(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセス・ネットワークを含むデジタル通信システムにおいて伝送資源を管理し、前記アクセス・ネットワークのＮ本のラインを含むメタル・アクセス・ケーブル（５０）又はケーブル・バインダ（５１、５２、５３）内の漏話干渉を低減させる資源管理を実行する方法であって、
前記ライン（５０１、１１、１２）それぞれについて、前記ラインへの干渉に関連するライン（５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７）を含む、関連ラインの集合（６０）を判定するステップと、
前記ライン（５０１、１１、１２）それぞれに対して前記判定した関連ラインの集合（６０）に基づき１つ以上のアルゴリズムを使用して、前記Ｎ本のラインに資源管理を適用するステップと、
を含み、
前記判定するステップは、
雑音電力スペクトル密度に関連する少なくとも１つの判定変数を含み、前記ライン（５０１、１１、１２）それぞれの対象とする周波数帯域内の各周波数について、前記判定変数に対して許容可能なレベルを示す基準を規定するステップと、
前記ラインそれぞれについて、他の各ラインが前記基準に適合しているかを検査するステップと、
前記ラインそれぞれについて、前記基準に適合しているラインを、干渉についての前記関連ラインの集合（６０）に属するラインとして識別するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記判定するステップは、前記資源管理のための事前に規定したアルゴリズムである第１の事前処理アルゴリズムを実行することを含み、
前記規定するステップは、各ラインｎについて、前記各ラインｎの受信機での各周波数における背景雑音電力の合計を表す第１の判定変数を用いて第１の基準を規定し、任意の選択可能な第１の基準マージン・パラメータを規定することを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記規定するステップは、各ラインｎについて、受信機での前記各ラインｎの背景雑音電力の合計と、各周波数のチャネルで信号が伝送されているラインｍ以外の他の総てのラインからの遠端漏話の合計とを含む第２の判定変数のレベルを用いて第２の基準を規定し、任意の選択可能な第２の基準マージン・パラメータを規定することを含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記検査するステップは、各ラインｎについて、他のラインｍの各周波数のチャネルの伝送信号が、前記規定した判定変数を超える遠端漏話を生じさせているかを検証するステップを含み、生じさせている場合、
前記識別するステップは、
前記各ラインｎに対する干渉についての前記関連ラインの集合の要素として、前記ラインｍを表示するステップと、
前記各ラインｎについて、前記ケーブル・バインダ又はケーブル内の他の各ラインの各周波数に対して前記検査するステップ及び前記識別するステップを繰り返すステップと、
を含み、
前記方法は、
前記検査するステップ、前記識別するステップ及び前記繰り返すステップを、前記ケーブル・バインダ又はケーブル内の他のラインそれぞれに対して実行するステップを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記検証するステップは、
第１の検証するサブステップにおいて、前記各ラインｎについて、他のラインのチャネルの伝送信号が、前記定義した第１の判定変数に関するレベルに、オプションで第１の基準マージン・パラメータを加えたレベルを超える漏話を生じさせているかを検証することと、
第２の検証するサブステップにおいて、前記各ラインｎについて、他のラインのチャネルの伝送信号が、前記定義した第２の判定変数に関するレベルに、オプションで第２の基準マージン・パラメータを加えたレベルを超える漏話を生じさせているかを検証することと、
を含むことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記判定するステップは、
前記第１の検証するサブステップ及び前記第２の検証するサブステップを実行するために、前記資源管理のための事前に規定したアルゴリズムである第１の事前処理アルゴリズム及び第２の事前処理アルゴリズムを適用することを含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記判定するステップは、
前記第１の検証するサブステップ及び前記第２の検証するサブステップに対して、共通の事前処理アルゴリズムを適用し、前記事前処理アルゴリズムは、前記資源管理のための事前に規定したアルゴリズムである、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記判定するステップは、前記ケーブル・バインダ又はケーブル内の複数又は総てのラインについて、１本ずつ、或いは、並行して、前記関連ラインの集合を判定するために、前記第１の判定変数、前記第２の判定変数又はその両方を使用する前記事前処理アルゴリズムの適用を含む、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記規定するステップは、
第１の漏話フィルタ基準又は第２の漏話フィルタ基準を規定することと、
測定、データベースからの読み出し、又は、想定により、各ラインについて、前記各ラインを含むケーブル又はケーブル・バインダ内の他の総てのラインからの前記各ラインの受信機での背景雑音レベルを定めることと、
を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記判定するステップは、
各ラインについて、前記関連ラインの集合を識別するためにチャネル行列Ｈを使用するステップを含む、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記チャネル行列Ｈを使用するステップは、
測定を実行することによりチャネル行列Ｈを得る、又は、保存されている測定したチャネル行列Ｈを読み出すことによりチャネル行列Ｈを得ることと、
各ラインについて、前記規定した基準を実行することにより、どのチャネル行列の要素が関連するかを判定することと、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記資源管理を適用するステップは、ＤＳＭレベル２を実行することを含む、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記資源管理を適用するステップは、アルゴリズムとして、スペクトル・バランシング・アルゴリズムを使用することを含み、
前記スペクトル・バランシング・アルゴリズムにおいて、前記関連するチャネル行列Ｈの要素を使用することを含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記スペクトル・バランシング・アルゴリズムは、反復スペクトル・バランシング・アルゴリズム、最適スペクトル・バランシング、非同期スペクトル・バランシング、スケール又はバンド・プリファレンスを含む、
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記資源管理を適用するステップは、ベクトル・アルゴリズムに基づくＤＳＭレベル３を実行することを含む、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
ラインｎのライン状態を更新するステップと、
ラインｎに対する判定した関連ラインの集合に含まれるラインの状態のみを更新するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
各ラインの各端点にはＤＳＬ送受信機が接続され、
各ＤＳＬ送受信機は、離散マルチ・トーン変調（ＤＭＴ）を実行し、Ｋ個の独立したサブチャネルを使用してツイスト・ペア線を含む各ライン上で動作する様に適合される、
ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
第１のラインｎ及び第２のラインｍを含むバインダ内のツイスト・ペア線を選択するステップを含む、ＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ伝達関数を決定するステップと、
近端において、試験信号Ｓｎをラインｎに供給するステップと、
ラインｍの近端及び遠端において、受信信号を測定するステップと、
ａ）ラインｎの対象周波数範囲をカバーする既知の電力スペクトル密度の試験信号を、少なくとも測定間隔の期間だけ送信し、
ｂ）ラインｍの近端で第１の受信信号又は雑音に関する量を測定し、中央制御部に前記第１の受信信号又は電力スペクトル密度を報告し、
ｃ）ラインｍの遠端で第２の受信信号又は雑音に関する量を測定し、中央制御部に前記第２の受信信号又は電力スペクトル密度を報告し、
ｄ）ラインｎへの前記試験信号の送信を停止し、
ｅ）ラインｍの近端で第３の受信信号又は雑音に関する量を測定し、中央制御部に前記第３の受信信号又は電力スペクトル密度を報告し、
ｆ）ラインｍの遠端で第４の受信信号又は雑音に関する量を測定し、中央制御部に前記第４の受信信号又は電力スペクトル密度を報告し、及び
ｇ）前記中央制御部で前記受信信号についての前記報告されたデータを使用して前記ＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ伝達関数を決定することにより、
前記試験信号、及び、ラインｍの近端及び遠端において測定した前記受信信号に基づき前記ＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ伝達関数を決定するステップと、
を通してチャネル行列情報を測定するステップを含み、
前記総てのステップは、中央オフィスの中央位置又は顧客側から調整され、制御される、
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法は、ＦＥＸＴを低減させるために利用され、
前記規定するステップは、少なくとも１つのフィルタ基準を規定することを含む、
ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法は、ＮＥＸＴを低減させるために利用され、
前記規定するステップは、少なくとも１つのＮＥＸＴフィルタ基準を規定することを含む、
ことを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
デジタル通信システムにおいて伝送資源を管理するシステムであって、
前記デジタル通信システムは、複数のライン（１、２、・・・、１、１１、１２）を含む複数のアクセス・ケーブルを備えたアクセス・ネットワークを有し、
前記ラインのそれぞれには、近端送受信機（２１０１、・・・、２ｉ０１、２１１、２１２）及び遠端送受信機（２１０２、・・・、２ｉ０２、２１２、２２２）が接続され、
前記デジタル通信システムは、さらに、
漏話干渉を低減又は最小化する資源管理手段（６、６０）と、
各ラインについて、ラインへの干渉に関連するラインを含む、関連ラインの集合を判定する様に適合された判定手段（３、４、５、３０、４０）と、
を備えており、
前記資源管理手段（６、６０）は、ライン（５０１、１１、１２）に対する、干渉について前記判定した関連ラインの集合（６０）に基づき、該ライン（５０１、１１、１２）に１つ以上のアルゴリズムを使用してスペクトル管理を適用する様に適合され、
前記判定手段は、
雑音電力スペクトル密度に関連する少なくとも１つの判定変数を含み、前記ラインそれぞれの対象とする周波数帯域内の各周波数について、前記判定変数に対して許容可能なレベルを示す基準を規定し、前記ラインそれぞれについて、他の各ラインが前記基準に適合しているかを検査し、前記ラインそれぞれについて、前記基準に適合しているラインを、干渉についての前記関連ラインの集合（６０）に属するラインとして識別する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
前記判定手段は、
前記関連ラインの集合を判定するチャネル行列Ｈを画定するために使用する様に適合されたチャネル行列Ｈ確定手段（３、３０、１００）及び算出手段（４、４０）を含む、
ことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記チャネル行列Ｈ確定手段は、制御装置（３、３０）を備えており、
前記算出手段（４、４０）は、プロセッサ又はアルゴリズムを実行するソフトウェア・プログラムを含み、
前記算出手段は、基準規定手段（５）と通信する様に適合され、或いは、基準規定手段（５）を備えており、
前記基準規定手段（５）は、第１の判定変数若しくは第２の判定変数に基づき少なくとも１つの基準を見つけ、又は、規定し、
前記算出手段（４、４０）は、前記第１の判定変数及び／又は前記第２の判定変数を用いて規定した前記基準に基づき各ラインに対する関連ラインの集合を判定する様に適合される、
ことを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＳＬシステム等のアクセス・ネットワークを含むデジタル通信システムにおける伝送資源の管理方法に関し、アクセス・ネットワークのケーブル・バインダ又はケーブル内の漏話干渉等、特にＦＥＸＴ（遠端漏話）、ＮＥＸＴ（近端漏話）の障害を低減するための資源管理を実行するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＳＬ（デジタル加入者ライン）システムは、デジタル通信において重要になってきている。これに対する１つの理由は、ＤＳＬシステムは、現存の電話加入者ライン上で、広帯域なデジタル通信を提供できるからである。新しいアプリケーションの導入、サービス及びサービス提供の多様性に対する需要によって、広帯域伝送に対する需要が増加している。伝送速度は着実に増大している。通信ライン上の信号対雑音比（ＳＮＲ）は、広帯域ネットワークの性能に対して強く影響し、ＳＮＲが満足ではない場合、この様なネットワークの利用は限定される。漏話は、例えば、ＡＤＳＬ及びＶＤＳＬといったＤＳＬシステムにおける重大な雑音源である。漏話は、信号が伝送路を通過する時にその信号に悪い影響を与え、その結果信号は損なわれ、受信側で誤って解釈をされて、デジタル・ビット・ストリーム中に誤りを含む形に変換される。
【０００３】
ＮＥＸＴは、信号の起点に最も近い端点であるリンクの近端におけるライン間に誘起される雑音と定義される。ＦＥＸＴは、第１のラインの近端にある送信機によって隣接するライン上に誘起され、第２のラインの遠端にある受信機に誘起される雑音と定義される。ＦＥＸＴは、例えば、ケーブル中の不完全性の結果である可能性がある。
【０００４】
従って、ＤＳＬでの高速通信は、アクセス・ネットワークにおける隣接したメタル・ライン、多くの場合はカッパー・ライン、例えば、ツイスト・ペア線からの干渉によって厳しく制限を受ける可能性がある。近接するライン間のこの破壊的な漏話は、最も主要な障害の１つであると考えられ、従って、性能に対して影響を与え、性能の改善に対する限界を課するものである。
【０００５】
動的スペクトル管理（ＤＳＭ）は、ＤＳＬラインの伝送容量を改善する１つの資源管理手法である。ＤＳＭでは、ＤＳＬ送受信機を装備するＮ人のユーザ、又は、Ｎ本のラインで構成される（カッパー）アクセス・ケーブル・バインダに１つのアルゴリズムが適用される。各送受信機は、離散マルチ・トーン変調（ＤＭＴ）を使用し、ツイスト・ペア線上において、以下では主に周波数として参照する、Ｋ個の独立なサブチャネル又はトーンで動作する。
【０００６】
トーン（周波数）ｋの受信信号ベクトルは次式のようにモデル化することができる。
【０００７】
【数１】
0005186046.tif 000002
【０００８】
