特許 6178498 ベクタリングを用いた通信システムにおける不連続動作を支援する方法、装置およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6178498

(24)【登録日】2017年7月21日

(45)【発行日】2017年8月9日

(54)【発明の名称】ベクタリングを用いた通信システムにおける不連続動作を支援する方法、装置およびシステム

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/32 20060101AFI20170731BHJP

【ＦＩ】

   H04B3/32

【請求項の数】21

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-513332(P2016-513332)

(86)(22)【出願日】2014年5月13日

(65)【公表番号】特表2016-519542(P2016-519542A)

(43)【公表日】2016年6月30日

(86)【国際出願番号】EP2014059736

(87)【国際公開番号】WO2014184181

(87)【国際公開日】20141120

【審査請求日】2015年11月13日

(31)【優先権主張番号】61/822,478

(32)【優先日】2013年5月13日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515067099

【氏名又は名称】ランティック ドイチュラント ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】シュトローベル，ライナー

(72)【発明者】

【氏名】オクスマン，フラディミア

【審査官】 後澤 瑞征

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１０２９１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５３１１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５０６７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１９５１８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ３／００−３／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおける複数のラインのクロストークを低減するステップと、
前記ベクトル化されたグループの構成が変わる場合、前のクロストークの低減に基づいて、前記クロストークの低減を修正するステップとを含み、
前記クロストークの低減を修正するステップにおいて、
ラインの集合のうちの１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２２によって事前補償され、

【数22】

ｘ_ａｉはアクティブラインａに送られる信号であり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｉは非アクティブなラインを示し、ｕ_ａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、方法。

【請求項2】

ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおける複数のラインのクロストークを低減するステップと、
前記ベクトル化されたグループの構成が変わる場合、前のクロストークの低減に基づいて、前記クロストークの低減を修正するステップとを含み、
前記クロストークの低減を修正するステップにおいて、
ラインの集合のうちの１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、数２３によって事前補償され、

【数23】

マトリックス反転について以下の数２４によって近似が使用され、

【数24】

ｘ_ａはアクティブラインに送られる信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕ_ａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、方法。

【請求項3】

ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおける複数のラインのクロストークを低減するステップと、
前記ベクトル化されたグループの構成が変わる場合、前のクロストークの低減に基づいて、前記クロストークの低減を修正するステップとを含み、
前記クロストークの低減を修正するステップにおいて、
ラインの集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２５によって事前補償され、

【数25】

Ｈはチャネルマトリックスであり、プレコーディングは非線形プレコーディングであり、ｘ_ａはアクティブラインに送られる信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕ_ａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、方法。

【請求項4】

ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおける複数のラインのクロストークを低減するステップと、
前記ベクトル化されたグループの構成が変わる場合、前のクロストークの低減に基づいて、前記クロストークの低減を修正するステップとを含み、
前記クロストークの低減を修正するステップにおいて、
ラインの集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２６によってキャンセルされ、

【数26】

【数27】

数２７は補正された受信信号であり、ｙ_ａは受信信号であり、Ｇは前記集合の全ラインがアクティブのときの等化マトリックスである、方法。

【請求項5】

前記クロストークを低減するステップは、前記ベクトル化されたグループの前記複数のラインを介して送信する前のクロストーク事前補償、または、前記ベクトル化されたグループの前記複数のラインから信号を受信した後のクロストーク等化の少なくとも１つを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記クロストークの低減を修正するステップは、ラインの前記集合における全ラインがアクティブである場合に対して、ラインの前記集合のうちのサブセットのラインのみがクロストーク低減係数に基づいてアクティブである場合に、前記クロストークの低減を行うステップを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記クロストーク低減係数は、プレコーダ係数または等化係数の少なくとも１つを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

電力割当の更新を行うステップをさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記更新は、スケールファクターに基づいて行われる、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記ベクトル化されたグループの構成の変更は、不連続動作によって生じる、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

トランシーバと、
ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおいて複数のラインのクロストークを低減し、前記ベクトル化されたグループの構成の変更の場合、前のクロストークの低減に基づいて前記クロストークの低減を修正するよう適合されるクロストーク低減回路とを備え、
前記クロストークの低減の修正について、ラインの集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数２８によってクロストークを事前補償するよう適合され、

【数28】

ｘ_ａｉはアクティブラインに送信される信号であり、Ｐは事前補償マトリックスであり、ｉは非アクティブラインを示し、ｕ_ａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、装置。

【請求項12】

トランシーバと、
ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおいて複数のラインのクロストークを低減し、前記ベクトル化されたグループの構成の変更の場合、前のクロストークの低減に基づいて前記クロストークの低減を修正するよう適合されるクロストーク低減回路とを備え、
前記クロストークの低減の修正について、ラインの集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数２９によってクロストークを事前補償するよう適合され、

【数29】

マトリックス反転について、以下の数３０による近似が使用され、

【数30】

ｘはアクティブラインに送られる信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕ_ａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、装置。

【請求項13】

トランシーバと、
ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおいて複数のラインのクロストークを低減し、前記ベクトル化されたグループの構成の変更の場合、前のクロストークの低減に基づいて前記クロストークの低減を修正するよう適合されるクロストーク低減回路とを備え、
前記クロストークの低減の修正について、ラインの集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数３１によってクロストークを事前補償するよう適合され、

