(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の三角プリコーディング行列（Ｌ；Ｍ；Ｎ）に従って動作するように構成され、モジュロユニット（Γ；γ）を含む第１の非線形プリコーディング段（３０１；３０１’）と、第２のプリコーディング行列（Ｑ；Ｐ）に従って動作するように構成された後続の第２の線形プリコーディング段（３０２；３０２’）とを備える非線形プリコーダ（２１）を通して、複数の加入者回線（Ｌ１からＬ４）の各々の上で送信されるべき信号（Ｕ）を合同処理するための方法であって、
方法は、前記複数の加入者回線を加入者回線の第１のグループ（ＧＡ）と加入者回線の第２のグループ（ＧＢ）とに編成するステップであって、前記加入者回線の第１のグループが、少なくとも、非線形プリコーディング動作をサポートしない複数の加入者回線のうちの加入者回線（Ｌ２；Ｌ４）を備え、前記加入者回線の第２のグループが複数の加入者回線のうちの残りの加入者回線（Ｌ１；Ｌ３）を備える、編成するステップと、前記モジュロユニットの入力においてそれぞれの送信パワーレベルを送信パワーマスク内に制限し、さらに前記モジュロユニットの動作をバイパスするかまたはそれを無効にするために、前記加入者回線の第１のグループの各々の上で送信されるべき第１の信号（ＵＡ）をスケーリングするステップと、前記第１の非線形プリコーディング段と前記第２の線形プリコーディング段とを通して、そのようにスケーリングされた前記第１の信号（ＵＡ’）と前記加入者回線の第２のグループの各々の上で送信されるべき第２の信号（ＵＢ）とを処理するステップとを備える、方法。
【請求項２】
前記加入者回線の第１のグループが、前記第１の三角プリコーディング行列と前記第２のプリコーディング行列とにおける第１のプリコーディング位置を割り当てられ、前記加入者回線の第２のグループが、前記第１の三角プリコーディング行列と前記第２のプリコーディング行列とにおける最後のプリコーディング位置を割り当てられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記加入者回線の第１のグループが、非線形プリコーディング動作をサポートする複数の加入者回線のうちの加入者回線をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記加入者回線の第１のグループへの加入者回線の追加が、非線形プリコーディングが線形プリコーディングと比較してそれについてネットペナルティを誘起する所与のキャリアに限定される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
方法が、所与のキャリアの識別子を示す情報を、加入者回線に結合されたリモートトランシーバに送ることをさらに備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の信号のスケーリングが、前記第１の非線形プリコーディング段の前に先行して適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の信号のスケーリングするステップ、および前記第１の非線形プリコーディング段を通した前記第１の信号の処理するステップが、単一の行列乗算段によって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の信号のスケーリングするステップ、および前記第１の非線形プリコーディング段と前記第２の線形プリコーディング段とを通した前記第１の信号の処理するステップが、単一の行列乗算段によって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の信号が、前記非線形プリコーダを通して一括で処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２のプリコーディング行列がユニタリー行列（Ｑ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のプリコーディング行列が完全プリコーディング行列（Ｐ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
複数の加入者回線（Ｌ１からＬ４）の各々の上で送信されるべき信号（Ｕ）を合同処理するための非線形プリコーダ（２１）であって、第１の三角プリコーディング行列（Ｌ；Ｍ；Ｎ）に従って動作するように構成され、モジュロユニット（Γ；γ）を含む第１の非線形プリコーディング段（３０１；３０１’）と、第２のプリコーディング行列（Ｑ；Ｐ）に従って動作するように構成された後続の第２の線形プリコーディング段（３０２；３０２’）とを備え、
前記複数の加入者回線は、加入者回線の第１のグループ（ＧＡ）と加入者回線の第２のグループ（ＧＢ）とに編成され、前記加入者回線の第１のグループが、少なくとも、非線形プリコーディング動作をサポートしない複数の加入者回線のうちの加入者回線（Ｌ２；Ｌ４）を備え、前記加入者回線の第２のグループが複数の加入者回線のうちの残りの加入者回線（Ｌ１；Ｌ３）を備え、
前記非線形プリコーダは、前記モジュロユニットの入力においてそれぞれの送信パワーレベルを送信パワーマスク内に制限し、さらに前記モジュロユニットの動作をバイパスするかまたはそれを無効にするために、前記加入者回線の第１のグループの各々の上で送信されるべき第１の信号（ＵＡ）をスケーリングすることと、前記第１の非線形プリコーディング段と前記第２の線形プリコーディング段とを通して、そのようにスケーリングされた前記第１の信号（ＵＡ’）と前記加入者回線の第２のグループの各々の上で送信されるべき第２の信号（ＵＢ）とを処理することとを行うようにさらに構成された、非線形プリコーダ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の非線形プリコーダ（２１）を備える、アクセスノード（２０）。
【請求項１４】
前記アクセスノードが分配点ユニットＤＰＵである、請求項１３に記載のアクセスノード（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤード通信システム内のクロストーク緩和に関する。
【背景技術】
【０００２】
クロストーク（またはチャネル間干渉）は、デジタル加入者線（ＤＳＬ）通信システムなど、多入力多出力（ＭＩＭＯ）ワイヤード通信システムにとってのチャネル障害の主な原因である。
【０００３】
より高いデータレートの需要が増加するにつれて、ＤＳＬシステムは、より高い周波数帯域に向かって発展しており、隣接する伝送回線（すなわち、ケーブルバインダ中のツイスト銅線ペアなど、それらの長さの一部または全体にわたって極めて近傍にある伝送回線）間のクロストークはより顕著である（周波数が高いほど、結合が大きくなる）。
【０００４】
クロストークを緩和し、有効スループット、到達範囲および回線安定性を最大にするために、様々なストラテジーが開発されてきた。これらの技法は、静的または動的スペクトル管理技法からマルチユーザ信号協調（以下、ベクトル化）に徐々に発展している。
【０００５】
チャネル間干渉を低減するための１つの技法は、合同信号プリコーディングであり、すなわち、送信データシンボルは、それぞれの通信チャネル上で送信される前にプリコーダを一緒に通される。プリコーダは、プリコーダと通信チャネルとの連結により、受信機におけるチャネル間干渉がほとんどまたはまったくなくなるようなものである。
【０００６】
チャネル間干渉を低減するためのさらなる技法は、合同信号後処理であり、すなわち、受信データシンボルは、検出される前に、ポストコーダを一緒に通される。ポストコーダは、通信チャネルとポストコーダとの連結により、受信機におけるチャネル間干渉がほとんどまたはまったくなくなるようなものである。ポストコーダは、クロストーク消去フィルタと呼ばれることもある。
