KR101787101B1 - 크로스토크 상쇄를 위한 자원 할당 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

각각의 피해 유저에 대한 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위해 멀티-유저 통신 시스템에서 구현되는 방법이 개시된다. 이 방법은 (N-1) 정규화된 교란자 결합값들과, 부분적 FEXT 상쇄에 연루된 시스템 내의 N명의 총 유저들에 연관된 차분 레이트 함수값들에 따라 자원을 할당하도록 동적 프로그래밍을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 동적 프로그래밍은 한 톤을 선택하고 그 톤에 대해 상쇄될 하나 이상의 교란자를 선택하는 단계를 포함한다.

Description

크로스토크 상쇄를 위한 자원 할당 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS OF RESOURCE ALLOCATION FOR CANCELLATION OF CROSSTALK}
본 출원은 2009년 12월 17일자로 출원된 발명의 명칭이 "Optimal Distribution of Complexity for Partial Cancellation in VDSL"인 미국 특허 가출원 번호 제61/287,508호 및 2010년 4월 1일자로 출원된 발명의 명칭이 "Optimal Distribution of Complexity for Partial Cancellation in VDSL"인 미국 특허 가출원 번호 제61/320,042호를 우선권으로 주장하며, 여기서는 그 전체 내용을 참조로서 포함한다.
본 발명은 일반적으로 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는, xDSL(digital subscriber line) 시스템에서 다운스트림 및 업스트림 원단 크로스토크(FEXT; far-end crosstalk)의 영향을 낮추기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
xDSL(Digital subscriber line) 기술은 고속 인터넷 액세스에 대한 요구에 응하여 최근 개발되어 왔다. xDSL 기술은 기존의 전화기 시스템의 통신 매체를 이용한다. 따라서, POTS(plain old telephone system)과 xDSL 시스템 양쪽 모두는 xDSL-순응형 고객 댁내 장치를 위한 공통 회선을 공유한다. 이와 유사하게, TCM(time compression multiplexing) ISDN(integrated services digital network)와 같은 다른 디바이스도 또한 xDSL 및 POTS와 공통 회선을 공유할 수 있다.
전기 통신 분야에서, 용어 크로스토크는 하나 이상의 다른 간섭 채널(또는 교란 채널)로부터 간섭 채널들과 메시지 채널을 결합하는 경로를 통하여 메시지 채널 또는 교란 채널에 들어가는 간섭을 의미한다. 크로스토크는 보이스 시스템에서 낮은 오디오 품질을 그리고/또는 데이터 시스템에서 증가된 에러를 생성할 수 있는 감소된 신호-대-잡음비(SNR)를 일으킬 수 있다.
특징화되는 xDSL 라인 상에 많은 유형의 크로스토크 메카니즘이 있으며, 두가지 주요 유형은 원단 크로스토크(FEXT; far end crosstalk)와 근단 크로스토크(NEXT; near-end crosstalk)이다. FEXT는 교란 페어 상의 수신기가 교란 페어의 송신기에 대한 통신 라인의 원단(far end)에 위치될 때 발생하는 전자기 결합을 의미한다. 자체-FEXT는 일반적으로 영향을 받는 라인과 동일한 유형의 서비스에 대하여 제공되는 이웃하는 라인에 의해 야기되는 간섭을 의미하지만 이웃하는 라인과 영향을 받는 라인은 또한 서로 다른 서비스들에도 부여될 수 있다. 이와 대조적으로, NEXT는 와이어 페어의 일단부에 접속된 교란 소스로부터 발생하며 이는 교란 소스와 동일한 단부에서 메시지 채널에 간섭을 야기한다.
서비스 요청에 따른 전화 케이블 내의 와이어 페어의 할당은 일반적으로 실제 구성의 정밀하지 못한 리코드들을 갖는 페어 이용의 무작위 분포를 가져온다. (페어 트위스트, 케이블 브랜치, 케이블 슬라이스 등으로 인한) 케이블 번들 내의 서로 다른 트위스트된 페어들의 물리적 근접성 때문에, 이웃하는 라인들 간의 전자기 간섭에 의해 야기되는 크로스토크는 전송 환경에 있어서 종종 지배적인 잡음 소스가 된다. 추가로, 케이블 브랜치 및 케이블 슬라이스가 일어나는 케이블 내의 페어 트위스트로 인해, 와이어 페어가 서로 다른 케이블 길이 부분들에 걸쳐 서로 다른 많은 페어에 매우 근접하여 있을 수 있다. 전화 CO(central office)에서, 매우 근접한 페어들은 상당히 다른 길이의 페어에 대하여 특히 신호 레벨(및 수신기 감도)에서 상당한 차이를 갖고 다양한 변조 방식을 이용하여 다른 유형의 서비스를 전달할 수 있다.
크로스토크는 전체 성능에 영향을 주기 때문에, FEXT와 자체-FEXT는 xDSL 통신 시스템에서 계속해서 문제가 될 수 있다. 크로스토크를 해결하려는 현재의 접근 방식은 증가된 설계 비용, 높은 메모리 사용, 및 비효율적 사용량과 함께 계산 자원에 대한 상당히 증가된 요구와 같은 인식되는 다양한 단점들을 겪고 있다. 따라서, 당해 산업에서는 이전의 미해결 요구들을 해결해야 한다.
한 실시예는, 각각의 피해 유저에 대한 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 멀티-유저 통신 시스템에서 구현되는 방법이다. 이 방법은, 모든 피해 유저들 중의 각각의 피해 유저에 대해, 부분적 FEXT 상쇄를 겪기 위해 시스템 내의 모든 톤들을 가로질러 (N-1) 정규화된 교란자 결합값을 계산하는 단계를 포함한다. 여기서, N은 부분적 FEXT 상쇄에 연루된 유저들의 총수이다. 이 방법은, 부분적 FEXT 상쇄를 겪기 위해 시스템 내의 모든 톤들을 가로질러 신호-대-잡음비(SNR)를 결정하는 단계와; 각각의 톤에 대해, 상기 (N-1) 정규화된 교란자 결합값을 소트(sort)하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 매 톤에 대해 (N-1) SNR 함수값을 계산하는 단계와; 매 톤에 대해 (N-1) 레이트 차분 함수값을 계산하는 단계를 더 포함한다. 소트된 (N-1) 정규화된 교란자 결합값과 차분 레이트 함수값에 기초하여, 동적 프로그래밍 접근법에 따라 자원 할당이 수행된다. 여기서, 동적 프로그래밍 접근법은 교란자와 톤 중 하나 이상을 재귀적으로 선택하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예는, 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 시스템이다. 이 시스템은, 부분적 FEXT 상쇄에 연루된 시스템 내의 N명의 총 유저와 연관된 차분 레이트 함수값과 (N-1) 정규화된 교란자 결합값을 소트하도록 구성된 선택 모듈을 포함한다. 이 선택 모듈은 자원 할당기를 포함하고, 상기 자원 할당기는, 상기 자원 할당기에 의해 수행되는 동적 프로그래밍의 각 단계에 대하여 교란자 및 톤 중 하나 이상을 선택함으로써 자원을 점증적으로 할당하기 위해 동적 프로그래밍을 수행하도록 구성된다.
또 다른 실시예는, 피해 유저들에 대한 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위해 멀티-유저 시스템에서 구현된 방법이다. 이 방법은, 부분적 FEXT 상쇄에 연루된 시스템 내의 N명의 총 유저와 연관된 차분 레이트 함수값과 (N-1) 정규화된 교란자 결합값에 따라 자원을 할당하기 위해 동적 프로그래밍을 수행하는 단계를 포함한다. 여기서, 동적 프로그래밍은, 한 톤을 선택하고 그 톤에 대해 상쇄될 하나 이상의 교란자를 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 시스템, 방법, 특징, 및 이점들은 첨부된 도면과 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 이와 같은 모든 추가적인 시스템, 방법, 특징, 및 이점들은 상세한 설명에 포함되며, 본 발명의 범위 내에 속하고, 첨부된 특허청구범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
각각의 피해 유저에 대한 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위해 멀티-유저 통신 시스템에서 구현되는 방법이 제공된다.
본 발명의 많은 앙태들은 이하의 도면을 참고하여 더 잘 이해될 것이다. 도면 내의 요소들은 반드시 축척 비율대로 그려진 것으로 아니며, 본 발명의 원리를 명확히 예시하기 위해 강조되었다. 게다가, 도면에서, 유사한 참조 번호는 도면들에 걸쳐 대응하는 부분들을 가리킨다.
도 1a는 DSL 시스템에서 전형적으로 경험되는 다양한 타입의 크로스토크를 예시한다.
도 1b는 각각의 레이트의 서비스가 소정 타입의 서비스를 만족시키기 위해 유저에 의해 달성되어야 하는 최소 및 최대 레이트를 어떻게 암시하는지를 예시한다.
도 2는 부분적인 FEXT 상쇄를 수행하기 위한 실시예들이 구현되어야 하는 시스템을 예시한다.
도 3은 도 2에 도시된 다양한 요소들을 구현하기 위한 중앙 오피스 내의 장치의 실시예를 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 컴포넌트들을 이용하여 구현된 부분적 FEXT 상쇄를 수행하기 위한 플로차트이다.
도 5는 부분적 FEXT 상쇄를 수행하기 위해 도 1의 시스템에 도시된 FEXT 상쇄기와 선택 모듈간의 신호 흐름을 도시한다.
본 발명의 여러 양태를 요약해 놓은 바와 같이, 이하에서는 도면에 나타내어진 본 발명의 상세한 설명에 대한 참조가 이루어진다. 본 발명은 이들 도면과 관련하여 설명될 것이지만 본 명세서에 개시된 실시예 또는 실시예들로 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 반대로, 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위 및 사상 내에 포함된 모든 대안예, 변경예 및 등가물을 포함하는 것으로 의도된다.
이용가능한 전체 스펙트럼에 대한 성능 변경을 조정하기 위하여, xDSL(digital subscriber line) 시스템은 일반적으로 트위스트된 페어 구리 라인의 이용가능한 대역폭을 복수의 채널 또는 빈들로 분할하는 DMT(discrete multi-tone) 기술(예를 들어, 멀티캐리어 기술)을 이용한다. DMT의 이용을 통하여, 이용가능한 대역폭이 복수의 서브채널 또는 톤으로 나누어지며, 데이터는 각각의 서브채널의 전송 특성에 따라 수개의 서브 채널을 통하여 동시에 전송된다. 예를 들어, ADSL과 같은 통상적인 xDSL 시스템에서, 구리 전송 라인은 256개의 DMT 톤 또는 서브채널로 나누어지며, 연속하는 서브채널은 4.3125 kHz만큼 분리된 중심 주파수를 갖는다.
