JP5808507B2 - 漏話を低減する方法およびシステム - Google Patents
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Description
本発明は、漏話を低減する方法およびシステムを対象とする。
容量に関するディジタル加入者回線(DSL)の性能は、減衰および雑音環境などの複数の要因に依存する。DSL伝送システムの性能は、同一のバインダを有する、あるより対線から別のより対線への漏話干渉、またより少ない程度で、隣接するバインダ内のより対線への漏話干渉によって影響を受ける。
その結果、漏話干渉は、複数のより対線にまたがってデータレートに影響する可能性がある。
たとえば、お互いの隣で同一位置に配置される2つのVDSL2回線などの2つの通信回線は、お互いの中に信号を誘導する。通信回線の周囲の他のソースからの誘導された漏話および雑音に起因して、これらの回線上で運ばれるデータは、漏話および雑音によって影響されまたは破壊される可能性がある。通信回線上に誘導される漏話を低減しまたは通信回線上に誘導される漏話を補償することによって、破壊されるデータの量を低減することができ、情報を信頼できる形で通信できるレートが、高められる。
漏話チャネル補償フィルタを使用して、この問題をほぼ完全に取り除くために通信回線上の漏話の影響を低減しまたは漏話を補償することができる。
各通信回線は、1つまたは複数の被害者(victim)回線に漏話を誘導する、可能な妨害者(disturber)回線である。すべての回線にまたがってテスト信号を送信することによって、被害者回線に対する各妨害者回線の影響を決定することが可能である。テスト信号は、電力が1つまたは複数のトーンまたは周波数に割り振られる形によって特徴づけられる。たとえば、狭い周波数範囲にわたって特定の電力レベルを使用するテスト信号を送信することができる。被害者回線は、その周波数範囲でこの電力を認める場合があり、その電力の振幅を決定できる場合がある。特定の回線上での漏話の誘導された影響の大きさは、特定の漏話妨害者がその被害者にどれほど強く入り込むのか、またはある漏話妨害者のその被害者への漏話の影響をどの周波数もしくはトーンが受け得るかを決定するためのよい基準である。
プリコーディング(前置補償(precompensation)とも称する)技法は、外部ソースからの被害者回線上の漏話を補償するのに使用される、データ信号に追加される追加信号を送信することに基づく。したがって、適当な形で通信回線を構成することによって漏話の影響を低減しまたは漏話の影響を回避するのではなく、プリコーディングを使用して、通信チャネル上の漏話の影響を補償することができる。プリコーディング技法は、振幅情報と位相情報との両方を含む漏話チャネル情報に基づく。そのような情報を、スライサ誤差(slicer error)または信号対雑音比(SNR)などの測定値から入手することができる。プリコーディングのためのそのような測定の特定の例は、パイロットシーケンスおよび誤差フィードバックの使用である。G.vectorでのパイロットシーケンスの使用が、その内容全体が引用により本明細書に組み込まれている、「Self−FEXT cancellation (vectoring) for use with VDSL2 transceivers」、Series G: Transmission Systems and Media, Digital Systems and Networks、ITU G.993.5、2010年4月に記載されている。
「Self−FEXT cancellation (vectoring) for use with VDSL2 transceivers」、Series G: Transmission Systems and Media, Digital Systems and Networks、ITU G.993.5、2010年4月
例の実施形態は、漏話を低減する方法およびシステムを対象とする。さらに、例の実施形態による方法およびシステムは、相互漏話干渉を受ける短い銅より対線にまたがるデータレートを改善する。このシステムは、構成要素が比較的大量のネットワーク市場で使用される可能性があるので、低コストシステムになる可能性がある。
例の実施形態を、分配点までの光ファイバおよびそれに続く長さ200m未満の銅より対線を使用して数百Mbpsでブロードバンドアクセスを提供する環境で実施することができる。言い替えると、例の実施形態を、オペレータが加入者の近く(たとえば、200m以内)に配置される場合に実施することができる。
少なくとも1つの例の実施形態は、多入力多出力(MIMO)システム内で漏話を決定する方法を開示する。方法が、少なくとも1つの第1のリモートノードから、アップストリームチャネル上でアップストリームパイロットを受信するステップと、受信されたパイロットに基づいてアップストリームチャネル係数を決定するステップと、少なくとも1つの第1のリモートノードに、ダウンストリームチャネル上でダウンストリームパイロットを送信するステップと、少なくとも1つの第1のリモートノードから、アップストリームチャネル上で、ダウンストリームパイロットのループバック信号であるループバックパイロットを受信するステップと、受信されたダウンストリームパイロットに基づいてダウンストリームチャネル係数を決定するステップとを含む。
1つの例の実施形態では、アップストリームパイロットが、他のアップストリームチャネル上で受信されるアップストリームパイロットに対して相互に直交である。
1つの例の実施形態では、ダウンストリームパイロットを送信するステップが、アップストリームパイロットを受信した後にダウンストリームパイロットを送信する。
1つの例の実施形態では、ダウンストリームパイロットが、相互に直交である。
1つの例の実施形態では、ループバックパイロットが、少なくとも1つのリモートノードによって増幅される。
1つの例の実施形態では、ループバックパイロットが、少なくとも1つのリモートノードによってフィルタリングおよび遅延のうちの少なくとも1つを実行される。
1つの例の実施形態では、方法が、ダウンストリームチャネル係数に基づいてデータをプリコーディングするステップと、プリコーディングされたデータをリモートノードに送信するステップとをさらに含む。
1つの例の実施形態では、方法が、少なくとも1つの第1のリモートノードからデータを受信するステップと、アップストリームチャネル係数に基づいてデータをポストコーディングするステップとをさらに含む。
1つの例の実施形態では、アップストリームパイロットを受信するステップが、少なくとも1つの第1のリモートノードのうちの1つから、データを送信するよう求める要求を受信するステップと、少なくとも1つの第1のリモートノードおよび他の第1のリモートノードからアップストリームパイロットを受信するステップとを含む。
1つの例の実施形態では、アップストリームチャネル係数を決定するステップが、データを送信するよう求める要求を受信する前のチャネル係数である、以前のアップストリームチャネル係数に基づいてアップストリームチャネル係数を決定するステップを含む。
1つの例の実施形態では、方法が、ダウンストリームチャネル係数に基づいてデータをプリコーディングするステップと、プリコーディングされたデータを少なくとも1つの第1のリモートノードに送信するステップとをさらに含む。
1つの例の実施形態では、方法が、少なくとも1つの第1のリモートノードからデータを受信するステップと、アップストリームチャネル係数に基づいてデータをポストコーディングするステップとをさらに含む。
少なくとももう1つ例の実施形態は、少なくとも1つの第1のリモートノードから、アップストリームチャネル上でアップストリームパイロットを受信し、受信されたパイロットに基づいてアップストリームチャネル係数を決定し、少なくとも1つの第1のリモートノードに、ダウンストリームチャネル上でダウンストリームパイロットを送信し、少なくとも1つの第1のリモートノードから、アップストリームチャネル上で、ダウンストリームパイロットのループバック信号であるループバックパイロットを受信し、受信されたダウンストリームパイロットに基づいてダウンストリームチャネル係数を決定するように構成されたプロセッサを開示する。
1つの例の実施形態では、プロセッサが、ダウンストリームパイロットを直交に送信するように構成される。
1つの例の実施形態では、プロセッサが、ダウンストリームチャネル係数に基づいてデータをプリコーディングし、プリコーディングされたデータをリモートノードに送信するように構成される。
1つの例の実施形態では、プロセッサが、少なくとも1つの第1のリモートノードからデータを受信し、アップストリームチャネル係数に基づいてデータをポストコーディングするように構成される。
1つの例の実施形態では、プロセッサが、少なくとも1つの第1のリモートノードのうちの1つから、データを送信するよう求める要求を受信し、少なくとも1つの第1のリモートノードおよび他の第1のリモートノードからアップストリームパイロットを受信するように構成される。
1つの例の実施形態では、プロセッサが、データを送信するよう求める要求を受信する前のチャネル係数である、以前のアップストリームチャネル係数に基づいてアップストリームチャネル係数を決定するように構成される。
例の実施形態を、添付図面に関連して解釈される次の詳細な説明から、より明瞭に理解することができる。図1−5は、本明細書で説明される非限定的な例の実施形態を表す。
さまざまな例の実施形態を、これから、いくつかの例の実施形態が示された添付図面を参照して、より十分に説明する。
したがって、例の実施形態は、さまざまな変更および代替の形態が可能であるが、その実施形態が、図面に例として示され、本明細書で詳細に説明される。しかし、例の実施形態を開示される特定の形態に限定する意図はなく、逆に、例の実施形態は、特許請求の範囲の範囲に含まれるすべての変更、同等物、および代替物を包含しなければならないことを理解されたい。同様の符号は、図面の説明全体を通じて同様の要素を指す。
用語第1、第2などが、本明細書でさまざまな要素を記述するのに使用される場合があるが、これらの要素がこれらの用語によって限定されてはならないことを理解されたい。これらの用語は、ある要素を別の要素から区別するためにのみ使用される。たとえば、例の実施形態の範囲から逸脱せずに、第1の要素を第2の要素と呼ぶことができ、同様に、第2の要素を第1の要素と呼ぶことができる。本明細書で使用される時に、用語「および/または」は、関連してリストされる項目のうちの1つまたは複数の任意のすべての組合せを含む。
ある要素が別の要素に「接続される」または「結合される」ものとして言及される時に、その要素を、他の要素に直接に接続しまたは結合することができ、あるいは、介在する要素が存在することができることを理解されたい。対照的に、ある要素が別の要素に「直接に接続される」または「直接に結合される」ものとして言及される時には、介在する要素は存在しない。要素の間の関係を記述するのに使用される他の単語は、同様の形で解釈されなければならない(たとえば、「…の間」対「直接に…の間」、「隣接する」対「直接に隣接する」など)。
本明細書で使用される用語法は、特定の実施形態を説明するためのみのものであって、例の実施形態について限定的であることは意図されていない。本明細書で使用される時に、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈がそうではないことを明らかに示さない限り、複数形をも含むことが意図されている。さらに、用語「comprises(含む)」、「comprising(含む)」、「includes(含む)」、および/または「including(含む)」は、本明細書で使用される時に、述べられる特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/またはコンポーネントの存在を指定するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および/またはそのグループの存在または追加を除外しないことを理解されたい。
また、いくつかの代替実施態様で、示される機能/行為が、図に示された順序から外れて発生する可能性があることに留意されたい。たとえば、連続して示される2つの図が、用いられる機能性/行為に依存して、実際には実質的に同時に実行されてもよく、あるいは、時々逆の順序で実行されてもよい。
