JP2018524937A - ケーブルネットワーク環境内の全二重ネットワークアーキテクチャ - Google Patents

ケーブルネットワーク環境内の全二重ネットワークアーキテクチャ Download PDF

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Abstract

例示的通信システムはケーブルネットワーク内のメディアアクセス制御（ＭＡＣ）スケジューラと全帯域送受信機とを備える。ＭＡＣスケジューラはケーブルネットワーク内の複数のケーブルモデムの間で２次元伝送受信（Ｔ−Ｒ）協調方式を実装する。Ｔ−Ｒ協調方式に従い、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せず周波数範囲を横断してケーブルネットワーク内の全二重通信を促進するようにケーブルモデムは干渉グループにカテゴリ化される。全帯域送受信機は、個別のコンポーネントの受信機において個別のコンポーネントの伝送機によって伝送される信号を抑制する、適応干渉除去方式を実装する。通信システムはさらに適応干渉除去方式およびエコー除去を伴うリンギング抑制方式を実装する全帯域増幅器を含む。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１５年７月１５日に出願され、“ＦＵＬＬ ＤＵＰＬＥＸ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＩＮ ＣＡＢＬＥ ＮＥＴＷＯＲＫＳ”と題された米国仮出願第６２／１９２，９２４号に対する３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． §１１９（ｅ）のもとでの優先権の利益を主張するものであり、該米国仮出願は、その全体が参照により本明細書中に援用される。
本開示は、一般に、通信の分野、より具体的には、ネットワーク環境内の全二重ネットワークアーキテクチャに関する。
消費者の帯域幅への欲求は、ケーブルネットワーク市場で指数関数的に増大し続けている。デジタルファイバを伴う遠隔物理層（ＲＰＨＹ）を含む、いくつかのケーブルネットワークアーキテクチャでは、同軸ファイバが、スループットの障害になり、帯域幅の増加を抑える。典型的マルチシステムオペレータ（ＭＳＯ）は、現在、既存のケーブルネットワークコンポーネントの固有の技術的制限に起因して、選択の余地はない。例えば、シャノンチャネル容量限界（例えば、情報が通信チャネルを経由して確実に伝送されることができる速度の厳しい上限）が、すでに既存のケーブルネットワークアーキテクチャで実用的に達成されている。１．２ＧＨｚを超えて周波数スペクトルを拡張する消費者主導型需要があるが、現在の拡張は、広範なネットワークアップグレードを要求するであろう。ネットワークコンポーネントのアップグレードは、資本支出（ＣＡＰＥＸ）予算制限によって限定される。全ての光ファイバトゥザホーム（ＦＴＴＨ）は、過剰なＣＡＰＥＸを有する。そのようなシナリオでは、局外設備アップグレードのための限定された資本支出とともに、完全ダウンストリーム／アップストリーム（ＤＳ／ＵＳ）スループットを伴う新しいサービス（例えば、２．５ギガビットダウンストリーム／１ギガビットアップストリーム比のギガビット対応パッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）規格に合致する）を提供することが望ましくあり得る。
例示的通信システムは、ケーブルネットワーク内のメディアアクセス制御（ＭＡＣ）スケジューラと、全帯域送受信機とを備える。ＭＡＣスケジューラは、ケーブルネットワーク内の複数のケーブルモデムの間で２次元伝送受信（Ｔ−Ｒ）協調方式を実装する。Ｔ−Ｒ協調方式に従い、周波数範囲を横断してケーブルネットワーク内の全二重通信を促進しながら、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、ケーブルモデムは、干渉グループ（ＩＧ）にカテゴリ化される。全帯域送受信機および全帯域増幅器は、個別のコンポーネントの受信機において、個別のコンポーネントの伝送機によって伝送される信号を抑制する、適応干渉除去方式を実装する。通信システムはさらに、適応干渉除去方式およびエコー除去を伴うリンギング抑制方式を実装する、全帯域増幅器を含む。
本開示ならびにその特徴および利点のより完全な理解を提供するために、同様の参照番号が同様の部品を表す、付随の図面と併せて解釈される、以下の説明が参照される。