【数31】

Ｈはチャネルマトリックスであり、プレコーディングは非線形プレコーディングであり、ｘはアクティブラインに送られる信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕ_ａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、装置。

【請求項14】

トランシーバと、
ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおいて複数のラインのクロストークを低減し、前記ベクトル化されたグループの構成の変更の場合、前のクロストークの低減に基づいて前記クロストークの低減を修正するよう適合されるクロストーク低減回路とを備え、
前記クロストークの低減の修正について、ラインの集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数３２によってクロストークをキャンセルするよう適合され、

【数32】

【数33】

数３３は補正された受信信号であり、ｙ_ａは受信信号であり、Ｇは前記集合の全ラインがアクティブのときの等化マトリックスである、装置。

【請求項15】

前記クロストーク低減回路は、前記ベクトル化されたグループの前記複数のラインを介して信号を送信する前にクロストークを事前補償するためのクロストーク事前補償、または、前記ベクトル化されたグループの前記複数のラインから信号を受信した後にクロストークをキャンセルするためのクロストーク等化の少なくとも１つを含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。

【請求項16】

前記クロストークの低減の修正について、前記クロストーク低減回路は、ラインの前記集合のうち全ラインがアクティブである場合に対して、ラインの前記集合のうちサブセットのラインのみがクロストーク低減係数に基づいて、アクティブである場合に、前記クロストークの低減を行うよう適合される、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項17】

前記クロストーク低減係数は、プレコーダ係数および等化係数の少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の装置。

【請求項18】

前記装置は、電力割当の更新を行うよう適合される、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項19】

前記更新は、スケールファクターに基づいて行われる、請求項１８に記載の装置。

【請求項20】

前記装置は、不連続動作によって生じる前記ベクトル化されたグループの構成の変更に応答するよう適合される、請求項１１から１９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項21】

前記装置は、配布ポイントに含まれる、請求項１１から２０のいずれか一項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

〔技術分野〕
本出願は、ベクタリングを用いた通信システムにおける不連続動作（discontinuous operation）に関連する方法、装置およびシステムに関する。

【0002】

〔背景技術〕
デジタル加入者線（ＤＳＬ）技術は、ＡＤＳＬ、ＡＤＳＬ２、ＶＤＳＬ、ＶＤＳＬ２などのように、そのすべての歴史の中で、顧客により多くのブロードバンドサービスを提供する目的で、ビットレートを増加しようとしてきた。残念ながら、セントラルオフィス（ＣＯ）から顧客宅内（ＣＰＥ）まで展開される銅ループは、かなり長く、数Ｍｂ／秒以上のビットレートでデータの送信は可能ではない。ビットレートを増加させるために、現代のアクセスネットワークは、一般的に、この出願において、配布ポイント（ＤＰ）とも呼ばれる、ストリートキャビネット、ＭＤＵ−キャビネットおよび類似の構成を使用する。キャビネットは、マルチギガビットパッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）のように、高速バックボーン通信回線によりＣＯに接続されており、顧客宅内の近くに設置されている。これらキャビネットまたは他のＤＰから、このような超高ビットレートＤＳＬ（ＶＤＳＬ）などの高速ＤＳＬシステムが採用される。現在のＶＤＳＬシステム（ＩＴＵ−Ｔ 推奨 Ｇ．９９３．２）は、約１ｋｍの動作範囲を有し、数十の範囲のＭｂ／秒のビットレートを提供する。キャビネットから採用されるＶＤＳＬシステムのビットレートを増加させるために、最近のＩＴＵ−Ｔ推奨のＧ．９９３．５は、方向あたり１００Ｍｂ／秒までビットレートを増加させることを可能にするベクトル伝送が規定されている。

【0003】

アクセス通信マーケットにおける最近の動向は、１００Ｍｂ／秒が十分ではなく、１．０Ｇｂ／秒までのビットレートが必要であることを示している。ＣＰＥに接続する銅のペアが５０−１００ｍ程の短い場合、これは、現在の技術に基づいてのみ達成することができる。とても短いループを使用した動作は、少数の顧客に提供する配布ポイント（ＤＰ）と呼ばれる多くの小さなストリート／ＭＤＵ キャビネットの設置を必要とする。

【0004】

ベクタリング（vectoring）は、高ビットレートを得るために有用である遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）を軽減するために、ＤＰのオペレーティングシステムにおいて使用される。ベクタリングを実行するために、ＤＰから採用される全ラインからの送信は、同期している（全ダウンストリーム送信は、時間で割り当てられ、全アップストリーム送信は、時間で割り当てられる）。さらに、ダウンストリーム方向において、ベクタリングは、（ＤＰにおいて）送信信号をプレコーディングすることによって実施され、自データおよび他のラインによって生成されたＦＥＸＴのキャンセル信号の送信を含む。アップストリーム方向において、全ラインから受信した信号は、ＦＥＸＴ構成要素を除去するためにＤＰで処理される（クロストークキャンセルまたはイコーラゼイションと呼ばれる。）。ベクタリング技術の記載の詳細は、例えばＶＤＳＬ２のＧ．９９３．２に規定されているが、他の通信プロトコルが適用可能である。

