(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）システムにおけるチャネルを介して送信されるデータを適応的にプリコーディングすることによってクロストークを補償する方法であって、
第１の入力として第１のユーザの第１のエンコーディングされたデータをマルチユーザプリコーダに提供するステップと、
第２の入力として第２のユーザの第２のエンコーディングされたデータをマルチユーザプリコーダに提供するステップと、
コントローラを介して、チャネル変化およびノイズ変化を含むチャネル情報を経時的に収集するステップと、
前記第１および第２のエンコーディングされたデータからそれぞれ第１および第２のプリコーディングされたデータを生成するために、前記マルチユーザプリコーダの適応プリコーディング行列を介して前記第１および第２のエンコーディングされたデータに対する合同処理を介して適応的にプリコーディングを行なうステップであって、前記適応プリコーディングは前記チャネル情報および前記ＤＳＬシステムにおける前記ユーザに関する情報に基づくステップと、
前記チャネルを介して前記第１のプリコーディングされたデータおよび前記第２のプリコーディングされたデータを送信するステップと
を含み、
前記コントローラは、経時的に観測されるチャネル変化に適合することによって前記適応プリコーディング行列に適応するように構成され、
前記コントローラは、前記適応プリコーディング行列を前記チャネルのノイズ空間相関の変化に適応させるようにさらに構成され、
前記コントローラは、前記ＤＳＬシステムにおける１個以上のユーザがオフにされた後で、または、前記ＤＳＬシステムに１個以上のユーザが追加された後で前記適応プリコーディング行列を更新するようにさらに構成される、方法。
【請求項２】
前記第１のエンコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータを適応的にプリコーディングするステップは、前記第１のプリコーディングされたデータおよび第２のプリコーディングされたデータを生成するために、前記第１のエンコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータに行列フィルタを適用するステップを含み、
前記行列フィルタは、前記ＤＳＬシステムの変化を考慮に入れるために、前記コントローラによって収集される前記チャネル情報に基づいて更新される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のエンコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータを適応的にプリコーディングするステップは、
フィルタリングされたデータを生成するために、前記第１のエンコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータにユーザ可変フィードバックフィルタを適用するステップと、
前記第１のプリコーディングされたデータおよび前記第２のプリコーディングされたデータを生成するために、前記フィルタリングされたデータに行列フィルタを適用するステップとを含み、
前記ユーザ可変フィードバックフィルタ、および前記行列フィルタのうちの少なくとも１つは、前記ＤＳＬシステムの変化を考慮に入れるために、前記コントローラによって収集される前記チャネル情報に基づいて更新される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のエンコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータを適応的にプリコーディングするステップは、
フィルタリングされたデータを生成するために、前記エンコーディングされたデータにユーザ可変フィードバックフィルタを適用するステップと、
ラップされたデータを生成するために、前記フィルタリングされたデータに対してモジュロ演算を実行するステップと、
前記第１のプリコーディングされたデータおよび前記第２のプリコーディングされたデータを生成するために、前記ラップされたデータに行列フィルタを適用するステップとを含み、
前記ユーザ可変フィードバックフィルタ、前記行列フィルタ、および前記モジュロ演算のうちの少なくとも１つは、前記ＤＳＬシステムの変化を考慮に入れるために、前記コントローラによって収集される前記チャネル情報に基づいて更新される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のエンコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータを適応的にプリコーディングするステップは、
フィルタリングされたデータを生成するために、前記エンコーディングされたデータにユーザ可変フィードバックフィルタを適用するステップと、
ランダム化されたデータを生成するために、前記フィルタリングされたデータにディザ信号を適用するステップと、
ラップされたデータを生成するために、前記ランダム化されたデータに対してモジュロ演算を実行するステップと、
前記第１のプリコーディングされたデータおよび前記第２のプリコーディングされたデータを生成するために、前記ラップされたデータに行列フィルタを適用するステップとを含み、
前記ユーザ可変フィードバックフィルタ、前記行列フィルタ、前記モジュロ演算、および前記ディザ信号のうちの少なくとも１つは、前記ＤＳＬシステムの変化を考慮に入れるために、前記コントローラによって収集される前記チャネル情報に基づいて更新され、
前記モジュロ演算は、前記第１のプリコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータの転送電力を低減させることにより適用される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のエンコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータを適応的にプリコーディングするステップは、
前記第１のプリコーディングされたデータおよび前記第２のプリコーディングされたデータが電力制限に違反する場合にのみ、前記第１のプリコーディングされたデータおよび前記第２のプリコーディングされたデータを生成するために、前記エンコーディングされたデータにユーザ可変フィードバックフィルタを適用することによって前記第１のエンコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータを動的にプリコーディングするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記電力制限は、最大転送電力、または平均転送電力のうちの１つである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電力制限は、信号電力対クロストーク電力の比が、電力比しきい値を超過する場合に違反となる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＤＳＬシステム内の複数のＤＳＬ回線上のデータを、該データがプリコーディングされる順序に、順序付けするステップをさらに含み、前記順序付けするステップは、
減算単独のプリコーディングも、ｍｏｄが有効化されたプリコーディングも使用しないレシーバ行きの前記データをプリコーディングするステップと、
減算単独のプリコーディングを使用するレシーバ行きの前記データをプリコーディングするステップと、
ｍｏｄが有効化されたプリコーディングを使用するレシーバ行きの前記データをプリコーディングするステップとを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記チャネルを介して送信される前記第１のプリコーディングされたデータおよび前記第２のプリコーディングされたデータの一方をシングルユーザレシーバで受信するステップをさらに含み、
前記シングルユーザレシーバは、前記シングルユーザレシーバ内での検出中の、検出コンステレーションｄｍｉｎを最大化するためのモジュロ演算を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のプリコーディングされたデータおよび前記第２のプリコーディングされたデータを生成するために、前記第１のエンコーディングされたデータおよび前記第２のエンコーディングされたデータをプリコーディングするステップは、前記トランスミッタにおいてモジュロ演算を実行する前にディザ信号を追加するステップをさらに含み、
前記ディザ信号は、前記シングルユーザレシーバにおいて、モジュロ演算を実行する前に前記シングルユーザレシーバから除去される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記適応プリコーディング行列は、経時的な前記チャネル変化、または前記コントローラによって受信される更新された係数値に基づく経時的に前記チャネル上で観測されるノイズの前記変化の少なくとも一方に適合するように、前記コントローラによって反復して適応される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記適応プリコーディング行列への適応は、前記適応プリコーディング行列内で観測される三角行列特性を利用することによって計算が節約される行列−密ベクトル乗算技術を用いることを含み、
前記三角行列特性は、一部の要素がゼロまたはゼロに十分に近い前記適応プリコーディング行列を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
マルチユーザベクトル化ＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）装置と結合され、チャネル上のクロストークを補償するマルチユーザ適応プリコーダと、
前記マルチユーザ適応プリコーダと結合され、チャネル変化およびノイズ変化を含むチャネル情報を前記チャネルから経時的に収集するコントローラと、
前記チャネルを介して第１のプリコーディングされたデータおよび第２のプリコーディングされたデータを送信するとトランスミッタと
を備え、
前記コントローラは、第１および第２のエンコーディングされたデータからそれぞれ前記第１および第２のプリコーディングされたデータを生成するために、前記マルチユーザプリコーダの適応プリコーディング行列を介して前記第１および第２のエンコーディングされたデータに対する合同処理を介して適応的にプリコーディングを行い、前記適応プリコーディングは前記チャネル情報および前記ＤＳＬシステムにおける前記ユーザに関する情報に基づき、
前記コントローラは、経時的に観測されるチャネル変化に適合することによって前記適応プリコーディング行列に適応するように構成され、
前記コントローラは、前記適応プリコーディング行列を前記チャネルのノイズ空間相関の変化に適応させるようにさらに構成され、
前記コントローラは、前記ＤＳＬシステムにおける１個以上のユーザがオフにされた後で、または、前記ＤＳＬシステムに１個以上のユーザが追加された後で前記適応プリコーディング行列を更新するようにさらに構成される、マルチユーザベクトル化ＤＳＬ装置。
【請求項１５】
前記コントローラは、前記マルチユーザ適応プリコーダのマルチユーザ行列フィルタを更新する、請求項１４に記載のマルチユーザベクトル化ＤＳＬ装置。
【請求項１６】
前記マルチユーザ適応プリコーダは、入力と出力とを有する乗算ユニットであって、前記乗算ユニットの入力において提供されたデータ信号にマルチユーザ行列Ｑフィルタを適用して、前記乗算ユニットの出力において、プリコーディングされたデータ信号を生成する乗算ユニットと、
前記乗算ユニットの入力に結合された出力を有する減算ユニットであって、前記減算ユニットの入力においてエンコーディングされたデータ信号にマルチユーザ可変フィードバックフィルタを適用して、前記減算ユニットの出力において、フィルタリングされたデータ信号を生成する減算ユニットと
を備える、請求項１４に記載のマルチユーザベクトル化ＤＳＬ装置。
【請求項１７】
前記エンコーディングされたデータ信号への前記マルチユーザ可変フィードバックフィルタの適用によって電力条件が違反される場合、前記コントローラは前記減算ユニットを無効にする、請求項１６に記載のマルチユーザベクトル化ＤＳＬ装置。
【請求項１８】
前記減算ユニットに結合された入力を有するｍｏｄオペレータであって、転送電力を低減するため、およびラップされたデータ信号を前記ｍｏｄオペレータの出力において生成するために、前記フィルタリングされたデータ信号にモジュロ演算を適用するｍｏｄオペレータと、
前記減算ユニットおよび前記ｍｏｄオペレータに結合されたディザ信号発生器であって、前記ｍｏｄオペレータによるモジュロ演算の適用の前に、前記フィルタリングされたデータ信号内にディザ信号を挿入するディザ信号発生器と
をさらに備える、請求項１６に記載のマルチユーザベクトル化ＤＳＬ装置。
【請求項１９】
前記適応プリコーディング行列は、前記コントローラによって受信された更新された係数値に基づく経時的に前記チャネル上で観測されるノイズの前記変化に適合するように、前記コントローラによって反復して適応される、請求項１５に記載のマルチユーザベクトル化ＤＳＬ装置。
【請求項２０】
実行されると、請求項１〜１３に記載の方法のいずれか１つの方法を機械に行なわせる命令を有する、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ディジタルデータ転送および／または通信システムを管理するための方法、システム、および装置に関する。
（関連出願の相互参照）
【０００２】
本出願は、米国特許法第１１９条第（ｅ）項に基づいて、以下の優先権の利益を主張するものである。
【０００３】
２００５年６月２日出願の「ＴＯＮＡＬ  ＰＲＥＣＯＤＩＮＧ」と題された米国仮特許出願第６０／６８６，７５１号（代理人整理番号０１０１−ｐ１７ｐ）の全開示内容は、あらゆる目的のために、その全体が、参照により本明細書に援用されるものとする。
【０００４】
２００５年７月１０日出願の「ＤＳＬ  ＳＹＳＴＥＭ」と題された米国仮特許出願第６０／６９８，１１３号（代理人整理番号０１０１−ｐ２８ｐ）の全開示内容は、あらゆる目的のために、その全体が、参照により本明細書に援用されるものとする。