DMT 시스템에서, 데이터 스트림의 복수의 프레임은 데이터 블록들로 나누어진다. 각각의 데이터 블록은 복수의 서브채널들에 할당된다. 이어서, 서브 채널 상의 신호는 서브 채널의 중심 주파수와 동일한 주파수를 갖는 반송파를 변조하는 복소수 값으로써 나타내어질 수 있다. 복소수값의 크기 및 위상은 서비 채널이 전달하는 데이터 및 서브 채널이 지원할 수 있는 비트량(종종 비트 로딩이라 함)에 기초한다. 주어진 서브 채널 상의 비트 로딩은 서브 채널을 통해 전송될 수 있는 배치 포인트(constellation point)의 수(예를 들어, 복소수 값의 복수의 크기 및 위상의 조합)를 나타낸다. 따라서, 특히 반송파 채널의 비트 로딩이 2라면, 배치 포인트의 수는 4이며, 각각의 사분면에서의 배치 포인트의 수는 예를 들어, 이진값, 00, 01, 10, 또는 11를 나타낸다. 종종, 배치 포인트와 이진수를 연관시키는 이 프로세스를 배치 인코딩 또는 배치 매핑이라 한다.
각각의 서브 채널은 통상적으로 적절하게 크기 조정된 QAM(quadrature amplitude modulation) 배치의 배치 포인트에 매핑되는 1 내지 15개의 비트 사이의 데이터를 전달한다. 그 후, 복수의 서브 채널의 신호들은 트위스트된 페어의 구리 라인을 통하여 후속하여 전송되는 시간 도메인 DMT 심볼을 생성하도록 합산된다. 즉, DMT 심볼을 형성하는 각각의 반송파는 QAM 신호를 포함한다. DMT 심볼은 최초의 데이터 스트림의 각각의 프레임에 대하여 발생된다. 이것은 본질적으로 동일한 라인 상에서 동시에 이용되는 대략 200개의 V.34 모델들과 동등한 전체 성능을 가져온다. 각각의 반송파 채널이 채널 특징에 따라 다른 비트 라인으로 구성될 수 있기 때문에, 이는 DMT가 다른 가입자 장치 및 라인 상태와 인터페이스하기 위하여 고유한 레이트 적응성을 갖고 극도의 유연성을 갖고 있는 것으로 볼 수 있다.
도 1을 참조하여 보면, 도 1은 xDSL(digital subscriber line) 시스템에서 일반적으로 경험되는 다양한 유형의 크로스토크를 나타낸다. 설명을 위하여, CO(central office; 110)는 두개의 가입자 라인을 통하여 두개의 세트의 고객 댁내 장치(CPE; customer premises equipment; 104, 108 (N=2))에 통신하는 두개의 트랜시버(102, 106)를 포함한다. 트랜시버(102)는 CPE(104)와 통신하고 트랜시버(106)는 CPE(108)와 통신한다. 예시를 위하여, CO 트랜시버(106)와 CPE(108)로부터 CO 트랜시버(102) 또는 CPE(104)로의 크로스토크에 대해 설명한다. 그러나, 업스트림과 다운스트림 경로 양쪽 모두에서 동일한 가입자 상의 수신기와 송신기 사이에서도 또한 간섭 - 이는 전송 신호의 근단 에코(near-end echo)임 - 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
용어 원단은 간섭 소스가 수신 측으로부터 멀리 떨어져 있는 시나리오를 의미하며, 용어 근단은 간섭 소스가 수신 측에 가까이 있음을 의미한다. 예를 들어, 화살표 112로 나타낸 간섭은 다운스트림 통신에 결합된 트랜시버(106)에 의해 발생되어 CPE(104)에 의해 수신되는 잡음을 나타낸다. 용어 피해(victim)는 크로스토크를 경험하는 회로 또는 라인을 의미하며, 용어 교란자(disturber)는 크로스토크의 소스를 나타낸다. 잡음이 수신측으로부터 멀리 발생되기 때문에 이는 다운스트림 FEXT(far-end crosstalk)를 의미한다. 이와 유사하게, 화살표 114로 나타내어진 간섭은 업스트림 근단 크로스토크(NEXT; near-end crosstalk)를 나타낸다. 화살표(116)에 의해 나타내어진 간섭은 업스트림 FEXT를 나타내며, 화살표(118)에 의해 나타내어진 간섭은 다운스트림 NEXT를 나타낸다. 구체적으로, FEXT는 VDSL(very high bitrate DSL)에서의 유비쿼터스 잡음 소스이다 . 따라서, 당해 산업에서는 FEXT를 낮추는 것과 같은 상술한 결함 및 부적합성을 해결하려는 여러 요구가 존재한다.
VDSL은 고속 데이터 통신을 위한 최근 마일 솔루션(last mile solution)으로서 보다 일반적으로 이용되고 있다. 그러나, VDSL의 데이터 레이트는 이들 중에서도 자체 유도 크로스토크, 임펄스 잡음, 외계 잡음(alien noise)을 포함한 여러 가지 많은 방해 소스에 의해 영향을 받을 수 있다. DSM3(dynamic spectrum management level 3)은 자체-FEXT의 영향을 상쇄시키거나 또는 낮추는 한 접근 방식이다. 자체-FEXT의 영향을 상쇄시키기 위해서, DSM3 순응형 디바이스는 일반적으로, 자체-FEXT를 업스트림 및 다운스트림 방향 양쪽 모두에서 낮추기 위해 주파수마다 또는 톤마다 처리하는 것을 채용하는 CO(central office)에서의 신호 협동(cooperation) 또는 신호 벡터링으로서 알려진 기술을 이용한다. 업스트림 방향에서, 신호 벡터링은 또한 외계 크로스토크를 효과적으로 낮추기 위해서 CO에서 모든 벡터화된 유저의 수신 신호들에의 동시 액세스의 이점을 취할 수 있다.
CO에서 신호 협동을 수행하는 능력은 CO에서 양방향으로 주파수 단위 FEXT 완화 처리를 구현하는데 적합한 크로스토크 상쇄를 일으킨다. 그러나, 이 접근 방식은 일반적으로 CO에서의 상당한 계산 자원을 필요로 한다. 따라서, 벡터링된 VDSL 시스템에서의 실제적인 FEXT 완화 방식은 CO에서 일정 정도의 계산적 및/또는 저장 구속 요건으로 동작한다. 구체적으로, FEXT 완화가 수행되는 서브 채널 또는 주파수 톤의 수 및 모든 서브 채널 또는 톤에서 상쇄되는 교란자의 수에 대해 제한을 둔다. 일부 실시예들에 대해, FEXT 상쇄를 위하여 모든 톤이 선택될 수 있지만, 상쇄될 각각의 톤에서의 총 교란자에 대해 제약이 있을 수 있음을 알아야 한다. 위에서 설명된 두 전략에 대한 조합도 또한 이용할 수 있다. 이러한 시나리오에서, CO에서 이용가능한 제약되어진 계산 자원에서 최대 성능을 실현하기 위하여 부분적인 FEXT 완화를 위해 톤 및 교란자를 계통적으로 그리고 최적으로 선택하는 것이 바람직할 것이다.
어떤 상황에서는, CO 측 이외에도 CPE 측에서 신호 협력 및 FEXT 완화를 수행하는 것이 가능할 수 있다. 일 예로는 CPE가 2개 이상의 연선(twisted pairs)을 통해 CO에 연결되는 다수쌍 본딩된 xDSL 시스템이 있다. CO 및 CPE 양측에서 신호 협력이 가능할 때, 소정 방향에 대한 FEXT 완화가 어느 단에서든 수행될 수 있다. 예를 들어, CO 측에서 다운스트림 및 업스트림 FEXT 완화 둘 다가 수행될 수 있거나, 또는 CPE 측에서 다운스트림 및 업스트림 FEXT 완화 둘 다가 수행될 수 있다. 또한, 다운스트림 FEXT 완화가 CPE 측에서 수행될 수 있는 반면에, 업스트림 FEXT 완화가 CO 측에서 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 다운스트림 FEXT 완화가 CO 측에서 수행될 수 있는 반면에, 업스트림 FEXT 완화가 CPE 측에서 수행될 수 있다. 임의의 방향에 대한 신호 협력 및 FEXT 완화가 CPE 측에서 수행될 때, FEXT 완화를 수행하기 위한 계산 자원에 대한 제한은 더욱 더 심각해질 가능성이 있다. 따라서, 이용가능한 제한된 계산 자원을 가지고 최대 성능을 달성하기 위하여 FEXT 완화에 대한 톤(tone) 및 교란자(disturber)를 체계적으로 그리고 최적으로 선택하는 것이 유리하다.
크로스토크 상쇄를 수행하는데 이용할 수 있는 제한된 자원은 또한 자원 관점으로부터 수반되는 필요한 복잡도 정도에 대해 다음의 통계에 의해 예시된다. 설명을 위한 목적으로, 소정의 VDSL 시스템에서 사용되는 톤의 총 수가 대략 (K = 1000)이라고 가정하고, (N =10) 벡터화된 유저가 있다고 가정하자. 이들 수치에 기초하여, DMT 심볼에 대한 대략 (N 2) 실행시간(runtime) 복소 곱셈이 풀(full) FEXT 상쇄를 수행하는데 필요하다. 따라서, 총 K 톤에 대하여, 모든 각각의 DMT 심볼을 처리하는데 대략 K N 2 곱셈이 요구된다. 따라서, 103 정도의 샘플링 주파수에 대하여, 이는 모든 유저에 대하여 크로스토크를 완전히 없애는데 요구되는 엄청난 양의 플롭(초당 부동 소수점 연산) 이상에 해당되며, 이는 현재 프로세서 기술로는 계산적으로 실행 불가능한 일이다.
