(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共有伝送媒体（２７０）を介した通信のための通信デバイス（２００）であって、
−  送信機出力端子（２１１）を通じて通信信号を送信するための送信機（２１０）と、
−  受信機入力端子（２２１）を通じて通信信号を受信するための受信機（２２０）と、
−  送信機出力端子及び受信機入力端子を共有伝送媒体に結合するための結合ユニット（２３０）であって、第１の通信周波数範囲（ＦＬＯＷ）内で共有伝送媒体からの／への通信信号を通過させるための第１のフィルタ（２３１）と、第１の通信周波数範囲と互いに素の第２の通信周波数範囲（ＦＨＩＧＨ）内で共有伝送媒体からの／への通信信号を通過させるための第２のフィルタ（２３２）とを備える、結合ユニット（２３０）と、
を備え、結合ユニットは、第１の切り換え状態（Ｓ１）において、送信機出力端子を第１のフィルタに接続し、受信機入力端子を第２のフィルタに接続するための、又は第２の切り換え状態（Ｓ２）において、送信機出力端子を第２のフィルタに接続し、受信機入力端子を第１のフィルタに接続するための、構成可能スイッチ（２３３）を更に備え、
通信デバイスは、共有伝送媒体を介して通信デバイスに結合された遠隔アクセスノード（１１）から受信される構成情報（ｃｏｎｆ＿ｉｎｆｏ）に基づいて、第１の切り換え状態又は第２の切り換え状態を選択するための切り換えコントローラ（２４０）を更に備える、通信デバイス。
【請求項２】
切り換えコントローラが、通信デバイスの初期化段階中に、第１の切り換え状態及び第２の切り換え状態のうちの一方を、アクセスノードと通信デバイスとの間の基本通信チャネルの確立のためのデフォルト切り換え状態として選択するように更に構成され、
構成情報が、基本通信チャネルを介して伝達される、請求項１に記載の通信デバイス（２００）。
【請求項３】
基本通信チャネルが、第１の通信周波数範囲及び第２の通信周波数範囲の所定の周波数キャリア（１０２、１０３）にわたって定義される、請求項２に記載の通信デバイス（２００）。
【請求項４】
第１の通信周波数範囲が、１つの第１の低周波数帯域を含み、第２の通信周波数範囲が、第１の低周波数帯域とは互いに素の、第１の低周波数帯域からガード帯域（１０１）によって分離された１つの第２の高周波数帯域を含む、請求項１に記載の通信デバイス（２００）。
【請求項５】
第１のフィルタ及び第２のフィルタがダイプレクサとして実装される、請求項４に記載の通信デバイス（２００）。
【請求項６】
共有伝送媒体がケーブル設備であり、
通信デバイスがケーブルモデムである、請求項１から５のいずれか一項に記載の通信デバイス。
【請求項７】
共有伝送媒体を介した通信のために通信リソースを複数の通信デバイス（ＣＭ１からＣＭ４）に割り当てるための方法であって、
複数の通信デバイスの第１の部分（ＣＭ１、ＣＭ２）に対し、下り通信のために、第１の通信周波数範囲（ＦＬＯＷ）における第１の周波数キャリアを割り当てるとともに、上り通信のために、第１の周波数範囲と互いに素の第２の通信周波数範囲（ＦＨＩＧＨ）における第２の周波数キャリアを割り当て、複数の通信デバイスの第２の残りの部分（ＣＭ３、ＣＭ４）に対し、下り通信のために第２の周波数キャリアを割り当てるとともに、上り通信のために第１の周波数キャリアを割り当てることを含む、方法。
【請求項８】
複数の通信デバイスのうちの第１の通信デバイス（ＣＭ１）及び第２の通信デバイス（ＣＭ２）が非常に干渉する通信デバイスとして特徴付けられている場合、第１の通信デバイス及び第２の通信デバイスを、通信デバイスの同じ部分に割り当てることを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数の通信デバイスのそれぞれの通信デバイスとの基本通信チャネルの確立のために、第１の通信周波数範囲及び第２の通信周波数範囲における第３の所定の周波数キャリア（１０２、１０３）を割り当てることを含み、
構成情報（ｃｏｎｆ＿ｉｎｆｏ）が、通信デバイスの第１の部分又は第２の部分に属するものとして複数の通信デバイスのそれぞれの通信デバイスを構成するために、基本通信チャネルを介して伝達される、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか一項に従って、共有伝送媒体を介した通信のために複数の通信デバイス（４１から４４）に通信リソースを割り当てるための通信コントローラ（１２）。
【請求項１１】
請求項１０に記載の通信コントローラ（１２）を備えるアクセスノード（１１）。
【請求項１２】