【背景技術】
【０００５】
ディジタル加入者回線（ＤＳＬ）技術は、既存の電話加入者回線（ループおよび／または銅プラント（ｃｏｐｐｅｒ  ｐｌａｎｔ）とも呼ばれる）上でのディジタル通信のために、大きな帯域幅を提供することが可能であり、加入者回線の各端において（通常は、トランスミッタおよびレシーバの両方であるトランシーバによって）トレーニングおよび初期化の間に判定されたチャネル状態に合わせて調節可能な、複数のビットを各トーン（または、副搬送波）に割り当てる、ディスクリートマルチトーン（ＤＭＴ）回線コードを使用することによって回線の特性に対応することが可能である。
【０００６】
ＤＳＬ通信システムでは、当業者によく知られているように、ツイストペア線の間で発生するクロストークを低減することによって、大幅なパフォーマンスゲインを達成することが可能である。クロストークを低減するための１つのそのような技術は、回線のグループによって送信および／または受信される信号を合同で処理することによって遠端クロストークを抑止することであり、この技術は、「ベクトル化（ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ）」と一般に呼ばれ、かつ記載される。共通の終端点を有さない回線のグループ間でのダウンストリーム転送方向におけるパフォーマンスを向上するためにベクトル化が適用される場合、合同の信号処理は、トランスミッタ側でのみ行われることが可能である。この合同の信号処理は、しばしば、プリコーディング（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）と記載される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プリコーディングを改良するシステム、装置、方法、および技術は、当技術分野における大幅な進歩を表す。より具体的には、チャネルおよびノイズの変化に適応でき、電力制限に基づいた動的な減算を可能にし、モジュロ演算とディザ信号とを利用する実施である、そのようなプリコーディングを実施するためのシステム、装置、方法、および技術は、同様に、当技術分野における大幅な進歩を表す。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、トランスミッタが相互接続された（すなわち、トランスミッタ間で共通クロックが共有された）複数のユーザ間の干渉信号（特にクロストーク）を軽減または除去する、プリコーダを利用する。そのようなプリコーディングと、そのようなプリコーディングを実施するプリコーダとは、特にＡＤＳＬおよびＶＤＳＬなどの、通信システムにおける、ベクトルダウンストリーム（片側）状況において使用されてもよい。
【０００９】
Ｕ個のユーザのＵ個のトランスミッタ（ユーザ当たり１個のトランスミッタ）が相互接続されている場合、Ｕ個のトランスミッタからそれらのＵ個のレシーバへのチャネルは、行列チャネルＨによってモデル化されてもよく、通常、そのサイズはＵ×Ｕである。チャネルＨは、正方行列のよく知られたＲＱ因数分解を使用して、Ｈ＝ＲＱに分解されてもよい。当業者によく知られているように、Ｑ行列は、線形フィルタとして使用されてもよく、一方、Ｒ行列は、クロストークを軽減または除去するためのフィードバックフィルタとして使用されてもよい。本発明の実施形態は、（ＤＭＴ  ＶＤＳＬ片側または両側転送チャネルなどの）マルチユーザダウンストリームベクトル通信チャネルを特徴付ける、ＲＱ因数分解におけるＲ行列の効率的な実施を提供する。ｘＤＳＬを例示的通信システムとして使用する例が提供されるが、本発明は、ベクトル化マルチユーザブロードキャストプリコーディングを使用可能な任意のシステムに適用される。
【００１０】
Ｒ＝ＳＧにおけるＧ行列（ここで、Ｓは、三角行列Ｇの対角要素がすべて１であるように強いる、対角スケーリング行列である）は、当技術分野でよく知られているように、Ｕ個のユーザについてのプリコーダ係数の組として解釈されてもよい。ユーザｕのレシーバにおける、そのユーザのＳＮＲ（信号対雑音比）は、Ｓのｕ番目の対角要素におけるプリコーダ係数に比例する。これらのプリコーダ係数は、各ユーザにより使用される各トーンによって変化してもよく、また、各トーンについて選択されるユーザのエンコーディング順序に依存してもよい。実際のシステムでは、チャネルＨ（または最悪ケースノイズ等価チャネルＨ）は、可変である。本発明の実施形態は、そのような変動に適応するように、ＲおよびＱ行列を更新する。さらに、そのような更新は、ＤＳＬユーザについてのビットスワッピング動作を補償するために、本発明を使用して適用されてもよく、または、ベクトル化システムのユーザのオンおよびオフによって適用されてもよい。
【００１１】
フィードバックフィルタ行列Ｇが適用された後は、Ｕ本の回線のうちの１本、数本、またはすべてにおいて転送電力が大幅に増加する可能性があり、したがって、転送電力制限に適合するようにスカラ電力低減が強制され、結果として、行列Ｇを用いたプリコーディングについての使用ペナルティが発生する可能性がある。これは、「電力増強（ｐｏｗｅｒ−ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）」問題と呼ばれる場合がある。電力増強問題を軽減するためにモジュロ演算が使用されてもよく、そして、適用されるモジュラ演算の基数（ｂａｓｅ）も、１つのトーンについての、１つのプリコーダ内の各ユーザによって変化してもよい。モジュロ演算の使用は、当技術分野において知られているが、本発明の実施形態による可変モジュロ演算は、新規であり、かつ自明ではない。
【００１２】
マルチユーザ状況は、各ユーザについて使用されるモジュロ演算が異なる可能性があり、したがって、より大きな電力の増加を課すという点で、プリコーディングのための普通ではない状況をもたらす。電力の増加を相殺する、および／または、シェーピングを許可するという、シングルユーザのための従来のアプローチは、データ転送および／または通信回線（例えば、ＤＳＬ回線）が異なる物理的位置で終端する場合には不可能な、レシーバ内の構造を必要とするため、使用できない。さらに、ディジタル二重化または同期化されたＤＭＴシステムは、各トーンについてプリコーダを別個に実施することが可能である。ユーザのプリコーディング順序は、各トーン上で同じである必要はなく、モジュラ演算の進行も、したがって、各トーン上で異なっていてもよい。さらに、プリコーディングプロセスは、最大Ｕ個のユーザを処理した後で、各ＤＭＴシンボルを終了させる。プリコーディングプロセスを円滑にするために、また、対象のユーザ信号から減算される前の、フィードバックフィルタ行列Ｇを出たフィードバック信号内のいかなる異常な変動にもかかわらず、転送されるコンステレーションサイズおよび特性の逸脱に整合性があることを保証するために、トランスミッタおよびレシーバの両方に知られた任意選択のディザ信号が、送信側において追加され、レシーバ側で除去されてもよい。
【００１３】
本発明の一部の実施形態は、既存の通信標準と互換性があり、ディザもモジュロ演算も使用しない（すなわち、それらは「減算単独」モードを利用する）。さらに、受信中のＤＳＬモデムは、プリコーダが存在していることを知る必要はない。その他の実施形態は、ディザ信号および／またはモジュロ演算を使用する。ディザが使用される場合、そのようなディザは、協働しているレシーバに知られていなければならない。モジュロ演算が使用される場合、協働しているレシーバは同じモジュロ演算を実行する必要があるが、本発明の実施形態は、トランスミッタとレシーバとの両方による同一のコンステレーションの使用を必要としない。モジュロ演算が使用される場合、本発明の実施形態は、奇数ビットコンステレーションについて、プリコーディングのパフォーマンスを０．５ｄＢ向上する、新規であり、かつ自明ではない設計を提供する。
【００１４】
本発明の一部の実施形態は、（差分的にのみ結合された項を有し、ファントムモード信号を有さない）行優位（ｒｏｗ−ｄｏｍｉｎａｎｔ）ダウンストリームクロストーク行列Ｈを活用する。行優位行列Ｈは、対角要素が、それらの同じ各行内の、その他のいかなる要素よりもはるかに大きい行列である。そのような行優位Ｈ行列は、ＲＱ因数分解において、行優位Ｒ行列をもたらす。行優位は、別の回線から対象の回線内へのＦＥＸＴ転送が、対象の回線の挿入損失よりもはるかに小さい場合に発生する。列優位行列Ｈは、対角要素が、それらの同じ各列内の、その他のいかなる要素よりもはるかに大きい行列である。そのような行列は、同様に列優位の、ＱＲ因数分解におけるＲを有する。列優位は、対象の回線から別の回線内へのＦＥＸＴ転送が、対象の回線の挿入損失よりもはるかに小さい場合に発生する。
【００１５】
他の実施形態は、Ｈ行列が行優位でもＵ×Ｕでもないことを仮定し、ファントムモード信号の使用またはその他の効果が、行優位性を解消する状況に適合する。行優位性が適用されないことが多い特定の状況は、ダウンストリームベクトルブロードキャストチャネルについて、最悪ケースノイズが想定される場合である。この最悪ケースノイズの想定は、実際には、最高のパフォーマンスを特徴付け、かつ可能とするので、捕捉することは魅力的である。したがって、最悪ケースノイズ効果の包含は、多くの場合、非対角Ｒ行列をもたらし、そして、プリコーダのそのような使用は、以前のＤＳＬ技術者および設計者が達成できなかった結果である、より高いパフォーマンスをもたらす。最悪ケースノイズの包含のため、プリコーディングからの潜在的な改良を認識することができなかったことは、ベクトル化ＤＳＬバインダにおけるプリコーダの研究と使用とを妨げてきた。さらに、（最悪ケースノイズあり、またはなしでの）ファントム信号とそれらの使用とは、同様に、行優位でないＨ行列をもたらし、これもまた、本発明におけるプリコーダの使用から利益を得る。
【００１６】
本発明のさらなる詳細および利点は、以下の詳細な説明および関連する図面において示される。
本発明は、以下の詳細な説明を、添付の図面と組み合わせることによって容易に理解さ
れるであろう。図面において、同様の参照番号は、同様の構造要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＡＤＳＬ、ＶＤＳＬなどに適用可能な、Ｇ．９９７．１標準による参照モデルシステムであり、この中で本発明の実施形態が使用されてもよい。
【図２】一般的な、例示的ＤＳＬ配備を示す概略図である。
【図３Ａ】本発明の１つ以上の実施形態とともに使用可能な、および／または、それらを実施する、トランスミッタである。
【図３Ｂ】本発明の１つ以上の実施形態とともに使用可能な、および／または、それらを実施する、レシーバである。
【図３Ｃ】入力データ信号の実数部および虚数部に対する、別個のｍｏｄ演算機能をプリコーディング内で実施するトランスミッタである。
【図３Ｄ】入力データ信号の実数部および虚数部に対する、合同のｍｏｄ演算機能をプリコーディング内で実施するトランスミッタである。
【図４Ａ】ｂ＝３についてのラジアルコンステレーションである。
【図４Ｂ】図４Ａのタイプの形状によるコンステレーションのタイル張り（ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ）を示す、原点に中心があるテンプレートである。
【図５Ａ】ｂ＝４についての標準的な４×４コンステレーションである。
【図５Ｂ】図５Ａに基づく、ｂ＝３チェッカーボードコンステレーションである。
【図６】図５Ｂのタイプの形状によるコンステレーションのタイル張りを示す、原点に中心があるテンプレートである。
【図７】ｂ＝３についてのチェッカーボードコンステレーション、およびその理想的な決定領域である。
【図８】図７のタイプの形状によるコンステレーションのタイル張りを示す、原点に中心があるテンプレートである。
【図９】原点にテンプレートの中心がある、ｂ＝７チェッカーボードコンステレーションである。
【図１０Ａ】図４Ａのタイプの形状によるコンステレーションのタイル張りを示す、原点に中心があるテンプレートである。
【図１０Ｂ】図４Ａのラジアルコンステレーションによって完全なコンステレーションをタイル張りするために同様に使用されてもよい、原点に中心がある転送テンプレートである。このテンプレートは、転送電力を最小化する。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態による適合制御ユニットを含むコントローラである。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態のＤＳＬオプティマイザである。
【図１２】本発明のプリコーダの、方法またはソフトウェア実装として実施可能な、流れ図である。
【図１３】本発明によって使用される可変サイズコンステレーションおよびテンプレートの、方法またはソフトウェア実装として実施可能な、流れ図である。
【図１４】本発明の１つ以上の実施形態による適応プリコーディングを実施する方法またはソフトウェアとして実施可能な、流れ図である。
【図１５】本発明の実施形態の実施に適した、一般的なコンピュータシステムまたは集積回路システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の以下の詳細な説明では、本発明の１つ以上の実施形態に言及するが、本発明はそのような実施形態に限定されない。むしろ、詳細な説明は、あくまで例示のためのものである。図面に関連して本明細書に示す詳細な説明は、本発明がこれらの限定された実施形態を超えて拡張される際の、説明の目的のために提供されることを、当業者は容易に理解するであろう。
【００１９】
本発明の実施形態は、データ転送および／または通信システム内で転送される信号の、プリコーディングを可能にする方法および装置を実施する。さらに、本発明の方法および装置は、ＤＳＬシステムなどの通信システムを強化してもよいその他の特徴の実施を可能にする。本開示を読んだ後で当業者によって理解されるように、本発明の実施形態が使用されてもよいシステムには、ＡＤＳＬ回線、ＶＤＳＬ回線、ならびに／あるいは、本発明を実際的なものにする、その他の任意のデータ転送および／または通信システムの、構成要素および／または回線が含まれてもよい。本明細書で使用する場合、「データ転送システム」および「通信システム」という用語は、本発明が実施および／または使用されてもよいあらゆるシステムに及ぶことが意図されており、また、一般に、交換可能であることが意図されている。
