例示的実施形態
図1Aを参照すると、図1Aは、一例示的実施形態による、ケーブルネットワーク環境内で全二重ネットワーク通信を可能にする通信システム10を図示する、簡略化されたブロック図である。図1は、ケーブルモデム終端システム(CMTS)14と1つまたはそれを上回るケーブルモデム(CM)16との間の全二重通信を促進する、(概して、矢印によって示される)ケーブルネットワーク12を図示する。ネットワーク12は、送受信機18と、増幅器20と、タップおよびスプリッタ22とを含む。CMTS14は、MACスケジューラ26に含まれる命令を実行することを促進する、プロセッサ27およびメモリ要素28とともに、干渉回避のための2次元伝送受信(T−R)協調を可能にする、知的メディアアクセス制御(MAC)スケジューラ26を含む。種々の実施形態では、ケーブルモデム16は、干渉を殆どまたは全く伴わずに全二重通信を可能にするように、種々の干渉グループ30にグループ化されてもよい。グループ30は、知的MACスケジューリングを通して周波数再利用を可能にする、高周波(RF)隔離グループを備えてもよい。
送受信機18は、アップストリームおよびダウンストリームネットワークトラフィックの両方のための全帯域通信を可能にし、本明細書では適応干渉除去(AIC)とも称される、動的干渉除去を実装する。本明細書で使用されるように、「アップストリーム」という用語は、ケーブルモデム16からCMTS14に向かった通信方向を指し、「ダウンストリーム」という用語は、CMTS14からケーブルモデム16に向かった通信方向を指すことに留意されたい。増幅器20は、アップストリームおよびダウンストリームネットワークトラフィックの両方のための全帯域通信を可能にし、リンギング(例えば、エコー)抑制を伴ってAICを実装する。タップおよびスプリッタ22は、ダウンストリームおよびアップストリームトラフィックのための全帯域通信を可能にし得る。
ケーブルモデム16はそれぞれ、全帯域通信をサポートするが、アップストリームまたはダウンストリーム伝送のために単信モードで動作する。例えば、ケーブルモデム16はそれぞれ、アップストリームおよびダウンストリーム通信のための非重複周波数帯を割り当てられてもよいが、搬送波の同一セットが、ダウンストリームおよびアップストリーム通信に使用されることができ、現在存在している非全二重システムと比較して、スループットの倍増を生じる。通信システム10は、全二重通信を通して、より高い帯域幅(例えば、帯域幅は、通信チャネルを通って移動することができる最大量のデータである)およびスループット(例えば、スループットは、正常に通信チャネルを通って実際に移動するデータの数量を指す)を可能にすることができる。
概して解説すると、帯域幅制限は、二重通信を通したいくつかの通信ネットワークで解決される。一般的な意味では、二重通信は、双方向であり、通信チャネルの両方のエンドノードが、同時に、かつ一度に1つずつ、データを送信および受信することを可能にする。両方のエンドノードは、同時に送信機および受信機を動作させる、または交互にデータを送信もしくは受信する能力を有する。二重ベースのシステムは、典型的には、アップストリーム(US)(例えば、アップリンク、発信、伝送)およびダウンストリーム(DS)(例えば、ダウンリンク、着信、受信)通信のための別個の媒体(例えば、パス)を提供する、デュアル通信チャネルを有する。全二重モードでは、ノードは、同一の周波数範囲上で同時に信号を送信および受信する。
通信技法の実施例は、周波数分割二重(FDD)および時分割二重(TDD)を含む。FDDでは、別個の周波数帯(例えば、搬送波周波数)が、伝送機および受信機において使用される。FDDがアップストリームおよびダウンストリーム動作に異なる周波数帯を使用するため、アップストリームおよびダウンストリーム通信は、相互に干渉しない。FDDシステムの実施例は、以下、すなわち、非対称デジタルサブスクライバ回線(ADSL)および超高ビットレートデジタルサブスクライバ回線(VDSL)、UMTS/WCDMA(登録商標)周波数分割二重モードおよびCDMA2000システムを含む、セルラーシステム、IEEE802.16 WiMax周波数分割二重モードを含む。
TDDでは、アップストリーム通信は、同一の周波数範囲内の異なるタイムスロットの配分によってダウンストリーム通信から分離される。例えば、ケーブルモデム等のユーザは、アップストリーム伝送およびダウンストリーム受信のためのタイムスロットを配分される。TDDは、アップストリームおよびダウンストリームデータ伝送のための非対称フローを可能にする。TDDは、アップストリームおよびダウンストリームデータレートが非対称である場合において有利である。ダウンストリーム通信リンクおよびアップストリーム通信リンクの容量は、タイムスロットを通して、アップストリーム伝送間隔よりもダウンストリーム受信間隔に多くの時間配分を提供することによって、別の方向よりも1つの方向に有利に改変される。
FDDまたはTDDではない全二重通信機構は、固有のネットワークアーキテクチャおよび通信プロトコルがそのような通信機構をサポートしないため、ケーブルネットワークで使用されていない。例えば、ケーブルは、1950年代後期に米国で最初に導入された。以降30年間にわたって、ほぼ1マイル毎の埋設ケーブルが半二重であり、したがって、ネットワークは、アップストリーム方向ではなく、ヘッドエンドからサブスクライバへのダウンストリーム方向にブロードバンド伝送が可能であり、サブスクライバからヘッドエンドに戻る通信は、電話回線のみを介して可能であった。近年、ケーブルオペレータは、統合データおよび音声サービスの需要に資本を投下するための必要な最初のステップとして、それらの埋設ケーブルを半二重から全二重にアップグレードするために多額の投資を行っている。しかしながら、アップストリーム伝送は、ダウンストリーム受信よりも遅いままである(典型的には、1.5〜3Mbpsダウンストリームおよび500Kbps〜2.5Mbpsアップストリーム)。
それでもなお、通信システム10のケーブルネットワーク12等の適切に構成されたケーブルネットワークアーキテクチャを用いると、全二重通信は、利用可能なアップストリームスペクトルを著しく拡張することができる(例えば、推定5〜10倍のアップストリーム容量増加)。全二重通信は、ほぼ対称のダウンストリームおよびアップストリームスループットを提供することができる。システム容量(例えば、帯域幅)は、全二重通信とともに改良することができる。また、全二重通信は、技術にとらわれない、および/または規格にとらわれないものであり得る。
しかしながら、既存のケーブルネットワークで全二重を実装することは、ある課題をもたらす。例えば、CMTS14、ケーブルモデム16、送受信機18、増幅器20、ならびにタップおよびスプリッタ22を含む、ネットワークコンポーネントのうちの任意のものにおける反射(例えば、伝送経路から1つの同一送受信機内の受信経路の中への自己干渉)に起因して受信機に戻るように結合される、大きな伝送信号が、受信機における受信信号を消滅させ得る。また、ケーブルモデム16のうちの1つからのアップストリーム伝送信号は、別のケーブルモデム16のダウンストリーム経路の中へ漏出し、干渉を引き起こし得る。自己干渉と異なり、アップストリーム伝送信号がダウンストリーム経路内で未知であるため、そのようなCM間干渉は、エコー除去技法のみでは除去されることができない。
通信システム10の実施形態は、適切に構成されたコンポーネントおよびスペクトル共有技法を使用して全二重通信を可能にすることによって、そのような問題を解決することができる。全二重通信は、(例えば、エコーとして、ダウンストリーム経路の中へ漏出するアップストリーム信号として、その逆も同様に等)受信機に戻るように結合される、伝送信号を抑制(例えば、排除)することによって、正常に実装されることができる。十分な伝送信号除去および/または排除は、(いくつかあるパラメータの中でも)最先端のデバイスおよびデジタル信号処理技術、高速かつ高性能(例えば、高分解能)のアナログ/デジタル変換器(ADC)、さらなる信号処理能力を伴う強力なデバイス、AlC方式、ならびにスペクトル共有のための高度MACスケジューリングを活用することによって、達成されることができる。種々の実施形態では、AlC方式は、(適切に送受信機18または増幅器20の)受信機において、(適切に送受信機18または増幅器20の)伝送機によって伝送される信号を抑制する。さらに、AlC方式に加えて、全帯域増幅器20は、エコー除去を実装するリンギング抑制方式を実装する。
通信システム10の実施形態によると、MACスケジューラ26は、ケーブルネットワーク12内のケーブルモデム16の間に2次元伝送受信(T−R)協調方式を実装する。T−R協調方式によると、ケーブルモデム16は、同一の干渉グループ内の別のケーブルモデムが周波数範囲内のダウンストリームを受信するのと同時に、任意の1つの干渉グループのいかなるケーブルモデムも周波数範囲内のアップストリームを伝送しないように、干渉グループ30にカテゴリ化され、周波数範囲を横断したケーブルネットワーク内の全二重通信を促進する。ケーブルモデム16は、ダウンストリーム受信およびアップストリーム伝送のための全帯域動作をサポートしながら、単信モードで動作する。異なる干渉グループ30内のケーブルモデム16は、周波数範囲内で同時にアップストリームを伝送し、ダウンストリームを受信することに留意されたい。種々の実施形態では、CMTS14は、周波数範囲全体を横断してネットワークトラフィックを受信および伝送し、ケーブルネットワーク12内の全二重通信を促進する。いくつかの実施形態では、ケーブルモデム16は、レンジングプロセスを通して干渉グループ30に分類される。
いくつかの実施形態では、MACスケジューラ26は、ケーブルネットワーク12内の中央にT−R協調を実装する。さらに詳細に解説すると、通信システム10の利用可能な周波数スペクトルは、隣接する周波数(例えば、隣接副搬送波)帯を含む、周波数リソースブロックに分割される。時空間内のOFDM記号は、周波数空間内のリソースブロックにグループ化される。中央に実装されるT−R協調方式によると、MACスケジューラ26は、任意の1つの干渉グループに利用可能なリソースブロックを少なくとも第1の部分および第2の部分にパーティション化し、第1の部分および第2の部分が、干渉グループ内のいずれのケーブルモデムについても時間および周波数で重複しないように、第1の部分は、アップストリーム伝送のために留保され、第2の部分は、ダウンストリーム受信のために留保される。他の実施形態では、MACスケジューラ26は、ケーブルネットワーク12内で分散様式においてT−R協調を実装する。分散T−R協調方式によると、ケーブルモデム16は、任意の1つの干渉グループ内のアップストリーム伝送およびダウンストリーム受信をスケジュールすることを管理する。MACスケジューラ26は、ケーブルモデム16へのダウンストリーム伝送の前にダウンストリーム伝送マップを伝送し、ケーブルモデム16は、ダウンストリームマップに従って個別のアップストリーム伝送をスケジュールする。
種々の実施形態では、ケーブルネットワークオペレータは、全二重通信をサポートする適切なコンポーネントを追加することによって、単信モードで動作する既存のケーブルネットワークを全二重モードにアップグレードしてもよい。例えば、ケーブルネットワークオペレータは、ケーブルモデム16の間で上記の2次元T−R協調方式を実装するMACスケジューラ26を動作させ、AIC方式を実装する全帯域送受信機18を動作させ、AIC方式を実装する全帯域増幅器20およびエコー除去を実装するリンギング抑制方式を動作させることによって、ケーブルネットワーク12内で全二重通信のための方法を実装してもよい。ケーブルネットワークオペレータは、ケーブルネットワーク12内で全帯域通信をサポートする1つまたはそれを上回るタップおよびスプリッタ22をケーブルネットワーク12に追加してもよい。
また、全二重通信にアップグレードするための資本支出は、あるコンポーネントを再利用することによって、削減され得る。図1Bを参照すると、図1Bは、全二重通信を可能にするように既存のケーブルネットワーク内に置換または追加され得る、ネットワーク12のネットワークコンポーネントを図示する、簡略化された略図を示す。m=0を伴うN+mアーキテクチャ(例えば、Nは、ノードの数を表し、mは、各ノードの後の増幅器の数を表す)等のいくつかの実施形態では、増幅器20が全く使用されないことに留意されたい。例示的実施形態では、タップおよびスプリッタ22の大多数(例えば、97%)は、全二重動作に再利用されることができる。これは、標準タップおよびスプリッタ結合器が、サポートされた周波数帯内で全二重通信をサポートして、アップストリームおよびダウンストリームの両方のための全帯域(例えば、5〜1,000MHz)内で動作することができるためであり得る。全帯域ダウンストリームならびにアップストリームをサポートしない少数(例えば、3%)のタップおよびスプリッタ22のみが、全二重通信のために置換される必要があり得る。同様に、ケーブルモデム16が単独では全二重モードで動作していないため、それらは全帯域をサポートする場合に再利用されてもよい(例えば、それらは、アップストリームおよびダウンストリーム周波数のために完全なアジリティでFDDを行う能力を含む)。ダイプレクサ(送受信機18および増幅器20等)を含むネットワーク12内のコンポーネントは、全二重通信をサポートするように完全に置換される必要があり得る。
種々の実施形態では、知的MACスケジューリングが、隣接ケーブルモデム16の間の干渉を回避するために使用されてもよい。知的MACスケジューリングは、(i)レンジング(例えば、干渉グループ30を確立することによって、例えば、ケーブルモデム16の間の干渉を測定および/または監視すること)と、(ii)T−R協調(例えば、伝送および受信が、ケーブルモデム16の間の干渉を回避するように中央または分散スケジューラを通して調整される)とを含むことができる。いくつかの実施形態では、T−R協調は、2次元(周波数および時間)干渉回避方式を実装する。
レンジングは、ケーブルモデム16を1つまたはそれを上回る干渉グループ30に割り当てることを促進する。いくつかの実施形態では、レンジング中に、ケーブルモデム16はそれぞれ、干渉パターンアップストリームを伝送する。例えば、干渉パターンは、1つまたはそれを上回る周波数において単一のトーンを備え得る。他のケーブルモデム16は、それらのダウンストリーム受信周波数上で干渉パターンを受信しようとする。干渉パターンのための異なる周波数および/またはマークされたトーンは、多くのケーブルモデム16が同一のレンジング周波数間隔を使用することを促進し得る。ある場合には、1つのケーブルモデムは、相互に干渉し得、これが第3のケーブルモデムに干渉するが、第3のケーブルモデムは、第1のケーブルモデムに干渉しない場合がある。例えば、CM1がCM2に干渉し、これがCM3に干渉するが、CM3がCM1に干渉せず、重複干渉グループ30につながる、場合があり得る。一例示的実施形態では、そのような干渉グループは、その中にサブグループを伴って、1つの包括的グループにまとめられてもよい。