따라서, 제한된 계산 자원 및/또는 시스템 내에서 이용 가능한 전력 자원 내에 맞추기 위하여 교란자 크로스토크의 선택적 상쇄에 기초하여 부분적인 상쇄를 수행하기 위한 다양한 실시예가 기재된다. 예를 들어, 부분 상쇄는 CO에서 미리 결정된 전력 소모 요건 내에 맞추도록 수행될 수 있다. 통상적으로 시스템에서 경험되는 대부분의 크로스토크는 제시되는 모든 교란자 중 일부분으로부터만 발생된다. 따라서, 모든 크로스토크를 상쇄하는 것은(즉, 풀 FEXT 상쇄를 수행하는 것은) 마진(marginal) 이득이 될 뿐이며, 일반적으로 풀 FEXT 상쇄를 달성하는데 필요한 계산 자원의 비용보다 크지 않다. 이로서, 다양한 실시예는 효율적인 부분 FEXT 상쇄 기술을 통합함으로써, 시스템에서의 제한된 계산 자원에 의해 정의되는 제한을 충족시키기 위한 시스템 및 방법이 기재되고, 할당된 자원이 구현될 수 있는 시스템이 이어진다. 구체적으로, FEXT 상쇄를 위해 다양한 벡터화된 유저에게 할당함으로써 벡터화된 유저의 가중 레이트(weighted rate)가 최대화되는 실시예가 기재된다. 유저의 다른 레이트 함수도 이용될 수 있다는 것을 유의한다. CO(central office)에서 이용 가능한 계산 자원이 식별되고, 각각의 유저에 대한 최소 레이트 요건의 추가적인 제한 하에 멀티-유저 가중 레이트 최대화 문제를 해결함으로써 다양한 벡터화된 유저들 사이에 분산되거나 할당된다.
부분 상쇄를 수행하기 위한 주요 인센티브는 이 작업을 수행하는데 이용할 수 있는 제한된 계산 자원이 주어지면 더 많은 수의 유저에 대해 최적의 크로스토크 상쇄를 달성하는 것이다. 더 적은 자원을 이용해 더 높은 성능이 달성될 수 있으며, 또는 동일한 수의 자원에 대하여 최소한의 성능으로써 더 많은 수의 유저가 충족될 수 있다. 부분 상쇄를 위한 또 다른 인센티브는 CO에서의 전력 소모를 감소시키는 것일 수 있다. 계산 자원의 보다 효율적인 할당이 보다 최적의 상쇄 방식이 되므로, 더 적은 계산 자원이 필요하며, 이는 모든 실현 가능성에서 CO에 위치된 상쇄기(canceller) 유닛의 더 적은 전력 소모를 초래할 수 있다. 피해자의 소정의 교란자의 크로스토크 상쇄가 수행될 때마다 전력이 소모된다는 것을 유의한다.
따라서, 대안으로서, 제안된 부분 상쇄 방식은 소정의 전력 소모 제한에 의해 제한될 수 있으며, 이는 이용 가능한 특정 수의 계산 자원으로 간접적으로 변환된다. 즉, 최적화 문제에 대한 계산 자원 제한은 전력 소모 제한으로 변환될 수 있다. 전력 소모는 대규모 벡터화 엔티티에 대하여 특히 중요한 것으로 될 수 있는데, 풀 FEXT 상쇄 방식에 수반된 교란자 및/또는 피해자의 수의 제곱으로 늦어날 것으로 예상되기 때문이다. 부분 상쇄 방식에서 자원을 최적으로 할당함으로써, 목적은 교란자 및/또는 피해자의 수에 관련하여 전력 소모의 선형 증가를 달성하는 것이다.
부분 FEXT 상쇄를 위한 자원 할당을 수행하는 종래의 접근법은 주로 단일 유저 복잡도 분산 문제를 해결하는 것에 중점을 두었고, 멀티-유저 시나리오에 충분히 대처하지 못한다. 라인 선택, 톤 선택, 및 조인트 라인 톤 선택과 같은 이러한 기술은 유저에게 할당된 고정 계산 자원에 따라 하나의 벡터화된 유저의 총 데이터 레이트를 주로 최대화한다. 그러나, 이러한 접근법을 이용한 하나의 인지된 단점은, CO 중심의 멀티-유저 복잡도 할당 기술이 이러한 종래 접근법에 의해서는 충분히 해결되지 않는다는 것이다. 게다가, 다양한 종래의 접근법들은, 실제로는 계산 자원(즉, 사용될 상쇄 탭의 수)의 관점으로부터 사실상 별개인 경향이 있는 문제점을 해결하기 위한 연속 접근에 중점을 둔다. 구체적으로, 계산 자원은 정수 값에 따라 이용되거나 할당된다. 예를 들어, 1, 2, 또는 3 교란자가 상쇄될 수 있지만, 1.5 교란자를 상쇄하는 것은 가능하지 않다. 그 결과, 할당 문제의 이산(discrete) 속성을 고려하여 연속 접근법에 따라 유도된 해결책이 더 개선될 수 있다.
또한, 연속 접근법은 거의 최적의 해결책에 도달할 수 있지만, 이러한 자원은 엄청난 계산 자원을 구현할 것을 요구함으로써 부분 상쇄를 수행하기 위한 일부 동기를 무산시킨다. 마지막으로, 이러한 접근법은 또한 광범위하고 다양한 최적화 기준에 대하여 작용하지 못하며, 여기에 기재된 부분 상쇄 할당 방식은 다양한 최적화 기준에 보다 용이하게 적합하다. 몇몇 최적화 전략은 내재되어 있는 문제의 실제 속성에 부합할 때에만 작용할 수 있다. 다양한 실시예와 함께 여기에 기재된 이산 접근법을 따르는 것의 또 다른 중요한 이점은, 이산 접근법은 새로운 유저의 추가 및 다른 유저가 시스템으로부터 상쇄되는 것과 같이(이에 한정되는 것은 아님) 파라미터가 시스템에서 변할 때를 허용한다는 유연성이 있다.
DSM3 프로세싱의 중점이 CO에서 이루어질 때, 그들의 데이터 레이트를 최대화하기 위해 CO에 의해 벡터화된 유저 각각에 계산 자원을 할당할 방식을 고려하는 것이 중요하다. 부분 FEXT 상쇄 자원 할당을 수행하기 위한 하나의 종래 접근법은 라그랑지안(lagrangian) 기반의 멀티-유저 복잡도 할당 기술이 있다. 그러나, 라그랑지안 기반의 멀티-유저 기술은 계산 비용이 많이 들고 수많은 시스템의 처리 능력을 초과하므로 이 기술은 앞서 기재된 똑같이 인지된 단점을 경험한다.
설명을 위해, 라그랑지안 다중화기는 최적의 해로 수렴하기 위하여 거의 50회 반복을 요한다. 따라서, 라그랑지안 기반의 접근법에서의 각 반복은 DMT 심볼마다 O(KN 2) 복소 곱셈을 요한다. 그러므로, 소정의 시스템에서 이용가능한 프로세싱 능력과도 또한 양립할 수 있는 보다 빠른 복잡도 할당 해결책에 대한 필요성이 존재한다. 이 필요성은 시스템에서의 유저의 수가 사실상 동적인 경향이 있으며 새로운 유저가 주기적으로 추가되고 기존의 유저가 제거되기 때문에 존재하는 것임을 유의한다. 이러한 시나리오는 실제로 대규모 벡터화 시스템에서 새로운 DSL 유저가 벡터화 시스템에 합류하거나 나갈 때마다 일어날 것이다. 이러한 각각의 경우에, 유저 및 교란자의 새로운 구성이 주어지면 새로운 최적의 해에 도달하도록 자원이 재할당이 필요할 수 있다. 벡터화된 유저들에 걸친 계산 자원의 신속하고 효율적인 재할당은 할당 이점을 달성하는데 중요하다. 여기에 기재된 실시예를 구현하는데 있어서 하나의 결과는, 벡터화된 유저들에 계산 자원을 할당하는데 필요한 반복의 수의 큰 감소이다.
여기에 기재된 다양한 실시예는 벡터화된 VDSL 시스템의 특정 관찰 및 특성에 기초한 멀티-유저 복잡도 할당 방식을 위한 것이다. 개시된 실시예는 다음 양태에 기초한다. 제1 양태는 단일 유저 시점에서 계산 자원의 최적 할당을 수반한다. 즉, 제한된 수의 계산 자원이 주어지면, 소정의 벡터화된 유저에 대하여 그 유저의 레이트를 최대화하기 위해 임의의 소정 톤에서 어느 교란자를 제거할 것인지의 결정이 이루어진다. 제2 양태는, 제1 양태(단일 유저 시나리오)을 멀티-유저 시나리오로 확장하고, 다양한 유저들의 가중 레이트의 합을 최대화하도록 각각의 유저에의 계산 자원의 최적 할당을 결정하기 위한 것이다. 가중 레이트 접근에 대한 하나의 응용은 번들의 전체 용량을 최적화하기 위한 것과 관련된다. 이 경우에 가중치는 1로 취해지고, 레이트의 합은 번들의 총 레이트를 나타낸다. 일부 실시예에서, 다양한 벡터화된 유저에게 할당된 가중치는 특정 유저의 레이트 요건 및 특정 유저에게 전화 회사에 의해 부과되는 양을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 다양한 요인에 선험적으로 기초하여 결정될 수 있다. 기재된 실시예는 부분 FEXT 상쇄를 수행하기 위해 보다 빠르고 보다 효율적인 접근법을 제공한다. 실시예들은 새로운 유저가 시스템에 추가될 때 간단한 해결책을 제공한다는 것도 유의해야 한다.
최적화 기준으로서 가중된 레이트 최대화를 이용하는 것 이외에도, 실용적인 세팅에서의 다양한 서비스 오퍼레이터들에 의해 부여된 요건들을 만족시키기 위해 멀티-유저 자원 할당이 또한 수행될 수 있다. 자원 할당의 다른 실시예에서, 이러한 오퍼레이터들의 제공물은 주어진 레이트 서비스들에서의 유저들의 수를 최대화함으로써 최적화된다. 예를 들어, 도 1b를 참조하면, 이 예시에서 오퍼레이터에 의한 이와 같은 서비스 제공물들이 세 개만 존재하는 것으로 가정하여, 각각의 레이트 서비스는, 일정한 유형의 서비스, 예컨대 하이 엔드 비디오 및 데이터 서비스를 위한 50Mbps 서비스, 보통의 비디오 및 데이터 서비스를 위한 30Mbps 서비스, 및 데이터 서비스 전용의 10Mbps 서비스를 만족시키기 위해 유저에 의해 달성되어야하는 최소 레이트 및 최대 레이트를 나타낼 수 있다. 실제적으로는, 이러한 개별적인 서비스 제공물들의 범위는 일정한 거리가 될 때 까지 달성된 예상된 업스트림 및 다운스트림 레이트 및 일정한 외부 및 자체-FEXT 잡음 환경에 의해 결정된다.
