JP4891992B2 - 適応gdfe - Google Patents

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Description

本願は、米国特許法第119条(e)の元で以下の優先権の利点を請求する。
その全体的な開示が、すべての目的のためにその全体として参照することにより本書に組み込まれているトーン予想GDFE(TONAL PREDICTIVE GDFE)と題される2005年6月2日に出願された米国仮出願番号第60/686,549号(代理人整理番号第0101−p18p号)。
その全体的な開示が、すべての目的のためにその全体として参照することにより本書に組み込まれているDSLシステム(DSL SYSTEM)と題される2005年7月10日に出願された米国仮出願番号第60/698,113号(代理人整理番号第0101−p28p号)。
本発明は、概してデジタル通信システムを管理するための方法、システム及び装置に関する。
デジタル加入者回線(DSL)技術は、既存の電話加入者回線(ループ及び/または銅プラントと呼ばれている)上でのデジタル通信に潜在的に大きな帯域幅を与える。特に、DSLシステムは、加入者回線の各端部でのモデム(通常は、送信機と受信機両方の役割を果たすトランシーバ)のトレーニングと初期化の間に決定されるようなチャネル状態に調整できる各トーン(つまり副搬送波)に多くのビットを割り当てる離散マルチトーン(DMT)回線コードを使用することによって加入者回線の特性に適応できる。
DSLシステムでは、ツイストペアの間で発生する漏話は、通常は性能を下げる及び/または制限する。回線のグループ(一般に「ベクタリング」として説明される)によって送信る及び/または受信される信号の共同処理が、漏話を削減するのを支援することができることは公知である。何らかのDSL上り通信のケースである、回線のグループの間の共同信号処理が、受信機側だけで(例えば、グループに属している回線の送信機が、地理的に分散したケースでは)実行されケースもある。共同受信信号処理は、多くの場合汎用判定帰還等化(generalized decision feedback equalization)として説明される。
汎用判定帰還等化を実現するための改善策を提供するシステム、装置、方法及び技法は、技術の大きな前進に相当するであろう。変化する回線状態に動的に適応できるこのような等化を実現するためのシステム、装置、方法及び技法も、同様に技術の大きな前進に相当するであろう。
[簡単な概要]
本発明の実施形態は、多回線/多チャンネル通信システムの1つまたは複数のチャネル及び雑音の変動を追跡できるようにする汎用判定帰還型等化器(GDFE:(generalized decision feedback equalizer))を活用する。このような追跡は、とりわけ例えばADSL及びVDSL等の通信システムのベクトル上り(片側)状況で使用できる。本発明は、符号化されたシステムを用いてベクトル受信機が、誤差伝搬影響を最小限に抑えるために、及び/または性能を高めるために所定のユーザ順序のための反復復号を使用できるという事実も利用する。
本発明の実施形態は、外部の制御装置によって供給される別々の静的フィードフォワードフィルタ及び/またはフィードバックフィルタを混乱させることなく、雑音の空間相関に対する急激な変更及び/または多回線チャネルに対する変更に対処するために、適応フィードフォワードフィルタ及び/またはフィードバックフィルタを局所的に更新するための手段も含む。本発明がDSLシステムに適用される場合、ローカル制御装置(つまり、例えば、DSLAM内の制御部、LT装置、または他の上り端部DSL回線構成要素)及び/または遠隔制御装置(例えば、DSLループとそのモデムの外部の位置にある制御部、DSLAM等)のどちらかは、より大量の計算を行い、DSL回線構成要素にベクタリング情報とデータを提供することによって支援できるDSL最適化装置等であってよい。
本発明の実施形態は、H=QR因数分解の中のR行列の効率的な実現、つまりマルチユーザ上りベクトル化DMT VDSL片側受信機(あるいは両側ベクタリングが使用されるときには任意の受信機)を特徴付ける、より一般的にはバインダチャネルの任意の三角化(triangularization)を提供する。本発明の実施形態は、適応GDFEと呼ばれている。各トーンでの最悪のケースの空間相関雑音が一定であり、ユーザの入力スペクトルのいずれの選択についても性能に一定の制限を課すプリコーディングを用いる下り「放送(broadcast)」チャネルとは異なり、もしベクトル受信機が、実際の空間相関ノイズ相関に適応するとき、上りチャネルについてかなりの性能の改善が可能である。加えて、多回線チャネルは、温度変化、構成要素変動、機械応力、及び他の理由に起因する時間変化を経験する。したがって、チャネルのこのような変化に対する適応も、必要とされる。
チャネル及び雑音に対するこのような適応は、雑音変動の潜在的な速度のために遠隔場所(遠隔場所制御装置または遠隔DSL最適化装置等)で集中的に制御するのは困難であろう。また、適応は、初期にまたは以前に報告された漏話伝達関数及び雑音空間相関の間違いの補正も可能にする。本発明は、GDFEを適応部分と静的部分に分ける。GDFEの適応部分は、ベクトル受信機内で局所的に実現される(そして計算/更新される)。残りの静的部分は、制御装置(例えばDSL最適化装置等)によって適切に計算できる。例は、実例となる通信システムとしてDSLを使用して示されるが、本発明は、ベクトル化されたマルチユーザ受信が使用されるシステムに適用する。
R=SG(この場合、Sは三角形Gの対角成分を強制的にすべて1にする対角スケーリング行列である)の中のG行列は、他のユーザ(あるいは本発明のいくつかの実施形態では、反復復号されるマルチユーザ検出器)の判定を使用するフィードバックセクションとして実現される。代わりに、誤差(判定と判定デバイス/プロセスに対する入力との間の差異として定義される)が、計算され、フィードバックセクションに対する入力として使用される。フィードフォワードセクションまたはフィードバックセクションのどちらかあるいは両方は、静的成分と適応成分を生じさせるために分離できる。適応成分は、瞬時のチャネル及び雑音の変化(例えば、瞬時誤差及び単純なLMSアルゴリズムを使用して)に適応する。チャネルと雑音とが、時間変化を示さないとき、適応フィルタはそれら自体をゼロにできる。
本発明の追加の詳細及び優位点は、以下の詳細な説明及び関連する図に提供される。
本発明は、類似する参照数表示が類似する構造要素を示す、添付図面と関連して以下の詳細な説明によって容易に理解される。
以下の本発明の詳細な説明は、本発明の1つまたは複数の実施形態を参照するが、このような実施形態に限定されない。むしろ、詳細な説明は、実例となることだけを目的としている。当業者は、本発明がこれらの限られた実施形態を超えるので、図に関して本書に示されている詳細な説明が説明目的のために示されることを容易に理解する。
本発明の実施形態は、通信システム内の異なるユーザの信号の共同復号または連続復号(用語「GDFE」は、等化のプロセス及び/または等化器―このような等化を実行するデバイス、装置、方法等―のどちらかを指すために交換可能に用いることができる、汎用判定帰還等化、GDFEとして本書で公知である)を可能にする方法及び装置を実現する。本発明の実施形態が使用されてよい通信システムは、本開示の読後に当業者によって理解されるように、ADSL回線、VDSL回線、及び/または本発明が実践的である他の通信システム構成要素及び/または回線を含んでよい。さらに、当業者は、用語「汎用判定帰還等化」等が、本発明の態様と実施形態とを説明するために本書で使用され、一方本発明が、本来「フィードバック」システム及び構成要素だけに限定されていないことを理解する。すなわち、本発明の実施形態は、それにも関わらず汎用判定帰還等化システム、方法、装置等の一部と見なされているフィードフォワード構成要素及び他の構成要素を活用する。したがって、GDFE専門用語の中での用語「フィードバック(feedback)」は、単にフィードバックに限定していない。
本発明のいくつかの実施形態は、「トーン予測(tonal predictive)GDFE」と呼ばれている。これらは、通常は、トーンにつき1つのGDFEがあること、及び雑音予測構造があることを示している。本発明のいくつかの実施形態は、通常はトーンにつき単一のGDFEを有し、雑音及び/またはチャネルに適応する「適応GDFE」と呼ばれている。当業者によって理解されるように、このようにして、これらの及び他の類似した用語の考えられる何らかの重複及び互換性が、ある。用語「適応GDFE」は、雑音及び/またはチャネルに対する適応性を含み、したがって「トーン予測GDFE」も含む可能性がある任意のGDFE装置、方法等を含むと本書で広く解釈されるべきである。
さらに、本発明の実施形態においては「静的(static)」構成要素及び「適応(adaptive)」構成要素に対する参照がある。これらの用語は、互いを基準にして解釈されるべきであり、絶対的に静的なデバイス及び/または動作ではなく、程度の問題を暗示する。本開示の読後に当業者によって理解されるように、本書で「静的」と呼ばれているフィルタまたは行列は、多くの場合には実際には固定されていないが、代わりにまれにしか更新または他の変更(制御装置または他のエンティティによる)を必要とせず、適宜にときおり更新される可能性のあるフィルタまたは行列を意味する。例えば、DSLシステムにおいてこれらの静的構成要素は、SHOWTIME(ショータイム)の間に迅速に変化しないであろうが、初期化ごとにあるいはより長い間隔(例えば、数時間おきに)で更新される可能性がある。同様に、本書で「適応」と呼ばれているフィルタまたは行列は、変化する特性及び/または条件に起因する相対的に高速及び/または頻繁な更新を必要とするフィルタまたは行列を意味することが意図されている。後述される本発明の実施形態の文脈及び使用は、どの種の意味が使用されているのかを決定する十分な情報を当業者に与える。