いくつかの実施形態では、ケーブルモデム16のうちの1つは、保守時間窓において具体的周波数上で伝送するためにスケジュールされてもよく、他のケーブルモデム16は、その周波数上のそれらのダウンストリーム変調エラー比(MER)または干渉レベルをMACスケジューラ26(またはCMTS14、もしくはケーブルネットワーク12内の他の適切なレポート受信モジュール)に報告する。(場合によっては)報告されたダウンストリームMERまたは干渉レベルに基づいて、いずれのケーブルモデム16がケーブルモデム16のうちの伝送するものによって干渉されるかに関して、判定が行われてもよい。干渉されたケーブルモデム16は、干渉グループ30のうちの特定のグループ内のその周波数上のケーブルモデム16のうちの伝送するものと関連付けられる。本プロセスは、種々の周波数およびケーブルモデム16のために繰り返されてもよい。干渉グループ30は、多くの場合、更新されない場合がある。干渉グループ30を更新するステップは、それらのメンバシップに関して個別の干渉グループ30にカテゴリ化されるケーブルモデム16に知らせるステップを含む。ケーブルモデム16のメンバシップは、種々の環境条件、ネットワーク負荷バランシング、特定のCMによる帯域幅使用、および他の要因に起因して、変化し得る。いくつかの実施形態では、干渉グループ30は、ハイブリッドファイバ同軸(HFC)に変化があるときに更新されてもよく、他の実施形態では、干渉グループ30は、所定の時間間隔(例えば、24時間)後に更新されてもよい。
いくつかの実施形態では、知的MACスケジューラ26は、T−R協調のための静的周波数計画を実装する。スペクトル共有が、干渉を回避するように、動的伝送協調を通して実装されてもよい。干渉を解説するために、CM1からのアップストリーム伝送を考慮されたい。CM1からのアップストリーム伝送は、限定された隔離を伴って共通タップスプリッタ22においてCM2の中へ結合され、CM2においてダウンストリーム受信への干渉を引き起こし得る。CM2がCM1からのいかなる基準信号も有していないため、CM1からの干渉は、CM2において打ち消されることができない(例えば、CM2は、CM2におけるダウンストリーム受信がCMTS14からであるか、またはCM1からであるかどうかを判定することができない)。
ケーブルモデム16における干渉を低減させるために、CM周波数計画方式が、種々の実施形態で実装される。ケーブルネットワーク12で使用される周波数スペクトルは、チャネル境界と整合する複数の周波数範囲に分割される。ケーブルモデム16のうちの1つ毎および周波数範囲毎に、(全二重通信の場合のように)その同一の周波数上で動作する場合に、それらのアップストリーム伝送がケーブルモデム16のうちのその具体的なもののダウンストリーム受信と干渉する、これらのケーブルモデム16と、それらのダウンストリーム受信がケーブルモデム16のうちのその具体的なもののアップストリーム伝送によって干渉される、これらのケーブルモデム16とが識別される。MACスケジューラ26は、ケーブルモデム16を、それらの間で干渉を引き起こす周波数範囲に割り当てることを回避する。
全二重通信は、ケーブルネットワーク12の種々のコンポーネントの動作に影響を及ぼし、インプリテーションは、異なるコンポーネント上で異なる。例えば、CMTS14上のインプリテーションは、(a)全帯域ダウンストリームトラフィックおよびアップストリームトラフィックのスループットをサポートするCMTS14(これは、主にスループットをサポートする容量仕様である)を伴う全二重、ならびに(b)本明細書に説明されるアルゴリズムに従って干渉/被干渉リストを確立すること、周波数計画アルゴリズムを実行すること、および周波数割当ならびに適宜にT−R協調を判定することを含む、周波数計画および知的MACスケジューリング、という2つのエリアで生じる。いくつかの実施形態では、そのような機能は、CMTS14においてMACスケジューラ26に統合されることができる。
いくつかの実施形態では、全二重通信は、送受信機18の大幅な再設計を伴い得る。送受信機18は、そのダイプレクサを双方向結合器・スプリッタおよび他の修正と置換することによって、再構成されてもよい。送受信機18は、ダウンストリームおよびアップストリームの両方のため、ならびに全帯域ダウンストリームおよびアップストリームのスループットをサポートする高容量のために、全帯域動作をサポートするように配線し直されてもよい。送受信機18はまた、AICアルゴリズムを実装するように変更されてもよい。全二重をサポートする他の機能は、周波数計画のためにケーブルモデム16の間の干渉を測定することと、適宜、T−R協調をサポートするために、ケーブルモデムダウンストリームタイミングおよびアップストリームタイミングを測定することとを含む。
ケーブルモデム16は、FDDモード(例えば、任意の1つのケーブルモデム内の異なる周波数上のダウンストリーム受信およびアップストリーム伝送)で動作するが、ケーブルモデム16は、ダウンストリームおよびアップストリームの両方の全帯域FDD動作をサポートする。全帯域FDDは、ダウンストリームおよびアップストリーム周波数が10MHz〜1000MHz(1.2GHz)の間の任意の周波数上にあることができるが、相互に重複しないことを意味する。これは、ケーブルモデム16がいかなるダイプレクサも含まないことを意味する。加えて、ケーブルモデム16は、完全周波数アジリティ、(例えば、ダウンストリームとアップストリームとの間に最小限の保護周波数帯を伴う)良好なRF忠実度、および全帯域スループットをサポートする高容量(例えば、500MHz DSおよび500MHz US)を有する。
増幅器20は、全二重通信をサポートするように大幅な再設計を受けてもよい。例えば、増幅器20は、ダイプレクサ、全帯域動作、およびデジタル化入力信号を伴わずに再設計されてもよい。リンギング抑制を含む干渉除去ブロックが、既存の増幅機能に追加されてもよい。2段階干渉除去方式を実装する増幅器20は、50dBを超える干渉抑制を提供し、干渉をノイズフロアを下回るようにプッシュすることができる。しかしながら、ある信号完全性劣化が、必然であり得る。例えば、干渉がシステムノイズフロアを下回って6dBに抑制される場合、変調エラー比(MER)に対する信号対雑音比(SNR)の信号の比(SNR/MER)に1dB劣化があり得る。いくつかの実施形態では、(トランク、ブリッジ、およびエクステンダを含む)直列増幅器の最大数は、例えば、信号劣化を最小限にするように、5(N+5、回線の端部において最大5dB劣化)に限定されてもよい。
HFCにおける光リンクは、全二重下で同軸ネットワークの高いスループットをサポートするようにDSおよびUSの両方のための高容量を提供することによって、全二重動作をサポートするように変更されてもよい。一般的な意味では、同軸ネットワーク内の増幅器は、置換されてもよい。同軸ネットワーク内の内蔵ダイプレクサ(例えば、逆減衰器)を伴うデバイスは、置換されてもよい(例えば、Cisco CATV市場によるとタップの3%)。システム利得リエンジニアリング/再平衡が、拡張した周波数に起因して好適であり得る。デバイスのうちのいくつかは、ケーブルモデム16の間の隔離を増進するように(例えば、より良好なポート間隔離を伴って)置換されてもよい。場合によっては、同軸ネットワークは、ケーブルモデム16の間の隔離を増進するように再設計されてもよい。例えば、増幅器は、隔離されたケーブルモデムグループを作成するように、スプリッタの直前に追加されてもよい。
全二重は、ケーブルアクセスアップストリームスループットを有意に増加させ得る。全二重のための実現要因は、干渉除去および回避である。シミュレーション結果は、干渉除去が高度デジタル信号処理アルゴリズムを通して達成され得ることを示す。全二重は、ケーブルアクセス技術および高層アーキテクチャと垂直であり(例えば、直交する、独立する等)、したがって、任意の高レベルプロトコルおよびアーキテクチャと連動することができる。全二重は、既存のアクセス技術(CABU R−PHYシェルフ/ノードおよびCDBU CM)とともに、または次世代DOCSISアクセス技術のための候補として、使用されることができる。全二重は、新規かつ実質的であり、ケーブルアクセス(例えば、無線)を超え得る、ビジネスおよび技術の影響を有する。
通信システム10のインフラストラクチャを参照すると、ネットワークトポロジは、任意の数のケーブルモデム、顧客構内機器、サーバ、スイッチ(分散仮想スイッチを含む)、ルータ、増幅器、タップ、スプリッタ、結合器、および大型かつ複雑なネットワークを形成するように相互接続される他のノードを含むことができる。ネットワーク12は、通信システム10に配信される情報のパケットおよび/またはフレームを受信ならびに伝送するための相互接続された通信経路の一連のポイントもしくはノードを表す。ノードは、ネットワーク内の通信チャネルを経由して信号を送信、受信、増幅、分割、または転送することが可能な任意の電子デバイス、コンピュータ、プリンタ、ハードディスクドライブ、クライアント、サーバ、ピア、サービス、アプリケーション、もしくは他のオブジェクトであってもよい。図1の要素は、電子通信のための実行可能な経路を提供する、任意の好適な接続(有線または無線)を採用して、1つまたはそれを上回るインターフェースを通して相互に結合されてもよい。加えて、これらの要素のうちの任意の1つまたはそれを上回るものは、特定の構成必要性に基づいて、組み合わせられてもよい、もしくはアーキテクチャから除去されてもよい。
ケーブルネットワーク12は、ケーブルネットワークコンポーネントの間に通信インターフェースを提供し、任意のローカルエリアネットワーク(LAN)、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)、メトロポリタンエリアネットワーク(MAN)、イントラネット、インターネット、エクストラネット、広域ネットワーク(WAN)、仮想プライベートネットワーク(VPN)、またはネットワーク環境で通信を促進する任意の他の適切なアーキテクチャもしくはシステムを含んでもよい。ネットワーク12は、通信システム10内でデータパケットを伝送および受信するための任意の好適な通信プロトコルを実装してもよい。本開示のアーキテクチャは、ネットワーク内の信号の電子伝送もしくは受信のためのDOCSIS、TCP/IP、TDMA、および/または他の通信が可能な構成を含んでもよい。本開示のアーキテクチャはまた、適切である場合、特定の必要性に基づいて、任意の好適なプロトコルと併せて動作してもよい。加えて、ゲートウェイ、ルータ、スイッチ、および任意の他の好適なノード(物理的または仮想)が、ネットワーク内の種々のノードの間の電子通信を促進するために使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、通信リンクは、例えば、ケーブル、Ethernet(登録商標)、無線技術(例えば、IEEE 802.11x)、ATM、光ファイバ等、またはそれらの任意の好適な組み合わせ等のネットワーク環境をサポートする、任意の電子リンクを表してもよい。他の実施形態では、通信リンクは、任意の適切な媒体(例えば、デジタルサブスクライバ回線(DSL)、同軸ファイバ、電話回線、T1回線、T3回線、無線、衛星、光ファイバ、ケーブル、Ethernet(登録商標)等、またはそれらの任意の組み合わせ)を通した、および/または広域ネットワーク(例えば、インターネット)等の任意の付加的ネットワークを通した、遠隔接続を表してもよい。
図1の要素に割り当てられた番号および文字は、いかなるタイプの階級も含意せず、指定は、恣意的であり、教示の目的のためのみに使用されていることに留意されたい。そのような指定は、通信システム10の特徴から恩恵を受け得る潜在的環境内でそれらの能力、機能性、または用途を限定するように、いかようにも解釈されるべきではない。図1に示される通信システム10は、例証を容易にするために簡略化されていることを理解されたい。
特定の実施形態では、CMTS14は、適切なポートと、プロセッサと、メモリ要素と、インターフェースと、ケーブルモデム16等のケーブルサブスクライバへのケーブルインターネットまたはボイスオーバインターネットプロトコル(例えば、デジタル、RF、または他の好適な信号の形態である)等の高速データサービスを提供することを含む、本明細書に説明される機能を促進する他の電気および電子コンポーネントとを備える、ハードウェアアプライアンスを備えてもよい。種々の実施形態では、CMTS14は、DOCSIS HFCケーブルネットワーク上でuBRプロトコル制御情報(PCI)バスと高周波(RF)信号との間のインターフェースを提供する、好適なケーブルモデムカードを介して、ハイブリッドファイバ同軸(HFC)ケーブルネットワークとそれが通信することを可能にする特徴とともに、ユニバーサルブロードバンドルータ(uBR)を備える。
いくつかの実施形態では、CMTS14は、デジタルIP信号をRF信号に変換し、その逆も同様である、送受信機18等の1つまたはそれを上回る物理インターフェース(PHY)送受信機と結合される、IPプロトコルにおいてデジタル信号を伝送および受信する集中型ケーブルアクセスプラットフォーム(CCAP)コアを備えてもよい。送受信機18等のPHY送受信機は、共通場所においてCCAPコアと共同設定されてもよい、またはCCAPコアから遠隔に位置し、集中型相互接続ネットワーク(CIN)を経由して接続されてもよい。いくつかの実施形態では、CMTS14は、単一のCCAPコアと、送受信機18等の複数のPHY送受信機とを備えてもよい。CMTS14は、ケーブルネットワーク12内のケーブルモデム16、送受信機18、および増幅器20に接続される(例えば、有線または無線通信チャネルを通して、例えば、通信可能に結合される)。
いくつかの実施形態では、知的MACスケジューラ26は、ケーブルモデム16によるスペクトル共有を促進するようにCMTS14内で実行する、ハードウェアデバイスまたはソフトウェアアプリケーション、もしくはそれらの組み合わせを備えてもよい。他の実施形態では、知的MACスケジューラ26は、CMTS14の外側で実行する、例えば、別個のアプライアンス(例えば、ファイバ同軸ユニット(FCU)アクセスノード等)、サーバ、または他のネットワーク要素内で、ケーブルネットワーク12内のCMTS14に結合された(例えば、接続された、通信する等)、ハードウェアデバイスもしくはソフトウェアアプリケーションを備えてもよい。