そうではないと定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語(技術用語および科学用語を含む)は、例の実施形態が属する技術における通常の技量を有するものによって一般に理解されるものと同一の意味を有する。さらに、用語、たとえば一般に使用される辞書で定義される用語は、関連技術の文脈での意味と一貫する意味を有すると解釈されなければならず、本明細書で特にそのように定義されない限り、理想化された意味または過度に形式的な意味では解釈されないことを理解されたい。
例の実施形態の諸部分および対応する詳細な説明は、ソフトウェアまたは、コンピュータメモリ内のデータビットに対する演算のアルゴリズムおよび記号表現に関して提示される。これらの説明および表現は、当業者が彼らの作業の実質を他の当業者にそれによって効果的に伝える説明および表現である。アルゴリズムは、この用語が本明細書で使用される時に、および一般的に使用される時に、所望の結果につながるステップの自己矛盾のないシーケンスと考えられる。これらのステップは、物理的量の物理的操作を必要とするステップである。必ずではないが通常、これらの量は、格納され、転送され、組み合わされ、比較され、かつ他の形で操作されることが可能な光信号、電気信号、または磁気信号の形を取る。時々、主に一般的な使用のために、これらの信号をビット、値、要素、シンボル、文字、項、数、または類似物と称することが便利であることがわかっている。
次の説明では、例示的実施形態を、特定のタスクを実行するか特定の抽象データ型を実施し、既存ネットワーク要素の既存ハードウェアを使用して実現できる、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含むプログラムモジュールまたは機能プロセスとして実施できる行為および動作の記号表現(たとえば、流れ図の形の)を参照して説明する。そのような既存ハードウェアは、1つまたは複数の中央処理装置(CPU)、ディジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)コンピュータ、または類似物を含むことができる。
そうではないと具体的に述べられない限り、または議論から明白であるように、「processing(処理)」、「computing(コンピューティング)」、「calculating(計算)」、「determining(決定)」、「displaying(表示)」、または類似物などの用語は、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理的電子量として表されたデータを操作し、コンピュータシステムメモリもしくはレジスタまたは他のそのような情報記憶デバイス、情報伝送デバイス、もしくは情報表示デバイス内の物理的量として同様に表された他のデータに変換する、コンピュータシステムまたは類似する電子コンピューティングデバイスのアクションおよびプロセスを指す。
また、例の実施形態のソフトウェア実施される態様が、通常は、ある形の有形の(または記録)記憶媒体上で符号化されるか、あるタイプの伝送媒体を介して実現されることに留意されたい。有形の記憶媒体は、磁気的(たとえば、フロッピディスクまたはハードドライブ)または光学的(たとえば、コンパクトディスク読取り専用メモリすなわち「CD ROM」)とすることができ、読取り専用またはランダムアクセスとすることができる。例の実施形態は、任意の所与の実施態様のこれらの態様によって限定されない。
家庭および職場へのデータネットワークアクセスの提供という文脈において、FTTxとして集合的に知られているさまざまな技術が、使用されまたは提案されてきた。これらの技術では、データは、ネットワークオペレータから中間位置へ光ファイバを使用して伝えられ、データは、中間位置から顧客位置へ銅より対線を介するDSL伝送を使用して伝えられる。用語FTTdpは、中間位置が「分配点」であり、200m未満の距離以内の2−3ダースまでの顧客のために働くシナリオを指す。国際電気通信連合(ITU)は、現在はG.fastと称する勧告を開発するために作業グループを作成し、この勧告の目的は、FTTdpの標準規格ベースの技術を作成することである。例の実施形態は、FTTdpネットワークのより対セクションを介して高いレート(たとえば、200Mbps)でデータを通信することなどの応用例を提供する。
図1に、G.fastを実施するように構成された従来のシステムを示す。図示されているように、システム100は、分配点110および顧客構内機器(CPE)1501−150nを含む。分配点110およびCPE 1501−150nを、FTTdpを実現するように構成することができる。いくつかの例の実施形態では、分配点110を、DSLAM(ディジタル加入者線アクセス多重化装置)とすることができる。他の実施形態では、分配点110は、各ユーザに関連する個々の光ネットワークユニット(ONU)と、接続された4つの光ファイバとを含むことができる。単一の回線への4つのユーザの多重化が、ネットワークの光ファイバ部分で行われるはずである。CPE 1501−150nのそれぞれを、たとえば、それ自体のCPEを有する別々の家庭またはオフィスにあるものとすることができる。さらに、CPE 1501−150nのそれぞれは、データを送信し、受信することができ、したがって、トランシーバと称する場合がある。
システム100を、たとえば、DSLシステム、VDSLシステム、またはVDSL2システムとすることができる。
分配点110を、オペレータの制御下にあるものとすることができる。分配点110は、ネットワークプロセッサ(NP)120と通信するように構成されたONU 115を含む。知られているように、ONU 115は、中央局に配置された光回線終端装置(OLT)への光ファイバチャネルを介する高帯域幅データ接続を提供する。ONUは、受信したダウンストリームデータフレームまたはパケットをNP 120に渡し、NP 120は、それらのフレームまたはパケットの宛先を決定し、それに従って、それらのフレームまたはパケットを適当なG.fastインターフェースに転送する。同様に、アップストリーム方向では、NP 120は、フレームまたはパケットをG.fastインターフェースからONU 115に転送する。
NP 120は、処理デバイス1251−125nに信号を供給する。処理デバイス1251−125nのそれぞれは、G.fastインターフェースを提供する。図示の処理デバイス1251−125nの個数は、4つであるが、処理デバイス1251−125nの個数を、4より多くまたはこれより少なくすることができる。処理デバイス1251−125nを、物理層シングル入力シングル出力(SISO)処理デバイスとすることができる。一例では、処理デバイス1251−125nは、G.hn(G.9960)ホームネットワーキング標準規格用に作られ、ポイントツーポイント通信に適合される。G.hnホームネットワーキング標準規格は、たとえばセットトップボックス、ラップトップ、およびスマートパワーボックス(smart power box)などの家庭デバイスの通信標準規格を示す。G.hnホームネットワーキング標準規格は、これらの家庭デバイスが高いデータレートで通信することを可能にする。
処理デバイス1251−125nのそれぞれは、関連するラインドライバ(LD)1301−130nを介して通信回線L1−Ln上でCPE 1501−150nのうちの1つと通信することができる。通信回線L1−Lnは、電磁信号を搬送するより対線とすることができる。理解されるように、通信は、より対線に限定されない。システム100は、たとえば、G.hn信号、VDSL信号、およびイーサネット(登録商標)信号を使用して通信することができる。処理デバイス1251−125nと関連するラインドライバ(LD)1301−130nとの各対は、データを送信し、受信することができ、したがって、トランシーバと称する場合がある。
処理デバイス1251−125nは、データを変調し、送信される値のサンプリングされたシーケンスからなるLD 1301−130nへの時間領域ディジタル信号を生成する。その後、LD 1301−130nは、ディジタル信号をアナログの形に変換し、これを増幅し、そのアナログ信号を、それぞれ通信回線L1−Lnを介してそれぞれCPE 1501−150nに送信する。
図1は、分配点110に接続された合計4つの通信回線を示す。しかし、分配点を、4つより多数の回線に接続することができる。さらに、プリコーディンググループは、単一の分配点に接続された回線に限定されないものとすることができる。プリコーディンググループは、たとえば、複数の分配点にまたがって分散された数十個の回線を含むことができる。その場合に、分配点の間の調整が必要になる可能性がある。図1は、さらに、例の実施形態の理解に関連する、通信ネットワーク内の要素だけを示す。したがって、分配点が接続されるネットワーク機器、分配点をそのような機器に接続するリンク、中間デバイス、その他などの要素は、この図には示されていない。
図示のCPE 1501−150nの個数は、4であるが、処理デバイスCPE 1501−150nの個数を、4つより多数またはこれより少数とすることができる。CPE 1501−150nのそれぞれは、関連するラインドライバ1551−155nおよび処理デバイス1601−160nを含む。
処理デバイス1601−160nは、処理デバイス1251−125nと同一または実質的に同一とすることができ、したがって、簡潔さのために詳細には説明しない。
図1では、分配点110およびCPE 1501−150nは、G.hnホームネットワーキング標準規格で示されるものと同一またはこれに類似する変調技法を使用する高データレート通信に適切な通信距離以内(たとえば、200Mbpsでの通信について200m以内)である距離だけ分離される。したがって、処理デバイス1251−125nおよび1601−160nを、G.hn処理デバイスとすることができる。G.hn処理デバイスが、ホームネットワーキング市場のために大量に生産される場合に、これらの処理デバイスは、FTTdp市場のために特に設計される処理デバイスより安価になる可能性がある。その結果、システム100は、FTTdpのために特に設計された処理デバイスに対して、下げられたコストを有する。
G.hn標準規格をポイントツーポイントFTTdp応用に適合させるために、いくつかの変更が必要になる可能性がある。G.hnでは、単一の伝送媒体が、複数のトランシーバによって共有され、したがって、DMTシンボルの送信は、媒体アクセス制御プロトコルを介して調整される。FTTdpシナリオのループトポロジは、シンボル送信のスケジューリングを優先するはずであり、具体的には、アップストリーム送信およびダウンストリーム送信の周期を変更することを優先するはずである。G.hnでは、受信器が、各データフレームの前に送信されるプリアンブルシンボルに基づいて、チャネル係数を決定する。FTTdpについて、チャネル係数は、初期手順を使用して決定され、時々の追跡を介して維持されるはずである。それでも、データシンボルを変調し、復調するのに必要なコア信号処理の多くを、同一とすることができる。
通信回線L1−Lnは、分配点110からそれぞれCPE 1501−150nまで延びることができる。
しかし、システム100は、回線L1−Lnが十分に物理的に分離されていない場合に、漏話を受ける可能性がある。
より具体的には、回線L1−Lnのうちの任意の1つを、被害者回線と考えることができ、残りの回線L1−Lnを、妨害者回線と考えることができる。回線L1−Lnのそれぞれは、顧客に関連する可能性がある。明瞭さおよび簡潔さのために、L1を、被害者回線として説明する。
近端漏話(NEXT)は、妨害者回線、たとえば通信回線L2−Lnの片側での送信される信号と、被害者回線L1の同一の端のトランシーバ(図示せず)での信号との間に発生する結合である。たとえば、LD 1302から送信される信号とLD 1301の受信器への信号との間の結合が、近端漏話である。
NEXTとは異なって、遠端漏話(FEXT)は、たとえば、分配点110から妨害者回線L2−Lnに送信される信号が、被害者回線L1に結合し、CPE 1501の受信器への干渉を引き起こすか、CPE 1502−150nから妨害者回線L2−Lnに送信される信号が、被害者回線L1に結合し、LD 1301の受信器への干渉を引き起こす時に発生する。
システム100では、データレートが、通信回線L1−Lnの間の漏話干渉によって影響を受ける可能性がある。
漏話干渉を避けるために、スケジューラを分配点110に追加することができる。スケジューラは、一時に1人の加入者が通信することを可能にする。インターフェースを、G.hn処理デバイス1251−125nとスケジューラとの間で定義する必要があるはずである。この形で、各ユーザは、漏話によって影響されずに高いピークレートを達成することができる。