請求項１から６のいずれか一項に記載の複数の通信デバイス（４１から４４）及び請求項１１に記載のアクセスノード（１１）を備える通信システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル設備等の共有伝送媒体を介した全二重通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯域幅が制限された銅設備を介して非常に高いデータレートを達成するのに特に成功することがわかっている、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）及び離散マルチトーン（ＤＭＴ）技法を含むＤＳＬパラダイムが、現在、同軸ケーブル等のより高品質な伝送媒体のために検討されている。
【０００３】
同軸ケーブル設備は、アクセスノードを、テープ、パワースプリッタ／コンバイナ、カプラ等によって同軸セグメントを介して互いに結合された複数の加入者端末に接続する、共有されたポイントツーマルチポイント（Ｐ２ＭＰ）媒体である。
【０００４】
全二重通信は、ケーブル設備を最も適切な形で利用する方法として構想される。端末は依然として、周波数キャリアの重複しない組を割り当てられるが、ここではキャリアは、下り通信及び上り通信の双方（必ずしも同じ加入者端末のためのものではない）のために用いられ、Ｇ．Ｆａｓｔのために構想されるような半二重技法、又はｘＤＳＬ若しくはＤＯＣＳＩＳにおいて用いられるような周波数分割複信（ＦＤＤ）技法と比較して、二倍のデータスループットをもたらすことができる。いくつかの技術的障害がまだ克服されていない。
【０００５】
例えば、同一の送受信機における送信パスから受信パスへの自己干渉（以後、エコー）が適切にキャンセルされるべきである。エコーは通常、いわゆるアナログハイブリッド回路を用いて除去される。ハイブリッド回路は、例えば、アナログ領域における信号減算によって、送信機の出力から受信機の入力への結合パスロスを増大することを目的とする。ハイブリッド回路は、ＬＭＳフィルタ、ベクトル化等のデジタルエコーキャンセル技法と更に組み合わせることができる。
【０００６】
ハイブリッド回路及びエコーキャンセラは、通常、ケーブル設備の両端において、すなわち、ネットワーク側（アクセスノード）及び加入者側（ケーブルモデム）において必要とされる。そのようなハイブリッド回路は、広範な周波数にわたって動作するように構成されるべきであり、そのため、複雑かつ高価であることが予期される。しかし、加入者機器は、強力なコスト圧力を受け、可能な限り安価でなくてはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、共有伝送媒体を介した全二重通信のための、加入者側における効率的で安価な解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、共有伝送媒体を介した通信のための通信デバイスは、送信機出力端子を通じて通信信号を送信するための送信機と、受信機入力端子を通じて通信信号を受信するための受信機と、送信機出力端子及び受信機入力端子を共有伝送媒体に結合するための結合ユニットとを備える。結合ユニットは、第１の通信周波数範囲内で共有伝送媒体からの／への通信信号を通過させるための第１のフィルタと、第１の通信周波数範囲と互いに素の第２の通信周波数範囲内で共有伝送媒体からの／への通信信号を通過させるための第２のフィルタとを備える。結合ユニットは、第１の切り換え状態において、送信機出力端子を第１のフィルタに接続し、受信機入力端子を第２のフィルタに接続するための、又は（排他的）第２の切り換え状態において、送信機出力端子を第２のフィルタに接続し、受信機入力端子を第１のフィルタに接続するための、構成可能スイッチを更に備える。通信デバイスは、共有伝送媒体を介して通信デバイスに結合された遠隔アクセスノードから受信される構成情報に基づいて、第１の切り換え状態又は第２の切り換え状態を選択するための切り換えコントローラを更に備える。
【０００９】
１つの実施形態において、切り換えコントローラは、通信デバイスの初期化段階中に、第１の切り換え状態及び第２の切り換え状態のうちの一方を、アクセスノードと通信デバイスとの間の基本通信チャネルの確立のためのデフォルト切り換え状態として選択するように更に構成される。構成情報は、基本通信チャネルを介して伝達される。
【００１０】
１つの実施形態において、基本通信チャネルは、第１の通信周波数範囲及び第２の通信周波数範囲の所定の周波数キャリアにわたって定義される。
【００１１】
１つの実施形態において、第１の通信周波数範囲は、１つの第１の低周波数帯域を含み、第２の通信周波数範囲は、第１の低周波数帯域とは互いに素の、第１の低周波数帯域からガード帯域によって分離された１つの第２の高周波数帯域を含む。
【００１２】
１つの実施形態において、第１のフィルタ及び第２のフィルタはダイプレクサとして実装される。
【００１３】
１つの実施形態において、共有伝送媒体はケーブル設備であり、通信デバイスはケーブルモデムである。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、共有伝送媒体を介した通信のために通信リソースを複数の通信デバイスに割り当てるための方法は、複数の通信デバイスの第１の部分に対し、下り通信のために、第１の通信周波数範囲における第１の周波数キャリアを割り当てるとともに、上り通信のために、第１の周波数範囲とは互いに素の、第２の通信周波数範囲における第２の周波数キャリアを割り当て、複数の通信デバイスの第２の残りの部分に対し、下り通信のために第２の周波数キャリアを割り当てるとともに、上り通信のために第１の周波数キャリアを割り当てることを含む。
