(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムのチャネル間のクロストークを制御する方法であって、
システムのチャネル間のクロストークを推定するステップと、
クロストーク推定値に基づいて、補償行列を生成するステップと、
補償行列に基づいて、補償された信号を生成するステップと
を含み、
補償行列が、乗法的更新プロセスを使用して生成され、乗法的更新プロセスでは、１つまたは複数の非ゼロの非対角要素を含む補償行列の先行バージョンが、第１の補助行列による事前乗算と第２の補助行列による事後乗算の少なくとも一方によって更新され、補助行列の所与の１つも、１つまたは複数の非ゼロの非対角要素を含む、
方法。
【請求項２】
乗法的更新プロセスが、プリコーダ行列に第１の補助行列を事前に乗算することによって、列毎にプリコーダ行列の要素の乗法的更新を実行するステップを含み、プリコーダ行列の要素に対して列毎に実行される乗法的更新が、プリコーダ行列の１つの列の乗数倍をプリコーダ行列の別の列から減算するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
乗法的更新プロセスが、ポストコーダ行列に第２の補助行列を事後に乗算することによって、行毎にポストコーダ行列の要素の乗法的更新を実行するステップを含み、ポストコーダ行列の要素に対して行毎に実行される乗法的更新が、ポストコーダ行列の１つの行の乗数倍をポストコーダ行列の別の行から減算するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
補助行列が、結果のチャネル行列の近似的な逆行列を含み、補助行列が、残差チャネル行列を単位行列から減算することによって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
補償行列に基づいて、補償された信号を生成するステップが、プリコーダ行列を使用して、事前補償信号を生成するステップを含み、方法が、事前補償信号を、システムのアクセスノードから、システムのそれぞれのネットワーク端末に、複数のチャネルのうちのそれぞれのチャネルを介して送信するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
補償行列に基づいて、補償された信号を生成するステップが、ポストコーダ行列を使用して、事後補償信号を生成するステップを含み、方法が、補償されていない信号を、システムのアクセスノードにおいて、システムのそれぞれのネットワーク端末から、複数のチャネルのうちのそれぞれのチャネルを介して受信するステップをさらに含み、事後補償信号が、受信した補償されていない複数の信号のうちのそれぞれの信号から生成される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
システムのアクセスノードのプロセッサによって実行されたときに、請求項１の方法のステップをアクセスノードに実行させる、実行可能プログラムコードをその中に具体化した、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項８】
通信システムのチャネル間のクロストークを制御するように構成されたアクセスノード
を備え、
アクセスノードが、
複数の送受信機と、
送受信機に結合されたベクトル化回路と
を備え、
ベクトル化回路が、システムのチャネル間のクロストークを推定し、クロストーク推定値に基づいて、補償行列を生成し、補償行列に基づいて、補償された信号を生成するように動作する、メモリに結合されたプロセッサを備え、
補償行列が、乗法的更新プロセスを使用して生成され、乗法的更新プロセスでは、１つまたは複数の非ゼロの非対角要素を含む補償行列の先行バージョンが、第１の補助行列による事前乗算と第２の補助行列による事後乗算の少なくとも一方によって更新され、補助行列の所与の１つも、１つまたは複数の非ゼロの非対角要素を含む、
装置。
【請求項９】
プロセッサが、補償された信号を生成するように構成されたベクトルプロセッサを含み、ベクトルプロセッサが、以下のモジュール、すなわち、
プリコーダに結合された列更新モジュールであって、列更新モジュールでは、補償行列が、事前補償信号を生成するために、プリコーダによって利用されるプリコーダ行列を含み、列更新モジュールが、第１の補助行列を使用して、列毎にプリコーダ行列の要素の乗法的更新を実行するように構成される、列更新モジュールと、
ポストコーダに結合された行更新モジュールであって、行更新モジュールでは、補償行列が、事後補償信号を生成するために、ポストコーダによって利用されるポストコーダ行列を含み、行更新モジュールが、第２の補助行列を使用して、行毎にポストコーダ行列の要素の乗法的更新を実行するように構成される、行更新モジュールと
の少なくとも一方を備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の装置を備える、通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、通信システムに関し、より詳細には、そのようなシステムにおいて、通信チャネル間の干渉を緩和、抑制、または他の方法で制御するための技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチチャネル通信システムは、クロストークまたはチャネル間クロストークとも呼ばれる、様々なチャネル間の干渉の影響をしばしば受けやすい。例えば、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）ブロードバンドアクセスシステムは、一般に、ツイストペア銅線上において、離散マルチトーン（ＤＭＴ）変調を利用する。そのようなシステムにおける主要な障害の１つは、同じバインダ（ｂｉｎｄｅｒ）内における、またはバインダにわたる複数の加入者回線間におけるクロストークである。したがって、１つの加入者回線上で送信される信号が、他の加入者回線に結合されることがあり、それが、システムのスループット性能を低下させ得る干渉を引き起こす。より一般に、所与の「障害側」チャネルは、複数の「妨害側」チャネルからのクロストークを経験することがあり、やはり、それが、望ましくない干渉を引き起こす。
【０００３】
クロストークを緩和、抑制、または他の方法で制御するために、また有効スループット、到達距離（ｒｅａｃｈ）、および回線安定性を最大化するために、様々な技法が開発されてきた。これらの技法は、静的または動的なスペクトル管理技法から、マルチチャネル信号調整へと徐々に進化している。
【０００４】
例えば、事前補償技法は、プリコーダの使用を通して、チャネル間クロストークのアクティブキャンセレーションを可能にする。ＤＳＬシステムでは、中央局（ＣＯ）または別のタイプのアクセスノード（ＡＮ）と顧客構内設備（ＣＰＥ）ユニットまたは他のタイプのネットワーク端末（ＮＴ）との間のダウンストリーム通信に対してクロストークキャンセレーションを達成するために、プリコーダの使用が企図されている。また、ポストコーダによって実施されるいわゆる事後補償技法を使用して、ＮＴからＡＮへのアップストリーム通信に対してクロストーク制御を実施することも可能である。そのような事前補償技法および事後補償技法は、「ベクトル化（ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ）」とも呼ばれ、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９９３．５において近頃標準化された、Ｇ．ベクトル技術を含む。
【０００５】
ＤＳＬシステムにおけるダウンストリームまたはアップストリームクロストークキャンセレーションのためのクロストーク係数を推定する１つの知られた手法では、システムのＡＮとそれぞれのＮＴとの間のそれぞれの加入者回線上で異なるパイロット信号を送信することが必要とされる。その場合、クロストークを推定するために、送信されたパイロット信号に基づいたＮＴからの誤差フィードバックが使用される。他の知られた手法では、プリコーダ係数のパータベーション（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）と、信号対雑音比（ＳＮＲ）または他の干渉情報のフィードバックとが必要とされる。
【０００６】