さらに詳細に説明されているように、本発明の1つまたは複数の実施形態を実現する適応GDFEの実現は、通信デバイス(例えば、制御装置、DSL最適化装置、DSLAM、LTデバイス、RTデバイス、DSLモデム等)の一部である場合がある。このような実現は、ローカルデバイス(再び、例えばDSLAM、LTデバイス、モデム等)内及び/または制御装置(例えば、DSL最適化装置、動的スペクトルマネージャ、またはスペクトル管理センタ内、あるいはDSL最適化装置、動的スペクトルマネージャ、またはスペクトル管理センタとして)等の遠隔デバイス内のGDFE制御部によって制御、及び/または支援されてよい。GDFE制御部は、どこに設置することもできる。いくつかの実施形態では、GDFE制御部を有する制御装置は、DSL COに常駐し、一方他のケースではそれはCO外部に位置するサードパーティによって操作されてよい。本発明の実施形態に関連して使用できる制御装置及び/またはGDFE制御部の構造、プログラミング及び他の特定の特長は、本開示を検討後に当業者に明らかになる。
DSL最適化装置、動的スペクトル管理センタ(DSMセンタ)、「スマート」モデム及び/またはコンピュータシステム等の制御装置は、本発明の多様な実施形態と関連して説明されるような操作データ及び/または性能パラメータ値を収集し、解析するために使用できる。制御装置及び/または他の構成要素は、コンピュータによって実現されるデバイスまたはデバイスの組み合わせである場合がある。いくつかの実施形態では制御装置は、モデムまたは通信回線に結合されている他の通信装置から遠く離れた場所にある。他のケースでは制御装置は、モデム、DSLAMまたは他の通信システムデバイスに直接的に接続されている装置として「ローカル」デバイス(すなわち、通信回線またはこのようなローカルデバイスの一部に直接的に結合されているデバイス)の1つまたは両方と配置されてよく、このようにして「スマート」モデムを作成する。用語「結合されている」及び「接続されている」等は、2つの要素及び/または構成要素間の接続を説明するために本書で使用され、適宜、直接的にともに、または例えば1つまたは複数の介入する要素を介してもしくは無線接続を介して間接的に結合されていることを意味することを意図されている。
本発明の実施形態の以下の例のいくつかは、例示的な通信システムとして片側または両側のベクトル化されたADSLシステム及び/またはVDSLシステムと関連して使用される。これらのDSLシステムの中では、特定の規約、規則、プロトコル等が、例示的なDSLシステムの動作、及びカスタマ(「ユーザ」とも呼ばれている)及び/またはシステム上の装置から入手できる情報及び/またはデータを説明するために使用されてよい。しかしながら、当業者によって理解されるように、本発明の実施形態は、多様な通信システムに適用されてよく、本発明は任意の特定のシステムに限定されない。
多様なネットワーク管理要素は、要素が集合的にまたは個別の端部でのどちらかでADSLまたはVDSLのモデム対の中のパラメータまたは機能を参照するADSL及びVDSLの物理層リソースの管理に使用される。ネットワーク管理フレームワークは、それぞれがエージェントを含む1つまたは複数の被管理ノードから成る。被管理ノードは、ルータ、ブリッジ、スイッチ、モデム等である。多くの場合マネージャと呼ばれている少なくとも1つのNMS(ネットワーク管理システム)が、被管理ノードを監視、制御し、通常は一般的なPCまたは他のコンピュータに基づいている。NMSは、いくつかの例では要素管理システム(EMS)とも呼ばれている。ネットワーク管理プロトコルは、管理情報及びデータを交換するためにマネージャ及びエージェントによって使用される。管理情報の単位は、オブジェクトである。関連するオブジェクトの集合体は、管理情報ベース(MIB)として定義される。
図1は、多様なADSLシステムとVDSLシステムに適用し、当業者に周知であり、本発明の実施形態を実現できるG.997.1規格(G.ploam)による参照モデルシステムを示している。このモデルは、すべてが結合あり、及び結合なしで、G.991.1規格とG.991.2 SHDSL規格だけではなく、ADSL1(G.992.1)、ADSL−Lite(G.992.2)、ADSL2(G.992.3)、ADSL2−Lite(G.992.4)、ADSL2+(G.992.5)、VDSL1(G.993.1)及び他のG.993.x出現VDSL規格等のスプリッタ(splitter)を含むことがある、あるいは含まないことがある多様な規格を満たすADSLシステム及びVDSLシステムに適用する。これらの規格、その変形、及びG.997.1規格に関連するそれらの使用は、すべて当業者に周知である。
G.997.1規格は、G.997.1に定められている明確な埋め込み操作チャネル(EOC)、及びG.99x規格に定められているインジケータビットとEOCメッセージの使用に基づいたADSL伝送システムとVDSL伝送システムの物理層管理を規定している。さらに、G.997.1は、構成、障害及び性能の管理のためのネットワーク管理要素コンテンツを規定する。これらの機能を実行する際に、システムは、アクセスノード(AN)で入手でき、ANから収集できる種々の操作データを活用する。DSLフォーラムのTR−069報告書は、MIB、及びどのようにしてそれがアクセスされる可能性があるのかも示している。図1では、カスタマの端末装置110が、ホームネットワーク112に結合され、ホームネットワーク112はさらに回線終端装置(NT)120に結合されている。ADSLシステムのケースでは、NT120は、ATU−R122(ADSL規格及び/またはVDSL規格の1つによって定義されている、例えばトランシーバとも呼ばれることもあるモデム)または任意の他の適切なネットワーク終端モデム、トランシーバ、または他の通信部を含む。VDSLシステムにおける遠隔装置は、VTU−Rであろう。当業者によって理解され、本書に説明されているように、各モデムは、それが接続される先の通信システムと対話し、通信システムにおけるモデムの動作の結果として操作データを生成してよい。
NT120は、管理エンティティ(ME)124も含む。ME124は、任意の適用可能な規格及び/または他の基準によって必要とされるように実行できるマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、またはファームウェアまたはハードウェアの中の回路状態機械等の任意の適切なハードウェアデバイスである場合がある。ME124は、性能データを収集し、各MEによって維持されている情報のデータベースであり、SNMP(Simple Network Management Protocol)、管理者コンソール/プログラムに対して提供するためにネットワーク装置から情報を収集するために使用される管理プロトコル等のネットワーク管理プロトコルを介して、あるいはTL1コマンドを介してアクセスできるそのMIBに該性能データを記憶する。TL1は、電気通信ネットワーク要素間で応答及びコマンドをプログラミングするために使用される長く確立されているコマンド言語である。
システム内の各ATU−Rは、COまたは他の上り(upstream)及び/または中心位置にあるATU−Cに接続される。VDSLシステムでは、システム内の各VTU−Rは、COまたは他の上り及び/または中心位置(例えば、ONU/LT、DSLAM、RT等の任意の回線終端装置)にあるVTU−Oに接続される。図1では、ATU−C142は、CO146内のアクセスノード(AN)140に位置している。AN140は、当業者によって理解されるように、DSLAM、ONU/LT、RT等のDSLシステム構成要素であってよい。ME144は、同様にATU−C142に関する性能データのMIBを維持する。AN140は、当業者によって理解されるように、ブロードバンドネットワーク170または他のネットワークに結合されてよい。ATU−R122とATU−C142とは、ADSL(及びVDSL)のケースで通常は他の通信サービスも搬送する電話ツイストペアであるループ130によってともに結合される。
図1に示されているインタフェースのいくつかは、操作データ及び/または性能データを決定し、収集するために使用できる。図1のインタフェースが、別のADSL及び/またはVDSLシステムインタフェース方式と異なる範囲まで、システムは周知であり、相違点は当業者に既知であり、明らかである。Qインタフェース155は、オペレータのNMS150とAN140内のME144の間にインタフェースを提供する。G.997.1規格に指定されているすべてのパラメータは、Q−インタフェース155で適用する。ME144でサポートされている近端(near-end)パラメータは、ATU−C142から引き出され、一方ATU−R122からの遠端(far-end)パラメータは、Uインタフェース上の2つのインタフェースのどちらかによって引き出すことができる。埋め込みチャネル132を使用して送信され、PMD層で提供されるインジケータビットとEOCメッセージとは、必要とされるATU−R122パラメータをME144で生成するために使用できる。代わりに、OAM(動作、運営及び管理)チャネルと適切なプロトコルとは、ME144によって要求されるとATU−R122からパラメータを取り出すために使用できる。同様に、ATU−C142からの遠端パラメータは、Uインタフェース上の2つのインタフェースのどちらかによって引き出すことができる。PMD層で提供されるインジケータビットとEOCメッセージとは、NT120のME124内で必要とされるATU−C142パラメータを生成するために使用できる。代わりに、OAMチャネルと適切なプロトコルとは、ME124によって要求されるとき、ATU−C142からパラメータを取り出すために使用できる。