【０００７】
ベクトル化は、ベクトル化された回線上で同時に送信されるか、またはベクトル化された回線から同時に受信されるデータシンボルが束ねられ、すべて一緒にプリコーダまたはポストコーダを通されることを主に意味するので、信号ベクトル化は、一般にトラフィックアグリゲーションポイントにおいて実行される。たとえば、信号ベクトル化は、中央局（ＣＯ：Ｃｅｎｔｒａｌ  ｏｆｆｉｃｅ）において、または加入者宅内により近いファーバーがフィードされるリモートユニット（路上キャビネット、電柱キャビネット、建造物キャビネットなど）として、配備されるデジタル加入者線アクセスマルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）内で有利に実行される。そのようなリモートユニットは、リモートＤＳＬＡＭ、光ネットワークユニット（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）、または分配点ユニット（ＤＰＵ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｐｏｉｎｔ  Ｕｎｉｔ）と呼ばれることもある。信号プリコーディングは、（顧客宅内に向かう）ダウンストリーム通信に特に適しているが、信号後処理は、（顧客宅内からの）アップストリーム通信に特に適している。
【０００８】
ベクトル化グループ、すなわち、それの信号が合同処理される通信回線のセットの選定は、良好なクロストーク緩和性能を達成するためにかなり重要である。ベクトル化グループ内で、各通信回線は、クロストークをグループの他の通信回線に誘起する妨害側回線（ｄｉｓｔｕｒｂｅｒ  ｌｉｎｅ）と見なされ、同じ通信回線は、グループの他の通信回線からクロストークを受ける被妨害側回線（ｖｉｃｔｉｍ  ｌｉｎｅ）と見なされる。ベクトル化グループに属しない回線からのクロストークは外来雑音として扱われ、消去されない。
【０００９】
理想的には、ベクトル化グループは、物理的におよび著しく互いに干渉する通信回線のセット全体に一致すべきである。しかし、国家規制ポリシー（ｎａｔｉｏｎａｌ  ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｐｏｌｉｃｙ）のためのローカルループアンバンドリングおよび／または限られたベクトル化能力が、そのような網羅的な手法を妨げることがあり、その場合、ベクトル化グループはすべての干渉する回線のサブセットのみを含むことになり、それによって、ベクトル化利得に制限が生じる。
【００１０】
より形式的に、ベクトル化されたシステムは、以下の線形モデルによって記述され得る：
Ｙ（ｋ）＝Ｈ（ｋ）Ｘ（ｋ）＋Ｚ（ｋ）  （１）、
ここにおいて、Ｎ成分複素ベクトルＸ、Ｙは、それぞれ、Ｎ個のベクトル化されたチャネル上で送信され、それらのチャネルからそれぞれ受信されるシンボルの周波数／キャリア／トーンインデックスｋに応じての離散周波数表現を示し、ここにおいて、Ｎ×Ｎ複素行列Ｈはチャネル行列と呼ばれ、チャネル行列Ｈの（ｉ，ｊ）番目の成分ｈｉｊは、通信システムが、信号がｊ番目のチャネル入力に送信されたことに応答してｉ番目のチャネル出力上でどのように信号を生成するかを記述し、チャネル行列の対角要素は、直接チャネル結合を記述し、（クロストーク係数とも呼ばれる）チャネル行列の非対角要素はチャネル間結合を記述し、ここにおいて、Ｎ成分複素ベクトルＺは、無線周波数干渉（ＲＦＩ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）または熱雑音などのＮ個のチャネル上の加法的雑音を示す。
【００１１】
線形信号プリコーディングおよび後処理は、行列積によって有利に実装される。
【００１２】
ダウンストリームでは、線形プリコーダは、送信ベクトルＵ（ｋ）とプリコーディング行列Ｐ（ｋ）との周波数領域における行列積、すなわち、式（１）中のＸ（ｋ）＝Ｐ（ｋ）Ｕ（ｋ）を実行し、プリコーディング行列Ｐ（ｋ）は、全体チャネル行列Ｈ（ｋ）Ｐ（ｋ）が対角化されるようなものであり、これは、全体チャネルＨ（ｋ）Ｐ（ｋ）の非対角係数、したがって、チャネル間干渉は大部分が０まで減少することを意味する。
【００１３】
実際に、および１次近似として、プリコーダは、受信機においてそれぞれの妨害側回線からの実際のクロストーク信号と弱め合うように干渉する逆位相クロストーク前置補償信号（ａｎｔｉ−ｐｈａｓｅ  ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  ｐｒｅ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｓｉｇｎａｌ）を直接信号とともに、被妨害側回線上に重畳する。
【００１４】
アップストリームでは、線形ポストコーダは、（チャネル等化およびパワー正規化の後に）送信ベクトルＵ（ｋ）を復元するために、受信ベクトルＹ（ｋ）とクロストーク消去行列Ｑ（ｋ）との周波数領域における行列積を実行し、クロストーク消去行列Ｑ（ｋ）は、全体チャネル行列Ｑ（ｋ）Ｈ（ｋ）が対角化されるようなものであり、これは、全体チャネルＱ（ｋ）Ｈ（ｋ）の非対角係数、したがって、チャネル間干渉は大部分が０まで減少することを意味する。
【００１５】
信号ベクトル化の性能は、プリコーディングまたは消去行列の成分値に決定的に依存し、その成分値は、実際のおよび変動するチャネル結合に従って計算および更新されるべきである。
【００１６】
様々なチャネル結合は、それぞれのチャネル上で送信されるパイロット（またはプロービング）信号に基づいて、ベクトル化コントローラによって推定される。パイロット信号は、一般に、専用シンボル上でおよび／または専用トーン上で送信される。
【００１７】
たとえば「Ｓｅｌｆ−ＦＥＸＴ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  （Ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ）  Ｆｏｒ  Ｕｓｅ  ｗｉｔｈ  ＶＤＳＬ２  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ」、参照番号Ｇ．９９３．５と題する、２０１０年４月において国際電気通信連合（ＩＴＵ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ）によって採用された勧告（以下、ＶＤＳＬ２）では、トランシーバユニットは、いわゆるＳＹＮＣシンボル上でパイロット信号を送る。ＳＹＮＣシンボルは、あらゆるスーパーフレームの後に周期的に発生し、すべてのベクトル化された回線上で同期的に送信される（スーパーフレームアライメント）。同様の技法が、Ｇ．９７０１  ＩＴＵ勧告（以下、Ｇ．ｆａｓｔ）において採用されている。
【００１８】
所与の妨害側回線上で、ＳＹＮＣシンボルのキャリアのサブセット（以下、パイロットトーン）はすべて、所与のパイロットシーケンスからの同じパイロットデジットによって４ＱＡＭ変調され、２つの複素コンスタレーションポイントのうちの１つ、すなわち、「＋１」に対応する「１＋ｊ」または「−１」に対応する「−１−ｊ」のいずれかを送信するか（ＶＤＳＬ２）、あるいは３つの複素コンスタレーションポイントのうちの１つ、すなわち、「＋１」に対応する「１＋ｊ」または「−１」に対応する「−１−ｊ」または「０」に対応する「０＋０ｊ」のいずれかを送信する（Ｇ．ｆａｓｔ）。
【００１９】