しかし、スケジューリングを使用する時に、通信回線L1−Lnは、共有される媒体になり、平均データレートは、アクティブ回線の個数に反比例する。スケジューラを用いると、一時に1つのアクティブ回線だけがある。
性能を改善するために、ベクタリングを使用することができる。ベクタリングを、漏話除去とも称する。漏話除去は、データレートを改善し、スケジューリングではなく、複数の回線を介する同時通信を可能にする。VDSL2での漏話除去が、G.vector勧告としても知られている、ITU G.993.5、「Self−FEXT cancellation(vectoring)for use with VDSL2 transceivers」、Series G: Transmission Systems and Media, Digital Systems and Networks、ITU G.993.5、2010年4月に記載されている。
G.vectorは、VDSL2に漏話除去能力を追加する。これは、中距離(たとえば、数百メートル)にまたがって高いデータレート(たとえば、数十Mbps)を可能にする。しかし、30MHzまでのVDSL2標準規格の制限は、G.vectorが、200m未満の短距離で達成できるデータレートを完全に活用することを可能にしない。言い替えると、VDSL2デバイスによって送信される信号は、0から30MHzまでの周波数を使用することだけを許される。これは、過去には問題ではなかった。というのは、30MHzより高い周波数が、より対ケーブルを介して非常に遠くまで伝わらないからである。しかし、FTTdpが検討されつつあるので、信号は、ケーブルが短いので非常に遠くまで伝わる必要がなく、したがって、30MHzを大きく超える周波数が有用である。
図2に、ベクタリング(漏話除去)のための従来のシステムを示す。図2に示されているように、システム200は、分配点210および顧客構内機器(CPE)2501−250nを含む。
システム200では、G.vectorで定義された技法が、はるかにより高いレートを得るためにより高い送信帯域幅を使用する新しい物理層標準規格に拡張される。分配点210は、オペレータの制御下にあるものとすることができる。分配点210は、NP 220と通信するように構成された光ネットワークユニット(ONU)215を含む。ONU 215およびNP 220は、それぞれONU 115およびNP 120と同一であり、したがって、詳細には説明しない。
NP 220は、処理デバイス2251−225nに信号を供給する。図示の処理デバイス2251−225nの個数は4であるが、処理デバイス2251−225nの個数を、4つより多数またはより少数とすることができる。処理デバイス2251−225nは、G.hnホームネットワーキング標準規格のために作られ、ポイントツーポイント通信に適合される。
分配点210は、さらに、周波数領域ベクトルプロセッサ(FDVP)222を含む。FDVP 222は、処理デバイス2251−225nと通信する。
より具体的には、ダウンストリーム方向で、FDVP 222は、処理デバイス2251−225nから周波数領域信号データを受け取り、漏話に対して信号データを前置補償するために漏話フィルタ係数を適用し、前置補償された信号データを処理デバイス2251−225nに与える。たとえば、物理層が離散マルチトーン(discrete multitone、DMT)シグナリングに基づくと仮定すると、周波数領域データは、複数のトーン(サブキャリアとしても知られている)のそれぞれで送信されるコンステレーションポイントを表す複素数値のシーケンスの表現を含む。処理デバイス2251−225nは、前置補償された周波数領域データを処理して、前置補償された時間領域信号を生成し、この前置補償された時間領域信号は、その後、ラインドライバ2301−230nに通信される。アップストリーム方向では、処理デバイス2251−225nは、ラインドライバ2301−230nから漏話汚染された時間領域信号を受け取り、これらを、漏話汚染された周波数領域信号データに変換する。FDVP 222は、漏話汚染された周波数領域信号データを処理デバイス2251−225nから受け取り、漏話フィルタ係数を適用して、受け取られた信号を漏話について事後補償し(post−compensate)、事後補償された周波数領域信号データを処理デバイス2251−225nに供給する。その後、処理デバイス2251−225nは、意図されたアップストリーム情報を復調するために、周波数領域信号の処理を続ける。
FDVP 222は、G.vectorによってサポートされるパイロットベースの推定アルゴリズムに従って、周波数領域での漏話フィルタ係数を決定する。このアルゴリズムは、アップストリームとダウンストリームとの両方でパイロットシーケンスを送信することと、誤差信号を測定することと、誤差信号をFDVP 222に転送することと、送信されたパイロットに誤差信号を相関させることとに基づく。
処理デバイス2251−225nのそれぞれは、関連するラインドライバ(LD)2301−230nを介して通信回線L1−Ln上でCPE 2501−250nのうちの1つと通信することができる。たとえば、処理デバイス2251は、通信回線L1を介してCPE 2501にユーザデータを伝えるために、LD 2301に時間領域信号を供給することができる。LD 2301に供給される時間領域信号に加えて、処理デバイス2251は、処理デバイス2251−225nからの同様の追加信号と一緒に、漏話フィルタ係数に基づいて処理される追加信号をFDVP 222に供給する。前置補償または事後補償の後に、FDVP 222は、帰還信号を処理デバイス2251に供給し、この帰還信号は、追加の回線L2−Lnから発する漏話を低減し、かつ/または除去する形で、処理デバイス2251によってさらに処理される。
CPE 2501−250nのそれぞれは、ラインドライバ2551−255nおよび処理デバイス2601−260nを含む。ラインドライバ2551−255nのそれぞれは、ラインドライバ2301−230nと同一または実質的に同一とすることができる。
FDVP 222を実装するために、処理デバイス2251−225nは、漏話除去を可能にするように構成されなければならない。具体的には、処理デバイス2251−225nがFDVP 222との間で周波数領域データを通信することを可能にするインターフェースが、作成される。さらに、処理デバイス2251−225nを制御するハードウェアまたはソフトウェアは、ダウンストリームパイロット信号を送信し、アップストリームパイロット信号に関する誤差信号を推定し、誤差信号をFDVP 222に転送する機構を提供しなければならない。処理デバイス2601−260nを制御する制御するハードウェアまたはソフトウェアは、アップストリームパイロット信号を送信し、ダウンストリームパイロット信号に関する誤差信号を推定し、誤差信号をアップストリーム通信チャネル上で処理デバイス2251−225nに転送する機構を提供しなければならない。処理デバイス2251−225nと処理デバイス2601−260nとの間で新しい通信セッションを確立するのに使用される初期化手順は、これらの処理デバイスの間でのアクティブ通信セッションの崩壊を防ぐために変更されなければならない。ベクタリングをサポートするのに必要な特殊な特徴のすべてのゆえに、処理デバイス2251−225nおよび2601−260nは、図1に示された処理デバイス1251−125nおよび1601−160nとは実質的に異なる必要がある。その結果、ホームネットワーキング市場用の処理デバイスと大量生産を共有することによって、処理デバイス225nのコストを下げることができる可能性は低い。その結果、ベクタリング対応のシステム200は、システム100よりはるかに高価になると予期することができる。
図3Aに、例の実施形態による漏話を除去するシステムを示す。図3Aでは、システム300は、G.hn処理デバイスに対する変更を全く必要としない透過的な形で、ベクタリングを介して漏話を除去する。すなわち、G.hn処理デバイスを、漏話を有するシナリオおよび漏話を有しないシナリオで使用することができる。漏話環境について、デバイスが、信号チェーンのディジタル部分とアナログ部分との間に挿入され、これらのデバイスは、物理層動作とは独立にベクタリングを実行し、効果的に漏話のないチャネルを作成する。この手法を、本明細書では透過的時間領域ベクタリング(transparent time−domain vectoring、TTV)と称する。ここで、チャネルは、通信を可能にする形で媒体上で入力信号を出力信号にマッピングするシステムと称する。
システム300は、分配点310が、時間領域ベクトルプロセッサ(TTVP)327を含み、CPE 3501−350nが、時間領域ベクトルリピータ(TTVR)3571−357nを含むことを除いて、図1のシステム100と同一である。TTVP 327を、単純にプロセッサと称する場合がある。簡潔さのために、相違だけを説明する。
図3Aに示されているように、TTVP 327は、処理デバイス1251−125nとラインドライバ1301−130nとの間の通信経路内にある。
図3Aでは、TTVP 327およびTTVR 3571−357nの入力および出力は、ディジタル時間領域サンプルである。
TTVP 327は、ダウンストリーム信号を前置補償(プリコーディング)し、アップストリーム信号を事後補償する。さらに、TTVP 327は、CPE 3501−350nとの間でパイロット信号を送信し、受信して、漏話除去機能に必要なフィルタ係数を決定する。TTVP 327は、下でさらに説明するように、TTVR 3571−357nによってアップストリームに送信されるパイロット信号に基づいて、アップストリームチャネルおよび関連するフィルタ係数を推定する。TTVP 327は、TTVP 327によってダウンストリームに送信され、その後にTTVR 3571−357nによってアップストリームにループバックされるパイロット信号に基づいて、ダウンストリームチャネルを推定する。その結果、TTVP 327は、処理デバイスに情報を提供することができ、この処理デバイスは、漏話除去のために設計される必要がない。言い替えると、大量G.hn処理デバイスすなわちもう1つのタイプのSISO処理デバイスの間の漏話を、TTVP 327およびTTVR 3571−357nの使用によって除去することができる。TTVP 327は、下で説明するように、パイロット信号を使用して漏話フィルタ係数を決定する。
TTVP 327およびTTVR 3571−357nによって送信されるパイロット信号を、直交周波数分割多重(OFDM)信号とすることができる。
TTVP 327は、フィルタ係数が決定されるまで、処理デバイス1251−125nからの信号がラインドライバ1301−130nに達するのを防ぐ。フィルタ係数が決定されるまで、信号がラインドライバ1301−130nに達するのを防ぐことによって、他の通信回線上のアクティブセッションの動作が、干渉から保護される。たとえば、アクティブセッションが、LD 1302−130n上で実行されている場合に、TTVP 327は、回線L1から、回線L2よりLnまでへ、および、回線L2よりLnまでから、回線L1への漏話を除去するフィルタ係数が決定されるまで、処理デバイス1251からの信号がLD 1301に達するのを防ぐことができる。
TTVR 3571−357nは、下でより詳細に説明する除去機能に必要な漏話フィルタ係数を決定するのにTTVP 327によって使用されるパイロット信号を送信し、受信する。TTVR 3571−357nが同一であることを理解されたい。したがって、可能な場合には、明瞭さおよび簡潔さのために、1つのTTVRだけを説明する。
TTVR 3571−357nは、フィルタ係数が正しいことをTTVP 327が示すまで、物理層信号がLD 1301−130nに達するのを防ぐ。通常動作では、TTVR 3571−357nは、入力として値を受け取り、それらを出力として再送する。信号がLD 1301−130nに達するのを防ぐために、TTVR 3571−357nおよびTTVP 327は、その代わりに出力として0値を供給する。TTVP 327は、TTVP 327とTTVR 3571−357nとの間の制御チャネルを介して、フィルタ係数が正しいことを通信することができる。たとえば、TTVP 327およびTTVR 3571−357nは、特定の周波数で差動位相シフトキーイング(DPSK)シグナリングを使用することができる。狭い帯域幅が使用される場合には、データチャネルと制御チャネルとの間の干渉を制限することができる。例のシステムでは、データを、16KHzサブキャリア間隔を有する4096個のDMTサブキャリアを使用して変調することができ、制御チャネルは、約1KHz帯域幅を占めるDPSKシグナリングを使用することができる。