送受信機18は、本明細書に説明される動作を促進するための好適なハードウェアコンポーネントおよびインターフェースを備えてもよい。いくつかの実施形態では、送受信機18は、マザーボード、マイクロプロセッサ、および他のハードウェアコンポーネントを備える、ブロードバンド処理エンジン等の別のハードウェアコンポーネントに組み込まれてもよい、またはその一部であってもよい。いくつかの実施形態では、送受信機18は、PHY層においてRF機能をサポートする同軸メディアコンバータ(CMC)内に展開される、ダウンストリームおよびアップストリームPHYモジュールを備える。送受信機18は、ネットワーク要素シャーシに差し込まれ得る、プラガブルモジュール(例えば、小型形状因子プラガブル(SFP))、またはケーブルに直接取り付ける組み込みモジュールを備えてもよい。光学および電気インターフェースに加えて、送受信機18は、特定の必要性によると、PHYチップと、適切なデジタル信号プロセッサ(DSP)と、特定用途向け集積回路(ASIC)とを含む。種々の実施形態では、送受信機18内のDSPは、本明細書に説明されるような適切な干渉除去を行って全二重通信を可能にするように適合(例えば、プログラム)されてもよい。
増幅器20は、ケーブルネットワーク12内で使用するために好適なRF増幅器を備える。増幅器20は、典型的には、ケーブル減衰および種々の要因(例えば、同軸ケーブルの分割またはタッピング)によって引き起こされる電気信号の受動的損失を克服するために、ネットワーク12内で間隔を置いて使用される。増幅器20は、幹線増幅器、分配増幅器、回線エクステンダ、ハウス増幅器、およびケーブルネットワークで使用される任意の他の好適なタイプの増幅器を含んでもよい。種々の実施形態によると、実質的に全ての増幅器20は、全二重通信を促進するように、本明細書に説明されるように好適に構成される。
図2を参照すると、図2は、通信システム10の例示的実施形態による、MACスケジューラ26による周波数計画の例示的詳細を図示する、簡略化された略図である。干渉グループ30のうちの任意の1つの中のケーブルモデム16によって使用される種々の周波数範囲は、時間でアップストリームリソースブロック32、ダウンストリームリソースブロック34、およびガード時間リソースブロック36等のリソースブロックに分割されてもよい。一般的な意味では、ある量のデータを伝送するために使用される時間および周波数は、リソースブロックとしてグループ化されてもよい。いくつかの実施形態では、各リソースブロックは、時間に8または16個の記号と、周波数に1つの副搬送波とを備えてもよい。周波数分割は、いくつかの実施形態では、チャネル境界と整合する。他の実施形態では、周波数分割は、DOCSIS3.1のための副搬送波のグループに対応する等のより細かい粒度を有する。時分割は、いくつかの実施形態では、フレーム境界と整合する。他の実施形態では、時分割は、ミニスロット境界と整合する。種々の実施形態では、関連干渉グループ内のアップストリームリソースブロック32およびダウンストリームリソースブロック34は、時分割境界上で同期化せず、同一の干渉グループ内の周波数時空間の中にはアップストリーム伝送とダウンストリーム受信との間の重複がない。
いくつかの実施形態では、中央スケジューラアルゴリズムが、説明されるリソース配分方式を用いてT−R協調を達成するために使用されてもよい。他の実施形態は、T−R協調のための分散スケジューラアルゴリズムを使用する。中央スケジューラアルゴリズムでは、時間および周波数におけるリソーススケジューリングは、例えば、CMTS14内のMACスケジューラ26を用いて、中央で行われる。分散スケジューラアルゴリズムでは、アップストリームスケジューリングは、主に、コンテンション方式を通してケーブルモデム16によって行われる。CMTS14は、衝突を回避するように、ケーブルモデム16によるリソース使用を規制することによって、アップストリームスケジューリングを支援する。換言すると、これは、衝突回避を伴うコンテンションベースのアップストリームスケジューリングである。分散スケジューラアルゴリズムは、分散アルゴリズムが利用可能な帯域幅をリソースブロックに分割し、干渉グループ30のうちの任意の1つの内側にダウンストリームリソースブロック34およびアップストリームリソースブロック32の重複がないというルールに従うという点で、中央スケジューラアルゴリズムにある意味で類似する。
単信双方向信号伝達チャネルが、スケジューリング情報を交換するように、CMTS14とケーブルモデム16との間で確立される。CMTS14は、実際の配分時間の前に、ダウンストリームメディアアクセスプロトコル(MAP)メッセージを備える、ダウンストリームリソースブロック配分情報を、信号伝達チャネル内のケーブルモデム16にブロードキャストする。ケーブルモデム16は、信号伝達チャネル内のダウンストリームMAPをリッスンする。ダウンストリームMAPに基づいて、ケーブルモデム16は、アップストリーム伝送のために利用可能なアップストリームリソースブロック32を選別する。種々の実施形態では、具体的ダウンストリームMAPメッセージが、干渉グループ30のうちの特定のものに適用可能であり得る(例えば、対応する)。待ち行列の長さ(例えば、伝送されるように待ち行列に入れられるデータの量)に基づいて、ケーブルモデム16は、留保通知をCMTS14に送信することによって、アップストリームリソースブロック32を留保する。CMTS14は、タイムスタンプとともにダウンストリーム信号伝達チャネル内でケーブルモデムの留保をエコーさせる。ケーブルモデム16はそれぞれ、タイムスタンプとともに、その独自の留保および他のケーブルモデム16の留保のエコーを受信する。その留保のための最初期タイムスタンプを伴うケーブルモデム16のうちの具体的なものは、アップストリームリソースブロック32を捉え、伝送を開始してもよい。
ダウンストリームおよびアップストリームスケジューリングは、相互から独立していない。ケーブルモデム16のうちの具体的なものに関して、MACスケジューラ26は、あるアップストリームリソースブロック32内でそのアップストリーム伝送をスケジュールしてもよい。さらに、MACスケジューラ26は、同一の干渉グループからの他のケーブルモデム16が、ケーブルモデム16のうちの具体的なもののスケジュールされたアップストリームリソースブロック32と重複しない、ダウンストリームリソースブロック34内のそれらのダウンストリーム受信を受信することを確実にしてもよい。同様に、ケーブルモデム16のうちの具体的なものに関して、MACスケジューラ26は、あるアダウンストリームリソースブロック34内でそのダウンストリーム受信をスケジュールしてもよい。さらに、MACスケジューラ26は、同一の干渉グループからの他のケーブルモデム16が、スケジュールされたダウンストリームリソースブロック34と重複しない、アップストリームリソースブロック32内のアップストリームを伝送することを確実にしてもよい。マルチキャストおよびブロードキャストメッセージは、いかなるケーブルモデム16からのアップストリーム伝送も伴わずに、具体的リソースブロック上でスケジュールされてもよい。ブロードキャストビデオの場合、ダウンストリームスペクトル(例えば、周波数範囲)のブロックは、ブロードキャストビデオのために配分されてもよく、対応するアップストリームスペクトルは、ケーブルモデム16におけるビデオへの干渉を回避するようにアイドル状態であり得る。
図3を参照すると、図3は、通信システム10の実施形態による、T−R協調の例示的詳細を図示する、簡略化された略図である。ケーブルネットワーク12内の干渉グループ30のうちの特定のものの中の2つのCM、すなわち、CM1とCM2との間のT−R協調を考慮されたい。MACスケジューラ26は、リソースブロック38をCM1に、リソースブロック40をCM2に配分してもよい。例証を容易にするために、リソースブロック38および40に含まれるアップストリームリソースブロックならびにダウンストリームリソースブロックは、明示的に示されていないことに留意されたい。MACスケジューラ26は、CM1がダウンストリームを受信しているときに同時に、同一の周波数上でアップストリームを伝送するためにCM2をスケジュールしないであろう。換言すると、CM1およびCM2は、アップストリーム伝送またはダウンストリーム受信のための重複リソースブロックを有していない。そのような対関係は、干渉グループ30のうちの任意の1つの中の任意の一対のケーブルモデム16に適用される。
図4を参照すると、図4は、通信システム10の実施形態の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。いくつかの実施形態では、MACスケジューラ26は、例えば、CMTS14においてT−R協調を中央に実装する、ケーブルネットワーク12内で中央に動作してもよい。MACスケジューラ26は、ケーブルモデム16を干渉グループ30にカテゴリ化し、同一の干渉グループ内の別のケーブルモデムが周波数範囲内のダウンストリームを受信するのと同時に、任意の1つの干渉グループのいかなるケーブルモデムも周波数範囲内のアップストリームを伝送しないように、各干渉グループ30内のケーブルモデム16のためのアップストリーム伝送およびダウンストリーム受信をスケジュールする。スケジュールするステップは、異なる干渉グループ30内のケーブルモデム16が、周波数範囲内で同時にアップストリームを伝送し、ダウンストリームを受信することを可能にすることができる。MACスケジューラ26は、スケジュールするステップのスケジューリング情報を生成する。スケジューリング情報は、いくつかの実施形態では、適切なMAC制御メッセージに含まれてもよい。MACスケジューラ26は、スケジューリング情報をケーブルモデム16に伝送する。
種々の実施形態では、ダウンストリーム受信時間は、ダウンストリームデータが相互に重複した複数の記号に及ぶように、ジグザグパターンでインターリーブされる。一般的な意味では、「インターリービング」は、あるパラメータにわたってデータを拡散することを指し、経時的なデータ拡散は、時間インターリーブデータと称され、周波数にわたるデータ拡散は、周波数インターリーブデータと称される。例えば、インターリービングの前に1つの記号に含まれるデータは、インターリービングの後に32個の記号を横断して拡散される。「記号」という用語は、当業者に周知の一般的な意味を有し、通信に使用される変調方式に従って、ある周波数において搬送波上で変調されるデータのビットを通信するための時間間隔を指し、(例えば、単一搬送波変調方式では、より高いデータレートが使用されると、1つの記号の持続時間がより短くなる)、データは、一度に1つの記号で、周波数ドメインにコード化されることに留意されたい。換言すると、データは、時間ドメイン内の記号および周波数ドメイン内の周波数副搬送波の単位において、ケーブルネットワーク12内の通信チャネルの中で搬送される。
インターリービングに先立って、ダウンストリームデータを含有する後続の記号は、重複せず、インターリービング後に、ダウンストリームデータは、複数の記号に及び、それ自体と事実上重複する。実施例では、1つまたは2つの記号に適合するデータのパケットは、インターリービング後に32個の記号を占有する。種々の実施形態では、アップストリーム伝送時間は、インターリーブされない。種々の実施形態では、ダウンストリーム伝送周波数は、直交周波数分割多重(OFDM)リソースブロックの周波数範囲(例えば、192MHz)(ケーブルネットワーク12のために利用可能な周波数スペクトル全体ではなく)に及ぶダウンストリーム記号を横断してインターリーブされる。アップストリーム伝送周波数は、アップストリーム記号を横断してインターリーブされる。アップストリーム記号は、ダウンストリーム記号と整合される。
時間および周波数ドメイン内でインターリービングを促進するために、干渉グループ30はさらに、干渉ブロック(IB)42にソートされてもよい。各干渉ブロック42は、ガード時間のための記号を含む、複数の記号を備え、インターリーブは、干渉ブロック42を使用して実装される。いくつかの実施形態では、ケーブルモデム16は、特別なレンジングプロセスを使用して、初期化時に干渉グループ30にソートされてもよい。干渉グループ30は、干渉ブロック42にソートされる。干渉ブロック42は、干渉グループ30の任意の好適(例えば、便宜的、適切)なグループ化を備え得ることに留意されたい。例示的実施形態では、干渉ブロック42は、例えば、それらを大文字A、B、C、DのDOCSIS3.1プロファイル指定と区別するように、小文字a、b、c、dによって指定されてもよい。例示的実施形態では、任意の1つの干渉ブロック42は、32個の記号(インターリーブされた記号を備える)およびガード時間のための1つの付加的記号に等しくてもよく、全体で合計33個の記号となる。ガード時間記号は、専用記号ではなくてもよいが、適宜、データパターンまたは他のパラメータに基づいて、便宜的に選択されてもよい。
いくつかの実施形態では、いくつか(例えば、100)の干渉グループ30が、相対的に遥かに少数(例えば、4)の干渉ブロック42にマップされてもよい。他の実施形態では、いくつかの干渉グループ30(例えば、100)が、同等または類似のオーダーの干渉ブロック42(例えば、100もしくは50)にマップされてもよい。後者の実施形態では、各干渉ブロック42は、CMTS14からケーブルモデム16へのダウンストリーム伝送においてガード時間としての役割を果たしてもよい。アップストリーム伝送は、3倍の干渉ブロック時間を無視するであろう(例えば、その間にダウンストリームデータを受信するはずである、第1の干渉ブロック時間、および第1の干渉ブロック時間の両側の2つの他の干渉ブロック)。干渉ブロック42への干渉グループ30の動的割当を用いると、各干渉グループ30は、ダウンストリーム受信とアップストリーム伝送との間でスペクトルの97%を得ることができる。一般的な意味では、干渉グループ30のうちの任意の1つの内側の遅延およびタイミング差が、1つの記号ガード時間と適応されることができる一方で、CMTS14と干渉グループ30との間の遅延およびタイミング差は、付加的ガード時間と適応されてもよい。