所与の被妨害側回線上で、等化の前の受信された周波数サンプルの実数部分と虚数部分の両方（Ｇ．ｆａｓｔ）、または受信され適切に等化された周波数サンプルと、この周波数サンプルがデマッピングされるコンスタレーションポイントとの間の差分ベクトルである正規化されたスライサ誤差の実数部分と虚数部分の両方（ＶＤＳＬ２およびＧ．ｆａｓｔ）は、パイロットトーンごとに測定され、さらなるクロストーク推定のために特定のＳＹＮＣシンボルについてベクトル化コントローラに報告される。
【００２０】
所与の被妨害側回線上で集められる連続する誤差サンプルは、次に、所与の妨害側回線から所与の被妨害側回線へのチャネル結合の推定値を取得するために、所与の妨害側回線上で使用されるパイロットシーケンスと相関させられる。他の妨害側回線からのクロストーク寄与を除去するために、それぞれの妨害側回線上で使用されるパイロットシーケンスは相互に直交である（たとえば、ウォルシュアダマール（Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ）シーケンス）。
【００２１】
クロストーク推定値は、一般にゼロフォーシング（ＺＦ）線形プリコーダのためのチャネル行列の１次のまたはより高次の行列反転によって、プリコーディングまたは消去行列の係数を初期化するために最終的に使用される。プリコーディングまたは消去行列が初期化され、有効になると、残留クロストーク（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）を追跡し、ますます正確な推定値を取得するために、プロセスは必要に応じて繰り返される。それらの推定値は、次いで、一般に加法的または乗法的行列更新によって、プリコーディングまたは消去行列の係数を更新するために使用される。
【００２２】
新しい銅線アクセス技術の出現、ならびに１００ＭＨｚまでのおよび１００ＭＨｚを越えたさらに広いスペクトルの使用とともに、クロストーク結合は実質的に増加する。クロストーク信号のパワーは、直接信号のパワーでさえ上回り得る。したがって、被妨害側回線上のクロストーク前置補償信号の重畳は、周波数に応じて個々のユーザのための信号パワーの許容量を定義する送信パワースペクトル密度（ＰＳＤ：Ｐｏｗｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）マスクの違反を引き起こし得、同様に、深刻な信号ひずみを引き起こすデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）内の信号クリッピングを生じ得る。
【００２３】
従来技術のソリューションは、直接信号と前置補償信号の両方を含む送信信号が許容限界内にとどまるように、直接信号の利得、およびしたがって対応する前置補償信号の利得をスケールダウンすることである。ＰＳＤ低減は回線および周波数依存であり、時間とともに、たとえば、回線がベクトル化グループに加わるかまたはそれから離れるとき、変化し得る。直接信号利得の変化は、適切なチャネル等化のためにそれぞれの受信機に通信されなければならない。この第１のソリューションは、「Ｇ．ｆａｓｔ：Ｐｒｅｃｏｄｅｒ  Ｇａｉｎ  Ｓｃａｌｉｎｇ」と題する、Ａｌｃａｔｅｌ−Ｌｕｃｅｎｔからの国際電気通信連合（ＩＴＵ）への標準投稿、参照番号ＩＴＵ−Ｔ  ＳＧ１５  Ｑ４ａ  ２０１３−０３−Ｑ４−０５３、２０１３年３月に記述されている。
【００２４】
別の従来技術のソリューションは、過大なパワーをもつ送信コンスタレーションポイントをシフトしてコンスタレーション境界内に戻すためにモジュロ算術演算を適用する非線形プリコーディング（ＮＬＰ：Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）の使用である。受信機において、同じモジュロ演算は、信号をシフトしてそれの元の位置に戻すことになる。
【００２５】
送信信号の値の境界を画定するためにモジュロ算術を採用するアイデアは、最初にＴｏｍｌｉｎｓｏｎおよびＨａｒａｓｈｉｍａによって、独立しておよびシングルユーザ等化への適用とほぼ同時に導入された（Ｍ．Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ、「Ｎｅｗ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ  Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌｏ  Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、７（５−６）、１３８−１３９頁、１９７１年３月、ならびにＨ．ＨａｒａｓｈｉｍａおよびＨ．Ｍｉｙａｋａｗａ、「Ｍａｔｃｈｅｄ−Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｒ  Ｓｙｍｂｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、２０（４）、７７４−７８０頁、１９７２年８月）。ＧｉｎｉｓおよびＣｉｏｆｆｉは、クロストーク消去のためにマルチユーザシステムにこの概念を適用した（Ｇ．ＧｉｎｉｓおよびＪ．Ｍ．Ｃｉｏｆｆｉ、「Ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ  Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ＤＳＬ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｐｒｏｃ．３４ｔｈ  Ａｓｉｌｏｍａｒ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ、２０００年）。
【００２６】
しかし、モジュロ演算は送信信号、およびしたがってシステム上に誘起される実際のクロストークに直接影響を及ぼし、「鶏と卵」問題に帰する、すなわち、第１のユーザのためのモジュロ演算は、第２のユーザのための前置補償を変更し、第２のユーザのための変更された前置補償は、第２のユーザのためのモジュロ演算を変更し、第２のユーザのための変更されたモジュロ演算は、第１のユーザのための前置補償を変更し、第１のユーザのための変更された前置補償は第１のユーザのためのモジュロ演算を変更し、以下同様である。
【００２７】
この問題を克服するために、非線形プリコーダは、いわゆるＱＲ行列分解を使用して構成される。本技法の良好な概観は、機能の段階的説明を用いて、Ｉｋａｎｏｓ（Ｓ．Ｓｉｎｇｈ、Ｍ．Ｓｏｒｂａｒａ、「Ｇ．ｆａｓｔ：Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｎｅａｒ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｇ．  ｆａｓｔ  ｏｎ  １００ｍ  ＢＴ  Ｃａｂｌｅ」、ＩＴＵ−Ｔ  ＳＧ１５  Ｑ４ａ  ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ２０１３−０１−Ｑ４−０３１、２０１３年１月）によって与えられる。
【００２８】
より形式的に、チャネル行列Ｈは、最初に次のように書かれる。
Ｈ＝ＤＧ  （２）、
ここにおいて、キャリアインデックスｋは随意に省略されており、Ｄは、直接チャネル係数ｈａを備える対角行列であり、Ｇは、単位対角線をもつ正規化されたチャネル行列である。
【００２９】
理想的なＺＦ線形プリコーディングは、プリコーディング行列Ｐが、正規化されたチャネル行列の逆を実装するときに達成され、すなわち：
Ｐ＝Ｇ−１  （３）、
したがって、Ｈ・Ｐ＝Ｄであり、後者は、受信機におけるシングルタップ周波数等化（ＦＥＱ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＥＱｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）によって補償されるようになる。