U−インタフェース(本来、ループ130である)では、2つの管理インタフェース、つまりATU−C142(U−Cインタフェース157)でのインタフェースと、ATU−R122(U−Rインタフェース158)でのインタフェースとがある。インタフェース157は、ATU−R122がU−インタフェース130上で取り出すためのATU−C近端パラメータを提供する。同様に、インタフェース158は、ATU−C142が、U−インタフェース130上で取り出すためのATU−R近端パラメータも提供する。適用するパラメータは、使用されているトランシーバ規格に依存してよい(例えば、G.922.1またはG.922.2)。
G.997.1規格は、U−インタフェース全体でのオプションのOAM通信チャネルを指定する。このチャネルが実現される場合、ATU−CとATU−R対は、物理層OAMメッセージを運ぶためにそれを使用してよい。このようにして、このようなシステムのトランシーバ122、142は、それぞれのMIB内に維持されている多様な操作データと性能データを共用する。
1998年3月付けの、ADSLフォーラムからの「ADSLネットワーク要素管理(ADSL Network Element Management)」と題されているDSLフォーラム技術報告書(DSL Forum Technical Report)TR−005の中でADSL NMSに関するさらに多くの情報を検出できる。また、2004年5月付けの「CPE WAN管理プロトコル(CPE WAN Management Protocol)と題されるDSLフォーラム技術報告書TR−069。最後に、2004年5月付けの「LAN側DSL CPE構成仕様書(LAN−Side DSL CPE Configuration Specification)」と題されるDSLフォーラム作業用テキスト(DSL Forum Working Text)TR−064。これらの文書は、CPE側管理のためのさまざまな状況に対処し、その中の情報は、当業者にとって周知である。VDSLについてのさらに多くの情報は、すべてが当業者にとって既知である、いくつかのDSLフォーラムの進行中の作業中テキストだけではなく、ITU規格G.993.1(「VDSL1」と呼ばれることもある)、及び新生のITU規格G.993.2(「VDSL2」と呼ばれることもある)にも掲載されている。例えば、追加情報は、VDSL1要素とVDSL2 MIB要素のためのITU規格G.997.1の新生の改訂において、またはATIS北米草案動的スペクトル管理報告書(ATIS North American Draft Dynamic Spectrum Management Reprot)NIPP−NAI−2005−031においてだけではなく、「VDSLネットワーク要素管理(VDSL Network Element Management)」(2003年2月)と題されているDSLフォーラムの技術報告書TR−057(以前はWT−068v5)と、「FS−VDSL EMSからNMSインタフェース機能要件(FS−VDSL EMS to NMS Interface Functional Requirements)」(2004年3月)でも入手できる。
同じバインダを共用する回線が、ADSL内よりVDSL内の同じ回線カードで終端する方がより一般的である。しかしながら、xDSLシステムの以下の説明は、同じバインダ回線の共通の終端が実行される可能性もあるため(特に、ADSLとVDSLの両方を扱うより新しいDSLAMにおいて)、ADSLに及んでよい。多くのトランシーバ対が動作している及び/または使用可能であるDSLプラントの典型的なトポロジでは、各加入者ループの部分は、マルチペアバインダ(またはバンドル)の中の他のユーザのループと配列される。加入者宅内機器(CPE)の非常に近くの台座(pedestal)の後、ループは、引込み線(drop wire)の形を取り、バンドルを出る。したがって、加入者ループは、2つの異なる環境を行き来する。ループの一部は、バインダの内部に位置してよく、そこではループは、外部の電磁干渉から遮蔽されていることもあるが、漏話にさらされる。台座の後、この対がドロップ(drop)の大部分について他の対から遠いときには、引込み線は、多くの場合漏話による影響を受けないが、引込み線が遮蔽されていないために、伝送が電磁干渉によってさらに大幅に害されることもある。多くのドロップは、それらの中に2本から8本のツイストペアを有し、家庭への複数のサービスまたはそれらの回線の結合(単一サービスの多重化及び逆多重化)の状況では、追加のかなりの漏話がドロップセグメントのこれらの回線間で発生することがある。
一般的で例示的なDSL配備のシナリオは、図2に示されている。合計(L+M)人のユーザ291、292のすべての加入者ループは、少なくとも1つの共通バインダを通過する。各ユーザは、専用回線を通して電話局(CO)210、220に接続されている。しかしながら、各加入者ループは、異なる環境と媒体を通過している可能性がある。図2では、L人のカスタマまたはユーザ291が、光ファイバ213と、一般にファイバツーザキャビネット(FTTCab)またはファイバツーザカーブと呼ばれるツイスト銅ペア217の組み合わせを使用してCO210に接続される。CO210内のトランシーバ211からの信号は、それらの信号をCO210内のおよび光ネットワーク部(ONU)218内の光回線端末212と光ネットワーク端末215とによって変換させる。ONU218内のモデム216は、ONU218とユーザ291間の信号用のトランシーバとして動作する。
CO210、218、及びONU220(他だけではなく)等の場所で共同終端するユーザの回線は、ベクタリング等の調整された様式で操作されてよい。ベクタリング通信システム(例えば、ベクタリングされたADSLシステム及び/またはVDSLシステム)では、信号の調整と処理とを達成できる。下り(downstream)ベクタリングは、複数の回線のDSLAMまたはLTからの送信信号が、共通のクロックとプロセッサと共同生成されるときに発生する。このような共通クロック付きのVDSLシステムでは、ユーザ間の漏話が、トーンごとに別々に発生する。したがって、多くのユーザのための下りトーンのそれぞれは、共通ベクトル送信機によって独立して生成できる。同様に、共通クロックとプロセッサとが複数の回線の信号を共同受信するために使用されるときに、上りベクタリングが発生する。このような共通クロックを備えたVDSLシステムでは、ユーザ間の漏話は、トーンごとに別々に発生する。したがって、多くのユーザ向けの上りトーンのそれぞれは、共通ベクトル受信機によって独立して処理できる。
残りのM人のユーザ292のループ227は、銅ツイストペアだけであり、ファイバーツーザイクスチェンジ(Fiber to The Exchange)(FTTEx)と呼ばれるシナリオである。可能なとき、及び経済的に実現可能であるときにはいつでも、これが加入者ループの銅部分の長さを削減し、その結果として達成可能なレートを増やすので、FTTCabは、FTTExよりも好ましい。さらに、FTTCabは、将来、ますます人気のトポロジになることが予想されている。この種のトポロジは、かなりの漏話干渉につながり、多様なユーザの回線がそれらが動作する特定の環境に起因する、異なるデータ搬送能力と性能能力とを有することを意味してよい。トポロジは、ファイバによって供給される(fiber-fed)「キャビネット」回線と交換回線が同じバインダ内で混合できるほどである。さまざまな場所で終端する回線によって生じる漏話雑音は、通常、周知の判定帰還機構(decision-feedback mechanism)によって直接的に除去することはできず、代わりに本書に説明されている本発明によって完全にまたは部分的に除去することができる時間依存性の空間相関ノイズを表す。
図2で分かるように、CO220からユーザ292への回線は、CO210とユーザ291との間の回線によって使用されないバインダ222を共用する。さらに、別のバイダ240が、CO210とCO220及びそれらのそれぞれのユーザ291、292への/からのすべての回線に共通である。図2では、遠端漏話(FEXT)282と近端漏話(NEXT)281とが、CO220で配列される回線227の内の少なくとも2つに影響を及ぼすものとして描かれている。
当業者によって理解されるように、これらの文書に説明されている操作データ及び/またはパラメータの少なくともいくつかは、本発明の実施形態に関連して使用できる。さらに、システム説明の少なくともいくらかは、同様に本発明の実施形態に適用できる。DSL NMSから入手できる多様なタイプの操作データ及び/または情報は、そこで発見できる。他は、当業者に既知である場合がある。