図１Ａは、ケーブルネットワーク環境内の全二重ネットワークアーキテクチャを備える、通信システムを図示する、簡略化されたブロック図である。 図１Ｂは、通信システム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。 図２は、通信システムの実施形態の他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。 図３は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図４は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図５は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図６は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図７は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図８は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図９は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図１０は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図１１は、通信システムの実施形態と関連付けられ得る、例示的動作を図示する、簡略化されたフロー図である。 図１２は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図１３は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図１４は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図１５は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図１６は、通信システムの実施形態と関連付けられ得る、例示的動作を図示する、簡略化された図である。 図１７は、通信システムの実施形態と関連付けられ得る、他の例示的動作を図示する、簡略化されたフロー図である。 図１８は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図１９は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図２０は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図２１は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図２２は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図２３Ａは、通信システムの実施形態のさらに他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。 図２３Ｂは、通信システムの実施形態のさらに他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。 図２４は、通信システムの実施形態と関連付けられ得る、さらに他の例示的動作を図示する、簡略化された図である。 図２５は、通信システムの実施形態と関連付けられ得る、さらに他の例示的動作を図示する、簡略化された図である。 図２６は、通信システムの実施形態のさらに他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。 図２７は、通信システムの実施形態と関連付けられ得る、さらに他の例示的動作を図示する、簡略化されたフロー図である。 図２８は、通信システムの実施形態と関連付けられ得る、さらに他の例示的動作を図示する、簡略化されたフロー図である。 図２９は、通信システムの実施形態と関連付けられ得る、さらに他の例示的動作を図示する、簡略化されたフロー図である。 図３０Ａは、通信システムの実施形態のさらに他の例示的詳細を図示する、簡略化された図である。 図３０Ｂは、通信システムの実施形態のさらに他の例示的詳細を図示する、簡略化された図である。 図３０Ｃは、通信システムの実施形態のさらに他の例示的詳細を図示する、簡略化された図である。
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。
Figure 2018524937
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。
Figure 2018524937
 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。
Figure 2018524937
Figure 2018524937
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、Ｃ１、Ｃ２、．．．ＣＮ−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、
Figure 2018524937
 ）。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。