【００３０】
線形ＺＦプリコーディングの場合、受信機入力における雑音は、直接チャネル周波数応答によって１／ｈｉ，ｉ倍に強調される。また、同等の回線がすべてほぼ等しい経路損失ｈｉ，ｉを有することが予想されるので、雑音はそれらの回線について一様に強調されることに留意されたい。
【００３１】
非線形プリコーディングの場合、正規化されたチャネル行列の共役転置は、最初に、２つの行列に因子分解され、すなわち：
Ｇ＊＝ＱＲ  （４）、
ここにおいて、＊は共役転置を示し、ＲはＮ×Ｎ上三角行列であり、ＱはＮ×Ｎユニタリー行列（すなわち、Ｑ＊Ｑ＝Ｉ）である。
【００３２】
次いで、１つの対角化するプリコーディング行列が、以下によって与えられる：
Ｐ＝ＱＲ＊−１  （５）、
ＨＰ＝ＤＧＱＲ＊−１＝ＤＲ＊Ｑ＊ＱＲ＊−１＝Ｄを生じる。
【００３３】
以下のように書くものとする：
Ｌ＝Ｒ＊−１Ｓ  （６）、
ここにおいて、Ｌは、単位対角線をもつＮ×Ｎ下三角行列であり、Ｓは、Ｒ＊の対角要素である要素をもつＮ×Ｎ正規化対角行列である。
【００３４】
対角行列Ｓは、符号化順序に依存する、回線ごとのプリコーディング利得を示す。Ｓスケーリングは、それが直接信号のパワーと達成可能なビットレートとに悪影響を及ぼすことになるので、処分されるべきであり、それにより、Ｐ＝ＱＬおよびＨＰ＝ＤＧＱＬ＝ＤＲ＊Ｑ＊ＱＲ＊−１Ｓ＝ＤＳを生じる。したがって、さらなる等化ステップＳ−１が、初期送信サンプルを復元するために受信機において必要とされる。利得スケーリング行列Ｓは、ベクトル化コントローラによって決定され、適切な信号等化のために受信機に送られる。
【００３５】
理想的なＺＦ非線形プリコーディングは、したがって、第１のフィードフォワードフィルタＬを用いて達成されるか、または第１のフィードバックフィルタＭ＝Ｉ−Ｌ−１＝Ｉ−Ｓ−１Ｒ＊と後続の第２のフィードフォワードフィルタＱとを用いて等価的に達成される。フィードバック構造は、フィルタの入力へのモジュロ演算の後の出力サンプルの供給を可能にするが、フィードバックループにおける行列Ｍの三角構造は、上述の「鶏と卵」問題に対するソリューションであり、すなわち、ユーザｉのためのモジュロ出力は、後で符号化されるユーザｊ（ｊ＞ｉ）のための入力として働くが、前に符号化されたユーザｋ（ｋ＜ｉ）の出力に影響を及ぼさない。
【００３６】
したがって、第１のステップでは、送信ベクトルＵの各要素ｉは、前のｉ−１出力のみに応じたフィードバックフィルタＭのｉ番目の出力に行ごとに加算されるが、次の行に進む前に、要素ｉのための出力はモジュロ演算を通して適応させられ、それにより、送信パワーを許容限界内に保ち、第２のステップでは、得られたベクトルは行列Ｑで乗算され、それは、それのユニタリー性質のために初期送信パワーを保持する。
【００３７】
より形式的に、非線形プリコーダＸ’の出力は、以下によって与えられる：
【数１】
0006438142.tif 000002
ここにおいて、ｕｉ、ｘｉ’、ｍｉｊおよびｒｉｊは、それぞれ、Ｕ、Ｘ’、ＭおよびＲ＊の係数を示し、ここにおいて、Γｉ，ｋは、キャリアｋおよびユーザｉのためのコンスタレーションサイズに応じてのモジュロ演算子を示す。
【００３８】
モジュロ演算子Γｉ，ｋは、以下によって与えられる：
【数２】
0006438142.tif 000003
ここにおいて、ｘｉ，ｋは、キャリアｋおよびユーザｉのための送信周波数サンプルを示し、Ｍｉ，ｋは、キャリアｋおよびユーザｉのためのＩ／Ｑ次元ごとのコンスタレーションポイントの数を示し、ｄは、１つの次元における隣接するコンスタレーションポイント間の距離を示す。
【００３９】
受信機において、等化された受信信号サンプルは、以下によって与えられる：
【数３】
0006438142.tif 000004
【００４０】
さらなる等化ステップＳ−１が、次いで、初期送信ベクトルＵを復元するためにさらなるモジュロ演算とともに必要とされる：
【数４】
0006438142.tif 000005
【００４１】
項
【数５】
0006438142.tif 000006
は、コンスタレーション境界内にあることが予想され、したがって、
【数６】
0006438142.tif 000007
は
【数７】
0006438142.tif 000008
に等しくなるべきである。次いで、そのサンプルに対して、決定
【数８】
0006438142.tif 000009
が行われる。
【００４２】
受信機入力における雑音サンプルが１／ｒｉｉ倍に強調されることに留意されたい。また、同等の回線をもつケーブルに対し、Ｒ＊行列の対角値が同じ値を有しないことに留意し、したがって、雑音強調は、各回線上で同じでなく、それは、クロストーク結合のレベルに応じた、異なるユーザへのビットレートの不当な分配につながり得る。
【００４３】
非線形プリコーダの代替実装形態は、Ａｌｃａｔｅｌ−Ｌｕｃｅｎｔによって出願され、公開番号ＥＰ２８００２８３をもつ２０１４年５月１１日に発行された「Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｃｏｄｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｍｏｄｕｌｏ  Ｄｅｃｉｓｉｏｎ」と題する欧州特許出願において記述されている。この実装形態では、モジュロ演算は別個の連続ループ中で行われ、送信サンプルの部分プリコーディングなしにモジュロユニットによって生じるシフトベクトルΔを計算するにすぎない。シフトベクトルΔを送信ベクトルＵに加算した後に、完全プリコーディングステップは、プリコーディング行列Ｐ＝ＱＬを用いて一度に実行される。この実装形態は、異なる更新ポリシーがモジュロシフトユニットおよびプリコーディング段のために採用され得るという点で特に有利である。たとえば、Ｌの乗算はデータ経路中になく、シフトベクトルΔを生成する際に働くにすぎず、Δの要素が粗いグリッド上にあるので、モジュロシフトユニットのためのより低い精度の算術を使用することができる。さらに、たとえば、残留クロストークを追跡するための、およびＱとＬとを独立して追跡することなしにプリコーディング行列Ｐを更新するための線形プリコーディングのために開発された本技法を活用し得る。
【００４４】
Ｇ．ｆａｓｔでは、第１のバージョンは１００ＭＨｚ通信帯域幅上での線形プリコーディング（ＬＰ：Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）のみをサポートするが、２００ＭＨｚ通信帯域幅上でのＮＬＰの必須のサポートが第２のバージョンにおいて要求されることになる。したがって、Ｇ．ｆａｓｔ配備はＬＰのみで開始し、ＮＬＰは、第２のバージョンの準備ができ、ＮＬＰ対応ＣＰＥが利用可能になったとき、現場で徐々に導入されることになることを予想し得る。これは、ＮＬＰ非対応ＣＰＥとＮＬＰ対応ＣＰＥとの共存につながることになる。
【００４５】
この問題に対する第１のソリューションとして、ＮＬＰ対応ＣＰＥをレガシーＣＰＥと交換し得るが、それは、実質的な運営費（ＯＰＥＸ）、および組織的問題（もし顧客が顧客のＣＰＥを交換したがらないか、または交換することができないか、あるいは休日中であった場合は？）を表す。
【００４６】
第２のソリューションとして、ＬＰのみを使用し得、それにより、ＮＬＰ性能利得を放棄する。
【００４７】
第３および最後のソリューションとして、ＮＬＰ非対応ＣＰＥを低減された帯域幅ｆｃｕｔｏｆｆに制限し、ｆｃｕｔｏｆｆを下回るＬＰと、ｆｃｕｔｏｆｆを上回るＮＬＰとを実行し得る。シミュレーションは、一般的なカットオフ周波数が約５０ＭＨｚになることを示唆する。しかし、これは、ＮＬＰ非対応回線上での不十分な性能につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２８００２８３号明細書
