（図２の周波数ｆ１からｆ８を参照）。分割された周波数の数は、用いられる周波数割り当てスキームに従属するのと同様に、サービスされる必要があるオペレータの数にも従属する。

分割された周波数は前もって決定されていてもよい（例えば、国家的規制機関による国規模の定義）。または、キャビネットロケーションによって異なる分割周波数が設定されてもよい。

分割された周波数は、拡張された周波数レンジ７０を、必ずしも等しい長さのインターバルに分割しなくともよく、バインダ内に存在するすべてのオペレータの間の最善の歩み寄りを行うように外部ソフトウェアツールによって調整されてもよい。例えば、分割された周波数は可能な限りループ長を大きくするように、すべてのオペレータに対して同等に公平性を与えるように決定されてもよく、代替として、最小限の保証されたビットレートを達成するようにすべてのオペレータに対して同等に公平性を与えるように決定されてもよい（例えば、すべてのオペレータが所与の最大ループ長のために７０Ｍｂｐｓを達成可能とすべきである）。

例えば図２の一番下のプロットに描かれているように（３つのオペレータによる変形スキーム）、それぞれのオペレータに割り当てられたそれぞれの周波数バンドがインターリーブすることで、オペレータ間の公平性が向上することは注目に値する。

図３には、本発明により動作するように構成されたアクセス１００およびＣＰＥ２００の詳細な記載が見られる。アクセスノード１００はＮ個の加入者回線Ｌ_１からＬ_Ｎをそれぞれ介して、Ｎ個のＣＰＥ２００_１から２００_Ｎに結合され、それらは１つの所与のベクタリンググループの部分を形成するようにされている。

アクセスノード１００は以下を含む：
− Ｎ個の送受信機１１０_１から１１０_Ｎ、
− ＶＰＵ１２０、
− ＶＰＵ１２０の動作を制御するベクタリング制御ユニット１３０（またはＶＣＵ）、および
− 通信コントローラ１４０（またはＣＴＲＬ）。

ＣＰＥ２００は個々に送受信機２１０を含む。

送受信機１１０は、個々にＶＰＵ１２０、ＶＣＵ１３０、通信コントローラ１４０、および加入者回線Ｌ_１からＬ_Ｎを介してリモートの送受信機２１０に結合される。ＶＣＵ１３０はさらにＶＰＵ１２０に結合される。通信コントローラ１４０はさらに、データ通信ネットワーク３２０を介してネットワークマネージャ３１０（またはＮＭ）に結合される。

通信コントローラ１４０は加入者回線Ｌ_１からＬ_Ｎを介して送受信機１１０および１２０によって用いられる通信パラメータを構成する。通信コントローラ１４０はネットワークマネージャ３１０の管理的制御のもとで動作する。

より具体的には、ネットワークマネージャ３１０は加入者回線Ｌ_１からＬ_Ｎを介した通信に用いられるべき周波数レンジを決定する。ネットワークマネージャ３１０は、すべてのオペレータによって用いられ、例えば１３８ｋＨｚから１７．６ＭＨｚまでにわたるＶＤＳＬ２ １７ａ周波数レンジ６０に対応する、第１の公称周波数レンジを決定し、１つのオペレータのみによる専用の使用のための第２の公称周波数レンジを決定する。第２の周波数レンジは、１７．６ＭＨｚから３０または３４ＭＨｚまでにわたる拡張された周波数レンジ７０の部分集合である。

ネットワークマネージャ３１０は、特定のネットワーク展開に最も適するように、送受信機１１０および２１０によって加入者回線Ｌ_１からＬ_Ｎを介して行われるチャネル測定に基づいて、第２の周波数レンジを調整することができる。チャネル測定は、例えば、信号対雑音比（ＳＮＲ）測定、経路損失測定、またはループ長測定を参照してもよい。

第１の周波数レンジおよび第２の周波数レンジは、キャリアマスクＣＡＲＭＡＳＫによって定義される。ＣＡＲＭＡＳＫは、値がネットワークマネージャ３１０によって制御される管理情報ベース（ＭＩＢ：Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂａｓｅ）パラメータである（図３の｛ＣＡＲＭＡＳＫ_ｎ｝_{ｎ＝１．．Ｎ}を参照）。ＣＡＲＭＡＳＫパラメータは許容可能な周波数インターバルのリストを含み、それぞれが、終了周波数インデックスが後に続く開始周波数インデックスとして定義される。それらのインターバルの外側では一切の伝送は許容されず、このことは、それらのインターバルの外側にインデックスがあるキャリアの利得はゼロに設定されることを意味する。残りのキャリアの利得は、特定のネットワーク配備に適用可能な所定のパワースペクトル密度（ＰＳＤ：Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）マスクによって設定される。