DSLシステム等の通信システムは、多様な形の雑音を経験する。例えば、DSLシステムでの上り雑音は、2つのタイプに分けることができる。つまり、第1のタイプは、漏話雑音―他の近傍の回線(例えば、同じバインダ、ケーブルまたは装置内)、つまり受信(すなわち、ベクトル化される)のためにともに調整される回線によって引き起こされる信号―である。本発明を鑑みて、これらの漏話信号は、ベクトル受信機の観点からはもはや雑音として見なされておらず、回線間の漏話は除去できる。この第1のタイプの漏話雑音は、ベクトル化されたグループの中の別の回線上で受信される信号エネルギーの部分が、すべての漏話成分が適切にフィルタリングされ、総計される場合にその利得レベルが上昇するために、受信信号について性能を高めることを可能にできるという点で、「優れた(Good)」雑音である場合もある。すべての回線が差別的に励起されるとき、ベクトル化されたグループ内での性能制限は、各回線が他からの漏話をまったく見ない状況、つまり通常はかなりの改善に同等である。
第2のタイプの雑音は、信号が共同受信される回線のベクトル化されたグループの中の信号によって生成されない雑音である。このような雑音は、協調性のない漏話者(crosstalkers)(すなわち、ベクトル化されていないユーザ)であるか、あるいは無線雑音(AMラジオ放送、アマチュア無線送信機、他の人工的なソース、またはインパルス雑音からの雑音等)である場合がある。また、この第2のタイプの雑音は、この第2のタイプの雑音が共通のソースを有し、複数の受信回線で明らかであるときに実質的に軽減できる―このような状況は、バインダの「空間」全体でのいくつかの回線での雑音が相互に関連付けられているために、多くの場合「空間相関(spatially correlated)」ノイズと呼ばれている。雑音の空間相関が、ベクトル化されたユーザの間で十分に強力である場合、この他のタイプの雑音の実質的な削減は、受信機フィルタを用いて雑音を除去することによって、あるいは雑音を回避することによってベクトル受信機で可能である。
ベクタリングが受信機で使用されるとき、第1のタイプの雑音(すなわち、ベクトル化された回線セットからの漏話)は、GDFEのフィードフォワードフィルタとフィードバックフィルタの組み合わせによって除去できる。除去されなかった残りの第2のタイプの雑音(例えば、電波雑音を含む)は、空間相関ノイズとして処理され、「雑音−白色化(whitened)−チャネル」から計算されるGDFEを使用して削減することもできる。本発明のいくつかの実施形態では、第1のタイプの雑音または第2のタイプの雑音のどちらかのただ1つだけが処理される。時間変化影響が存在しないときは、第1のタイプの雑音または第2のタイプの雑音のどちらかのための除去ステップは、当業者に公知である。しかしながら、第1のタイプの雑音は、温度変化、構成要素特性の変化、機械応力、及び伝送環境の他の変更に起因して経時的に変わることがある。第2のタイプの雑音は、雑音源変化のためにその相関特性でなおさらに急激に変わる可能性がある。したがって、制御装置が、第1のタイプの雑音または第2のタイプの雑音を除去するシステムを追跡し、更新することは、困難である。本発明の実施形態を新規且つ自明ではないやり方で使用してベクトル化されたDSL上り受信機の中で適応して検出され、制御されるのが、この急激な時間変化である。
ベクトル化されたDMTチャネル(上りと下り両方)は、以下の単純な行列式によって同期されたデジタルで二重化されたDSLシステムで特徴付けられている。
Figure 0004891992
式中、H(Hとも表示される)は、単一のトーンでの挿入損失と漏話とを記述し、疑似モード(phantom-mode)信号チャネル等の特殊なチャネルが使用されるときにHの非平方(non-square)バージョンを含む、使用される入力と出力の数に依存する行列である。Hは、通常、微分専用ベクタリング(differential-only vectoring)の場合サイズがU×Uであり、疑似モード信号での完全両側ベクタリングでは(2U−1)×(2U−1)である正方行列である。ファントムを使用する片側システムの場合、余分なU個のモードの組み合わせが、下りベクタリングまたは上りベクタリングの計算のどちらか(両方ではない)に割り当てられてよい。Hは、トーンごとに異なる行列であってよく、通常上り方向と下り方向で同じではない。本開示では表記を簡略化するために単一のHが、使用されている。複素回転体計算部は、どちらかの方向で独立してそれぞれのこのようなトーンに複素回転体を適用してよい。
上り受信の場合、同等な理論的なHeqが、以下に示されている雑音空間相関行列の逆平方根でHを左から掛ける(pre-multiplication)ことによって計算される。
Figure 0004891992
本発明の実施形態は、マルチユーザ等化器実現を「静的」部分と「適応」部分とに分ける。フィードフォワードセクションは、定数行列(やはり例えば、複素回転体で実現される)と適応行列とから構成されてよい。フィードバックセクションは、同様に定数三角行列と適応三角行列から構成されてよい。定数行列は、おそらくDSL最適化装置等の制御装置によって、依然として初期に設定されてよく、通常は低頻度で更新されてよい。適応行列は、雑音とチャネルとの時間変化に適合するために、通常は必要なだけ頻繁に局所的に(例えば、受信機内で)更新される。
ZF−GDFEは、特異な入力次元がすでに排除されている(このような排除は、ゼロにされた入力/出力に対応するHの列/行を単に排除することによってDSLシステムのベクトル化されたDMTで明らかである)場合、最小平均二乗誤差(MMSE:minimum mean square error)GDFEとほぼ同じことを実行する。QR因数分解は、非平方行列について厳密に定義されていないが、三角係数が、その中に少数の余分なゼロにされた行または列を有するが、本発明の実施形態での実現のために必要な必須三角構造を保持するように汎用化するのは容易である。さらに、ZF−GDFEのトーン予測(雑音白色化としても知られている)拡大は、実質的にそれを性能でMMSE−GDFEにほぼ(必ずしも正確にではない)同等にする。
チャネルHは、Qがユニタリ行列であるQR分解を使用して因数分解することができ、三角行列Rは、さらにSが三角形Gの対角要素を強制的にすべて1にする対角スケーリング行列であるSGに分解できる。
Figure 0004891992
「雑音白色化チャネル」の因数分解は、以下のように書かれる。
Figure 0004891992
式中、横棒は、チャネルだけではなく雑音R-1/2 nnに対する依存性も示す。GDFE受信機のフィードフォワードフィルタは以下の式であり、ここでは雑音は最初にR-1/2 nnによって白色化されることが、当業者には周知である。
Figure 0004891992
また、Heqのフィードフォワードセクションは、以下の式によって適用されることが、当業者には周知である。
Figure 0004891992
下記行列は、フィードバックフィルタとして使用される。
Figure 0004891992
フィードフォワードフィルタは、式(3)を使用することによって、以下に同等であることが分かる。
Figure 0004891992
Figure 0004891992
雑音R-1/2 nnとチャネルHの両方ともが時不変(time-invariant)である(そして、どちらかが時変(time-variant)であるときにはうまく行かない)ときにうまくいく従来の非適応ZF−GDFE受信機300が、図3に示されている。受信機300は、入信送信データ348を処理するためにFFT370を含む。さらに、受信機300は、ペイロードデータ398を生成するために、従来の復号390、デインタリーブ392、FEC復号及びデスクランブル394、及びデフレーミング396を活用する。受信機300は、以下を実現し、式(4)によって成分382、383、384、385を含む静的フィードフォワードフィルタ381を含む上りデータ処理部380を実現する。
Figure 0004891992
ユーザデータをベースにしたフィードバックフィルタ部389は、判定デバイス386から取得される複数のユーザの情報を使用して式5のような判定帰還をベースにしたマルチユーザ検出信号を提供する下記の行列を実現するフィルタ387を含む。
Figure 0004891992
Figure 0004891992
ここで以下は、ユーザuのための判定部386の出力である。
Figure 0004891992
第1のサイクルで、フィルタ387に出力はなく、その後、出力を計算するために使用された従前判定使用項の数が、そのトーンの最後のユーザが検討されるまでサイクルごとに増加する。これらの項は、やはりユーザとともに変化する係数を有し、下記ラベル上の二重添え字で示されている。
Figure 0004891992
図3のフィードフォワードフィルタ381の最後の2つの行列384、385は、ともに三角形であるため、ユーザ領域予測推定器と同等である。図3に示されているQ行列382とS−1行列383とは、チャネルだけに依存し、雑音には依存しないため、本質的には一定である。これらの行列(またはそれらの積)は、外部で計算、供給及び更新できる。前記に留意されたように、図3の従来の非適応ZF−GDFEは、雑音R-1/2 nnとチャネルHとが一定である場合にうまくいく。しかしながら、R-1/2 nnとHとは、多くの場合時変であり、従来のZF−GDFEの性能は、雑音R-1/2 nn及び/またはチャネルHが変化するにつれて悪化する。
雑音及び/またはチャネルが変わると、同等な「雑音白色化チャネル」は、以下のように書くことができ、
Figure 0004891992
これらは以下のように書くことができる。
Figure 0004891992
Figure 0004891992
ここでは以下は、それぞれ式(7)の静的な項と変形加法的な項に対応する。
Figure 0004891992
以下は、それぞれ式(8)の静的部分と変形部分に対応する。
Figure 0004891992
代わりに、式(7)は以下のように書くことができ、
Figure 0004891992
Figure 0004891992