【００２０】
以下でより詳細に説明するように、本発明の１つ以上の実施形態によるプリコーディングおよびプリコーダの実施は、通信装置（例えば、コントローラ、ＤＳＬオプティマイザ、ＤＳＬＡＭ、ＬＴ装置、ＲＴ装置、ＤＳＬモデムなど）の一部であってもよい。当業者によって理解されるように、そのような実施は、（再び、例えばモデムなどの）ローカル装置内の、ならびに／あるいは、（例えば、ＤＳＬオプティマイザ、動的スペクトルマネージャ、またはスペクトル管理センタの中の、あるいはそれらとしての）コントローラなどの、リモート装置内の、ならびに／あるいは、さまざまな位置に配置されてもよい装置の組み合わせ内の、プリコーディング制御ユニットによって制御および／または支援されてもよい。プリコーディング制御ユニットは、任意の場所に配置されてもよい。一部の実施形態では、プリコーディング制御ユニットを有するコントローラは、ＤＳＬ  ＣＯ内に存在し、一方、その他の場合には、ＣＯの外部に配置されたサードパーティによって動作させられてもよい。本発明の実施形態に関連して使用可能なコントローラおよび／またはプリコーディング制御ユニットの、構造、プログラミング、およびその他の特有の特徴は、本開示を検討した後、当業者にとって明白になるであろう。
【００２１】
ＤＳＬオプティマイザ、動的スペクトル管理センタ（ＤＳＭセンタ）、「スマート」モデム、および／またはコンピュータシステムなどの、コントローラは、本発明のさまざまな実施形態に関連して説明する、動作データおよび／またはパフォーマンスパラメータ値を収集および解析するために使用されてもよい。コントローラおよび／またはその他の構成要素は、コンピュータによって実施される装置、または装置の組み合わせであってもよい。一部の実施形態では、コントローラは、通信回線に結合されたモデムまたはその他の通信装置から、遠く離れた場所にある。その他の場合、コントローラは、モデム、ＤＳＬＡＭ、ＬＴ装置、またはその他の通信システム装置に直接接続され、それにより「スマート」モデムを作成する装置として、一方または両方の「ローカル」装置（すなわち、通信回線に直接結合された装置、またはそのようなローカル装置の一部）と一緒に置かれてもよい。「結合され（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」および「接続され（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」などの語句は、本明細書では、２つの要素および／または構成要素の間の接続を記述するために使用され、直接結合されること、あるいは、例えば、必要に応じて、１つまたは複数の介在する要素を経由して、または無線接続を経由して、間接的に結合されることを意味することが意図されている。
【００２２】
本発明の実施形態の、以下の例のいくつかは、例示的通信システムとしてのベクトル化ＡＤＳＬおよび／またはＶＤＳＬシステムに関連して使用される。これらのＤＳＬシステム内では、例示的ＤＳＬシステムの動作、ならびに、システム上のカスタマ（「ユーザ」とも呼ばれる）および／または装置から入手可能な、情報および／またはデータを記述するための、特定の規約、規則、プロトコルなどが使用されてもよい。ただし、当業者によって理解されるように、本発明の実施形態はさまざまな通信システムに適用されてもよく、本発明はいかなる特定のシステムにも限定されない。
【００２３】
さまざまなネットワーク管理要素が、ＡＤＳＬおよびＶＤＳＬ物理層リソースの管理のために使用され、ここで、要素とは、ＡＤＳＬまたはＶＤＳＬモデムペアの全体内の、あるいは個々の端における、パラメータまたは関数を意味する。ネットワーク管理フレームワークは、１つ以上の管理対象ノードからなり、各管理対象ノードはエージェントを含む。管理対象ノードは、ルータ、ブリッジ、スイッチ、モデム、またはその他であってもよい。少なくとも１つのＮＭＳ（ネットワーク管理システム）（しばしばマネージャとも呼ばれる）が、管理対象ノードを監視および制御し、ＮＭＳは、通常、一般的なＰＣまたはその他のコンピュータをベースにしている。場合によっては、ＮＭＳは、要素管理システム（ＥＭＳ）とも呼ばれる。ネットワーク管理プロトコルが、マネージャおよびエージェントによって、管理情報およびデータの交換のために使用される。管理情報の単位は、オブジェクトである。関連するオブジェクトの集合は、管理情報ベース（ＭＩＢ）として定義される。
【００２４】
図１は、さまざまなＡＤＳＬおよびＶＤＳＬシステムに適用される、Ｇ．９９７．１標準（Ｇ．ｐｌｏａｍ）による参照モデルシステムを示す。この参照モデルシステムは、当業者によく知られており、この中で本発明の実施形態が実施されてもよい。このモデルは、ＡＤＳＬ１（Ｇ．９９２．１）、ＡＤＳＬ−Ｌｉｔｅ（Ｇ．９９２．２）、ＡＤＳＬ２（Ｇ．９９２．３）、ＡＤＳＬ２−Ｌｉｔｅ（Ｇ．９９２．４）、ＡＤＳＬ２＋（Ｇ．９９２．５）、ＶＤＳＬ１（Ｇ．９９３．１）、およびその他の出現しつつあるＧ．９９３．ｘ  ＶＤＳＬ標準、ならびに、Ｇ．９９１．１およびＧ．９９１．２  ＳＨＤＳＬ標準など（すべて、ボンディングあり、またはボンディングなし）の、スプリッタを含む、または含まない、さまざまな標準を満たしているＡＤＳＬおよびＶＤＳＬシステムに適用される。これらの標準、それに対する変形、およびＧ．９９７．１標準に関連したそれらの使用は、すべて、当業者によく知られている。
【００２５】
Ｇ．９９７．１標準は、Ｇ．９９７．１で定義されたクリア・エンベッディド・オペレーション・チャネル（ｃｌｅａｒ  ｅｍｂｅｄｄｅｄ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｃｈａｎｎｅｌ（ＥＯＣ））に基づく、ＡＤＳＬおよびＶＤＳＬ転送システムのための物理層管理と、Ｇ．９９ｘ標準で定義されたインジケータビットおよびＥＯＣメッセージの使用とを規定する。さらに、Ｇ．９９７．１は、構成、障害、およびパフォーマンス管理のための、ネットワーク管理要素の内容も規定する。これらの機能の実行において、システムは、アクセスノード（ＡＮ）において入手可能な、およびアクセスノード（ＡＮ）から収集可能な、さまざまな動作データを利用する。ＤＳＬ  ＦｏｒｕｍのＴＲ６９レポートには、さらに、ＭＩＢと、それがどのようにアクセスされてもよいかが示されている。図１で、カスタマの端末装置１１０は、ホームネットワーク１１２に結合されており、ホームネットワーク１１２は、さらに、ネットワーク終端ユニット（ＮＴ）１２０に結合されている。ＡＤＳＬシステムの場合、ＮＴ  １２０は、ＡＴＵ−Ｒ  １２２（例えば、ＡＤＳＬおよび／またはＶＤＳＬ標準のうちのいずれかによって定義される、場合によってはトランシーバとも呼ばれる、モデム）、あるいは、その他の任意の適切なネットワーク終端モデム、トランシーバ、またはその他の通信ユニットを含む。ＶＤＳＬシステム内のリモート装置は、ＶＴＵ−Ｒである。当業者によって理解されるように、そして、本明細書に記載するように、各モデムは、接続先の通信システムと相互作用を行い、また、通信システム内でのモデムのパフォーマンスの結果としての、動作データを生成してもよい。
【００２６】
ＮＴ  １２０は、さらに、管理エンティティ（ＭＥ）１２４を含む。ＭＥ  １２４は、任意の適用可能な標準および／またはその他の基準によって要求されるとおりに実行可能な、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、あるいは、ファームウェアまたはハードウェア内の回路状態機械などの、任意の適切なハードウェア装置であってもよい。ＭＥ  １２４は、パフォーマンスデータを収集して、そのＭＩＢ内に記憶する。ＭＩＢは、各ＭＥによって維持される、情報のデータベースであり、また、ＭＩＢは、ネットワーク装置から情報を収集して管理者コンソール／プログラムに提供するために使用される管理プロトコルであるＳＮＭＰ（簡易ネットワーク管理プロトコル）などの、ネットワーク管理プロトコルを介してアクセスされてもよく、あるいは、電気通信ネットワーク要素間での応答とコマンドとをプログラムするために使用される伝統的なコマンド言語である、ＴＬ１コマンドを介してアクセスされてもよい。
【００２７】
システム内の各ＡＴＵ−Ｒは、ＣＯ内またはその他のアップストリームかつ／または中央の位置内の、ＡＴＵ−Ｃに結合される。ＶＤＳＬシステムにおいては、システム内の各ＶＴＵ−Ｒは、ＣＯ内またはその他のアップストリームかつ／または中央の位置（例えば、ＯＮＵ／ＬＴ、ＤＳＬＡＭ、ＲＴなどの、任意の回線終端装置）内の、ＶＴＵ−Ｏに結合される。図１では、ＡＴＵ−Ｃ  １４２は、ＣＯ  １４６内のアクセスノード（ＡＮ）１４０に位置している。当業者によって理解されるように、ＡＮ  １４０は、ＤＳＬＡＭ、ＯＮＵ／ＬＴ、ＲＴなどの、ＤＳＬシステム構成要素であってもよい。ＭＥ  １４４は、同様に、ＡＴＵ−Ｃ  １４２に関するパフォーマンスデータのＭＩＢを維持する。当業者によって理解されるように、ＡＮ  １４０は、ブロードバンドネットワーク１７０、またはその他のネットワークに結合されてもよい。ＡＴＵ−Ｒ  １２２とＡＴＵ−Ｃ  １４２とはループ１３０によって結合され、ループ１３０は、ＡＤＳＬ（およびＶＤＳＬ）の場合は、一般に、その他の通信サービスも搬送する電話ツイストペア線である。
【００２８】
図１に示すインタフェースのうちのいくつかは、動作および／またはパフォーマンスデータの決定と収集とのために使用されてもよい。図１内のインタフェースが、別のＡＤＳＬおよび／またはＶＤＳＬシステムインタフェース方式と違わない範囲内までは、システムは当業者によく知られており、また、差異は、当業者にとって既知であり明白である。Ｑインタフェース１５５は、オペレータのＮＭＳ  １５０と、ＡＮ  １４０内のＭＥ  １４４との間のインタフェースを提供する。Ｇ．９９７．１標準で規定されたすべてのパラメータは、Ｑインタフェース１５５において適用される。ＭＥ  １４４内でサポートされる近端パラメータは、ＡＴＵ−Ｃ  １４２から得られ、一方、ＡＴＵ−Ｒ  １２２からの遠端パラメータは、Ｕインタフェース上の２つのインタフェースのうちのいずれかによって得られてもよい。埋め込みチャネル１３２を使用して送信され、ＰＭＤ層において提供される、インジケータビットとＥＯＣメッセージとは、必要なＡＴＵ−Ｒ  １２２パラメータをＭＥ  １４４内で生成するために使用されてもよい。あるいは、ＭＥ  １４４によって要求された場合にＡＴＵ−Ｒ  １２２からパラメータを取得するために、ＯＡＭ（オペレーション、アドミニストレーション、およびマネジメント）チャネルと、適切なプロトコルとが使用されてもよい。同様に、ＡＴＵ−Ｃ  １４２からの遠端パラメータは、Ｕインタフェース上の２つのインタフェースのうちのいずれかによって得られてもよい。ＰＭＤ層において提供される、インジケータビットとＥＯＣメッセージとは、必要なＡＴＵ−Ｃ  １４２パラメータをＮＴ  １２０のＭＥ  １２４内で生成するために使用されてもよい。あるいは、ＭＥ  １２４によって要求された場合にＡＴＵ−Ｃ  １４２からパラメータを取得するために、ＯＡＭチャネルと、適切なプロトコルとが使用されてもよい。
【００２９】
（本質的にループ１３０である）Ｕインタフェースにおいては、２つの管理インタフェースが、１つはＡＴＵ−Ｃ  １４２（Ｕ−Ｃインタフェース１５７）において、１つはＡＴＵ−Ｒ  １２２（Ｕ−Ｒインタフェース１５８）において存在する。インタフェース  １５７は、ＡＴＵ−Ｃ近端パラメータを、ＡＴＵ−Ｒ  １２２がＵインタフェース１３０を越えて取得するために提供する。同様に、インタフェース１５８は、ＡＴＵ−Ｒ近端パラメータを、ＡＴＵ−Ｃ  １４２がＵインタフェース１３０を越えて取得するために提供する。該当するパラメータは、使用されているトランシーバ標準（例えば、Ｇ．９９２．１またはＧ．９９２．２）に依存してもよい。Ｇ．９９７．１標準は、Ｕインタフェースを横切る任意選択のＯＡＭ通信チャネルを規定する。このチャネルが実装されている場合、ＡＴＵ−ＣとＡＴＵ−Ｒとのペアは、物理層ＯＡＭメッセージを伝送するためにこのチャネルを使用してもよい。したがって、そのようなシステムのトランシーバ１２２、１４２は、それらのそれぞれのＭＩＢ内に維持されているさまざまな動作およびパフォーマンスデータを共有する。
【００３０】
ＡＤＳＬ  ＮＭＳに関するさらなる情報は、「ＡＤＳＬ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」と題されたＤＳＬ  Ｆｏｒｕｍ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＴＲ−００５（ＡＤＳＬ  Ｆｏｒｕｍ、１９９８年３月）に見出すことができる。さらに、「ＣＰＥ  ＷＡＮ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ」と題されたＤＳＬ  Ｆｏｒｕｍ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＴＲ−０６９（２００４年５月）にも見出すことができる。最後に、「ＬＡＮ−Ｓｉｄｅ  ＤＳＬ  ＣＰＥ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ」と題されたＤＳＬ  Ｆｏｒｕｍ  Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｔｅｘｔ  ＴＲ−０６４（２００４年５月）にも見出すことができる。これらの文献は、ＣＰＥ側管理のためのさまざまな状況を扱い、その中の情報は当業者によく知られている。ＶＤＳＬに関するさらなる情報は、ＩＴＵ標準Ｇ．９９３．１（「ＶＤＳＬ１」と呼ばれることもある）、および出現しつつあるＩＴＵ標準Ｇ．９９３．２（「ＶＤＳＬ２」と呼ばれることもある）、ならびに、進行中のいくつかのＤＳＬ  Ｆｏｒｕｍ作業テキストに見出すことができ、これらはすべて当業者に知られている。例えば、追加情報は、「ＶＤＳＬ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ」と題されたＤＳＬ  ＦｏｒｕｍのＴｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＴＲ−０５７（２００３年２月）（旧ＷＴ−０６８ｖ５）、および「ＦＳ−ＶＤＳＬ  ＥＭＳ  ｔｏ  ＮＭＳ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ」と題されたＴｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＴＲ−０６５（２００４年３月）、ならびに、ＶＤＳＬ１およびＶＤＳＬ２  ＭＩＢ要素のためのＩＴＵ標準Ｇ．９９７．１の出現しつつある改訂版、またはＡＴＩＳ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｄｒａｆｔ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｒｅｐｏｒｔ（ＮＩＰＰ−ＮＡＩ−２００５−０３１）で入手可能である。