ここで、
【０００９】
【数２】
0005186046.tif 000003
【００１０】
は、Ｎライン総てにおける周波数ｋでの送信信号ベクトルであり、
【００１１】
【数３】
0005186046.tif 000004
【００１２】
は、Ｎライン総てにおける周波数ｋでの受信信号ベクトルであり、
【００１３】
【数４】
0005186046.tif 000005
【００１４】
は、周波数ｋの付加雑音ベクトルであり、これは、例えば、インパルス雑音、無線周波数干渉（ＲＦＩ）、熱雑音及び外来の漏話といった、偶発的なネットワークの障害を含む。
【００１５】
Ｈｋは周波数ｋでのチャネル伝達関数を含むＮ×Ｎ行列に対応する。これに関しては図１Ｂを参照されたい。
【００１６】
図１Ａは、周波数ｋでのＤＭＴ伝送と、ケーブル・バインダにおいて生成されたＦＥＸＴ干渉及びＮＥＸＴ干渉を示す。
【００１７】
図１Ｂの中のチャネル行列Ｈは、直接伝達関数及びＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ結合伝達関数の両方を表すことによりケーブル・バインダを特徴付けたものである。伝達関数は、３次元Ｎ×Ｎ×Ｋ（すなわち、チャネル行列の次元）に沿って解釈することができる。
【００１８】
各チャネル・ベクトル
【００１９】
【数５】
0005186046.tif 000006
【００２０】
は、その周波数帯域（複数のトーン）における送信機ｍから受信機ｎへのチャネルの伝達関数を表す。
【００２１】
ＤＳＭ技術は、漏話干渉を最小にするために、ＤＳＬネットワーク内の各ユーザに対して送信ＰＳＤを割り当て、電力スペクトル密度（ＰＳＤ）レベルの最適化を実施する。ＰＳＤの割り当ては、所定の基準及び制約条件に従って実行され、例えば、電力制限があるという条件でユーザ・レートを最大にすることにより行われ、これは、スペクトル管理の基盤又は目的である。他の目的又は目的の組み合わせも可能である。
【００２２】
スペクトル管理の課題は、一般に、ユーザに電力制約を課し、重み付けしたレートの総和を最大化する問題として定式化される。
【００２３】
しかしながら、一般的に、スペクトル管理技術、特に、ＤＳＭ技術は、複雑さを伴うことになる（ＤＳＭレベル３のベクトル化アルゴリズムと同様にＤＳＭレベル２においても）。ＤＳＭによるスペクトル管理及びベクトル化は、例えば、非特許文献１において議論されている。上述したスペクトル管理の課題又は問題に対する解決策を与えるためにいくつかのアルゴリズムが導入されている。これらのアルゴリズムのうちの１つは、例えば、非特許文献２に記載の、反復スペクトル・バランシング（ＩＳＢ：Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ）アルゴリズムである。ＩＳＢアルゴリズムは、計算する上で大きな複雑さを伴う最適化処理を採用している。Ｋ個の周波数でのＮユーザ（すなわち、Ｎライン）に対する最良のＰＳＤ分布を決定するために、ＩＳＢは、複雑さがＯ（ＰｌｅｖｅｌＫＮ２）、つまり、Ｏｒｄｏ（ＰｌｅｖｅｌＫＮ２）となる。ここで、Ｐｌｅｖｅｌは可能な電力レベルの総数を示している。
【００２４】
しかしながら、典型的なメタル又はカッパー・アクセス・ケーブルは、通常は、グループ化された幾つかのケーブル・バインダから構成されており、その結果、ＤＳＬネットワークは、例えば１００ラインといった、幾つかのツイスト・ペア線を含むことになる。たとえ、カッパー・アクセス・ケーブルが漏話を最小にするように製造されているとしても、特に、ケーブルに沿ってライン間のねじりを保持するように心がけて製造されているとしても、多くのラインが存在し、ＤＳＭ技術は総てのライン、つまり、ラインの総数を使用するので、非常に多くの量の計算を実行しなければならないことが直ちに明らかになる。例えば、送信ＰＳＤレベルが変化した場合等、１つのラインの状態が更新されなければならない場合、バインダ内の他の総てのラインもまた更新されなければならないという欠点がある。ＤＳＭアルゴリズムによる解決策は、典型的には、ライン数Ｎの２次の複雑さと、周波数又はトーンの数Ｋの１次の複雑さを有する。ＩＳＢアルゴリズムは、上述した様に、複雑さＯ（ＰｌｅｖｅｌＫＮ２）を有する。
【００２５】
計算上の複雑さによって、ＤＳＭアルゴリズムを利用することは制約を受け、これは不幸なことである。例えば、Ｋ＝４０９６トーン、合計Ｎ＝２０ライン、かつ、Ｐｌｅｖｅｌ＝１１２レベルのＶＤＳＬ２システムを使用するカッパー・アクセス・ネットワークは、現技術で議論している現在のアルゴリズムを使用した場合には、大いに複雑な問題に帰するであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】国際公開第２００８／０３０１４５号パンフレット
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ（２００７），ＡＴＩＳ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ＮＩＰＰ  Ｐｒｅ−ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｄｏｃｕｍｅｎｔ  ＡＴＩＳ−ＰＰ−０６００００７
【非特許文献２】Ｒ．Ｃｅｎｄｒｉｌｌｏｎ  ａｎｄ  Ｍ．  Ｍｏｏｎｅｎ，“Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｂａｌａｎｃｉｎｇ  ｆｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  ｌｉｎｅｓ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｍａｙ  ２００６
【非特許文献３】Ｐ．Ｔｓｉａｆｌａｋｉｓ，Ｍ．  Ｍｏｏｎｅｎ，“Ｌｏｗ−Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ｆｏｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅｓ”，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｓｐｅｅｃｈ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＩＣＡＳＳＰ  ２００８），Ｌａｓ  Ｖｅｇａｓ，ＵＳＡ，Ｍａｒｃｈ  ２００８
【非特許文献４】Ｒ．Ｃｅｎｄｒｉｌｌｏｎ  ａｎｄ  Ｍ．  Ｍｏｏｎｅｎ，“Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｂａｌａｎｃｉｎｇ  ｆｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  ｌｉｎｅｓ”，ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＣＣ），Ｍａｙ  ２００５
【非特許文献５】Ｊ．Ｃｉｏｆｆｉ  ｅｔ．ａｌ．，“Ｖｅｃｔｏｒｅｄ  ＤＳＬｓ  ｗｉｔｈ  ＤＳＭ：Ｔｈｅ  ｒｏａｄ  ｔｏ  Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ  Ｇｉｇａｂｉｔ  ＤＳＬｓ”，ＷＴＣ  ２００６
【非特許文献６】Ｇ．Ｇｉｎｉｓ  ａｎｄ  Ｊ．Ｍ．Ｃｉｏｆｆｉ，“Ｖｅｃｔｏｒｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｏｒ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  ｌｉｎｅ  ｓｙｓｔｅｍｓ，”ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ，Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍ．，Ｖｏｌ．２０，ｎｏ．５，ｐｐ．１０８５−１１０４  ２００２