TTVP 327は、CPE 3501−350nのためにダウンストリーム信号をプリコーディングするプリコーダを含む。プリコーダは、周波数依存である。したがって、TTVP 327は、時間領域サンプルをプリコーダのために周波数領域に変換し、その後、プリコーディングされたデータを周波数領域から時間領域サンプルに変換するように構成される。プリコーダを、たとえば、overlap−and−add高速フーリエ変換(FFT)法によって実行することができる。
プリコーディングフィルタによって実行されるoverlap−and−add FFT法では、T個の時間サンプルが、W個のサンプルによって0パディングされ、(T+W)点FFTが、(T+W)個のフーリエ成分を入手するために適用される。このプロセスが、n個のアクティブ回線からの信号について並列に実行される。その後、フーリエ成分ごとに、n個のアクティブ回線からのn個の値のベクトルが、n×n行列によって乗算されて、前置補償された(プリコーディングされた)ベクトル(ダウンストリーム)または事後補償されたベクトル(アップストリーム)が入手される。次に、逆(T+W)点FFTが、各回線の結果に適用され、T+W個の時間サンプルをもたらす。最初のT個のサンプルは、以前の反復からのW個の保存された値に加算されて、T個の出力サンプルを作り、残りのW個の値は、次の反復での使用のために保存される。パラメータWおよびTの選択において、パラメータWは、直接チャネルおよび漏話チャネルの遅延広がりより長い時間の期間を包含するのに十分に大きくしなければならない。パラメータTは、相対ウィンドウイングオーバーヘッド(T+W)/Tを十分に小さく保つのに十分に大きくしなければならない。FFTサイズT+Wは、処理デバイス1251−125nによるDMT変調に使用されるFFTサイズと同一である必要はなく、有利なことに、いくつかの場合にはるかにより小さくすることができる。
アップストリームパイロットについて、TTVR 3571−357nは、処理デバイス1601−160nからの着信物理層データを一時的に無視し、その代わりに時間領域パイロットサンプルを送る。所与のTTVR 3571−357nからのアップストリームパイロット信号は、直接チャネルまたは漏話のいずれかによって、FTTdp LD 1301−130nのすべてに伝搬する。たとえば、TTVR 3571は、処理デバイス1601から物理層サンプルを受け取る。TTVR 3571は、通常は、物理層サンプルをLD 1551に伝えるはずである。アップストリームパイロット動作中には、物理層サンプルを伝えるのではなく、TTVR 3571は、時間領域パイロットサンプルを挿入する。
TTVP 327は、各TTVR 3571−357nによってアップストリームチャネルに挿入されたパイロット信号から生じる時間領域信号をLD 1301−130nから受け取る。受け取られたパイロット信号は、TTVP 327によって、アップストリーム直接チャネル係数および漏話チャネル係数を推定するのに使用される。パイロット信号が、TTVR 3571−357nによって挿入されつつある間に、TTVP 327は、結果のサンプル、値0を有するサンプル、またはランダム雑音を物理層に伝えることができる。これは、アップストリーム物理層受信器(たとえば、処理デバイス1251)にとって、信号の一時的消失またはインパルス雑音に見える。
ダウンストリームパイロットについて、TTVP 327は、処理デバイス1251−125nからの入力物理層信号を一時的に無視し、その代わりに時間領域パイロットサンプルを送る。
たとえば、各処理デバイス1251−125nは、あるクロックレートで数のシーケンスを、すなわち、各クロックサイクルの終りに異なる数を送出する。TTVP 327は、同一のレートでこれらの数を読み取り、反対側で数を作り、これらの数は、同一のレートで対応するLD 1301−130nに進む。同様に、アップストリームについて、LD 1301−130nは、すべてのクロックサイクルにTTVP 327に1つの数を送り、TTVP 327は、すべてのクロックサイクルに所与の処理デバイス1251−125nに1つの数を送る。これらの数を、物理層信号と称する場合がある。
一例では、TTVP 327は、処理デバイス1251から物理層信号サンプルを受け取る。物理層サンプルをLD 1301に伝えるのではなく、TTVP 327は、時間領域パイロット信号を挿入する。TTVP 327は、システム300内のすべてのチャネル(たとえば、TTVP 327とすべてのLD 1301−130nとの間)について、物理層サンプルを時間領域パイロットサンプルに置換するように構成される。
TTVR 3571は、LD 1301にTTVP 327によって挿入されたパイロット信号から生じるLD 1551からの時間領域信号と、LD 1302−130nにTTVP 327によって挿入されたパイロット信号からの漏話とを受け取る。受け取られたパイロット信号に基づいて、TTVR 3571は、受け取られたパイロット信号から受け取られたフィードバック情報を提供する。少なくとも1つの例の実施形態では、TTVR 3571は、受け取られたパイロット信号を処理して、ダウンリンクチャネル係数を推定し、その結果を通信チャネルを介してTTVP 327に送る。
用語フィードバックは、本文書で使用される時に、CPEなどの通信システムのトランシーバが、分配点などの通信システムのトランシーバに受け取られたパイロット信号から導出された値をそれによって通信する手段を指す。
もう1つの例の実施形態では、TTVR 3571は、受け取られたダウンストリームパイロット信号をアップストリーム方向で増幅を伴ってループバックし、TTVPがそれ自体の推定されたチャネル係数を形成することを可能にする。もう1つの例の実施形態では、ループバックを、増幅を伴わないものとすることができる。パイロット信号およびループバックパイロットは、ダウンストリームおよびアップストリームの物理層受信器(処理デバイス1251−125nおよび1601−160n)にとって、信号の消失またはインパルス雑音に見える。ループバック手法が、周波数分割デュプレックス(FDD)システムよりも時分割デュプレックス(TDD)に適切であることに留意されたい。というのは、アップストリームに送信されるループバック信号が、ダウンストリーム信号と同様の周波数帯を占めるからである。このTDD手法を、下で詳細に説明される図4Aを参照して、より詳細に説明する。
図3Bに示されているように、システム300は、物理(PHY)層、イーサネット、およびインターネットプロトコル(IP)層に加えて、TTV層3000、3100を含む、複数の層に概念的に編成される。TTV層3000は、TTVP(たとえば、TTVP 327)に関連する層とすることができ、TTV層3100は、TTVR(たとえば、TTVR 3571)に関連する層とすることができる。
図3Bに示されたアーキテクチャは、TTVPとTTVRとの間の帯域内通信を使用する。この通信は、確立された上位層通信セッションがない時であってもTTV層3000、3100が動作するので、帯域内である。次のダウンストリームメッセージが、TTVPからTTVRに通信される。(1)指定された時刻の、指定された符号(正または負)を有するパイロット信号を要求するメッセージ、(2)指定された時刻の、ループバック信号を要求するメッセージ、(3)US/DSサンプルの中継を開始するように(たとえば、プリコーダ/ポストコーダトレーニングが完了した後に)TTVRに指示するメッセージ、および(4)US/DSサンプルの中継を停止するように(たとえば、秩序だったシャットダウン手順の一部として)TTVRに指示するメッセージ。さらに、ループバック増幅フィルタのパラメータを、ダウンストリームメッセージ内で定義することができる。
次のアップストリームメッセージが、TTVRからTTVPに通信される。(1)接続を作成する準備ができていることを示すメッセージ、および(2)接続の差し迫ったシャットダウンを示すメッセージ。さらに、さまざまなダウンストリームメッセージの受信の肯定応答を、アップストリームメッセージ内に含めることができる。
例の実施形態では、TTVPとTTVRとの間のシグナリングチャネルは、トーンベースの手法を実施し、ここで、TTVPおよびTTVRは、事前に指定されたダウンストリームおよびアップストリームの周波数でパイロットトーン信号を送信する。パイロットトーン信号は、通過する任意の他の信号の最上位に追加される。TTVPは、低いビットレートで(すなわち、2進DPSKを使用して)パイロットトーンを反転することによってビットを通信する。これは、ダウンストリーム(DS)ベクタリングオペレーションズチャネル(vectoring operations channel、VOC)を作成する。同様に、アップストリームパイロットトーンは、アップストリーム(US)VOCを作成するために変調される。TTVRが、DS VOCを検出できる時に、TTVRは、受信されたビットをエコーし、例の実施形態では正しい受信の肯定応答を提供する。TTVRが、DS VOCを検出しない時には、TTVRは、事前に指定されたアイドルパターンを送信する。TTVRが、シャットダウンされるかシャットダウンされようとしている時には、USパイロットトーンが消える。したがって、USパイロットトーンの存在または不在とエコーされたビットとが、USメッセージを提供する。
例の実施形態では、ダウンストリームメッセージは、DS VOCを使用するフォーマットでTTVPによって送信される。たとえば、事前に指定されたビットシーケンスが、パイロット信号を送信する要求を示す。TTVRは、US VOC上のエコーされたビット内で要求を肯定応答する。その後、パイロット信号は、エコーされたメッセージが受信された後の指定されたタイムラグに、TTVRによって送信される。
VOCは、物理層送信からの干渉、他のVOCチャネルからの漏話(TTV初期化中)、およびRFIを含む外部雑音からの漏話の存在下で動作する。これらの形の干渉は、次のように軽減され得る(1)VOCとの干渉を避けるために、物理層信号にノッチを設けることができる(VOCは、いずれにせよVOC周波数で低いSNRを有する)。物理層にノッチが設けられない場合であっても、VOCは、VOC変調が物理層変調よりはるかに低速なので、長い時間ウィンドウにわたる平均化によって、あるSNR利得を達成することができる。
理解されるように、「ノッチを設ける」は、信号が、ある周波数の付近でほとんどまたは全くエネルギを有しない形でフィルタリングされまたは生成されることを意味する。信号エネルギ対周波数のプロットでは、プロットは、指定された周波数にノッチを有する(突然下落する)。
図3Cに、例の実施形態によるTTVPを示す。
図3Cは、TTVP 327の327a部を示す。単純さのために、図3Cは、2つの回線を用いるベクタリングに関する327a部を示す。任意のnについてこの図をどのように変更すべきかは、明瞭である。
左上には、2つの処理デバイス1251および1252によって生成されたダウンストリーム時間領域サンプルを受け取るインターフェースがある。右上には、ダウンストリーム時間領域サンプルがそれによってLD 1301および1302に送られるインターフェースがある。右下には、アップストリーム時間領域サンプルがそれによってLD 1301および1302から受け取られるインターフェースがある。左下には、アップストリーム時間領域サンプルがそれによって処理デバイス1251および1252に送られるインターフェースがある。
ダウンストリーム動作では、各直列並列変換器328a、328bが、関連する処理デバイス1251および1252からの時間領域サンプルを、長さTのバッチに収集し、長さT+Wのベクトルに0パディングする。高速フーリエ変換ユニット330a、330bが、それぞれのベクトルにFFTを適用する。通常動作中は、各セレクタ332a、332bが、FFT成分を渡す。他の時には、セレクタ332a、332bは、TTVP 327の動作モード(たとえば、チャネル推定)に基づいて、0値または関連するパイロットジェネレータ334a、334bから来る周波数領域パイロット信号Pk(f,s)を挿入することができる。
プリコーダ336は、フーリエ成分に対する2×2行列乗算を実行する。逆FFTユニット338a、338bは、プリコーダ336からの出力を、長さT+Wのそれぞれの時間領域ベクトルに変換し戻す。各並列直列ユニット340a、340bは、長さT+Wの出力ベクトルを取り込み、overlap and add法を使用して、T個の時間領域出力サンプルを生成する。最後に、制御チャネル送信器342a、342bは、それぞれTTVR 3571−3572に制御チャネルメッセージを送信するために、時間領域制御チャネル信号をそれぞれ並列直列ユニット340a、340bからの出力信号に加えることができる。