【0005】

短いループを使用するオペレーションは、最近の分析によって示されるように、８−１６のような少数の顧客に提供する多くの小さなＤＰの設置を必要とする。いくつかの場合において、２４または３２のような多くのユーザが存在していてもよい。ＤＰは、とても柔軟性のある設置慣行が可能であるならば、有用である。つまり、空調なしで、軽量で、ポールまたは家の壁、または地下に設置するのが容易である。これらの柔軟な接続プランの最も困難な問題は、ＤＰに電源を供給することである。これまで意図した解決策は、ＤＰの機器が、接続された顧客によって供給されるとき、いわゆる「逆給電（reverse feeding）」である。

【0006】

ＤＰの小さな内部空間と逆給電の使用は、ＤＰの電力消費にかなりの制限を伴うかもしれない。このため、消費電力を低減するための特別な手段が開発され、新しいものが開発中である。本願は、不連続動作と呼ばれる電力節約の効率的な方法に関する。

【0007】

〔図面の簡単な説明〕
図１は、いくつかの実施形態による通信システムを示す図である。

【0008】

図２は、不連続動作を説明するための図である。

【0009】

図３は、プレコーダマトリクスの２組を使用して回線上の送信を示す図である。

【0010】

図４は、実施形態における単一の配布ポイントポートのプレコーダを示す図である。

【0011】

図５Ａ，５Ｂは、配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比のシミュレーションを示す図である。図５Ａにおいて、全ラインは、アクティブであり、図５Ｂにおいて、１ラインが無効である。

【0012】

図６は、マトリクス係数の更新後、図５の例の動作を示す図である。

【0013】

図７Ａ，７Ｂは、非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインについての信号対雑音比を示す図である。図７Ａにおいて、全ラインはアクティブであり、図７Ｂにおいて、１ラインが無効である。

【0014】

図８は、トムリンソン−ハラシマプレコーダを有するダウンストリームシステムモデルを示す図である。

【0015】

図９Ａ，９Ｂは、非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比を示す図である。図９Ａにおいて、全ラインはアクティブであり、図９Ｂにおいて、２ラインが無効である。チャネルマトリックスが更新され、無効のラインがプレコーダに追加された最後のものである。

【0016】

図１０は、実施形態における単一の配布ポイントポートの受信装置を示す図である。

【0017】

図１１は、ダウンストリーム方向にプレコーダの設定と更新を示す図である。

【0018】

実施形態は、添付の図の参照により以下に詳細に記載される。これら実施形態は、単に例示として提供され、限定的に解釈されるべきではないことに留意すべきである。例えば、実施形態が多くの詳細、特徴または要素を有するように記載されているが、他の実施形態において、これらの詳細、特徴または要素が省略および／または代わりの特徴または要素によって置き替えられていてもよい。

【0019】

以下で説明する通信接続は、直接的な接続または間接的な接続であってもよく、すなわち特定の種類の信号を送信するための接続の一般的な機能が保存される限り、接続は、追加の介在する要素の有無は関係ない。接続は、特に断りのない限り、無線接続または有線ベースの接続であってもよい。

【0020】

いくつかの実施形態において、不連続動作を使用したシステムにおけるベクタリング係数、例えばプリコーディング係数を更新するための効率的な能力が議論されてもよい。例えば、プリコードマトリックスは、アクティブラインに基づいて更新されてもよい。

【0021】

他の実施形態において、他の技術が採用されてもよい。図面を参照して、図１には、本実施の形態における通信システムが示されている。図１のシステムは、複数のＣＰＥユニット１４〜１６と通信するプロバイダ装置１０を含む。３つのＣＰＥユニット１４〜１６が図１に示され、これは例としてのみ機能し、任意のＣＰＥユニットが設けられても良い。プロバイダ装置１０は、中央オフィス機器、配布ポイント（ＤＰ）内の装置またはプロバイダ側で使用される任意の装置であってもよい。プロバイダ装置１０が配布ポイントの一部である場合、例えば光ファイバ１１０を介してネットワークからデータを受信し、ネットワークにデータを送信してもよい。他の実施形態において、他の種類の接続が使用されてもよい。

【0022】

図１の実施形態において、プロバイダ装置１０は、通信接続１７〜１９を介してＣＰＥ通信ユニット１４〜１６と通信するための複数のトランシーバ１１〜１３を含む。通信接続１７〜１９は、例えば銅線、例えば銅線のツイストペアである。通信接続１７〜１９を介した通信は、離散マルチトーン変調（ＤＭＴ）および／または直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）のようなマルチキャリア変調方式におる通信であってもよい。例えばＡＤＳＬ、ＶＤＳＬ、ＶＤＳＬ２、Ｇ．ＦａｓｔなどのようなｘＤＳＬ通信。すなわち、データが複数のキャリアにおいて変調される通信はトーンと呼ばれる。いくつかの実施形態において、通信システムは、図１のブロック１１１（例えば、プレコーダまたはイコライザのようなクロストーク低減回路）によって示されるように、ベクタリングを使用してもよい。ベクタリングは、クロストークを低減するために、送信および／または受信される信号の結合処理を含む。