ここでは以下は、指定された順序を前提とし、式(9)、(10)の静的な項と変形乗法項に対応する。
Figure 0004891992
図4は、DSLデバイス400(例えば、適応受信機)が、本発明の1つまたは複数の実施形態に従ってGDFEを使用する本発明の実施形態を提示する。図3の従来の非適応ZF−GDFEとは異なり、成分/セクション483と488とは雑音(例えば、R-1/2 nn)とチャネル(例えば、H)の変化に適応できるため、適応受信機400は、時変雑音及び/または時変チャネルとを対処する。図4では、フィードフォワードフィルタセクション481とフィードバックフィルタセクション489とが使用され、フィードバックフィルタセクション489は入力信号に補正を提供する。フィードフォワードフィルタセクション481は、下記の静的フィードフォワードフィルタ484と下記の適応フィードフォワードフィルタ483とを含む。
Figure 0004891992
Figure 0004891992
図4に示されているフィードフォワードセクションの成分は加法的であるが、当業者によって理解されるように、乗法成分が、最初に来る静的成分または適応成分のどちらかとともに使用できる。入力(受信)マルチユーザデータがDMTシンボル等のデータブロックである場合、フィードフォワードセクション481は、図4(当業者によって理解されるように、他の構成も使用できるが)に示されているように、シンボルの中のすべてのユーザのデータを条件とすることができ、あるいはそれ以外の場合、シンボルの中のすべてのユーザのデータに作用することができる。フィードバックフィルタセクション489は、静的フィードバックループ487と適応フィードバックループ488とを含む(フィードフォワードセクション481と同様に、各フィードバックループは、フィルタ及び/または行列アプリケータである場合がある)。
静的フィードフォワードフィルタ484と静的フィードバックフィルタループ487とは、マルチユーザ環境の(相対的に)静的な部分に判定帰還をベースにした検出を提供する。適応フィードフォワードフィルタ483と適応フィードバックフィルタループ488とは、マルチユーザ環境の時変部分に判定帰還をベースにした検出を提供する。当業者は、他の構成と操作特性とが本発明の教示に対応する際に使用できることを認識するが、適応フィードフォワードフィルタ483は、通常は、チャネルの特性の変化に対処するために使用でき、一方適応フィードバックフィルタ488は、雑音の変化に対処するために使用できる。適応フィードフォワード行列483で、及び/または適応フィードバックループ488で使用される、例えばLMSアルゴリズム等のMMSE適応アルゴリズムは、全体的なGDFEがほぼMMSEとなるように、適応フィードフォワード行列/フィルタ483及び/または適応フィードバックループ/フィルタ/行列488を時変チャネルおよび雑音に相応して調整、及び/または更新する。
フィードバックフィルタループ487と488とは、判定部486の出力だけ、または判定部486の入力と出力の両方を利用する。前者のケースでは、ファイルタループは、判定デバイス486から取得される複数のユーザの情報を使用して、減算に以下の式(11)の項を与えるために、下記行列を使用する。
Figure 0004891992
Figure 0004891992
ここでは下記は、ユーザuのための判定部486の出力である。
Figure 0004891992
後者のケースでは、フィルタループは、以前のユーザの誤差を計算し、減算に以下の式(12)の項を与えるために下記行列を利用する。
Figure 0004891992
Figure 0004891992
ここでは、式(12)のEは、ユーザuのための判定部486の入力と出力の差異として計算されるフィルタ488の誤差である。したがって、後者のケースでは、フィードバックループは、下記の誤差−フィードバックフィルタで特徴付ける(一人または複数の以前のユーザの判定の使用に関する限り)ことができる。
Figure 0004891992
2つのタイプのフィードバックループ(判定−帰還と誤差−帰還)は、機能上同等であり、一方の構造を他方に変換することは、当業者にとって周知である。当業者によって理解されるように、式(11)と(12)とは、数学的に同じであることが分かっているため、対応する回路である。しかし、他の手法の1つを好む実現理由がある場合がある。
フィードフォワードセクション481と静的フィードバックセクション487とは、通常、チャネルHに基づいたマルチユーザユーザデータからの漏話及び/または他の雑音の除去の後に、それぞれの個々のユーザのデータについての判定を可能にする。しかしながら、これらのフィルタを単独で用いると、フィードフォワードセクション481は瞬間的なR-1/2 nnにとって最適なGDFE選択肢ではないために、空間相関ノイズは、最適に軽減されないであろう。残りの空間相関ノイズをさらに除去するために、本発明のいくつかの実施形態は、追加の適応フィードバックフィルタリングを提供するために、下記の適応三角行列として適応フィードバックループ488を実現する。
Figure 0004891992
このような適応の場合、当業者にとって周知である最小二乗平均(LMS:least mean-square)アルゴリズムが、後述されるように使用できる。このようなデバイスは、空間相関ノイズを白色化し、このようにしてその雑音にとってさらに小さな最小残余変動を残し、R-1/2 nnに関する瞬間情報とともに図3の従来の実現で取得されるであろう同じレベルと比較して、すべての上り回線のデータレートを加速する。
本発明の他の実施形態では、以前のユーザの漏話は、適応フィードフォワードセクション483を使用することによって削減され、空間相関ノイズは、適応フィードバックセクション488を使用することによって抑制できる。その結果、静的フィードフォワードセクション484と静的フィードバックセクション487とは、いくつかのケースで排除できる。セクション483と488の適応は、当業者にとって周知であり、後述される最小二乗平均(LMS)アルゴリズムを使用して実行できる。図4に見られるように、セクション483と488の1つまたは両方とも、本発明のいくつかの実施形態で成分の適応態様を実現するために、更新された誤差(複数の場合がある)計算及び/または決定を使用できる。
483と488の成分は、好ましくは局所的に(すなわち、受信機400自体の中で)、あるいは十分に高速なリンクが使用できる場合には、外部制御装置455(例えば、DSL最適化装置)によって更新される。484と487の成分は、受信機400によって、あるいは好ましくは制御装置455(実際の作業が受信機400によって行われることを必要としないあらゆる成分のために、受信機400を簡略化し、受信機400に対する計算要件を削減するために)によって評価できる。成分484と487とは、おそらく周期的に(例えば、たまに)再評価できる。DSL最適化装置ユニット等が使用されるとき、成分484と487とは、通常はさらに高い精度と、所望される他のユーザ及びサービスの知識をもってDSL最適化装置によって計算できる。ユニット483と488とは、本来、バインダ(またはベクタリングのために使用されるユーザのどのような分類でも)のベクトル化されたユーザの間での性能レベルでの雑音とチャネルの変更に関して大きな変動を削減する。ユニット483と488も、雑音行列R-1/2 nn及び/またはチャネル行列Hの不正確な初期の報告によって引き起こされる間違いを補償できる。本発明のGDFE構造の適応フィードフォワード部483と適応フィードバック部488とは、時間変化がない場合、及びチャネルと雑音の初期報告の間違いがない場合にはゼロになるが、性能を可能な範囲まで高めるために現在のチャネルと雑音、及びあらゆる報告の欠陥に適応できる。
フィードバック489は、雑音に空間相関がないとき、及びいわゆる列優勢特性(column dominance property)が存在する(例えば、疑似モード信号等の代替信号についてではなく、差動励磁のためだけに発生する)ときに排除できる。したがって、このユニット489は、適宜(例えば、疑似モード信号が使用されず、性質の異なる漏話が存在しないプライベートネットワークの中の早期のベクトル化されたDSLシステムにおいて)排除及び/または無効にできるであろう。その結果、複雑度はS−1を実現する単一の固定複素回転体装置まで減少する。
以下のための適応誤差−予測係数を生成するために使用できるLMS適応アルゴリズムは、以下の式(13)の通りである。
Figure 0004891992
Figure 0004891992
ここでは下記は、Eu−jの複素共役転置(complex conjugate transpose)である。
Figure 0004891992
μは、収束と追跡の速度と、最終的な収束結果の精度とを交換するためにLMSアルゴリズムで使用される正の利得定数であり、全体的な構造を、ZF−GDFEとほぼ同じであるMMSE−GDFEを近似させる。kは、LMS更新のための時間インデックスである。
下記のための適応フィードフォワード係数を生成するために使用できるLMS適応アルゴリズムは、以下の式(14)の通りである。
Figure 0004891992
Figure 0004891992
ここでは下記は、Eの複素共役転置である。
Figure 0004891992
は、ユーザuのためのフィードフォワードセクション481に対する入力であり、λは、収束と追跡の速度と、最終的な収束結果の精度とを交換するためにLMSアルゴリズムで使用される正の利得定数であり、全体的な構造を、ZF−GDFEとほぼ同じであるMMSE−GDFEを近似させる。kは、LMS更新のための時間インデックスである。