図5を参照すると、図5は、通信システム10の実施形態による、例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。4つの干渉ブロック42を備える、例示的伝送を考慮されたい。換言すると、干渉グループ30は、4つの干渉ブロック42(例えば、100個の干渉グループが4つの干渉ブロックにマップする)、すなわち、a、b、c、およびdにカテゴリ化される。時間インターリービングがないと、干渉ブロックa、b、c、dは、反復パターンで次々に積み重ねられ得る。時間インターリービングがあると、干渉ブロックa、b、c、およびdは、インターリービングの程度に従って、時間が相互と重複し得る。いくつかの実施形態では、時間オフセットもまた、例えば、時間遅延および他の要因を考慮するように、干渉ブロック42の次のセットが干渉ブロック42の前のセットからある時間離れた状態で、実装されてもよい。そのような時間オフセットは、CMTS14とケーブルモデム16との間等で、ケーブルモデム16の間の遅延を考慮するようにガード時間を含んでもよい。
図6を参照すると、図6は、通信システム10の実施形態による、例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。非全二重ケーブルネットワークでは、サイクリックプレフィックス(CP)は、ダウンストリーム記号およびアップストリーム記号が異なる周波数にあるため、それらについて異なる。しかしながら、全二重通信を用いると、ダウンストリーム記号およびアップストリーム記号は、同一の周波数にあることができる。種々の実施形態では、CPは、伝送の方向(例えば、アップストリームまたはダウンストリーム)にかかわらず、特定の周波数について同一であり、OFDMリソースブロックあたりのダウンストリームおよびアップストリーム記号の整合を促進する。いくつかの実施形態では、アップストリーム記号とのダウンストリーム記号の時空間整合は、アップストリーム方向への長方形と並ぶダウンストリーム内の台形によって、図形で表されることができる。台形の「底」辺は、時間インターリービングの量に応じて、「上」辺からの長さが異なるであろう。そのような図形表現では、ダウンストリーム台形の上部は、ゼロインターリーブされ、参照点と見なされることができる。
4つの干渉ブロック42を備える、例示的伝送を考慮されたい。換言すると、干渉グループ30は、4つの干渉ブロック42(例えば、100個の干渉グループが4つの干渉ブロックにマップする)、すなわち、a、b、c、およびdにカテゴリ化される。そのような例示的実施形態では、全ての干渉ブロック42が等しい帯域幅である場合には、各干渉グループ30は、周波数スペクトルの25%を得ているにすぎない。
各干渉ブロック42は、本実施例では幅が33個の記号である。ダウンストリーム伝送のために配分される干渉ブロック42は、パターンa−b−c−d反復におけるダウンストリームブロック44と称され、アップストリーム伝送のために配分される干渉ブロック42は、パターンc−d−a−b反復におけるアップストリームブロック46と称される。ダウンストリームブロック44は、2つのブロックのオフセットを伴ってアップストリームブロック46と並べられ得る。ブロックaとcとの間の間隙は、(ブロックbおよびdを備える)ガード時間である。ガード時間は、ダウンストリーム周波数インターリービングに適応するように幅が少なくとも32個の記号である。余剰記号が、合計33個の記号のための干渉グループ内の時間差を可能にするように含まれる。
図7を参照すると、図7は、通信システム10の実施形態による、例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。一般的な意味では、時間ドメインインターリービング方式が、典型的には、記号レベルで実装されるとき、OFDM記号の異なる搬送波は、異なる量だけ遅延される。搬送波配分が周波数に沿っているため、時間のインターリービングは、バースト干渉のために効果的となり、干渉は、時間軸において記号を横断し、複数の順方向エラー訂正(FEC)ブロックの中へ拡散されるであろう。バースト干渉が多くの副搬送波を網羅する場合において、インターリービング深度は、各FECブロックのための干渉された副搬送波の数を最小限にするために十分に大きい。しかしながら、時間インターリービングは、インターリービング深度に等しい遅延を導入する。
いくつかの実施形態によると、インターリービング50は、各記号における周波数に沿って複数のFECブロックを利用する。時間インターリービング52は、記号に行われ、周波数インターリービング54は、例えば、最小限の遅延を伴ってより良好なインターリービング効率を達成するように、時間インターリービング52に追加される。故に、各記号時間における記号は、いかなる遅延も導入することなく、単純な記憶アクセス方式を通して再配列される。時間インターリービング52への周波数インターリービング54の追加により、効果的なインターリービング深度は、周波数インターリービング深度および時間インターリービング深度の積となる。インターリーブされたデータは、逆高速フーリエ変換(IFFT)を受け、バーストチャネルを横断して送信される。受信機では、受信されたデータは、高速フーリエ変換(FFT)およびデインターリービング56を受け、その後に時間デインターリービング58が続く。
図8を参照すると、図8は、通信システム10の実施形態による、例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。時間インターリービング52が周波数インターリービング54に追加される、実施形態のインターリービング50によると、干渉は、時間に沿った浅いインターリービング深度を伴ってさえ、デインターリービング後に異なるFECブロックに入り、最小遅延を伴う増進したインターリービング性能につながる。
図9を参照すると、図9は、通信システム10の実施形態による、周波数インターリービング54の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。記号62と副搬送波64との間のマッピング60を備える、仮説的実施例を考慮されたい。12個の記号62が、マッピング60において対応する12個の副搬送波64にマップされる。周波数インターリービング54によると、副搬送波64は、2つの列に配列され、列のそれぞれに沿って昇順で順序付けられる(例えば、列1の中の1−6および列2の中の7−12)。副搬送波64は、昇順で(例えば、下から上に)2つの列の行を読み取ることによって並べ替えられる。周波数インターリービング54後の副搬送波64の最終順は、もはや純昇順ではなくなる。記号62と副搬送波64との間の最終マッピング66は、周波数インターリービング54の前のマッピング60と異なる。
図10を参照すると、図10は、通信システム10の実施形態による、インターリービング50の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。さらに解説するために、16,384個の副搬送波(192MHz、12.5kHzCS)を伴う実施例を考慮されたい。16,384個の副搬送波は、各列が2,048個の副搬送波を有する、8列に配列される。16,200ビット密度パリティチェック(LDPC)および256直交振幅変調(QAM)を用いると、各列は、1つのFEC符号語(CW)を有する。インターリービング段階で、記号と副搬送波との間のマッピングは、記号が列に沿って書き込まれ、行に沿って読み出されるようなものである。デインターリービング段階で、記号は、行に沿って書き込まれ、列に沿って読み出される。
図11を参照すると、図11は、通信システム10の実施形態による、例示的動作70を図示する、簡略化されたフロー図である。動作70は、ケーブルモデム16のうちの具体的なものにおいて実行されると仮定されてもよい。いくつかの実施形態では、分散知的スケジューリング方式が、例えば、スケジューリング方式をより拡張可能にするように、T−R協調のためにMACスケジューラ26によって実装される。分散知的スケジューリングは、ケーブルモデム16によって施行され、CMTS14において中央で施行されない。分散スケジューリング方式は、ダウンストリームおよびアップストリームスケジューリングを相互と非同期的に保つ。
一般的に、分散スケジューリング方式によると、ケーブルモデム16は、比較的少数のケーブルモデム16をそれぞれ有する、多数の干渉グループ30に分割される。干渉グループ30は、レンジングプロセスを用いて確立される。CMTS14からケーブルモデム16への周波数範囲内のダウンストリーム伝送は、FEC CW等の1つまたはそれを上回る伝送単位で実装される。各FEC CWは、そのFEC CWのためのデータを受信している具体的干渉グループを識別し、干渉グループへの周波数範囲内のダウンストリーム伝送を他の干渉グループへのダウンストリーム伝送と区別する、グループ標識を含む。例示的実施形態では、FEC CWグループ標識は、DOCSIS3.1規格によると、FECの次の符号語ポインタフィールド(NCP)に含まれてもよい。72では、動作70を実行するケーブルモデムは、FEC CWを受信する。74では、これは、FEC CW内のグループ標識から標的干渉グループを識別する。76では、標的干渉グループが、ケーブルモデムが属するローカル干渉グループと同一であるかどうかの判定が行われる。ローカル干渉グループが標的干渉グループではない場合、FEC CW(および後続のダウンストリーム伝送)は、78において無視されてもよい。
ローカル干渉グループが標的干渉グループである場合、ケーブルモデムは、80においてダウンストリーム受信時間窓を判定する。FEC CW内のグループ標識は、標的干渉グループ内のケーブルモデムが、実際の受信の前にダウンストリームデータを受信することを予想し、それに応じてアップストリーム伝送をスケジュールすることができるように、いくつかのCW時間分先行している、または別個の構造にある。82では、ケーブルモデムは、予想時間窓の間に任意のアップストリーム伝送をスケジュールしたかどうかを判定する。種々の実施形態によると、FEC CWを受信する標的干渉グループ内のケーブルモデム16は、アップストリームを伝送することを可能にされない。ケーブルモデム16がアップストリーム伝送の時間の前に帯域幅を要求するため、いくつかのケーブルモデム16は、ダウンストリーム伝送の時間窓の間に許可を受信している場合がある。(CMTS14は、スケジューリング制限を施行しておらず、自由に許可を発行する。)したがって、82における判定は、予想時間窓の間に使用するために利用可能な任意の許可を識別することを含んでもよい。
アップストリーム伝送が84においてスケジュールされない場合、ケーブルモデムは、予想時間窓外に(例えば、予想時間窓外に先立って、またはその後に)アップストリーム伝送をスケジュールする。86では、ケーブルモデムは、アップストリーム伝送におけるミニスロットまたは記号時間をダウンストリーム受信におけるミニスロットまたは記号時間と関連付け、アップストリームおよびダウンストリーム記号を整合させる。一方で、アップストリーム伝送が88においてスケジュールする場合、ケーブルモデムは、予想時間窓の間にアップストリーム伝送を抑制し、アップストリーム伝送の機会を喪失する。90では、喪失は、より高い優先順位を伴うCMTS14に要求を再発行することによって管理されることができる。いくつかの実施形態では、CMTS14は、抑制された伝送をチェックするように、それがダウンストリーム伝送を送信している標的ケーブルモデムをポーリングしてもよい。
いくつかの実施形態では、ケーブルモデムあたりのダウンストリーム帯域幅が限定され、干渉グループあたりのダウンストリーム帯域幅は、アップストリーム伝送がロックアウトされることを防止するために、階級様式でレート限定されることができる。通信システム10の実施形態は、CMTS14においていかなるダウンストリームおよびアップストリーム較正ならびに整合も要求しなくてもよい。長いガード時間もまた、例えば、大きいサービス提供地域サイズに起因して、不必要であり得る。基準は、相互に影響を及ぼすほど十分に近いケーブルモデム16にローカルである。種々の実施形態では、ケーブルモデム16は、データのダウンストリーム伝送の時間の前に「警告」され、それに応じて、アップストリーム伝送を抑制することができる。
干渉グループ30のうちの各1つは、伝送が一度に1つの方向に起こる、単信グループになる。干渉グループ30のサイズ(例えば、メンバシップ)が小さく、それらの多くがあるため、ケーブルネットワーク12内の全体的効果は、全二重通信となる。種々の実施形態では、任意の1つのケーブルモデムは、全スペクトルの1つのコピーに等しい総合帯域幅を有する。ノード上の全体的干渉グループは、スペクトルの2倍に等しい総合帯域幅を有する。
分散知的スケジューリングを含む、いくつかの実施形態では、第1の干渉グループは、特定の周波数範囲が第2の干渉グループによってアップストリーム伝送に使用されないであろうことを予測し、その独自のアップストリーム伝送のための周波数範囲を奪う。予測は、第2の干渉グループ内の1つまたはそれを上回るケーブルモデムへのトラフィック、トラフィックもしくはデバイスの優先順位、CMTS14からのバックアップリスト情報、コンテンションREQスロットのセット、または他の好適なパラメータに基づいてもよい。
図12を参照すると、図12は、通信システム10の実施形態による、MACスケジューラ26の例示的詳細を示す、簡略化されたブロック図である。MACスケジューラ26は、レンジングスケジューラ100と、レポート受信機102と、MER分析器104と、分類器106と、アグリゲータ108と、周波数プランナ110と、グループ発生器112とを含む。メモリ要素28は、1つまたはそれを上回る被干渉リスト114、グローバル被干渉リスト116、1つまたはそれを上回る干渉リスト118、およびグローバル干渉リスト120を含む、種々のデータを記憶してもよい。
周波数計画およびグループ化の間に、MACスケジューラ26は、ケーブルネットワーク12内のケーブルモデム16のうちの特定のもの(例えば、CM1)に関して、周波数範囲と関連付けられる被干渉リスト114を生成してもよい。被干渉リスト114は、周波数範囲内のダウンストリーム受信が周波数範囲内のケーブルモデムCM1のアップストリーム伝送によって干渉される、ケーブルモデム16の第1のリストを備える。例示的目的のためのみに、ケーブルモデムの第1のリストは、ケーブルモデムCM2およびCM3を備えると仮定されたい。換言すると、CM1のための被干渉リスト114は、CM2およびCM3を備える。MACスケジューラ26は、ケーブルネットワーク12内の他のケーブルモデム16(例えば、CM1...CMm)のための被干渉リスト生成プロセスを繰り返してもよい。例えば、CM2のための被干渉リスト114は、CM2およびCMmを備えてもよい、CM3のための被干渉リスト114は、CM1...CMmを備えてもよい、等である。