【0023】

プロバイダ装置１０からＣＰＥユニット１４〜１６までの通信方向は、ダウンストリーム方向と呼び、ＣＰＥユニット１４〜１６からの通信方向は、アップストリーム方向と呼ぶことにする。ダウンストリーム方向のベクタリングは、クロストーク事前補償（crosstalk precompensation）と呼ばれ、ダウンストリーム方向におけるベクタリングは、クロストークキャンセル（crosstalk cancellation）または等化（equalization）と呼ばれる。

【0024】

プロバイダ装置１０および／またはＣＰＥユニット１４〜１６は、従来の通信システムで使用される通信回路（図示せず）、例えば変調、ビットローディング、フーリエ変換等のための回路を含んでいても良い。

【0025】

いくつかの実施形態において、通信接続１７〜１９を介した通信は、フレームベースの通信である。複数のフレームは、スーパーフレームを形成してもよい。いくつかの実施形態において、通信は、後述する時分割複信を使用する。

【0026】

いくつかの実施形態において使用される他の方法、不連続動作の他に、電力を節約する方法の１つであり、例えばＤＳＬラインである。時分割複信（ＴＤＤ）は互い違いに送信する。つまり、ＴＤＤフレームと呼ばれる送信時間の単位は、ダウンストリーム送信機会（ＤＳ＿ＴＯ）およびアップストリーム送信機会（ＵＳ＿ＴＯ）と呼ばれる２つの部分に分けられる。ＤＳ＿ＴＯは、ダウンストリーム送信が生じる期間であり、ＵＳ＿ＴＯは、アップストリーム送信が生じる期間である。不連続動作により、ＴＯまたはＴＯの一部の間、データが送信されないとき、従来のシステム（フレームパディング（frame padding））で行われるように、アイドルシンボルによって時間のギャップを埋めるのではなく、送信を停止する。

【0027】

不連続動作により、特定のＴＤＤフレームの間に特定のラインに送信されたシンボルの数は、異なっていてもよく、図２に示される。図２は、アクティブ送信が期限切れになることを示すマーカーを示す。また、多くの連続したＴＤＤフレームの送信の継続期間は、予め設定され、管理通信中に、ＣＰＥに示される（ＴＤＤフレームにおいて送信されたシンボルの数を示す）。この場合、アイドルシンボル（パディング（padding））は、利用可能なデータを送信するために必要なシンボル数が通信値より少ないフレームに追加される（破線を用いて、図２の右手側に示される）。本実施形態におけるマーカーおよびアイドルシンボルは、同時に使用されることは想定されていないことに留意すべきである。

【0028】

本実施形態における不連続動作の使用は、電力節約のために有益であり、特にアクティブユーザとビットレートの数を変更するサービスにとって有益である。ＤＰから採用される超高ビットレートシステムについて、さらなる技術は、ベクタリングを使用して、不連続動作を容易にするよう提供される。

【0029】

不連続動作は、前に提案され、規定されていた。送信のためのデータが利用可能でないときにラインをパワーオフしている間、送信に利用可能なユーザデータがあるときに、シンボルを送信するための能力を提供する。したがって、不連続動作を用いて、特定のＴＤＤフレームの間、ベクトル化されたグループの特定のラインを介して送信されるシンボルの数が異なる。この意味において、ベクタリングが使用されている場合、ベクトル化されたバインダのライン数は、シンボルごとに変化し、ベクタリングに関連するプレコーディング／ポストコーディングは、シンボルごとに更新される必要があり、シンボルごとのベクトル化されたグループのラインの組を変更することと同じである。従来のアプローチの全てのラインにおけるプレコーダの頻繁な更新は、超高速処理能力または事前に計算されたプレコーダ係数を記憶するための大きな余分なメモリを必要とする。両方法は、高電力消費と余分な複雑さを伴う。

【0030】

図３に示される他の従来のアプローチは、第２の方法を使用する。記憶された係数を低減するための目的で使用される。記憶された係数の１組のセットの数を低減するための目的において、ラインをグループ化するよう提供され、パディングを適用し（グループの数を最小限にするため）、ＴＤＤフレームの間、少ない時間でプリコーディングマトリックスを更新する（図３参照）。

【0031】

図３において、２つのグループのラインがあり、パディングシンボルは、各グループの送信シンボルと同じ数の小さなグループ（２−３）を形成するために追加される。アイドルシンボル（パディング）は、通常のデータシンボルと同じ電力で送信され、そのようなアプローチで電力の節約を低減する。特定のラインの帯域が増加または実質的に減少される場合、再グループ化が必要となる。各グループについてのプレコーダマトリックスは記憶され、グループ割当の間保持されてもよい。これは、パディングが実質的に潜在的な省電力に低減する一方、従来のシステムの柔軟性を制限するかもしれない。

【0032】

実施形態において、プレコーダマトリックス（ダウンストリーム方向）およびデコーダマトリックス（アップストリーム方向）を更新する具体的な方法は、少しの係数が更新され、更新処理における特定の順序が余分な電力および複雑さがないことが可能になるよう提案される。このように、マトリックス係数を再計算することなく、いくつかの実施形態が強力な計算（および高消費電力）を回避し、シンボルベースでマトリックスを変更する。いくつかの実施形態において、これは、各ＴＤＤフレームにおいて、送信シンボルの数を選ぶときに完全な柔軟性を提供する。いくつかの実施形態における方法は、信頼性があり、サービスの質（ＱＯＳ）を保証し、ＤＰおよびＣＰＥの両方で、効率的な省電力効率を提供する。