일반적으로, 하이 엔드 서비스들 각각에 대한 유저들의 수를 최대화하기 위해, 오퍼레이터의 목적은 이러한 서비스 제공물들의 범위를 확장시키는 것일 것이다. 이것은 도 1b에서 도시되어 있으며, 도 1b에서는 세 개의 각각의 서비스 제공물들로 서빙될 비상쇄된 FEXT 환경에서 세 개의 유저들의 세트(N1, N2, N3)가 예상된다. 고려중인 문제는, 실제의 서비스 범위를 정의하기 위해, 자체-FEXT 상쇄 자원의 최적 할당을 수행함으로써 이 세 개의 카테고리들에서 어떻게 선험적으로 개수를 확장하느냐는 것이다. 최대화를 위한 유틸리티 함수는 예컨대, 오퍼레이터에게 보다 높은 보답을 제공할 것으로 예상되는 보다 높은 최종 서비스들을 위한 유저들(N1, N2, N3)의 수를 최대화하는 것에 기초할 것이다. 유저들이 세 개의 서비스들에 가입할 때에 오퍼레이터는 R1, R2 및 R3 달러(dollar)들의 보답을 받는 것으로 가정한다. 수학적 관점에서, 오퍼레이터는 다음의 유틸리티 함수를 최대화하려 할 것이다.
max R1*N1+R2*N2+R3*N3
이 문제는 우선, 서비스 1, 서비스 2, 서비스 3에 도달하기 위해 각각의 유저들을 위해 필요한 자원들을 찾음으로써 손쉽게 해결될 수 있다. 이것은 N개의 단일 유저 자원 할당 문제들을 해결함으로써 행해질 수 있다. 그런 다음 위에서 주어진 선형 프로그래밍 문제를 해결함으로써, 오퍼레이터 보답을 최대화할 수 있다. 위 문제 공식은 최대화 문제의 일 실시예에 불과하며, 오퍼레이터 보답 전략을 공식화하는 단지 한가지 방법인 것임에 유념한다. 위 등식은 본질적으로 선형 멀티-유저 최적화 문제를 나타내며, 위 문제의 다른 표현이 존재할 수 있으며, 이것 중 하나는 멀티-유저 자원 할당 문제이며, 이에 대한 솔루션은 본 명세서에서 설명된다. 멀티-유저 자원 할당 문제의 가중치는 주어진 유저를 다양한 서비스들에게 스위칭할 때에 오퍼레이터에 대해 취득된 이득에 기초하여 유도될 수 있다. 가중치는 유저들이 상이한 레이트 존 또는 서비스에 위치할 때마다 달라진다는 점에 유념한다. 이에 따라, 상이한 서비스들에 따른 벡터화된 유저들의 수를 최대화하기 위해, 상이한 유저들과된 가중치들은 동적으로 조정된다.
다른 실시예들에서, 제1 서비스에서의 모든 유저들의 최소 레이트 제약이 제일 먼저 만족된다. 제2 서비스 및 후속하는 제3 서비스의 최소 레이트 요건은 그 다음에 만족된다. 다른 실시예들에 따르면, 최대화를 위한 유틸리티 함수는 각각의 서비스 카테고리에서의 유저들의 수를 증가시킴으로써 오퍼레이터들이 얻을 배분된 보답에 관한 것일 것이다. 명백해지는 바와 같이, 이산적 솔루션 구조의 이용은 오퍼레이터 요건이 최적의 방식으로 만족되는 것을 자동적으로 보장한다.
부분적 FEXT 상쇄 기법을 수행하기 위한 실시예들은 FEXT 상쇄를 겪을 톤들 및 이러한 선택된 톤들내의 교란자들을 선택하는 것에 관한 것이며, 이것은 업스트림(US) 및 다운스트림(DS) 방향 모두에 대해 구현될 수 있다. 일반적으로, 단일 유저 프레임워크는 실제의 FEXT 상쇄 페이즈가 발생하기 전에 사전 할당 페이즈 및 자원 할당 페이즈를 포함한다. 전술한 바와 같이, 멀티-유저 프레임워크는 단일 유저 프레임워크의 확장이며, 이에 따라 단일 유저 프레임워크의 사전처리는 또한 적절한 변경을 갖고서 멀티-유저 프레임워크에 대해 확장될 수 있다.
사전 할당 페이즈는 부분적인 FEXT 상쇄를 겪는 모든 톤들에 걸친 각각의 피해 유저에 대한 (N-1)개 FEXT 교란자 결합값을 계산함으로써 시작하며, 여기서 N은 부분적인 FEXT 상쇄에 포함된 유저들의 총 수이다. 피해 유저 마다 (N-1)개까지의 교란자들이 확인될 수 있으며, N개 피해 유저들이 존재할 수 있음을 유념한다. 이런 점에서, N개까지의 피해 유저들이 부분적인 FEXT 상쇄를 겪을 수 있다. FEXT 교란자 결합을 계산하기 위한 다양한 방법들이 존재한다는 것을 또한 유념한다. 한가지 잠재적인 방법은 피해 유저를 통해 수신한 신호와 실제의 교란자 송신 신호의 상호상관을 알려진 송신 시퀀스를 이용하여 수행함으로써 FEXT 결합을 결정하는 것이다. 대안적인 방법은 알려진 송신 시퀀스를 이용하여, 피해 유저에 대한 교란자 신호의 영향을 최소화함으로써 FEXT 상쇄자를 직접 트레이닝하는 것이다. 본질적으로, 이 프로세스를 통해 획득한 FEXT 상쇄자 계수는 추구하는 FEXT 교란자 결합의 역수를 나타낸다. 이 두 개의 방법들 중 임의의 하나는 피해 유저로의 희망하는 FEXT 교란자 결합을 생성시킨다. 그런 후, 임의의 FEXT 상쇄를 수행하기 전에, 부분적인 FEXT 상쇄를 겪고 있는 피해 유저의 각 톤에 대한 비트 로딩 및 신호 대 잡음 비(SNR)가 결정된다. 더하여, (또한 현재의 유저에 대한 FEXT 상쇄를 수행하기 전에) 총 비트 레이트 함수가 계산된다.
모든 톤에 걸친 모든 벡터화된 유저들의 송신 심볼 에너지들은 또한 CO 엔드에서 알려지기 때문에, 그 후에 교란자 및 피해 유저의 평균 송신 에너지에 대해서 각각의 교란자의 결합이 정규화된다. 따라서, 모든 톤에 대해, (N-1) 정규화된 FEXT 결합들이 크기측면에서 가장 높은 값에서부터 가장 낮은 값으로 소트될 수 있다. 또한, 모든 톤에 대해, 정규화된 결합의 제거에 대응하는 비트 로딩 및 (N-1) SNR 함수값이 결정되어 크기가 내림차순으로 소트된다. 몇몇 실시예들의 경우, 이것은 한번에 하나의 가장 큰 정규화된 결합 성분을 제거하고, 나머지 정규화된 크로스토크 결합을 갖는 SNR 함수를 계산하여, 비트 로딩 함수를 제공함으로써 행해진다. 몇몇 실시예들의 경우, 모든 톤에 대한 가장 큰 정규화된 결합으로 교란자의 FEXT 상쇄를 수행한 후에 SNR 함수가 또한 계산된다. FEXT 상쇄 후의 SNR 함수의 결정 및/또는 가장 큰 정규화된 결합 성분의 제거는 (N-1)회 수행되며, 이것은 각각의 유저에 대한 모든 톤에 걸친 (N-1) 교란자들에 대응하는 것임을 유념한다. 몇몇 구현예들의 경우, SNR 함수 값들은 후에 설명할 스토리지 매체와 같은, 유형적 스토리지 매체에서의 (K)x(N-1) 차원 매트릭스(여기서, K는 톤들의 총 개수이다) 내에 저장된다. 레이트 차분 함수는 모든 톤상에서 내림차순으로 주요 교란자들을 상쇄함으로써 얻어지고 SNR 함수 값들에 따라 평가된 증분 레이트이다. 대안적인 실시예들에서, 비제한적인 예로서, SNR 차분 함수 값들을 포함하여, 다른 함수값들 자신들이 또한 이용될 수 있다.
부분적인 FEXT 상쇄를 수행하기 전에, 시스템에서 이용가능한 계산 자원들이 주어진 유저에 대한 FEXT 상쇄를 수행하기 위해 결정된다. 이것은 (완전한 FEXT 상쇄 대비) 부분적인 FEXT 상쇄를 수행하기 위한 동기를 제공하며, 얼마나 많은 FEXT 교란자들이 상쇄를 겪도록 선택될 것인지에 영향을 미친다. 몇몇 실시예들의 경우, 계산 자원들의 수는 CO에 의해 선험적으로 규정될 수 있는 반면에, 다른 실시예들에서는, 이용가능한 계산 자원들은 최소 비트 레이트 요건에 기초하여 정의될 수 있다. 예를 들어, 만약 부분적인 FEXT 상쇄를 수행하면서 주어진 유저에 대한 비트 레이트 요건이 충족되면, 최소 성능 요건이 충족되기 때문에, 부분적인 FEXT 상쇄 할당 프로세스는 중단될 수 있다. 이와 같은 실시예들에 따르면, 비트 레이트내의 순 이득이 계산된다. 만약 최소 비트 레이트 요건이 여전히 충족되지 않는다면, 최소 비트 레이트 요건이 충족될 때까지, 보다 많은 교란자들이 FEXT 상쇄를 겪도록 선택된다. 이를 위해, 상쇄할 교란자들의 세트를 택함으로써 자원 할당이 증분적으로 수행되는 동적 프로그래밍에 기초된 알고리즘이 이용된다. 동적 프로그래밍은 문제들을 보다 단순하고 보다 작은 하위 문제들로 분해함으로써 복잡한 문제들을 해결하는 접근법을 통칭한다. 만약 동적 프로그래밍 방법들이 적용가능하도록 하위 문제들이 보다 큰 문제들 내부에 반복적으로 끼워넣어질 수 있다면, 보다 큰 문제의 값과 하위 문제들의 값들간의 관계가 존재한다. 이것은 동적 프로그래밍의 최적의 하위구조적 특성이라고 알려져 있다. 멀티-유저 자원 할당 문제는 위의 하위구조적 특성을 충족시키기 때문에, 동적 프로그래밍 접근법은 문제를 해결하기 위한 수 많은 방법들에서 적용될 수 있다.
예를 들어, 동적 프로그래밍 접근법을 이용하여, 각각의 단계에서, 하나의 톤과, 해당 톤상에서 최적으로 상쇄되어야 하는 교란자들의 수가 선택된다. 이것은 총 자원들이 완전히 이용될 때 까지 반복적으로 행해진다. 다양한 실시예들에 따르면, (부분적인 FEXT 상쇄에 포함된 총 N 유저들에 기초하여) 레이트 이득을 최대화하는 교란자들이 톤 마다 (N-1)개까지 선택된다. 몇몇 실시예들의 경우, (총 K개의 톤들의 세트 중에서의) 톤들의 선택 및 교란자들의 수의 선택은 전술한 (K)x(N-1) SNR 차분 함수의 각 열을 소트함으로써 수행된다. 각 단계에서는 최적의 톤과 이와 연관된 교란자들의 수를 결정하기 때문에, 필요한 계산 자원들의 총 수는 선택된 최적의 톤에서 교란자들의 수만큼 감소된다.