アップストリーム動作では、直列並列変換器328c、328dが、長さTのバッチに時間領域サンプルを収集し、長さT+Wのそれぞれのベクトルに0パディングする。高速フーリエ変換ユニット330c、330dが、それぞれ直列並列変換器328c、328dから出力されるベクトルにFFTを適用する。ポストコーダ344が、FFTユニット330c、330dによって作られたフーリエ成分のそれぞれに対する2×2行列乗算を実行する。セレクタ332c、332dは、0値およびポストコーダ344の出力を受け取る。セレクタ332c、332dは、コントローラ348によって指示されて、TTVP 327の動作に基づいて、0値またはポストコーダ344の出力を出力する。代替案では、セレクタ332c、332dは、使用不能な信号を示す別の値を処理デバイス1251および1252に渡すことができる
セレクタ332c、332dを、たとえば、TTVR 3571−3572からTTVP 327へアップストリームに送られるパイロット信号が処理デバイス1251および1252に伝搬するのを防ぐのに使用することができる。そのようなパイロット信号が、処理デバイス1251および1252の動作に悪影響しないと期待される場合には、セレクタ332c、332dを省略することができる。
セレクタ332c、332dを、たとえば、TTVR 3571−3572からTTVP 327へアップストリームに送られるパイロット信号が処理デバイス1251および1252に伝搬するのを防ぐのに使用することができる。そのようなパイロット信号が、処理デバイス1251および1252の動作に悪影響しないと期待される場合には、セレクタ332c、332dを省略することができる。
逆FFTユニット338c、338dは、ポストコーダ344からの出力を長さT+Wの時間領域ベクトルに変換し戻す。IFFT 338cへの入力は、LD 1301からの時間領域サンプルに対応し、IFFT 338dへの入力は、LD 1302からの時間領域サンプルに対応する。
並列直列ユニット340c、340dは、それぞれIFFTユニット338c、338dからの長さT+Wの出力ベクトルをとりこみ、overlap and add法を使用してT個の時間領域出力サンプルを生成する。各LD 1301および1302から受信された信号のコピーが、複製され、関連する制御チャネル受信器342c、342dに渡されて、TTVR 3571−3572からの制御メッセージを復号する。
ポストコーダ出力シンボルのコピーが、チャネルエスティメータ346に転送される。パイロットシーケンスまたは遅延されたループバックシーケンスがアップストリームチャネルを介してTTVR 3571−357nによって送信されつつある時間中に、チャネルエスティメータ346は、結果の漏話チャネル係数の推定値を入手するために、ポストコーダ出力シンボルをパイロット信号に相関させる。結果の漏話チャネルと、下でさらに詳細に説明するように、既存のプリコーダ336およびポストコーダ344のフィルタ係数の知識を使用して、チャネルエスティメータ346は、処理デバイス1251−125nおよびLD 1301−130nからのデータに適用される新しいプリコーダフィルタ係数および新しいポストコーダフィルタ係数を決定することができる。
コントローラ348は、TTVP 327が実行すべき動作を決定する。たとえば、コントローラ348は、チャネル推定を実行すべきか、通常のフィルタリングモードで動作すべきかを決定することができる。したがって、コントローラ348は、図3Cに示されたすべての特徴のアクティブ化を調整し、パイロットを送信すべき時、更新されたプリコーダ係数およびポストコーダ係数を適用すべき時、およびセレクタ332a−332dに0を適用すべき時を決定することができる。
図3Dに、例の実施形態によるTTVRを示す。より具体的には、図3Dは、TTVR 3571を示す。TTVR 3571−357nは、同一または実質的に同一なので、TTVR 3571の説明だけを、簡潔さのために提供する。
ダウンストリーム方向では、TTVR 3571は、通常、時間領域の受信されたサンプルを出力に直接に渡す。受信された信号のコピーが、制御チャネル受信器360に送られて、TTVP 327からの制御メッセージが復号される。受信された信号のもう1つのコピーは、ループバック動作中に、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362に転送される。セレクタ361は、0値および受信された信号を受け取る。セレクタ361は、TTVR 3571の動作のモードに基づいて、0値または受信された信号を出力する。
セレクタ361は、コントローラ370からのコマンドに基づいて動作する。コントローラ370が、TTVR 3571が通常動作モードであることを示す時に、セレクタ361は、受け取ったサンプルを直接ダウンストリームに渡す。コントローラ370が、ループバック動作を示す時には、セレクタ361は、TTVP 327からTTVR 3571へダウンストリームに送られたパイロット信号が処理デバイス1601に伝搬するのを防ぐために、0値を挿入することができる。代替案では、セレクタ361は、使用不能な信号を示す別の値を処理デバイス1601に渡すことができる。
そのようなパイロット信号が、処理デバイス1601の動作に悪影響すると予期されない場合には、セレクタ361を省略することができる。
増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362は、受け取った信号を、指定された遅延または増幅を伴って単純に出力に渡すことができ、あるいは、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362は、フィルタリング動作をさらに実行することができる。たとえば、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362は、フィルタ係数の固定されたセットを用いて、受け取った信号を畳み込み、有限インパルス応答(FIR)フィルタを実装することができる。代替案では、再帰型フィルタ実施態様を使用して、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362が、無限インパルス応答(IIR)フィルタを得ることができる。フィルタは、ダウンストリームチャネルでの周波数依存減衰の影響を軽減し、その結果、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362の出力が、すべての周波数で大きいエネルギを有するようになる。
より対線を介して送られる信号は、周波数依存減衰を受けて、具体的には、より高い周波数が、より強く減衰される。例の実施形態によるループバック推定では、パイロット信号は、回線を介してダウンストリームに通る時に1回、アップストリームに戻って通る間に1回の、2回減衰される。これは、特に最高周波数に関して、強い減衰および悪い推定性能につながる可能性がある。推定性能を改善するために、TTVR 3571は、ループバック中に信号を増幅する。パワースペクトル密度制約に違反せずに増幅を改善するために、周波数依存増幅は、より対線の周波数依存減衰と(少なくとも近似的に)等しく、反対向きである。
周波数依存増幅を達成するために、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362は、複数の有限インパルス応答フィルタを含むことができ、各有限インパルス応答フィルタは、異なる長さのより対線の減衰を近似的に元に戻すように設計される。たとえば、複数の有限インパルス応答フィルタを、それぞれ50m、100m、150m、および200mの長さについて使用することができ、よく知られている数値最適化技法を使用して設計することができる。
TTVR 3571は、対応するフィルタ係数を格納することができる。たとえば、所与のフィルタ長について、チャネルとフィルタとの積が、利得がどの周波数でも1を超えないという制約の下でできる限り単位利得に近い利得を有するように、数値最適化を選択することができる。アップストリームパイロットに基づいて、TTVPコントローラ346は、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362のどのループバックフィルタが、パワー制約を超えずにループバック信号を増幅するのに有効であるのかを判断する。TTVP 327は、制御チャネルを介して、どのフィルタを使用すべきかをTTVR 3571に指示することができる。
選択されたフィルタは、受け取られたパイロット信号を用いて一連の格納されたフィルタ係数を畳み込むことによって適用される。
アップストリーム方向で、TTVR 3571は、時間領域の受け取られたサンプルをセレクタ364に渡す。セレクタ364は、コントローラ370からのコマンドに基づいて動作する。コントローラ370が、TTVR 3571が通常動作であることを示す時には、セレクタ364は、受け取られたサンプルを直接に出力に渡す。コントローラ370が、ループバック動作を示す時には、セレクタ364は、0値を挿入することができ、あるいは、パイロットジェネレータ366からの時間領域パイロット値を挿入することができ、あるいは、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362から入手された増幅され、フィルタリングされ、遅延された値を挿入することができる。最後に、制御チャネル送信器371は、TTVP 327に制御チャネルメッセージを送信するために、セレクタ364からの出力信号に時間領域制御チャネル信号を加えることができる。
コントローラ370は、TTVR 3571−357n内のすべての他のユニットのアクティビティを調整し、パイロットを送信すべき時を決定し、増幅およびフィルタリングにどのパラメータを使用すべきかを決定する責任を負う。
図3Eに、例の実施形態によるNEXT除去を有するTTVPを示す。図3Eは、TTVP 327の327b部を示す。327b部は、327b部が、プリコーダ336の出力およびポストコーダ344の入力に結合されたNEXTキャンセラ349を含むことを除いて、327a部と同一である。さらに、コントローラ348、送信器342a、342b、および受信器342c、342dは、327b部に含まれるが、明瞭さのために図3Eから省略されている。
図3Fに、例の実施形態によるエコー除去を有するTTVRを示す。図3Fは、TTVR 3571aを示す。TTVR 3571aは、TTVR 3571aが、ダウンストリーム入力およびアップストリーム出力(セレクタ364の出力)に結合されたエコーキャンセラ372を含むことを除いて、TTVR 3571と同一である。さらに、コントローラ370は、TTVR 3571aに含まれるが、明瞭さのために図3Fから省略されている。
NEXTキャンセラ349は、近端漏話(NEXT)(同一の位置または同一位置の近くの異なるトランシーバの間の干渉)ならびにエコー(同一トランシーバ内の送信器から受信器への干渉)を除去するように設計されたフィルタを実装することができる。エコーキャンセラ372は、エコーを除去するように設計されたフィルタを実現することができる。NEXTおよびエコーの除去は、分配点310とCPE 3501との間のフルデュプレックスを可能にする。
NEXTキャンセラ349の周波数領域実施態様が、図3Eに示され、エコーキャンセラ372の時間領域実施態様が、図3Fに示されている。
図3Eでは、プリコーダ336出力信号のコピーが、NEXTキャンセラ349に渡される。NEXTキャンセラ349は、プリコーダ336出力信号にフィルタ係数を適用して、アップストリームのポストコーダ344入力に加算される除去信号を得る。結果の信号は、フィルタ係数のトレーニングでの使用のために、NEXTキャンセラ349にフィードバックされる。代替実施形態では、時間領域NEXTキャンセラが、並列直列ユニット340a、340bから来る時間領域サンプルを操作することができる。
図3Fでは、TTVR 3571a出力信号のコピーが、エコーキャンセラ372に渡される。エコーキャンセラ372は、これらの信号にフィルタ係数を適用して、ダウンストリームTTVR入力信号に加えられる除去信号を得る。結果の信号は、フィルタ係数のトレーニングでの使用のために、エコーキャンセラ372にフィードバックされる。
図4Aに、パイロットループバックを使用して漏話を低減する方法を示す。
一般に、通信回線にまたがる漏話除去は、ベクタリングを介して実行される。プリコーディングおよびポストコーディングが、すべての回線が終端される分配点310のオペレータ側で実行される。