【非特許文献】
【００４９】
【非特許文献１】「Ｓｅｌｆ−ＦＥＸＴ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  （Ｖｅｃｔｏｒｉｎｇ）  Ｆｏｒ  Ｕｓｅ  ｗｉｔｈ  ＶＤＳＬ２  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ」、参照番号Ｇ．９９３．５  ＩＴＵ勧告
【非特許文献２】Ｇ．９７０１  ＩＴＵ勧告
【非特許文献３】「Ｇ．ｆａｓｔ：Ｐｒｅｃｏｄｅｒ  Ｇａｉｎ  Ｓｃａｌｉｎｇ」、参照番号ＩＴＵ−Ｔ  ＳＧ１５  Ｑ４ａ  ２０１３−０３−Ｑ４−０５３、２０１３年３月
【非特許文献４】Ｍ．Ｔｏｍｌｉｎｓｏｎ、「Ｎｅｗ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ  Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌｏ  Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、７（５−６）、１３８−１３９頁、１９７１年３月
【非特許文献５】Ｈ．ＨａｒａｓｈｉｍａおよびＨ．Ｍｉｙａｋａｗａ、「Ｍａｔｃｈｅｄ−Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｔｅｒ  Ｓｙｍｂｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、２０（４）、７７４−７８０頁、１９７２年８月
【非特許文献６】Ｇ．ＧｉｎｉｓおよびＪ．Ｍ．Ｃｉｏｆｆｉ、「Ａ  Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ  Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ  Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ  Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ＤＳＬ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｐｒｏｃ．３４ｔｈ  Ａｓｉｌｏｍａｒ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ、２０００年
【非特許文献７】Ｓ．Ｓｉｎｇｈ、Ｍ．Ｓｏｒｂａｒａ、「Ｇ．ｆａｓｔ：Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｎｅａｒ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ  Ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｇ．  ｆａｓｔ  ｏｎ  １００ｍ  ＢＴ  Ｃａｂｌｅ」、ＩＴＵ−Ｔ  ＳＧ１５  Ｑ４ａ  ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ２０１３−０１−Ｑ４−０３１、２０１３年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００５０】
ＮＬＰ非対応ＣＰＥとＮＬＰ対応ＣＰＥとの存在下で良好なクロストーク緩和性能を達成することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
本発明の第１の態様によれば、非線形プリコーダを通して、複数の加入者回線の各々の上で送信されるべき信号を合同処理するための方法が提案される。非線形プリコーダは、第１の三角プリコーディング行列に従って動作するように構成され、モジュロユニットを含む第１の非線形プリコーディング段と、第２のプリコーディング行列に従って動作するように構成された後続の第２の線形プリコーディング段とを備える。本方法は、複数の加入者回線を加入者回線の第１のグループと加入者回線の第２のグループとに編成するステップを備える。加入者回線の第１のグループは、少なくとも、非線形プリコーディング動作をサポートしない複数の加入者回線のうちの加入者回線を備え、加入者回線の第２のグループは複数の加入者回線のうちの残りの加入者回線を備える。本方法は、モジュロユニットの入力においてそれぞれの中間送信パワーレベルを制限し、さらにモジュロユニットの動作をバイパスするかまたはそれを無効にするために、加入者回線の第１のグループの各々の上で送信されるべき第１の信号をスケーリングするステップと、第１のプリコーディング段と第２のプリコーディング段とを通して、そのようにスケーリングされた第１の信号と加入者回線の第２のグループの各々の上で送信されるべき第２の信号とを処理するステップとをさらに備える。
【００５２】
本発明の別の態様によれば、複数の加入者回線の各々の上で送信されるべき信号を合同処理するための非線形プリコーダは、第１の三角プリコーディング行列に従って動作するように構成され、モジュロユニットを含む第１の非線形プリコーディング段と、第２のプリコーディング行列に従って動作するように構成された後続の第２の線形プリコーディング段とを備える。複数の加入者回線は、加入者回線の第１のグループと加入者回線の第２のグループとに編成される。加入者回線の第１のグループは、少なくとも、非線形プリコーディング動作をサポートしない複数の加入者回線のうちの加入者回線を備え、加入者回線の第２のグループは複数の加入者回線のうちの残りの加入者回線を備える。本非線形プリコーダは、モジュロユニットの入力においてそれぞれの中間送信パワーレベルを制限し、さらにモジュロユニットの動作をバイパスするかまたはそれを無効にするために、加入者回線の第１のグループの各々の上で送信されるべき第１の信号をスケーリングすることと、第１のプリコーディング段と第２のプリコーディング段とを通して、そのようにスケーリングされた第１の信号と加入者回線の第２のグループの各々の上で送信されるべき第２の信号とを処理することとを行うように構成される。
【００５３】
そのような非線形プリコーダは、一般に、ＣＯにおいて、または加入者宅内により近い遠隔ロケーションにおいて配備される加入者回線上でブロードバンド通信サービスを提供するアクセスノードの一部を形成する。
【００５４】
本発明の一実施形態では、加入者回線の第１のグループは、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列とにおける第１のプリコーディング位置を割り当てられ、加入者回線の第２のグループは、第１のプリコーディング行列と第２のプリコーディング行列とにおける最後のプリコーディング位置を割り当てられる。
【００５５】
本発明の一実施形態では、中間パワーレベルは、複数の加入者回線上での信号の送信に適用可能な送信パワーマスク内に制限される。
【００５６】
本発明の一実施形態では、加入者回線の第１のグループは、非線形プリコーディング動作をサポートする複数の加入者回線のうちの加入者回線をさらに備える。
【００５７】
本発明の一実施形態では、加入者回線の第１のグループへの加入者回線の追加は、非線形プリコーディングが線形プリコーディングと比較してそれについてネットペナルティ（ｎｅｔ  ｐｅｎａｌｔｙ）を誘起する所与のキャリアに限定される。
【００５８】
本発明の一実施形態では、所与のキャリアの識別子を示す情報は、加入者回線に結合されたリモートトランシーバに送られる。
【００５９】
本発明の一実施形態では、第１の信号のスケーリングは、第１のプリコーディング段の前に先行して適用される。