適応部483と488は、前記(13)と(14)によって描かれているように適応を実行するための入力として、判定部486(すなわち、同じDMTシンボルから)の入力と出力の差異から計算される瞬間誤差を使用できる。当業者は、例えば再帰最小二乗(RLS:Recursive-least-square)アルゴリズム、または他の最小平均二乗誤差(MMSE:Minimum-Mean-Square-Error)アルゴリズム等のLMS以外のアルゴリズムが代わりに使用されてよいことを認識する。
フィードバック部487と488とは、入力として、瞬間誤差または以前に復号されたユーザからの硬判定/軟判定(hard/soft decisions)のどちらかを使用できる。このプロセスは、あらゆるシンボルの後にそれ自体をリセットする。このような瞬間判定を伴う誤差伝搬は、現在のシンボルに制限され、したがってそれは、エラーバーストが長時間(特に、外側トレリス(trellis)及び/またはRSコードが、コーディング利得を改善するために使用されるとき)続く時間領域判定帰還システムにおいてほど深刻ではない。
DMTでは、及び特に、単一のDMTシンボル内で連続してユーザのトーンのそれぞれに独立して適用されるトレリスコーディングを用いると、反復復号がデコーダ490とマルチユーザ検出器489の間で反復を使用して使用される場合に、GDFEでの性能のかなりの利得が可能である。図4のデバイス486に示されているように、硬判定デバイスは、即座に1つの値を選択し、他のすべてを排除するよりむしろ、下されるであろうそれぞれの考えられる判定の尤度を計算する計算部で置換される。フィードバックフィルタ487と488に対する判定デバイスの出力は、軟判定であり、デコーダ490に対する判定デバイスの出力は、計算された尤度(ソフト情報)である。他のユーザのソフト情報は、同様に各ユーザ(トーンに沿って通り、それ自体各シンボルを終了させる)のトレリスコードのためにデコーダ490に渡すことのできるこのようなソフト情報に影響を及ぼす。正味の影響は、他のユーザのコードがカレントユーザでのあらゆるエラーを排除するのに役立つ場合があり、逆の場合も同じである点である。最終的な最大帰納的デコーダ制限は、単一のトレリスコード単独よりはるかに高いコーディング利得に相当する場合がある(しかし、容量限界を絶対に超えないことは言うまでもない)。
GDFE受信機付きのベクトル−DMTは、FEXT及び/または雑音空間相関が大きいときに、非ベクトル化受信機と比較してすでに大きな性能利得を有している。余分な反復復号利得(〜0−2dB)が達成されてよいが、所望されているより高い反復復号の複雑度ではおそらくトレードオフであってよい。
要約すれば、本発明の実施形態は、これを具現化し、実現する適応GDFE、装置及びデバイス、及び各ユーザの次元に独立して作用する関連する方法と技法とに、フィードフォワード成分とフィードバック成分でユーザ可変デバイスを実現するユーザ可変係数を提供する。このGDFEは、任意の誤差伝搬のエラーバースト長を削減する各シンボル期間で終了、再開できる。さらに、このGDFEは、時間変化の問題を免れ、事実上多くの場合当てはまらないチャネルと雑音とが一定であると推測した早期のシステムを改良する。フィードフォワードモジュールまたはフィードバックモジュールのどちらか、あるいは両方は、静的成分と適応成分に分けられてよい。チャネルと雑音とが固定している場合には、適応成分は、デコーダの性能を傷つけることなく除去できる。それ以外の場合、及び大部分の実践的な状況では、適応動作が性能を高めるために必要とされる。
システムは、ビット/利得スワップできるため、ビットと判定の数は各ユーザの各トーンで変化することがある。これが起こると、フィードフォワードセクション及び/またはフィードバックセクションが、相応して変化する必要がある。
本発明による多様な装置は、前述された方法及び/または技法の1つまたは複数を実現できる。図5Aに示されている本発明の一実施形態に従って、GDFE制御部500は、例えば、ユーザ及び/または一人または複数のシステムオペレータあるいはプロバイダが、1台または複数の上り受信機での1つまたは複数のGDFEの実現を含む、システムを操作し、おそらくシステムの使用を最適化するのを支援する制御装置510(例えば、DSL最適化装置、DSMサーバ、DSMセンタまたは動的スペクトルマネージャとして、あるいはDSL最適化装置、DSMサーバ、DSMセンタまたは動的スペクトルマネージャとともに機能するデバイス)等のDSLシステムに結合されている独立したエンティティの一部であってよい。(DLS最適化装置は、動的スペクトルマネージャ、動的スペクトル管理センタ、DSMセンタ、システム維持センタ、またはSMCとも呼ばれてよい。)いくつかの実施形態では、制御装置510は、完全に独立したエンティティであってよく、一方他の実施形態では、制御装置510は、COまたは他の場所から多くのDSL回線を操作するILECまたはCLEC内にあってよいか、あるいはILECまたはCLECの一部であってよい。図5Aの破線546から分かるように、制御装置510は、CO146内にあってよく、あるいは外部にあり、CO146及びシステムの中で動作する任意の企業から独立していてよい。さらに、制御装置510は、DSL及び/または複数のCOの中の他の通信回線に結合されてよく、DSL及び/または複数のCOの中の他の通信回線と通信してよく、及び/またはDSL及び/または複数のCOの中の他の通信回線を制御してよい。
本発明のいくつかの実施形態では、制御装置510は、例えば1台または複数の上り受信機と通信する等、特定のバインダあるいはDSL回線の他の指定されたグループ内のベクトル化されたDSLシステムを制御し、及び/またはそれと通信する。DSL回線は、多様な組み合わせのADSL、VDSL、及び/または他の通信回線である場合がある。GDFE制御部500は、対象バインダ内の多様な回線に関する情報及び/またはデータにアクセス(直接的にまたは間接的に)することができ、それらの回線の動作の特定の態様を制御できてよい。例えば、GDFE制御部500は、初期に、例えば図4に示されているような上り受信機内でフィードフォワード行列及び/またはフィードバック行列を設定及び/または更新してよい。いくつかの実施形態では、GDFE制御部500は、前記にさらに詳細に説明されたように、受信機の静的成分を更新するにすぎない可能性がある。また、GDFE制御部500は、適宜、適応GDFEの動作を有効及び/または無効にしてよい。
GDFE制御部500は、収集手段として識別されるデータ収集部520と、解析手段として識別される分析部540とを含む。図5Aで分かるように、収集手段520(一般的に知られているタイプのコンピュータ、プロセッサ、IC、コンピュータモジュール等である場合がある)は、NMS150、AN140でのME144、及び/またはME144によって維持されているMIB148に結合されてよく、そのどれかまたはすべてが例えばADSL及び/またはVDSLシステムの一部であってよい。データは、ブロードバンドネットワーク170(例えば、TCP/IPプロトコルあるいは既定のDSLシステム内の通常の内部データ通信の外部の他のプロトコルまたは手段)を通して収集されてもよい。これらの接続の1つまたは複数によって、GDFE制御部500は、システム(例えば、適応GDFEで使用される1つまたは複数の行列を生成及び/または更新する際に使用される)から操作データを収集できる。データは、一度または経時的に収集されてよい。いくつかのケースでは、収集手段520は、オンデマンドでまたは他の非周期的にデータを収集することもできるが、周期的に収集し、したがって所望される場合には、GDFE制御部500がその情報、動作等を更新できるようにする。
図5Aの例示的なシステムでは、解析手段540(一般的に公知のタイプのコンピュータ、プロセッサ、IC、コンピュータモジュール等である場合もある)は、制御装置510の内部または外部で、DSLAM、モデム及び/または信号発生手段550を操作するシステムに結合されている。この信号発生器550(コンピュータ、プロセッサ、IC、コンピュータモジュール等)は、命令信号を発生させ、モデム及び/または通信システム(例えば、ADSL及び/またはVDSLトランシーバ及び/またはシステム内の他の装置、構成要素等)の他の構成要素に送信するように構成されている。これらの命令は、適応GDFEを適応してオンとオフし、新しい及び/または更新されたチャネル漏話と挿入損失の情報を要求し、関連する通信回線の行列及び/または他の操作特性に関するデータを要求し、提供するコマンドを含んでよい。
本発明の実施形態は、データベース、ライブラリ、または収集されたデータ、ベクトル化されたDSLシステムの過去の動作、及び他の関連する回線と装置とに関するデータの他の集合体を活用できる。参照データのこの集合体は、例えば、図5Aの制御装置510の中のライブラリ548として記憶され、解析手段540及び/または収集手段520によって使用されてよい。
本発明の多様な実施形態では、GDFE制御部500は、例えばPC、ワークステーション等の1台または複数のコンピュータで実現されてよい。収集手段520と解析手段540とは、当業者によって理解されるように、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュール、または両方の組み合わせであってよい。多数のモデムを用いて作業するとき、データベースが、収集データの量を管理するために導入され、使用されてよい。