ＤＳＬシステムにおいてクロストークキャンセレーションのための事前補償または事後補償が施される複数の加入者回線は、ベクトル化グループと呼ばれることがある。従来のＤＳＬシステムでは、ベクトル化グループ内の回線の数は、事前補償操作または事後補償操作を実行するために必要なプロセッサおよびメモリリソースに基づいた実際的な制限の影響を受ける。そのような操作は、プリコーダ行列およびポストコーダ行列をそれぞれ使用する、行列−ベクトル積の計算を含む。ベクトル化グループ内にＮ本の回線が存在する場合、特定のサブキャリアまたはトーンに関連付けられたプリコーダ行列またはポストコーダ行列は、一般に、Ｎ×Ｎ次元である。例えば、プリコーダにおいて計算される所与の行列−ベクトル積は、ｙ＝Ｃｘによって与えることができ、ここで、ｙは、事前補償された信号のＮ×１ベクトルであり、ｘは、事前補償される前の信号に対応するＮ×１ベクトルであり、Ｃは、Ｎ×Ｎプリコーダ行列である。したがって、プリコーダ行列における要素の数は、ベクトル化グループ内の回線の数Ｎの平方とともに増加する。
【０００７】
プリコーダ行列Ｃは、理想的には、システムのチャネル行列の逆行列であり、したがって、チャネルクロストーク特性の変化に伴って、例えば、チャネルのアクティブ化または非アクティブ化と連動して、更新しなければならない。理想的には、更新は、理想値に速やかに収束すべきである。また、アクティブ化または非アクティブ化などの過渡的イベントは、過渡的イベントに関係のない回線上で問題を引き起こさないようにすべきある。例えば、近隣の回線がアクティブ化または非アクティブ化されたときに、アクティブ回線がエラーを経験しないようにすべきである。
【０００８】
上述の従来技法では、プリコーダ行列Ｃは、一般に、更新が要素毎に実行される、加法的更新プロセスを使用して更新される。この加法的プロセスでは、一般に、残差チャネル行列の１つまたは複数の要素を、現在のプリコーダ行列の対応する要素から減算することが必要とされ、先に指摘したように、この減法演算は、更新されるプリコーダ行列の要素毎に独立に実行される。しかし、加法的更新プロセスは、プリコーダ行列の次元が大きい場合に、または対応する行列要素の大きさが大きいなど、大量のクロストークを伴う条件下で、問題となり得る。例えば、更新のシーケンスの収束が遅くなることがあり、または更新のシーケンスがまったく収束しないことがある。収束する場合であっても、いくつかの回線は、別の回線に訂正が施される場合に、過渡的にクロストークの著しい増加を経験することがある。これによって、エラーが引き起こされ、または再トレーニングが必要になり得る。
【０００９】
別の可能な手法は、残差チャネル行列の代わりに実際のチャネル行列を維持し、その後、定期的に、チャネル行列の逆行列を計算して、適切なプリコーダ行列を決定することである。クロストーク推定値のいずれかが更新された場合はいつでも、逆行列計算を繰り返すことができる。この手法に伴う問題は、チャネル行列の逆行列の計算が計算集約的であり、したがって、大きなベクトル化グループとともに使用するのが非現実的なことである。
【００１０】
したがって、Ｎの値が大きい場合、従来の技法を使用するプリコーダ行列の更新は、大量の処理リソースおよびメモリリソースを消費することがあり、相当な量の計算時間を必要とすることもある。結果として、ベクトル化グループが大きい場合に、従来の技法を使用して、効果的なクロストークキャンセレーションを実施するのは、非現実的なことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１１６５８２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０１７７８５５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０２４５０８１号明細書
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９９３．５、「Ｓｅｌｆ−ＦＥＸＴ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  （ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ）  ｆｏｒ  ｕｓｅ  ｗｉｔｈ  ＶＤＳＬ２  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ」、２０１０年４月
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の例示的な実施形態は、通信システムのチャネル間のクロストークを制御するための事前補償信号または事後補償信号を生成するための改善された技法を提供する。例えば、これらの実施形態の１つまたは複数では、ベクトルプロセッサによって少なくとも部分的に実施されるプリコーダまたはポストコーダは、従来の加法的更新手法と比べて改善された収束を示し、従来の逆行列計算手法と比べて低減された量のプロセッサおよびメモリリソースしか必要としない仕方で、更新される。
【００１４】
本発明の一態様では、通信システムのアクセスノードは、システムのチャネル間のクロストークを制御するように構成される。アクセスノードは、例えば、ＤＳＬシステムのＤＳＬアクセスマルチプレクサを備えることができる。アクセスノード内のベクトル化回路が、システムのチャネル間のクロストークを推定し、クロストーク推定値に基づいて、補償行列を生成し、補償行列に基づいて、補償された信号を生成する。補償行列は、乗法的更新プロセスを使用して生成され、乗法的更新プロセスでは、１つまたは複数の非ゼロの非対角要素を含む補償行列の先行バージョンが、第１の補助行列による事前乗算と第２の補助行列による事後乗算の少なくとも一方によって更新され、補助行列の所与の１つも、１つまたは複数の非ゼロの非対角要素を含む。補償された信号は、事前補償信号または事後補償信号とすることができる。
【００１５】
先に指摘したように、例示的な実施形態の１つまたは複数は、従来の加法的更新の収束問題および過渡的クロストーク増加問題を克服するばかりでなく、従来の逆行列計算更新における過剰な計算リソース要求も克服し、それによって、ベクトル化が施された回線のグループについて、他の方法で可能であるよりもはるかに大きなグループの使用を可能にする。したがって、開示された技法を実施するＤＳＬシステムは、従来の構成と比べて、コストの低減、電力消費の低下、スループット性能の向上を示す。
【００１６】
本発明の上記および他の特徴および利点は、添付の図面および以下の詳細な説明からより明白になろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の例示的な一実施形態における、マルチチャネル通信システムのブロック図である。
【図２】例示的な一実施形態における、図１の通信システムの例示的なＤＳＬ実施を示す図である。
【図３】図２のシステムのＤＳＬアクセスマルチプレクサの一部の１つの可能な実施をより詳細に示す図である。
【図４】プリコーダ行列要素の乗法的更新のための列更新モジュールを備える図３のＤＳＬアクセスマルチプレクサ内のベクトルプロセッサを示す図である。
【図５】ポストコーダ行列要素の乗法的更新のための行更新モジュールを備える図３のＤＳＬアクセスマルチプレクサ内のベクトルプロセッサを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書では、例示的な通信システム、およびそのようなシステムにおけるクロストーク制御のための関連技法との関連において、本発明を説明する。クロストーク制御は、実質的に継続して、またはそのようなシステムにおける加入者回線もしくは他の通信チャネルのアクティブ化もしくは非アクティブ化、クロストーク変化の経時的なトラッキングと連動して適用することができ、あるいは他の回線管理アプリケーションにおいて適用することができる。しかし、本発明は、特定のタイプの通信システムおよび開示されるクロストーク制御アプリケーションとともに使用されるばかりに限定されないことを理解されたい。本発明は、多種多様な他の通信システムにおいて、および数々の代替クロストーク制御アプリケーションにおいて実施することができる。例えば、ＤＭＴ変調に基づいたＤＳＬシステムとの関連で説明したが、開示される技法は、セルラシステム、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システム、ＷｉＦｉまたはＷｉＭＡＸシステムなど、様々な他のタイプの有線または無線通信システムに、直接的な方法で適合させることができる。したがって、本発明の技法は、ＤＳＬとは関連しない他のタイプの直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムのほか、時間領域におけるより高次の変調を利用するシステムにも適用可能である。