ダウンストリーム漏話除去を達成するために、推定プロセスが、分配点310によって使用されて、正しいプリコーダ係数(フィルタ漏話係数)が決定される。プリコーダ係数の決定は、ダウンストリーム方向でパイロット信号を送信することと、その後、アップストリーム通信チャネルを介してフィードバックを提供することとによって実行される。
図4Aの例の実施形態は、顧客側(CPE 3501−350n)での最小限の信号処理能力を用いてダウンストリーム漏話チャネルを推定する方法を提供する。具体的には、CPE 3501−350nは、信号をアップストリームに送信する能力を有するが、分配点310とCPE 3501−350nとの間で確立されたディジタル通信はないものとすることができる(または、最小限の低帯域幅シグナリングチャネルが確立される場合)。図4Aの例の実施形態では、分配点310は、まず、アップストリームチャネルを推定し、その後、ダウンストリームチャネルを推定する。
1つの従来の形では、分配点(オペレータ側)が、CPE(顧客側)にダウンストリームパイロット信号を送信する。CPEは、受信されたパイロットを使用して、ダウンストリームチャネル係数を推定する。推定されたダウンストリームチャネル係数は、量子化され、既存のディジタル通信チャネルを介してアップストリームに送信される。しかし、この従来の形は、推定を行う前にアップストリームディジタル通信セッションが確立されることを必要とする。このセッションは、通信がすばやく行われるために、適度に高いデータレートを有する必要がある。
もう1つの従来の形では、CPEが、アップストリームパイロット信号を分配点に送信する。分配点は、受信されたパイロットを使用して、アップストリームチャネル係数を推定する。ダウンストリームチャネル係数は、等方性伝送媒体のチャネル相反的特徴を使用して、アップストリーム係数から導出される。しかし、相反性は、特にブリッジされたタップおよび他の非理想的トポロジの存在下で、より対チャネルについて必ずしも成り立たない。
G.vector標準規格では、分配点が、ダウンストリームパイロット信号を送信する。CPEは、受信されたパイロット信号と送信された信号との間の差(誤差信号)を測定し、量子化する。量子化された誤差測定値は、既存のディジタル通信セッションを介してアップストリームに送信される。分配点は、量子化された誤差測定値に基づいて、ダウンストリームチャネル係数を推定する。しかし、G.vectorは、適度に高いデータレートを有するアップストリームディジタル通信セッションを必要とする(初期化が長い時間を要することがなくなるようにするために)。
例の実施形態では、G.hn処理デバイスを使用することの少なくとも1つの目的は、分配点310とCPE 3501−350nとの間の高データレートのディジタル通信セッションを確立することである。片側に配置された2進データを、反対側に信頼できる形で通信することができる。
さらに、アップストリームチャネルおよびダウンストリームチャネルは、物理エンティティである。ある変化する電圧が、アップストリームチャネルおよびダウンストリームチャネルのうちの1つに入力される場合に、結果の電圧が、出力で生成される。少なくとも1つの例の実施形態では、ループバックチャネルが、アップストリームチャネルおよびダウンストリームチャネルを連結することによって作成される。より具体的には、ループバックチャネルは、TTVR 3571−357nにそれらが受信するもの(増幅またはフィルタリングの後とすることができる)を戻って繰り返させるように構成されたシステム300によって作成される。言い替えると、ループバックチャネルは、処理デバイスを用いて作成され、この処理デバイスは、LD 1551−155nから来るディジタルサンプルをとりこみ、オプションで時間領域で処理を実行し、オプションでサンプルをさらに遅延させ、対応するディジタルサンプルを、アップストリームに送信するためにLD 1551−155nに送り返す。
図4Aを参照して説明するように、少なくとも1つの例の実施形態では、CPEは、受信されたダウンストリームアイロットを増幅し、アップストリーム方向にループバックする。分配点は、その後、アップストリームパイロットとは別々に入手されるアップストリームチャネルの知識に基づいて、受信されたループバック信号からダウンストリーム漏話を推定することができる。ループバック手法は、FDDではなくTDDまたはフルデュプレックスシステムを仮定する。というのは、パイロット信号が、アップストリームとダウンストリームとの両方の、すべての使用される周波数を包含するからである。より具体的には、データ通信が、両方の方向ですべての周波数を使用することが必要であるのではなく、デバイスは、推定プロセス中に両方の方向ですべての周波数でパイロット信号を送信することを許される。
図4Aの方法の説明を助けるために、図4B−4Cが使用される。さらに、図4Aの方法は、システム300を参照して説明される。しかし、図4Aの方法を、システム300とは異なるシステムによって実行できることを理解されたい。
図示されているように、図4Aでは、方法は、S400で開始される。開始時に、いくつかの通信セッションがアクティブであるものとすることができる。たとえば、図4Bに、3つの通信セッションがアクティブであるシステム300を示す。より具体的には、処理デバイス1251−1253および1601−1603の間の通信チャネルが、アクティブである。1つのアクティブチャネルは、分配点のG.hn処理デバイス1251からTTVP 327を介し、LD 1301を介し、より対線にまたがり、別のLD 1551を介し、TTVR 3571を介し、最後にCPE 3501内の処理デバイス1601への実線の経路によって表される。同様に、実線の経路は、処理デバイス1252と1602との間および1253と1603との間のアクティブ通信チャネルを表す。理解されるように、より対線を介する通信チャネルは、図4Bで分配点310とCPE 3501−350nとの間の点線によって表される漏話を引き起こす。TTVP 327内の実線および点線は、ラインドライバ1301−1303および1551−1553の間の漏話チャネルの推定に基づいてTTVP 327によって決定される、この漏話の影響を軽減するように設計された3×3プリコーダおよび事後補償行列を表す。より具体的には、より対線を介する各ダウンストリームおよびアップストリームの送信は、残りのより対線上の他の送信との漏話を引き起こす。その結果、このステージでは、TTVP 327は、3×3プリコーダおよび3×3事後補償フィルタを実装する。
たとえば、特定の周波数fの狭帯域チャネルについて、アップストリームチャネルは、複素行列
HU=(I+GU)DU (1)
によって表され、ここで、GUは、正規化されたアップストリーム漏話行列であり、DUは、Huの対角要素を表すアップストリーム対角行列であり、Iは、単位行列である(対角線上に1を有し、対角線から外れたすべての要素が0である行列)。
HU=(I+GU)DU (1)
によって表され、ここで、GUは、正規化されたアップストリーム漏話行列であり、DUは、Huの対角要素を表すアップストリーム対角行列であり、Iは、単位行列である(対角線上に1を有し、対角線から外れたすべての要素が0である行列)。
ダウンストリームチャネルは、
HD=DD(I+GD) (2)
であり、ここで、GDは、正規化されたダウンストリーム漏話行列であり、DDは、直接利得のダウンストリーム対角行列である。理解されるように、アップストリームチャネルおよびダウンストリームチャネルは、多入力多出力(MIMOチャネル)である。
HD=DD(I+GD) (2)
であり、ここで、GDは、正規化されたダウンストリーム漏話行列であり、DDは、直接利得のダウンストリーム対角行列である。理解されるように、アップストリームチャネルおよびダウンストリームチャネルは、多入力多出力(MIMOチャネル)である。
ポストコーダ344およびプリコーダ336のフィルタ係数は、それぞれ行列CUおよびCDによって表される。表記Cは、さまざまな時点でのフィルタ係数を表す。TTVP 327は、漏話チャネルの推定に基づいてCを決定し、アクティブ化/非アクティブ化イベントに基づいておよび/または周期的にCを決定する。
戻って図4Aを参照すると、分配点310は、S410で、TTVR 3571−357nからアップストリームパイロット信号を受信する。より具体的には、現在は分配点とのアクティブ通信セッションを有しないCPE 350nが、データの送信を要求する時に、TTVR 3571−357nは、データが処理デバイス1601−1603からLD 1551−1553にそれぞれ転送されるのを一時的に防ぎ、その代わりに、パイロット信号をLD 1551−1553に送信することができ、このパイロット信号は、LD 1551−1553によってアップストリームに送信され、TTVP 327によって受信される。TTVR 357nは、LD 155nにもパイロット信号を送信し、このパイロット信号は、アップストリームに送信され、TTVP 327によって受信される。送信されるパイロット信号は、相互に直交である。
TTVR 3571−357nおよびTTVP 327は、制御チャネルを使用して、パイロット信号の送信を調整し、同期化する。TTVR 357nは、CPE 350nがアクティブ化を望むことをTTVP 327に警告する。その後、TTVP 327は、アップストリームパイロットシーケンスを送信するようにTTVR1−TTVRnに指示する。TTVP 327は、アップストリームパイロットを送信すべき時を知っており、結果のアップストリーム信号をインターセプトする。
少なくとも1つの例の実施形態では、G.hn処理デバイス、たとえば1251は、通常のデータ信号ではなく挿入された0値のシーケンスを見る。たとえば、コントローラ348は、セレクタ332cにコマンドを送って、チャネル推定およびプリコーダ/ポストコーダ係数決定が実行されつつあることを示すことができる。コントローラ348から受け取られたコマンドに基づいて、セレクタ332cは、ポストコーダ344からの出力ではなく、0値を処理デバイス1251に送ることができる。0値の受取りは、誤りのバーストをもたらす可能性がある。しかし、処理デバイス1251は、たとえばインパルス雑音によっても引き起こされる、誤りバーストからの回復を可能にする能力を含む。
少なくとももう1つの例の実施形態では、セレクタ338c、338dが、存在しない場合があり、あるいは、コントローラ348が、セレクタ338c、338dに、ポストコーダ344の出力を処理デバイス1251に渡すように指示することができる。G.hnプロトコルを拡張して、パイロットシーケンスを知り、たとえば、パイロットシーケンスが送信されつつある時にデータの送信および受信を一時的に停止することができる。
CPE 350nは、データの送信を要求するので、TTVP 327は、LD 1551−155nからアクティブ化するLD 130nへのチャネルおよびアクティブ化するLD 155nからLD 1301−130nへのチャネルを含めるために、新しいアップストリームチャネル係数を決定する。これらの新しい係数を、以前にアクティブであった回線の3×3チャネル行列と一緒にすることによって、新しい4×4チャネル行列が作成される。
したがって、S420では、TTVP 327が、受け取られたパイロット信号に基づいてポストコーダ係数を決定する。n個の回線を有するシステムについて、周波数fのアップストリームの結果のチャネルRuは、次の形のn×n行列によって表すことができる。
RU=CU(I+GU)DU (3)
ここで、CUは、周波数fに作用するn×nポストコーダ行列であり、Iは、n×n単位行列であり、DUは、周波数fでのアップストリームチャネルの直接利得を表すn×n対角行列であり、GUは、周波数fのn×n正規化された漏話チャネル行列である。
ここで、CUは、周波数fに作用するn×nポストコーダ行列であり、Iは、n×n単位行列であり、DUは、周波数fでのアップストリームチャネルの直接利得を表すn×n対角行列であり、GUは、周波数fのn×n正規化された漏話チャネル行列である。
TTVP 327は、次のようにアップストリームチャネルRuを決定することができる。パイロットシーケンスは、S個のDMTシンボルからなり、Sは、一般に、少なくともシステム内の回線の個数と同程度に多数である。各シンボルは、F個の周波数f=0,…,F−1のうちの1つで複素数値を有する。各回線に関連するパイロットシーケンスがある。
回線k上でシンボルs中に周波数fで送信される複素数値を、Pk(f,s)と表す。
シンボルシーケンスx(s)とy(s)との間の相関は、
異なる回線kおよびjのパイロットシーケンスは、相互に直交であり、その相関が0であり、すべてのfおよびjと等しくないすべてのkについて、