부분적인 FEXT 상쇄를 수행하는 프로세스 동안에, 만약 총 개수의 계산 자원들이 다 소모되면, 이용가능한 계산 자원들을 초과하지 못하도록, 자원 할당은 중단된다. 동적 프로그래밍 방법을 구현하는 방법들이 여러 개 있으며, 설명한 다양한 실시예들은 다른 동적 프로그래밍 접근법들도 이용하여 구현될 수 있다는 것을 유념한다. 예를 들어, 자원 할당에 관한 동적 프로그래밍을 이용하는 것과 관련된 일 실시예에서, (하나의 자원이 모든 톤들에 추가되는 것 보다는) 하나의 자원과 하나의 톤이 각 단계에서 추가될 수 있다. 간단히 말하면, 상술한 최적의 하위구조상에서 구축된 임의의 접근법은 일반적으로 동적 프로그래밍을 포함할 것이다.
부분적인 FEXT 상쇄에 대한 기본적인 프레임워크를 설명하였지만, 이제부터는 상술한 다양한 동작들에 관한 추가적인 상세설명을 제공한다. 제일 먼저, 부분적인 FEXT 상쇄 기법의 실시예들이 구현된 시스템 모델을 설명하며, 이어서 단일 유저 최적화 기법의 확장에 기초하여 멀티-유저 가중된 레이트 최적화를 포함하는 솔루션 및 문제점에 대해 논의한다. 마지막으로, 설명한 실시예들의 효율을 설명하기 위해, 본 명세서에서 설명한 부분적인 FEXT 상쇄 기법과 통상적인 접근법(즉, 전술한 라그랑지안 기반의 접근법)을 서로 비교한다.
도 2를 참조하면, 본 도면은 부분적인 FEXT 상쇄를 수행하기 위한 실시예들이 구현될 수 있는 시스템(100)을 도시한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 시스템은 DMT-기반의 xDSL 시스템을 포함할 수 있다. 시스템은 N개의 CPE(customer premises equipment; 고객 댁내 장비) 또는 유저들(110a, 110b, 110c)의 세트를 포함하며, 각각의 유저들(110a, 110b, 110c)은 지수 n에 의해 지칭되며, N은 부분적인 FEXT 상쇄에 포함된 유저들의 총 수를 나타낸다. 시스템(100)은 FEXT 상쇄를 위한 톤 및 교란자 선택을 수행하는 선택 모듈(132)을 더 포함하며, 이에 대해서는 후에 보다 자세하게 설명한다.
일반적으로, 신호 협동 및 FEXT 완화가 CO 또는 CPE에서 수행되는 지에 상관없이, 소정의 작동 방향(예컨대, 업스트림 대 다운스트림)을 위한 선택 모듈(132)은 CO 또는 CPE에서 실행될 수 있다. 양 방향을 위한 선택 모듈(132)이 CO(CO 중심톤 선택) 내에서 실행될 수 있고, CO 및 각 CPE 사이에 달성된 프로토콜이 다양한 CPE(또는 최종 유저)로부터 다시 CO로 정보를 전송하여 다운스트림의 FEXT 완화를 위한 CO에서 톤/교란 선택을 수행하도록 사용될 수 있다. CO 중심톤 선택 실행에서 업스트림의 FEXT 완화의 경우, 톤 선택을 위한 정보는 이미 CO에 존재한다. 다른 실시예의 경우, 양 방향을 위한 선택 모듈(132)은 CPE(110a, 110b, 110c)(CPE 중심톤 선택) 내에서 실행될 수 잇다. 그러한 실시예의 경우, CO에서 CPE로 정보를 전송하여 CPE가 업스트림의 FEXT 완화를 위한 톤 선택을 만족스럽게 수행하게 하도록 프로토콜이 통합된다. CPE 중심톤 선택의 경우에 다운스트림의 FEXT 완화에 있어서, 톤 선택을 위해 사용된 정보는 이미 CPE에 존재한다.
시스템(100)은 선택 모듈(132)에 의해 이루어진 선택을 기초로 하여 FEXT 상쇄를 수행하는 FEXT 상쇄기(134)를 더 포함한다. 몇몇 실시예에 따르면, FEXT 상쇄기(134)는 다운스트림 방향과 관련된 FEXT를 위한 MIMO(multiple-input multiple-output) 프로코더를 포함할 수 있다. 업스트림 방향의 경우, FEXT 상쇄기(134)는 MIMO 상쇄기를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에 따르면, FEXT 상쇄기(134)는 외부 소스로부터의 잡음을 처리하도록 추가로 구성될 수 있다. CO(130)는 또한 xDSL 액세스 멀티플렉서(DSLAM), CO 트랜시버(140a, 140b, 140c) 및 유저와 접속하기 위한 다른 설비(110a, 110b, 110c)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, CO 트랜시버 카드(140a, 140b, 140c)는 선택 모듈(132)과 접속할 수 있다. 더욱이, 어떠한 소정의 작동 방향의 경우, 그 방향을 위한 선택 모듈(132)과 FEXT 상쇄기(134)는 상이한 단부에 배치되고(즉, 모듈 중 하나는 CO에 있고 다른 모듈은 CPE에 있음), 다른 프로토콜은 선택 모듈(132)에 의해 선택된 톤의 정보를 FEXT 상쇄기(134)로 전송하도록 CO와 CPE 사이에 통합될 수 있다. 선택 모듈(132)은 존재하는 각 톤을 위하여 교란자 결합값의 크기에 대하여 내림차순으로 (N-1) 교란자 결합값을 소트하도록 구성된 소팅 모듈(135)을 더 포함한다. 선택 모듈(132)은 또한 FEXT 상쇄를 수행하기 위해 CO(130)에서 이용 가능한 연산 자원을 결정하도록 구성된 자원 할당 장치(136)를 포함한다.
이하, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 2에 도시된 다양한 구성요소들을 실행하기 위한 CO(130) 내의 장치의 실시예를 도시하고 있다. 일반적으로 말해서, 장치는 다수의 연산 장치들 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 특정한 구조에 상관없이, 장치는 메모리(312), 프로세서(302) 및 대용량 스토리지(326)를 포함할 수 있고, 이들 디바이스들 각각은 데이터 버스(310)를 가로질러 연결된다.
프로세서(302)는 주문 제작되거나 시판 중인 프로세서, 장치와 관련된 여러 프로세서들 중 보조 프로세서 또는 중앙 처리 유닛(CPU), 반도체 기반 마이크로프로세서(마이크로칩 형태), 하나 이상의 주문형 반도체(ASIC), 복수 개의 적절하게 구성된 디지털 로직 게이트 및 연산 시스템의 전체 작동을 협동하도록 개별적으로 그리고 다양한 조합으로 별개의 소자들을 포함하는 널리 알려진 다른 전기 구성을 포함할 수 있다.
메모리(312)는 휘발성 메모리 소자[예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM, 예컨대 DRAM 및 SRAM 등)]와 비휘발성 메모리 소자(예컨대, ROM, 하드 드라이브, CDROM 등)의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 메모리(312)는 통상적으로 네이티브 작동 시스템(314), 하나 이상의 네이티브 애플리케이션, 에뮬레이션 시스템, 또는 다양한 작동 시스템 및/또는 에뮬레이티드 하드웨어 플랫폼, 에뮬레이티드 작동 시스템 등 중 어느 하나를 위한 에뮬레이티드 애플리케이션을 포함한다. 예컨대, 애플리케이션은 프로세서(302)에 의한 실행을 위해 일시적이지 않은 컴퓨터 판독 매체에 저장된 애플리케이션 특정 소프트웨어(316)를 포함할 수 있고, 도 2에 관하여 설명한 모듈(132, 134, 135, 136) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 당업자라면 메모리(312)가 간략화를 위해 생략한 다른 구성요소를 포함할 수 있고 통상적으로 포함할 것이라는 점을 알 것이다. 그러나, 모듈(132, 134, 135, 136)이 또한 하드웨어로서 구현될 수 있다는 점을 유념해야 한다.
전술한 구성요소들 중 어느 하나가 소프트웨어 또는 코드를 포함하는 경우, 그 구성요소는 예컨대 컴퓨터 시스템 또는 다른 시스템의 프로세서와 같은 명령어 실행 시스템에 의해 또는 명령어 실행 시스템과 함께 사용하기 위한 임의의 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 실행될 수 있다. 본 개시의 문맥에서, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 명령어 실행 시스템에 의해 명령어 실행 시스템과 함께 사용하기 위한 소프트웨어 또는 코드를 포함, 저장 또는 유지하는 임의의 유형 매체일 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 전술한 처리 디바이스(302)에 의해 수행하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는, 예컨대 전기, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스일 수 있지만 이들로 제한되지 않는다.
컴퓨터 판독 가능한 매체의 보다 구체적인 예는 하나 이상의 와이어를 갖는 전기 접속부, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모로(ROM), 소거할 수 있는 프로그램 가능한 리드 온리 메모리(EPROM, EEPROM 또는 플래시 메모리) 및 휴대용 콤팩트 디스크 리드 온리 메모리(CDROM)을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 장치는 대용량 스토리지(326)를 더 포함할 수 잇다. 몇몇 실시예의 경우, 대용량 스토리지(326)는 후술하는 매트릭스 등의 데이터를 저장 및 관리하기 위한 데이터베이스(328)를 더 포함할 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, VDSL 시스템은 DMT 기반 송신 계획을 이용함으로써 송신 및 수신의 톤방식 독립을 보장한다. 따라서, 톤방식 크로스토크 상쇄가 수행된다. 이 개시를 위해, 톤(q)에서 시스템(100)은 아래와 같이 모델링된다.
y[q ] = H [q ] x[q ] + v[q ] q ∈ {1,... K } (1)
여기서, N은 벡터화된 유저의 수이고, H [q ]는 그 성분 H(n,m)[q]이 교란자(n)로부터 피해자(m)로 크로스토크 결합되는 N×N MIMO-DSL 채널 매트릭스이며, x[q] = [x1[q]...xN[q]]t 는 심볼 xm[q]을 수집하는 N×1 송신 신호 벡터를 나타내고, v[q]는 열적 잡음, 이질적인 잡음 등을 포함하는, 수신기에서 경험하는 N×1 열(column) 잡음 벡터이다. 상기 시스템 모델은 시스템이 업스트림(US) 방향 또는 다운스트림(DS) 방향에서 송신하는 지에 상관없다.