【００１９】
図１は、アクセスノード（ＡＮ）１０２と、ネットワーク端末（ＮＴ）１０４とを備える、通信システム１００を示している。ＮＴ１０４は、より詳細には、Ｌ個の異なるＮＴ要素を備え、それらは、示されるように、個々にＮＴ１、ＮＴ２、．．．、ＮＴＬと呼ばれ、さらに、それぞれの参照番号１０４−１、１０４−２、．．．、１０４−Ｌによって識別される。所与のＮＴ要素は、例えば、モデム、コンピュータ、もしくは他のタイプの通信デバイス、またはそのようなデバイスの組み合わせを備えることができる。アクセスノード１０２は、これらのＮＴ要素と、それぞれのチャネル１０６−１、１０６−２、．．．、１０６−Ｌを介して通信し、これらのチャネルは、チャネル１、チャネル２、．．．、チャネルＬとも呼ばれる。
【００２０】
本明細書で先に指摘したように、システム１００がＤＳＬシステムとして実施される一実施形態では、ＡＮ１０２は、例えば、中央局（ＣＯ）を含むことができ、ＮＴ１０４は、例えば、顧客構内設備（ＣＰＥ）ユニットのそれぞれの実例を含むことができる。そのようなＤＳＬシステムにおけるチャネル１０６は、それぞれの加入者回線で構成される。そのような各加入者回線は、例えば、ツイストペア銅線接続で構成することができる。回線は、同一バインダ内に、または隣接バインダ内に存在することができ、そのため、クロストークが回線間で生じ得る。以下の説明では、箇所によっては、システム１００がＤＳＬシステムであることを仮定しているが、それは一例にすぎないことを理解されたい。
【００２１】
例示的なＤＳＬの一実施形態では、Ｌ本の回線１０６−１から１０６−Ｌすべてよりも少ない回線を、最初にアクティブ回線とすることができ、Ｌ本の回線のうちの少なくとも１本を、アクティブ化され、アクティブ回線の既存の１組に加えられる、「参加回線（ｊｏｉｎｉｎｇ  ｌｉｎｅ）」とすることができる。本明細書では、そのような参加回線は、「アクティブ化回線」とも呼ばれる。先に指摘したように、本明細書では、クロストーク制御を受ける所与の１組の回線は、ベクトル化グループと呼ばれることがある。
【００２２】
ＡＮ１０２とＮＴ１０４との間の通信は、アクティブ回線の各々について、ダウンストリーム通信とアップストリーム通信の両方を含む。ダウンストリーム方向とは、ＡＮからＮＴへの方向のことであり、アップストリーム方向とは、ＮＴからＡＮへの方向のことである。図１には明示的に示されていないが、システム１００の加入者回線の各々には、ダウンストリーム方向における通信に使用するためのＡＮ送信機とＮＴ受信機が、またアップストリーム方向における通信に使用するためのＮＴ送信機とＡＮ受信機が関連付けられていることが、限定することなく仮定されている。本明細書では、ＡＮ送信機とＡＮ受信機、またはＮＴ送信機とＮＴ受信機とを組み合わせた、所与のモジュールは、一般に、送受信機と呼ばれる。対応する送受信機回路は、よく知られた従来の技法を使用して、ＡＮおよびＮＴにおいて実施することができ、本明細書では、そのような技法について詳細に説明しない。
【００２３】
本実施形態におけるＡＮ１０２は、クロストーク制御モジュール１１２に結合されたクロストーク推定モジュール１１０を備える。ＡＮは、クロストーク推定モジュールを利用して、回線１０６の少なくともサブセットである回線のそれぞれの対の間のクロストークの推定値を獲得する。クロストーク制御モジュール１１２は、クロストーク推定値に基づいて、回線１０６の少なくともサブセットである回線の間のクロストークを緩和、抑制、または他の方法で制御するために使用される。例えば、クロストーク制御モジュールは、ＡＮからＮＴに送信されるダウンストリーム信号の事前補償を提供するために、それに加えて、またはその代わりに、ＮＴからＡＮに送信されるアップストリーム信号の事後補償を提供するために、利用することができる。本発明の例示的な実施形態において実施される事前補償技法および事後補償技法それぞれについてのより詳細な例が、図４および図５との関連で以下において説明される。
【００２４】
クロストーク推定モジュール１１０は、誤差サンプル、ＳＮＲ値、もしくはＮＴ１０４から受信した信号に基づいてＡＮ１０２において生成された他のタイプの測定値、またはＮＴ１０４において生成され、ＮＴ１０４からＡＮ１０２にフィードバックされた測定値からクロストーク推定値を生成するように構成することができる。本明細書で使用されるＳＮＲという用語は、信号対干渉および雑音比（ＳＩＮＲ）など、他の類似の尺度を包含するように、広義に解釈されることが意図されていることに留意されたい。
【００２５】
他の実施形態では、クロストーク推定値は、ＡＮ１０２の外部で生成することができ、さらなる処理のためにＡＮに供給することができる。例えば、そのような推定値は、ＮＴ１０４において生成することができ、事前補償、事後補償、または他のクロストーク制御用途において使用するために、ＡＮに返すことができる。クロストーク推定値は、クロストークチャネル係数、クロストークキャンセレーション係数、または単純にクロストーク係数とも呼ばれることがある。
【００２６】
クロストーク推定モジュール１１０は、補間クロストーク推定値を生成するための補間機能を含むことができる。本発明とともに利用できる補間技法の例は、本発明の譲受人に譲渡された、引用により本明細書に組み込まれる、「Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ」と題する米国特許出願公開第２００９／０１１６５８２号に開示されている。
【００２７】
それに加えて、またはその代わりに、ＡＮ１０２は、線形モデル補間を使用するチャネル推定のための技法を実施するように構成することができる。そのような技法を実施する場合、ＡＮは、回線１０６のそれぞれの回線を介してパイロット信号を送信する。誤差サンプルまたはＳＮＲ値などの対応する測定値が、ＮＴからＡＮにフィードバックされ、クロストーク推定モジュール１１０においてクロストーク推定値を生成するために利用される。その後、ＡＮは、クロストーク推定値に基づいて、事前補償、事後補償を実行し、または他の方法でクロストークを制御する。これらの構成および他の類似の構成に関するさらなる詳細は、本発明の譲受人に譲渡された、引用により本明細書に組み込まれる、２００９年６月２９日に出願された、「Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｅｔｔｉｎｇ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願第１２／４９３３２８号において説明されている。
【００２８】
クロストーク推定モジュール１１０は、ノイズ除去が施されたクロストーク推定値を生成するためのノイズ除去機能を含むことができる。本発明の実施形態とともに使用するのに適したクロストーク推定値ノイズ除去技法の例は、本発明の譲受人に譲渡された、引用により本明細書に組み込まれる、「Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｓｉｎｇ  Ｄｅｎｏｉｓｅｄ  Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  Ｅｓｔｉｍａｔｅｓ  ｉｎ  ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願公開第２０１０／０１７７８５５号において説明されている。しかし、本発明は、いかなる特定のノイズ除去技法も使用する必要がないことを理解されたい。本明細書で説明される例示的な実施形態は、チャネル係数推定プロセスの一環として、周波数フィルタを使用するノイズ除去機能を含むことができる。
【００２９】
ＡＮ１０２は、メモリ１２０に結合されたプロセッサ１１５をさらに備える。メモリは、本明細書で説明する機能を実施するためにプロセッサが実行する、１つまたは複数のソフトウェアプログラムを記憶するために使用することができる。例えば、クロストーク推定モジュール１１０およびクロストーク制御モジュール１１２に関連する機能は、少なくとも部分的に、そのようなソフトウェアプログラムの形式で実施することができる。メモリは、本明細書において、より一般的に、コンピュータ可読記憶媒体と呼ばれるものの一例であり、コンピュータ可読記憶媒体は、実行可能プログラムコードを記憶する。コンピュータ可読記憶媒体の他の例は、ディスクまたは他のタイプの磁気媒体または光媒体を含むことができる。