〈Pk(f,s),Pj(f,s)〉=0 (5)
になっている。
〈Pk(f,s),Pj(f,s)〉=0 (5)
になっている。
DMT変調が、TTVP 327およびTTVR 3571−357nによって使用されて、所与のパイロットシーケンスの周波数領域表現が、対応する時間領域表現に変換される。すなわち、所与のシンボルsについて、F個の複素周波数領域値Pk(f,s),f=0,…,F−1は、DMT変調でよく知られているように逆FFT(IFFT)によって変換されて、2F個の実数の時間領域サンプルが得られる。これらの時間領域サンプルは、DMT変調でよく知られているように、循環して拡張され、ウィンドウイングされて、t=0,…,T−1についてpk(t,s)と表されるT個の時間領域サンプルが得られる。
パイロットシーケンスを送信するために、第1のTTVR(たとえば、3571)は、まず、シンボル1に対応する時間サンプルpk(t,1)のすべてを送り、その後、シンボル2に対応するすべての時間サンプルpk(t,2)を送り、各シンボルの時間サンプルの送信を継続する。第1のTTVRは、即座に次々にシンボルを送信することができ、あるいは、パイロットシンボルの間で送信されたCPE 3501からの複数の通常のアップストリームデータサンプルを伴って、間欠的に送信することができる。TTVRパイロットシンボルを、TTVP信号処理に使用されるFFTサイズと一致させることができる。
リンクk上のTTVP 327は、パイロットシンボルsに対応する時間サンプルをLD 1301から受け取る。これらの時間サンプルを、yk(t,s)と表すことができる。各シンボルからの2F個の連続する時間サンプルのサブセットを、DMT変調でよく知られているようにTTVP 327によって選択し、FFTによって変換して、Yk(f,s)と表されるF個の複素周波数領域値を得ることができる。ポストコーダ344を適用した後に、結果の信号を、Wk(f,s)と表すことができる。TTVP 327は、結果のアップストリーム漏話チャネル係数(漏話チャネルとポストコーダ344との連結から生じる)を推定するために、受け取られた信号に対して信号処理を実行することができる。具体的には、TTVP 327は、
言い替えると、行v列dの結果のアップストリームチャネル値は、回線v上で受け取られたポストコーディングされたシンボルを、回線d上で送信されたパイロットシンボルと相関させることと、回線d上で送信されたパイロットシンボルをそれ自体と相関させた結果によって除算することとによって決定される。
1つの例の実施形態では、時間領域デュプレッキシング(TDD)が、近端漏話を防ぐのに使用される。すなわち、ダウンストリーム送信およびアップストリーム送信が、時間において変更される。物理層FTTdpプロトコルは、データ信号のTDD送信を保証する責任を負う。しかし、漏話推定フェーズ中に、TTVP 327およびTTVR 3571−357nは、一緒に働いて、処理デバイス1251−125nおよび1601−160nから受け取られた入力信号にかかわりなく、パイロットがTDDを使用して送信され、受信されることを保証することができる。
1つの例の実施形態でのすべてのパイロットシーケンス/漏話推定フェーズ中に、すべてのTTVR 3571−357nのダウンストリーム出力セレクタ361およびTTVP 327のアップストリーム出力セレクタ332a−332dは、関連する処理デバイス1251−125nおよび1601−160nに0値を送信するように、すべてがセットされる。これは、より上位の層が、パイロットシーケンスによって直接に影響されないことを保証し、より上位の層は、信号の一時的消失によってのみ影響を受ける。
LD 1301−130nおよび1551−155nに対向するTTVR 3571−357nおよびTTVP 327の出力は、異なるフェーズ中に次のように制御される。
アップストリーム推定フェーズ中に、TDDは、次のように実施される。すべてのTTVR 3571−357nのTTVRアップストリーム出力セレクタ364は、アップストリームパイロット出力を送るようにセットされる。すべての回線のTTVPダウンストリーム出力セレクタ332a、332bは、0値を送るようにセットされる(受信されるパイロット値がNEXTによって破壊されないようにするために)。
図4Bに戻って、4つの回線を有するシステムで、3つの回線がアクティブであり、第4の回線が初期化されようとしている場合に、Cuは、4×4ポストコーダであり、右上3×3部分行列は、3×3ポストコーダであり、残りの行列要素は、単位行列Iから取られる。
アップストリームチャネルRuを決定した後に、TTVP 327は、次のように、ポストコーダ344によって実装される新しいポストコーダ係数を決定する。
新しいポストコーダ係数を使用して、TTVP 327は、アップストリームチャネルからの漏話を除去し、
R’U=DU (8)
をもたらす。
R’U=DU (8)
をもたらす。
もう1つの例の実施形態では、TTVP 327は、チャネル逆数への1次近似を使用してポストコーダ344でのポストコーダ係数Cuを更新することができる。すなわち、
C’U=CU+I−RUdiag(RU)−1 (9)
これは、より少ない計算を必要とする穏当な実施形態でもあるが、漏話を完全には除去しないはずである。中間の複雑さの例の実施形態は、
C’U=(2I−RUdiag(RU)−1)CU (10)
である。
C’U=CU+I−RUdiag(RU)−1 (9)
これは、より少ない計算を必要とする穏当な実施形態でもあるが、漏話を完全には除去しないはずである。中間の複雑さの例の実施形態は、
C’U=(2I−RUdiag(RU)−1)CU (10)
である。
式(7)および(10)は、引用によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許出願第13/016376号、「Multiplicative Updating Of Precoder Or Postcoder Matrices For Crosstalk Control In A Communication System」で教示される方法に関する。
アップストリームチャネルがTTVP 327によって決定された後に、ダウンストリームチャネルが、ダウンストリームパイロットおよびアップストリームループバックを使用してTTVP 327によって測定される。戻って図4Aを参照すると、TTVP 327は、S430で、アップストリームチャネルR’Uが決定された後に、関連するTTVR 3571−357nへ、通信回線L1−Lnにまたがって直交ダウンストリームパイロット信号を送信する。ステップS430で、TTVP 327は、処理デバイス1251−125nから送信されるデータを無視し、TTVR 3571−357nは、処理デバイス1601−160nからのデータを無視する。
アップストリームパイロットシーケンスおよびダウンストリームパイロットシーケンスに関して、1つの例の実施形態では、アップストリームパイロット信号およびダウンストリームパイロット信号は、
|Pk(f,s)|2≦M(f) (11)
になるように設定され、ここで、M(f)は、周波数fでの送信の最大パワーを指定する。すべての周波数にわたる|Pk(f,s)|2の合計は、すべての総パワー制約を超えてはならない。pk(t,s)のピーク対平均比は、LDによる高忠実度変調(クリッピングがほとんどまたは全くない)を可能にする。
|Pk(f,s)|2≦M(f) (11)
になるように設定され、ここで、M(f)は、周波数fでの送信の最大パワーを指定する。すべての周波数にわたる|Pk(f,s)|2の合計は、すべての総パワー制約を超えてはならない。pk(t,s)のピーク対平均比は、LDによる高忠実度変調(クリッピングがほとんどまたは全くない)を可能にする。
たとえば、パイロットシーケンスを、対応する時間領域表現b(t)がピーク対平均比条件を満足するようにパワー制約を満足するベースシンボルB(f)に基づくものとすることができる。たとえば、高い確率でよいピーク対平均比条件を達成するために、B(s)の要素は、トーンごとにランダムに独立に選択される4−QAM値とすることができる。
回線kごとに、二進シーケンスqk(s)が、TTVP 327によって決定され(すなわち、sごとにqk(s)=−1または1である)、異なる回線に割り当てられた2進シーケンスが、相互に直交になる。たとえば、シーケンスを、S×Sウォルシュアダマール行列の行から得ることができる。
パイロットシーケンスは、2進シーケンスとの基底シンボルの直積を使用してTTVP 327によって構成される。
Pk(f,s)=B(f)qk(s) (12)
S430では、すべてのTTVR 3571−357nのTTVRアップストリーム出力セレクタ364が、0値を送信するようにセットされる。全回線に対するTTVPダウンストリーム出力セレクタ332a、332bは、ダウンストリームパイロットシーケンスを送信するようにセットされる。この部分の中で、受け取られる値は、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362内でTTVR 3571−357nによってバッファリングされる。
S440では、各TTVR 3571−357nが、受信された各パイロット信号をループバックする。言い替えると、各TTVR 3571−357nは、アップストリーム方向に受信されたパイロット信号を再送信する。いくつかの例の実施形態では、各TTVR 3571−357nは、受信されたパイロット信号をフィルタリングし、増幅することができ、その後にパイロット信号を再送信することができる。
すべてのTTVR 3571−357nのTTVRアップストリーム出力セレクタ364には、増幅、フィルタリングおよび遅延ユニット362内に格納された増幅され、フィルタリングされ、遅延された信号がセットされる。すべての回線のTTVPダウンストリーム出力セレクタ332a、332bは、0値を送信するようにセットされる(受信されるパイロット値がNEXTによって破壊されないようにするために)。
ループバックで使用される増幅を、TTVR 3571−357nによって多数の形で行うことができる。たとえば、対角増幅行列L(f)を、CPE 3501−350nでのパワー制約に違反せずに実現することができる。
異なる例の実施形態では、フィルタリングパラメータおよび増幅パラメータは、アップストリームチャネルの知識に基づいて、CPE 3501−350nによって指定される。あるいは、パラメータは、受信されたダウンストリームパイロット信号の特性に基づいて、CPE 3501−350nによって決定される。
また、S440では、分配点310が、ループバックされたパイロット信号を受け取る。ループバックされたパイロット信号の受信時に、TTVP 327は、ループバックチャネル係数を決定する。ループバックチャネルは、ダウンストリームチャネル、増幅フィルタ(ある場合に)、およびアップストリームチャネルの連結から形成されるものと考えることができる。
ループバックチャネルを、
RL=C’U(I+GU)DULDD(I+GD)CD=DULDD(I+GD)CD (13)
と定義することができる。
RL=C’U(I+GU)DULDD(I+GD)CD=DULDD(I+GD)CD (13)
と定義することができる。
ダウンストリームのループバックの場合について、パイロットシーケンスを、上で説明したものと同一の形で定義することができるが、時間領域パイロットpk(t,s)は、TTVP 327からLD 130kに伝えられる。信号は、TTVR 3571−357nによってアップストリームにループバックされ、その後、yk(t,s)は、LD 1301−130nからTTVP 327に送り返された結果の時間領域値を表す。TTVP 327は、上と同様に値yk(t,s)を処理して、ポストコーディングされたシンボルWk(f,s)を入手し、このWk(f,s)は、上の式(6)のようにパイロットシンボルと相関されて、行v列dの結果のループバックチャネル値の推定値が得られる。
S440では、TTVP 327は、ループバックチャネルRLを介してパイロット信号を送信したことの結果を受信する。これらの受信された信号を、送信された信号の知識と一緒にS450で使用して、プリコーダ係数を決定することができる。RLおよびCDの知識に基づいて、TTVP 327は、新しいプリコーダ係数
R’L=DULDD (15)
をもたらし、ここで、Lは対角行列であり、その第i対角要素は通信回線i上でTTVRによって適用されるループバック増幅である。もう1つの例の実施形態では、TTVP 327は、チャネル逆行列の一次近似を使用して、プリコーダ336で実施される係数を更新することができる。すなわち、