Claims (20)

  1. ケーブルネットワーク内のメディアアクセス制御（ＭＡＣ）スケジューラであって、前記ＭＡＣスケジューラは、前記ケーブルネットワーク内の複数のケーブルモデムの間で２次元伝送受信（Ｔ−Ｒ）協調方式を実装し、前記Ｔ−Ｒ協調方式に従い、前記ケーブルモデムは、干渉グループにカテゴリ化され、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前記周波数範囲内のアップストリームを伝送せず、前記周波数範囲を横断して前記ケーブルネットワーク内の全二重通信を促進する、ＭＡＣスケジューラと、
    前記送受信機の受信機において、前記送受信機の伝送機によって伝送される信号を抑制する、適応干渉除去方式を実装する、全帯域送受信機と、
    を備える、通信システム。
  2. 前記適応干渉除去方式と、エコー除去を実装するリンギング抑制方式とを実装する、全帯域増幅器をさらに備える、請求項１に記載の通信システム。
  3. 異なる干渉グループ内のケーブルモデムは、前記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、請求項１に記載の通信システム。
  4. 前記ケーブルモデムは、レンジングプロセスを通して前記干渉グループに分類される、請求項１に記載の通信システム。
  5. 前記複数のケーブルモデムをさらに備える、請求項１に記載の通信システム。
  6. 前記ケーブルモデムは、単信モードで動作し、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する、請求項５に記載の通信システム。
  7. 前記ケーブルネットワーク内の全帯域通信をサポートする、タップと、スプリッタとをさらに備える、請求項１に記載の通信システム。
  8. ＭＡＣスケジューラは、前記ケーブルネットワークのケーブルモデム終端システム（ＣＭＴＳ）内で実行する、請求項１に記載の通信システム。
  9. 前記ケーブルモデム終端システムは、コアと、物理インターフェース（ＰＨＹ）モジュールとを備え、前記ＰＨＹモジュールは、前記全帯域送受信機を備える、請求項１に記載の通信システム。
  10. 前記ＭＡＣスケジューラは、前記ケーブルネットワーク内で中央に前記Ｔ−Ｒ協調を実装し、前記中央に実装されたＴ−Ｒ協調方式に従い、前記ＭＡＣスケジューラは、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の部分に仕切り、前記第１の部分は、アップストリーム伝送のために留保され、前記第２の部分は、ダウンストリーム受信のために留保され、前記第１の部分および前記第２の部分は、前記干渉グループ内のいかなるケーブルモデルについても重複しない、請求項１に記載の通信システム。
  11. 前記ＭＡＣスケジューラは、前記ケーブルネットワーク内で分散様式において前記Ｔ−Ｒ協調を実装し、前記分散Ｔ−Ｒ協調方式に従い、ケーブルモデムは、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し、前記ＭＡＣスケジューラは、前記複数のケーブルモデムへのダウンストリーム伝送の前にダウンストリームマップを伝送し、前記ケーブルモデムは、前記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、請求項１に記載の通信システム。
  12. ケーブルネットワーク内の複数のケーブルモデムの間で２次元Ｔ−Ｒ協調方式を実装する、ＭＡＣスケジューラを動作させることであって、前記Ｔ−Ｒ協調方式に従い、前記ケーブルモデムは、干渉グループにカテゴリ化され、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前記周波数範囲内のアップストリームを伝送せず、前記周波数範囲を横断して前記ケーブルネットワーク内の全二重通信を促進する、ことと、
    前記送受信機の受信機において、前記送受信機の伝送機によって伝送される信号を抑制する、適応干渉除去方式を実装する、全帯域送受信機を動作させることと、
    を含む、方法。
  13. 前記適応干渉除去方式と、エコー除去を実装するリンギング抑制方式とを実装する、全帯域増幅器を動作させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 異なる干渉グループ内のケーブルモデムは、前記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、請求項１２に記載の方法。
  15. 前記ケーブルモデムは、単信モードで動作し、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する、請求項１２に記載の方法。
  16. 前記ケーブルネットワーク内の全帯域通信をサポートする、タップおよびスプリッタを動作させることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  17. 前記ＭＡＣスケジューラは、前記ケーブルネットワーク内で中央に前記Ｔ−Ｒ協調を実装し、前記中央に実装されたＴ−Ｒ協調方式に従い、前記ＭＡＣスケジューラは、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の部分に仕切り、前記第１の部分は、アップストリーム伝送のために留保され、前記第２の部分は、ダウンストリーム受信のために留保され、前記第１の部分および前記第２の部分は、前記干渉グループ内のいかなるケーブルモデルについても重複しない、請求項１２に記載の方法。
  18. 前記ＭＡＣスケジューラは、前記ケーブルネットワーク内で分散様式において前記Ｔ−Ｒ協調を実装し、前記分散Ｔ−Ｒ協調方式に従い、ケーブルモデムは、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し、前記ＭＡＣスケジューラは、前記複数のケーブルモデムへのダウンストリーム伝送の前にダウンストリームマップを伝送し、前記ケーブルモデムは、前記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、請求項１２に記載の方法。
  19. ケーブルネットワーク内の装置であって、
    プロセッサと、
    メモリ要素と、
    ＭＡＣスケジューラであって、前記装置は、前記ケーブルネットワーク内の複数のケーブルモデムの間で２次元Ｔ−Ｒ協調方式を実装することを通して、前記ケーブルネットワーク内の全二重通信を促進し、前記Ｔ−Ｒ協調方式に従い、前記ケーブルモデムは、干渉グループにカテゴリ化され、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前記周波数範囲内のアップストリームを伝送せず、前記周波数範囲を横断して前記ケーブルネットワーク内の全二重通信を促進する、ＭＡＣスケジューラと、
    を備える、装置。
  20. 前記装置は、前記ケーブルネットワーク内で前記複数のケーブルモデムに接続され、全帯域送受信機は、前記送受信機の受信機において、前記送受信機の伝送機によって伝送される信号を抑制する、適応干渉除去方式を実装する、請求項１９に記載の装置。
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