そのようなスペクトルマスキングは、共通の拡張された周波数バンドから定義された重なり合わない周波数バンドを、異なるオペレータが用いることを可能にする。

通信コントローラ１４０は、ＣＡＲＭＡＳＫパラメータをそれぞれの送受信機１１０に送る。送受信機１１０は、バンドプランからダウンストリーム方向およびアップストリーム方向のサポートされるキャリアの組を構成する。バンドプランは、所与の伝送プロファイルに関するダウンストリームおよびアップストリームそれぞれの通信バンドを定義し、ＣＡＲＭＡＳＫパラメータによって与えられた制約を十分考慮している。そして、アップストリームキャリアの組は、初期化の最中にリモートの送受信機２１０へ通信される（図３の｛ＳＵＰＰＯＲＴＥＤＣＡＲＵＳ_ｎ｝_{ｎ＝１．．Ｎ}を参照）。

送受信機１１０および２１０はそれぞれ以下を含む：
− デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１１１、および
− アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１１２。

ＡＦＥ１１２および２１２は個々にデジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）およびアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）、送信信号を増幅して伝送回線を駆動するラインドライバ、ならびに可能な限り小さいノイズで受信信号を増幅する低ノイズ増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を含む。

ＡＦＥ１１２および２１２はさらに、バンド外干渉を受け入れずに適切な通信周波数バンド内に信号エネルギーを制限する送信フィルタおよび受信フィルタを含む。送信および受信フィルタは、送受信機１１０および２１０が動作することが期待される共有周波数レンジおよび拡張された周波数レンジの両方を含む所定の周波数レンジに従って設計される。

ダウンストリームおよびアップストリーム通信が個々のおよび重なり合わない周波数バンドにおいて同一の伝送媒体で同時に動作する周波数分割複信（ＦＤＤ）動作の場合、ＡＦＥ１１２および２１２は、低い送信機−受信機結合比を達成しながら、送信機出力を伝送媒体へ、伝送媒体を受信機入力へ結合するハイブリッドをさらに含む。ＡＦＥは、さらなる範囲に結合比を減少させるエコーキャンセレーションフィルタをさらに収容してもよい。

ダウンストリームおよびアップストリーム通信が同一の周波数バンドで動作するが個々の重なり合わないタイムスロットで動作する、時分割複信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）動作の場合、送信機と受信機が交互モードで動作するのでハイブリッドは除外されることが有利である。すなわち、送信回路がアクティブの間は受信回路がＯＦＦに切り替えられ（または受信信号が廃棄され）、その逆に、受信回路がアクティブの間は送信回路がＯＦＦに切り替えられる。

ＡＦＥ１１２および２１２は、伝送回線の特性インピーダンスに適合させるインピーダンスマッチング回路、伝送回線において発生する任意の電圧または電流サージをクリッピングするクリッピング回路、および伝送回線から送受信機をＤＣ分離させる分離回路（例えば変圧器）をさらに含む。

ＤＳＰ１１１および２１１は、それぞれの伝送回線におけるユーザトラフィックを伝達するダウンストリームおよびアップストリーム通信チャネルを動作させるように構成される。

ＤＳＰ１１１および２１１は、診断または管理コマンドおよび応答などの、制御トラフィックを伝送するように用いられるダウンストリームおよびアップストリーム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伝送媒体におけるユーザトラフィックと多重化される。

より具体的には、ＤＳＰ１１１および２１１は、ユーザおよび制御データをデジタルデータ符号に符号化および変調し、デジタルデータ符号からユーザおよび制御データを復調および復号するようになっている。

以下の送信ステップは、通常はＤＳＰ１１１および２１１内で実行される：
− データの符号化、例えばデータの多重化、フレーム化、スクランブル、エラー訂正符号化およびインターリーブ、
− 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基づい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、場合によってはトレリスコーディングによって、適切な送信コンステレーションポイントに各ビットのチャンクをマッピングする（キャリアそれぞれの振幅および位相と共に）ステップを含む、信号の変調、
− 信号のスケーリング、
− 逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、
− サイクリックプレフィックス（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）挿入、および、場合によっては、
− 時間ウィンドウイング。