【００６０】
本発明の一実施形態では、第１の信号のスケーリングするステップ、および第１のプリコーディング段を通した第１の信号の処理するステップは、単一の行列乗算段によって実行される。
【００６１】
本発明の一実施形態では、第１の信号のスケーリングするステップ、および第１のプリコーディング段と第２のプリコーディング段とを通した第１の信号の処理するステップは、単一の行列乗算段によって実行される。
【００６２】
本発明の一実施形態では、第２のプリコーディング行列はユニタリー行列である。
【００６３】
本発明の一実施形態では、第２のプリコーディング行列は、正規化されたチャネル行列Ｇを反転させることを目的とする、ゼロフォーシング（ＺＦ）プリコーディング行列などの完全プリコーディング行列である。
【００６４】
本発明による非線形プリコーダの実施形態は、本発明による方法の上述の実施形態と対応する。
【００６５】
ＮＬＰ非対応ＣＰＥとＮＬＰ対応ＣＰＥとの共存を保証し、純粋なＬＰよりも厳密に高い性能をすべてのＣＰＥに、レガシーＣＰＥにも与えるプリコーディング方式およびプリコーダが提案される。
【００６６】
加入者回線は２つのグループに編成され、第１のグループは少なくともすべてのＮＬＰ非対応回線を含み、第２のグループは残りのＮＬＰ対応回線を含む。
【００６７】
回線の第１のグループは最初にプリコーディングされ、回線の第２のグループは最後にプリコーディングされる。最初および最後は、本明細書では、非線形プリコーダ中の加入者回線のプリコーディング位置を指し、その加入者回線が対応するプリコーディング行列中の行および列インデックスを間接的に指す。たとえば、別様に、回線の第１のグループは、プリコーディング行列の最も低いインデックスに対応するが、回線の第２のグループは、最も高いインデックスに対応する。
【００６８】
回線の第１のグループ上で送信されるべき信号サンプルは、第１の非線形プリコーディング段に入力される。これらの信号サンプルは、第１の非線形プリコーディング段を通したそれらの処理中のモジュロユニットの入力における中間送信パワーレベルが限界内にとどまるように、適切にスケーリングされる。このパワー制限のために、モジュロ演算はバイパスされるかまたは無効にされ得、プリコーディングされたサンプルは、さらなるモジュロ演算なしにレガシーＣＰＥによって正しく復元され得る。
【００６９】
これらのレガシー回線が最初に符号化されるので、スケーリング利得およびしたがって達成可能なデータレートは、回線の第１のグループのみが、パワー制限のために対処されなければならないので、第１のプリコーディング行列の三角構造により、ならびにノルムおよびしたがってパワーを保持する第２のプリコーディング行列のユニタリー性質により、純粋なＬＰ演算に必要な一般的な利得調整よりもはるかに高い。
【００７０】
さらにまた、回線の第１のグループは、それが一般にＮＬＰの場合に必要とされるように、順次交互に符号化される必要がないが、むしろ、並列処理パイプを使用して「一括で」符号化され得る。
【００７１】
提案される方式は、すべてのＣＰＥがＮＬＰ対応であるときでも使用され得、実際、回線はいくつかのキャリア上のＮＬＰから恩恵を受け得るが、同じ回線は、変調ギャップの増加またはＮＬＰパワーペナルティにより他のキャリア上のネットペナルティを招き得る。そのような回線は、次いで、それらの特定のキャリアのための回線の第１のグループに移動され、グループ定義（およびしたがってプリコーディング位置）が周波数依存であり得ることを意味する。
【００７２】
添付の図面とともに行われる実施形態の以下の説明を参照することによって、本発明の上記および他の目的および特徴はより明らかになり、本発明自体は最も良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】アクセス設備の概観を表す図である。
【図２Ａ】本発明に従って非線形プリコーダ中で使用され得るプリコーディング行列を表す図である。
【図２Ｂ】本発明に従って非線形プリコーダ中で使用され得るプリコーディング行列を表す図である。
【図２Ｃ】本発明に従って非線形プリコーダ中で使用され得るプリコーディング行列を表す図である。
【図３Ａ】本発明に従って非線形プリコーダの実装形態を表す図である。
【図３Ｂ】本発明に従って非線形プリコーダの実装形態を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
図１では、ＣＯにおけるネットワークユニット１０と、１つまたは複数の光ファイバーを介してネットワークユニット１０に結合され、さらに銅線ループ設備を介して様々なロケーションにおいて顧客宅内機器（ＣＰＥ：Ｃｕｓｔｏｍｅｒ  Ｐｒｅｍｉｓｅｓ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）３０に結合されたアクセスノード２０とを備えるアクセス設備１が見られる。伝送媒体は、一般に銅線非シールドツイストペア（ＵＴＰ：ｕｎｓｈｉｅｌｄｅｄ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｐａｉｒ）から構成される。
【００７５】
例示的な例として、ループ設備は、共通アクセスセグメント４０を共有し、次いでそれぞれＣＰＥ３０１から３０４への最終接続のための専用ループセグメント５０を通る４つの加入者回線Ｌ１からＬ４を備える。
【００７６】
共通アクセスセグメント４０内では、加入者回線Ｌ１からＬ４は、互いに極めて近傍にあり、したがって、互いへのクロストーク（図１ではそれぞれの加入者回線間の矢印を参照）を誘起する。
【００７７】
アクセスノード２０は、クロストークを緩和し、それぞれの加入者回線上で達成可能な通信データレートを増加させるために、ループ設備上で送信されているか、またはそれから受信されているデータシンボルを合同処理するためのベクトル化処理ユニット２１（またはＶＰＵ）を備える。
【００７８】
次に、説明は、ダウンストリーム通信に焦点を当て、さらにダウンストリーム通信信号のプリコーディングに焦点を当てる。
【００７９】
ＶＰＵ２１は、強いクロストークの存在下でベクトル化利得を強化するためにＮＬＰを実装する。しかし、ＣＰＥ３０は必ずしもすべてがＮＬＰ対応とは限らず、これは、元の送信サンプルを復元するためのＣＰＥ内でのモジュロユニットの使用、ならびに何らかのさらなるスケーリング論理を必要とするからである。したがって、ＮＬＰ対応ＣＰＥとＮＬＰ非対応ＣＰＥとの混合が仮定される。現在、ＣＰＥ３０１および３０３はＮＬＰ対応ＣＰＥであり、線形プリコーディング動作と非線形プリコーディング動作の両方をサポートするが、ＣＰＥ３０２および３０４は、線形プリコーディング動作のみをサポートするＮＬＰ非対応ＣＰＥである。
【００８０】
図２Ａでは、本発明に従って非線形プリコーダ中で使用されるプリコーディングおよびスケーリング行列の機能的説明が見られる。
【００８１】
依然として、従来技術の説明のために導入された数学的記法は守られる。
【００８２】
加入者回線は、少なくともベクトル化グループのすべてのＮＬＰ非対応回線、今回、図１に関する加入者回線Ｌ２およびＬ４を備える加入者回線の第１のグループＧＡと、ベクトル化グループの残りのＮＬＰ対応回線、今回、図１に関する加入者回線Ｌ１およびＬ３を備える加入者回線の第２のグループＧＢとに編成される。
【００８３】
第１のグループＧＡは、すべてのキャリア周波数のための、または何らかの特定のキャリア周波数のみのための追加のＮＬＰ対応回線をさらに備え得、後者の場合、グループ定義（およびしたがってプリコーディング位置）は周波数依存である。これは、ＮＬＰ動作が、増加した変調ギャップのために、または増加した平均パワーのためにＬＰ動作と比較してネットペナルティを誘起する場合に起こり、それは、低サイズコンスタレーショングリッドの場合、特に当てはまる。