【００３０】
図１に示されるようなＡＮ１０２は、本明細書では「アクセスノード」という用語で呼ばれるアクセスノードの１つの実例にすぎない。そのようなアクセスノードは、例えば、ＤＳＬアクセスマルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）を備えることができる。しかし、本明細書で使用される「アクセスノード」という用語は、例えば、ＤＳＬＡＭまたはＣＯ自体など、ＣＯ内の特定の要素のほか、ＣＯを含まないシステム内の他のタイプのアクセスポイント要素も包含するように、広義に解釈されることが意図されている。
【００３１】
図１の例示的な実施形態では、回線１０６はすべて、同じＡＮ１０２に関連付けられている。しかし、他の実施形態では、これらの回線は、複数のアクセスノードにわたって分散することができる。そのような複数のアクセスノードのうちの異なるアクセスノードは、異なるベンダから供給することができる。例えば、従来のシステムでは、異なるベンダが供給するいくつかのアクセスノードをＤＳＬ回線の同じ束に接続できることがよく知られている。これらの条件および他の条件の下では、最適な干渉キャンセレーションを達成するために、様々なアクセスノードが、互いに対話しなければならないことがある。
【００３２】
ＮＴ１０４の各々は、ＡＮ１０２が制御信号経路を介して供給する制御信号に応答して、複数の動作モードを取るように構成可能とすることができ、これについては、本発明の譲受人に譲渡された、引用により本明細書に組み込まれる、「Ｆａｓｔ  Ｓｅａｍｌｅｓｓ  Ｊｏｉｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ  ｉｎ  ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題する米国特許出願公開第２００９／０２４５０８１号において説明されている。そのような動作モードは、例えば、参加モードおよびトラッキングモードを含むことができる。しかし、このタイプの複数モード動作は、本発明の要件ではない。
【００３３】
事前補償と事後補償の少なくとも一方を実行するように構成された図１のシステム１００の例示的なＤＳＬ実施が、図２から図５を参照して以下において説明される。より具体的には、この実施は、ＡＮ１０２からＮＴ１０４へのダウンストリーム通信に対するアクティブクロストークキャンセレーションを提供するプリコーダを含み、ＮＴ１０４からＡＮ１０２へのアップストリーム通信に対するアクティブクロストークキャンセレーションを提供するポストコーダも含む。しかし、本明細書で開示される技法は、特に定義されたダウンストリーム方向またはアップストリーム方向が存在しない、対称的な通信を含むシステムにも適用可能である。
【００３４】
ここで図２を参照すると、ベクトル化を施されたＤＳＬシステム２００は、先に説明したマルチチャネル通信システム１００の可能な実施を表している。通信事業者のアクセスノード内のＤＳＬＡＭ２０２は、共通バインダ内に存在することができるそれぞれの銅ツイストペア線を介して、複数のＣＰＥユニット２０４に接続する。ＣＰＥユニット２０４は、より詳細には、リモートＶＤＳＬ送受信機ユニット（ＶＴＵ−Ｒ）２０４−１、２０４−２、．．．、２０４−Ｌを備える。これらのＶＴＵ−Ｒは、通信事業者側のＶＤＳＬ送受信機ユニット（ＶＴＵ−Ｏ）２０８−１、２０８−２、．．．、２０８−Ｌとそれぞれ通信する。ＤＳＬＡＭ２０２は、ベクトル制御エンティティ（ＶＣＥ）２１０と、ベクトル化信号処理モジュール２１２とをさらに備える。ベクトル化信号処理モジュール２１２は、プリコーダ２１４と、ポストコーダ２１６とを備える。ＶＣＥ２１０およびベクトル化信号処理モジュール２１２は、システム１００のクロストーク推定モジュール１１０およびクロストーク制御モジュール１１２にほぼ対応すると見なすことができる。そのような要素は、本明細書において、より一般的に、「ベクトル化回路」と呼ばれるものの例と考えられる。
【００３５】
図２の実施形態では、ＶＴＵ−Ｒ２０４および対応するＶＴＵ−Ｏ２０８は、特定のベクトル化標準、より具体的には、引用により本明細書に組み込まれる、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９９３．５、「Ｓｅｌｆ−ＦＥＸＴ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  （ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ）  ｆｏｒ  ｕｓｅ  ｗｉｔｈ  ＶＤＳＬ２  ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ」、２０１０年４月に開示されている、Ｇ．ベクトル標準に準拠した方法で動作することが、限定することなく仮定されている。この特定の標準の使用は、例示的な例にすぎず、本発明の技法は、ベクトル化または他の類似のクロストーク制御操作を実行するのに適した他のタイプおよび構成のＡＮ要素およびＮＴ要素に、直接的な方法で適合させることができることに留意されたい。
【００３６】
図３は、図２のＤＳＬＡＭ２０２の一部の１つの可能な実施をより詳細に示す図を示している。この例示的な実施では、ＤＳＬＡＭ２０２は、複数のＶＤＳＬ２回線終端ボード３０２を備え、ＶＤＳＬ２回線終端ボード３０２は、ネットワーク終端ボード３０４およびベクトル処理ボード３１０に結合される。ベクトル処理ボード３１０は、ＶＣＥ２１０と、ベクトル化信号処理モジュール２１２とを含み、明示的には示されていないが、そのようなベクトル処理ボードの従来の実施に一般に含まれる、さらなるベクトル化回路も含むことができる。ベクトル化信号処理モジュール２１２は、ベクトルプロセッサ３１５と、それに関連付けられた外部メモリ３２０とを含む。ベクトルプロセッサ３１５の動作は、図４および図５との関連で以下においてより詳細に説明される。
【００３７】
ＤＳＬＡＭ２０２内のベクトル化信号処理ユニット２１２は、ＶＣＥ２１０の制御下で、ダウンストリーム方向において送信される信号に対する事前補償と、アップストリーム方向において受信される信号に対する事後補償とを実施するように構成される。これらの事前補償および事後補償クロストーク制御技法の効果的な実施には、プリコーダ行列およびポストコーダ行列をそれぞれ使用する行列−ベクトル積の計算などの演算の性能が必要とされる。しかし、先に指摘したように、プリコーダ更新またはポストコーダ更新のための従来の加法的手法は、収束問題をもたらすことがあり、またクロストークの著しい過渡的増加を引き起こす可能性があるのに加えて、プリコーダ更新またはポストコーダ更新のための従来の逆行列計算手法は、大量の処理リソースおよびメモリリソースを消費することがあり、相当な量の計算時間を必要とすることもある。結果として、ベクトル化グループが大きい場合に、従来の技法を使用して、効果的なクロストークキャンセレーションを実施するのは、非現実的なことがある。
【００３８】
本発明の例示的な実施形態は、プリコーダ２１４およびポストコーダ２１６においてそれぞれ利用されるプリコーダ行列およびポストコーダ行列の乗法的更新のために特に効果的な技法を提供することによって、従来のプリコーダおよびポストコーダ更新手法に関連する上で述べた問題を克服する。説明するように、これらの実施形態の１つまたは複数では、プリコーダ行列およびポストコーダ行列は、乗法的更新プロセスを使用して生成される。乗法的更新プロセスでは、例えば、プリコーダ行列は、第１の補助行列による事前乗算を行うことによって更新され、ポストコーダ行列は、第２の補助行列による事後乗算を行うことによって更新され、補助行列の所与の１つは、１つまたは複数の非ゼロの非対角要素を含む。更新前のプリコーダ行列またはポストコーダ行列は、１つまたは複数の非ゼロの非対角要素を含む。プリコーダ行列またはポストコーダ行列の更新は、参加回線のアクティブ化、それまでアクティブだった回線の非アクティブ化、または指定された定期的トラッキング間隔の満了など、指定されたイベントに連動して発生することができる。
【００３９】