【００３１】
同じバインダ（ｂｉｎｄｅｒ）を共有する回線が、同じ回線カード上で終端することは、ＡＤＳＬにおけるよりも、ＶＤＳＬにおいて、より一般的である。ただし、同一バインダ回線の共通終端は同様に行われてもよいため、ｘＤＳＬシステムの以下の説明は、ＡＤＳＬに拡張されてもよい（特に、ＡＤＳＬおよびＶＤＳＬの両方を処理する、より新しいＤＳＬＡＭにおいて）。複数のトランシーバペアが動作中および／または利用可能である、ＤＳＬプラントの一般的なトポロジにおいては、マルチペアバインダ（またはバンドル）内で、各加入者ループの一部が、他のユーザのループと一緒に置かれる。ペデスタルの後、カスタマ構内設備（ＣＰＥ）の非常に近くで、ループは引き込み線の形態を取り、バンドルを出る。したがって、加入者ループは、２つの異なる環境を横切る。ループの一部はバインダの内部に配置されてもよく、そこでは、ループは外部の電磁インタフェースからは遮蔽される場合があるが、クロストークが発生しやすい。ペデスタルの後、このペアが引き込み線のほとんどにわたって他のペアから遠く離れている場合、引き込み線はクロストークには影響されないことが多いが、引き込み線は遮蔽されていないため、転送は電磁妨害によって、同様により大きく損なわれる可能性がある。多くの引き込み線は、それらの中に２〜８のツイストペア線を有し、家庭への複数のサービス、またはそれらの回線のボンディング（１つのサービスの多重化および逆多重化）の状況においては、引き込み線セグメント内で、それらの回線間に、追加のかなりのクロストークが発生する可能性がある。
【００３２】
一般的な、例示的ＤＳＬ配備シナリオを、図２に示す。合計（Ｌ＋Ｍ）個のユーザ２９１、２９２のすべての加入者ループは、少なくとも１つの共通バインダを通過する。各ユーザは、専用の回線を介して中央局（ＣＯ）２１０、２２０に接続される。ただし、各加入者ループは、異なる環境および媒体を通過してもよい。図２では、Ｌ個のカスタマまたはユーザ２９１が、光ファイバ２１３と銅ツイストペア線２１７との組み合わせを使用して、ＣＯ  ２１０に接続されており、これは一般に、ファイバ・ツー・ザ・キャビネット（ＦＴＴＣａｂ）またはファイバ・ツー・ザ・カーブと呼ばれる。ＣＯ  ２１０内のトランシーバ２１１からの信号は、ＣＯ  ２１０および光ネットワークユニット（ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｕｎｉｔ（ＯＮＵ））２１８内の、光回線終端装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｉｎｅ  ｔｅｒｍｉｎａｌ）２１２および光ネットワーク終端装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ  ｔｅｒｍｉｎａｌ）２１５によって変換される。ＯＮＵ  ２１８内のモデム２１６は、ＯＮＵ  ２１８とユーザ２９１との間の信号のためのトランシーバとしての役割を果たす。
【００３３】
ＣＯ  ２１０、２１８、およびＯＮＵ  ２２０（ならびに、その他）などの位置で共通終端するユーザの回線は、ベクトル化などの、連係したやり方で動作させられてもよい。ベクトル化された通信システム（ベクトル化ＡＤＳＬおよび／またはＶＤＳＬシステムなど）においては、信号および処理の連係が達成されてもよい。ダウンストリームベクトル化は、ＤＳＬＡＭまたはＬＴからの、複数回線の転送信号が、共通のクロックおよびプロセッサを用いて共同生成される場合に発生する。そのような共通クロックを有するＶＤＳＬシステムにおいては、ユーザ間のクロストークは、各トーンについて別々に発生する。したがって、多くのユーザについてのダウンストリームトーンのそれぞれは、共通ベクトルトランスミッタによって別個に生成されてもよい。同様に、アップストリームベクトル化は、複数回線の信号を共同受信するために、共通のクロックおよびプロセッサが使用される場合に発生する。そのような共通クロックを有するＶＤＳＬシステムにおいては、ユーザ間のクロストークは、各トーンについて別々に発生する。したがって、多くのユーザについてのアップストリームトーンのそれぞれは、共通ベクトルレシーバによって別個に処理されてもよい。
【００３４】
残りのＭ個のユーザ２９２のループ２２７は、銅ツイストペア線のみであり、このシナリオは、ファイバ・ツー・ザ・エクスチェンジ（ＦＴＴＥｘ）と呼ばれる。可能であり、かつ経済的に実現可能である限り、ＦＴＴＣａｂの方がＦＴＴＥｘよりも好ましく、その理由は、それにより、加入者ループの銅部分の長さが減少し、したがって、達成可能な速度が増加するからである。ＦＴＴＣａｂループの存在は、ＦＴＴＥｘループに問題を引き起こす可能性がある。さらに、ＦＴＴＣａｂは、将来、ますます普及したトポロジとなることが期待される。このタイプのトポロジは、かなりのクロストーク干渉をもたらす可能性があり、また、さまざまなユーザの回線が、それらが動作する特定の環境のため、異なるデータ搬送およびパフォーマンス能力を有することを意味する可能性がある。トポロジは、ファイバ供給の「キャビネット」回線と交換回線とが、同じバインダ内で混合されることが可能であるようなものであってもよい。
【００３５】
図２からわかるように、ＣＯ  ２２０からユーザ２９２への回線は、ＣＯ  ２１０とユーザ２９１との間の回線によって使用されていない、バインダ２２２を共有する。さらに、別のバインダ２４０が、ＣＯ  ２１０およびＣＯ  ２２０と、それらのそれぞれのユーザ２９１、２９２との間のすべての回線に共通している。図２では、遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）２８２と近端クロストーク（ＮＥＸＴ）２８１とが、ＣＯ  ２２０において一緒に置かれた回線２２７のうちの少なくとも２本に影響するものとして示されている。
【００３６】
当業者によって理解されるように、これらの文献に記載された動作データおよび／またはパラメータのうちの少なくとも一部は、本発明の実施形態に関連して使用されてもよい。さらに、システムの説明のうちの少なくとも一部は、同様に、本発明の実施形態に適用可能である。ＤＳＬ  ＮＭＳから入手可能な、さまざまなタイプの動作データおよび／または情報は、その中に見出されてもよく、その他は、当業者に知られている可能性がある。
【００３７】
ベクトル化ＤＭＴチャネル（アップストリームおよびダウンストリームの両方）は、同期化され、ディジタル的に二重化されたＤＳＬシステム内で、単純な行列方程式によって特徴付けられる。
Ｙ＝ＨＸ＋Ｎ          式（１）
上式で、Ｈは、１つのトーン上の挿入損失およびクロストークを記述し、使用される入力および出力の数に依存する、複素行列であり、ファントムモード信号チャネルなどの特殊なチャネルが使用される場合の非正方バージョンのＨを含む。Ｈは、通常、差分のみのベクトル化についてはサイズＵ×Ｕ（ファントムモード信号を用いる完全な両側ベクトル化では（２Ｕ−１）×（２Ｕ−１））の正方行列である。Ｈは、各トーンについて異なる行列であってもよく、通常は、アップストリーム方向とダウンストリーム方向とで同じではない。Ｈは、ＱＲ因数分解を使用して、Ｈ＝ＱＲあるいはＨ＝ＲＱに因数分解されてもよく、ここで、Ｒは下三角行列であり、Ｑはユニタリ行列であり、そのため、ＱＱ＊＝Ｑ＊Ｑ＝Ｉである。当業者は、因数分解における行列Ｑが、当技術分野で場合によっては行われることがあるように、Ｑ＊によって同等に表されてもよいということを、そしてさらに、本明細書全体を通して、本発明は、Ｑの代わりにＱ＊を用いて同等に記載されてもよいということを、そしてさらに、同様に、Ｑ＊の代わりにＱを用いて同等に記載されてもよいということを、理解するであろう。ダウンストリーム受信については、Ｒｎｎ−１／２で示される、ノイズ空間相関行列の逆平方根を、Ｈに左から掛けることにより、等価の理論的なＨｅｑが計算される。ノイズ空間相関行列Ｒｎｎが、チャネルについての最悪ケースのノイズを表すように選択された場合、等価の理論的なＨｅｑは、しばしば、最悪ケースノイズ等価チャネル行列と呼ばれる。最悪ケースノイズ等価チャネル行列は、最悪ケースノイズについてのＱおよびＲ行列をもたらすために、ＱＲ因数分解を使用して因数分解されてもよい。
【００３８】
本発明の実施形態は、（ＤＭＴ  ＶＤＳＬ片側または両側転送などの）マルチユーザダウンストリームベクトル化通信を特徴付ける、ＲＱ因数分解におけるＲ行列とＱ行列とを含む。Ｒ＝ＳＧにおけるＧ行列（ここで、Ｓは、三角行列Ｇの対角要素がすべて１であるように強いる、対角スケーリング行列である）は、その行のそれぞれにおけるプリコーダ係数（ｇｕ，ｊ）の組として認識される。これらのプリコーダ係数は、各ユーザによって使用される各トーンによって変化してもよく、また、各トーンについて選択されるユーザの順序に依存してもよい。
【００３９】
転送におけるプリコーダには、トムリンソン・ハラシマ（Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ  Ｈａｒａｓｈｉｍａ（ＴＨ））プリコーダと、フレキシブルプリコーダという、２つの従来のアプローチがある。両方とも、非ＤＳＬ適用例において用途を見出してきたが、ベクトル化ＤＭＴ  ＤＳＬのシステム構成に従う特別な特性を組み込む、本発明の実施形態と同等であるとして混同されるべきではない。Ｖ．３４、Ｖ．９０、およびＶ．９２音声帯域モデム標準のフレキシブルプリコーダは、時間的プリコーダ（すなわち、時間的に適用される）であり、トランスミッタとレシーバとの両方において、隣接時間決定の使用を必要とする。ダウンストリームＤＳＬレシーバにおける、他の「ユーザ」次元への適用は、不可能であり、その理由は、必要とされる「隣接決定」は物理的に離れた位置にあり、１つのレシーバ内ではアクセス不可能なためである。したがって、フレキシブルプリコーディングは、ＤＳＬにおける片側ベクトル化ＤＭＴのための実施可能な選択肢ではない。
【００４０】
チャネルによって追加される正確な干渉（例えば、ベクトル化ＤＭＴ  ＶＤＳＬなどのｘＤＳＬシステムにおけるクロストーク）が、レシーバによってではなく、トランスミッタによって、あらかじめ知られている場合、プリコーダは効果的である。ベクトル化ＤＭＴ  ＶＤＳＬのダウンストリーム転送については、最大のクロストークは、通常、同じバインダ内の他のユーザから生じる。一般的なバインダ内のダウンストリーム転送信号は、バインダ内のすべての回線が同じ装置（例えば、回線終端装置（ＬＴ）またはＤＳＬＡＭ）から発する場合、既知である。ＴＨプリコーダは、トランスミッタ側のみにおける「隣接」決定（ベクトル化ＤＭＴシステム内でトランスミッタ側において入手可能なものなど）を必要とする。ただし、ＴＨプリコーダは、その出力が特定の領域にわたって均一に分布し、かつ時間的に独立した値を有しているなどの、特定の特性をもたらす定常仮定を有する。これらの同じ特性は、ベクトル化ＤＭＴについての「ユーザ次元」においても望ましいが、ＴＨにおいて仮定された時間領域に代わる、空間的非定常ユーザ領域については必ずしも保証されない。さらに、よく知られている従来のＴＨは、各トーンのひとつひとつのＤＭＴシンボルについて、絶えずリセットおよび始動される場合、効率が失われる。
【００４１】
マルチユーザプリコーダは、モニック三角Ｇ行列の行を、各ユーザについての、以前にエンコーディングされたユーザのシンボルに関する係数の組として使用する。これらの行は、ユーザによって変化する。ＤＭＴシステムでは、各トーンについて独立したＧが存在する。さらに、任意の特定のトーンについての、各ユーザ上のコンステレーションサイズは、異なってもよい。したがって、本発明の一部の実施形態では、処理の発生時に、プリコーディングされるコンステレーションサイズに適合するように、モジュロ演算（「ｍｏｄ」と略記）を変更する。
【００４２】
ＤＳＬシステムなどの通信システムは、転送環境の時間変化を経験する。そのような時間変化は、例えば、温度変化、部品の変化、機械的ストレス、およびその他の理由による、マルチ回線チャネルの変化を含んでもよい。時間変化は、さらに、他の回線からのクロストーク、または高周波トランスミッタ（例えば、ＡＭトランスミッタ、およびアマチュア無線従事者）からの干渉などの、ノイズ源の変化による、受信ノイズの変化を含む。クロストークノイズは、さらに、クロストーク結合の変化により、または、クロストーク源がオンおよびオフにされることにより変化する場合がある。最後に、時間変化は、ベクトル化ＤＳＬシステム内で活動を増加するユーザ、および転送を停止するか、さもなければ活動を低減する、ベクトル化ＤＳＬシステムのユーザを含む。
【００４３】
本発明の実施形態では、ＤＭＴ変調を用いるベクトル化ＤＳＬシステム内で「調節可能な」プリコーディングを使用する。調節可能なプリコーディングを使用する本発明の実施形態は、改善されたＤＳＬシステム動作を提供する２つの特徴を含んでもよい（ただし、必ずしもそれらに限定されない）。第１に、「適応」プリコーディングは、時間変化のためパフォーマンスに影響する、チャネルおよび／またはノイズ状態などの変化に適応するという意味での、プリコーディング（例えば、Ｒおよび／またはＱ行列、プリコーディング係数など）の調節を可能にする。さらに、本発明の実施形態は、電力制限および規則などに対応するように、プリコーディング中に、減算、ｍｏｄ、およびディザ（またはこれらの機能のサブコンビネーション）が、選択的および／または適切に、使用／適用されるという意味での、「動的」プリコーディングも提供する。