【0033】

次に、ダウンストリームのベクトル化された動作について説明する。

【0034】

いくつかの実施形態におけるダウンストリームベクタリングの機能モデルは、図４に示されている（ＬＤは、ラインドライバの略で、ＡＦＥについてはアナログ・ウロントエンド、ＩＦＦＴについては、逆高速フーリエ変換である。）。ベクトル化されたプレコーダは、ＦＥＸＴ（遠端クロストーク）を補償するために送信器に含まれる。プレコーダの一方の入力は、トーン（i），ｚ（i）におけるラインについての実際の送信信号であり、他の入力は、ベクトル化されたグループからであり、ＦＥＸＴキャンセルを意図している。プレコーダは、プリコーディング係数および他のラインによって生成されるＦＥＸＴを補償するための特別な処理を介して他のラインからの入力をラインiに適用する。

【0035】

２つのタイプのプレコーダ（つまり、線形および非線形）は、従来使用されている。線形プレコーダにより、ＦＥＸＴキャンセル信号は、バインダ中のＦＥＸＴ結合を示す選択された複素係数の乗算の後、送信信号ｚ（i）に追加される。非線形プレコーダにより、ＭＯＤのような非線形動作は、ノイズに対するベクタリング性能を向上させるために使用される。

【0036】

不連続動作が使用される場合、各ラインは、各ＴＤＤフレームにおける異なる数のシンボルを送信する。それは、あるシンボル（時間は、図２のライン２について、Ｔ２を示す）から実際のベクトル化されたラインの数が変更することを示す。それは、各シンボルの後に変更してもよい。ラインが送信を停止すると（図２のライン２が時間Ｔ２のとき送信を停止する）、他のラインに生成されたＦＥＸＴに変更を生じさせ、他のすべてのラインにおけるプレコーダ係数は、この変更に対応するよう更新される必要がある。したがって、プリコーディングマトリックスは、いくつかの場合において、更新されたすべてのシンボルである必要がある。

【0037】

更新に伴う複雑さと処理は、プリコーディングの種類に依存しているかもしれない。最悪の場合、全ての残りのラインのプリコーディングマトリックスは、全ての可能なシンボルの組合せに関連する全マトリックスを保持するための大容量のメモリを必要とするセッションの前の送信機で取得され、記憶される。これは、実用的ではないかもしれない。したがって、上述の従来のアプローチは、複雑性の増加を利用するために、図３に示されるように、ライングルーピングおよびラインパディングを使用する。

【0038】

不連続動作の間、ＯＮとＯＦＦのラインの切り換えがラインのインピーダンスの本質的な変更を伴わないことに留意すべきである。送信機または受信機のインピーダンスが本質的に変化した場合、バインダにおいて、全ライン間でＦＥＸＴ結合の実質的な変更が生じるかもしれない（特に高周波数で）。これは、係数の更新より前に、チャネルを再推定する必要があるかもしれず、シンボル毎のベースで行うことは不可能である。したがって、以下の説明では、不連続動作の間、ＯＮ／ＯＦＦに関連して実質的なインピーダンスが変更しないことが想定され、その想定は、少なくとも多くの実用的な状況に適用可能な良好な近似である。

【0039】

インピーダンスが変わらない場合、残っているアクティブラインのマトリックスが更新されないならばベクトル化されたグループから１以上のラインの除去によって実質的な性能低下を生じる。また、低下の特定の値は、プリコーディングの種類に依存する。

【0040】

図５の例は、線形プリコーディングを使用して、１６ラインバインダーのラインのＳＮＲ低下についてのシミュレーション例を示し、ちょうど１ラインの除去によって生じる。いくつかのラインのＳＮＲ低下は１０ｄＢ以上であり、明らかに受け入れられない（図５Ａは、全ラインがアクティブの状態におけるＳＮＲを示し、図５Ｂは、１つのラインがオフされた状態におけるＳＮＲを示す。）。

【0041】

再度ＳＮＲを改善するために、マトリックス係数の更新が必要である。関連するマトリックス係数の更新後、図６に示されるように、ＳＮＲは、バスクになる（get bask）。

【0042】

非線形プレコーディングを使用する１６ラインバインダーについて（いくつかの従来のアプローチで提案されているトムリンソン−ハラシマベクトル化プレコーディング）、グループの１つのラインが無効になった後のＳＮＲの変更は、はるかに劇的である。ＳＮＲの低下は、図７Ａ，７Ｂに示されており、図７Ａは、１つのラインが無効になる前のＳＮＲを示し、図７Ｂは、無効になった後のＳＮＲを示す。

【0043】

次に、この実施形態における線形プレコーダを用いた不連続動作を述べる。

【0044】

いくつかの実施形態は、不連続動作を有し、線形プレコーダを使用する方法または装置であり、係数更新のための計算の最小化をもたらし、それによりいくつかの実施形態においてシンボルベースで行われる。