被干渉リスト生成プロセスは、ケーブルネットワーク12で使用される周波数スペクトル内の他の周波数範囲について繰り返される。例えば、周波数スペクトルは、n周波数範囲(例えば、F(l)−F(n))に分割されてもよく、被干渉リスト生成プロセスは、n周波数範囲のうちの1つ毎に繰り返されてもよく、別個の被干渉リスト114が、周波数範囲毎およびケーブルネットワーク12内のケーブルモデム毎に繰り返される。アグリゲータ108は、生成された被干渉リストをグローバル被干渉リスト116に集約してもよい。
MACスケジューラ26はさらに、ケーブルモデム16のうちの1つ、例えば、CM1に関して、周波数範囲と関連付けられる干渉リスト118を生成してもよい。干渉リスト118は、周波数範囲内のアップストリーム伝送が周波数範囲内のケーブルモデムCM1のダウンストリーム受信に干渉する、ケーブルモデムの第2のリストを備える。例示的目的のためのみに、ケーブルモデムの第2のリストは、ケーブルモデムCM2...CMmを備えると仮定されたい。換言すると、CM1のための干渉リスト118は、CM2、CM3、...CMmを備える。MACスケジューラ26は、ケーブルネットワーク12内の他のケーブルモデム16(例えば、CM1...CMm)のための干渉リスト生成プロセスを繰り返してもよい。例えば、CM2のための干渉リスト118は、CM1およびCM3を備えてもよい、CM3のための干渉リスト118は、CM2を備えてもよい、等である。干渉リスト生成プロセスは、ケーブルネットワーク12で使用される周波数スペクトル内の他の周波数範囲F(1)−F(n)について繰り返される。アグリゲータ108は、生成された干渉リストをグローバル干渉リスト120に集約してもよい。
種々の実施形態では、特定の周波数範囲、例えば、F(1)についてケーブルモデムCM1のための被干渉リスト114を生成するために、レンジングスケジューラ100は、保守窓(例えば、初期レンジング窓、コンテンション窓等)の間に周波数範囲F(1)内のレンジング信号を伝送するためにケーブルモデムCM1をスケジュールする。レポート受信機102は、ケーブルネットワーク12内の他のケーブルモデムCM2...CMmから、周波数における個別のダウンストリーム受信への干渉を示すレポートを受信する。レポートは、MER値を含む。MER分析器104は、受信されたレポートを分析し、レポートに基づいて、伝送ケーブルモデムCM1によって干渉されるケーブルモデムCM2およびCM3を識別する。識別は、所定の閾値(絶対または相対のいずれかである)を超えるMERの値に基づいてもよい。例えば、CM2およびCM3は、ケーブルモデムCM2...CMmの間で最高MER値を報告している場合がある。分類器106は、識別されたケーブルモデムCM2およびCM3を第1のリストに追加し、ケーブルモデムCM1のための被干渉リスト114の中へ追加する。
種々の実施形態では、ケーブルモデムCM1(および他のケーブルモデム16)のための干渉リスト118を生成するステップは、グローバル被干渉リスト116からケーブルモデムの第2のリストを導出するステップを含む。例えば、ケーブルモデムCM1および周波数範囲毎に、グローバル被干渉リスト116から、分類器106は、その周波数範囲上のケーブルモデムCM1に干渉するケーブルモデムを調べる。干渉ケーブルモデムは、対応する干渉リスト118に、その周波数範囲上のケーブルモデムCM1のためのエントリとして入力される。種々の実施形態では、干渉リスト118および被干渉リスト114は、多くの場合、更新されず、それらは、変更がケーブルネットワーク12に行われる、例えば、付加的ケーブルモデムが追加される、または既存のケーブルモデムが除去されるときに、更新されてもよい。
周波数プランナ110は、グローバル被干渉リスト116およびグローバル干渉リスト120に基づいて、ケーブルモデム16(CM1...CMm)のための個別のダウンストリーム受信周波数範囲ならびにアップストリーム伝送周波数範囲を割り当てる。例えば、CM1は、ダウンストリーム受信周波数範囲F(1)およびアップストリーム伝送周波数範囲F(3)を割り当てられてもよい、CM2は、ダウンストリーム受信周波数範囲F(3)およびアップストリーム伝送周波数範囲F(n)を割り当てられてもよい、等である。種々の実施形態では、割り当てるステップは、先着順である。例えば、ダウンストリーム受信周波数範囲は、周波数範囲の中から選択され、グローバル被干渉リスト116およびグローバル干渉リスト120に基づいて、他のケーブルモデムを除外して、第1の利用可能な(例えば、認識された、識別された、列挙された、ソートされた等)割り当てられていないケーブルモデムに割り当てられてもよい。
割り当てるステップは、代替として、いくつかの実施形態では、未集約リストに基づいてもよい。集約動作は、便宜のためにすぎず、実施形態の範囲から逸脱することなく省略され得ることに留意されたい。MACスケジューラ26は、個別の割り当てられたダウンストリーム受信周波数範囲およびアップストリーム伝送周波数範囲を備える、対応する割当情報をケーブルモデム16(CM1...CMm)に伝送する。
いくつかの実施形態では、グループ発生器112は、ケーブルモデム16を干渉グループ30にグループ化し、各干渉グループは、他の干渉グループから周波数基準で隔離され、各グループ内のケーブルモデムは、共通ダウンストリーム受信周波数範囲および共通アップストリーム伝送周波数範囲を割り当てられる。例えば、ケーブルモデムCM1、CM2、およびCM3は、グループAを割り当てられてもよい。ケーブルモデムCM1、CM2、およびCM3は、F(1)の共通ダウンストリーム受信周波数範囲ならびにF(2)の共通アップストリーム伝送周波数範囲を割り当てられてもよい。いくつかの実施形態では、グループ化は、被干渉リスト114に基づく。例えば、ケーブルモデムCM1は、ケーブルモデムCM2およびCM3を備える、ケーブルモデムの第1のリストを伴って、周波数範囲F(1)のための干渉グループAにグループ化される。換言すると、被干渉リスト114に基づいてグループ化するとき、対応する周波数範囲のための各干渉グループ内のケーブルモデムのダウンストリーム受信は、対応する周波数範囲内のケーブルモデムのアップストリーム伝送によって干渉される。
いくつかの実施形態では、グループ化は、自然なネットワークアーキテクチャを利用してもよい。例えば、ケーブルモデムCM1は、ケーブルネットワーク12内の共通結合増幅器に接続された他のケーブルモデムCM3およびCMmを伴って、干渉グループAにグループ化される。いくつかの実施形態では、干渉グループはさらに、例えば、各サブグループが、対応する共通タップ(干渉グループの共通増幅器よりもケーブルモデムに向かってネットワークをさらに下る)に取り付けられたケーブルモデムを備える、サブグループの間の相対的隔離を伴って、複数のサブグループに分割される。種々の実施形態では、干渉グループ内のケーブルモデムは、周波数範囲内で、第1の周波数においてアップストリームを伝送し、異なる周波数においてダウンストリームを受信する。例えば、ケーブルモデムCM1は、周波数範囲F(n)内で、周波数F1においてアップストリームを伝送し、周波数F2においてダウンストリームを受信する。
図13を参照すると、図13は、通信システム10の実施形態による、CMグループ化の例示的詳細を示す、簡略化されたブロック図である。種々の実施形態では、ケーブルモデム16は、干渉を殆どまたは全く伴わずに全二重通信を可能にするように、種々の干渉グループ30にグループ化されてもよい。例証を簡単かつ容易にするために、ケーブルモデム16は、図に明示的に示されていないが、1つ(またはそれを上回る)タップおよびスプリッタ22によって表されるにすぎない。各タップ/スプリッタ22は、1つ(またはそれを上回る)ケーブルモデム16に接続され得ることが理解され得る。干渉グループ30は、知的MACスケジューリングを通して周波数再利用を可能にする、RF隔離グループを備えてもよい。
干渉グループ30は、種々の実施形態では、T−R協調のための基礎を提供する。一般的な意味では、T−R協調の目的は、ケーブルモデム16の間の干渉を回避することである。T−R協調は、同一の干渉グループからのいかなるCMも、データを受信するために他のCMによって使用されている周波数上で同時に伝送せず、逆も同様であることを確実にする、2次元リソース配分方式である。2次元は、周波数と、時間とを備える。
種々の実施形態では、具体的CMに関して、その干渉グループは、そのダウンストリーム受信が具体的CMのアップストリーム伝送によって干渉される、CMのグループと見なされる。干渉グループは、周波数依存性であり得る。例えば、干渉グループAでは、ケーブルモデム16は、周波数F1においてアップストリームを伝送し、F1と異なる周波数F4においてダウンストリームを受信する、干渉グループBでは、ケーブルモデム16は、周波数F5においてアップストリームを伝送し、周波数F2においてダウンストリームを受信する、等である。ケーブルモデム16は、周波数(例えば、搬送波)毎に1つずつ、複数の干渉グループに属してもよい。いくつかの実施形態では、干渉は、対称ではない場合があり、具体的CMは、別のCMに干渉し得るが、その逆はない。他の実施形態では、干渉は、対称であり得、2つのCMが相互に干渉する。簡単にするために、関連ケーブルモデム16(任意の周波数上で干渉するか、または干渉されるかのいずれかである)は、単一の干渉グループにグループ化され得る。各グループ内のケーブルモデム16は、相互に干渉する傾向があるが、異なるグループ内のケーブルモデム16の間に干渉が全くまたは殆どない。
同一の干渉グループ内にあるCMは、相互に干渉し得る。すなわち、アップストリーム信号は、複合スペクトルから差し引かれるために十分に減衰されない場合がある。いくつかの実施形態では、干渉グループは、同一のタップグループ内のCMを備えてもよい。いずれのCMがいずれのタップグループ上にあるかを正確に把握する方法がないため、これは、測定される必要があり、結果として生じるグループ化は、特定の(例えば、単一の)タップグループと正確に整合しない場合がある。
例示的実施形態では、ケーブルネットワーク12の周波数スペクトルは、複数の周波数範囲に分割されてもよい。いくつかの実施形態では、各周波数範囲は、チャネル境界と整合する。ケーブルモデム16のうちの具体的なもの毎および周波数範囲毎に、MACスケジューラ26は、それらがその同一周波数上で動作する場合に、そのアップストリーム伝送がケーブルモデム16のうちのその具体的なもののダウンストリーム受信に干渉する、これらのケーブルモデム16と、そのダウンストリーム受信がケーブルモデム16のうちのその具体的なもののアップストリーム伝送によって干渉される、これらのケーブルモデム16とを識別してもよい。そのような識別に基づいて、MACスケジューラ26は、ケーブルモデム16をそれらの間の干渉を引き起こし得る周波数範囲に割り当てることを回避する。ケーブルモデム16は、FDDとともに動作し、いかなる隣接ケーブルモデム16も、重複ダウンストリームおよびアップストリーム周波数範囲に割り当てられない。
図14を参照すると、図14は、通信システム10の実施形態による、CMグループ化の例示的詳細を示す、簡略化されたブロック図である。いくつかの実施形態では、周波数計画は、ケーブルネットワーク12内の自然なCMグループ化に起因する隔離を活用することができる。ケーブルネットワークトポロジは、大部分が街路および住宅レイアウトによって駆動され、コミュニティ毎に劇的に変動し得ることに留意されたい。ケーブルモデム16の間の干渉を決定付けるデバイス性能(例えば、結合、指向性)もまた、広範囲に変動する。典型的には、配線ケーブルが、増幅器20の出力において分岐される(例えば、ツリーアーキテクチャ)。増幅器20におけるタップおよびスプリッタ22が、各分岐(例えば、分割)のケーブルモデム16の間の約20dB隔離を提供してもよい一方で、ダウンストリーム信号とアップストリーム信号との間の干渉は、約30dBであってもよく、仮にあったとしても、異なるグループ内のCMが最小限のみに干渉することを可能にする。単一の分岐によって覆われるCMは、いくつかの実施形態では、単一のグループに属してもよい。例えば、増幅器20の後に分岐するCMの2つのグループAおよびBは、相互に干渉する可能性が低くあり得る(グループA内のケーブルモデム16は、グループB内のケーブルモデム16に干渉せず、逆も同様であろう)。
図15を参照すると、図15は、通信システム10の実施形態による、CMグループ化のさらなる例示的詳細を示す、簡略化されたブロック図である。CMグループ化の複数のレベルが、ケーブルネットワーク12で実装されてもよい。干渉グループ30のうちの1つに属するCMは、さらに複数のサブグループ31に分割され得る。例えば、グループA内のCMが周波数F1においてアップストリームを伝送し、周波数F2においてダウンストリームを受信し、グループB内のCMが周波数F2においてアップストリームを伝送し、周波数F1においてダウンストリームを受信する、CMグループAおよびBを考慮されたい。タップPに取り付けられたグループA内のいくつかのケーブルモデム16は、サブグループXに割り当てられ、タップQに取り付けられたグループB内の他のケーブルモデム16は、別のサブグループYに割り当てられる。異なるサブグループXおよびYに属するCMの間の干渉は、同一のサブグループ(例えば、個別に、XまたはY)内のCMの間の干渉と比較して、はるかに少なくあり得る。
種々の実施形態によると、自然なネットワークアーキテクチャを利用する周波数に基づくCMグループ化は、ケーブルモデム16の間の隔離を改良し、周波数計画を通して全二重動作を可能にすることができる。グループの間のCM負荷バランシングは、サブレベルグループ化を通して達成されてもよい。例えば、ケーブルモデム16は、サブレベルグループ化を調査し、グループを横断してサブグループを移動させることによって、グループAおよびBの間で負荷平衡化されてもよい。例えば、グループAに最初に割り当てられたサブグループZは、CM負荷バランシング懸念に基づいて、グループBに再グループ化されてもよい。いくつかの実施形態では、周波数計画は、自動化のためのメトリクスのうちの1つとしてCM負荷平衡を伴って、自動である。
図16を参照すると、図16は、通信システム10の実施形態による、周波数計画方式の被干渉リスト114の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。したがって、ケーブルネットワーク12のための抽象モデルを用いた確率的シミュレーション方式が、いくつかの実施形態では、周波数計画方式をシミュレーションするために使用されてもよい。例えば、ケーブルネットワーク12は、2つのリスト、すなわち、干渉リスト118および被干渉リスト114によってモデル化される。ケーブルトポロジおよびデバイス性能にかかわらず、周波数計画は、実質的に2つのリストに依存し、換言すると、ネットワークトポロジおよびデバイスの関連性質は、2つのリストによって実質的に完全に捕捉されてもよい。