【００４４】
適応システムにおいては、チャネル、およびノイズの時間変化に対応するために、行列Ｒまたは行列Ｑのいずれか、あるいは両方は、必要なだけ頻繁に、（ＤＳＬオプティマイザなどの）コントローラによって更新されてもよい。そのような更新は、（例えば、チャネル行列Ｈへの、またはノイズ空間相関Ｒｎｎへの変更によって）直接的に、あるいは、（例えば、ベクトル化ＤＳＬシステムのユーザのビットテーブルへの、またはゲインテーブルへの変更によって、あるいは、ベクトル化ＤＳＬシステムのユーザについての、（トーン内での）プリコーディング順序の変更によって）間接的にトリガされてもよい。
【００４５】
プリコーダは、ＤＭＴシンボルごとに再初期化され、また、モジュロ演算だけでなくコンステレーションも変化するため、本発明の実施形態は、ユーザおよびコンステレーションによって変化するディザ信号を追加してもよい。この追加されるディザは、プリコーダ出力ユーザ値が、相互に独立していることを、そして、入力エネルギー以上の（そして、通常は、ほんの少し高い）エネルギーの領域にわたる分布において均一であることを保証するために、現在のユーザ転送についての転送領域にわたって均一である。ディザは、以前には、漸近定理を証明するための理論的抽象化としてのみ使用されていたが、ベクトル化ＤＭＴ  ＤＳＬプリコーディング状況に伴う可能性がある不均一性の解決のために提案されたことはない。本発明の実施形態は、さらに、プリコーディングのエネルギー効率を向上するための、奇数のビットを有するコンステレーションについての、正方形からチェッカーボードへのマッピングも含む。
【００４６】
ディザおよび正方形マッピングは、より高いパフォーマンスのプリコーダをレシーバが理解していることを必要とする、ＶＤＳＬ１およびＶＤＳＬ２標準からの逸脱を引き起こす。しかし、他の実施形態では、レシーバにおいてｍｏｄ演算がサポートされている限り、非協調的な、しかし標準準拠のレシーバのために、わずかなエネルギー損失で両方が取り除かれてもよい。最後に、レシーバがｍｏｄ演算もサポートしていない場合、トランスミッタは、ｍｏｄを使用せずに「減算」を実行してもよい。そのような単純な減算器は、場合によっては、特に、レシーバにおけるクロストーク電力が、除去されることができないバックグラウンドノイズよりもかなり大きく、しかし、レシーバにおける信号電力よりもかなり小さい場合には、大きなゲインを提供してもよい。不当な電力ペナルティを避けるために、ｍｏｄ演算をサポートしない、レシーバ内での単純な減算の使用は選択的であってもよく、減算機能の使用が望ましくない電力環境では、減算機能はオフにされてもよい。
【００４７】
この場合、ｍｏｄを使用しない減算は、レシーバにおける大きな信号対雑音比（ＳＮＲ）ゲインを提供し（クロストークが完全に除去されるため）、一方、転送エネルギーはわずかに増加するのみである（減算されるいかなる信号の大きさも、所望の信号の大きさよりもはるかに小さいため）。そのような条件（すなわち、信号電力＞＞クロストーク電力＞＞バックグラウンドノイズ電力）が満足されない場合、減算は、負のゲインをもたらす可能性がある。したがって、信号、クロストーク、およびノイズ電力レベルに依存した、減算の動的利用が使用されてもよい。以前のシステムは、減算の使用を明白に回避していたが、その理由は、場合により、潜在的に大きな転送電力の増加のため、または、Ｈが行優位であるため、そのような減算は不要という仮定のためである。しかし、「信号電力＞＞クロストーク電力＞＞バックグラウンドノイズ電力」という条件は、ベクトル化ＤＭＴ  ＶＤＳＬではしばしば発生し、したがって、減算は、動的に使用される場合、ゲインをもたらす可能性がある。この条件は、満足された場合、無視できないクロストーク干渉の事前減算を可能にする。言い換えると、信号電力＞＞クロストーク電力＞＞バックグラウンドノイズ電力、という条件は、電力比しきい値を超過する、信号電力とクロストーク電力の比として特徴付けることが可能である（例えば、当業者によって理解されるように、１０：１の信号電力とクロストーク電力の比が、場合によっては適切であってもよいが、条件および状況によっては、その他の比が使用されてもよい）。
【００４８】
図３Ａは、ベクトル化ＤＳＬトランスミッタ３００（例えば、ＤＳＬＡＭまたはその他のアップストリーム端装置において見出されるタイプ）に関連する、本発明の一実施形態を示す。Ｕ本の回線のペイロードデータ３１０は、フレーマ３２０に提供され、フレーマ３２０は、当業者によって理解されるように、Ｕ本の回線のためのスクランブリングおよびＦＥＣコーディング３２５、ならびにその他の処理を含んでもよい。データは、回線内でインタリーバ３３０に送られてもよく、そこではインパルスノイズが問題である。各ユーザのデータは、エンコーダ３４０においてエンコーディングされ、エンコーダ３４０は複素数のデータストリームをＵ個出力する（ここで、Ｘｕは回線ｕのエンコーダからのものである）。以下でより詳細に説明するマルチユーザプリコーダ３５０は、プリコーダの入力３５１に送られる各Ｘｕに、ユーザ１からのデータから開始して、順次、対処する。プリコーダ出力３５３からのデータには、行列Ｑ  ３５８が乗算され、結果として、３４８における転送に先立って、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット３４５に送られる。当業者によって理解されるように、ＩＦＦＴユニット３４５は、各ユーザのデータを蓄積し、それにより、所与のユーザからの十分なデータがプリコーディングされてユニット３４５に送られた場合に、適切なフーリエ変換が実行されることを可能にする。
【００４９】
マルチユーザプリコーダ３５０は、例えばユーザｕについてのフィードバック減算項ｇｕ，ｕ−１・Ｘ’ｕ−１＋ｇｕ，ｕ−２・Ｘ’ｕ−２＋．．．＋ｇｕ，１・Ｘ’１を使用することによって、既知のダウンストリーム干渉を除去する、ユーザ可変フィードバックフィルタ３５２を含む。図３Ａに示す例示的実施形態においては、Ｘ’値はプリコーダ出力３５３から、Ｇ行列値はコントローラから得られる。一部の実施形態では、フィルタ３５２は、コントローラ３５５によって制御されてもよい。例えば、トランスミッタが減算のみを使用している場合（すなわち、レシーバがディザ機能もｍｏｄ機能も有さない場合）、コントローラ３５５は、電力条件が減算単独には不適切な場合は、フィルタ３５２に、オフにするための指示を提供する。プリコーダ３５０は、さらに、単独で適応的に動作を変更するように、プログラムされ、かつ／または装備されていてもよい。
【００５０】
一部の実施形態では、コントローラ３５５は、必要に応じて、または適宜、プリコーダ３５０（例えば、ユニット３５２内のＧ行列、ユニット３５８内のＱ行列、ユニット３５６内のモジュロ演算、および／または、ユニット３５４内のディザ）を更新してもよい。そのような更新は、ＤＳＬシステムについての関連情報（例えば、チャネルＨに関する更新された情報、および／または、最悪ケースのノイズ空間相関行列Ｒｎｎ）をコントローラ３５５が取得した後で発生してもよい。そのような更新された情報は、新しいチャネル情報および／または新しい最悪ケースノイズを考慮に入れるために、Ｇ行列および／またはＱ行列の更新をトリガしてもよい。あるいは、コントローラは、Ｇ行列および／またはＱ行列の更新された係数値、モジュロ演算のための新しい設定値、ディザリング信号のための新しい設定値などを、１つ以上のレシーバモジュールから直接取得してもよい。さらに、コントローラは、ベクトル化ＤＳＬトランスミッタのビットテーブルおよびゲインテーブルの新しい設定値を、１つ以上のレシーバが要求した後で、プリコーダ３５０を更新してもよい。最後に、コントローラは、ベクトル化ＤＳＬシステムの１個以上のユーザがオフにされた後で、または、ベクトル化ＤＳＬシステムに１個以上のユーザが追加された後で、プリコーダ３５０を更新してもよい。これらの適応および／または動的機能のうちの１つ、いくつか、またはすべてを実行可能な、適応マルチユーザプリコーダの使用は、以前に提案されたことはない。
【００５１】
（以下でより詳細に説明する、ｍｏｄ  Δｕを使用した）３５６におけるモジュロ演算の適用の前に、任意選択のディザ信号Ｄｕが３５４において提供されてもよい。ディザが使用されない場合は、本出願を通して、Ｄｕ＝０であることを、当業者は同様に理解するであろう。
【００５２】
ディザは任意選択であるが、モジュロ演算プリコーダを使用した、レシーバモジュロ演算は必須である。トランスミッタ３００内のプリコーダ３５０によって使用される、どのように特殊な信号調整も、各レシーバはサポートしなければならない。上記のように、プリコーダは、ＤＳＬオプティマイザ（例えば、コンピュータ、コンピュータシステム、プロセッサ、コンピュータプログラムプロダクト、ＩＣなど）などの、コントローラによって動的に有効または無効にされてもよい。図３Ａに示す、トランスミッタ内のＩＦＦＴと標準的なＤＳＬエンコーダとの間で、プリコーダは、一般に、エンコーディングされた信号Ｘｕの各（実数または虚数）次元に対して独立に動作してもよく、その一例を図３Ｃに示す。以下でより詳細に説明するように、本発明の実施形態は、さらに、Ｘｕの実数および虚数次元に対して合同で動作するプリコーダも含み、その一例を図３Ｄに示す。
【００５３】
図３Ｃにおいて、信号Ｘｕの実数成分は、フィルタ３５１−Ｒによって取り除かれ、一方、信号Ｘｕの虚数成分は、フィルタ３５１−Ｉによって取り除かれる。実数成分は、実数成分プリコーダ３５０Ｃ−Ｒに供給され、そこでは、ユーザ可変フィードバックフィルタ３５２Ｃ−Ｒが、ユーザｕについてのフィードバック項Ｒｅ｛ｇｕ，ｕ−１・Ｘ’ｕ−１＋ｇｕ，ｕ−２・Ｘ’ｕ−２＋．．．＋ｇｕ，１・Ｘ’１｝を使用することによってＧ行列を適用し、それがＸｕについての入力データ値から減算される。ディザ３５４Ｃ−Ｒおよびｍｏｄ演算３５６Ｃ−Ｒが、使用中の場合は、適用されてもよい。プリコーダ３５０Ｃ−Ｒから出る値は、したがって、Ｘ’ｕの実数成分、すなわち、Ｒｅ｛Ｘ’ｕ｝である。
【００５４】
同様に、信号Ｘｕの虚数成分は、虚数成分プリコーダ３５０Ｃ−Ｉに供給され、そこでは、ユーザ可変フィードバックフィルタ３５２Ｃ−Ｉが、フィードバック項Ｉｍ｛ｇｕ，ｕ−１・Ｘ’ｕ−１＋ｇｕ，ｕ−２・Ｘ’ｕ−２＋．．．＋ｇｕ，１・Ｘ’１｝を使用することによってＧ行列を適用し、それがＸｕについての入力データ値から減算される。ディザ３５４Ｃ−Ｉおよびｍｏｄ演算３５６Ｃ−Ｉが、使用中の場合は、適用されてもよい。プリコーダ３５０Ｃ−Ｉから出る値は、したがって、Ｘ’ｕの虚数成分、すなわち、Ｉｍ｛Ｘ’ｕ｝である。プリコーダ３５０Ｃ−Ｒ、３５０Ｃ−Ｉの出力における２つの項は、次に、３５９における複素演算実装内のｊによる乗算を使用して組み合わされて、Ｘ’ｕが生成される。図３Ａのプリコーダ３５０と同様に、図３Ｃのプリコーダ３５０Ｃ−Ｒ、３５０Ｃ−Ｉは、任意選択で、コントローラ３５５によって制御されてもよい。
【００５５】
図３Ｄのプリコーディング方式は、図３Ｃのものに類似しているが、図３Ｄでは、モジュロ演算３５６Ｄは、実数および虚数次元の両方を入力として受け取り、Ｘ’ｕの実数および虚数次元を合同で出力するという点が異なる。その他の点では、図３Ｄの２つのプリコーダ３５０Ｄ−Ｒ、３５０Ｄ−Ｉの動作は、図３Ｃのプリコーダ３５０Ｃ−Ｒ、３５０Ｃ−Ｉの動作とほぼ同じである。
【００５６】
各次元について、エネルギーＥｘを有する信号（減算の前）からエネルギーＥ’ｘを有する信号（減算の後）に進むにつれての、エンコーダを使用したわずかなエネルギーの拡大が存在する。そのようなエネルギーの増加は、プリコーディング後の、隣接するコンステレーション点の間の最小距離を維持するために必要である。システム（例えば、ＤＳＬシステム）がほぼ最大のエネルギーを使用して動作している場合、エネルギーの増加は許容されない可能性があり、プリコーダ３５０への入力信号のエネルギーは適切に縮小されなければならない可能性がある。そのような要求されるエネルギー低減は、一般に、エネルギー損失（ｅｎｅｒｇｙ  ｌｏｓｓ）と呼ばれる。プリコーディングエネルギー損失は、ガウスコードがキャパシティに接近するとともに０になるが、そのような無損失プリコーディングは無限の遅延を必要とし、ここでは、その代わりに、遅延は有限であり、したがって、いくらかのエネルギー損失は不可避である。
【００５７】
量Δｕは、使用されるモジュロ演算（基本的には、最低の負要素−Δｕ／２と、最大の正要素Δｕ／２−ΔＭＩＮとを有する、２の補数演算であって、ここで、ΔＭＩＮは、信号の表現において使用される最小ステップサイズ）の基数（サークルサイズ）である。演算の、このモジュラスΔｕは、ユーザに依存し、特に、特定のトーン上でのそのユーザのエネルギーに依存する。したがって、プリコーダの各サイクル上でモジュラスが変化することが可能である。
【００５８】
フィードバックセクション３５２は、通常、ユーザｕについて、ｇｕ，ｕ−１・Ｘ’ｕ−１＋ｇｕ，ｕ−２・Ｘ’ｕ−２＋．．．＋ｇｕ，１・Ｘ’１である。第１サイクル上では（すなわち、回線／ユーザ１については）、フィードバックセクション３５２は、０（無）の出力を有する。そのトーンの最後のユーザについてのＵ−１項まで、各サイクルで、項の数は徐々に増加し、転送される値のエンコーディングと、続いて、プリコーディングとを行う。これらの項は、ラベル上の二重添え字ｇｉ，ｉ−ｊによって示される、やはりユーザとともに変化する係数を有する。第１の添え字ｉは、Ｇ内の行番号であり、一方、第２の添え字ｉ−ｊは、Ｇ内の列番号である。添え字ｊは、三角行列Ｇ内の対角要素ｇｉ，ｉから、ｇｉ，ｉ−ｊがどれだけ遠いかを表す。巡回演算のモジュラスは、各サイクルにおいて、コンステレーションのエネルギー、および、そのトーン上で転送されるビット数とともに変化する（これは、さらには、ビットスワッピングが任意のユーザのビット分布に変化を引き起こす場合は、時間とともに変化してもよい）。ユーザの順序付けは、ＤＭＴシンボルからＤＭＴシンボルへの間で、そしてトーンからトーンへの間で、変化してもよく、したがって、モジュラスの変化は多大であってもよい。この観察は、本発明の実施形態の適切な実施のために重要である。
【００５９】