【0045】

線形プレコーディングを用いて、受信信号数１が以下のように示される。

【0046】

【数1】

【0047】

【数2】

【0048】

ｕは、プレコーディングの前の送信信号であり、Ｈは、チャネルマトリックスであり、Ｐは、プレコーダマトリックスである。周波数等化（ＦＥＱ）マトリックスＧは、等化を簡単にするために、チャネルマトリックスＨの一部としてみなされる。

【0049】

いくつかのラインが電力を節約する目的で無効になっている場合、チャネルマトリックスＨおよびプレコーダマトリックスＰの対応する行および列が０に設定される。

【0050】

したがって、アクティブ（ａ）のラインおよび無効（ｄ）のラインのマトリックスに分ける。ラインの非アクティブの前に、完全なクロストーク事前補償のために、以下が成り立つ。

【0051】

【数3】

【0052】

Ｉは、主対角線内において、０ではない要素を有するユニタリマトリックスである。無効なラインでは（不連続動作による）、数３が満たされ、異なるマトリックスＰ’_ａａを必要とする。

【0053】

【数4】

【0054】

行列反転補助定理（matrix inversion lemma）に基づいて、数４は、アクティブラインについてマトリックス係数の計算のために設けられる。

【0055】

【数5】

【0056】

この単純な係数再計算を用いて、マトリックスは、いくつかのラインが無効になったあと、直交性を維持するために減少することができる。１つだけラインが無効になり、Ｐの対角要素が１に等しい場合、数５は以下のように簡単になる。

【0057】

【数6】

【0058】

本方法が不連続動作のために使用される場合、ラインの非アクティブは、一時的であり、係数の再計算は不利である。しかしながら、数６の演算は、プレコーディング処理に組み込まれる（すなわち、プレコーディング中に乗算と加算の順序を変更することによって実現することができる。）。これは、追加の計算リソースを必要としない。

【0059】

全アクティブラインについて、以下の式がある。

【0060】

【数7】

【0061】

ｘは、プレコーディング後の送信信号（ｓ）である。１つの信号ラインについての送信信号は、数７によって与えられる。

【0062】

【数8】

【0063】

１つのラインが非アクティブのとき、以下の式を得る。

【0064】

【数9】

【0065】

したがって、残りのアクティブなラインについて、１つのラインが非アクティブ（不連続のとき）の場合、以下の式を得る。

【0066】

【数10】

【0067】

この式は、全ラインがアクティブのときと同一のプレコーダ係数を使用する。

【0068】

数９は、プレコーディング出力の計算が、全ラインがアクティブのときと同じ数の多重蓄積（ＭＡＣ動作）を有する。それは、全ラインについて値Ｐ_ａｄ・ｕ_ａが計算され、対応する係数Ｐ_ｉｄによって各ラインについて計測される必要であるためである。

【0069】

１以上のラインが不連続である場合、数１０は、これが多くのシングルラインの連続的な比アクティブとしてみなされるため、成り立つ。したがって、１以上のラインが非アクティブのとき、アクティブラインについてのＭＡＣ動作の数は、同じである。

【0070】

連続計算は、数１１におけるマトリックスＰ_ｄｄの行列の反転である。

【0071】

【数11】

【0072】

Ｐ^−１_ｄｄについての係数の再計算を避けるために、数１２における行列反転（matrix inversion）の一次近似が使用される。

【0073】

【数12】

【0074】

１以上のラインが無効のときに、対角の１の想定（初期ＰＳＤ正規化の結果）は成り立たない。したがって、この方法は、送信ＰＳＤの変更を生じるかもしれない（プレコーダの出力について）。いくつかのラインは、以前よりも多くの電力を伝える一方、他のラインは少ない電力を伝える。しかしながら、これらＰＤＳの変更は、かなり小さく（２−４ｄＢ）、不連続動作が生じるように、ラインがかなり短い時間有効でランダムに無効である場合、その平均スペクトルは増加しない。

【0075】

次に非線形プレコーダを有する不連続動作が述べる。

【0076】

トムリンソン−ハラシマ非線形プレコーダのモデルは、フォワードマトリックス（forward matrix）Ｐ_ｆ、フィードバックマトリックス（feedback matrix）Ｐ_ｂおよび等化対角マトリックス（equalizer diagonal matrix）Ｇとともに図８に示されている。ｎは、ノイズを示す。

【0077】

非非線形プレコーダマトリックス（Ｐ_ｂおよびＰ_ｆ）は、下記の数１３〜１６によって与えられる。係数は、数１３におけるＱＲ分解に基づいて計算される。Ｑは、ユニタリマトリックス（unitary matrix）であり、Ｒは、上三角形マトリックス（upper triangular matrix）である。マトリックスΠは、データストリームの符号化順序を規定する置換マトリックスである。

【0078】

【数13】

【0079】

【数14】

【0080】

【数15】

【0081】

【数16】

【0082】

本実施形態において、不連続動作について、符号化順序は、最初に無効なラインが最初にエンコードされるよう選択される。そうすることによって、無効なラインの入力信号が０に設定される場合、対応するモジュロ出力信号（modulo output signal）ｕ_ｍｏｄも等しく０であり、非線形動作は変更されない。