乗法的更新プロセスが、プリコーダ行列の更新に関して最初に説明される。この場合、プリコーダ行列に事前に乗算するために使用される補助行列は、残差チャネル行列の関数である。例えば、補助行列は、結果のチャネル行列の逆行列とすることができ、または単位行列から残差チャネル行列を減算することによって形成される、結果のチャネル行列の逆行列の近似とすることができる。以下では、結果のチャネル行列は、Ｒで表され、補償されていない正規化チャネル行列Ｈとプリコーダ行列Ｃとの積によって与えられる。
【００４０】
Ｒ＝ＨＣ
補償されていない正規化チャネル行列Ｈは、単位行列Ｉとクロストーク係数行列Ｇとの和として書き表すことができ、したがって、Ｒは、
Ｒ＝（Ｉ＋Ｇ）Ｃ
と書き表すことができる。周波数領域イコライザの働きによって、対角チャネル要素は１に正規化されると仮定する。理想的には、プリコーダ行列Ｃは、結果のチャネル行列ＲがＩに等しくなるように、補償されていないチャネル行列Ｈの逆行列である。この理想的ケースに対する誤差は、残差チャネルと呼ばれ、Ｅで表される残差チャネル行列によって特徴付けられ、
Ｅ＝（Ｉ＋Ｇ）Ｃ−Ｉ
によって与えられる。
【００４１】
本明細書で開示される例示的な乗法的更新プロセスの１つまたは複数は、誤差行列Ｅのノイズを有する測定値を使用して、行列のクラスＸから取り出した一定であるが未知の行列Ｘを逆行列化する手段を提供することとして特徴付けることができる。誤差行列Ｅは、未知の行列Ｘとの関連では以下のように書き表すことができ、
Ｅ＝ＸＣ−Ｉ
ここで、プリコーダ行列は、未知の行列Ｘの逆行列の現在の推定値として特徴付けることができる。説明される乗法的更新プロセスの１つまたは複数は、有利なことに、逆行列化される行列のクラスＸに対する最小仮定だけを必要とする。所与の１組のそのような最小仮定の一例は、要素の大きさが有界であり、およびクラス内のすべての行列の行列式の絶対値が、ある限界よりもゼロから離れていること、すなわち、
【００４２】
【数１】
0005734464.tif 000002
であることであり、ここで、ηは、指定された限界を表す。
【００４３】
例示的な乗法的更新プロセスでは、更新されたプリコーダ行列Ｃ’は、現在のプリコーダ行列Ｃと、結果のチャネル行列Ｒの逆行列によって与えられる補助行列との積として、以下のように生成することができ、
Ｃ’＝ＣＲ−１
これが、新しい結果のチャネル行列Ｒ’＝Ｉを与え、したがって、上で述べた理想的ケースに一致する。先に述べたように、代替的な手法は、結果のチャネル行列Ｒの逆行列の近似であり、単位行列Ｉから残差チャネル行列Ｅを減算することによって形成される、補助行列を使用することである。したがって、この乗法的更新プロセスは、近似
【００４４】
【数２】
0005734464.tif 000003
を作成し、その後、Ｉ−Ｅを現在のプリコーダ行列Ｃの右側から乗算する。その場合、更新されたプリコーダ行列Ｃ’は、
Ｃ’＝Ｃ（Ｉ−Ｅ）
によって与えられ、そのため、更新された残差チャネル行列Ｅ’は、
Ｅ’＝（Ｉ＋Ｇ）Ｃ（Ｉ−Ｅ）−Ｉ＝Ｅ−（Ｉ＋Ｇ）ＣＥ＝−Ｅ２
によって与えられる。
【００４５】
現在の残差チャネル行列Ｅの要素は、通常は、現在のクロストーク係数行列Ｇの要素よりもはるかに小さく、そのため、上で述べた近似的乗法的更新の結果である−Ｅ２は、通常は、典型的な加法的更新の結果よりもはるかに小さく、加法的更新の結果は、Ｃ’＝Ｃ−Ｅとすることによって与えられ、Ｅ’＝−ＧＥである。
【００４６】
上で説明した乗法的更新プロセスは、プリコーダ行列のサイズが増減する場合、すなわち、プリコードされる回線の組にアクティブ回線が追加される場合、またはプリコードされる回線の組からアクティブ回線が除去される場合に、特に有利である。そのようなケースでは、Ｅの非ゼロ要素は、単一の行または列の非対角要素に封じ込めることができ、Ｅ２＝０である。したがって、（Ｉ−Ｅ）が、（Ｉ＋Ｅ）の正確な逆行列であることが分かり、近似的な乗法的更新は、理想的な乗法的更新と同じである。
【００４７】
残差チャネル行列Ｅが、単一の非ゼロ行列要素から成る場合、プリコーダＣに行列（Ｉ−Ｅ）を乗算する演算は、Ｃの１つの列の乗数倍をＣの別の列に加算する演算として表すことができる。これは、この手法の利点を享受するには、単純に個々の行列要素を更新する代わりに、Ｃの所与の列の複数の要素を同時に更新するほうが有利であるという一般原則を示している。
【００４８】
アップストリーム方向でも、システムは、同様に定義されるが、プリコーダではなく、ポストコーダに関して定義される。結果のチャネルは、
Ｒ＝ＱＣ（Ｉ＋Ｇ）Ｄ
であり、ここで、Ｃは、ポストコーダ、（Ｉ＋Ｇ）は、補償されていない正規化チャネル、Ｄは、直接利得の対角行列、Ｑは、周波数領域イコライザ係数の対角行列であり、ＱＤ＝Ｉである。元の残差チャネル行列は、
【００４９】
【数３】
0005734464.tif 000004
と定義され、調整された残差チャネル行列は、
【００５０】
【数４】
0005734464.tif 000005
と定義される。
【００５１】
別途指摘しない限り、アップストリーム方向に言及する場合、残差チャネル行列は、調整された残差チャネル行列Ｅを意味していることを理解されたい。
【００５２】
プリコーダについて先に説明した乗法的更新プロセスは、ポストコーダを更新するように、直接的な方法で適合させることができる。ポストコーダ行列が、補助行列によって事前に乗算される代わりに、補助行列によって事後に乗算されることを除いて、演算は同様である。これは、プリコーダ行列の列毎の更新に類似した方法による、ポストコーダ行列の行毎の更新に対応する。
【００５３】
より具体的には、プリコーダ行列の列ｋは、ユーザｋからのデータシンボルに生じることを制御する。完全なユニット信号が受信機ｋにおいて受信され、他の受信機にはできるだけ僅かしか出現しないように、列は常に更新すべきである。列ｋに対する変更は、他のユーザのデータシンボルには影響を与えず、そのため、列は、他のどの列からも独立して更新することができる。
【００５４】
同様に、ポストコーダ行列の行ｋは、すべての回線上において受信した原シンボルを組み合わせて、ユーザｋの補償された受信シンボルを形成する方法を制御する。行ｋに対する変更は、他のどのユーザの補償された受信シンボルにも影響を与えず、そのため、行ｋは、他のどの行からも独立して更新することができる。
【００５５】
図４および図５は、プリコーダ２１４およびポストコーダ２１６においてそれぞれ利用されるプリコーダ行列およびポストコーダ行列に対する乗法的更新プロセスを実行するためのベクトル化回路４００および５００の例示的な実施を示している。
【００５６】
図４に示すように、ベクトルプロセッサ３１５は、列更新モジュール４０２に結合されたプリコーダ２１４を備える。列更新モジュールは、補助行列を使用して、プリコーダ２１４のプリコーダ行列の要素の乗法的更新を列毎に実行するように構成される。乗法的更新プロセスは、より詳細には、プリコーダ行列に補助行列を事前に乗算することによって、プリコーダ行列の要素の乗法的更新を列毎に実行することを含む。例えば、先に述べたように、プリコーダ行列の要素に対して実行される列毎の乗法的更新は、プリコーダ行列の１つの列の乗数倍をプリコーダ行列の別の列から減算することを含むことができる。
【００５７】
同様に、図５に示されるようなベクトルプロセッサ３１５は、行更新モジュール５０２に結合されたポストコーダ２１６を備える。行更新モジュールは、補助行列を使用して、ポストコーダ２１６のポストコーダ行列の要素の乗法的更新を行毎に実行するように構成される。乗法的更新プロセスは、より詳細には、ポストコーダ行列に補助行列を事後に乗算することによって、ポストコーダ行列の要素の乗法的更新を行毎に実行することを含む。例えば、ポストコーダ行列の要素に対して実行される行毎の乗法的更新は、ポストコーダ行列の１つの行の乗数倍をポストコーダ行列の別の行から減算することを含むことができる。
【００５８】
図４および図５の実施形態では、ＶＣＥ２１０は、列更新モジュール４０２または行更新モジュール５０２に結合され、残差行列要素の推定値、または回線非アクティブ化の通知を提供する。
【００５９】
Ｎ個の入力とＮ個の出力とを有する、典型的な事前補償構成または事後補償構成では、各出力は、各入力に何らかの係数を乗算し、その後、それらの積を合算することによって生成されることに留意されたい。そのような構成では、列とは、一般に、様々な出力を形成する際に、所与の入力を乗算されるすべての係数のことであり、一方、行とは、一般に、所与の出力を獲得するために合算される積において使用されるすべての係数のことである。本発明の他の実施形態では、列と行の定義を入れ替えたものを使用することができる。