さらに、フィードバックセクションは、三角行列Ｇの特性を活用してもよい技術を用いてもよい。Ｇ行列は、０に等しい、または０に十分に近いいくつかの要素を有することが観察された場合、「疎」行列として表されてもよい。その場合、当業者によってよく知られている、疎行列−密ベクトル乗算技術（ｓｐａｒｓｅ  ｍａｔｒｉｘ−ｄｅｎｓｅ  ｖｅｃｔｏｒ  ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を用いることによって、計算の節約が実現されてもよい。
【００６０】
図３Ｂは、図３Ａのトーナルプリコーダ３５０と互換性のある、シングルユーザレシーバを（例えば、ＣＰＥ位置において）実施する、ＤＳＬレシーバ３６０を示す。受信データ３４８は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニット３７０に送られ、その後、データは、データ処理ユニット３８０に送られる。データは、次に、デコーダ３９０に送られ、そこから、任意の必要とされる、デインタリーバ３９２、ＦＥＣデコーディングおよびデスクランブリング３９４、ならびにデフレーミング３９６に送られ、その後、ペイロードデータ３９８として提供される。
【００６１】
最初に、３８２において、スカラＳｕ−１が適用される。一部の実施形態では、Ｓｕ−１行列の内容および適用は、コントローラ３５５によって制御されてもよい。トランスミッタにおいて適用された任意のディザ信号Ｄｕは、３８４において除去され、各データ点は、プリコーダ内の３５６において適用された任意のモジュロ演算を使用して、３８６において処理される。
【００６２】
ユーザｕについて、所与のトーン上で搬送されるビット数，ｂｕが、偶数の場合は、次のようになる。
【数１】
0005638653.tif 000002
偶数のビットを有するコンステレーションについては、プリコーダは、わずかなエネルギー損失２ｂｕ／（２ｂｕ−１）を伴って、図３Ｃに示すように実数次元および虚数次元に適用されることが可能であり、プリコーディングが使用される場合は、そのサブチャネル上でビットを転送するために、いかなるローディングアルゴリズムコスト内にも、わずかなエネルギー増加２ｂｕ／（２ｂｕ−１）が反映されるべきである。
【００６３】
奇数のビットを有するコンステレーションについては、モジュロ演算が各次元に対して別個に作用する場合、ｍｏｄ演算のために、すべてのコンステレーション点を含む最小の正方形が使用されてもよい。例えば、ＡＤＳＬおよびＶＤＳＬにおけるｂ＝３に対応する、データ点４１０を有するラジアルコンステレーション４００が使用される場合、図４Ａに示す正方形４２０が、ｍｏｄ演算の境界（「テンプレート」と呼ばれることもある）として使用されてもよい。プリコーディングされた信号が、正方形４２０の内部で均一に分布していると仮定すると、次元当たりの新しい平均転送電力（Ｅ’ｘ）は、計算されることが可能である。この方法は、小さなコンステレーションについては、大きな損失をもたらす可能性があるが、大きなコンステレーションについては、うまく働く。次の表１は、最小サイズのプリコーダについての、（増加した転送電力によって引き起こされる）結果として生じる損失を、ＤＳＬのクロスコンステレーション（ならびに、ｂ＝３およびｂ＝１の場合の、それぞれ、ラジアルおよびアンチポーダルコンステレーション）に関して示す。
【００６４】
【表１】
0005638653.tif 000003
【００６５】
ｂ＝３についての大きな損失は、プリコーダ損失と、それに加えて、ｂ＝３についてのＤＳＬにおいてよく知られている、コンステレーションの貧弱な選択肢とを反映している。ディザシーケンスＤｕは、実施の詳細に依存する追加のパフォーマンス損失を場合により伴って、０に設定されてもよい。
【００６６】
図３Ｄのプリコーディング方式におけるように、テンプレート（ｍｏｄ領域）が２−Ｄ（２次元）形状を用いて設計された場合、損失は低減され得る（１−Ｄ設計が最適であるｂ＝１を除く）。従来のコンステレーションの実施は、Ｌｅｅ−Ｆａｎｇ  Ｗｅｉ著「Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｓｑｕａｒｅ  ａｎｄ  Ｈｅｘａｇｏｎａｌ  Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ  ｗｉｔｈ  Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ−Ｈａｒａｓｈｉｍａ  Ｐｒｅｃｏｄｅｒｓ」（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．９、１９９４年９月）で開示された、「一般化された正方形および六角形コンステレーション」がシンボル間干渉チャネルのために考慮された実施を含む。しかし、これらの従来の実施は、シングルユーザチャネル、および２−Ｄテンプレートのみを、その中で開示された一般化された正方形および六角形について考慮する。本発明は、この概念を複数ユーザ次元に拡張するものであり、さまざまなコンステレーションについての、本発明による新しいテンプレートを、本明細書に記載する。
【００６７】
ｂ＝３について使用される、ラジアルコンステレーションを考慮する。図４Ａは、ｂ＝３について、ＡＤＳＬおよびＶＤＳＬ標準で使用される、点４１０のラジアルコンステレーション４００を示し、この中で、ｘ軸は、ユーザ信号Ｘｕの実数部を表し、ｙ軸は虚数部を表す。通常のｍｏｄ演算は、ｘ（実数）およびｙ（虚数）成分／次元について別個に定義され、したがって、プリコーディングされたコンステレーション点は、図４Ａの正方形４２０の内部のどこに位置してもよい。プリコーディングされた信号が、正方形４２０の内部に均一に位置すると仮定すると、次元当たりの平均信号電力は、３から６４／１２に増加し、２．５ｄＢの損失がもたらされる。レシーバにおいては、示されている８つの点４１０のみが復調のために使用され、したがって、プリコーディングの後もｄｍｉｎはやはり同じであるということがわかる（プリコーディングはｍｏｄ演算を含む）。図４Ｂに示すように、ｄｍｉｎを低減することなしに、ｍｏｄ演算のために新しい境界が定義されてもよい（第１層の隣接のみが示されているが、第２、第３、第４などの層についてテンプレートは繰り返される）。すべての点は、図４Ｂに太線で輪郭が描かれた領域４５０にラップバックされ（ｗｒａｐｐｅｄ  ｂａｃｋ）、２−Ｄテンプレート設計を用いた場合の損失はわずか０．４６ｄＢである。
【００６８】
レシーバがｍｏｄ演算のために同じ領域を採用する限り、デコーディングのパフォーマンスは、やはり同じ最小距離ｄｍｉｎによって決定される（最小距離ｄｍｉｎは、ＢＥＲ（ビット誤り率）に直接結び付く）。この場合、次元当たりの平均転送電力は１０／３に減少し、したがって、損失は０．４６ｄＢに減少する。正方形境界を使用した２．５ｄＢの損失と比較すると、したがって、２．０４ｄＢの改善が存在する。以下で説明するような、転送テンプレート最適化が使用される場合、損失はさらに−０．５１ｄＢに減少してもよい（つまり、０．５１ｄＢのゲイン）。
【００６９】
表１における損失が許容可能な場合（２−Ｄテンプレート設計はｂ＝３にのみ適用）、プリコーダは、示されているΔｕの値とともに使用されてもよい。受信モデムは、標準準拠であってもよく、必要なｍｏｄ演算を実行することを除き、プリコーダが存在していることを知る必要はない。任意選択のディザシーケンスは、トタンスミッタおよびレシーバの両方に知られているランダムシーケンスであり、−Δｕ／２からΔｕ／２−ΔＭＩＮまでの間隔にわたって均一であるように選択される。
【００７０】
ただし、表１に示された損失よりも小さな損失が望ましい場合は、本発明の実施形態による、奇数−正方形コンステレーション（ｏｄｄ−ｓｑｕａｒｅ  ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）が、ｂ≧３について、代わりに使用されてもよい。奇数−正方形コンステレーションは、１つおきの点が、２倍の点を有する偶数ビット数の正方形から選択／有効化されるものである（チェッカーボードに類似した配置を生成し、したがって、チェッカーボードコンステレーションとも呼ばれる）。これらのコンステレーションは、現在の標準では使用されておらず、また、一般にそれ以外にも使用されておらず、したがって、そのようなコンステレーションが使用されてもよいトランシーバについては、適切な変更が必要である。ｂ＝３についての例を以下に示すが、ｂ≧３の任意の奇数に、同じ方法が適用されてもよい。
【００７１】
図５Ａは、アクティブなコンステレーション点５３０を有する、ｂ＝４についての、１６正方形コンステレーションを示し、ここで、ｄｍｉｎ＝１である。図５Ｂは、アクティブなコンステレーション点５３０と、除去された（非アクティブにされた）コンステレーション点５３５とを有する、ｂ＝３についての、図５Ａから導かれるチェッカーボードコンステレーションであり、ここで、破線による点５３５は考慮から除外されている。元の１６正方形についての、レシーバの決定領域は、点線の直線５２０によって定義される。導かれたチェッカーボードコンステレーションについてのｍｏｄが、１６正方形におけるのと同じであるとして定義される場合、すべての信号点が、図６の太線で区切られた正方形領域６００の内部にラップされる（図６は、チェッカーボードコンステレーションについての１つのｍｏｄ演算を示す）。受信信号点が、図６に示すＸ  ６１０である場合、正方形６００内の８つの候補点のうち最も近いコンステレーション点は、６４０である。しかし、受信信号６１０は、次に、ｍｏｄのテンプレート領域の設計のため、Ｘ  ６２０にラップされ、ラップされた点６２０に最も近いコンステレーション点は６３０であるため、最終的に、点６３０としてデコーディングされる。したがって、正方形ｍｏｄ領域を使用する場合、ｄｍｉｎ＝２である（正方形６００のサイズは８×８であると仮定されている）。
【００７２】
実際には、ｄｍｉｎは増加されてもよい。破線７２０で示すように、図７は、図５Ｂのチェッカーボードコンステレーションについての理想的な決定領域を示し、ここで、ｄｍｉｎは２√２である。同じ最適なｄｍｉｎを維持するために、２−Ｄ  ｍｏｄテンプレートは、図８に示すように設計されてもよい。Ｘ  ８１０（その位置は、データ点８４０から１をわずかに超えて遠い）は、今度は、点８４０としてデコーディングされることに留意されたい。
【００７３】
最大のｄｍｉｎを達成するために、レシーバは、図８に示す奇数−正方形コンステレーションについて、太線で示す新しい２−Ｄ  ｍｏｄ領域８６０を採用してもよい。ただし、トランスミッタは、ｄｍｉｎを減少させることなしに、ｍｏｄのための正方形領域８５０（図８の点線の正方形８５０として示す）を依然として使用してもよい（領域８６０内の各点が新しい領域への１対１マッピングを有する限り、トランスミッタは、任意のｍｏｄマッピング領域を選択してもよいことに留意されたい）。正方形領域８５０の平均転送電力は、均一な分布を仮定した場合、領域８６０の平均転送電力よりも小さいため、最適なトランスミッタは、ｍｏｄを実行するために正方形領域８５０を選択する。しかし、レシーバは、最大のｄｍｉｎを維持するために、領域８６０を使用してもよい。
【００７４】
ｂ＝３についての例は、任意の奇数ｂに一般化されてもよく、ｂ＝７を図９に描画する。太線内の領域９１０は、レシーバの２−Ｄ  ｍｏｄによって使用されるテンプレートを表し、一方、点線内の領域９２０は、トランスミッタのｍｏｄによって使用されるテンプレートを表す。さらに、奇数−正方形コンステレーションについてのプリコーディングの損失、およびＤＳＬ標準で使用されるクロスコンステレーションと比較した全体的な損失を、表２に示す。
【００７５】
【表２】
0005638653.tif 000004
【００７６】
奇数−正方形コンステレーションは、クロスコンステレーションに比較して、約０．１４ｄＢを一般に失い（奇数−正方形がＤＳＬのラジアルコンステレーションよりも良好な、ｂ＝３を除く）、また、プリコーディングからは、小さな追加の損失を受けるのみである。チェッカーボードコンステレーションの使用は、ｂ＝１を除くすべてのコンステレーションについて、表１に比較して、少なくとも０．５１ｄＢのゲインを一般に発生させる。１ビットコンステレーションは、状況に関係なく、プリコーディングに伴い１．３ｄＢを失う。既存の標準準拠エンコーダへの最も単純な調節のために、次の規則が、独自モードでのそれらの使用を可能にする。
ビットの数ｂが奇数の場合は、２番目に大きな偶数整数ｂ＋１のためのエンコーダが使用される。ｂ個の最上位ビットが使用され、最下位ビットは、最下位の隣のビットの補数として設定される。
同様に、適切なデコーダは、トレリスコーディングされた状況における各コセット内の最近接点に対する、デコーディング規則の適用においては、２つの最下位ビットの補数を有する点のみを考慮し、トレリスコーディングなしの規則の順守においては、直接的なデコーディングを行う。上記の動作モードにより、（ベクトル化に通常関連する実質的なゲインに加えて）、一般に、約１／２ｄＢ節約される。
【００７７】
上述のように、元の転送テンプレート領域内の各点が、新しいテンプレート領域への１対１マッピングを一般に有する限り、トランスミッタテンプレートは、ｄｍｉｎを低減することなしに、最小エネルギーを転送するために、常に最適化されることが（または、少なくとも改善されることが）可能である。例として、図４Ｂで使用したテンプレートを、図１０Ａにおいて再び採り上げる。レシーバにおけるｍｏｄのために元のテンプレートが使用される限り、レシーバ側におけるいかなる差異も発生させることなく、図１０Ａにおいて、トランスミッタは、「中央」領域１０１０Ｃではなく、「代替」領域１０１０Ａのいずれを転送してもよい。しかし、１０１０Ｃ（またはその他の任意の領域１０１０Ａ）の代わりに、領域１０１０Ｍを転送することによって、転送電力は減少する（かつ、実際には最小化される）。その他の３つの類似したコーナー領域についても、同じことが行われてもよく、結果としてもたらされる転送領域は、図１０Ｂに示すようなダイヤモンド型１０１２になる。図１０Ｂの転送領域を使用する場合、転送電力はさらに減少し、実際には、プリコーディング前の元のエネルギーよりも低くなる。全体として、新しい転送領域を使用する場合のエネルギーペナルティは−０．５１ｄＢである（つまり、０．５１ｄｂのゲイン）。
【００７８】