【非特許文献７】Ｒａｐｈａｅｌ  Ｃｅｎｄｒｉｌｌｏｎ，“ＭＵＬＴＩ−ＵＳＥＲ  ＳＩＧＮＡＬ  ＡＮＤ  ＳＰＥＣＴＲＡ  ＣＯ−ＯＲＤＩＮＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＤＩＧＩＴＡＬ  ＳＵＢＳＣＲＩＢＥＲ  ＬＩＮＥＳ”，Ｃｈａｐｔｅｒ  ４  ａｎｄ  ５，ＰｈＤ−Ｔｈｅｓｉｓ，ＫＡＴＨＯＲＩＥＫＥ  ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＥＩＴ  ＬＥＵＶＥＮ，２００４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
従って、本発明の第１の目的は、ＤＳＬシステムにおける伝送資源の、改善され、かつ複雑さがより少ない管理方法を提供することである。また、使用するアルゴリズムの計算上の複雑さを大幅に低減することができる資源管理方法を提供することも本発明の目的である。
【００２９】
本発明の第２の目的は、特に、例えば、ＤＳＭアルゴリズム又は他の最適化アルゴリズムといった、使用するアルゴリズムの複雑さを低減することを可能にし、高速デジタル加入者ラインに対して高い性能を与え、或いは、性能を増加させることを容易にし、さらに、資源管理を容易にし、その実施をより安価なものにすることである。特に、本発明の目的は、ＦＥＸＴ及び／又はＮＥＸＴといった漏話干渉を最小にする、或いは、低減するための、より効率的に、より高速に、より安価に扱うことができる、例えば、スペクトル管理といった資源管理による方法を提案することである。
【００３０】
本発明の第３の目的は、上記目的の１つ以上を達成することができるシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明によれば、ケーブル又はケーブル・バインダのある特定のラインに対して、他の総てのライン（又は他のラインの総ての周波数）が干渉に関連するものではないことが理解され、総てのライン（又はそれら総ての周波数）が干渉源ではないため、本発明の目的の１つ以上は、不必要な計算を回避する方法を見つけることにより達成できる。
【００３２】
従って、初めに述べた方法は、各ライン（最適化されるライン）、すなわちケーブル・バインダ又はケーブルの１つのラインに対して、各ラインの干渉に関連するラインと考えられるラインを含む、関連するラインの集合が見いだされる。本方法は、当該ラインに対して、例えば、以前に判定した関連するラインの集合の情報に基づく、或いは、その情報を使用したＤＳＭ又はベクトル化アルゴリズムといった、資源管理アルゴリズムを実行するステップと、それにより、使用する１つ以上の資源管理アルゴリズムの計算上の複雑さを低減させるステップとを含んでいる。
【００３３】
これは、現技術の様に総てのラインに基づいて資源管理を行うのではなくて、ここでは干渉についての関連ラインの集合と呼ぶ、判定したラインの集合のみに基づいて資源管理を行うことを意味し、このラインの集合は、干渉の点から各ラインにとって実際に重要な、つまり、ラインにとって支配的な干渉源であるライン（より詳細には、関連するラインの関連する周波数のみ）を意味している。この様に、本発明によると、総てのライン及び周波数は、関連する干渉源ではなく、ライン及び周波数について、関連する干渉源だけを計算に含めればよいことが理解される。これは、相当に多くの量の不必要な計算を回避することができるということを意味する。
【００３４】
従って、本発明の概念は、関連する干渉を与えるライン（周波数）を見つけることに基づいており、複雑さを低減した資源管理（特にスペクトル管理）を可能にすることであると理解される。そして、管理アルゴリズムは、これらのラインのみに基づいて適用され、すなわち、関連するラインの、実際に干渉を与える周波数だけを計算の中に含めればよい。
【００３５】
本発明の目的はまた、ＤＳＬシステム等のデジタル通信システムにおける伝送資源を管理するシステムによって達成され、ＤＳＬシステムは、複数のアクセス・ケーブルを持つアクセス・ネットワークを有し、アクセス・ケーブルはケーブル・バインダを含み、各バインダは、複数のライン、例えば、ツイスト・ペア線を有するが、他のラインであっても良い。各ラインには、近端送受信機及び遠端送受信機が接続され、例えば、ＤＳＭレベル２又はレベル３（ベクトル化）アルゴリズムの様な、資源管理アルゴリズムを適用するための手段を備える。本発明によると、一般的な目的は、判定手段を通して達成され、判定手段は、最適化される各ラインに対して、干渉に関連するラインを含む関連ラインの集合を判定するように適合される。最適化されるラインに資源管理アルゴリズムを適用する手段は、最適化される各ラインに対して、干渉を与えると判定した各関連するラインの集合に１つ以上のアルゴリズムを適用する様に、又は、それらに基づくように適合される。
【００３６】
特に、干渉に関連するラインの集合は、少なくとも１つの干渉する周波数を有するラインと、これら特定の周波数のみを意味する。有利な実施形態は、各従属請求項によって提供される。
【００３７】
本発明の利点は、一般的にはＤＳＭレベル２又はＤＳＭレベル３アルゴリズムといった、資源管理アルゴリズムの計算上の複雑さを大幅に低減することができるという点である。本発明の利点はまた、ＤＳＬシステムにおける資源管理を改善し、容易にすることができるという点である。本発明の特別の利点は、ＤＳＬラインの伝送容量を最適化するための資源管理に使用する特定のアルゴリズムに依存しない解決策が開示されることである。本発明の利点はまた、例えば、ラインの状態又は送信ＰＳＤレベルの変化といった、ライン上の変化に対して比較的影響を受けにくい方法及びシステムが提供されるという点である。
【００３８】
本発明に関し、添付の図面を参照して、限定しない更なる記述を以下に行う。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】ＤＭＴ送信と、カッパー・ラインのアクセス・バインダに生じるＦＥＸＴ及びＮＥＸＴ干渉を示す図。
【図１Ｂ】チャネル行列を示す図。
【図２】例示的な、カッパー・アクセス・ケーブルの断面図。
【図３】ＤＳＭが適用されるラインの数がラインの総数にどのように依存するかを、それぞれ、現技術に従う場合と本発明の概念に従う場合とで示した図。
【図４】本発明によるシステムのブロック図。
【図５】本発明によるシステムの代替的な実装を示すブロック図。
【図６Ａ】ＦＥＸＴを周波数の関数として、つまり、本発明による事前処理を行わない場合のＦＥＸＴ結合チャネルの測定値を示す図。
【図６Ｂ】図６Ａと同様であるが、事前処理の適用後、つまり、関連するラインの集合を見つけた後の図。
【図７Ａ】ＦＥＸＴ結合曲線当たりのフィルタリングされたトーンの総数を示す図。
【図７Ｂ】図７Ａと同様であるが、ＦＥＸＴ結合曲線当たりのフィルタリングされたトーンのパーセント値を示す図。
【図８】本発明による手順を一般的な用語で記述したフローチャート。
【図９】特定の実施形態に対して本発明の手順をより詳細に記述したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の概念を説明するために、典型的で、簡略化したカッパーのアクセス・ケーブル５０の断面を示す図２を参照する。カッパーのアクセス・ケーブル５０は、例えば、図２に示す様に、グループ化された複数のケーブル・バインダ５１、５２、５３で構成される。各ケーブル・バインダ５１、５２、５３は、例えば、１００本のラインである、複数のツイスト・ペア線５１１、・・・、５２１、・・・、５３１、・・・を含む。当然、アクセス・ケーブルは、任意の他の適切な数のケーブル・バインダを有することができ、同様に、ケーブル・バインダは、１００以外の任意の適切な数のラインを有することができる。通常は、カッパーのアクセス・ケーブル５０は漏話を最小にするように製造される。これは、ケーブル全体に沿ってライン間のねじれを維持する様に製造されるということを意味する。これは当業者には明らかであるので、図には示していない。