【００１５】
１つの実施形態において、本方法は、複数の通信デバイスのうちの第１の通信デバイス及び第２の通信デバイスが非常に干渉する通信デバイスとして特徴付けられている場合、第１の通信デバイス及び第２の通信デバイスを、通信デバイスの同じ部分に割り当てることを更に含む。
【００１６】
１つの実施形態において、本方法は、複数の通信デバイスのひとつひとつとの基本通信チャネルを確立するために、第１の通信周波数範囲及び第２の通信周波数範囲における第３の所定の周波数キャリアを割り当てることを含む。構成情報は、通信デバイスの第１の部分又は第２の部分に属するものとして複数の通信デバイスのそれぞれを構成するために、基本通信チャネルを介して伝達される。
【００１７】
本発明はまた、上記の方法に従って複数の通信デバイスに通信リソースを割り当てるための通信コントローラ、そのような通信コントローラを含むアクセスノード（例えば、ファイバ同軸ユニット（ｆｉｂｅｒ  ｃｏａｘ  ｕｎｉｔ））、並びに本発明によるアクセスノード及び通信デバイスを備える通信システム（例えば、ハイブリッドファイバ同軸（ｈｙｂｒｉｄ  ｆｉｂｅｒ  ｃｏａｘ）ネットワーク）に関する。
【００１８】
利用可能な通信スペクトルは、２つの部分、すなわち、通常フィルタのロールオフを考慮に入れるためのガード帯域によって分離された低周波数帯域及び高周波数帯域に分割される。ファイバ同軸ユニットは、全二重モードで動作し続け、これは、下り（ＤＳ）伝送及び上り（ＵＳ）伝送のために同じキャリアが同時に用いられることを意味する。しかし、任意の所与のケーブルモデムに割り当てられるＤＳキャリアの組及びＵＳキャリアの組が同じ周波数帯域内に配置されないことを確実にし、これは、所与のケーブルモデムに割り当てられたＤＳキャリアの組が低周波数帯域内に置かれる場合、そのケーブルモデムに割り当てられるＵＳキャリアの組が高周波数帯域に置かれること（又はその逆）を意味する。このため、そのケーブルモデムとのＤＳ送信のために用いられるキャリアを、別のケーブルモデムとのＵＳ送信に再利用することができる（また、そのケーブルモデムとのＵＳ送信のために用いられるキャリアを、別のケーブルモデムとのＤＳ送信に再利用することができる）。共有媒体全体にわたって、同時に双方向で完全なスペクトルを依然として利用することができるが、各ケーブルモデムは、例えば、広い周波数範囲にわたって周波数分割多重及び逆多重を実施する安価なパッシブデバイスであるダイプレクサによって、周波数領域においてＤＳ信号からＵＳ信号を容易に分離することができる。
【００１９】
ケーブルモデムは、最初はいずれの通信方向にいずれの周波数帯域を用いるべきかを認識していないため、ＵＳ送信及びＤＳ受信のために正しい周波数帯域を選択してそれに接続するための何らかの切り換え回路及び制御ロジックが必要とされる。
【００２０】
加入者側において、ダイプレクサ及び追加の切り換え回路を、通常のハイブリッド回路及びエコーキャンセラと置き換えることによって、ケーブルモデムの設計を劇的に単純化し、そのコストを実質的に減少させることが可能になる。更に、この実施によって、ユーザ間干渉（１つのモデムの上りが近傍のモデムの下りに漏れる）に対する容易な解決策が提供される。
【００２１】
実施形態の以下の説明を、添付の図面と併せて参照することにより、本発明の上記の及び他の目的並びに特徴がより明らかとなり、本発明自体が最も良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ハイブリッドファイバ同軸ネットワークの一部を表す図である。
【図２Ａ】ネットワーク側及び加入者側の双方における本発明による例示的なリソース配分方式を表す図である。
【図２Ｂ】ネットワーク側及び加入者側の双方における本発明による例示的なリソース配分方式を表す図である。
【図３】本発明によるケーブルモデムを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１において、ケーブル設備を介してケーブルモデム（ＣＭ）４１から４４に結合され、１つ又は複数の光リンク８１を介して事業者のネットワーク（図示せず）に結合されたファイバ同軸ユニット（ＦＣＵ）１１を含むハイブリッドファイバ同軸（ＨＦＣ）通信システム１の一部が示されている。
【００２４】