FEXT 상쇄는, CO 중심 자체 FEXT 상쇄 방법에서 다운스트림 전송 기호 벡터에서의 선보상을 위해 또는 수신된 기호 벡터(US FEXT 상쇄를 위함)에서 N ×N 매트릭스를 적용하는 것에 의해 주어진 톤에서 행해진다. 이는, 평균적으로 하나의 교란자로부터 피해자로의 크로스토크를 제거하는 것은 유닛 증배 복잡도를 포함한다는 것을 의미한다. 톤 q에 있어서 교란자 n 상에서 피해자 m까지 유발되는 크로스토크를 제거하는 것은 H(n, m)[q] = 0과 등가이다. 결과적으로, FEXT의 완전한 상쇄는, 채널 매트릭스의 모든 비대각 성분이 아래에 반영된 바와 같이 동등하게 0이 된다는 것을 의미한다.
Figure 112010083603555-pat00001
(2)
따라서, 부분 상쇄를 하는 것은, 결합 계수가 부분적으로 0이 되도록 하는 것을 의미한다. 다시 말하면, 효율적인 부분 상쇄는, 특정 레이트 기준을 최대로 하기 위해 어떠한 교란자가 어떠한 톤을 상쇄해야 하는지를 결정하는 것을 포함한다.
단일 유저 가중 레이트 최적화 구조는, 이제 부분적인 FEXT 상쇄를 위해 정의된다. 다양한 실시예에 따르면, 일 양태는 부분 상쇄를 행한 이후 주어진 1) 이용 가능한 총 계산 자원뿐만 아니라 2) 벡터화된(vectored) 유저의 개별 최소 레이트 요구[
Figure 112015123907440-pat00049
에서 벡터화된 유저의 가중 레이트를 최대로 하는 것을 포함한다. 이용 가능한 전체 복잡도(또는 상쇄 탭)가 Ctot로 표시된다고 가정하자. 0 또는 1의 엔트리를 갖는 차원(N-1 × N-1)의 K개의 매트릭스 Ω[q]가 모든 톤에 대응하도록 한다. 멀티-유저 가중 레이트 최적화 문제는 다음으로 나타내어질 수 있다.
Figure 112010083603555-pat00003
(3)
Figure 112010083603555-pat00004
위 수식에서, Rn은 n번째 CPE 또는 유저에 대응하는 섀넌 용량(Shannon capacity)를 가리킨다. 파라미터 wn은 해당 n번째 CPE에 대한 데이터 레이트 요구 고려사항뿐만 아니라 우선권 선택 양자 모두에 기초하여 n번째 CPE에 대해 할당되는 가중치를 나타낸다.
톤 q에서 교란자 n으로부터 피해자 m에게 초래되는 크로스토크가 상쇄될 때, Ωn,m[q] = 1이고, 그렇지 않으면 Ωn,m[q] = 0이다. 다양한 제약조건이 고려된다는 것에 주의하라. 제1 세트의 제약조건은 N개의 유저 각각에 대한 최소 목표 데이터 레이트를 특정한다. 제2 세트의 제약조건은 이용 가능한 계산 자원의 분포를 나타낸다. n번째 유저에 대한 총 레이트 Rn은 다음에 의해 주어진다.
Figure 112010083603555-pat00005
(7)
이때 , 항
Figure 112010083603555-pat00006
은 톤 q에서의 SNR이며 다음에 의해 주어진다.
Figure 112010083603555-pat00007
(8)
이때, σx 2는 벡터화된 유저의 평균 전송 기호 에너지를 나타내며, σv 2는 수신기에서의 추가 노이스의 분산이다. σx 2 및 σv 2는 모든 톤에 대해 동일한 것으로 가정된다는 것에 주의하라. Hn,m[q]는 톤 q에서 n번째 유저에 대한 직접 채널 응답이다. 이에 기초하여, 위 수식은 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure 112010083603555-pat00008
이때, cn,m[q]는 톤 q에서의 교란자 m과 피해자 n 사이의 표준화된 연관도를 나타내며, σw 2[q]는 톤 지수에 따라 좌우되는 표준화된 추가 잡음이다. 단일 유저 자원 할당 문제에 대해 기본 구조를 설명한 바와 같이, 단일 유저 문제는 해소된다. 단일 유저 해법의 확장은 이후 다수 유저 경우에 대해 확장되고 적용된다.
부분 상쇄에 대한 단일 유저 자원 할당을 위한 해법을 이제 설명한다. 이후에 명백해지는 바와 같이, 다수 유저 부분 상쇄 문제는 단일 유저 경우의 자연스러운 확장이다. 벡터화된 유저를 위한 시스템에서 이용 가능한 계산 자원의 총량이 파라미터 λn에 의해 나타내어진다고 가정하자. 유저 n에 대한 주요한 크로스토크를 상쇄시키기 위해, K × (N-1)의 연결된 매트릭스
Figure 112015123907440-pat00050
가 생성되며, 이때 표준화된 연관 매트릭스의 n번째 행에 의해 주어지는 i번째 행은 톤 i에 대응하며, 즉 cn i에 대응한다. 다시 말하면, 매트릭스 Dn는 모든 톤에서의 나머지 N-1 교란자로부터 연관의 행방향 연결(row-wise concatenation)을 나타낸다. 하나의 단위 자원 복잡도(예컨대, 상쇄 탭)는 톤 당 각각의 교란자에 대해 요구된다고 가정하면, λn 크로스토크 상쇄를 겪은 이후의 연관 매트릭스는 매트릭스 Dn에 λn 의 0들을 삽입하는 것과 대등한 것이 된다.
Figure 112015123907440-pat00051
를 대응 매트릭스라고 하자. Rn이 유저 n에 대한 포스트 부분 자체 FEXT 상쇄라면, 이제 부분 상쇄 문제는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112010083603555-pat00011
(10)
따라서, 위에 제시된 단일 유저 자원 할당 문제는, Dn에 λn의 0들을 삽입함으로써 생성되는 모든 가능한 매트릭스
Figure 112010083603555-pat00012
에 걸쳐 검색하는 것과 관련된다.
상쇄 탭은 각각의 단계에서 최대 레이트 이득을 달성하기 위해 동적 프로그래밍을 이용하여 할당된다. 2가지 주의 사항에 주목해야 한다. 첫째로, 특정 톤(매트릭스 Dn의 임의의 행에 대응함)에 대해 가장 지배적인 크로스토크 소스는 최대 연관 값을 갖는 소스이다. 따라서, 이러한 교란자 소스는 우선적으로 상쇄되어야만 한다. 또한, 하나의 톤에서 교란자를 상쇄시키는 것은, 다른 톤에서 획득되는 레이트에 영향을 미치지 않는다. 복잡도 자원 할당에 대한 다양한 실시예는 이러한 2가지 주의 사항에 기초한다. 특히, 모든 톤으로부터의 연관을 포함하는 전체 연관 매트릭스 Dn는, 전술한 주의 사항을 레버리지(levarage)하는 방식으로 재배치된다. 이러한 주의 사항에 기초하여, 유도되는 톤에 대해 상쇄시킬 교란자와 관련된 검색 방법은, 부분 FEXT 상쇄를 행하기 위한 효율적인 방법을 제공한다. 앞서의 제1 주의 사항을 레버리지하기 위해, Dn의 크기 제곱을 계산하여
Figure 112015123907440-pat00052
을 얻게 되며, 각각의 행(각각의 톤에 대응함)은 이들의 크기에 대해 오름차순으로 소트된다. 다음으로, 매트릭스
Figure 112015123907440-pat00053
의 각각의 열에서 누적 합을 계산한다.
Figure 112015123907440-pat00054
에 의해 주어지는
Figure 112015123907440-pat00055
의 임의의 행의 i번째 성분은 각각의 행(톤)에서 제1 N-j 교란자의 연관 후상쇄의 기준을 나타낸다. 다음에 N-j 개의 지배적인 교란자의 상쇄 이후 톤 q에서의 레이트를 얻게 된다. 이상의 작업을 행한 이후에 획득되는 결과적인 매트릭스는 L로 나타내어진다. 이제 위 매트릭스 L의 임의의 행을 고려한다. 임의의 행의 2개의 연속된 성분 사이의 차분[예컨대, L(q, j) - L(q, j -1)]은 q번째 톤에서 지배적인 교란자를 상쇄시킴으로써 획득되는 레이트를 나타낸다. 그 성분 ΔL(q, j-1)이 L(q, j) - L(q, j -1), j∈{1,… N}으로 정의되는 매트릭스 ΔL이 구성된다. 위의 두 번째 주의 사항은 레버리지된다.
전술한 프로세스를 수행하는 데에 필요한 계산 자원의 개수를 예시하기 위해, 아래에서 연산 반복 수를 상응하는 세트의 연산으로 나타낸다.
연산 0 :
행렬
Figure 112010083603555-pat00017
을 연산하며, 여기서
Figure 112010083603555-pat00018
는 정규화 결합
Figure 112010083603555-pat00019
의 제곱 크기를 나타낸다.
연산 1 :
이 연산은 행렬의 각각의 행을 분류하는 것을 포함한다.
연산 2 :
각 행의 누적 합을 아래에 나타낸 바와 같이 계산한다.
Figure 112010083603555-pat00020
이 연산은 NK 실수 가산(real additions)을 수반한다.
연산 3 :
이 연산은 상기한 연산 2에서 얻어진 행렬의 요소 단위 로그 연산(element-wise log operation)을 수행하는 것에 관한 것이다. 항
Figure 112010083603555-pat00021
이
Figure 112010083603555-pat00022
으로 나타내어 진다. 이 연산은 N K 대수 연산을 수반한다.
연산 4 :
이 연산은 아래에 제시한 바와 같이 레이트 함수에서의 차분을 추산하도록 누적 감산 연산을 수행하는 것에 관한 것이다.
Figure 112010083603555-pat00023
Figure 112010083603555-pat00024
제1 부분은 초기화 및 순서화 연산(연산 0 내지 4)이다.