【００４１】
本発明によると、１つのラインは、近接ラインと呼ぶ、いくつかのラインによってのみ、実効的に擾乱を受けると理解される。従って、ある特定のラインのみが、例えば、図において７０ＲＩと示す半径の内部の限定されたラインの集合６０からの漏話信号によって影響を受けると想定される。半径８１ＮＲ及び８２ＮＲの点は、典型的に関連するラインではないことを示す。関連するラインの集合は、各特定のラインに対して干渉を与えると判定されたラインを含んでいる。図２においては、ライン５０１に対して判定された干渉に関連するラインの集合６０は、ライン５０２、５０３、５０４、５０５、５０６及び５０７を含んでいる。関連するラインの集合の特性は、最適化の対象である特定のラインに依存する。特定のラインに対する関連するラインの集合は、同じケーブル・バインダのラインのみで構成されるかもしれない。しかしながら、隣接する別のケーブル・バインダの１つ以上のラインを含む可能性もある。主要でかつ基本的な原理は、恐らくは近接ラインである、干渉に関連するラインを識別することにある。例えば、ＤＳＭアルゴリズムといった、現技術のアルゴリズムは、最適化処理の間、ペアに関する関係とも呼ばれる、ラインの集合の分布を考慮に入れてはいないし、注目している特定のラインの識別も考慮に入れてはいない。結果として、ＤＳＭアルゴリズムに基づく公知の資源管理の方法は、常にラインの総数に基づくものであり、これは、膨大な量の計算を実行しなければならず、本発明によると、これらの計算の多くは、全体としては無関係であり、かつ、不必要であることがわかるということを意味する。
【００４２】
現技術の解決策に関して、これはまた、ユーザ又はラインの不必要な更新が実行されるということを意味する。このような場合は、例えば、送信ＰＳＤレベルの変更といった、ラインの状態を更新しなければならないときに生ずる。この場合、ラインからの漏話によって実際に支配的に影響を受けるラインのみならず、バインダの他の総てのラインも同様に更新されなければならない。これらの重大な欠点は、本発明の概念を実行することにより克服される。
【００４３】
図３は、（I）現技術の解決策による場合と、（II）本発明の概念による場合について、スペクトル管理アルゴリズムによって単位回数当たりに扱われるラインの数を、ケーブル又はケーブル・バインダ内のライン数の関数として表したものである。現技術により処理されるべきライン数は、ケーブル又はバインダ内のライン数に比例して増加するが、本発明によると、各ラインに対しては、関連ラインの集合だけが関与し、それらだけを考慮するため、例えば、ＤＳＭアルゴリズムによって、ある特定のラインに対するスペクトル最適化の中で考慮する必要がある、或いは、考慮すべきユーザ数には上限があることが理解される。このことは、本発明の概念を実行することの有利さを明確に示し、例えばＤＳＭにより実際に扱うことができるライン数が多くなれば、現技術のシステムと比較して利得はより高くなる。
【００４４】
本発明のより良い理解のために、ＤＳＬ送受信機を装備したＮ本のラインを含むカッパーのアクセス・バインダにＤＳＭアルゴリズムを適用する場合をまず説明する。各送受信機は、離散マルチ・トーン変調（ＤＭＴ）を使用して、トーン又は周波数と呼ぶＫ個の独立したサブチャネルにより、ツイスト・ペア線上で動作するものとする。“背景技術”で述べ、図１Ｂに示した様に、チャネル行列Ｈは、ケーブルの特性を記述する。各チャネル・ベクトル
【００４５】
【数６】
0005186046.tif 000007
【００４６】
は、その周波数帯域（複数のトーン又は複数の周波数）における送信機ｍから受信機ｎへのチャネルの伝達関数を表す。ｍ＝ｎである場合は、対角ベクトル
【００４７】
【数７】
0005186046.tif 000008
【００４８】
はツイスト・ペア線の直接伝達関数に対応する。同様に、ｍ≠ｎに対する非対角ベクトル
【００４９】
【数８】
0005186046.tif 000009
【００５０】
は、ラインの間のＦＥＸＴ伝達関数／ＮＥＸＴ伝達関数に対応する。
【００５１】
ＤＳＭでは、漏話干渉を最小にするために、ＰＳＤレベル最適化を使用して、各ユーザに対して送信ＰＳＤを割り当てる。送信ＰＳＤの割り当ては、例えば、電力制限のもとでユーザ・レートを最大にするために、所定の基準及び制約条件に従って実行され、これは、スペクトル管理の問題を構成し、ユーザ当たり又はライン当たりの電力の制約条件に従った、重み付けしたレートの総和の最大化問題として定式化することができる。つまり
【００５２】
【数９】
0005186046.tif 000010
【００５３】
に従って
【００５４】
【数１０】
0005186046.tif 000011
【００５５】
を最大にする。ここで、
ｗｎは、ラインｎに対する負でない定数であり、ラインｎに対して異なる優先度（または重み）を与える。
Ｒｎは、ラインｎの合計ビット・レートを示す。
Ｋは、使用する周波数の合計数を示す。
ｓｎｋは、ラインｎに対する周波数ｋの送信電力である。
Ｐｎｍａｘは、ラインｎに対する可能な合計電力である。
ｂｎｋは、ラインｎの周波数ｋに割り当てられたビット数を示す。
【００５６】
ラインｎに対する合計データ・レートは、
【００５７】
【数１１】
0005186046.tif 000012
【００５８】
として導出することができ、ｆｓはシンボル・レートである。他の所定の基準及び制約条件もまた可能である。
【００５９】
従って、トーン（周波数）当たりのビット割り当ては次式で表すことができる。
【００６０】
【数１２】
0005186046.tif 000013
【００６１】
ここで、Γは信号対雑音比（ＳＮＲ）であり、所望のビット誤り率（ＢＥＲ）、典型的には１０-７、の関数である。σｎｋは、受信機ｎにおける周波数ｋの上での背景雑音電力である。
【００６２】
上記最適化問題は、データ・レートの最大化と、漏話干渉の回避のトレードオフを行うという条件下で、１組の負でないｓｎｋの値を探索して見つけることと考えることができる。
【００６３】
ＤＳＭはかなり複雑なので、様々な最適化手法が実施されている。例えば、非特許文献３を参照されたい。上述した様に、スペクトル管理の問題を解決することを試みて、いくつかのアルゴリズムがこれまでに導入されている。１つの例は、反復スペクトル・バランシング（ＩＳＢ）アルゴリズムであり、これに関しては、例えば、非特許文献４を参照されたい。別のクラスのスペクトル管理方法は、ベクトル化又はＤＳＭレベル３とも呼ばれ、これに関しては、例えば非特許文献５、６、又は７を参照されたい。
【００６４】
ＩＳＢを使用した最適化は、以下に示すアルゴリズム（１）によって要約され、これはＩＳＢアルゴリズムに対する擬似コードとして与えられ、チャネル行列はＦＥＸＴを表す。
【００６５】
【数１３】
0005186046.tif 000014
【００６６】
Ｎ本のラインに対する最良のＰＳＤ（電力スペクトル密度）分布を判定するためには、ＩＳＢはＯ（ＰｌｅｖｅｌＫＮ２）の複雑さを有し、ここで、Ｐｌｅｖｅｌは可能な電力レベルの総数である。所望のＰＳＤ値Ｓｎｏｐｔは、Ｌｋ（Ｈｋ，ｓｎｋ）を最大にした結果であり、Ｌｋ（Ｈｋ，ｓｎｋ）は、ＩＳＢアルゴリズムの中で最大化されるべき項であり、Ｐｌｅｖｅｌ、Ｎ、及び、ｂｎｋを与えるビット・ローディングの関数である。収束ループのアルゴリズムは、通常、実施形態に依存している。Ｌｋの算出は、総てのラインＮに対してｂｎｋを判定することを含む。この算出は、ｓｎｏｐｔｋが任意のＰＳＤレベルを取ると仮定できるという条件のもとで、つまり、可能なＰＳＤレベルであるＰｌｅｖｅｌの総数を考慮して行われ、Ｌｋを最大にするレベルが選定される。最適化は一度に１ユーザに対して行われ、つまり、このアルゴリズムの中で、１回に１つのラインｎｏｐｔが最適化される。従って、各ラインに対して、考慮する総ての周波数（ｋ＝１、・・・、Ｋ）を、固定した現在のｓｎｋに対して変化させる。