ケーブル設備は、第１の同軸セグメント５１及び５２、第２の同軸セグメント６１及び６２、並びに第３の同軸セグメント７１から７４を備える。第１の同軸セグメント５１は、ＦＣＵ１１を、二方向タップ２１（すなわち、ＴＡＰ１）の入力ポートＰ１に結合する。タップ２１の出力ポートＰ２は、第１の同軸セグメント５２を介して別の二方向タップ（図示せず）の入力ポートに結合される。タップ２１は、ＣＭ又は更なるスプリッタに接続するための２つのタップポートＴ１及びＴ２を更に備える。現時点では、タップ２１のタップポートＴ１は、第２の同軸セグメント６１を介してスプリッタ３１の入力ポートＰ３に結合されており、スプリッタ３１のタップポートＴ１１及びＴ１２は、第３の同軸セグメント７１及び７２を介してそれぞれＣＭ４１（すなわち、ＣＭ１）及びＣＭ４２（すなわち、ＣＭ２）に結合され、タップ２１のタップポートＴ２は第２の同軸セグメント６２を介してスプリッタ３２の入力ポートＰ４に接続され、スプリッタ３２のタップポートＴ１３及びＴ１４は第３の同軸セグメント７３及び７４を介してそれぞれＣＭ４３（すなわち、ＣＭ３）及びＣＭ４４（すなわち、ＣＭ４）に結合されている。
【００２５】
ケーブル設備は、場合によっては異なる形で相互接続された、更なるタップ、スプリッタ及びＣＭを含むことができる。図１に示される特定の設備トポロジは、数ある中の１つにすぎず、以後の説明のための例示的実施例としての役割を果たすにすぎない。
【００２６】
タップ２１並びにスプリッタ３１及び３２によって生じる結合損失は、それらの厳密なハードウェアアーキテクチャ及び実施に依拠し、カップラタイプごとに、更には製造者ごとに変動する場合がある。しかし、注目に値するいくつかの一般的な結合特性が存在する。
【００２７】
タップ２１の入力ポートＰ１及び出力ポートＰ２間の二方向結合パスのパスロスは、通常、１ｄＢから３ｄＢ（図１では２ｄＢが仮定される）の範囲をとる。第１のポートＰ１と、それぞれのタップポートＴ１又はＴ２との間のパスロスの方が高く、通常、ＦＣＵ１１までの距離に依拠して、８ｄＢから２７ｄＢの範囲をとる（図１では１７ｄＢが仮定される）。入力ポートと、スプリッタ３１及び３２のそれぞれのタップポートとの間のパスロスは、通常、二方向スプリッタの場合、約４ｄＢである（図１では４ｄＢが仮定される）。タップ２１並びにスプリッタ３１及び３２のタップポートは、２０ｄＢから２５ｄＢ（図１では２３ｄＢが仮定される）の範囲のパスロスによって互いに分離されている。最終的に、タップ２１は更に、出力ポートＰ２において受信される戻り上り信号が、タップポート内に戻って結合することを阻止する。このパスロスは通常、約３０ｄＢである（図１では３０ｄＢが仮定される）。
【００２８】
同軸設備を介する通信は全二重であり、直交キャリアの共通の組を介して定義され、キャリアの同じ組が下り通信（ＦＣＵからＣＭに向かう）及び上り通信（ＣＭからＦＣＵに向かう）の双方のために同時に用いられることを意味する。このため、ＤＯＣＳＩＳ又はｘＤＳＬ技術のために配備されるＦＤＤ等のレガシ技術、又は未来のＧ．Ｆａｓｔ配備のために構想されるような時分割複信（ＴＤＤ）と比較して、合計容量が二倍になる。上述したように、全二重伝送であっても、ユーザは依然として、キャリアの別個で重複しない組を割り当てられる。
【００２９】
ＦＣＵ１１は、利用可能なキャリアをそれぞれのＣＭに割り当てる通信コントローラ１２（すなわち、ＣＯＭＣＴＲＬ）を含む。キャリアは、特定の方向の通信のために特定のユーザに割り当てられる。本明細書において更に説明されるように、全く同じキャリが反対方向の通信のために別のユーザに割り当てられる。
【００３０】
全二重伝送は通常、ｆｓｔａｒｔからｆｅｎｄの範囲をとる単一のスペクトル帯域にわたって定義される。帯域幅（ｆｅｎｄ−ｆｓｔａｒｔ）は、例えば１ＧＨｚとすることができる。
【００３１】
本発明によれば、図２Ａに示されるように、ここで、この利用可能なスペクトルは、２つの部分、すなわち、ｆｓｔａｒｔからｆｄ１の範囲をとる低周波数帯域ＦＬＯＷと、ｆｄ２からｆｅｎｄの範囲をとる高周波数帯域ＦＨＩＧＨとに分割される。ｆｄ１とｆｄ２との間には、対応するフィルタのロールオフによるガード帯域１０１がある。このため、ｆｄ１とｆｄ２との間の周波数は通過されないため、用いられず、これにより、僅かなデータレートペナルティが生じる（ネットワーク内の１つ又は複数のＣＭが全二重対応である場合、依然としてガード帯域周波数を用いることができる）。
【００３２】
ネットワーク側（ＦＣＵ側）では、利用可能な全スペクトルが同時に双方向で用いられる。結果として、ＦＣＵ１１は、弱い受信信号から強力な送信信号を分離するために、場合によってはエコーキャンセルフィルタ及び／又はベクトルプロセッサを用いて拡張された、ハイブリッド回路を収容する。
【００３３】
しかし、加入者側（ＣＭ側）では、通信コントローラ１２が、各ＣＭに割り当てられた上りキャリア及び下りキャリアが同じ周波数帯域ＦＬＯＷ又はＦＨＩＧＨ内にないことを保証する。
【００３４】
ＣＭ４１から４４がケーブル設備に接続されると仮定して、ＣＭ側におけるスペクトル占有が図２Ｂに示される。見てとることができるように、各周波数帯域ＦＬＯＷ及びＦＨＩＧＨは、ＤＳ送信及びＵＳ送信の双方に用いられるが、所与のＣＭに割り当てられたＤＳキャリア及びＵＳキャリアは異なる周波数帯域に位置しており、高価なハイブリッド回路を必要とすることなく、適切なフィルタによって互いに容易に分離することができる。