【0083】

実施形態において、ラインがプレコーディングマトリックスに加えられた順序と逆の順序で不連続である場合、残りのラインのＳＮＲへの影響は、図６に示されるもの（右側）より劇的ではない。すべてのラインを介した送信期間がＴＤＤフレームの開始より前に知られている場合、その技術が可能である（すなわち、既知の値Ｔ_１，Ｔ_２，．．，Ｔ_Ｎを用いて、図１の時間Ｔ_０より前にマトリックスが計算される場合）。

【0084】

しかしながら、いくつかの場合において、性能に影響があるかもしれない。これは、信号ＭＯＤ（モジュロ）動作の出力において信号ｕ_ｍｏｄがマトリックスＰ_ｆによって変換され、対応するラインの非アクティブによって生じる低下を避けるために０でなければならないためである。

【0085】

したがって、いくつかの実施形態は、数１７によって与えられる非アクティブより前に送信されるラインの信号を置換することを含む。

【0086】

【数17】

【0087】

プレコーダマトリックスＰ_ｆが変更されない場合、数１７における演算は、残りのアクティブなラインへの送信信号を計算するよう行われる。線形プレコーダの場合に対して、マトリックス（Ｈ^−１_ａａ・Ｈ_ａｄ）についての追加の係数が必要となる。

【0088】

【数18】

【0089】

プレコーダマトリックスのこの変更は、線形プレコーダの場合と同様に、送信ＰＳＤ（パワースペクトル密度）の変更を生じる。線形プレコーダの場合と同様に、本実施形態において、不連続のラインがバインダを介して送信される全電力を減少させるので、有害であると思われない。Ｐ_ｆの更新後、例のシナリオにおいて、ＳＮＲは、改善し、不連続動作前の達成値に戻る。

【0090】

例が図９Ａ，９Ｂに示される。図９Ａは、全ラインがアクティブである場合を示し、図９Ｂは、２つのラインが無効で、係数を更新することについて開示された技術が適用される場合を示す。

【0091】

次に、アップストリームベクトル化された動作について述べる。受信機（例えば、ＤＰにおける）の機能モデルが図１０に示されている。デコーダの出力は、ラインから受信した信号の組成であり、マトリックス係数を乗じたすべての他のアクティブラインから受信した信号の合計であり、クロストークキャンセルまたは等化に対応する。

【0092】

特定のラインの受信機がオフになっている場合、デコーダの対応する入力は０であり、ラインによって運ばれるＦＥＸＴ要素も０である。したがって、ダウンストリームの場合と類似して、受信機は、送信ラインの変更の数に基づいて、デコーダマトリックスの係数を更新する。これは、ダウンストリームの場合にかなり類似している。しかしながら、そのような係数の再計算は、ＦＥＸＴに関連したＳＮＲを向上させながら、いくつかの場合において、いくつかのラインにおける背景ノイズの増加を生じる。少なくとも最も関連性の高い場合について、これは、軽微であると予想される（実際、最も関連性の高い場合、背景ノイズが減少する。）。

【0093】

次に、クロストークキャンセルまたは等化についてのデコーダマトリックス係数の更新が述べられる。

【0094】

以下の分析について、不連続動作が使用される場合、無効ラインからのデコーダの入力は、０になる（受信機がオフであるが、ラインのインピーダンスは、（ＦＥＸＴ結合において変化を避けるために）変化しない。）。

【0095】

いくつかの実施形態における更新マトリックスの係数は、ダウンストリームに類似する方法で、見つけることができる。

【0096】

数２に類似のアップストリームモデル：

【0097】

【数19】

【0098】

ここで、イコライザマトリックスＧは、０ではない対角要素を有し、クロストークキャンセルのために使用される。数５，１９に類似するデコーダの係数補正：

【0099】

【数20】

【0100】

数２０における係数再計算の代わりの受信信号の補正：

【0101】

【数21】

【0102】

受信信号ｙがノイズを含む受信信号からなるため、これは、ノイズ環境を変更する。：Ｈ・ｕ＋ｎ。

【0103】

このノイズは、送信ＰＳＤの一時的な増加またはビットローディング変化によって補われる。両方の場合について、追加のプロトコルは、いくつかの実施形態において必要になる。

【0104】

いくつかの実施形態において、上述のデコーダマトリックス係数の更新を避けるために、受信機は、ラインに集まったＦＥＸＴ信号がデコーダに追加されるように、動作を継続する。これは、ＡＦＥ、ＦＦＴおよびＯＮの状態のプレコーダを必要とする。ダウンストリーム方向と同様に、使用される周波数スペクトルが１００ＭＨｚに制限される場合、ＡＦＥのダイナミックレンジは、減少する（とても少数のペアが負に近い、または、負のインパルス対ＳＮＲ比率を有するか、それを有するペアがない。）。これは、追加の省電力を与える。

【0105】

次に、いくつかの実施形態における高速電力配分の更新について述べる。

【0106】

ダウンストリームにおいてＰＳＤ増加およびアップストリームにおいてノイズ増加を避けるために、送信サブキャリアゲインの高速更新は、いくつかの実施形態において使用される。