例示的被干渉リスト114が、ケーブルネットワーク12内のケーブルモデム毎および周波数範囲毎に生成されてもよい。例えば、周波数スペクトルは、n周波数範囲に分割されてもよく、被干渉リスト114は、n周波数範囲のそれぞれのためのケーブルモデム16のうちの1つ毎に生成されてもよい。被干渉リスト114は、図に示されるように、いくつかの実施形態では、周波数範囲に従ってソートされてもよい。例えば、周波数範囲F1に関して、ケーブルモデムCM’1_1、CM’1_2、....CM’1_nのダウンストリーム受信は、ケーブルモデムCM1のアップストリーム伝送によって干渉される、ケーブルモデムCM’2_1、CM’2_2、....CM’2_nのダウンストリーム受信は、ケーブルモデムCM2のアップストリーム伝送によって干渉される、等である。類似リストが、周波数範囲F1、F2、...Fnのそれぞれのために生成されてもよい。いくつかの実施形態では、異なるリストは、例えば、便宜上、グローバル被干渉リスト116等の単一のリストにまとめられてもよい。
図17を参照すると、図17は、通信システム10の実施形態と関連付けられ得る、周波数計画のための例示的動作130を図示する、簡略化されたフロー図である。最初に、グローバル被干渉リスト116およびグローバル干渉リスト120が生成される。動作は、第1の反復において1に初期化されたインデックスiを伴って、ケーブルモデムCM(i)が選択される、132から始まってもよい。134では、周波数範囲F(j)は、第1の反復において1に初期化されたインデックスjを伴って、選択されたCM(i)へのダウンストリーム受信周波数範囲として選択される。換言すると、第1の利用可能なケーブルモデムは、第1の反復において第1の選択された周波数範囲を暫定的に割り当てられる。136では、CM(i)に干渉し得るケーブルモデムは、F(j)のための干渉リスト118内のCM(i)のための対応するエントリを調べることによって識別される。
138では、識別されたケーブルモデムのうちの任意のものがアップストリーム伝送周波数としてF(j)を割り当てられているかどうかの判定が行われる。該当する場合、140では、選択された周波数範囲F(j)が利用可能な周波数範囲の最後のブロックであるかどうか、すなわち、周波数インデックスjが周波数範囲の数nの最大値に等しいかどうかの判定が行われる。該当する場合、CM(i)は、全二重通信をサポートしないものとして142においてタグ付けされる(対称性は本明細書で使用されるような全二重通信と同一である)。動作は、選択されたケーブルモデムCM(i)が最後の利用可能なケーブルモデムであるかどうか(換言すると、インデックスiがケーブルモデムの数mの最大値に等しいかどうか)判定が行われる、144に進む。該当しない場合、145では、ケーブルモデムインデックスiは、1だけ増分され、動作は、132に進み、その後に継続する。選択されたケーブルモデムCM(i)が最後の利用可能なケーブルモデムである場合、反復が許可された反復の最大数であるかどうかの判定が146において行われる。該当しない場合、動作は、新しい周波数インデックス順列を伴って132に続く。そうでなければ、動作が終了する。140に戻って、周波数インデックスjがnではない場合、147において1だけ増分され、動作は、134に進み、その後に継続する。138に戻って、いかなるケーブルモデムも148においてアップストリーム伝送周波数としてF(j)を割り当てられていない場合、F(j)は、CM(i)のためのダウンストリーム受信周波数として割り当てられる。
150では、F(j’)は、j’が第1の反復において1に初期化された、ケーブルモデムCM(i)のためのアップストリーム伝送周波数として選択される。152では、F(j’)のための被干渉リスト114内のCM(i)のための対応するエントリを調べることによって、CM(i)によって干渉され得るケーブルモデムが識別される。154では、識別されたケーブルモデムのうちの任意のものがF(j’)のダウンストリーム受信周波数範囲を割り当てられているかどうかの判定が行われる。該当する場合、156では、選択された周波数範囲F(j’)が利用可能な周波数範囲の最後のブロックであるかどうか、すなわち、周波数インデックスj’が周波数範囲の数nの最大値に等しいかどうかの判定が行われる。該当する場合、158では、CM(i)は、全二重通信をサポートしないものとしてタグ付けされ、動作は、144に進み、その後に継続する。周波数インデックスj’がnではない場合、159において1だけ増分され、動作は、150に進む。154に戻って、いかなるケーブルモデムも148においてダウンストリーム伝送周波数範囲としてF(j’)を割り当てられていない場合、F(j)は、160においてCM(i)のためのダウンストリーム受信周波数として割り当てられる。動作は、144に進み、その後に継続する。
種々の実施形態では、動作130は、完全には最適化されない場合があり、例えば、ダウンストリーム受信およびアップストリーム伝送周波数範囲は、先着順(FCFS)で割り当てられる。異なるケーブルモデムが異なる干渉特性を有し得る(例えば、いくつかがより多くのケーブルモデムに干渉し、いくつかがより少ないケーブルモデムに干渉し得る)ため、FCFSは、最適化された周波数割当をもたらさない場合がある(例えば、多くのケーブルモデムは、全二重通信をサポートすることができない場合がある)。ケーブルモデムの間の隔離をより完全に活用するために、周波数範囲は、より良好な隔離を伴うケーブルモデムがともにグループ化され、同一の周波数範囲を割り当てられ、干渉を回避するために異なる周波数範囲を要求するケーブルモデムのために、より多くの周波数範囲を残すように、割り当てられてもよい。いくつかの実施形態では、反復は、各ケーブルモデムにダウンストリーム受信およびアップストリーム伝送の両方のための周波数範囲F(1)...F(n)のそれぞれを割り当てて行われてもよく、周波数範囲の最良の組み合わせ(例えば、最少数の被干渉ケーブルモデムを伴うもの)が、最終割当として選択されてもよい。しかしながら、全てのケーブルモデム、およびダウンストリーム受信ならびにアップストリーム伝送の両方のための全ての周波数を網羅するために、最終割当に要求される反復の総数は、nが周波数範囲の数であり、mがケーブルモデムの数である、(n∧m)∧2である。n=6、m=128であると、既存のプロセッサでは実用的ではあり得ない、合計1.6096e199の反復が生じるであろう。
いくつかの実施形態では、周波数インデックスが並べ替えられ、周波数割当がケーブルモデムに関して先着順に基づくが、並べ替えられた周波数インデックスを伴う、準最適方式が実装されてもよい。周波数割当反復は、毎回、異なる無作為に選択された周波数範囲を伴って、複数回実行され、ダウンストリームおよびアップストリーム周波数範囲の最良の組み合わせは、完了した反復から選択される。シミュレーションは、最適な性能が約200の周波数順列を用いて達成され得ることを示す。(最適化ステップを伴う)周波数計画は、面倒であり得るが、低頻度で起こり得る(例えば、周波数割当は、新しいタップ、ケーブルモデム等の追加等のネットワークへの変更がある場合のみ行われてもよい)。いくつかの実施形態では、周波数割当は、例えば、ソフトウェア設計ネットワーキング(SDN)アプリケーションを用いて、オフラインで行われてもよい。
図18を参照すると、図18は、通信システム10の実施形態による、送受信機18の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。種々の実施形態では、ダウンストリームおよびアップストリーム信号はそれぞれ、全二重通信中に完全周波数スペクトルを使用する。結果として、伝送信号162(CMTS14からケーブルモデム16へのダウンストリームデータを備える)および受信信号164(ケーブルモデム16からCMTS14へのアップストリームデータを備える)は、送受信機18において周波数ならびに時間が重複する。典型的には、伝送信号162は、受信信号164よりも高い信号レベル(例えば、より多くの電力を伴う)を有し、送受信機18の伝送機部分166と受信機部分168との間に十分な隔離がない場合、受信信号164を完全に消去することができる。種々の実施形態では、ケーブルネットワーク12内で全二重通信を可能にするために、伝送機部分166からの干渉は、送受信機18内のDSP170で実装されるAICアルゴリズムを使用して、受信機部分168において抑制されてもよい。DSP170は、命令およびデータを適切に記憶するためのメモリ要素を含む。クロックモジュール171は、AICアルゴリズムのためのタイミング機能を促進する。種々の実施形態では、クロックモジュール171は、DSP170に組み込まれてもよい。DSP170は、FFT/IFFTまたは他の標準DSP動作を行うように構成されてもよい。制御動作およびI/O動作のための組み込みプロセッサもまた、浮動小数点動作のためのサポートを伴って、DSP170に含まれてもよい。
干渉は、全二重通信の品質の限定因子である。背景雑音と異なり、自己干渉の歪み効果は、干渉の量が信号電力自体に正比例するため、伝送電力を増加させることによって軽減されることができない。OFDM方式は、特に時間変動が伝送機部分166と受信機部分168との間のチャネルの中に存在するときに、干渉に悩まされる。
種々の実施形態では、受信機部分168に結合された干渉は、ダウンストリームおよびアップストリーム周波数が重複する全二重通信に起因して、伝送機部分166から生じる。理論上、伝送信号162は、送受信機18内の受信機部分168に既知であり、または受信機部分168によってアクセスされることができ、理想的には、伝送信号162のコピーが、受信機部分168における干渉を打ち消すために基準信号として使用されてもよい。しかしながら、基準として受信機部分168によって受信される伝送信号162のコピーが、いかなるチャネル効果(例えば、マイクロ反射)も伴わずに「理想」伝送信号である一方で、受信機部分168を通して結合された実際の干渉は、チャネル効果を有する。種々の実施形態では、DSP170内で実行するAICアルゴリズムは、チャネル推定アルゴリズムを通して伝送信号162のチャネル効果を推定する。受信機部分168は、伝送信号162の理想コピー上に推定チャネル効果を課し、干渉を打ち消すために伝送信号162の修正されたコピーを使用する。
図19を参照すると、図19は、通信システム10の実施形態による、送受信機18の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。ダウンストリーム経路172上で、OFDM信号ベースバンド発生器(図示せず)が、ベースバンド基準信号を生成する。例示的実施形態では、ベースバンド基準信号は、20kHzの副搬送波間隔、1,024の高速フーリエサイズ、および最大1.2207マイクロ秒のサイクリックプレフィックス(例えば、25時間ドメインサンプル)を含む、OFDM特性を伴う20.48MHzmのクロックレートにおいて、12.8MHzの帯域幅を伴う疑似ランダム2進シーケンス(PRBS)信号を備える。いくつかの実施形態では、外部OFDM信号発生器を伴う外部インターフェースは、OFDMベースバンド基準信号の中で伝送されるデータを入力する。いくつかの実施形態では、データを伴うベースバンド信号は、例えば、0MHz〜150MHzの周波数スペクトル内で任意の所望の場所に同調するように、409.6MHzまで20倍だけアップサンプリングされる。20倍のオーバーサンプルは、半帯域高調波抑制フィルタリングを用いて、それぞれ、5倍、2倍、および2倍の3段階に分割される。直交変調器は、デジタルベースバンドOFDM信号174を生成するように、オーバーサンプリングされた信号を変調させる(簡潔にするために、デジタルベースバンド(BB)OFDM信号は、代替として、単純にBB信号と称され得る)。
BB信号174は、基準信号としてAICモジュール176(例えば、DSP170で実装される)に提供される。AICモジュール176は、適切なAICアルゴリズムを実装する命令のブロックを備える。BB信号174はさらに、デジタル/アナログ変換器(DAC)177においてRF信号162に変換され、増幅器178は、RF信号162を増幅する。2方向結合器・スプリッタ179は、ダウンストリーム経路172上で送受信機18から外へ増幅されたRF信号162を伝送する。
伝送RF信号162は、全二重動作に起因してアップストリーム経路180内の信号の周波数と重複する、1つまたはそれを上回る周波数において、アップストリーム経路180上で送受信機18に後方反射されてもよい。アップストリーム経路180は、(ケーブルモデム16からCMTS14への)アップストリーム信号の通信経路を含む送受信機18の部分を指す。したがって、反射信号は、アップストリーム経路180上で(例えば、ケーブルモデム16からの)別のアップストリーム伝送に干渉し、反射信号によって干渉されるアップストリーム伝送を備える、RF信号164を生成し得る。種々の実施形態では、反射信号からの干渉を伴わずに、アップストリーム伝送を抽出することが望ましくあり得る。
RF信号164は、双方向結合器・スプリッタ179において受信されてもよい。受信RF信号164の一部は、ダウンストリーム経路172上で後方反射されてもよく、RF信号162に干渉し、アナログ/デジタル変換器(ADC)183による変換後にデジタル信号としてAICモジュール176に提供される、RF基準信号182を生成する。アップストリーム経路180上で、受信RF信号164は、増幅器184によって増幅され、ADC185によってデジタル信号に変換され、AICモジュール176にフィードされる。
AICモジュール176は、BB基準信号174およびRF基準信号182に基づいて、反射信号からRF信号164への干渉を低減させ、出力として所望の信号186を生じる。一般的な意味では、チャネルインパルス応答が、BB基準信号174およびRF基準信号182から測定されることができる。種々の実施形態では、AICモジュール176は、AICアルゴリズムを実行し、伝送RF信号162から受信RF信号164への干渉を打ち消す。いくつかの実施形態では、干渉除去に先立って、RF信号164が、直交復調器を通して処理され、受信された409.6中間周波数(IF)信号が20.48MHzベースバンド信号まで20倍だけデシメートされる、デシメーションを受けてもよい。いくつかの実施形態では、20倍のデシメーションは、半帯域エイリアシングフィルタリングを用いて、それぞれ、2倍、2倍、および5倍の3段階に分割される。オーバーサンプリング時に使用される高調波抑制フィルタが、アンチエイリアシングフィルタとして再利用される。