【００３５】
例えば、各ＣＭは、ダイプレクサ、並びに何らかの追加の切り換え回路及び制御ロジックを用いることができる。
【００３６】
ダイプレクサは、Ｈポートに結合されたハイパスフィルタ及びＬポートに結合されたローパスフィルタを含むパッシブデバイスである。２つのポートは、伝送媒体に結合された第３のポート上に多重化される。第１の切り換え状態において、受信機入力はＬポートに接続される（すなわち、ＤＳキャリアが周波数帯域ＦＬＯＷ内に位置する）のに対し、送信機出力はＨポートに接続される（すなわち、ＵＳキャリアが周波数帯域ＦＨＩＧＨ内に位置する）。第２の切り換え状態において、受信機入力はＨポートに接続される（すなわち、ＤＳキャリアが周波数帯域ＦＨＩＧＨ内に位置する）のに対し、送信機出力はＬポートに接続される（すなわち、ＵＳキャリアが周波数帯域ＦＬＯＷ内に位置する）。
【００３７】
このため、各ＣＭは、周波数帯域ＦＬＯＷ及びＦＨＩＧＨの全容量を上限として、等しい又は非対称のＵＳ帯域及びＤＳ帯域を有することができる。例えば、周波数帯域ＦＬＯＷ及びＦＨＩＧＨの容量が共に５Ｇｂ／ｓである場合、各ＣＭは、同時に５Ｇｂ／ｓ  ＵＳ及び５Ｇｂ／ｓ  ＤＳの上限を有するのに対し、ＦＣＵは（全てのＣＭにわたって合計されて）同時に最大で１０Ｇｂ／ｓ  ＵＳ及び１０Ｇｂ／ｓ  ＤＳまで動作することができる。
【００３８】
通信コントローラ１２は、それぞれのデータレート要件及びサービスグレードを考慮に入れて、ＤＳ通信及びＵＳ通信に用いるためのキャリアのそれぞれの組を各ＣＭに通信する。次に、各ＣＭは、自身の切り換え状態、すなわち、ダイプレクサのＨポート及びＬポートのいずれに送信機出力及び受信機入力が接続されるかを導出することができる。
【００３９】
最初に、ＣＭは、いずれの通信方式を用いるべきかを知ることができないため、基本的な双方向通信チャネルを確立するために、周波数帯域ＦＬＯＷ及びＦＨＩＧＨにおいていくつかのキャリア１０２及び１０３が予約される。これらの予約されたキャリアのロケーションは、ＦＣＵ及びＣＭの双方に事前に知られている。例えば、周波数サブバンド１０２は、基本的なＵＳ通信のために予約されることが可能であるのに対し、周波数サブバンド１０３は、基本的なＤＳ通信のために予約されることが可能である（逆もまた同様）。周波数サブバンドは、周波数帯域ＦＬＯＷ及びＦＨＩＧＨの下側部分にプロットされているが、これらの帯域内の任意の固定位置に配置することができる。
【００４０】
基本通信チャネルは、中でも、それぞれのＣＭにＤＳキャリア及びＵＳキャリアの組を割り当てるために用いられる。初期化した時に、所与のＣＭは、この基本通信チャネルをＦＣＵ（何らかの競合回避アルゴリズムを含む）と確立するために、自身の送信機の出力及び受信機の入力をダイプレクサにどのように最初に接続するべきかを知っている。基本構成データが基本通信チャネルを通じて受信されると、ＣＭは、構成されたＤＳ及びＵＳキャリア組に従って自身の送信機出力及び受信機入力をダイプレクサポートに接続し、このように割り当てられたキャリアを介して完全双方向通信パスを確立するために更なる初期化ステップを続ける。次に、基本通信チャネルは、別のＣＭの初期化のために解放される。
【００４１】
通信コントローラ１２は、キャリア割り当てプロセスにおけるそれぞれのＣＭ間の相互干渉レベルを更に考慮することができる。実際に、ＣＭが限られた分離を有する場合、１つのＣＭからのＵＳ送信信号は、別のＣＭのＤＳパス内に漏れる。例えば、タップ間の分離は２０−２５ｄＢにすぎない。この干渉信号は、２つの信号が相関していないため、ＦＣＵからの直接ＤＳ信号に対しパワーを追加し、このため、アナログフロントエンドにおける信号クリップを引き起こし、有用な受信信号の相対パワーを下げる可能性がある。
【００４２】
受信機におけるこのＣＭ間干渉を軽減するために、非常に干渉しているＣＭのＤＳキャリア及びＵＳキャリアは、同じ周波数帯域内に配置される。例えば、互いの間の分離が幾分低いＣＭ４１から４４のＤＳキャリアは、周波数帯域ＦＬＯＷに割り当てられ、それらのＵＳキャリアは、周波数帯域ＦＨＩＧＨに割り当てられる。こうすることによって、周波数帯域ＦＨＩＧＨ内に配置された、例えばＣＭ４２のＵＳ信号は、周波数帯域ＦＬＯＷのリスンのみを行っている、例えばＣＭ４１のアナログフロントエンドによってフィルタリング除去され、このため、ＣＭ４１の直接ＤＳ信号の受信を損なわない。第１の同軸セグメント５２を介して更なるタップ（図示せず）に接続され、このため、（タップ２１の３０ｄＢの戻りパスロスにより）ＣＭ４１から４４と良好に分離されている更なるＣＭ（図示せず）は、利用可能なスペクトルを最も効率的に利用するために、ＤＳ通信の場合に周波数帯域ＦＨＩＧＨを割り当てられ、ＵＳ通信の場合に周波数帯域ＦＬＯＷを割り当てられることになる。
【００４３】