【００６７】
ＩＳＢ又は資源管理に使用する任意の他の適切なアルゴリズム、特に、任意のＤＳＭレベル２アルゴリズムの複雑さを低減するために、本発明によると、ラインそれぞれに対して、干渉に関連するラインを含む、関連するラインの集合を識別する決定が行われる。ベクトル化アルゴリズム等のＤＳＭレベル３アルゴリズムに対しては、対応した手順が実行される。
【００６８】
有利な実施形態においては、判定ステップは、少なくとも１つの判定変数を含む基準を規定するステップを有し、この基準は、雑音電力スペクトル密度レベルに関係し、各ラインの、対象としている周波数帯域内の各周波数において、（例えば、漏話レベルが）許容可能なレベルであるか又は許容不可能なレベルであるかを表示する。そして、他の各ライン（及び周波数）に対して、各ラインに関して基準を満足するか否かを調べる。基準を満足しないライン、又は、基準がどのように定式化されているかに依存して満足するラインは、前記各ラインに対して干渉に関連するラインの集合に属するラインとして識別される。これは、他のラインに対して、もし、各周波数に対してそれらの漏話が許容可能なレベルよりもより高いとすれば、その様なラインは関連するラインの集合に含められるということを意味する。基準は種々の異なる様式で定式化することができる。
【００６９】
ある特定な実施形態においては、少なくとも１つの判定変数は、各ラインｎの受信機での各周波数の背景雑音電力を表す第１の判定変数と、オプションとして、望ましくは、選択可能な第１の基準マージン・パラメータとを有する。この第１の基準マージン・パラメータは許容値であり、例えばｄＢで表現される。例えば、２、３又は４ｄＢであり得る。これらの数値は単に例示の理由で示すものであり、基準マージン・パラメータは、実施形態に依存し、より低い値であっても、より高い値であっても良いことは明らかである。
【００７０】
代替的な実施形態において、少なくとも１つの判定変数は、第２の判定変数及び選択可能な第２の基準マージン・パラメータを有し、第２の判定変数は、各ラインｎの背景雑音電力の総和と、特定のラインｍを除く他の総てのラインからのＦＥＸＴ／ＮＥＸＴの総和との和を含み、特定のラインｍは、受信機における各周波数のチャネルを通して信号が送信されるラインである。第２の基準マージン・パラメータもまた許容値であり、この許容値は選択可能であり、また実施形態に依存している。
【００７１】
特に、規定ステップは、各ラインｎに対して事前処理アルゴリズムを実行するステップを備え、事前処理アルゴリズムは、ここではｍと呼ぶ他のラインのチャネルで送信される信号が、規定した判定変数を超えるＦＥＸＴ／ＮＥＸＴを引き起こしているか否かを、好ましくは、選択可能な第１の基準マージン・パラメータを含めて判定する。基準を超えている場合には、前記各ラインｎに対する関連するラインの集合の構成要素であると表示し、ケーブル・バインダ又はケーブル内の他のラインのそれぞれに対して、また、それらの周波数それぞれに対して、これらのステップを繰り返す。そして、これらのステップは、ケーブル・バインダ又はケーブル内の各ラインに対して繰り返され、総てのラインそれぞれに対する関連するラインの集合を見つける。
【００７２】
代替的実施形態においては、検証ステップは、第１の検証サブステップにおいて、各ラインｎに対して検証するステップと、第２の検証サブステップの中でそれぞれのラインｎに対して検証するステップとを備え、第１の検証サブステップは、好ましくは、選択可能な第１の基準マージン・パラメータを加えて、別のラインのチャネルで送信された信号が、規定した第１の判定変数を超えるＦＥＸＴ／ＮＥＸＴを引き起こした場合に実行され、第２の検証サブステップは、好ましくは、選択可能な第２の基準マージン・パラメータを加えて、別のラインのチャネルで送信された信号が、規定した第２の判定変数を超えるＦＥＸＴ／ＮＥＸＴを引き起こした場合に実行される。従って、この場合には、それぞれ第１の判定変数及び第２の判定変数に基づいて２つの基準が実行され、その場合は、各判定変数に対して、許容値を含む基準マージン・パラメータを追加することが最も望ましい。
【００７３】
従って、判定ステップは、第１の検証サブステップ及び第２の検証サブステップを実行するために、第１の事前処理アルゴリズム及び第２の事前処理アルゴリズムを適用するステップを含む。また、判定するステップは、第１の検証サブステップ及び第２の検証サブステップに対して共通の事前処理アルゴリズムを適用するステップを含む。特に、事前処理するステップにおいては、（ただ１つの判定変数を使用するか、２つの判定変数を使用するかに応じて）１つの共通のアルゴリズム又は個別のアルゴリズムを含む。判定変数は、ケーブル・バインダ又はケーブル内の複数又は総てのラインに対して、ラインごとに、或いは、並行して、各関連するラインの集合を判定するために使用することができる。
【００７４】
一実施形態において、規定ステップは、上述した第１の判定変数に対応して漏話フィルタ基準を規定するステップと、各ライン（及び各周波数）について、各ラインの対応する受信機での、各ラインのケーブル又はケーブル・バインダ内の他の総てのラインからの各周波数の背景雑音レベルを定めるステップとを有している。
【００７５】
特に、上述した実施形態の任意の１つに当てはまることであるが、判定ステップは、各ラインについて、関連するラインの集合を導出するために、（以前に述べた）チャネル行列情報Ｈを使用するステップを備え、第１の基準及び／又は第２の基準（どちらが適用可能であるかに応じて）は、ケーブル・バインダ（又はケーブル）を特徴付けて、図１Ｂに示す様に、直接伝達関数及びＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ結合伝達関数の両方を表すチャネル行列情報に基づく、或いは、これを使用している。
【００７６】
チャネル行列情報は、異なる方法で求めることができる。一実施形態において、チャネル行列情報は、アクセス可能なデータベース又は任意の他の情報保持手段である記憶手段の中から得ることができる。チャネル行列情報は、例えば、他の目的のために要求されたものでも良いし、本発明による方法を実行する目的で確定されたものであっても良い。チャネル行列情報は、任意の適切な方法で測定又は想定することもできる。特許文献１は、ＦＥＸＴ伝達関数／ＮＥＸＴ伝達関数を自動的に判定する方法、つまり、チャネル行列情報を捕捉又は測定する方法を記述している。この方法が有利に利用され得る。
【００７７】
本発明によると、総てのラインがＦＥＸＴチャネルで直接に結合しているわけではなく、いくつかのラインのある周波数だけが強いＦＥＸＴ結合を有すると理解されるので、無関係なＦＥＸＴ結合値は、ＤＳＭアルゴリズムに必要ではない。無関係な結合値又は行列要素を確定するために、第１の判定変数及び／又は第２の判定変数、並びに、上述したそれらに基づく１つ以上の基準が、１つ以上の事前処理アルゴリズムで使用され、バインダ又はケーブル内の各ラインに対して関連するラインの集合を導出する。従って、本発明によれば、各ライン及びそれらの各周波数に対して、どのチャネル行列要素が実際に関連し、後のＤＳＭ処理の中で考慮する必要があるかが判定される。
【００７８】
第１の実施形態によると、判定ステップは、各ラインｎの受信機における各周波数の背景雑音電力を示す第１の判定変数と、既に述べた選択可能な第１の基準マージン・パラメータとを使用するステップを有する。この実施形態において、判定ステップは事前処理アルゴリズムによって実行され、続いて実行するＤＳＭ最適化処理のために必要なチャネル行列要素が、事前処理アルゴリズムを通して見いだされる。従って、関連するラインの集合は、各特定のラインを最適化するために判定される。簡略化した方法では、関連するラインの集合は、図２の半径７０ＲＩの円の内部のラインを含むものと解釈される。この実施形態において事前処理アルゴリズムが実行され、事前処理アルゴリズムは、予め定義した又は測定した背景ＰＳＤ雑音レベルσｎｋに基づく漏話フィルタ基準を含むということができる。これは、関連する漏話結合値は、このアルゴリズムによって識別されるということを意味する。漏話フィルタ基準は、種々の方法で定式化することができる。第１の判定変数に関わる有利な基準は、本発明によると、次式で表すことができる。