以下の受信ステップは、通常はＤＳＰ１１１および２１１内で実行される：
− ＣＰ除去、および場合によっては時間ウィンドウイング、
− 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、
− 周波数等化（ＦＥＱ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＥＱｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）、
− すべての等化された周波数サンプルをそれぞれ適切なコンステレーション格子に当てはめ、格子のパターンはそれぞれのキャリアのビットローディングに従うステップ、場合によってはトレリスデコーディングによって、予想される送信コンステレーションポイントおよび対応する送信ビットシーケンスを検出するステップ、および、すべての検出されたビットのチャンクをキャリア順序付けテーブルに従って再順序付けするステップを含む、信号の復調および検出、
− データの復号、例えばデータの逆インターリーブ、エラー訂正、デスクランブル、フレーム識別（ｆｒａｍｅ ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ）および多重分離化。

使用される正確なデジタル通信テクノロジに依存して、これらの送信または受信ステップのいくつかは省略されることができ、いくつかの追加のステップが存在することができる。

ＤＳＰ１１１はさらに、合同信号プレコーディングに関する逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）の前にＶＰＵ１２０に送信周波数サンプルを供給するように、および、合同信号後処理に関する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ステップの後にＶＰＵ１２０に受信周波数サンプルを供給するように、構成される。

ＤＳＰ１１１はさらに、さらなる送信または検出のためにＶＰＵ１２０から訂正された周波数サンプルを受信するように構成される。代替として、ＤＳＰ１１１は、さらなる送信または検出の前に初期周波数サンプルに追加する訂正サンプルを受信してもよい。

ＶＰＵ１２０は伝送回線に誘起されるクロストークを低減するように構成される。このことは、予想されるクロストークの推定を前置補償するように送信周波数サンプルのベクトルＵにプレコーディング行列Ｐを乗ずることによって（ダウンストリーム）、または、被ったクロストークの推定を後置補償するように受信周波数サンプルのベクトルＹにクロストークキャンセル行列Ｑを乗ずることによって（アップストリーム）、達成される。

行列ＰまたはＱにおいて、行ｎは特定の被妨害回線Ｌ_ｎを表し、列ｍは特定の妨害回線Ｌ_ｍを表す。交差点において、妨害回線Ｌ_ｍから被妨害回線Ｌ_ｎへのクロストークを低減するように、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結合係数。

アクセスノード１００に結合された回線のみが、プレコーディング行列Ｐまたはクロストークキャンセル行列Ｑ内に現れる。別のアクセスノードに結合された回線および回線Ｌ_１からＬ_Ｎまでと共通のバインダを共有する回線はＶＰＵ１２０によっては取り扱われず、したがってそれらの干渉は低減されない。

ＶＰＵ１２０が公称の周波数レンジおよび拡張された周波数レンジの両方において、それぞれ部分的および最大ベクタリング利得でベクタリングを行うことができるか、拡張された周波数レンジのみにおいてベクタリングリソースをフォーカスすることができることに、さらに気づくべきである。

ＶＣＵ１３０は基本的に、ＶＰＵ１２０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して追跡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、プレコーディング行列Ｐおよびクロストークキャンセル行列Ｑの係数を初期化および更新するためのものである。

ＶＣＵ１３０は、ダウンストリームクロストーク推定に関する送受信機１１０による使用のためのダウンストリームパイロットシーケンス、および、アップストリームクロストーク推定に関する送受信機２１０による使用のためのアップストリームパイロットシーケンスのそれぞれを構成することによってまず起動する。アクティブに加入者回線Ｌ_１からＬ_Ｎに割り当てられたパイロットシーケンスは、｛Ｖ_ｎｔ｝_{ｎ＝１．．Ｎ，ｔ＝０．．Ｔ−１}として示され、相互に直交するパイロットシーケンスの組から選択される。パイロットシーケンスの長さはＴとして示され、典型的には加入者回線の数Ｎよりも大きい。

ＶＣＵ１３０は、ダウンストリーム通信の際にリモート送受信機２１０によって、および、アップストリーム通信の際にローカル送受信機１１０によって、パイロットディジットの検出の最中に測定されたそれぞれのスライサエラー｛Ｅ_ｎｔ｝_{ｎ＝１．．Ｎ，ｔ＝０．．Ｔ−１}を集める（図３の｛Ｅ_ｎｔ｝_{ｎ＝１．．Ｎ，ｔ＝０．．Ｔ−１，ｋ＝ＤＳ}および｛Ｅ_ｎｔ｝_{ｎ＝１．．Ｎ，ｔ＝０．．Ｔ−１，ｋ＝ＵＳ}を参照。ここで、Ｋ＝ＤＳおよびＫ＝ＵＳはそれぞれ、ダウンストリームパイロットキャリアの組およびアップストリームパイロットキャリアの組を示す）。