加えて、ＣＭ間干渉を軽減するために、Ａｌｃａｔｅｌ−Ｌｕｃｅｎｔの名義において出願番号１４３０５６１０．９で２０１４年４月２５日に出願された、「Ｆｕｌｌ−Ｄｕｐｌｅｘ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ａ  Ｓｈａｒｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｍｅｄｉｕｍ」と題する欧州特許出願に記載されているような、何らかの創意ある時分割技法を更に適用することができる。その欧州特許出願の内容全体が本明細書に組み込まれている。
【００４４】
図３には、本発明による通信デバイス２００に関する更なる詳細が見られる。
【００４５】
通信デバイス２００は、
−  出力端子２１１を通じてＵＳ信号を送信するための送信機２１０（すなわち、ＴＸ）と、
−  入力端子２２１を通じてＤＳ信号を受信するための受信機２２０（すなわち、ＲＸ）と、
−  送信機出力端子２１１及び受信機入力端子２２１を共有伝送媒体２７０に結合するための結合ユニット２３０と、
−  切り換えコントローラ２４０（すなわち、ＳＷＣＴＲＬ）と、
−  相互接続機能２５０（すなわち、ＩＷＦ）と、
−  ローカル通信ロジック２６０（すなわち、ＬＡＮ）と
を備える。
【００４６】
送信機２１０及び受信機２２０は、相互接続機能２５０及び結合ユニット２３０に結合され、切り換えコントローラは結合ユニット２１０及び受信機２２０の双方に結合される。相互接続機能２５０は、ローカル通信ロジック２６０に更に結合される。
【００４７】
結合ユニット２３０は、周波数帯域ＦＬＯＷ内に存在する信号を通過させるための第１のローパスフィルタ２３１（すなわち、ＦＩＬＴ１）と、周波数帯域ＦＨＩＧＨ内に存在する信号を通過させるための第２のハイパスフィルタ２３２（すなわち、ＦＩＬＴ２）と、スイッチ２３３（すなわち、ＳＷ）とを備える。
【００４８】
図３に示すように、スイッチ２３３は、２つの協調切り換え素子ＳＷ１及びＳＷ２を備え、Ｓ１及びＳ２として更に参照される２つの切り換え状態を有する。切り換え素子ＳＷ１及びＳＷ２のマスター端子は、それぞれ、送信機出力端子２１１及び受信機入力端子２２１に接続される。切り換え素子ＳＷ１及びＳＷ２の各々の２つのスレーブ端子は、それぞれ、フィルタ２３１及び２３２に接続される。
【００４９】
第１の切り換え状態Ｓ１において、切り換え素子ＳＷ１及びＳＷ２は、共にアップポジションにあり、これは、送信機２１０の出力端子２１１がローパスフィルタ２３１に結合される一方、受信機２２０の入力端子２２１がハイパスフィルタ２３２に結合されることを意味する。第２の切り換え状態Ｓ２において、切り換え素子ＳＷ１及びＳＷ２は、共にダウンポジションにあり、これは、送信機２１０の出力端子２１１がハイパスフィルタ２３２に結合される一方、受信機２２０の入力端子２２１がローパスフィルタ２３１に結合されることを意味する。
【００５０】
切り換えコントローラ２４０は、共有伝送媒体２７０及び受信機２２０を介して遠隔のＦＣＵから受信した構成情報ｃｏｎｆ＿ｉｎｆｏに基づいて、施行すべき正しい切り換え状態を選択する。
【００５１】
ローパスフィルタ２３１及びハイパスフィルタ２３２は通常、レジスタ、キャパシタ又はインダクタ等の、パッシブ集中素子を含み、通例、３次、５次、又は７次の任意の次数とすることができる。フィルタ次数が高くなるほど、フィルタが高価でかつ扱いにくくなるが、ガード帯域１０１は小さくなり、このため、共有媒体２７０にわたる合計スループットが高くなる。
【００５２】
任意のパッシブネットワークとして、それらは相反ネットワークであり、送信機２１０の出力インピーダンス及び受信機２２０の入力インピーダンスが共に適切な動作のために伝送媒体２７０の特性インピーダンスにマッチすることが予期されるときに一般的であるが、負荷インピーダンスが発生器のインピーダンスにマッチするという条件で、フィルタのいずれの端部に発生器及び負荷インピーダンスを置くかにかかわらず、フィルタの伝達関数は変化しないことを意味する。完全に対称なフィルタの場合、その条件は必要とさえされない。
【００５３】
フィルタ２３１及び２３２が、トランジスタ等のいくつかのアクティブな構成要素を収容する場合、それらはもはや相反的ではなく、それらの２つのポートは、発生器に結合される入力ポート及び負荷インピーダンスに結合される出力ポートとしてインスタンス化される。結果として、そのフィルタが送信パスに沿って用いられる場合に、フィルタ入力ポートを送信機出力端子２１１に結合し、かつフィルタ出力端子を伝送媒体２７０に結合し、又は、そのフィルタが受信パスに沿って用いられる場合に、フィルタ入力端子を伝送媒体２７０に結合し、かつフィルタ出力端子を受信機入力端子２２１に結合するための、何らかの追加の切り換え回路が必要とされる。
【００５４】
送信機２１０及び受信機２２０は通常、アナログ部及びデジタル部を含む。
【００５５】