【００６０】
プリコーダ行列に対する列毎の乗法的更新を実行する際、一般に、所与の列内のすべての係数は、実質的に同時に更新されるべきであることも理解されたい。したがって、現在の値の組は、１つの送信信号を事前補償するために使用され、その後、更新された値の組は、次の送信信号を事前補償するために使用される。代わりに、更新がいくつかのステップに分かれて行われ、そのため、様々な送信信号が、行列要素のいくつかだけが更新されている行列によって事前補償される場合、一般に、そのような信号は、例えば、さらなるクロストークが受信機において観測されると、悪影響を受ける。同様に、ポストコーダ行列に対する行毎の乗法的更新を実行する場合、一般に、所与の行内のすべての係数は、実質的に同時に更新されるべきである。
【００６１】
より詳細な乗法的更新プロセスは、以下の例示的な非アクティブ化、アクティブ化、およびトラッキングシナリオにおいて、ダウンストリーム方向およびアップストリーム方向の両方について、より詳細に説明される。乗法的更新プロセスは、図４および図５に示されるように、列更新モジュール４０２および行更新モジュール５０２をそれぞれ備える、ベクトル化回路４００または５００によって実施することができる。
【００６２】
非アクティブ化
このセクションでは、ベクトル化グループのＮ個のメンバがアクティブであり、そのメンバの１つが非アクティブ化される、例示的な非アクティブ化シナリオについて考察する。このシナリオのプリコーダ行列は、（理想的にはＮ×Ｎチャネル行列の逆行列である）Ｎ×Ｎ行列から、（理想的には（Ｎ−１）×（Ｎ−１）チャネル行列の逆行列である）（Ｎ−１）×（Ｎ−１）行列に更新する必要がある。
【００６３】
最初に、クロストークが著しく小さく、１次近似（Ｉ＋Ｇ）−１＝Ｉ−Ｇが非常に正確であると仮定する。その場合、Ｉ＋Ｇの（Ｎ−１）×（Ｎ−１）部分行列の逆行列が、まさにＩ＋Ｇの逆行列の（Ｎ−１）×（Ｎ−１）部分行列であることが分かる。この場合、所与の回線の非アクティブ化に必要なことは、現在のプリコーダ行列の適切な行および列を除去し、それまでのプリコーダ行列の部分行列である（Ｎ−１）×（Ｎ−１）プリコーダに戻ることである。
【００６４】
しかし、１次近似があまり正確ではない場合、上述の手法は、非アクティブ化イベントの間、アクティブ回線のＳＮＲを低下させる。この低下は、完全なＮ×Ｎ逆プリコーダから不完全な（Ｎ−１）×（Ｎ−１）逆プリコーダに移行していることが原因である。
【００６５】
完全な（Ｎ−１）×（Ｎ−１）逆プリコーダに移行するのに必要なすべての情報は、Ｎ×Ｎプリコーダ内に含まれていることを発明者らは認識した。Σを（非アクティブ化後の）アクティブ回線の集合とし、ｄが非アクティブ化回線の添字を表すとする。これらの集合に基づいて、プリコーダＣを４つの部分行列：（Ｎ−１）×（Ｎ−１）部分行列ＣΣΣ、（Ｎ−１）×１部分行列ＣΣｄ、１×（Ｎ−１）部分行列ＣｄΣ、およびスカラＣｄｄに分解することができる。ＣがＮ×Ｎチャネル行列Ｈの逆行列である場合、（Ｎ−１）×（Ｎ−１）チャネル行列ＨΣΣの逆行列は、
【００６６】
【数５】
0005734464.tif 000006
によって与えられる。
【００６７】
この式は、ダウンストリーム動作とアップストリーム動作の両方について成り立つ。唯一の相違は、ダウンストリームでは、各列を独立に更新でき、一方、アップストリームでは各行を独立に更新できることである。Ｎ×Ｎプリコーダから（Ｎ−１）×（Ｎ−１）プリコーダに移行する動作は、Ｎ×Ｎプリコーダに補助行列を事前に乗算することとして説明することができる。この場合、補助行列は、Ｎ×Ｎ単位行列を取り、行ｄの非対角要素を−ＣｄΣ／Ｃｄｄで置き換え、行ｄの対角要素をゼロに設定することによって定めることができる。同様に、アップストリーム動作は、補助行列を事後に乗算することとして説明することができる。これらの操作については以下でより明示的に説明する。
【００６８】
【数６】
0005734464.tif 000007
によって、障害側ｖ、妨害側ｄ、トーンｋ、ステップｔの、プリコーダ係数またはポストコーダ係数を表す。以下の手順は、Ｃ［ｔ］を更新された行列Ｃ［ｔ＋１］で置き換える。
【００６９】
アクティブ回線の集合Σは、実際にはトーン依存であり、Σｋと表すことができることに留意されたい。例えば、異種の回線が混在するシナリオでは、一般に、低周波数は、高周波数よりも多くのアクティブ回線を有する。これは、例えば、様々な操作を実施する順序に影響することがある。
【００７０】
ダウンストリーム方向では、回線を非アクティブ化する場合の乗法的更新プロセスは、以下の通りである。
【００７１】
１．Ｎ本のアクティブ回線Σ∪｛ｄ｝から開始する。
【００７２】
２．ＶＣＥが、回線ｄを非アクティブ化するように指示する。
【００７３】
３．各トーンｋについて、プリコーダ行列を以下のように更新する。
【００７４】
（ａ）各ｎ∈Σについて、Ｎ−１個の値
【００７５】
【数７】
0005734464.tif 000008
を計算および記憶する。そのような値を係数
【００７６】
【数８】
0005734464.tif 000009
の代わりに記憶することができ、係数はもはや必要ではない。
【００７７】
（ｂ）各アクティブ回線ｍ∈Σについて、プリコーダ行列の列ｍを更新する。
【００７８】
ｉ．各回線ｎ∈Σについて、
【００７９】
【数９】
0005734464.tif 000010
を計算する。
【００８０】
ｉｉ．
【００８１】
【数１０】
0005734464.tif 000011
と設定する。
【００８２】
ｉｉｉ．今では、Ｃ［ｔ＋１］の列ｍを活動中にすること、すなわち、プリコーディングのために使用することができる。
【００８３】
４．すべてのｎ∈Σ∪｛ｄ｝について、
【００８４】
【数１１】
0005734464.tif 000012
と設定する。
【００８５】
アップストリーム方向では、回線を非アクティブ化する場合の乗法的更新プロセスは、以下の通りである。
【００８６】
１．Ｎ本のアクティブ回線Σ∪｛ｄ｝から開始する。
【００８７】
２．ＶＣＥが、回線ｄを非アクティブ化するように指示する。
【００８８】
３．各トーンｋについて、ポストコーダ行列を以下のように更新する。
【００８９】
（ａ）各ｎ∈Σについて、Ｎ−１個の値
【００９０】
【数１２】
0005734464.tif 000013
を計算および記憶する。そのような値を係数
【００９１】
【数１３】
0005734464.tif 000014
の代わりに記憶することができ、係数はもはや必要ではない。
【００９２】
（ｂ）各アクティブ回線ｍ∈Σについて、プリコーダ行列の行ｍを更新する。
【００９３】
ｉ．各回線ｎ∈Σについて、
【００９４】
【数１４】
0005734464.tif 000015
を計算する。
【００９５】
ｉｉ．
【００９６】
【数１５】
0005734464.tif 000016
と設定する。
【００９７】
ｉｉｉ．今では、Ｃ［ｔ＋１］の行ｍを活動中にすること、すなわち、ポストコーディングのために使用することができる。
【００９８】
４．すべてのｎ∈Σ∪｛ｄ｝について、
【００９９】
【数１６】
0005734464.tif 000017
と設定する。
【０１００】
アップストリーム方向の場合の最終結果は、ダウンストリーム方向における最終結果と実質的に同じである。しかし、アップストリーム方向の場合の更新は、行毎に活動中にすることができるので、操作の順序が僅かに異なる。
【０１０１】
アクティブ化
このセクションでは、ベクトル化グループのＮ個のメンバがアクティブであり、新しいメンバがアクティブ化される、例示的なアクティブ化シナリオについて考察する。このシナリオのプリコーダ行列は、Ｎ×Ｎ行列から、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）行列に更新する必要がある。アクティブ回線の元の集合をΣで表し、アクティブ化回線の添字をａとする。トーンｋ上における妨害側ｄから被害者ｖへの推定残差クロストークを
【０１０２】
【数１７】
0005734464.tif 000018
で表す。この推定値は、例えば、パイロット信号と受信機誤差との相関を取るなど、よく知られた従来の技法を使用して獲得することができる。
【０１０３】
ダウンストリーム方向では、乗法的更新は、Ｇ．ベクトル初期化のＯ−Ｐ−ＶＥＣＴＯＲ−１ステージおよびＯ−Ｐ−ＶＥＣＴＯＲ−２ステージにそれぞれ対応する、２つのステージで進行する。
【０１０４】