本発明の別の実施形態は、図5Bに示されている。DSL最適化装置565は、DSLAM585または他のDSLシステム構成要素上で、及び/またはDSLAM585または他のDSLシステム構成要素と関連して動作し、そのどちらかまたは両方ともが遠距離通信会社(「電話会社」)の敷地595上にあってよい。DSL最適化装置565は、DSL最適化装置565のために、及びDSL最適化装置565に対して、操作データを収集し、アセンブルし、調整し、操作し及び供給することができるデータモジュール580を含む。モジュール580は、例えば、PC等の1台または複数のコンピュータで実現できる。モジュール580からのデータは、解析(例えば、既定の上り端部受信機内で適応GDFEに対するニーズを評価する、適応GDFEで使用されるチャネル関連の行列及び/または他のデータを評価する等)のためにDSMサーバモジュール570に供給される。また、情報は、電話会社に関係する、または関係しない場合があるライブラリまたはデータベース575から入手可能であってもよい。サーバ570は、例えばPC等の1台または複数のコンピュータ及び/またはコンピュータシステムで実現できる。
操作セレクタ590が、送信電力、キャリヤマスク等を含む多様な操作パラメータを含む、DSL及び/または他の通信動作を実現、修正、及び/または中止するために使用されてよい。さらに、セレクタ590は、本発明の実施形態を実現するので、適応GDFEの動作に関する命令と、このような動作(例えば、初期の及び/または更新されたフィードフォワード行列及び/またはフィードバック行列の情報、PSDMASK及びユーザのための電力レベル等)をサポートするためのデータ及び/または情報とを送信できる。当業者によって理解されるように、判定は、DSMサーバ570によって、あるいは任意の他の適切な方法で下すことができる。セレクタ590によって選択される操作モード及び/またはパラメータは、DSLAM585、1台または複数の上り受信機、及び/または他の適切なDSLシステム構成要素装置で実現される。このような装置は、例えば、加入者宅内装置599のようなDSL装置に結合されてよい。本発明の実施形態を実現しながらも違いは達成可能であるが、当業者によって理解されるように、図5Bのシステムは、図5Aのシステムに類似した方法で動作できる。
本発明の1つまたは複数の実施形態による方法600が、図6に示されている。方法600は、データの受信610、例えば、DMTシンボルまたは他のマルチユーザデータブロックの上りベクトル化DSLシステム受信機または他のDSLデバイスでの受信で開始する。ベクトル化されたDMT DSLシステムでは、このシンボルは、当業者によって理解されるように、DMT方式で使用される既定のトーンのためのマルチユーザデータブロックである。受信されたデータブロックは、静的フィードフォワードフィルタ/行列615と、適応フィードフォワードフィルタ/行列620とを含むことがあるフィードフォワードフィルタ/行列アプリケーション611に送信される。セクション611は、雑音及び/またはチャネルに対する時間変化するあらゆる変化に、必要に応じて適応するように構成されている。適応GDFEの任意の静的なフィードフォワードフィルタは、例えば高速フーリエ変換装置の出力によって供給されるデータにフィードフォワード行列を適用する等、615で適用できる。適応フィードフォワードフィルタは、前述されたように、適応行列を使用して620で適用できる。フィードフォワードフィルタは、図6に示されているように、静的フィルタを第1に、適応フィルタを第2に、あるいは適応フィルタを第1に、静的フィルタを第2にのどちらかの任意の順序で適用できる。また、静的フィルタと適応フィルタとは、単一のフィルタに結合され、データ上で同時に適用されてもよい。
次に、マルチユーザデータは、ユーザデータに適用できる静的フィードバックフィルタ/行列630及び/または適応フィードバックフィルタ/行列640とを含むことがあるフィードバックセクション625に渡される。静的フィードバックフィルタは、例えば前述されたような静的行列を使用して630で適用される。640では、適応フィードバックフィルタが、例えば前述されたように適応行列を使用して適用される。630、640のフィルタは同じ信号から減算されるため、それらは、図6に示されているように任意の順序でまたは同時に適用できる。当業者によって理解されるように、フィードバックフィルタは、方法600で実現されるデータ抽出技法に応じて、マルチユーザデータブロックまたはシンボルの中の第1のユーザのデータを処理する上では必要ではない可能性がある。
いったんフィードフォワードフィルタとフィードバックフィルタとがユーザデータに適用されると、判定は、現在のユーザの信号(反復復号が使用される場合には、ユーザデータの反復復号が適宜に更新できる)に関して650で下すことができる。ユーザ信号/データに関して判定が下されると、1つまたは複数の誤差が、前記に詳細に説明されたように660で決定できる。さらに多くのユーザのデータが現在のDMTシンボルで処理されなければならない場合、判定670は、次のユーザのデータを処理するためにフィードバックフィルタ630と640に戻る。すべてのユーザのデータが現在のDMTシンボルで処理されると、適応フィードフォワードフィルタ及び/またはフィードバックフィルタが、入手可能な(実際には、必要とされる誤差と雑音の情報が入手可能となるたびに、適応フィルタの更新は、いつでも行うことができる)現在の誤差と雑音の情報で680で更新できる。
方法600がシンボル期間の最後に到達し、現在のトーン(あるいは他のデータブロックまたはシンボル)について追加データが評価される必要がない場合には、適応GDFEは、690で終了し、リセットし、その後方法は、マルチユーザデータの次のDMTトーンを受け取るため、あるいは反復復号プロセスを再び行うために610に戻ってよい。
一般的には、本発明の実施形態は、単一のコンピュータ、複数のコンピュータ、及び/またはコンピュータの組み合わせ(そのすべてが、本書では交互に「コンピュータ」及び/または「コンピュータシステム」と呼ばれてよい)であってよい、1つまたは複数のコンピュータシステムに記憶されるか、あるいは1つまたは複数のコンピュータシステムを通して転送されるデータを含む多様なプロセスを利用する。本発明の実施形態は、これらの動作を実行するためのハードウェアデバイスまたは他の装置にも関する。この装置は、必要とされる目的のために特別に構築されてよく、あるいはそれは、コンピュータの中に記憶されているコンピュータプログラム及び/またはデータ構造によって選択的に起動され、または再構成される汎用コンピュータ及び/またはコンピュータシステムであってよい。本書に提示されているプロセスは、本質的に、任意の特定のコンピュータまたは他の装置に関連していない。特に、多様な汎用機械は、本書の教示に従って作成されるプログラムと使用されてよく、あるいは必要とされる方法ステップを実行するためにより特殊化した装置を構築する方がさらに便利である場合がある。種々のこれらの機械の特定の構造は、後述される説明に基づいて当業者に明らかとなる。
前述されたような本発明の実施形態は、コンピュータシステムに記憶されているデータを含む多様なプロセスステップを利用する。これらのステップは、物理量の物理的処置を必要とするステップである。必ずしもではないが通常、これらの量は、記憶、転送、結合、比較、及びそれ以外の場合操作することができる電気信号または磁気信号の形を取る。ビット、ビットストリーム、データ信号、制御信号、値、要素、変数、文字、データ構造等とこれらの信号を呼ぶことは、おもに共通使用の理由から便利なことがある。しかしながら、これらの用語と類似した用語とのすべては、適切な物理量と関連付けられなければならず、これらの量に適用される単に便宜的なラベルである。
さらに、実行される操作は、多くの場合、例えば識別する、適合する、または比較する等の用語で参照される。本発明の部分を形成する本書に説明されている動作のいずれかでは、これらの動作は、機械動作である。本発明の実施形態の動作を実行するための有用な機械は、汎用デジタルコンピュータまたは他の類似するデバイスを含む。すべてのケースでは、コンピュータを操作する際の操作方法と、計算方法自体の違いが、念頭に置かれなければならない。本発明の実施形態は、他の所望される物理信号を発生させるために電気信号または他の物理信号を処理する際にコンピュータを操作するための方法ステップに関する。
本発明の実施形態は、これらの動作を実行するための装置にも関する。この装置は、必要とされている目的のために特別に構築されてよく、あるいはそれは、コンピュータに記憶されているコンピュータプログラムによって選択的に起動され、または再構成される汎用コンピュータであってよい。本書に提示されているプロセスは、特定のコンピュータまたは他の装置に本質的に関係していない。特に、多様な汎用機械は、本書の教示に従って作成されるプログラムと使用されてよく、あるいは必要とされる方法ステップを実行するためにさらに特殊化された装置を構築する方がより便利であってよい。種々のこれらの機械の必要とされる構造は、前記に示された説明から出現する。
加えて、本発明の実施形態は、さらに、コンピュータによって実現される多様な動作を実行するためのプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体にも関する。媒体とプログラム命令とは、本発明の目的のために特別に設計され、構築された命令であってよく、あるいはそれらは、コンピュータソフトウェア技術での当業者に周知であり、これら当業者が利用できる種類であってよい。コンピュータ可読媒体の例は、ハードディスク、フレキシブルディスク、及び磁気テープ等の磁気媒体、CD−ROMディスク等の光媒体、フロプティカルディスクのような磁気光学媒体、及び読み取り専用メモリデバイス(ROM)とランダムアクセスメモリ(RAM)等の、プログラム命令を記憶、実行するように特に構成されるハードウェアデバイスを含むが、これらに限定されない。プログラム命令の例は、コンパイラによって生成されるような機械コードと、インタプリタを使用してコンピュータによって実行されてよいさらに高水準のコードを含むファイルの両方を含む。