【0107】

ダウンストリーム方向において、送信ゲインは、プレコーダの出力が送信ＰＳＤを乱さないように、プレコーダの入力を計測する。非アクティブのラインについてのスケール係数の更新は、次のＴＤＤフレームのためにＤＰによって予め計算され、ＣＰＥと通信する。

【0108】

アップストリーム方向において、ＣＰＥは、次のＴＤＤフレームに含まれる構成について、サブキャリアゲインテーブルの更新を受信する。ダイレクトチャネルが送信機と受信機との間で強いパスと想定される１００ＭＨｚまでの周波数では、このスケーリングは、平均的に性能が向上する。

【0109】

線形プレコーダを含む実施形態において、ＤＰにおけるトランシーバは、プレコーダマトリックスを計算し、ベクトル化されたグループの初期化時にＰＳＤを正規化する。さらに、各ＴＤＤフレームにおける各信号の位置ＤＰは、上述の方法を用いて、実際のアクティブラインに基づいたプレコーダマトリックスを更新する。同様に、ＤＰは、初期化の間デコーダマトリックスを計算し、上述の方法を用いて、シンボル対シンボルベースで、それを更新する。

【0110】

ＤＰは、１以上のラインが長期間の非アクティブになっている場合、送信ＰＳＤの正規化を調整することができる。ダウンストリーム方向におけるビットローディング調整は、この処理の一部であってもよい。

【0111】

線形プレコーダを含む他の実施形態において、特定のＴＤＤフレーム（図１１のフレームＮにおけるライン１，５）またはＴＤＤフレームの特定のグループについて全アクティブラインを考慮に入れて、各ＴＤＤフレームまたは同一のＴＤＤフレームのグループ（図１０）の開始時に、ＤＰはプレコーダ係数を再計算し、ＰＳＤ正規化を更新する。図１０における例について、ＤＰは、セクション５．１．２に規定される方法を用いて、アクティブラインに基づいて、プレコーダマトリックスの３つの更新を行う。アップストリームデコーダマトリックスは、上述の任意の方法を用いて、シンボル対シンボルベースで更新されてもよい。

【0112】

ＰＳＤ正規化は、同一のビットローディングを維持することを可能にする範囲内で行われても良い。それ以外の場合、ビットローディングは、ＴＤＤまたはＴＤＤフレームのグループについて調整される必要がある。

【0113】

非線形プレコーダを含む他の実施形態において、ＤＰは、ラインの順に、ＴＤＤフレームの間において、不連続である各ＴＤＤフレームまたは横溢のＴＤＤフレームの各グループ（スーパーフレーム）の開始時に、プレコーダ係数を再計算する。図１１におけるシナリオでは、ＴＤＤフレームについて、Ｎラインは、♯５，♯２，♯１，♯３の順にプレコーダされてもよい。ＴＤＤフレーム（Ｎ＋１）について、♯６，♯５，♯２，♯１，♯３の順にプレコードされてもよい。各アップデートにおいて、ＤＰは、上述の任意の方法を用いて、適切にフィードフォワードマトリックスＰ_ｆを修正する。

【0114】

ＰＳＤ正規化は、同一のビットローディングを維持することが可能な範囲で行われてもよい。それ以外の場合、ビットローディングは、調整される必要がある。これは、同一のＴＤＤフレームのグループについての可能であり、ＰＳＤ正規化は、再計算され、ビットローディングの変更は、ＣＰＥと交換される。

【0115】

他の実施形態において、同一のＴＤＤフレームについてプレコーダを更新するために、パディングは、いくつかのフレームのいくつかの送信に加えられる。すべての上述の実施形態において、受信機からの動作は、ビットローディングまたはサブキャリアゲインが修正されるとき以外、必要ではない。ビットローディングの新たな値およびゲインを交換する方法は、些細なことであり、本発明の範囲を超えている。

【0116】

実施形態は、特別なプレコーディング更新技術（方法およびアルゴリズム）およびこれら更新に関するプロトコルを導入する。提案の実施形態は、新しいＧ．ｆａｓｔ基準の一部として提示する。

【0117】

いくつかの実施形態において、不連続動作を採用するベクトル化補正ネットワークが提供される。方法または装置は、プレコーダマトリックスを更新し、係数が更新される必要があるデコーダまたはポストコーダのマトリックスを更新する。

【0118】

上述の実施形態は、例として提供し、他の技術が同様に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0119】

【図1】いくつかの実施形態による通信システムを示す図である。

【図2】不連続動作を説明するための図である。

【図3】プレコーダマトリクスの２組を使用して回線上の送信を示す図である。

【図4】実施形態における単一の配布ポイントポートのプレコーダを示す図である。

【図5A】配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比のシミュレーションを示す図である。

【図5B】配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比のシミュレーションを示す図である。

【図6】マトリクス係数の更新後、図５の例の動作を示す図である。

【図7A】非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインについての信号対雑音比を示す図である。

【図7B】非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインについての信号対雑音比を示す図である。

【図8】トムリンソン−ハラシマプレコーダを有するダウンストリームシステムモデルを示す図である。

【図9A】非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比を示す図である。

【図9B】非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比を示す図である。

【図10】実施形態における単一の配布ポイントポートの受信装置を示す図である。

【図11】ダウンストリーム方向にプレコーダの設定と更新を示す図である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】