アナログ送信部は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）と、送信信号を増幅し伝送媒体を駆動するためのラインドライバとを備える。アナログ受信部は、可能な限り少ないノイズで受信信号を増幅するための低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）と、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）とを備える。
【００５６】
いくつかの更なるアナログ構成要素が、送受信機２００のアナログ送信パス又はアナログ受信パスに沿って存在し得る。
【００５７】
例えば、送受信機２００は、伝送媒体２７０の特性インピーダンスに適合するためのインピーダンスマッチング回路、又はサージ保護回路、又は絶縁回路を更に含むことができる。多くの場合、これらのブロックの全て又は一部が、フィルタ設計の不可欠な部分を形成する（例えば、変換器の巻線は、フィルタ内のインダクタとして用いることができる）。
【００５８】
また例えば、送受信機２００は、周波数帯域ＦＨＩＧＨへの／からの信号をアップ／ダウンコンバートするためのＲＦミキサを更に備えることができる。そのようなＲＦミキサは、フィルタ２３２とスイッチ２３３との間に挿入される。
【００５９】
デジタル部は通常、１つ又は複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）によって実装され、同軸媒体を通じてユーザトラフィックを伝達するための下り通信チャネル及び上り通信チャネルを動作させるように構成される。
【００６０】
デジタル部は、診断又は管理コマンド及び応答等の制御トラフィックをトランスポートするのに用いられる下り及び上り制御チャネルを動作させるように更に構成される。制御トラフィックは、伝送媒体を介したユーザトラフィックと多重化される。
【００６１】
デジタル部は、基本構成データをフェッチするための基本双方向通信チャネルの確立を含む、必要な初期化ステップを実行し、次に、ＤＳ及びＵＳキャリア割り当てにより切り換え状態が施行されると、チャネル解析及びトレーニング等の、そのように割り当てられたＤＳキャリア及びＵＳキャリアを介して完全双方向通信チャネルを確立するための更なる初期化ステップを続けるように更に構成される。
【００６２】
より詳細には、デジタル部は、ユーザデータ及び制御データをデジタルデータシンボルに符号化及び変調し、デジタルデータシンボルからユーザデータ及び制御データを復調及び復号するためのものである。
【００６３】
以下の送信ステップが通常、デジタル部において実行される：
−  データの多重化、フレームミング、スクランブル、誤り訂正符号化及びインターリーブ等のデータ符号化、
−  キャリア順序付けテーブルに従ったキャリアの順序付け、順序付けされたキャリアのビットローディングに従った符号化ビットストリームのパース、及び場合によってはトレリスコーディングを用いた、（それぞれのキャリア振幅及び位相を有する）適切な送信コンスタレーションポイント上へのビットの各チャンクのマッピングのステップを含む信号変調、
−  信号スケーリング、
−  逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）、
−  サイクリックプレフィックス（ＣＰ）挿入、及び場合によっては、
−  時間ウィンドウ処理。
【００６４】
以下の受信ステップが通常、デジタル部において実行される：
−  ＣＰ除去、及び場合によっては時間ウィンドウ処理、
−  高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、
−  周波数等化（ＦＥＱ）、
−  そのパターンがそれぞれのキャリアビットローディングに依拠するひとつひとつの等化された周波数サンプルに適切なコンスタレーショングリッドを適用し、予期される送信コンスタレーションポイント、及びそれと共に符号化される対応する送信バイナリシーケンスを、場合によってはトレリス復号を用いて検出し、キャリア順序付けテーブルに従ってビットの全ての検出されたチャンクを並び替えるステップを含む、信号復調及び検出、並びに
−  データデインタリーブ、誤り訂正、デスクランブル、フレーム識別（ｆｒａｍｅ  ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ）及び多重分離化等のデータ復号。
【００６５】
用いられる厳密なデジタル通信技術に依拠して、これらの送信ステップ若しくは受信ステップのうち、いくつかが省かれ、又はいくつかの追加のステップが存在してもよい。
【００６６】
受信機２２０は、復号されたペイロードデータを更なる処理のために相互接続機能２５０に供給し、逆に、相互接続機能２５０は、更なる符号化及び共有伝送媒体を介した送信のために、ペイロードデータを送信機２１０に供給する。
【００６７】
相互接続機能２５０は、送信機２１０及び受信機２２０をローカル通信ロジック２６０とインタフェースし、通常、何らかのレート適応及びトラフィックディスパッチ／優先順位付けロジックを含む。