【００８４】
Ｎをベクトル化グループ中の加入者回線の総数とし、Ｍを第１のグループＧＡ中の加入者回線の数とする。数Ｍは、グループ定義がそうである場合、周波数依存であり得る。
【００８５】
第１のグループＧＡの加入者回線は、最初にプリコーディングされ、１からＭまでのプリコーディングインデックスを割り当てられる。第２のグループＧＢの加入者回線は、最後にプリコーディングされ、Ｍ＋１からＮまでのプリコーディングインデックスを割り当てられる。
【００８６】
行列下付き文字ＡＡ、ＡＢ、ＢＡおよびＢＢを、インデックス範囲［１；Ｍ］および［Ｍ＋１；Ｎ］に関する、または等価的にグループＧＡおよびＧＢに関する行列サブブロック分解とする。
【００８７】
第１のステップにおいて、モジュロユニットの入力におけるそれぞれの送信パワーレベルを送信パワーマスク内に制限するために、およびさらにモジュロ演算をバイパスするかまたはモジュロ演算を無効にする（すなわち、モジュロユニットの出力値がそれの入力値に一致する）ために、利得スケーリングが送信サンプルｕ１からｕＭに適用される。送信サンプルｕＭ＋１からｕＮはスケーリングされず、非線形プリコーダを通して連続順序で処理される。
【００８８】
Ｑはユニタリーであり、したがってノルムおよびパワーを保持するので、Ｐ＝ＱＲ＊−１に対して利得スケーリングを適用することは、Ｒ＊−１＝Ｌ（ｄｉａｇ（Ｒ＊））−１に対して利得スケーリングを適用することと対応する。利得スケーリングの一例として、列ノルム（ＣＮ）スケーリングを適用し得、それにより、行列Ｒ＊−１のあらゆる列は、実質的に同じノルムを有する。
【００８９】
回線グループ化により、利得スケーリングは行列（Ｒ＊−１）ＡＡ＝ＬＡＡ（ｄｉａｇ（Ｒ＊ＡＡ））−１のみに対して適用され、それにより、第１のグループＧＡの加入者回線上での利得値およびしたがって達成可能なデータレートを増加させる。これは、行列Ｌを通して処理する前に、それぞれのスケーリングファクタとしてｔ１からｔＭを備える第１の対角スケーリング行列ＴＡＡと、第２の対角スケーリング行列ＳＡＡ−１＝（ｄｉａｇ（Ｒ＊ＡＡ））−１とを生じる。
【００９０】
行列ＴＡＡは、（Ｒ＊−１）ＡＡＴＡＡ＝ＬＡＡ（ｄｉａｇ（Ｒ＊ＡＡ））−１ＴＡＡが送信パワーマスク以下の中間出力パワーを有するようなものであり、または等価的に：
｜｜Ｒ＊−１ＡＡ（ｉ，＊）ｔｉ｜｜＝｜｜ＬＡＡ（ｉ，＊）ｔｉ／ｒｉｉ｜｜≦ＴＸＰＳＤ、１≦ｉ≦Ｍ  （１１）、
ここにおいて、ＴＸＰＳＤは、適用可能な送信パワーマスク（周波数依存ｋを省略する）を示す。
【００９１】
この利得スケーリングおよび対応するパワー制限のために、モジュロ関数Γは、サンプルｕ１からｕＭが非線形プリコーディング段Ｌ＋Γ（図２中のモジュロ関数Γ中の斜線エリアを参照）を通して処理されるとき、バイパスされるかまたは無効にされ得る。したがって、これらの送信サンプルは、連続する行列ＴＡＡ、ＳＡＡ−１およびＬＡＡを通して一括で線形的に処理され得、それにより、部分的に処理された送信サンプルｘ’１からＸ’Ｍを生じる。
【００９２】
第２のステップにおいて、第２のグループＧＢの送信サンプルｕＭ＋１からｕＮはスケーリングされないままに保たれ、非線形プリコーダにとって一般的である非線形プリコーディング段Ｌ＋Γを通して連続順序で次々に処理され、それにより、部分的に処理された送信サンプルｘ’Ｍ＋１からＸ’Ｎを生じる。この第２のステップは、代替的に、第１のステップの前に行われ得る。
【００９３】
第３のおよび最後のステップにおいて、部分的に前処理された送信サンプルｘ’１からｘ’Ｎはすべて、チャネルＨ上でのさらなる送信のために線形プリコーディング段Ｑを通される。
【００９４】
２つの代替実施形態が、図２Ｂおよび図２Ｃに示されている。
【００９５】
第１の代替実施形態では、スケーリング行列ＴＡＡおよびＳＡＡ−１は行列Ｌとマージされ、それにより、新しい下三角プリコーディング行列Ｌ’＝［（Ｒ＊−１）ＡＡＴＡＡ  ０；（Ｒ＊−１）ＢＡＴＡＡ  ＬＢＢ］を生じる。行列Ｌ’のＭ個の第１の対角要素が利得スケーリングのために１とは異なるが、行列Ｌ’のＮ−Ｍ個の最後の対角要素がほぼ１に等しい（実際には、それらは、モジュロ演算が少しのパワーを追加するという事実により、１よりもわずかに小さくなる必要がある）ことは注目すべきである。
【００９６】
第２の代替実施形態では、スケーリング行列ＴＡＡおよびＳＡＡ−１ならびに三角行列Ｌの上側部分はすべて行列Ｑとマージされ、それにより、新しいプリコーディング行列Ｑ’＝［（Ｒ＊−１）ＡＡＴＡＡＱＡＡ  ＱＡＢ；（Ｒ＊−１）ＡＡＴＡＡＱＢＡ  ＱＢＢ］を生じ、送信サンプルｕ１からｕＭは線形プリコーディング段Ｑ’に直接入力される。この実装形態では、送信サンプルｕＭ＋１からｕＮは、非線形プリコーディング段Ｌ’＋Γを通して最初に処理される必要があり、それにより、部分的に処理されたサンプルｘ’Ｍ＋１からｘ’Ｎを生じ、次に、送信サンプルｕ１からｕＭは、部分的に処理されたサンプルｘ’Ｍ＋１からｘ’Ｎとともに第２の線形プリコーディング段Ｑ’を通して処理される。
【００９７】
この実施形態は、２つのプリコーディングステップのみが必要とされるという点で特に有利であり、それにより、実質的なプリコーディングリソースを節約する。
【００９８】
図３Ａでは、本発明に従った非線形プリコーダのための第１の可能な実装形態が見られる。
【００９９】
上部ベクトル係数としての第１のグループＧＡの送信周波数サンプルＵＡと、下部ベクトル係数としての第２のグループＧＢの送信周波数サンプルＵＢとを備える送信ベクトルＵは、スケーリング行列［ＳＡＡ−１ＴＡＡ  ０；０  Ｉ］との乗算のためのスケーリング段３０８への第１の入力である。スケーリングされた送信ベクトルＵ’＝［ＵＡ’；ＵＢ］、ここにおいて、ＵＡ’＝ＳＡＡ−１ＴＡＡＵＡは、次いで、第１の非線形プリコーディング段３０１に供給される。
【０１００】
第１の非線形プリコーディング段３０１は、フィードバックループ中のモジュロ関数Γと第１の下三角プリコーディング行列Ｍとを使用する。行列Ｍは、Ｍ＝Ｉ−Ｌ−１＝Ｉ−Ｓ−１Ｒ＊によって与えられ、それの対角線に沿ってゼロ係数を有する。第１のプリコーディング段３０１は、式（７）および（８）に従って非線形プリコーディングを実装し、部分的にプリコーディングされたベクトルＸ’＝［ＸＡ’；ＸＢ’］を第２の線形プリコーディング段３０２に出力する。
【０１０１】
第２の線形プリコーディング段３０２は第２のユニタリー行列またはほぼユニタリーな行列Ｑを使用し、チャネル行列Ｈ＝ＤＧ＝ＤＲ＊Ｑ＊によって表されるＭＩＭＯチャネル３０３上でのさらなる送信のために完全にプリコーディングされたベクトルＸを出力する。
【０１０２】
雑音の多い受信されたベクトルＹは、何らかの加法性白色ガウス雑音源Ｚによって損なわれたそれぞれの通信チャネルを通して受信される周波数サンプルを備える。ベクトルＹのそれぞれの係数は、ＮＬＰ非対応ＣＰＥによって処理されるか、またはＮＬＰ対応ＣＰＥによって処理されるかのいずれかである。
【０１０３】
ＬＰ動作（図３Ａ中のＬＰと呼ばれる上部処理分岐を参照）の場合、受信サンプルｙｉは、等化段３０４および３０５を通る。一般的なＦＥＱに対応する第１の等化段３０４は、トレーニングフェーズ中に決定される対角行列Ｄ−１のそれぞれの対角係数ｈｉｉ−１を使用し、部分的に等化された周波数サンプルｙｉ’を出力する。第２の等化段３０５は、送信機開始型利得適応（ＴＩＧＡ：Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｉｎｉｔｉａｔｅｄ  Ｇａｉｎ  Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）コマンド（図３Ａ中のｔｉ−１矢印を参照）を用いてリモートＤＰＵによって通信される対角行列ＴＡＡ−１のそれぞれの対角係数ｔｉ−１を使用し、完全に等化された周波数サンプルｙｉ”を出力する。第１の等化段３０４と第２の等化段３０５とは、１つの単一の等化段にマージされ得る。次いで、適切に等化された周波数サンプルｙｉ”は、決定段３０７（または復調器）に供給されて、送信サンプルｕｉの推定値