ＶＣＵ１３０は、妨害回線Ｌ_ｍから被妨害回線Ｌ_ｎへの公称のまたは残りのクロストーク係数を推定するように、所与の被妨害回線Ｌ_ｎにおけるＴ個の連続エラーサンプル｛Ｅ_ｎｔ｝_{ｔ＝０．．Ｔ−１}のシーケンスを、それぞれの妨害回線Ｌ_ｍにおいて送信されたパイロットシーケンス｛Ｖ_ｍｔ｝_{ｔ＝０．．Ｔ−１}に相関させる（いくらかのパワー正規化の後で）。

ＶＣＵ１３０は次に、プレコーディング行列Ｐの係数およびクロストークキャンセル行列Ｑの係数を、そのように推定されたクロストーク係数から、行列反転（１次または２次の反転、完全反転）、加法または乗法による行列の更新などの技法によって決定する。

図４に、期待されるダウンストリームビットレートが適用可能なループ長に対してプロットされた、プロットが見られる。２５および５０分布センタイルに対応する（加入者の全体数の２５％および５０％が、言及された値よりも小さいか等しいループ長を有すると期待される、という意味である）ループ長は、２つの鉛直線としてプロットされている。

曲線４０１は、公称のＶＤＳＬ１７ａ周波数レンジのみの使用に対応し、合計４８の相互干渉する回線が、２つの異なるオペレータＯｐ．１およびＯｐ．２によって動作させられた２４の加入者回線の２つの異なるベクタリンググループに組織化されることを前提としている。

曲線４０２および４０３は、１７．６ＭＨｚから３０ＭＨｚまで拡張された周波数レンジＶＰＬＵＳとＶＤＳＬ１７ａ周波数レンジの両方の使用に対応する。ＶＰＬＵＳ周波数レンジは第１および第２のオペレータに割り当てられた２つの等しい周波数バンドに分割される。第１の周波数バンドは１７．６ＭＨｚから２４ＭＨｚまでにわたり、オペレータＯｐ．１に割り当てられる。第２の周波数バンドは２４ＭＨｚから３０ＭＨｚまでにわたり、第２のオペレータＯｐ．２に割り当てられる。

見られるように、すべての加入者のほぼ６０％が最小保証ビットレートとしての１００Ｍｂｐｓを達成可能である。また、第１のオペレータＯｐ．１は受ける経路損失が低くなる低いほうの周波数バンドを使用するため、第１のオペレータＯｐ．１（曲線４０２）によって達成可能なビットレートは第２のオペレータＯｐ．２（曲線４０３）によって達成可能なビットレートよりも高い。したがって、オペレータＯｐ．１とＯｐ．２の間に公平性をもたらし、曲線４０２と４０３を互いに近づけるように、２４ＭＨｚの分割点を下のほうへ動かすことが可能である。

用語「含む」は、その後に挙げられた手段に制限されるものとして解釈されるべきではないことに気づくべきである。したがって、表現「手段ＡおよびＢを含む装置」の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。本発明に関しては装置の関連する構成要素がＡおよびＢである、という意味である。

さらに、用語「結合された」は、直接の接続のみに制限されるものとして解釈されるべきではないことに気づくべきである。したがって、表現「装置Ｂに結合された装置Ａ」の範囲は、装置Ａの出力が装置Ｂの入力に直接に接続される、および／または、その逆も同様である装置またはシステムに限定されるべきではない。Ａの出力とＢの入力の間に経路が存在する、および／または、その逆も同様であることを意味し、他の装置または手段を含む経路であってもよい。

発明の詳細な説明および図面は本発明の原理を例示したにすぎない。本明細書に明示的に記載あるいは図示されていなくとも、本発明の原理を具現化する様々な配置を、当業者は考案可能であることが、したがって理解される。さらに、本明細書に挙げられたすべての例は主に、本発明の原理および発明者が通常技術を前進させるために貢献した概念を読者が理解する手助けとしての、教育上の目的のためのみであることを明示的に意図するものであり、そのような具体的に挙げられた例および条件への限定がないものとして解釈されるべきである。さらに、本明細書で原理、態様、および発明の実施形態、ならびにその具体的な例を挙げるすべての文は、それらの均等物を包含することを意図されたものである。