Ｏ−Ｐ−ＶＥＣＴＯＲ−１の間、アクティブ化回線から「ショータイム（ｓｈｏｗｔｉｍｅ）」回線とも呼ばれるアクティブ回線への残差クロストークである、クロストーク推定値
【０１０５】
【数１８】
0005734464.tif 000019
を獲得する。この残差クロストークをゼロに近づけるために、プリコーダ行列が更新される。このステップが終了すると、アクティブ化回線は、ショータイム回線のＳＮＲを低下させることなく、通常の初期化信号を送信し始めることができる。
【０１０６】
このフェーズでは、プリコーダ行列の列ａだけが更新される。より具体的には、以下のように、誤差推定の列
【０１０７】
【数１９】
0005734464.tif 000020
に、現在のプリコーダ行列ＣΣΣが乗算された後、現在のプリコーダ値から減算される。
【０１０８】
１．時間カウンタをｔ＝０に設定する。
【０１０９】
２．単位行列の列ａを使用して、または（例えば、履歴情報からの）事前推定値を使用して、プリコーダ行列の列ａを初期化する。すなわち、前者では、すべてのｎ∈Σについて、Ｃｎ，ａ［ｔ］＝０と設定し、Ｃａ，ａ［ｔ］＝１と設定する。
【０１１０】
３．すべてのｎ∈Σ、およびすべてのトーンｋについて、残差クロストーク推定値
【０１１１】
【数２０】
0005734464.tif 000021
を獲得する。
【０１１２】
４．すべてのトーンｋ、および回線ｎ∈Σについて、
【０１１３】
【数２１】
0005734464.tif 000022
を計算し、その後、時間カウンタｔ←ｔ＋１をインクリメントする。
【０１１４】
５．新しい残差クロストーク推定値
【０１１５】
【数２２】
0005734464.tif 000023
を獲得する。ショータイム回線におけるＳＮＲ低下を回避できるほど十分には小さくない場合は、ステップ４に戻る。十分に小さい場合は、終了する。
【０１１６】
通常は、ステップ４を繰り返す必要はないはずである。しかし、この条件が満たされていない場合、ショータイム回線の安定性に影響が及び得るので、ステップ５のチェックは、依然として重要である。
【０１１７】
Ｏ−Ｐ−ＶＥＣＴＯＲ−２の間、ショータイム回線からアクティブ化回線への残差クロストークである、クロストーク推定値
【０１１８】
【数２３】
0005734464.tif 000024
を獲得する。他の回線間の残差クロストークを低く維持しながら、この残差クロストークをゼロに近づけるために、プリコーダ行列が更新される。このステップが終了すると、アクティブ化回線は、クロストークがほとんどないチャネルを経験するはずであり、それは、その後、チャネル解析中に特徴付けられる。
【０１１９】
このフェーズでは、プリコーダ行列の乗法的更新は、以下のように進行する。
【０１２０】
１．時間カウンタをｔ＝０に設定する。
【０１２１】
２．ゼロを使用して、または（例えば、履歴情報からの）事前推定値を使用して、プリコーダの行ａの非対角要素を初期化する。すなわち、前者では、すべてのｎ∈Σについて、Ｃａ，ｎ［ｔ］＝０と設定する。
【０１２２】
３．すべてのｎ∈Σ、およびすべてのトーンｋについて、残差クロストーク推定値
【０１２３】
【数２４】
0005734464.tif 000025
を獲得する。
【０１２４】
４．すべてのトーンｋ、および回線ｎ∈Σについて、プリコーダの列ｎを更新する。
【０１２５】
（ａ）すべての回線ｍ∈Σ∪｛ａ｝について、
【０１２６】
【数２５】
0005734464.tif 000026
を計算する。
【０１２７】
（ｂ）Ｃ［ｔ＋１］の列ｍを活動中にすること、すなわち、プリコーディングのために使用することができる。
【０１２８】
（ｃ）時間カウンタをｔ←ｔ＋１とインクリメントする。
【０１２９】
５．任意選択で、新しい残差クロストーク推定値
【０１３０】
【数２６】
0005734464.tif 000027
を獲得し、新しい残差が十分には小さくない場合は、ステップ４を繰り返す。
【０１３１】
アップストリーム方向でも、やはり２つの推定フェーズが存在し、それらは、潜在的に、Ｇ．ベクトルフェーズＲ−Ｐ−ＶＥＣＴＯＲ−１およびＲ−Ｐ−ＶＥＣＴＯＲ−２の間に起こりうる。これらは、Ｒ−Ｐ−ＶＥＣＴＯＲ−１の間に、アクティブ化回線からクロストーク
【０１３２】
【数２７】
0005734464.tif 000028
を獲得し、対応するポストコーダ要素ＣΣａを更新できるように、Ｒ−Ｐ−ＶＥＣＴＯＲ−２の間に、アクティブ化回線へのクロストーク
【０１３３】
【数２８】
0005734464.tif 000029
を獲得し、対応するポストコーダ要素ＣａΣを更新できるように、設計される。しかし、ダウンストリームの場合と異なり、アップストリームでは、受信機とＶＣＥとは、同一場所に配置されるので、関連するクロストーク推定値
【０１３４】
【数２９】
0005734464.tif 000030
および
【０１３５】
【数３０】
0005734464.tif 000031
のすべてを同時に獲得することができる。これは、Ｒ−Ｐ−ＶＥＣＴＯＲ−１の間に、更新のすべてを行うことができることを意味する。実際、ショータイム回線のＳＮＲを低下させ得る２次効果を回避するために、そのようにすることが有利である。したがって、プリコーダの乗法的更新は、以下のように進行する。
【０１３６】
１．時間カウンタをｔ＝０に設定する。
【０１３７】
２．単位行列の対応する要素を使用して、または（例えば、履歴情報からの）事前推定値を使用して、プリコーダの列ａおよび行ａを初期化する。すなわち、前者では、すべてのｎ∈Σについて、
【０１３８】
【数３１】
0005734464.tif 000032
と設定し、
【０１３９】
【数３２】
0005734464.tif 000033
と設定する。
【０１４０】
３．すべてのｎ∈Σ、およびすべてのトーンｋについて、残差クロストーク推定値
【０１４１】
【数３３】
0005734464.tif 000034
および
【０１４２】
【数３４】
0005734464.tif 000035
を獲得する。アクティブ化回線に対する周波数等化（ＦＥＱ）は、この時点では、すでに適切に初期化されていると仮定されており、そのため、
【０１４３】
【数３５】
0005734464.tif 000036
であり、したがって、
【０１４４】
【数３６】
0005734464.tif 000037
である。
【０１４５】
４．各トーンｋについて、複素スカラ係数
【０１４６】
【数３７】
0005734464.tif 000038
を計算する。
【０１４７】
５．すべてのｎ∈Σ∪｛ａ｝、およびすべてのトーンｋについて、ポストコーダの行ａを更新する。
【０１４８】
【数３８】
0005734464.tif 000039
これにより、アクティブ化回線が、ショータイム回線から保護される。
【０１４９】
６．行ａの乗数倍コピーを他のすべての行から減算することによって、ショータイム回線を保護する。各ｎ∈Σ、およびすべてのトーンｋについて、行ｎを以下のように更新する。
【０１５０】
（ａ）各ｍ∈Σ∪｛ａ｝について、
【０１５１】
【数３９】
0005734464.tif 000040
とする。
【０１５２】
７．任意選択で、新しい残差クロストーク推定値
【０１５３】
【数４０】
0005734464.tif 000041
を獲得し、新しい残差が十分に小さい場合は、停止する。十分には小さくない場合は、ステップ４から繰り返す。
【０１５４】
トラッキング
このセクションでは、ベクトル化グループのＮ個のメンバがアクティブであり、僅かな残差クロストークＥが存在する、例示的なトラッキングシナリオについて考察し、残差クロストークをさらに低下させるために、プリコーダ行列またはポストコーダ行列に対して定期的に僅かな更新を施すこと、または経時的なクロストークの緩やかな変化を追跡することを行いたい。減衰係数α∈（０，１］を導入する。α＝１を使用すると、最速の収束がもたらされるが、ゼロに近いαを使用すると、測定ノイズに対してより高い精度がもたらされる。非アクティブ化セクションおよびアクティブ化セクションの場合と同様に、Σは、ショータイムにある回線の集合を表し、
【０１５５】
【数４１】
0005734464.tif 000042
は、これらの回線に関連する、トーンｋにおけるプリコーダまたはポストコーダのアクティブ部分を表す。
【０１５６】
ダウンストリーム方向では、乗法的更新は、以下のように進行する。
【０１５７】
１．すべてのトーンｋについて、残差クロストーク推定値の行列
【０１５８】
【数４２】
0005734464.tif 000043