【数９】
0006438142.tif 000010
が生じる。
【０１０４】
ＮＬＰ動作（図３Ａ中でＮＬＰと呼ばれる下部処理分岐を参照）の場合、受信サンプルｙｉは、等化段３０４と別の等化段３０５’とを通る。等化段３０５’は、対角行列ＳＢＢ−１のそれぞれの対角係数ｒｊｊ−１を使用する。この場合も、等化段３０４と等化段３０５’とは、１つの単一の等化段にマージされ得る。適切に等化された周波数サンプルｙｉ”は、モジュロ関数Γ３０６を通って、決定段３０７による検出のための場合によっては変更される周波数サンプル
【数１０】
0006438142.tif 000011
を生じる。決定段３０７は送信サンプルｕｉの推定値
【数１１】
0006438142.tif 000012
を出力する。
【０１０５】
ＮＬＰ対応ＣＰＥは、第１のグループＧＡの一部を形成するものとしてプリコーディングされたキャリアのための上部処理分岐に従い得るか、またはブロック３０５’においてｔｉ−１がｒｉｉ−１と置き換われば、下部処理分岐に従い得る（その場合、モジュロ演算は透過的であることを予想される）。それらのキャリアの識別子はリモートＤＰＵから取得され得、それにより、ＣＰＥが特定の変調ギャップを適用し、それらの特定のキャリアのためのより正確なビットローディング値を取得することを可能にする。
【０１０６】
図３Ｂでは、本発明に従った、および上述の特許出願ＥＰ２８００２８３の技術教示による非線形プリコーダのための第２の可能な実装形態が見られる。
【０１０７】
この実装形態では、２つの新しいプリコーディングブロック３０１’および３０２’が、それぞれ、前のプリコーディングブロック３０１および３０２と置き換わる。
【０１０８】
プリコーディング段３０１’は、さらなる信号プリコーディングなしに、シフトベクトルΔをスケーリングされた送信ベクトルＵ’に加算するモジュロシフトユニットである。シフトベクトルΔは、完全にプリコーディングされた信号を許容パワー限界内に保つように設計される。第１のプリコーディング段３０１’はベクトルＸ’＝Ｕ’＋Δを第２のプリコーディング段３０２’に出力する。
【０１０９】
プリコーディング段３０１’はフィードバックループ中に変更されたモジュロ関数γと行列Ｎ＝Ｌ−Ｉとを含む。モジュロ関数は以下によって与えられる：
【数１２】
0006438142.tif 000013
およびシフトベクトルΔは以下によって与えられる：
【数１３】
0006438142.tif 000014
ここにおいて、ｕｉ’、δｉおよびｌｉｊは、それぞれ、Ｕ’、ΔおよびＬ＝Ｒ＊−１Ｓの係数を示す。
【０１１０】
第２のプリコーディング段３０２’は、完全なＺＦプリコーディング行列Ｐ＝ＱＬを利用し、ＭＩＭＯチャネル３０３上でのさらなる送信のための完全にプリコーディングされた信号Ｘ＝ＰＸ’を出力する。
【０１１１】
図３Ａおよび図３Ｂに示されている実装形態は、（先行スケーリングを除いて）第１のグループＧＡの送信周波数サンプルＵＡを処理するための追加のハードウェアまたはソフトウェア論理の必要なしにＮＬＰアーキテクチャを十分に活用する。また、送信周波数サンプルＵＡは、モジュロユニットがない１つまたは複数のフィードフォワードフィルタを含む別個の分岐を通して、たとえば、図２Ａに従った連続するフィードフォワードフィルタＴＡＡＳＡＡ−１、ＬおよびＱ、または図２Ｂに従ったＬ’およびＱ、または単に図２Ｃに従ったＱ’を使用することによって代替的に処理され得る。第２のグループＧＢの送信周波数サンプルＵＢは、フィードバックフィルタＭまたはＮとモジュロユニットΓまたはγとを通して通常通り処理され続ける。
【０１１２】
提案されたプリコーディング方式を用いると、ＬＰ回線とＮＬＰ回線の両方が、純粋なＬＰシステムの性能を超える性能を有する。ＬＰ回線の性能は、すべての回線がＬＰになるときのそれらの性能よりも良好である、というのは、回線のサブセットのみがスケールダウンされる必要があるからである。最後に符号化されるために、ＮＬＰ回線は理想的なＮＬＰ利得を得ないが、それらの送信パワーバジェットが、利得スケーリングされたＬＰ中の平均パワーバジェットよりも大きいので、性能はＬＰよりも依然として良好である（変調ギャップ増加のためのＮＬＰに固有のパワーペナルティ、またはコンスタレーションポイントの一様分布によるパワー増加のパワーペナルティを無視する）。
【０１１３】
「備える」という用語は、その後記載される手段に制限されるものとして解釈されるべきでないことに留意されたい。したがって、「手段ＡおよびＢを備えるデバイス」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなるデバイスに限定されるべきでない。それは、本発明に関して、デバイスの関連する構成要素がＡおよびＢであることを意味する。
【０１１４】
「結合された」という用語は、直接接続のみに制限されるものとして解釈されるべきでないことにさらに留意されたい。したがって、「デバイスＢに結合されたデバイスＡ」という表現の範囲は、デバイスＡの出力がデバイスＢの入力に直接接続されたデバイスまたはシステムに限定されるべきでなく、および／またはその逆も同様である。それは、Ａの出力とＢの入力との間の経路が存在し、および／またはその逆も同様であり、その経路が他のデバイスまたは手段を含む経路であり得ることを意味する。
【０１１５】
説明および図面は、本発明の原理を示すにすぎない。したがって、当業者が、本明細書では明示的に説明されないかまたは示されないにもかかわらず、本発明の原理を実施する様々な構成を考案することが可能であることを諒解されよう。さらに、本明細書で具陳されるすべての例は、主に、当技術分野を促進するための本発明の原理と（１人または複数の）発明者によって与えられた概念とを読者が理解するのを助ける、教育上の目的のためのものにすぎないことが明確に意図されており、そのような詳細に具陳された例および条件に限定されないものとして解釈されるべきである。その上、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその具体的な例を具陳する本明細書におけるすべての文は、それの均等物を包含するものとする。
【０１１６】
図に示されている様々な要素の機能は、専用ハードウェア、ならびに適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することが可能なハードウェアの使用によって提供され得る。プロセッサによって行われるときに、機能は単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、またはそのうちの一部が共有され得る複数の個々のプロセッサによって行われ得る。その上、プロセッサは、ソフトウェアを実行することが可能なハードウェアを排他的に指すと解釈されるべきでなく、限定はしないが、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などを暗黙的に含み得る。読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性記憶装置など、他の従来および／またはカスタムのハードウェアも含まれ得る。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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