Δｌ＋ｓｍｋ・｜ｈｎ，ｍ｜２＜σｎｋ
ここで、
Δｌは、オプション又は選択可能な第１の基準マージン・パラメータ、つまり、例えば、３ｄＢといった、ｄＢで示す許容値である。
ｓｍｋは、ラインｍの周波数ｋの送信電力である。
｜ｈｎｋ，ｍ｜２は、ＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ結合成分を示す。
σｎｋは、ラインｎの遠端／近端受信機における周波数ｋの基準雑音電力（測定値、読み出した値、又は、想定される値）である。
【００７９】
この第１の基準によると、不等式が与えられ、この不等式が成立する場合には｜ｈｎｋ，ｍ｜は無視されるべきである。この第１の基準によると、背景雑音σｎｋより低い受信漏話となるＦＥＸＴチャネル｜ｈｎｋ，ｍ｜２での送信信号ｓｍｋは、ＤＳＭ最適化に考慮すべきではなく、ラインｎについての関連するラインの集合には属さない。
【００８０】
この実施形態による事前処理アルゴリズムを記述する擬似コード（アルゴリズム２）を以下に示し、擬似コードを、擾乱を与えるラインの総数（Ｎ’）と、ライン・インデックス（ＩｎｄＮ’）、つまり、擾乱を与えるラインそれぞれのアドレスとを、各ライン及び各周波数に対して判定するために実際に使用した。これは、各ラインについて、総ての周波数及び他の総てのラインに対して、上記基準を使用してどの行列要素を考慮すべきか（又は考慮すべきでないか）を確定するということを意味する。
アルゴリズム２
／／トーンの総数Ｋに渡るループ
ｆｏｒ  ｋ＝１：Ｋ
／／ユーザの総数Ｎに渡るループ（各行列Ｈｋの列に沿って）
ｆｏｒ  ｍ＝１：Ｎ
／／ユーザの総数Ｎに渡るループ（各行列Ｈｋの行に沿って）
ｆｏｒ  ｎ＝１：Ｎ
ｉｆ  σｎｋ−ｓｍｋ・｜ｈｎｋ，ｍ｜２＞Δ，∀ｍ≠ｎ
｜ｈｎｋ，ｍ｜２＝０  ／／行列要素を考慮するべきではない
ｅｎｄ
ｅｎｄ
ｅｎｄ
ｃａｌｃｕｌａｔｅ  Ｎ’  ／／擾乱を与えるラインの総数
ｃａｌｃｕｌａｔｅ  ＩｎｄＮ’  ／／周波数ｋの各ラインｎのライン・インデックス
ｅｎｄ
この様に、チャネル行列Ｈで提供されるチャネル情報は関連する、ここではＦＥＸＴ、結合データのみを含む行列を提供するために、１つ以上のフィルタ基準により解析される。直接チャネル情報は、影響を受けない、或いは、修正されないことが望ましい。ここで、アルゴリズムを実行することにより、チャネル行列のこの解析に基づくケーブル又はケーブル・バインダ内の各ユーザ／ラインに関する情報が提供される。この情報は、上述した様に、行列Ｎ’及びＩｎｄＮ’の中に記憶され、これは、各ユーザ又は各ラインに対して擾乱を与えるライン又は干渉に関連するラインの、関連するラインの集合を判定することに対応する。
【００８１】
一実施形態においては、判定ステップは、各ラインについて、ラインの干渉に関連するラインを含む、関連するラインの集合を判定するように適合される判定手段により実行される。この判定手段は、図４の符号４０又は図５の符号３、４に示す、チャネル行列情報の確定手段及び算出手段を備えることができる。異なる実施形態も可能であり、各手段は、ネットワーク管理センタ３０、又は、図５のスペクトル管理センタＳＭＣに含められ、或いは、任意の他の適切な方法で提供することができる。
【００８２】
図４及び図５は、以下に述べる、本発明によるシステムの２つの実施形態を示している。
【００８３】
図６Ａは、実際のケーブル・バインダで測定したＦＥＸＴ結合チャネルａ、ｂ、ｃ及びｄを示しており、よって、受信機（送受信機）が、他の（遠端）送受信機から受ける漏話（ｄＢ）を周波数（ＭＨｚ）の関数として表したものである。
【００８４】
図６Ｂは、第１の基準マージンを３ｄＢとし、σｎｋ＝−１２０ｄＢｍ／Ｈｚでの上述した事前処理アルゴリズムを適用後（第１の基準に基く）の等価なＦＥＸＴ結合チャネルを示す。チャネルａについて、周波数（トーン）の１００％がフィルタで落とされて（考慮又は使用する必要がない）、周波数又は結合チャネルｂについては、周波数の７３％がフィルタで落とされ、結合チャネルｃについては、トーン又は周波数の１８％がフィルタで落とされ、チャネルｄについては、周波数の２％がフィルタで落とされている。
【００８５】
図７Ａは、Ｎ＝７のライン又はユーザと、Ｋ＝５１２の周波数又はトーンに対して実際に測定したシナリオに関している。ＦＥＸＴ結合曲線当たり（つまり、ＦＥＸＴの１回の測定当たり）フィルタで落とされた周波数の総数を、図７Ａは示している。
【００８６】
図７Ｂは、ＦＥＸＴ結合曲線当たり、フィルタで落とされた周波数の値を周波数のパーセントとして表現した図である。Ｎ本のラインに対しては、（Ｎ−１）×Ｎの可能な干渉源が、つまり、７×６＝４２の漏話チャネルが存在する。従来のＡＤＳＬ２＋ネットワークにおいては、５１２の周波数又はトーンが存在し、本発明による事前処理を行わなければ、多くの回数の計算が要求されるであろう。例えば、ＶＤＳＬ２においては、４０００を超えるトーン又は周波数があり、本発明の概念が、引き続いて使用する資源管理アルゴリズムに対する計算上の複雑さを劇的に低減できることを意味している。
【００８７】
図７Ａ及び図７Ｂにおいて、例えば、結合曲線（チャネル）１９に対しては、総ての周波数が無関係であり、チャネル（結合曲線）２９、３８及び３９についても同様である。
【００８８】
別の有利な実施形態によると、第２の判定変数が第２の基準の中で使用される。第２の又は代替のＦＥＸＴフィルタ基準は、この第２の判定変数に基づくものであり、第２の判定変数はここでは、背景雑音と漏話の総計とを加えたものであり、漏話の総計は、ラインｎに対しては、ラインｍを除く他の（Ｎ−２）本のライン（ラインの総数Ｎ）からの漏話を加えたものである。これは次式で定式化することができる。
【００８９】
【数１４】
0005186046.tif 000015
【００９０】
この第２の基準によると、１つの不等式が与えられ、この不等式が満足される場合には｜ｈｎｋ，ｍ｜は無視されるべき、つまり、考慮しているライン及び周波数（行列要素）は、ラインｎに対する関連するラインの集合の一部を形成するものではない。Δ２は第２の基準マージン・パラメータであり選択することができる。
【００９１】
好ましくは、最適な数より多い数のラインがフィルタで落とされることを防ぐために、上記の総計から、アクティブでないラインを除外し、これは、実際のＦＥＸＴの寄与を、過大評価することを意味する。Δ２は、計算上の複雑さとＤＳＭ性能とのトレードオフに影響する。
【００９２】
さらに別の実施形態においては、第１の基準及び第２の基準の両方が使用される。すなわち、第１の判定変数に基づく第１の基準及び第２の判定変数に基づく第２の基準の両方が使用される。上述した様に、アルゴリズムは、個別の計算手段又はアルゴリズム実行手段で実行することも、共通の計算手段又は処理手段で実行することもでき、これらはハードウェア及び／又はソフトウェアで構成することができる。
【００９３】
関連するラインの集合を発見後、これら関連するラインの集合に対して、より詳しくは、集合のラインの関連する周波数のみに対して（総てのライン及び周波数ではなく）、ＤＳＭ、又はベクトル化に基づく資源管理アルゴリズムを実行する。
【００９４】
１つのラインが、１つ以上の関連する基準を満足する／満足しない（定式化に依存）１つ以上の周波数を有する場合には、その１つのラインは、別のライン（及び周波数）に対して関連するラインの集合の一部になる。
【００９５】