を獲得する。
【０１５９】
２．すべてのｎ、ｍ∈Σ、およびすべてのトーンｋについて、プリコーダを
【０１６０】
【数４３】
0005734464.tif 000044
と更新する。
【０１６１】
アップストリーム方向では、乗法的更新は、以下のように進行する。
【０１６２】
１．すべてのトーンｋについて、残差クロストーク推定値の行列
【０１６３】
【数４４】
0005734464.tif 000045
を獲得する。
【０１６４】
２．すべてのｎ、ｍ∈Σ、およびすべてのトーンｋについて、ポストコーダを
【０１６５】
【数４５】
0005734464.tif 000046
と更新する。
【０１６６】
ダウンストリーム方向におけるトラッキングシナリオについての乗法的更新プロセスの別の例は、以下の通りである。Ｅｔをステップｔにおける誤差とする。その場合、プリコーダ行列に
Ｉ＋αｔＡｔ
を事前に乗算することは、
Ｅｔ−１＝（Ｉ＋Ｅｔ）（Ｉ＋αｔＡｔ）−Ｉ
となるように、誤差を変更することと等価である。例えば、フロベニウスノルムなど、行列の指定されたノルムを小さくするように、Ａを選択するのが望ましい。正方行列Ａのフロベニウスノルムは、
【０１６７】
【数４６】
0005734464.tif 000047
のように、すなわち、Ａの要素の大きさを平方して合算したものの平方根として定義することができる。誤差推定値が正確であると仮定することによって動機付けされた、選択された再帰を使用して、Ａを以下のように定義することができる。
【０１６８】
【数４７】
0005734464.tif 000048
αｔを
【０１６９】
【数４８】
0005734464.tif 000049
のように現在の推定値に依存させることによって、または代替として、αｔを現在の推定値と１つまたは複数の先行する推定値に依存させることによって、改善されたトラッキング特性も獲得することができる。やはり、誤差推定値が正確であると仮定したノイズなしのケース、または他のケースを考察することによって、αｔを最適化することができる。例えば、Ｅｔ＋１のフロベニウスノルムを最小化するように、αｔを最適化することができる。
【０１７０】
本例は、補助行列を定義し、更新パラメータαを設定する、異なる方法を提供する。この例の乗法的更新プロセスは、先のダウンストリームトラッキング例の乗法的更新プロセスよりも複雑であるが、クロストーク推定値が十分に正確である場合には、有利なことに、誤差のフロベニウスノルムが、反復のたびに小さくなることを保証することができる。
【０１７１】
他の実施では、誤差の程度に代わりの尺度を使用することができる。例えば、フロベニウスノルムを、行のユークリッドノルムの平方の正の重みによる加重和で置き換えることができる。
【０１７２】
上述の例示的な非アクティブ化、アクティブ化、およびトラッキングシナリオ、ならびに関連する乗法的更新プロセスは、例示の目的で提示されたにすぎず、決して本発明の範囲を限定するものではないと解釈すべきであることを理解されたい。代替実施形態は、異なるプリコーダまたはポストコーダ更新シナリオ、および異なる並べ方の乗法的更新プロセスステップを使用することができる。例えば、開示された技法は、複数の回線の同時非アクティブ化またはアクティブ化を含むシナリオにおける使用に適合させることができ、そのシナリオは、上で説明した単一回線の手順の複数の事例を順次実行することを含むことができる。
【０１７３】
上述の実施形態における乗法的更新プロセスは、有利なことに、アクティブ化および非アクティブ化の間の過渡的なＳＮＲ低下を回避し、推定精度および収束スピードを改善することも助ける。一般に、システム内のＤＳＬ回線の数が増加するにつれて、量的な利点が増す。
【０１７４】
ベクトルプロセッサ３１５の様々な要素は、当業者が理解するように、例えば、Ａｌｔｅｒａ  Ｓｔｒａｔｉｘ  ＩＶ  ＧＸまたはＧＴ  ＦＰＧＡなど、単一のＦＰＧＡを使用する単純な方法で実施することができる。本発明の一実施形態によるベクトルプロセッサを実施するために、１つもしくは複数の集積回路または他のタイプのベクトル化回路からなる他の構成を使用することができる。
【０１７５】
例示的な実施形態は、有利なことに、ベクトル化が施されるＤＳＬシステムにおいて事前補償操作および事後補償操作を実行するのに必要とされるプロセッサおよびメモリリソースの大幅な削減を可能にし、それによって、ベクトル化が施される回線のグループについて、他の方法で可能なよりもはるかに大きなグループの使用を可能にする。また、トーン当たりの必要計算時間が、著しく短縮される。開示された技法を実施するＤＳＬシステムは、従来の構成と比べて、コストの低減、電力消費の低下、スループット性能の向上を示す。
【０１７６】
本発明の実施形態は、システム１００のＡＮ１０２のメモリまたは他のプロセッサ可読媒体に記憶される、１つまたは複数のソフトウェアプログラムの形式で、少なくとも部分的に実施することができる。そのようなプログラムは、ＡＮのプロセッサによって取り出し、実行することができる。プロセッサ１１５は、そのようなプロセッサの一例と見なすことができる。もちろん、本発明によるこれらおよび他のシステム要素を実施する際に、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアの任意の組み合わせによる数々の代替構成を利用することができる。例えば、本発明の実施形態は、ＤＳＬチップまたは他の類似の集積回路デバイス内で実施することができる。したがって、送受信機２０８、ＶＣＥ２１０、およびベクトル化信号処理モジュール２１２などの要素は、単一の集積回路上でまとめて実施することができ、または複数の集積回路を使用して実施することができる。別の例として、本発明の例示的な実施形態は、ＤＳＬＡＭまたは他のアクセスノードの複数の回線カードを使用して実施することができる。本明細書で使用される「ベクトル化回路」という用語は、通信システムにおけるクロストークキャンセレーションに関連する操作を実施する際に利用される、集積回路、回路カード、または他のタイプの回路を包含するように、広義に解釈されることが意図されている。
【０１７７】
上で説明した実施形態は、例示的な例として提示されたにすぎないことを再び強調しておく。他の実施形態は、特定の通信アプリケーションの必要に応じて、異なる通信システム構成、ＡＮおよびＮＴ構成、通信チャネル、または補償操作を使用することができる。加えて、プリコーダ行列またはポストコーダ行列は、例示的な実施形態のあるものにおけるように、正方行列である必要はない。また、所与のプリコーダ行列またはポストコーダ行列の乗法的更新を実施するために、様々な異なるプロセッサを使用することができる。したがって、代替実施形態は、通信システムの複数のチャネル間のクロストークの改善された制御を提供することが望ましい他の状況において、本明細書で説明した技法を利用することができる。
【０１７８】
例えば、開示された技法は、無線ＭＩＭＯシステムにおいて、特に、チャネルがゆっくり変化するために、複数回の反復を使用して、最適なプリコーダ行列を学習するのに適したシステムにおいて、適用することができ、説明を目的として、無線ＭＩＭＯシステムは、Ｎ個の移動局と、基地局のＭ個の送信アンテナとを備え、各移動局は、単一のアンテナを備えると仮定する。そのようなシステムにおけるチャネル行列Ｈは、例えば、基地局から送信されるパイロットを使用して推定することができる。パイロット誤差が、基地局に報告され、基地局は、プリコーダ行列を
【０１７９】
【数４９】
0005734464.tif 000050
のように調整するのに十分な時間を有する。プリコーダ行列は、実際に使用される電力を制約するために、正規化することができる。別の可能な実施では、移動局から受信したパイロットをポストコードすることができ、その後、測定された誤差の関数である補助行列を乗算することによって、ポストコーダ行列を反復的に適合させることができる。
【０１８０】
例示的な実施形態を説明する背景として設けた特定の仮定を本発明の要件であると解釈すべきではないことも理解されたい。本発明は、これらの特定の仮定が適用されない他の実施形態においても実施することができる。
【０１８１】
これらの実施形態および他の数々の代替的実施形態が添付の特許請求の範囲内にあることは、当業者には容易に明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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