種々の実施形態では、干渉除去信号186は、復調を受け、OFDM信号レセプタ(図示せず)にフィードされる。干渉除去後のOFDM信号受信は、以下の特徴、すなわち、時間追跡、周波数追跡(例えば、伝送機部分166および受信機部分168が同一のシステムクロック171を共有する場合に使用されない場合がある)、チャネル推定、サイクリックプレフィックス除去、逆高速フーリエ変換(IFFT)、配列計算、およびMER計算を含んでもよい。いくつかの実施形態では、受信機部分168のOFDM信号処理部分は、外部コンピューティングデバイス内にオフラインで実装されてもよい。干渉除去信号は、外部コンピューティングデバイスに送信され、適切な後処理アルゴリズムを用いて後処理されてもよい。
図20を参照すると、図20は、通信システム10の実施形態による、送受信機信号フローおよび干渉除去の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。ダウンストリーム経路172上の伝送RF信号162は、複数の経路を介して戻ることができる。一般に、伝送RF信号162は、ケーブルネットワーク12から送受信機18に後方反射される。例えば、反射のうちの1つは、双方向結合器・スプリッタ179のポート結合を通ってもよく、他の反射は、個別のタップ/スプリッタ22における信号リンギングからタップ/スプリッタ22において起こり得る。反射信号は、伝送RF信号162の時間偏移サンプルを備え、各時間偏移サンプルは、伝送RF信号162に対して異なる量だけ減衰される。
増幅器176の利得が約30dBであり、双方向結合器・スプリッタ177の2つの出力ポートの間の隔離が約30dBであると仮定されたい。結合器ポート結合を通したフィードバック信号は、主要信号を30dB下回ってもよく、信号リンギングに起因する干渉と比較して、全干渉のわずかな部分のみに寄与する。信号リンギングを通したフィードバックは、より優勢であり得る。ケーブル/結合器の付加的な4dB損失を伴って、タップの公称リターンロスの量が約20dBであり、伝送信号162の反射部分が送受信機18のアップストリーム経路180上で所望の信号を6dB上回り得ると仮定されたい。数学的に簡単にするために、信号リンギングからの干渉(例えば、アップストリーム経路180の中への伝送信号162の反射およびダウンストリーム経路172の中への受信信号164の反射)は、送受信機18の外側からの反射よりも優勢であり得る。
数学的に解説する目的のために、BB基準信号174は、図中で、tx1’、または代替としてrx_r0と称され、RF基準信号182は、tx2’(伝送信号162を指す)と、rx0(受信RF信号164の一部を備える)とを備え、数学的便宜のために、rx_rと称され、τは、遅延に対応し、τ_iがアップストリーム経路180上の遅延であり、τ_rがダウンストリーム経路172上の遅延である。本明細書に説明される図中の数学記号(例えば、表記)の解説が、以下の表で提示される。
AICモジュール176は、干渉を低減させるように、AICアルゴリズムに従って多数の反復を行う。いくつかの実施形態では、AICアルゴリズムは、倍率c1およびc2、ならびに伝送および受信信号の干渉を計算して除去するために使用される畳み込み係数w1、w0の値を計算することを含む。AICモジュール176は、畳み込みを含む、種々の数学関数を使用して、干渉計算を行う。一般的な意味では、畳み込みは、典型的には、元の関数のうちの1つの修正されたバージョンと見なされる第3の関数を生じる、2つの関数への数学演算である。例えば、畳み込みは、一方が逆転されて偏移された後の2つの関数の積の積分である。数学的に、関数f(t)およびg(t)の畳み込みは、以下であるように(f*g)(t)として書かれることができる。
畳み込みは、干渉が、伝送信号と反射信号(例えば、時間t−τにおける伝送信号の反射によって干渉される時間tにおける信号等)との間の時間偏移または時間差に起因して出現し得るため、適用可能である。一般的な意味では、時間ドメイン内の畳み込みは、周波数ドメイン内の乗算によって表されることができる。AICアルゴリズムは、受信RF信号164およびRF基準信号182に畳み込みを行い、その後に、畳み込まれた受信RF信号からの畳み込まれたRF基準信号の除去が続く。AICアルゴリズムは、反射の時間遅延を考慮する受信RF信号164およびRF基準信号182の時間偏移サンプル上での畳み込み係数w0ならびにw1を使用し、時間偏移サンプルは、(例えば、減衰を考慮するように)倍率c1およびc2で加重される。AICアルゴリズムは、畳み込み係数w0およびw1ならびに倍率c1およびc2を反復して計算する。
図21を参照すると、図21は、通信システム10の実施形態による、AICモジュール176の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。AICモジュール176は、着信信号(例えば、RF信号164および182)を複数の副搬送波(例えば、M個の副搬送波)に分離するためのモジュール190を含む。複数の副搬送波に対応する複数のAICブロック192(例えば、AIC0、AIC1、....AICM−1)は、個別の信号にAIC反復を行う。RF基準信号182は、(例えば、ADC183によって)デジタル信号に変換した後にFFTモジュール190に提供され、同様に、受信RF信号164は、(例えば、ADC185によって)デジタル信号に変換した後にFFTモジュール190に入力される。全二重通信がアップストリームおよびダウンストリームのための共通周波数範囲を含意するため、BB基準信号174およびRF基準信号182は、アップストリームならびにダウンストリーム通信の両方のための共通チャネルインパルス応答を示すことができる。FFTモジュール190からの変換された信号は、デジタル基準信号174に含まれる複数の副搬送波周波数の情報に基づいて、個々の副搬送波周波数に分離されてもよい。各AICブロック192は、干渉を低減させるようにAICアルゴリズムを別個に実行してもよい。
図22を参照すると、図22は、通信システム10の実施形態による、AICモジュール176の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。R(t)は、AICモジュール176に入力されるRF基準信号182であり、l(t)は、所望の信号186と結合された干渉信号であり、Z(t)は、入力RF信号164であり、干渉信号l(t)および所望の信号S(t)の組み合わせを備える。AICアルゴリズムは、n個の周期に分割される時間間隔中の信号からの干渉を仮定して、実行してもよい。例えば、干渉は、基準信号R(t)、R(t−τ)、R(t−2τ)...R(t−(n−l)τ)を備えてもよい。各時間偏移サンプルR(t−τ)、R(t−2τ)...R(t−(n−l)τ)は、好適に減衰されてもよい。減衰は、n個の周期に対応する加重係数c0、c1、...cN−1として捕捉されてもよい。例えば、基準信号に基づく推定干渉信号は、c0R(t)+c1R(t−τ)+...+cN−1R(t−(n−l)τ)を備える。例示的実施形態では、加重係数は、倍率c1およびc2ならびに畳み込み係数w0およびw1の組み合わせを備えてもよい。
推定干渉信号が、入力信号と比較されてもよく、差を含む残余が、計算されてもよい。残余は、加重係数c0、c1、...cN−1の値を更新するために使用されてもよい。残余は、さらなる反復が順序通りであることを示すことができ、加重係数c0、c1、...cN−1の値は、更新されてもよく、演算は、許容残余が取得されるまで繰り返されてもよい。AICアルゴリズムは、収束し、数秒以内に最大効果を及ぼすことができる。ケーブルネットワーク12内のチャネルは、準静的であり(すなわち、モビリティがない)、AICアルゴリズムは、温度変動、環境変化、またはデバイス経年劣化等の種々のパラメータによって引き起こされるチャネル変動の追跡を維持することができる。
いくつかの実施形態では、AICモジュール176が、副搬送波周波数毎に本明細書に説明されるようなAICアルゴリズムを別個に実行することに留意されたい。そのような実施形態では、R(t)、Z(t)、l(t)、およびS(t)は、AICアルゴリズムが実行されている特定の副搬送波周波数に対応する、個別の信号(例えば、RF基準信号182、RF信号164、干渉信号、および所望の信号186)の部分に対応する。例えば、副搬送波周波数iにおけるAICアルゴリズムが実行されている場合、Ri(t)、Zi(t)、li(t)、およびSi(t)は、副搬送波周波数iにおけるRF基準信号182、RF信号164、干渉信号、ならびに所望の信号186の部分に対応する。
図23Aおよび23Bを参照すると、図23Aおよび23Bは、通信システム10の実施形態による、例示的増幅器20を図示する、簡略化されたブロック図である。増幅器20は、送受信機18よりも複雑であるが、基本的DSP構築機能ブロックが類似することに留意されたい。増幅器20は、それぞれダウンストリーム経路172およびアップストリーム経路180上のリンギングサプレッサ200と、ダウンストリーム増幅器202と、アップストリーム増幅器204と、各端部上の双方向結合器・スプリッタ206とを含む。リンギングサプレッサ200内のDSPアルゴリズムは、エコー除去のためのいくつかの修正を伴って、送受信機18のAICモジュール176に類似する。一般的な意味では、不連続性(例えば、タップ/スプリッタの限定されたリターンロスの量等)が、必然的にケーブルネットワーク12内に存在し、信号リンギングをもたらす、信号バウンシングを引き起こす。信号リンギングは、全二重動作におけるダウンストリーム経路172とアップストリーム経路180との間の干渉の主要発生源であることができる。
ダウンストリーム経路172上の信号フローは、一方の端部上の双方向結合器・スプリッタ206を通って増幅器20に進入し、ダウンストリーム経路172上のリンギングサプレッサ200を通ってフローし、ダウンストリーム増幅器202において増幅され、他方の端部上の双方向結合器・スプリッタ206を通って退出する。アップストリーム経路180上の信号フローは、一方の端部上の双方向結合器・スプリッタ206を通って増幅器20に進入し、アップストリーム経路180上のリンギングサプレッサ200を通ってフローし、アップストリーム増幅器204において増幅され、他方の端部上の双方向結合器・スプリッタ206を通って退出する。ダウンストリーム経路172およびアップストリーム経路180上の信号フローは、相互の鏡像と見なされることができ、したがって、ダウンストリーム経路172上のリンギングサプレッサ200は、アップストリーム経路180上のリンギングサプレッサ200と同じであり得る。
いくつかの実施形態では、エコー除去の2つのステップが、リンギングサプレッサ200で実装される。ステップ1では、送受信機18のAICアルゴリズムは、緩和された除去仕様(例えば、所望の信号を数dB下回るまで干渉を抑制する)を伴って実装される。本ステップからの干渉残余の一部は、それがステップ2において抑制される、増幅器20の他の経路に戻ってもよく、干渉残余の一部は、それが送受信機18のAICモジュール176において除去される、送受信機18に進んでもよい。ステップ2では、同一の経路からのエコーが除去されてもよい。ステップ2におけるエコー除去アルゴリズムは、基準信号が同一の経路上の前のステップの出力信号である、修正されたAICアルゴリズムを備える。エコー除去を可能にするために、反射が主要な信号と時間において明確に異なるため、エコー除去アルゴリズムを用いて抑制され得ることを確実にするように、遅延が、各経路上に追加されてもよい。
さらに解説すると、リンギングサプレッサ200は、2つのエコー除去モジュール208および210を含む。エコー除去モジュール208への入力は、他の経路からのBB基準信号212およびRF基準信号214を含む(例えば、アップストリーム経路180上のリンギングサプレッサ200に関して、BB基準信号212およびRF基準信号214は、ダウンストリーム経路172に由来し、逆も同様である)。送受信機18と異なり、増幅器20は、その独自の信号から各経路上でエコー除去を要求する。この目的で、エコー除去モジュール210は、エコー除去モジュール208からの信号出力にエコー除去を行う。エコー除去モジュール210への基準信号は、エコー除去モジュール208からの時間偏移出力信号を備えてもよい。例示的実施形態では、時間偏移は、2つの時間周期(2τ)によるものであってもよい。エコー除去モジュール210からの出力のデジタル部分は、他の経路上でBB基準信号212としてリンギングサプレッサ200にフィードされてもよい。
図23Bを参照すると、図23Bは、通信システム10の実施形態による、増幅器20の数学的詳細を示す。増幅器20は、想像上のセパレータ219の周囲に鏡像216および218を備えると見なされることができる。各部分216および218は、増幅器と、ダウンストリーム経路172を通ってフローする信号と、アップストリーム経路180を通ってフローする別の信号と、2つのエコー除去モジュール208および210とを備える。簡単にするために、エコー除去モジュール208は、等化器1(EQ1)と称され、エコー除去モジュール210は、等化器2(EQ2)と称される。EQ1は、畳み込み係数w0およびw1を計算し、EQ2は、畳み込み係数w2を計算する。図中の種々の記号および表記が、以下の表で解説される。
図24を参照すると、図24は、例示的実施形態による、畳み込み係数を計算するための例示的AlCアルゴリズム220を示す、簡略化された略図である。増幅器20の等化器208(EQ1)および送受信機18のAICモジュール176は、アルゴリズム220を実行し、畳み込み係数w0ならびにw1の値を判定する。本明細書で提示されるAICアルゴリズム220は、MATLAB言語である。しかしながら、任意の好適なプログラミング言語が、実施形態の広い範囲内でAICアルゴリズム220を実装するために使用され得ることが、当業者によって理解されるであろう。
図25を参照すると、図25は、例示的実施形態による、畳み込み係数を計算するための例示的エコー除去アルゴリズム222を示す、簡略化された略図である。増幅器20の等化器210(EQ2またはEQ2’)は、エコー除去アルゴリズム222を実行し、畳み込み係数w2の値を判定する。本明細書で提示されるエコー除去アルゴリズム222は、MATLAB言語である。しかしながら、任意の好適なプログラミング言語が、実施形態の広い範囲内でエコー除去アルゴリズム222を実装するために使用され得ることが、当業者によって理解されるであろう。