図7は、本発明の一実施形態または複数の実施形態に従ってユーザ及び/または制御装置によって使用できる典型的なコンピュータシステムを描く。コンピュータシステム700は、一次記憶706(通常は、ランダムアクセスメモリ、つまりRAM)、一次記憶704(通常は、読み取り専用メモリ、つまりROM)を含む記憶装置に結合される任意の数のプロセッサ702(中央演算処理装置、つまりCPUとも呼ばれる)を含む。当技術分野で周知のように、一次記憶704は、データと命令をCPUに一方向に転送するために働き、一次記憶706は通常、双方向でデータと命令を転送するために使用される。これらの一次記憶装置の両方とも、前述された任意の適切なコンピュータ可読媒体を含んでよい。また、大容量記憶装置708も、双方向でCPU702に結合され、追加のデータ記憶容量を提供し、前述されたコンピュータ可読媒体のいずれかを含んでよい。大容量記憶装置708は、プログラム、データ等を記憶するために使用されてよく、通常は、一次記憶より低速であるハードディスク等の二次記憶媒体である。大容量記憶装置708の中に保持される情報が、適切なケースでは、仮想記憶として一次記憶706の一部として標準的な様式で組み込まれてよいことが理解される。CD−ROM714等の特定の大容量記憶装置は、CPUに一方向でデータを渡してもよい。
また、CPU702は、ビデオモニタ、トラックボール、マウス、キーボード、マイク、タッチセンサー式ディスプレイ、変換器カード読取装置、磁気テープ読取装置または紙テープ読取装置、タブレット、スタイラス、音声認識装置または手書き文字認識装置、あるいは言うまでもなく他のコンピュータ等の他の周知の入力装置等の1台または複数の入力/出力装置を含むインタフェース710に結合される。最後に、CPU702は、要すれば、概して712で示されるように、ネットワーク接続を使用してコンピュータまたは電気通信ネットワークに結合されてよい。このようなネットワーク接続を用いると、CPUが、前述された方法ステップを実行する過程で、ネットワークから情報を受信、またはネットワークに情報を出力する可能性があることが考えられる。前述された装置と材料とは、コンピュータハードウェア技術とソフトウェア技術の当業者によく知られるようになる。前述されたハードウェア要素は、本発明の動作を実行するための複数のソフトウェアモジュールを定義してよい。例えば、コードワード構成制御装置を実行するための命令は、大容量記憶装置708または714に記憶され、一次記憶706と連動してCPU702で実行されてよい。好適実施形態では、コントローラはソフトウェアサブモジュールに分割される。
本発明の多くの特長及び優位点は、文書による説明から明らかであり、したがって添付の請求項は、本発明のすべてのこのような特長及び優位点をカバーすることを目的とする。さらに、多数の変型及び変更がすぐに当業者に思い浮かぶので、本発明は、図解され、説明されるような正確な構成及び動作に限定されない。したがって、説明された実施形態は、制限的ではなく、例示的として解釈されなければならず、本発明は本書に示される詳細に限定されるのではなく、現在または将来において予測できるのか、あるいは予測できないのかに関係なく、以下の請求項及び同等物のそれらの完全範囲によって明示されなければならない。
本発明の実施形態が使用されてよいADSL、VDSL及び他の通信システムに適用可能なG.997.1規格による概略ブロック参照モデルシステムである。 一般的で例示的なDSL配備を描く概略図である。 時不変雑音と使用可能なDSL受信機である。 本発明の1つまたは複数の実施形態と使用可能な、及び/または本発明の1つまたは複数の実施形態を実現するDSL受信機である。 本発明の一実施形態によるコンプライアンス制御部を含む制御装置である。 本発明の一実施形態によるDSL最適化装置である。 本発明の1つまたは複数の実施形態を描く流れ図である。 本発明の実施形態を実現するために適切な典型的なコンピュータシステムまたは集積回路のブロック図である。

Claims (12)

  1. ベクトル化されたDSLレシーバにおいて雑音を補償する方法であって、
    前記ベクトル化されたDSLレシーバの少なくとも1つのマルチラインチャネルからのマルチユーザデータを受信することと、
    静的GDFE(汎用判定帰還型等化)機能を前記受信したデータに適用し、前記マルチユーザデータにおける時不変雑音を補償し、
    適応GDFE機能を前記受信したデータに適用し、前記マルチユーザデータにおける時変雑音を補償し、
    前記時変雑音は、少なくとも1つの空間相関雑音を備え、
    前記適応することは、
    前記マルチユーザデータにおけるチャネル変化と時変雑音を含むチャネル情報を収集し、
    収集したチャネル情報に基づいて、判定デバイスの入力と出力の差異から計算される、1つまたは複数の適応フィードバックフィルタ係数または適応フィードフォワードフィルタ係数を更新し、
    適応フィードフォワードフィルタをチャネル変化の補償に適用し、適応フィードバックフィルタを前記空間相関雑音に適応し、前記適応フィードフォワードフィルタおよび適応フィードバックフィルタは、1つまたは複数の更新された適用フィルタ係数を用いることを備え
    前記受信されたマルチユーザデータが、適応フィードフォワードフィルタに入力され、適応フィードフォワードフィルタの出力から適応フィードバックフィルタの出力を減算した出力が判定デバイスに入力され、判定デバイスの出力または判定デバイスの入力と出力の差が適応フィードバックフィルタに入力される方法。
  2. 前記マルチユーザデータは、ベクトル化されたDMT DSLシステムからのDMTシンボルであり、
    さらに、前記方法が、前記DMTシンボルにトーンに基づいて適用される請求項1に記載の方法。
  3. 前記静的GDFE機能を適用することは、静的フィードフォワードフィルタを適用すること、または静的フィードバックフィルタを適用することの少なくとも1つを、さらに備える請求項1に記載の方法。
  4. 前記判定デバイス出力が、軟判定出力、または硬判定出力の1つである請求項1に記載の方法。
  5. 前記適応フィードフォワードフィルタは、前記ベクトル化されたDSLシステムのベクトル化されたユーザデータの中の漏話を除去する請求項1に記載の方法。
  6. 前記適応フィルタの少なくとも1つが、最小二乗平均アルゴリズム、再帰最小二乗アルゴリズム、最小平均二乗誤差アルゴリズム、またはゼロ強制アルゴリズムの1つを使用する請求項1に記載の方法。
  7. ビットスワッピングまたは利得スワッピングの少なくとも1つを実行することをさらに備える請求項1に記載の方法。
  8. 前記静的フィードフォワードフィルタを適用することと前記適応フィードフォワードフィルタを適用することが、
    前記静的フィードフォワードフィルタを第1に、前記適応フィードフォワードフィルタを第2に適用することと、
    前記適応フィードフォワードフィルタを第1に、前記静的フィードフォワードフィルタを第2に適用することと、
    前記静的フィードフォワードフィルタと適応フィードフォワードフィルタを単一のフィルタに結合し、結果として生じる前記単一のフィルタを適用することと、
    の1つを備える請求項3に記載の方法。
  9. 少なくとも1つのマルチラインチャネルからのマルチユーザデータ受信入力と、
    前記データ受信入力に結合されるFFTと、
    前記FFTに結合されるGDFE入力を有する適応GDFEであって、適応フィードフォワードフィルタおよび適応フィードバックフィルタを備える前記適応GDFEと、
    前記マルチユーザデータにおけるチャネル変化と少なくとも空間相関雑音を含む時変雑音とを有する収集されたチャネル情報を受信する判定デバイスと、を備え、
    前記マルチユーザデータは、適応フィードフォワードフィルタに入力され、適応フィードフォワードフィルタの出力から適応フィードバックフィルタの出力を減算した出力が判定デバイスに入力され、判定デバイスの出力または判定デバイスの入力と出力の差が適応フィードバックフィルタに入力され、
    前記判定デバイスは、前記適応フィードフォワードフィルタおよび適応フィードバックフィルタに結合され、判定デバイスの入力と出力の差異に基づいて、前記適応フィードフォワードフィルタ係数または適応フィードバックフィルタ係数の少なくとも1つを更新し、前記適応フィードフォワードフィルタによりチャネル変化を補償し、前記適応フィードバックフィルタにより空間相関雑音を補償する
    ベクトル化されたDMT DSLデバイス。
  10. 前記適応GDFEが、前記GDFE入力と前記適応フィードフォワードフィルタの間で結合されている静的フィードフォワードフィルタ、または静的フィードフォワードフィルタとGDFE入力の間で結合されている前記適応フィードフォワードフィルタの1つをさらに備える請求項9に記載のDSLデバイス。
  11. 前記適応GDFEが、前記適応GDFEによって使用するために必要とされる情報を制御装置から受け取るように構成される請求項9に記載のDSLデバイス。
  12. 前記制御装置が、DSL最適化装置である請求項11に記載のDSLデバイス。
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