数学的には、上記の結果は、転送のために使用される中央テンプレートを０として指定し、その他のテンプレートを１、２、３などとして指定することによって説明されてもよい。テンプレートｎの原点は（ｘｎ，ｙｎ）である。固定された（ａ，ｂ）について、（ｘｎ，ｙｎ）＋（ａ，ｂ）として表されてもよいすべての点は（ここで、ａおよびｂは、（ｘｎ，ｙｎ）＋（ａ，ｂ）をテンプレートｎ内に維持するのに十分なほど小さい）、ｍｏｄの後、テンプレート０内の同じ点にマッピングされ、その点は（ｘ０，ｙ０）＋（ａ，ｂ）である。次に、（ｘ０，ｙ０）＋（ａ，ｂ）を転送する代わりに、（ｘｍ，ｙｍ）＋（ａ，ｂ）を転送し、ここで、（ｘｍ，ｙｍ）＋（ａ，ｂ）のエネルギーは（ｘ０，ｙ０）＋（ａ，ｂ）のエネルギーよりも小さい。一般に、任意の（ａ，ｂ）について、最良のテンプレートインデックスｍが見出されてもよく、転送領域は、そのような最小エネルギー点の組であるように選択されてもよい。図１０Ａにおけるｂ＝３については、結果としてもたらされる転送領域１０１２を図１０Ｂに示す。図９におけるｂ＝７については、破線で輪郭が描かれた正方形領域９２０が、転送電力を最小化するための転送領域として使用されてもよく、一方、領域９１０が、ｄｍｉｎを最大化するためのレシーバｍｏｄ領域として使用されてもよい。
【００７９】
次のテンプレート最適化規則は、テンプレートが最適形状を有さない場合に転送電力を最小化するための方法を要約する。
転送テンプレート最適化規則：任意のｎについて｜（ｘｍ，ｙｍ）＋（ａ，ｂ）｜≦｜（ｘｎ，ｙｎ）＋（ａ，ｂ）｜であるように、元の転送領域内の各点（ａ，ｂ）について、適切なｍを選択することによって、転送領域は、最小転送電力を有するように最適化されてもよい。
【００８０】
この転送テンプレート最適化規則は、ｍｏｄの任意の２−Ｄ設計に適用されてもよく、また、さらに、以前の一般化された正方形コンステレーションの転送電力を低減するためにも使用されてもよい。
【００８１】
カスタマモデムが、レシーバにおけるｍｏｄ演算をサポートできない場合、減算のみを用いるプリコーディング（すなわち、トランスミッタにおけるｍｏｄなし）が使用されてもよい。そのような場合、プリコーディングの順序付けは、以下の順序でモデムをロードする必要がある。
１−減算単独のプリコーディング（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ−ｏｎｌｙ  ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）も、ｍｏｄが有効化されたプリコーディング（ｍｏｄ−ｅｎａｂｌｅｄ  ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）も使用しないモデムの組、
２−減算単独のプリコーディングを使用するモデムの組、
３−ｍｏｄが有効化されたプリコーディングを使用するモデムの組。
【００８２】
減算のゲインによっては、組１および２内のユーザの順序付けは混合されてもよい。
【００８３】
要約すると、本発明の実施形態は、通常はクロストークによる、既知の干渉信号を事前減算する、１つ以上のトーナル減算単独プリコーダ（ｔｏｎａｌ  ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ−ｏｎｌｙ  ｐｒｅｃｏｄｅｒ）を実施してもよい。そのような減算単独プリコーダのそれぞれは、減算単独プリコーダの電力効果（例えば、ゲインまたは損失）に依存して、動的にオンまたはオフにされてもよい。
【００８４】
トーナルｍｏｄ有効化プリコーダ（ｔｏｎａｌ  ｍｏｄ−ｅｎａｂｌｅｄ  ｐｒｅｃｏｄｅｒ）は、各次元に対して別個に（１−Ｄ）、２−Ｄに対して合同で、またはｎ−Ｄ（ｎ＞２）に対して合同で作用するモジュロ演算を、ユーザ可変モジュロ演算を用いて、ユーザ可変係数とともに使用してもよく、この場合も、プリコーダは、電力特性（例えば、プリコーダのゲインまたは損失）に依存して動的にオンまたはオフにされてもよい。場合によっては、各減算単独プリコーダおよび／またはｍｏｄ有効化プリコーダは、さらに、各シンボル期間に終了および再始動する。
【００８５】
上述したように、本発明の一部の実施形態による適応プリコーダは、時間とともに変化する影響を補償するため、かつ／または、考慮に入れるために、コントローラによって更新されてもよい。そのような更新は、マルチ回線チャネルが変化した場合、または、最悪ケースノイズの仮定が変化した場合に要求されてもよい。さらに、そのような更新は、ベクトル化ＤＳＬシステムにユーザが出入りする際に、必要とされてもよい。
【００８６】
本発明の一部の実施形態によるプリコーダは、ベクトルチャネルのＧ行列が、無視できない非対角要素を有してもよいという意味で、対角でなくてもよい。これは、当技術分野において多くの人によって受け入れられてきたものとは対照的である。望ましい場合は、これらのシステムは、トランスミッタとレシーバとにおいて異なるテンプレート形状を用いる、２つのモジュロオペレータを使用してもよく、その場合は、上に示した例におけるように、トランスミッタでの転送電力を最小化するために、転送テンプレートの再形成が行われてもよい。同様に、転送のために使用されたテンプレート形状に関係なく、ｄｍｉｎを最大化するために、レシーバテンプレートが再形成されてもよい。奇数−正方形コンステレーションとともに使用するための、さまざまな新しいテンプレートが、本明細書に開示された。そのような奇数−正方形（チェッカーボード）コンステレーションが使用される場合、０．５ｄＢのさらなる節約が可能である。
【００８７】
ビットスワッピングに対応するための変更が行われてもよい。すなわち、ビット数の変化と、ビットスワッピングとともに変化する、結果としてもたらされるコンステレーションとに応じて、モジュロ演算が更新されてもよい。最後に、本発明は、一部のレシーバではモジュロが有効化され、その他のレシーバでは有効化されていない、混合レシーバの順序付けのための技術を含む。
【００８８】
本発明によるさまざまな装置は、上述の方法および／または技術のうちの１つ以上を実施してもよい。図１１Ａに示す、本発明の一実施形態によれば、プリコーディング制御ユニット１１００は、１つ以上のトランシーバにおけるプリコーディングの実施を含む、システムの運用において、および、場合により、システムの使用の最適化において、ユーザ、および／または、１つ以上のシステムオペレータまたはプロバイダを支援している、コントローラ１１１０（例えば、ＤＳＬオプティマイザ、ＤＳＭサーバ、ＤＳＭセンタ、または動的スペクトルマネージャとして、またはそれらとともに機能している装置）などのＤＳＬシステムに結合された、独立したエンティティの部分であってもよい。（ＤＳＬオプティマイザは、動的スペクトルマネージャ、動的スペクトル管理センタ、ＤＳＭセンタ、システムメンテナンスセンタまたはＳＭＣとも呼ばれてもよい。）一部の実施形態では、コントローラ１１１０は、（ＡＴＵ−ＣまたはＶＴＵ−Ｏなどの）トランシーバの内部に存在してもよく、ＣＯまたはその他の位置から複数のＤＳＬ回線を操作しているＩＬＥＣまたはＣＬＥＣであってもよく、あるいは、所与のシステム内で動作している完全に独立したエンティティであってもよい。図１１Ａの破線１１４６からわかるように、コントローラ１１１０は、ＣＯ  １４６内に存在してもよく、あるいは、ＣＯ  １４６およびそれとともにシステム内で動作しているあらゆるエンティティの外部に、独立して存在してもよい。さらに、コントローラ１１１０は、複数のＣＯ内のＤＳＬおよび／またはその他の通信回線に、結合されていてもよく、それらと通信を行っていてもよく、かつ／または、それらを制御していてもよい。本発明の一部の実施形態では、コントローラ１１１０は、特定のバインダ内のベクトル化ＤＳＬシステムを制御し、かつ／または、それらと通信を行う。バインダ内のＤＳＬ回線は、ＡＤＳＬ、ＶＤＳＬ、および／または、その他の通信回線のさまざまな組み合わせであってもよい。プリコーディング制御ユニット１１００は、対象のバインダ内のさまざまな回線に関する情報および／またはデータに（直接的または間接的に）アクセスでき、そして、それらの回線の動作の特定の側面を制御することが可能であってもよい。
【００８９】
プリコーディング制御ユニット１１００は、収集手段として識別されるデータ収集ユニット１１２０と、解析手段として識別される解析ユニット１１４０とを含む。図１１Ａに示すように、収集手段１１２０は、ＮＭＳ  １５０、ＡＮ  １４０におけるＭＥ  １４４、および／または、ＭＥ  １４４によって維持されるＭＩＢ  １４８に結合されてもよく、それらのいずれかまたはすべては、例えば、ＡＤＳＬおよび／またはＶＤＳＬシステムの一部であってもよい。収集手段１１２０は、さらに、１つ以上のＡＴＵ−Ｃ／ＶＴＵ−Ｏユニット１４２に直接結合されてもよい。データは、さらに、ブロードバンドネットワーク１７０を介して（例えば、所与のＤＳＬシステム内の通常の内部データ通信の外側で、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルあるいはその他のプロトコルまたは手段を経由して）収集されてもよい。これらの接続のうちの１つ以上は、プリコーディング制御ユニットが、システム内で動作しているモデムおよびその他の構成要素からの動作データを含む、動作データをシステムから収集することを可能にする。データは、一度に、または、ある期間にわたって収集されてもよい。場合によっては、収集手段１１２０は、周期的に収集を行うが、さらに、要求に応じて、またはその他の任意の非周期的なやり方で（例えば、ＤＳＬＡＭまたはその他の構成要素がプリコーディング制御ユニットにデータを送信した場合に）データを収集してもよく、それにより、プリコーディング制御ユニット１１００は、必要な場合に、その情報、動作などを更新することが可能になる。収集手段１１２０によるデータ収集は、チャネルの周波数、および／または、ノイズの変動に依存してもよく、ベクトル化ＤＳＬシステム内でユーザがオンおよびオフになる頻度に依存してもよい。したがって、データ収集は、余分なデータおよび／または情報を生成することなしに、タイムリーな情報を提供するために、これらの要因の１つ以上に合わせて「チューニング」されてもよい。
【００９０】
図１１Ａの例示的システムにおいて、解析手段１１４０は、コントローラ１１１０の内部または外部の、ＤＳＬＡＭ、モデム、および／または、システム動作信号生成手段１１５０に結合される。この信号発生器１１５０は、モデム、および／または、通信システムのその他の構成要素（例えば、ＡＤＳＬおよび／またはＶＤＳＬトランシーバ、および／または、システム内のその他の装置、構成要素など）への指示信号を、生成および送信するように構成される。これらの指示は、トランスミッタ内のプリコーディングおよび／または減算を動的にオンおよびオフにするコマンド、チャネルクロストークおよび挿入損失の情報とマトリクスとを提供するコマンド、モジュロ機能を制御するコマンド、さまざまな電力およびｍｏｄテンプレートを変更および／または調節するコマンド、ビット分布およびビットスワッピングの変化に対応するために動作を調節するコマンド、関連する通信回線の順序付けおよび／またはその他の任意の動作特性に関する指示を含んでもよい。
【００９１】
本発明の実施形態は、収集されたデータ、ベクトル化ＤＳＬシステムの過去の動作、およびその他の任意の関連する回線と装置とに関する、データベース、ライブラリ、またはその他のデータの集合を利用してもよい。この参照データの集合は、例えば、図１１Ａのコントローラ１１１０内のライブラリ１１４８として記憶されてもよく、そして、解析手段１１４０および／または収集手段１１２０によって使用されてもよい。
【００９２】
本発明のさまざまな実施形態において、プリコーディング制御ユニット１１００は、ＰＣ、ワークステーションなどの１つ以上のコンピュータ内で実施されてもよい。収集手段１１２０および解析手段１１４０は、当業者によって理解されるように、ソフトウェアモジュール、ハードウェアモジュール、または両方の組み合わせであってもよい。多数のモデムを処理する場合は、収集された大量のデータを管理するために、データベースが導入されて使用されてもよい。
【００９３】
本発明の別の実施形態を、図１１Ｂに示す。ＤＳＬオプティマイザ１１６５は、ＤＳＬＡＭ  １１８５またはその他のＤＳＬシステム構成要素上で、および／または、それらに関連して動作し、それらのいずれかまたは両方は、電気通信会社（「ｔｅｌｃｏ」）の構内１１９５にあってもよい。ＤＳＬオプティマイザ１１６５は、動作データの収集、組み立て、調整、操作、および供給を、ＤＳＬオプティマイザ１１６５のために、およびＤＳＬオプティマイザ１１６５に対して行ってもよい、データモジュール１１８０を含む。モジュール１１８０は、１つ以上の、ＰＣなどのコンピュータ内で実施されてもよい。モジュール１１８０からのデータは、解析（例えば、プリコーディング動作の問題の評価、システムへの適応変化の決定など）のために、ＤＳＭサーバモジュール１１７０に供給される。情報は、さらに、ｔｅｌｃｏに関係していてもよく、またはｔｅｌｃｏとは無関係であってもよい、ライブラリまたはデータベース１１７５から入手可能であってもよい。
【００９４】
転送電力、搬送波マスク（ｃａｒｒｉｅｒ  ｍａｓｋｓ）などを含む、さまざまな動作パラメータの実施をはじめとする、ＤＳＬおよび／またはその他の通信動作の実施、修正、および／または停止のために、動作セレクタ１１９０が使用されてもよい。その上、本発明の実施形態を実施する場合、セレクタ１１９０は、プリコーディング動作に関する指示と、そのような動作をサポートするためのデータおよび／または情報とを送信してもよい。当業者によって理解されるように、決定は、ＤＳＭサーバ１１７０によって、または、その他の任意の適切な方法で行われてもよい。セレクタ１１９０によって選択される動作モードおよび／またはパラメータは、ＤＳＬＡＭ  １１８５および／またはその他の任意の適切なＤＳＬシステム構成装置内で実施される。そのような装置は、カスタマ構内装置１１８１および１１８２などの、ＤＳＬ装置に結合されてもよい。図１１Ｂのシステムは、当業者によって理解されるように、図１１Ａのシステムに類似した方法で動作可能であるが、本発明の実施形態をやはり実施しながら、差異を実現することが可能である。
【００９５】