図26を参照すると、図26は、通信システム10の実施形態による、増幅器20のハードウェア実装の例示的詳細を図示する、簡略化されたブロック図である。増幅器20は、ダウンストリーム増幅器202と、アップストリーム増幅器204と、ダウンストリーム受信モジュール224と、アップストリーム受信モジュール226とを含んでもよい。各受信モジュール224は、送受信機18の受信機部分168に類似し得る。DSP228は、AICアルゴリズム220およびエコー除去アルゴリズム222を実行してもよい。いくつかの実施形態では、リンギングサプレッサ200は、DSP228で実装されてもよい。クロック230は、DSP228のタイミング動作を促進してもよい。ダウンストリーム増幅器202、アップストリーム増幅器204、ダウンストリーム受信モジュール224、およびアップストリーム受信モジュール226等の種々のモジュールは、適切に相互からRF遮蔽されてもよい。
図27を参照すると、図27は、通信システム10の実施形態による、干渉除去と関連付けられる例示的動作250を図示する、簡略化されたフロー図である。252では、BB基準信号(例えば、tx1’)が、ネットワーク要素の第1の経路(例えば、ダウンストリーム経路172またはアップストリーム経路180)上で生成される。本明細書で使用されるように、「ネットワーク要素」という用語は、送受信機(例えば、送受信機18)、増幅器(例えば、増幅器20)、または全二重通信をサポートし、それを通して重複周波数範囲内でアップストリーム方向およびダウンストリーム方向に信号がフローする、ケーブルネットワーク12の他のネットワークコンポーネントを包含する。ネットワーク要素が送受信機である場合、BB基準信号tx1’は、送受信機14において生成されてもよく、ネットワーク要素が増幅器である場合、BB基準信号は、第2の経路から提供されてもよい(例えば、第1の経路がダウンストリーム経路172である場合、第2の経路はアップストリーム経路180であり、逆も同様である)。
254では、BB基準信号tx1’は、第1のRF信号tx2’に変換される。256では、BB基準信号tx1’は、BB基準信号rx_r0として信号プロセッサ(例えば、DSP170、DSP228)に提供される。258では、第1のRF信号tx2’は、第1の経路上で伝送される。260では、第1のRF信号tx2’は、第2の経路の中へ反射される。262では、反射(例えば、rx_i)は、第2の経路上で信号(例えば、rx0)に干渉し、第2の経路上で第2のRF信号rx(rx=rx0+cl*rx_i)を生成する。264では、第2のRF信号rxは、(例えば、好適に増幅し、デジタルドメインに変換した後に)入力として信号プロセッサに提供される。266では、第2のRF信号は、第1の経路の中へ反射される。268では、反射は、第1のRF信号tx2’に干渉し、第1の経路上でRF基準信号rx_rを生成する(rx_r=tx2’+c2*rx0)。270では、RF基準信号rx_rは、(例えば、好適に増幅し、デジタルドメインに変換した後に)信号プロセッサに提供される。272では、信号プロセッサは、出力tx0を生成するように、BB基準信号rx_r0およびRF基準信号rx_rに基づいて、第1のRF信号tx2’の反射から第2のRF信号への干渉を低減させる。274では、ネットワーク要素が(例えば、送受信機とは対照的に)増幅器である場合、信号プロセッサはさらに、出力tx1を生成するように、それ自体のエコーから第2のRF信号rxへの干渉を低減させ、事実上、tx0の時間偏移サンプルが、エコー除去目的のために基準信号としてフィードされる。いくつかの実施形態では、時間偏移は、276において、2つの時間周期(例えば、2τ)に等しい。これまで説明されている動作252−276は、第1の経路からの反射に起因する、第2の経路上の干渉除去を含む。
278では、第1の分岐および第2の分岐が、図形的に転置される。換言すると、出力tx1は、第1の経路上の干渉除去のためのBB基準信号として第1の経路のAICモジュールの中へフィードされる、第2の経路上のBB信号を備える。動作252−276は、第2の経路からの反射に起因する、第1の経路上の干渉除去について繰り返される。送受信機は、平行鏡像経路を有しておらず、干渉除去動作に関して増幅器ほど複雑ではないことに留意されたい。
図28を参照すると、図28は、通信システム10の例示的実施形態による、AIC動作と関連付けられ得る例示的動作280を図示する、簡略化されたフロー図である。282では、信号プロセッサ(例えば、DSP170、DSP228)に提供される入力信号(rx、rx’)および基準信号(例えば、rx_r、rx_r’)は、(例えば、FFTおよびBB基準信号rx_r0、rx_r0’との比較後に)デジタルドメイン内で副搬送波周波数に分離されてもよい。入力信号は、干渉を除去するように処理される信号を指す。284では、入力信号は、畳み込み関数を受ける。例えば、畳み込み関数は、入力信号の加重時間偏移サンプルを備える、信号をもたらし得る。286では、基準信号は、別の畳み込み関数を受ける。例えば、別の畳み込み関数は、基準信号の加重時間偏移サンプルを備える、別の信号をもたらし得る。290では、畳み込まれた基準信号は、畳み込まれた入力信号から除去される(例えば、差し引かれる)。動作284−290は、各副搬送波周波数において繰り返されてもよい。
図29を参照すると、図29は、通信システム10の例示的実施形態による、AIC動作と関連付けられ得る例示的動作300を図示する、簡略化されたフロー図である。302では、RF基準信号(R(t))の時間偏移サンプルが(例えば、時間t、t−τ、t−2τ、...t−(n−1)τ)において)判定される。304では、加重係数(例えば、C
1、C
2、...C
N−1)が推定される。306では、干渉信号が、時間偏移サンプルの加重和として推定される(例えば、
)。308では、残余が、推定干渉信号と入力信号(Z(t))との間で計算される。310では、計算された残余が所定の閾値未満であるかどうかの判定が行われる。該当しない場合、312では、加重係数は、計算された残余に基づいて更新され、動作は、306に戻り、その後に逐次反復で継続する。残余が所定の閾値未満である場合、314では、出力信号(S(t))は、干渉がない入力信号であると判定される(例えば、S(t)=Z(t)−l(t))。
図30A、30B、および30Cを参照すると、図30A、30B、および30Cは、種々の増幅器タイプを用いたシミュレーション結果を示す。図30Aは、(例えば、EQ2がない)エコー除去モジュール210を含まない増幅器20を用いた、受信信号配列を示す。受信機入力において、干渉レベルは、14dBMであり、所望の信号レベルは、0dBmである。所望の信号のSNR(低下がない熱雑音)は、50dBである。図30Bは、信号tx2の信号品質を示し、図30Cは、信号tx2’の信号品質を示す。
本明細書では、「一実施形態」、「例示的実施形態」、「実施形態」、「別の実施形態」、「いくつかの実施形態」、「種々の実施形態」、「他の実施形態」、「代替実施形態」、および同等物に含まれる種々の特徴(例えば、要素、構造、モジュール、コンポーネント、ステップ、動作、特性等)の言及は、任意のそのような特徴が本開示の1つまたはそれを上回る実施形態に含まれるが、同一の実施形態において組み合わせられる場合もあり、必ずしも組み合わせられない場合もあることを意味することを意図していることに留意されたい。さらに、「最適化する」、「最適化」という言葉、および関連用語は、規定された成果の速度および/または効率の改良を指し、規定された成果を達成するためのプロセスが、「最適」または完全に迅速/完全に効率的な状態を達成している、もしくは達成することが可能であることを示すと主張しない、専門用語である。
例示的実装では、本明細書で概説されるアクティビティの少なくともいくつかの部分は、例えば、CMTS14、MACスケジューラ26、増幅器20、および送受信機18内のソフトウェアで実装されてもよい。いくつかの実施形態では、これらの特徴のうちの1つまたはそれを上回るものは、ハードウェアで実装されてもよい、これらの要素の外部に提供されてもよい、もしくは意図された機能性を達成するように任意の適切な様式で統合されてもよい。種々のコンポーネントは、本明細書で概説されるような動作を達成するために協調することができる、ソフトウェア(または回帰ソフトウェア)を含んでもよい。なおも他の実施形態では、これらの要素は、それらの動作を促進する、任意の好適なアルゴリズム、ハードウェア、ソフトウェア、コンポーネント、モジュール、インターフェース、またはオブジェクトを含んでもよい。
さらに、本明細書に説明され、示されるCMTS14、MACスケジューラ26、増幅器20、および送受信機18(および/またはそれらの関連付けられる構造)はまた、ネットワーク環境内でデータまたは情報を受信、伝送、ならびに/もしくは別様に通信するための好適なインターフェースを含んでもよい。加えて、種々のノードと関連付けられるプロセッサおよびメモリ要素のうちのいくつかは、除去されてもよい、または別様に単一のプロセッサならびに単一のメモリ要素があるアクティビティに責任を負うように統合されてもよい。一般的な意味では、図で描写される配列が、それらの表現においてより論理的であり得る一方で、物理的アーキテクチャは、これらの要素の種々の順列、組み合わせ、および/またはハイブリッドを含んでもよい。無数の可能な設計構成が、本明細書で概説される動作目的を達成するために使用され得ることに留意することは、不可欠である。故に、関連付けられるインフラストラクチャは、無数の代用配列、設計選択、デバイス可能性、ハードウェア構成、ソフトウェア実装、機器オプション等を有する。
例示的実施形態のうちのいくつかでは、1つまたはそれを上回るメモリ要素(例えば、メモリ要素28)は、本明細書に説明される動作に使用されるデータを記憶することができる。これは、命令が本明細書に説明されるアクティビティを実施するために実行されるように、非一過性の媒体の中に命令(例えば、ソフトウェア、論理、コード等)を記憶することが可能なメモリ要素を含む。プロセッサは、本明細書で詳述される動作を達成するように、データと関連付けられる任意のタイプの命令を実行することができる。一実施例では、プロセッサ(例えば、プロセッサ27、DSP170、DSP228)は、要素または物品(例えば、データ)を1つの状態もしくは物から別の状態もしくは物に変換し得る。別の実施例では、本明細書で概説されるアクティビティは、固定論理またはプログラマブル論理(例えば、プロセッサによって実行されるソフトウェア/コンピュータ命令)を用いて実装されてもよく、本明細書で識別される要素は、あるタイプのプログラマブルプロセッサ、プログラマブルデジタル論理(例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、消去可能プログラマブル読取専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブル読取専用メモリ(EEPROM))、デジタル論理、ソフトウェア、コード、電子命令を含むASIC、フラッシュメモリ、光ディスク、CD−ROM、DVD ROM、磁気または光カード、電子命令を記憶するために好適な他のタイプの機械可読媒体、もしくはそれらの任意の好適な組み合わせであり得る。
これらのデバイスはさらに、適切である場合、特定の必要性に基づいて、任意の好適なタイプの非一過性の記憶媒体(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取専用メモリ(ROM)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、消去可能プログラマブル読取専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM)等)、ソフトウェア、ハードウェアの中で、または任意の他の好適なコンポーネント、デバイス、要素、もしくはオブジェクトの中で、情報を保持してもよい。通信システム10の中で追跡、送信、受信、または記憶されている情報は、特定の必要性および実装に基づいて、全て任意の好適な時間枠で参照され得る、任意のデータベース、レジスタ、テーブル、キャッシュ、待ち行列、制御リスト、もしくは記憶構造の中で提供され得る。本明細書で議論されるメモリアイテムのうちの任意のものは、広義の用語「メモリ要素」内に包含されるものとして解釈されるべきである。同様に、本明細書に説明される潜在的処理要素、モジュール、およびマシンのうちの任意のものは、広義の用語「プロセッサ」内に包含されるものとして解釈されるべきである。
また、前述の図を参照して説明される動作およびステップは、システムによって、またはシステム内で実行され得る、可能なシナリオのうちのいくつかを例証しているにすぎないことに留意することも重要である。これらの動作のうちのいくつかは、適切である場合、削除または除去されてもよい、もしくはこれらのステップは、議論される概念の範囲から逸脱することなく、著しく修正または変更されてもよい。加えて、これらの動作のタイミングは、著しく改変され、依然として本開示で教示される結果を達成し得る。前述の動作フローは、実施例および議論の目的のために提供されている。任意の好適な配列、時系列、構成、およびタイミング機構が、議論される概念の教示から逸脱することなく提供され得るという点で、実質的な融通性がシステムによって提供される。
本開示は、特定の配列および構成を参照して詳細に説明されているが、これらの例示的構成および配列は、本開示の範囲から逸脱することなく、有意に変更されてもよい。例えば、本開示は、あるネットワークアクセスおよびプロトコルを伴う特定の通信交換を参照して説明されているが、通信システム10は、他の交換またはルーティングプロトコルに適用可能であり得る。また、通信システム10は、通信プロセスを促進する特定の要素および動作を参照して図示されているが、これらの要素および動作は、通信システム10の意図された機能性を達成する、任意の好適なアーキテクチャまたはプロセスによって置換されてもよい。
多数の他の変更、代用、変形例、改変、および修正が、当業者に解明され得、本開示は、添付の請求項の範囲内に入るような全ての変更、代用、変形例、改変、および修正を包含することが意図される。本明細書に添付された請求項を解釈する際に、米国特許商標庁(USPTO)、加えて、本願上で発行される任意の特許の任意の読者を支援するために、出願人は、出願人が、(a)「〜のための手段」または「〜のためのステップ」という言葉が特定の請求項で具体的に使用されない限り、添付の請求項のうちのいずれも、それが本出願日に存在するため、35 U.S.C.第112条の第6段落を引き合いに出すことを意図していないということ、および(b)本明細書内の任意の記述によって、別様に添付の請求項で反映されていない本開示をいかようにも限定することを意図していないということに、留意することを所望する。