동적 프로그래밍의 개념을 더 예시하기 위해, 버킷에 대한 공의 최적 할당을 수반하는 이하의 예를 고려하자. 이하의 예를 위해, K개의 버킷(K개의 톤을 나타냄)이 있고, 각 버킷이 N-1개의 공(각각의 공은 계산 자원의 유닛을 나타냄)으로 채워질 수 있다고 가정하자. k번째 버킷에 i개의 공을 넣는 것에 의한 이득 증가를
Figure 112010083603555-pat00025
로 나타내자. 할당 문제는 전체 이득을 최대화하도록 그러한 버킷들에 λ개의 공을 넣는 것을 중심적으로 다룬다.
p 할당 후에 최적 이득 및 이에 상응하는 갱신된 이득 행렬을
Figure 112010083603555-pat00026
및
Figure 112010083603555-pat00027
로 하자(여기서, 행렬
Figure 112010083603555-pat00028
의 k번째 행이 할당된 공에 상응하는 pk 제로를 가져
Figure 112010083603555-pat00029
및
Figure 112010083603555-pat00030
로 된다). 이에 기초하여, 아래의 식의 재귀는 {1,...., K} 중 하나의 버킷을 선택하고, 선택된 버킷에 넣어질 공의 개수
Figure 112010083603555-pat00031
를 선택하여
Figure 112010083603555-pat00032
이 최대로 되게 하는 것을 수반한다.
Figure 112010083603555-pat00033
넣어질 수 있는 공의 최대 개수가 N-1이기 때문에, 매 스테이지마다 단지 N-1 단계만 취해진다. 식 14에서의 문제를 해결하기 위해, 이득의 세트
Figure 112015123907440-pat00034
를 확인하도록 분류된 행렬
Figure 112015123907440-pat00035
에 액세스한다. 이어서, 이들 이득은 그 전에 얻어진
Figure 112015123907440-pat00036
에 더해지고, 최대 합과의 조합이 선택된다. 이어서, 이득 행렬
Figure 112015123907440-pat00037
을 i개 배치(그 행에서의 할당에 상응)에 의해 선택된 버킷에 상응하는 행에 우측 쉬프트 연산(right-shift operation)을 수행함으로써 갱신하여 i 제로를 제1의 i 열에 채운다. 게다가,
Figure 112015123907440-pat00038
는 또한 새로운 할당에 의해 대체되는 엔트리로 다시 치환된다. 이어서, 분류된 행렬
Figure 112015123907440-pat00039
을 다시 어렌지하여
Figure 112015123907440-pat00040
가 얻어지게 한다.
상기한 해법은, 최적화 문제를 많은 수의 보다 작은 문제로 나눔으로써 해결하는 동적 프로그래밍 기법의 이용의 단지 한가지 방법이다. 그 문제의 최적 하위구조 특성은 동적 프로그래밍 기법에 의해 활용된다. 동적 프로그래밍 기법의 이용의 다른 하나의 실시예는 (모든 톤에서 걸쳐 소정 시간에 하나의 자원을 탐색하기 보다는) 유닛 자원에 대해 소정 시간에 하나의 톤을 탐색하는 것을 포함한다. 멀티-유저 자원 할당을 위해 그 문제를 보다 작은 개별 하위 문제로 분할하는 다수의 다른 방식이 존재할 수 있다.
이하에서는 상응하는 단일 유저 문제의 단순한 확장에 해당하는 멀티-유저 자원 할당 알고리즘에 대해 설명한다. 멀티-유저 자원 할당은 N K 톤 및 수정 결합을 갖는 단일 유저 할당에 상응한다. 이와 관련하여, 전술한 단일 유저 자원 할당 과정을 모든 유저의 K×(N-1) 차원의 총 결합 행렬
Figure 112015123907440-pat00041
을 합성함으로써 확장시켜, 차원이 NK×(N-1)인 확장 행렬 D'을 형성할 수 있다. 멀티-유저 복합 자원 할당을 위한 알고리즘은 다음을 포함한다. N개의 단일 유저 자원 할당 문제를 전술한 기법을 이용하여 제한을 만족하도록 아래와 같이 푼다.
for (n=1:N)
Figure 112010083603555-pat00042
end
이어서, 나머지 상쇄되지 않은 결합
Figure 112010083603555-pat00043
을 상쇄시켜 단일 유저 자원 할당 문제를 다시 푼다.
Figure 112010083603555-pat00044
이하에서는 도 2의 구성 요소들에 의해 실행되는 부분 FEXT 상쇄를 수행하는 흐름도(400)를 나타내는 도 4에 대해 설명한다. 소프트웨어로 구현하는 경우, 도 4에 도시한 각각의 블록은 정의된 논리 함수를 실행하도록 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 프로그램 명령어를 포함하는 코드의 모듈, 세그먼트, 또는 부분을 나타낸다. 이와 관련하여, 프로그램 명령어는 도 2에 도시한 것과 같은 컴퓨터 시스템 또는 기타 시스템의 프로세서 등의 적절한 실행 시스템에 의해 프로그래밍 언어로 작성된 스테이트먼트를 포함하는 소스 코드 형태나, 인식 가능한 수치 명령어를 포함하는 기계 코드 형태로 구현될 수 있다. 기계 코드는 소스 코드 등으로 전환될 수 있다. 하드웨어로 구현되는 경우, 각각의 블록은 정의된 논리 함수(들)를 실행하는 회로 또는 다수의 상호 연결 회로들을 나타낼 수 있다.
도 4의 흐름도는 특별한 실행 순서를 보여주지만, 실행 순서는 제시된 것과 다를 수도 있음을 이해해야 한다. 블럭(410)에서 시작하여, 시스템에 대한 계산 자원 경계가 결정된다. 블럭(420)에서, 교란자(disturber)에 연관된 (N-1) 정규화된 결합값이 계산되며, N은 부분적 FEXT 상쇄에 관련된 시스템에 있어서의 유저의 총 수이며, (N-1) 정규화된 결합값은 시스템에서 부분적 FEXT 상쇄를 겪는 모든 톤(tone)에 대해 계산된다. 블럭(430)에서, 신호-대-잡음비(Signal-to-Noise Ratio; SNR)가 각각의 톤에 대해 계산된다. 블럭(440)에서, 모든 톤에 대해, (N-1) 정규화된 결합값이 소팅되고, 소팅된 저장 (N-1) 정규화된 결합값에 기초하여 가장 지배적인 교란자부터 시작하여 최소 비트 전송 레이트 요건이 충족될 때까지 한번에 하나씩 교란자가 제거된다. 블럭(450)에서, 다수의 교란자와 톤은, 여전히 계산 자원 경계 내에 속하면서 최대 비트 전송 레이트를 다시 얻을 수 있도록 선택된다.
도 5는 부분적 FEXT 상쇄를 위한 도 1의 시스템(100)에서 134로 제시된 FEXT 상쇄기와 선택 모듈(132) 사이의 신호 흐름을 예시한다. 구체적으로, 도 5는 본 명세서에서 다양한 실시예에 대하여 설명된 바와 같이 자원 할당에 기초한, 주어진 피해 벡터화된 유저(victim vectored user)에 대한 부분적 FEXT 상쇄를 예시한다. 도 5에 도시된 부분적 FEXT 상쇄 스킴은 업스트림(US) 방향과 다운스트림(DS) 방향 모두에 대해 구현될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 선택 모듈(132)은 존재하는 각각의 톤에 대해, 정규화 교란자 결합값의 크기에 관하여 내림차순으로 (N-1) 정규화 교란자 결합값을 소팅하도록 구성된 소팅 모듈(135)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 피해 유저의 톤 각각에 모든 교란자의 완전한 상쇄를 위한 프리코더 또는 상쇄기에 대한 매트릭스 계수를 제공하는 MIMO 프리코더(precoder) 또는 상쇄기(522)(즉, DS 방향에 대한 프리코더 또는 US 방향에 대한 상쇄기)는 선택 모듈(132)에 있는 제로화(zeroing) 모듈(506)을 통과하며, 제로화 모듈(506)은 피해 유저의 각각의 톤에 대해 상쇄되지 않는 교란자의 인덱스에 대응하는 전체 MIMO 프리코더 또는 상쇄기의 계수를 0으로 하도록 구성된다. 이는 선택 모듈(132)에 의해 수행되는 자원 할당에 따라 행해진다.
도 1에 관하여 앞서 설명된 바와 같이, 선택 모듈(132)은 자원 할당기(136)를 포함한다. 자원 할당기(136)는 제로화 모듈(506)에 입력을 제공한다. 구체적으로는, SNR 함수값(504)에 기초하여 유도된 톤당 결정 매트릭스(per tone decision matrix)(502)가 제로화 모듈(506)에 공급된다. 그러나, 도 5는 SNR 함수값(504)의 사용을 도시하고 있지만, 관련 가중 벡터와 함께 다양한 벡터화된 유저의 레이트 차분 함수(rate difference function)를 포함- 이것으로 제한되지 않음 - 하는 다른 함수값도 또한 사용될 수 있다는 점에 중점을 두어야만 한다. 톤당 결정 매트릭스(502)에 기초하여, 제로화 모듈(506)은 부분 제로화된 MIMO 상쇄기(523)를 결정한다. FEXT 상쇄기(134)에서, 프리코더 또는 상쇄기(523)의 행은 송신 또는 수신 벡터의 매트릭스의 대응하는 열과 곱해지고, 이에 의해 프리코딩된/상쇄된 벡터(526)가 생성된다. 부분적 제로화된 MINO 상쇄기(523)의 각각의 행과 송신/수신 매트릭스(510)의 대응하는 열은 톤에 상응한다.
전술한 실시예는 단지 가능한 구현예일 뿐이라는 것에 중점을 두어야만 한다. 본 개시물의 원리로부터 벗어나는 일 없이 전술한 실시예를 다양하게 변경하고 수정할 수 있다. 그러나 변경 및 수정 모두는 본 개시물의 범위 내에 포함되고, 후속하는 청구 범위에 의해 보호되도록 의도된다.