本発明の一部の実施形態による方法１２００を、図１２に示す。図１２からわかるように、１２１０において、マルチユーザデータがプリコーダ１２０５に提供されてもよい。図１２の破線で示されるように、プリコーダは、コントローラ１２８０を含んでもよく、または、遠隔地にあるコントローラ１２８０に結合されてもよい。マルチユーザデータは、ユーザ可変フィードバックフィルタに供給され、そこでは、１２２０において、例えばＧ行列を使用して、１つ以上の他のユーザからのクロストークが減算されて、フィルタリングされたデータが生成される。１２３０において、フィルタリングされたデータが、任意の電力ペナルティ規則などに適合するかどうかについての決定が行われる。フィルタリングされたデータは、許容可能な場合、さらなる処理のために通過させられてもよい。フィルタリングされたデータが許容可能でなく、かつ、プリコーダ１２０５が減算単独のプリコーディングを使用する場合、方法１２００は、例えば、Ｑ行列を用いた乗算などの、トランスミッタ内の次の点に、フィルタリングされていないデータを、プリコーディングされたデータとして動的に送信する。
【００９６】
実施の際に、フィルタリングされたデータにディザ信号が、１２４０において、ランダム化されたデータを生成するために適用されてもよく、さらにｍｏｄ演算が、１２５０において、ラップされたデータを生成するために実行されてもよい。ディザ信号が利用できない場合、または、１２４０の出力が入力と等しくなるように、１２４０において効果的に０に設定されない場合でも、ｍｏｄ演算は、やはり、フィルタリングされたデータに適用されてもよい。１２６０において、方法１２００は、プリコーディングされるべき追加のユーザデータがあるかどうかを判定してもよい。ある場合、方法１２００は、所与のトーンについての次のユーザのデータに関する減算のために、１２２０に戻ってもよい。処理されたばかりのデータは、１２６５における行列Ｑ乗算に送られ、これは１２７０におけるプリコーディングされたデータを、おそらくＩＦＦＴによる蓄積および変換のためにもたらす。プリコーダ１２０５によって処理されているトーンについての、さらなるユーザデータがない場合、次のマルチユーザデータが１２１０において提供される（例えば、次のトーン）。当業者によって理解されるように、プリコーダ１２０５によって生成される「プリコーディングされたデータ」は、フィルタリングされたデータまたはラップされたデータ（ディザ信号からのランダム化を伴う、または伴わない）、あるいは、フィルタリングされていないデータ（減算単独のプリコーディングが使用される場合に、フィルタリングされたデータが、例えば電力ペナルティ規則に違反するであろう場合）であってもよい。コントローラ１２８０は、方法１２００内で、ディザが適用されるべきかどうか（すなわち、０に設定されるべきかどうか）、ｍｏｄ演算が適用されるべきかどうか（すなわち、０に設定されるべきかどうか）、１２３０において電力レベルが検査されるべきかどうかなどについての指示を提供してもよく、かつ／または、許容可能な電力レベルのためのしきい値、ディザ信号を生成するために必要な情報、またはディザ信号自体などを供給してもよい。
【００９７】
図１３に示す方法１３００も、本発明の１つ以上の方法を実施する。１３１０において、ユーザデータがエンコーディングのために提供される。チャネルのＳＮＲに従って、１３２０において、コンステレーションが選択され、プリコーディング電力損失が計算または通知され（例えば、ＤＳＬオプティマイザなどのコントローラから）、そして、ユーザデータが適切にエンコーディング／プリコーディングされる。奇数ビットの場合、本明細書に記載および説明したチェッカーボード形状のコンステレーションと、転送テンプレート最適化規則に従って最適化された転送テンプレートとが使用されてもよい。エンコーディング／プリコーディングされた信号は、次に、１３３０において転送される。信号はレシーバによって受信され、レシーバは、１３４０において転送信号をデコーディングする。ここでは、ｍｏｄ演算のために選択される受信テンプレートが、上記の１つ以上の方法および／または技術に従ってｄｍｉｎを最大化するために、（例えば、本明細書に記載および説明したレシーバテンプレートのうちの１つ以上を使用して）選択されてもよい。当業者によって理解されるように、受信信号のさらなる処理も、レシーバ内で行われてもよい。
【００９８】
本発明の１つ以上の実施形態による別の方法１４００を、図１４に示す。適応ＤＳＬプリコーダ（あるいは、例えば、プリコーディングソフトウェアなど）が、１４１０において、初期または現在設定を使用して設定される。動作１４２０の後、１４３０において、コントローラなどが、新しい情報（例えば、チャネル変化、ノイズ変化など）を収集する。この新たに収集された情報は、１４４０において、動作設定を更新するため、および新しい設定があれば適応プリコーダに適用するために使用され、その後、システムは、１４２０において、それらの設定を使用して動作する。この場合も、上述したように、情報収集および設定更新の頻度は、当業者によって理解されるように、システムおよびその特性に依存する。したがって、適応プリコーダを更新するための任意の適切なタイミング方式が使用されてもよい。
【００９９】
一般に、本発明の実施形態は、１つのコンピュータ、複数のコンピュータ、および／または、コンピュータの組み合わせ（これらのすべては、本明細書では、「コンピュータ」および／または「コンピュータシステム」と、区別せずに呼ばれてもよい）であってもよい、１つ以上のコンピュータシステム内に記憶された、またはそれらのコンピュータシステムを通して転送される、データが関与する、さまざまなプロセスを用いる。本発明の実施形態は、さらに、これらの動作を実行するためのハードウェア装置またはその他の装置に関する。この装置は、必要な目的のために特別に構築されてもよく、あるいは、コンピュータ内に記憶されたコンピュータプログラムおよび／またはデータ構造によって選択的にアクティブにされる、または再構成される、汎用のコンピュータおよび／またはコンピュータシステムであってもよい。本明細書に記載したプロセスは、いかなる特定のコンピュータまたはその他の装置にも、本質的には関連しない。特に、さまざまな汎用のマシンが、本明細書に記載した教示に従って書かれたプログラムとともに使用されてもよく、あるいは、必要な方法ステップを実行するためのより特殊化された装置を構築することが、より好都合な場合がある。さまざまなこれらのマシンのための、特定の構造は、以下に示す説明に基づくことにより、当業者にとって明らかになるであろう。
【０１００】
上記のような、本発明の実施形態は、コンピュータシステム内に記憶されたデータが関与する、さまざまなプロセスステップを用いる。これらのステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。必ずしもではないが、通常、これらの量は、記憶、転送、組み合わせ、比較、およびその他の操作をされることが可能な、電気的または磁気的信号の形態を取る。主に一般的使用の理由で、これらの信号を、ビット、ビットストリーム、データ信号、制御信号、値、要素、変数、文字、データ構造などと呼ぶことが、場合によっては好都合である。ただし、これらおよび類似した用語のすべては、適切な物理量に関連付けられるものであり、これらの量に適用される単なる好都合なラベルにすぎないということに留意すべきである。
【０１０１】
さらに、実行される操作は、しばしば、識別する（ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ）、適合させる（ｆｉｔｔｉｎｇ）、または比較する（ｃｏｍｐａｒｉｎｇ）などの用語で呼ばれる。本発明の部分を形成する、本明細書に記載するいかなる動作においても、それらの動作はマシン動作である。本発明の実施形態の動作を実行するための有用なマシンは、汎用ディジタルコンピュータ、またはその他の類似した装置を含む。すべての場合に、コンピュータを動作させることにおける動作の方法と、計算自体の方法との間の区別に留意すべきである。本発明の実施形態は、電気的またはその他の物理的信号を、その他の望ましい物理的信号を生成するために処理することにおいて、コンピュータを動作させるための、方法ステップに関する。
【０１０２】
本発明の実施形態は、さらに、これらの動作を実行するための装置に関する。この装置は、必要な目的のために特別に構築されてもよく、あるいは、コンピュータ内に記憶されたコンピュータプログラムによって選択的にアクティブにされる、または再構成される、汎用コンピュータであってもよい。本明細書に記載したプロセスは、いかなる特定のコンピュータまたはその他の装置にも、本質的には関連しない。特に、さまざまな汎用のマシンが、本明細書に記載した教示に従って書かれたプログラムとともに使用されてもよく、あるいは、必要な方法ステップを実行するためのより特殊化された装置を構築することが、より好都合な場合がある。さまざまなこれらのマシンのために必要とされる構造は、上に示した説明から明らかになるであろう。
【０１０３】
その上、本発明の実施形態は、コンピュータによって実施されるさまざまな動作を実行するためのプログラム命令を含む、コンピュータ読み取り可能な媒体に、さらに関する。媒体およびプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計および構築されたものであってもよく、あるいは、それらは、コンピュータソフトウェア技術における当業者によく知られた、そのような当業者が入手可能な種類のものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、以下に限定されるものではないが、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープなどの磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭディスクなどの光媒体、フロプティカルディスクなどの光磁気媒体、ならびに、読み出し専用メモリ装置（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの、プログラム命令を記憶および実行するために特別に構成されたハードウェア装置などがある。プログラム命令の例には、コンパイラによって生成されるような、マシンコードと、インタープリタを使用してコンピュータによって実行されてもよい、より高水準なコードを含むファイルとの、両方が含まれる。
【０１０４】
図１５は、本発明の１つ以上の実施形態に従って、ユーザおよび／またはコントローラによって使用されてもよい、一般的なコンピュータシステムを示す。コンピュータシステム１５００は、一次記憶装置１５０６（一般に、ランダムアクセスメモリ、またはＲＡＭ）、一次記憶装置１５０４（一般に、読み出し専用メモリ、またはＲＯＭ）を含む、記憶装置に結合された、任意の数のプロセッサ１５０２（中央処理ユニット、またはＣＰＵとも呼ばれる）を含む。当技術分野でよく知られているように、一次記憶装置１５０４は、データおよび命令を、ＣＰＵへの一方向で転送するように働き、一次記憶装置１５０６は、一般に、双方向の方法でデータおよび命令を転送するために使用される。これらの一次記憶装置の両方は、上記の、コンピュータ読み取り可能な媒体のうちの、任意の適切なものを含んでもよい。大容量記憶装置１５０８は、ＣＰＵ  １５０２に双方向でさらに結合されて、追加のデータ記憶容量を提供するもので、上記のコンピュータ読み取り可能な媒体のうちのいずれを含んでもよい。大容量記憶装置１５０８は、プログラム、データなどを記憶するために使用されてもよく、一般に、一次記憶装置よりも低速な、ハードディスクなどの二次記憶媒体である。大容量記憶装置１５０８内に保持される情報は、適切な場合には、仮想メモリとして、一次記憶装置１５０６の一部として標準的な方法で組み込まれてもよいということが理解されるであろう。ＣＤ−ＲＯＭ  １５１４などの特定の大容量記憶装置も、ＣＰＵに一方向でデータを渡してもよい。
【０１０５】
ＣＰＵ  １５０２は、さらに、ビデオモニタ、トラックボール、マウス、キーボード、マイクロフォン、タッチセンシティブディスプレイ、トランスデューサカードリーダ、磁気または紙テープリーダ、タブレット、スタイラス、音声または手書き文字認識装置、あるいは、当然ながら、他のコンピュータなどの、その他のよく知られた入力装置といった、１つ以上の入出力装置を含む、インタフェース１５１０に結合される。最後に、ＣＰＵ  １５０２は、任意選択で、１５１２において一般的に示されているようなネットワーク接続を使用して、コンピュータまたは電気通信ネットワークに結合されてもよい。そのようなネットワーク接続を用いて、ＣＰＵは、上記の方法ステップの実行中に、ネットワークから情報を受信してもよく、または、ネットワークに情報を出力してもよいということが考えられる。上記の装置および事項は、コンピュータハードウェアおよびソフトウェア技術における当業者によく知られている。上記のハードウェア要素は、本発明の動作を実行するための複数のソフトウェアモジュールを規定してもよい。例えば、コードワード合成コントローラ（ｃｏｄｅｗｏｒｄ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を実行するための命令は、大容量記憶装置１５０８または１５１４上に記憶され、一次メモリ１５０６と連携してＣＰＵ  １５０２上で実行されてもよい。好ましい実施形態では、コントローラは、ソフトウェアサブモジュールに分割される。
【０１０６】
本発明の多くの特徴および利点は、記載した説明から明らかであり、したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明のそのような特徴および利点をすべて包含することを意図したものである。さらに、多くの変形および変更は、当業者により容易に想到されるため、本発明は、説明および記載されたとおりの構成および動作には限定されない。したがって、記載された実施形態は、限定的ではなく例示的なものと解釈されるべきであり、また、本発明は、本明細書に記載された詳細に限定されるべきではなく、特許請求の範囲と、現在または将来において予測できる、または予測できない、それらの全範囲の均等物とによって規定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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