【００６８】
ローカル通信ロジック２６０は、無線又は有線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を介して加入者端末からの／へのローカルトラフィックを処理し、適切に転送／ルーティングするためのものである。
【００６９】
説明は、２つの周波数帯域、すなわち、低周波数帯域ＦＬＯＷ及び高周波数帯域ＦＨＩＧＨを用いた通信方式に主に焦点を当ててきたが、結合ユニット内に追加の帯域通過フィルタ及び追加の切り換え回路を有することを意味する、通信方向あたり２つ以上の周波数帯域を有してもよく、このため、ＣＭのためにより高いコスト及びより大きい基板面積を有してもよい。これらのフィルタからの信号を共に組み合わせてもよく、又はその特定のＣＭのためにキャリアが実際に構成された１つ又は複数のフィルタを選択してもよい。これらの追加の帯域は、ＤＳ／ＵＳピークデータレートを調整する際に更なる自由を許容する。
【００７０】
また、周波数帯域ＦＬＯＷ及びＦＨＩＧＨは、これまで固定であると仮定されてきた。しかし、構成可能な分割周波数及び構成可能なフィルタを構想することができる。このようにして、ＦＣＵは、通信リソースを、厳密なトラフィック要求に対して適応させることができる。構成された分割周波数は、基本通信チャネルを通じて初期化した時に、ＤＳ及びＵＳキャリアの構成された組と共に送信されることになる。
【００７１】
また更に、切り換えコントローラは、別個のユニットとしてプロットされているが、同様にＣＭの送受信機ユニットの一部を形成してもよい。
【００７２】
最後に、構成情報ｃｏｎｆ＿ｉｎｆｏは、代替的に、スイッチ２３３内で施行される切り換え状態の明確な表示、又はスイッチ２３３の切り換え状態の導出が可能である任意の情報エレメントを含んでもよい。
【００７３】
「備える」という用語は、その後に列挙される手段に限定されると解釈されるべきでないことに留意されたい。このため、「手段Ａ及びＢを備えるデバイス」という表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみからなるデバイスに限定されるべきでない。これは、本発明に関して、デバイスの関連構成要素がＡ及びＢであることを意味する。
【００７４】
「結合される」という用語は、直接接続のみに限定されると解釈されるべきでないことに更に留意されたい。このため、「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、及び／又はその逆のデバイス又はシステムに限定されるべきでない。これは、Ａの出力とＢの入力との間に、及び／又はその逆に、パスが存在し、このパスが他のデバイス又は手段を含むパスであり得ることを意味する。
【００７５】
説明及び図面は、本発明の原理を例示するものにすぎない。このため、当業者であれば、本明細書において明示的に説明され又は示されていなくても、本発明の原理を具現化する様々な構成を考案できることが理解されよう。更に、本明細書において挙げられた全ての例は、主に、読み手が、本発明の原理及び本発明者が当該技術分野を拡大するために与えた概念を理解するのを支援する教育目的のみにあることが明示的に意図され、そのような特に挙げられた例及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。更に、本明細書において挙げる本発明の原理、態様及び実施形態の全ての表現、並びにその特定の例は、それらの均等物を包含するように意図される。
【００７６】
図面に示す様々な要素の機能は、専用ハードウェア、及び適切なソフトウェアに関連付け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を通じて提供されることが可能である。プロセッサによって提供されるとき、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、又は複数の個々のプロセッサによって提供されることが可能であり、それらのうちのいくつかは共有されることが可能である。更に、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のみを指すと解釈されるべきでなく、限定ではないが、デジタル信号プロセッサ（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）等を暗黙的に含むことができる。リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性ストレージ等の、従来の及び／又はカスタマイズされた他のハードウェアも含めることができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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