図面に示される様々な要素の機能は、適切なソフトウェアとともにソフトウェアを実行することが可能なハードウェアと同様に、専用のハードウェアの使用によって提供されてもよい。プロセッサによって提供された際に、機能は単一の専用のプロセッサによって提供されてもよく、単一の共有のプロセッサによって提供されてもよく、または、そのうちいくつかは共有であってもよい複数の個々の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ことが可能なハードウェアを排他的に参照するものと解釈されるべきではなく、デジタル信号プロセッサ（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（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などを、限定なく黙示的に含んでもよい。他のハードウェア、従来のおよび／または特別注文の、例えばリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性記憶装置などが、含まれてもよい。

Claims (13)

1. 複数の相互干渉する加入者回線（５０）を介した通信に用いられる伝送リソースを管理する方法であって、共通の周波数レンジ（６０）を割り当てることを含み、その共通の周波数レンジにおいて第１のキャリアの組が、複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して通信するように構成されており、
   複数の加入者回線が、自身らに結合された加入者回線の間のクロストークを低減させるように構成された複数の独立したベクタリングプロセッサ（２１）の間で送られ、それによって複数の加入者回線が複数の異なるベクタリンググループ（Ｇ１、Ｇ２）へと組織化され、
   方法が、複数の追加の不連続な周波数レンジ（７１、７２）を、複数のベクタリンググループのそれぞれ１つに割り当てることをさらに含み、その周波数レンジにおいて第２のキャリアの組が、複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して拡張された通信を行うように構成され、第２のキャリアの組が、それぞれの加入者回線が所属するそれぞれのベクタリンググループへと割り当てられたそれぞれの不連続な周波数レンジにおいて構成される、
   伝送リソースを管理する方法。
2. 不連続な周波数レンジが、複数のベクタリンググループの間の公平性基準に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
3. 公平性基準が、複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して達成可能なビットレートを均衡させることを目標とする、請求項２に記載の方法。
4. 公平性基準が、複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して達成可能な最小ビットレートを保障することを目標とする、請求項２に記載の方法。
5. 不連続な周波数レンジが、共通の周波数レンジより高くに位置する、請求項１に記載の方法。
6. 不連続な周波数レンジが、２つ以上の隣接しない周波数インターバルを個々に含む、請求項１に記載の方法。
7. 不連続な周波数レンジが、さらなる共通の周波数レンジ（７０）の不連続スペクトルマスキングによって定義される、請求項１に記載の方法。
8. 同一のベクタリンググループに所属する複数の加入者回線の間のクロストーク低減が、第２のキャリアの組に対して制約される、請求項１に記載の方法。
9. 複数の加入者回線が、デジタル加入者線ＤＳＬ回線である、請求項１に記載の方法。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の方法によって構成された第１のキャリアの組および第２のキャリアの組によって、加入者回線（Ｌ_ｉ）を介した通信チャネルを動作させるように構成された、送受信機（１１０、２１０）。
11. 請求項１０に記載の送受信機（１１０）を含む、アクセスノード（１００）。
12. 請求項１０に記載の送受信機（２１０）を含む、加入者装置（２００）。
13. 相互干渉する複数の加入者回線（５０）を介した通信に用いる伝送リソースを管理する、ネットワークマネージャ（３１０）であって、共通の周波数レンジ（６０）を割り当てるように構成され、その共通の周波数レンジにおいて第１のキャリアの組が、複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して通信するように構成されており、
    複数の加入者回線が、自身らに結合された加入者回線の間のクロストークを低減させるように構成された複数の独立したベクタリングプロセッサ（２１）の間で送られ、それによって複数の加入者回線が複数の異なるベクタリンググループ（Ｇ１、Ｇ２）へと組織化され、
    ネットワークマネージャが、複数の追加の不連続な周波数レンジ（７１、７２）を、複数のベクタリンググループのそれぞれ１つに割り当てるようにさらに構成され、その周波数レンジにおいて第２のキャリアの組が、複数の加入者回線のそれぞれ１つを介して拡張された通信を行うように構成されており、第２のキャリアの組が、それぞれの加入者回線が所属するそれぞれのベクタリンググループへと割り当てられたそれぞれの不連続な周波数レンジにおいて構成される、
    ネットワークマネージャ。

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