132: 선택 모듈
134: FEXT 상쇄기
135: 소팅 모듈
136: 자원 할당기
504: SNR 함수값
502: 유저당 결정 매트릭스
506: 제로화 모듈
522: MIMO 상쇄기/프리코더
523: 부분 제로화된 MIMO 상쇄기
510: 송신/수신 매트릭스
526: 프리코딩된/상쇄된 벡터

Claims (20)

  1. 각각의 피해 유저(victim user)에 대한 원단 크로스토크(Far-End Crosstalk; FEXT) 상쇄를 수행하기 위해 멀티-유저 DMT(discrete multi-tone) 통신 시스템에서 구현되는 방법에 있어서,
    모든 피해 유저들 중의 각각의 피해 유저에 대해, 부분적 FEXT 상쇄를 겪기 위해 시스템 내의 모든 톤들을 가로질러 (N-1) 정규화된 교란자 결합값을 계산하는 단계로서, N은 부분적 FEXT 상쇄에 연루된 유저들의 총수이고, 상기 교란자 결합값은 피해 유저에 결합하는 (N-1) 교란자들로부터의 신호 에너지를 나타내는 것인, 상기 교란자 결합값을 계산하는 단계;
    상기 DMT 통신 시스템 내의 각각의 톤에 대해, 상기 (N-1) 정규화된 교란자 결합값을 소트하는(sort) 단계;
    매 톤에 대해 (N-1) 레이트 차분 함수값을 계산하는 단계로서, 상기 레이트 차분 함수값은 상기 (N-1) 교란자들을 상쇄시킴으로써 얻어지는 증분 레이트를 나타내는 것인, 상기 (N-1) 레이트 차분 함수값을 계산하는 단계;
    상기 소트된 (N-1) 정규화된 교란자 결합값 및 상기 레이트 차분 함수값에 기초하여, 동적 프로그래밍 접근법에 따라 자원 할당을 수행하는 단계로서, 상기 동적 프로그래밍 접근법은, 자원의 전체 양을 사용하는 FEXT 상쇄를 수행하기 위해, 복수의 단계들에 의해 교란자와 톤 중 하나 이상을 재귀적으로(recursively) 선택하는 단계를 포함하는 것인, 상기 자원 할당을 수행하는 단계; 및
    상기 동적 프로그래밍 접근법에 따라 선택된 교란자 및 톤에 대해서만 상기 DMT 통신 시스템에서의 모든 피해 유저들을 위해 신호 상에서 부분적 FEXT 상쇄를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 교란자 및 톤 중 하나 또는 둘 다의 수는 상기 DMT 통신 시스템에서의 교란자 및 톤의 전체 수보다 작은 것인, 상기 부분적 FEXT 상쇄를 수행하는 단계
    를 포함하는, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현되는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자원 할당을 수행하는 단계는, 모든 톤들 중에서 하나의 톤을 선택하고 이 선택된 톤에 연관된 다수의 교란자를 선택하는 단계를 포함하는 것인, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현되는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 톤을 선택하고 교란자를 선택하는 단계는, 상기 선택된 톤 및 교란자에 관한 FEXT 상쇄를 위해 상기 멀티-유저 DMT 통신 시스템 내에서 미리 결정된 레벨의 계산 자원들이 소진될 때까지 수행되는 것인, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현되는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 톤을 선택하고 교란자를 선택하는 단계는, 각각의 피해 유저에 대해 최소 비트 레이트의 요건이 만족될 때까지 수행되는 것인, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현되는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동적 프로그래밍 접근법에서의 상기 복수의 단계들 각각은 상기 멀티-유저 통신 시스템 내의 오직 하나의 피해 유저에 대해 독립적으로 하나 이상의 교란자와 톤을 선택하는 단계를 포함하는 것인, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현되는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소트된 (N-1) 정규화된 교란자 결합값은 상기 시스템 내의 모든 피해 유저들에 대해 연결되며(concatenated), 가중 레이트 차분 함수값이 피해 유저들 각각에 대해 계산되고,
    상기 가중 레이트 차분 함수값은 피해 유저들 각각에 할당된 가중치에 따라 계산되고,
    상기 동적 프로그래밍 접근법에 따른 자원 할당은, 상기 연결된 (N-1) 정규화된 교란자 결합값과 상기 가중 레이트 차분 함수값에 대해 수행되는 것인, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현되는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상이한 서비스들에 따라 벡터화된 유저(vectored user)들의 수를 최대화하기 위해 각각의 피해 유저와 연관된 가중치를 동적으로 조절하는 단계를 더 포함하는, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현되는 방법.
  8. 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 시스템에 있어서,
    부분적 FEXT 상쇄에 연루된 시스템 내에서 N명의 총 유저와 연관된 (N-1) 정규화된 교란자 결합값을 소트하기(sorting) 위한 수단과 (N-1) 레이트 차분 함수값을 계산하기 위한 수단; 및
    자원의 전체 양을 사용하는 FEXT 상쇄를 수행하기 위해, 복수의 단계들에 의해 자원을 점증적으로 할당하기 위해 동적 프로그래밍을 수행하기 위한 수단
    을 포함하고,
    상기 교란자 결합값은 피해 유저(victim user)에 결합하는 (N-1) 교란자들로부터의 신호 에너지를 나타내고, 상기 레이트 차분 함수 값은 상기 (N-1) 교란자들을 상쇄시킴으로써 얻어지는 증분 레이트를 나타내며,
    상기 복수의 단계들 각각 동안, 상기 동적 프로그래밍을 수행하기 위한 수단은 교란자 및 톤 중 하나 이상을 선택하고,
    부분적 FEXT 상쇄가, 상기 동적 프로그래밍을 수행하기 위한 수단에 의해 선택된 교란자 및 톤에 대해서만 상기 시스템에서의 모든 피해 유저들을 위해 신호 상에서 수행되며,
    상기 선택된 교란자 및 톤 중 하나 또는 둘 다의 수는 상기 시스템에서의 교란자 및 톤의 전체 수보다 작고,
    상기 소트하기 위한 수단, 상기 계산하기 위한 수단 및 상기 동적 프로그래밍을 수행하기 위한 수단 중 하나 이상의 수단은 컴퓨터 프로세서에 의해 구현되는 것인, 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 동적 프로그래밍을 수행하기 위한 수단은, 모든 톤들 중에서 하나의 톤을 선택하고 이 선택된 톤에 연관된 다수의 교란자를 선택하기 위한 수단을 더 포함하는 것인, 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 동적 프로그래밍을 수행하기 위한 수단은, 상기 선택된 톤 및 교란자에 관한 FEXT 상쇄를 위해 상기 시스템 내에서 미리 결정된 레벨의 계산 자원이 소진될 때까지 톤 선택과 교란자 선택을 수행하는 것인, 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 동적 프로그래밍을 수행하기 위한 수단은, 각각의 피해 유저에 대해 최소 비트 레이트의 요건이 만족될 때까지 톤 선택과 교란자 선택을 수행하는 것인, 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 동적 프로그래밍을 수행하기 위한 수단에 의해 수행되는 상기 복수의 단계들 각각은, 상기 시스템 내의 피해 유저들 중 하나의 피해 유저에 대해서만 독립적으로 하나 이상의 교란자와 톤을 선택하는 단계를 포함하는 것인, 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 소트하기 위한 수단은 상기 (N-1) 정규화된 교란자 결합값을 소트하고 연결하기(concatenating) 위한 수단을 더 포함하고,
    상기 계산하기 위한 수단은 피해 유저 각각에 대한 가중 레이트 차분 함수값을 계산하기 위한 수단을 더 포함하며,
    상기 동적 프로그래밍을 수행하기 위한 수단은 상기 연결된 (N-1) 정규화된 교란자 결합값과 상기 가중 레이트 차분 함수값에 기초하여 동적 프로그래밍을 수행하는 것인, 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 소트하기 위한 수단은, 상이한 서비스 카테고리에 따라 벡터화된 유저(vectored user)들의 수를 최대화하기 위해 레이트 차분 함수값에 연관된 가중치를 동적으로 조절하기 위한 수단을 더 포함하는 것인, 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위한 시스템.
  15. 피해 유저(victim user)들에 대한 원단 크로스토크(FEXT) 상쇄를 수행하기 위해 멀티-유저 DMT(discrete multi-tone) 통신 시스템에서 컴퓨터 프로세서에 의해 구현되는 방법에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로세서에 의해, 부분적 FEXT 상쇄에 연루된 시스템 내에서 N명의 총 유저와 연관된 (N-1) 정규화된 교란자 결합값과 (N-1) 레이트 차분 함수값에 따라 자원을 할당하기 위해 동적 프로그래밍을 수행하는 단계로서, 상기 교란자 결합값은 피해 유저에 결합하는 (N-1) 교란자들로부터의 신호 에너지를 나타내고, 상기 레이트 차분 함수 값은 상기 (N-1) 교란자들을 상쇄시킴으로써 얻어지는 증분 레이트를 나타내며, 상기 동적 프로그래밍은 자원의 전체 양을 사용하는 FEXT 상쇄를 수행하기 위해, 복수의 단계들 각각에서 상기 DMT 통신 시스템에서의 모든 톤들 중 하나의 톤과 상기 톤에 대해 상쇄될 하나 이상의 교란자 중 하나 또는 둘 다를 선택하는 것을 포함하는 것인, 상기 동적 프로그래밍을 수행하는 단계; 및
    상기 동적 프로그래밍에 따라 선택된 교란자 및 톤에 대해서만 상기 DMT 통신 시스템에서의 모든 피해 유저들을 위해 신호 상에서 부분적 FEXT 상쇄를 수행하는 단계로서, 상기 선택된 교란자와 톤 중 하나 또는 둘 다의 수는 상기 DMT 통신 시스템에서의 교란자 및 톤의 전체 수보다 작은 것인, 상기 부분적 FEXT 상쇄를 수행하는 단계
    를 포함하는 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현된 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 동적 프로그래밍은 상기 시스템 내의 총 자원수가 소진될 때까지 재귀적으로(recursively) 수행되는 것인, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현된 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 동적 프로그래밍의 상기 복수의 단계들 각각은 상기 시스템 내의 각각의 피해 유저에 대해 독립적으로 수행되는 것인, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현된 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    각각의 피해 유저에 대해, 모든 톤들을 가로질러 상기 (N-1) 정규화된 교란자 결합값을 계산하는 단계;
    상기 DMT 통신 시스템 내의 각각의 톤에 대해, 상기 (N-1) 정규화된 교란자 결합값을 소트하는(sorting) 단계; 및
    상기 피해 유저들 각각에 대해, 상기 DMT 통신 시스템 내의 매 톤에 대해 (N-1) 레이트 차분 함수값을 계산하는 단계
    더 를 포함하는, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현된 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 소트된 (N-1) 정규화된 교란자 결합값은 상기 시스템 내의 모든 피해 유저들까지에 대해 연결되며(concatenated), 가중 레이트 차분 함수값이 모든 피해 유저들까지에 대해 계산되고,
    상기 가중 레이트 차분 함수값은 피해 유저들 각각과 연관된 가중치에 따라 계산되며,
    상기 동적 프로그래밍에 따라 자원을 할당하는 것은 상기 연결된 (N-1) 정규화된 교란자 결합값과 상기 가중 레이트 차분 함수값에 관해 수행되는 것인, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현된 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상이한 서비스들에 따라 벡터화된 유저(vectored user)들의 수를 최대화하기 위해 각각의 피해 유저에 연관된 가중치를 동적으로 조절하는 단계를 더 포함하는, 멀티-유저 DMT 통신 시스템에서 구현된 방법.
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