C’D=CD+I−diag(RL)−1RL (16)
である。
中間の複雑さのもう1つの例の実施形態は、
C’D=CD(2I−diag(RL)−1RL) (17)
である。ダウンストリームチャネルも対角化される。
R’D=DD(I+GD)C’D=DD (18)
C’D=CD(2I−diag(RL)−1RL) (17)
である。ダウンストリームチャネルも対角化される。
R’D=DD(I+GD)C’D=DD (18)
その結果、更新されたプリコーダ336とダウンストリームチャネルとの連結は、処理デバイス1251−125nから処理デバイス1601−160nまでのほぼ漏話のない結果のチャネルをもたらし、アップストリームチャネルと更新されたポストコーダとの連結は、処理デバイス1601−160nから処理デバイス1251−125nまでのほぼ漏話のない結果のチャネルをもたらす。その後、アクティブ通信セッションを、図4Cに示されているように、L1−L3上の既存のアクティブセッションに影響することなく、回線Ln上で確立することができる。上の議論は、周波数fでの単一の狭帯域チャネルの文脈で与えられた。この方法は、複数の周波数に複数のチャネルがある時、たとえば、ディスクリートマルチトーンシステムでも働く。前に説明した各チャネル行列は、周波数の行列値を有する関数、たとえばRU(f)になる。
図5に、NEXTおよびエコー除去を有するパイロットループバックを使用して漏話を低減する方法を示す。図5に示された方法を、少なくとも図3Eに示されたTTVPおよび図3Fに示されたTTVRによって実行することができる。図5では、TTVPは、S510でアップストリームパイロットを受信し、S520でポストコーダ係数を決定し、S530でダウンストリームパイロットを送信し、S540でNEXTキャンセラ係数を決定し、S545でダウンストリームパイロットを送信し、ループバックパイロットを受信し、S550でプリコーダ係数を決定する。
ステップS500、S510、S520、およびS550は、それぞれ図4Aに示されたステップS400、S410、S420、およびS450と同一または実質的に同一である。したがって、ステップS500、S510、S520、およびS550は、簡潔さのために、詳細には説明されない。
TTVPは、S530でダウンストリームパイロットを送信して、S540でNEXTキャンセラ係数を決定する。NEXTキャンセラ係数は、任意の知られている方法を使用して決定することができる。さらに、S530では、TTVRは、エコーキャンセラ内で実現される係数を決定することができる。
図5では、図4のステップS430およびS440を、順次ではなく同時に実行することができる。したがって、S545で、TTVPは、同時に、ダウンストリームパイロットを送信し、ループバックパイロット信号を受信する。たとえば、情報は、パイロットシンボルまたはパイロットシーケンス全体が送信される時間より短い時間で回線を移動する可能性がある。NEXTキャンセラが、S540でトレーニングされ、エコーキャンセラが、S530でトレーニングされるので、フルデュプレックスを使用することができ、アップストリームおよびダウンストリームに送信される信号は、お互いと干渉しない。したがって、TTVPが、パイロットシーケンスを送信する途中である間に、TTVRは、パイロットシーケンスの最初の値を受信する。フルデュプレックスモードでは、TTVRは、ダウンストリームパイロットが受信されるや否や、TTVPがパイロットシーケンスの最後の値を送信し終えるのを待たずに、ダウンストリームパイロットの受信された値をアップストリームに送信し始める(ループバック)。
説明したように、図4Aおよび5の方法は、ディジタルアップストリーム通信セッションを必要とせずに、ダウンストリームMIMO(多入力多出力)チャネルの確立を可能にする。その結果、SISO(シングル入力シングル出力)通信用に設計されたCPEコンポーネントを使用することができると同時に、クロストーク除去が可能であり、したがって大幅に高いデータレートを達成することができるMIMOシステムを構築することができる。
ダウンストリーム推定の従来の方法と比較して、例の実施形態は、SISOチャネル用に設計された顧客側トランシーバハードウェアおよびソフトウェアモジュールを利用し、これらをMIMOコンテキストで再利用すると同時に、漏話除去を達成することを容易にする。
具体的には、従来の方法は、CPEがアップストリームディジタル通信チャネルを介してオペレータ側にフィードバックを提供するためのものである。フィードバックは、ダウンストリームチャネルパラメータの量子化された推定値の形または、受信されたパイロット信号、誤差信号、および類似物の量子化された測定値とすることができる。G.vector標準規格を、従来の手法の代表的な例と解釈することができる。
たとえば、SISO(VDSL2)に関してMIMO(G.vector)によって導入された変更は、通常のSISO初期化手順がMIMO推定フェーズのために少なくとも1回割り込まれることを含む。これは、ある初期化が、漏話推定に必要な基本的な通信チャネルアップストリームを確立するのに必要であるからである。しかし、漏話推定が完了した後になるまでは、初期化を最適化することができない。トレーニング情報のアップストリームフィードバックのためのチャネルを確立しなければならない。G.vectorの場合には、初期化中のフィードバックのために作成される特殊なチャネルと、通常動作中のフィードバックのために定義された別の機構とがある。誤差測定値または漏話推定値を、収集し、その後、フィードバックチャネル上で送信する必要がある。このプロセスを、構成し、管理する必要がある。
その結果、従来の方法でのディジタルフィードバックは、SISOを扱うことのみが必要であったシステムに対して、ソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェアに対するかなりの変更を必要とする。
対照的に、例の実施形態では、MIMO機能性が、SISO機能性から分離される。信号経路に関して、ループバックは、処理チェーン内で早期に、アナログ−ディジタル変換の直後に発生する。したがって、フィードバックを提供するのに用いられる回路を、残りのSISOコンポーネントから物理的にまたは論理的に分離することができる。
時間に関して、MIMOトレーニングのすべてを、従来のSISOトレーニング手順の前に行うことができる。したがって、SISOトレーニングのソフトウェアまたはファームウェアを変更する必要は、ほとんどまたは全くなく、MIMOチャネルは、SISO初期化プロセスが始まる前に対角化される(仮想的に複数のSISOチャネルを作成する)。
上で説明したように、例の実施形態は、短距離(たとえば、200m未満)で漏話を低減し、かつ/または除去する透過的な方法を提供する。分配点は、200mしか離れていないので、ホームネットワークG.hn処理デバイスを、漏話を低減するシステム内で使用することができる。また、特殊化された処理デバイスではなくG.hn処理デバイスを使用することは、コストを低減する。
したがって、例の実施形態を説明したので、これを多数の形で変更できることは明白である。そのような変形形態は、例の実施形態の趣旨および範囲からの逸脱と見なされてはならず、当業者に明白なすべての変更は、特許請求の範囲の範囲に含まれることが意図されている。
Claims (15)
- 多入力多出力(MIMO)システム(300)内で漏話を決定する方法であって、
少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)から、アップストリームチャネル上でアップストリームパイロットを受信するステップ(S410)と、
受信されたパイロットに基づいてアップストリームチャネル係数を決定するステップ(S420)と、
少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)に、ダウンストリームチャネル上でダウンストリームパイロットを送信するステップ(S430)と、
少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)から、アップストリームチャネル上で、ダウンストリームパイロットのループバック信号であるループバックパイロットを受信するステップ(S440)と、
受信されたループバックパイロットおよび決定されたアップストリームチャネル係数に基づいてダウンストリームチャネル係数を決定するステップ(S450)と
を含む、方法。 - アップストリームパイロットが、他のアップストリームチャネル上で受信されるアップストリームパイロットに対して相互に直交である、請求項1に記載の方法。
- ダウンストリームパイロットを送信するステップ(S430)が、アップストリームパイロットを受信した後にダウンストリームパイロットを送信する、請求項1に記載の方法。
- ダウンストリームパイロットが、相互に直交である、請求項1に記載の方法。
- ループバックパイロットが、少なくとも1つのリモートノードによって増幅される、請求項1に記載の方法。
- ループバックパイロットが、少なくとも1つのリモートノード(3501−350n)によってフィルタリングおよび遅延のうちの少なくとも1つを実行される、請求項5に記載の方法。
- ダウンストリームチャネル係数に基づいてデータをプリコーディングするステップと、
プリコーディングされたデータをリモートノード(3501−350n)に送信するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)からデータを受信するステップと、
アップストリームチャネル係数に基づいてデータをポストコーディングするステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - アップストリームパイロットを受信するステップ(S410)が、
少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)のうちの1つから、データを送信するよう求める要求を受信するステップと、
少なくとも1つの第1のリモートノードおよび他の第1のリモートノード(3501−350n)からアップストリームパイロットを受信するステップと
を含む、請求項1に記載の方法。 - アップストリームチャネル係数を決定するステップ(S420)が、
データを送信するよう求める要求を受信する前のチャネル係数である、以前のアップストリームチャネル係数に基づいてアップストリームチャネル係数を決定するステップ
を含む、請求項9に記載の方法。 - ダウンストリームチャネル係数に基づいてデータをプリコーディングするステップと、
プリコーディングされたデータを少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)に送信するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)からデータを受信するステップと、
アップストリームチャネル係数に基づいてデータをポストコーディングするステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)から、アップストリームチャネル上でアップストリームパイロットを受信し、
受信されたパイロットに基づいてアップストリームチャネル係数を決定し、
少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)に、ダウンストリームチャネル上でダウンストリームパイロットを送信し、
少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)から、アップストリームチャネル上で、ダウンストリームパイロットのループバック信号であるループバックパイロットを受信し、
受信されたループバックパイロットおよび決定されたアップストリームチャネル係数に基づいてダウンストリームチャネル係数を決定する
ように構成された、プロセッサ(327)。 - プロセッサ(327)が、
ダウンストリームチャネル係数に基づいてデータをプリコーディングし、
プリコーディングされたデータをリモートノード(3501−350n)に送信する
ように構成される、請求項13に記載のプロセッサ(327)。 - プロセッサ(327)が、
少なくとも1つの第1のリモートノード(3501−350n)からデータを受信し、
アップストリームチャネル係数に基づいてデータをポストコーディングする
ように構成される、請求項13に記載のプロセッサ(327)。
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