図４に開示したシステムでは、ただ１つの計算手段４０が図示されていて、第１の事前処理アルゴリズムを使用する第１の基準が計算手段により実行されるか、第２の基準又は第１の基準と第２の基準の両方が計算手段により実行されることは明らかである。計算手段４０は、第１の基準又は第２の基準に関連した１つの事前処理アルゴリズムか、２つのアルゴリズムを実行することができる。２つの基準を使用する場合には、計算手段４０は、１つの共通な計算ユニット、又は、２つの個別の計算ユニットを含むことができる。ここでは、計算手段４０は、ネットワーク管理センタＮＭＣ３０に含まれている。ＮＭＣ３０は、計算手段４０が出力する関連するラインの集合に対して関連する資源管理アルゴリズムを実行するように適合されるアルゴリズム（例えばＤＳＭ）適用手段６０を含む。
【００９６】
計算手段４０と、ＤＳＭ適用手段６０又はＤＳＭ制御部は、コンピュータ・システム又は制御プロセッサを備えるかもしれず、これらは、単独の装置とすることも、デジタル加入者線アクセス多重化装置（ＤＳＬＡＭ）若しくはＤＳＬアクセス・ノード、又は、他のネットワーク要素に実装することもでき、これらは、スマート・モデム、動的スペクトル管理装置、ＤＳＬオプティマイザ、スペクトル管理センタ及び／又は動的スペクトル管理センタ（ＤＳＭセンタ（図５参照））、或いは、コンピュータ・システムを含む、他の任意の適切な制御装置又は要素に含まれる。また、ＤＳＭ適用手段は、単一のユニット、又は、要素を組み合わせた、コンピュータによって実行するシステム、上述したＩＳＢアルゴリズムといった、特定のアルゴリズムを実行するデバイス又はデバイスの組み合わせであってよい。
【００９７】
図４は、近端（ＮＥ）送受信機２１０１、２２０１、２ｉ０１と遠端（ＦＥ）送受信機２１０２、２２０２、２ｉ０２との間にある複数のライン１、・・・、ラインｉを示している。送受信機２１０１、・・・、２ｉ０１は、ＮＭＣ３０の計算手段４０に接続される。計算手段４０は、何らかの方法で一般的な行列情報（伝達関数）を測定、取得又は提供する行列確定手段（図示せず）に直接又は間接的に接続され、或いは、行列確定手段を備えている。一般的な行列情報はまた、ＮＭＣの内部又は外部にあるデータベース手段としても実現可能である。干渉を与える関連するラインの集合（ＩＲＬ）は、計算手段４０によって確定された後に、ＤＳＭ適用手段６０（ここでは）に入力される。
【００９８】
図５は代替的実施形態を示し、制御部３及び更なる確定手段は、伝達関数を決定するための測定を扱うように適合される。あるいは、制御部３は、チャネル行列測定データを保持するデータベース３Ａと通信するように適合された手段である。伝達関数は、計算手段４に提供され、計算手段４には基準規定手段５が明白に表示され、計算手段４は、上述した様に、１つ以上の第１及び／又は第２の基準を定式化するように適合されている。計算手段４で処理される事前処理アルゴリズムによって、干渉関連ライン（ＩＲＬ）の各集合が見つけだされ、それらは、以下の記述するスペクトル管理（例えばＤＳＭ）処理適用手段６に入力される。この特定の実施形態においては、計算手段４及びＤＳＭ適用手段６は、スペクトル管理センタ（ＳＭＣ）３Ｂ内の装置としている。さらに別の実施形態においては、制御ユニット３及びオプションとしてのデータベース３Ａもまた、ＳＭＣ３Ｂに含まれる。
【００９９】
この実施形態においてはまた、計算手段４は、共通の事前処理アルゴリズム又は別個のアルゴリズムによって、第１の基準及び／又は第２の基準を扱うように適合され得る。また、互いに通信する又は接続された２つの個別の計算手段（図示せず）を設けることも可能である。
【０１００】
図５を参照して、ＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ伝達関数を決定するために測定を実行する実施形態について簡単に説明する。特に有利な実施形態として、特許文献１に記述されている手順を使用することができる。しかしながら、例えば、データベース３Ａから得ることができる、既に利用可能な伝達行列データもまた使用することができる。制御部の機能は、ＳＭＣ内に、或いは、計算手段の中にさえも設けることができ、さらに、その外部や、個別の装置として設けることができる。任意の変形が原理的には可能である。
【０１０１】
ここで、ＤＳＭモデムは、ハイブリッド回路と呼ばれる回路を通して加入者線のツイスト・ペア・ケーブルに接続される送信機及び受信機を備えている。中央オフィス（ＣＯ）側には近端送受信機ＴＲＸ（ＮＥ）２１１及び２２１が示され、顧客（ＣＰＥ）側には遠端送信機ＴＲＸ（ＦＥ）２１２及び２２２が示されている。ラインＡ１（１１）、ラインＡ２（１２）で示す伝送ラインは同様の構造を有し、例えば、シールドされていないツイスト・ペアのカッパー・ラインである。ここでは、ラインＡ１（１１）がアクティブであるとする。アクティブなラインのＣＯ側は、試験信号を生成し、最初の測定段階１においてラインＡ１（１１）に試験信号を適用する第１の送信機２１１に接続されている。ラインＡ１（１１）を通して試験信号を送信するときには、第２のラインＡ２（１２）は、いずれの試験信号又は通信信号にも関与しない。この時に、ケーブルの両端で、この第２の受動的な又は無信号のラインＡ２の雑音測定を実行する。近端側（ＣＯ側）の雑音値及び遠端側（ＣＰＥ側）の雑音値を得た後に、これらの値は中央制御部３に報告される。中央制御部３は、この測定値を受信して、必要な計算を実行し、測定処理を調整する。
【０１０２】
第２の段階では、試験信号は切断されて、ラインＡ１は無信号となる。従って、ラインＡ１及びラインＡ２は共に無信号、つまり、試験信号及び通信信号が適用されず、ケーブルの両端で、第２の受動的なラインＡ２の雑音測定を実行する。これにより近端及び遠端の雑音値が得られて、それらは制御ユニット３に報告される。
【０１０３】
第３の段階では、制御部３によってＮＥＸＴ及びＦＥＸＴ伝達関数が判定される（この適用に関し、中央制御部は、ＮＥＸＴ及びＦＥＸＴ伝達関数の両方を、ＦＥＸＴ又はＮＥＸＴのみを低減するために使用しないので、ＮＥＸＴ及びＦＥＸＴ伝達関数の両方を含めるとの制限がないことは明らかである。通常は、ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴの両方を低減又は制御する実施形態の中だけで必要である）。制御部３は、事前の雑音測定で受信して記憶した値に対して必要な計算を実行し、よって、ＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ伝達関数を決定し、それらを計算手段４に転送する。１回の試験信号の中で、１つのサブキャリアの周波数を使用した場合には、総てのサブキャリアの周波数に対して段階１〜３を繰り返さなければならない。さもなければ、総てのサブキャリアの周波数を含み、各サブキャリアは実質的に同一の振幅であり、位相は異なってはいるが測定の間は一定値に維持されるリバーブ（Ｒｅｖｅｒｂ）信号と呼ばれるマルチ・キャリア信号を使用することができる。受信された信号はラインスペクトルを含む、つまり、各キャリア相互の直交性は位置される。これは、伝達関数を確定するための１つの有利な実施形態に単に関連するだけである。
【０１０４】
１つの有利な実施形態において、使用するアルゴリズムはＤＳＭレベル２のＩＳＢアルゴリズムである。本発明は、ＩＳＢアルゴリズムに限定されるものではなく、ＤＳＭ技術で使用する任意のアルゴリズムを適用可能であり、特に、レベル２のＤＳＭ、さらにはベクトル化といったレベル３のＤＳＭを適用可能であることは明らかである。
【０１０５】
関連するラインの集合を導入することによって、ＤＳＭアルゴリズムの実行の複雑さを低減することができる。上述した様に、各ラインｎの周波数ｋで擾乱を与えるラインの総数及びそれらのインデックス（アドレス）を参照する行列Ｎ’及びＩｎｄＮ’を使用するＩＳＢアルゴリズムを以下に示す。Ｌｋ（Ｈｋ，ｓｎｋ）の算出はｂｎｋの対数計算を、Ｎ回ではなくＮ’ｎｏｐｔｋ回実行することに基づいているという点に注意をするべきである
事前処理したデータだけに適用するＩＳＢアルゴリズムを以下に示す。
【０１０６】
【数１５】
0005186046.tif 000016
【０１０７】
本発明による事前処理を実行した場合には、ＩＳＢアルゴリズムの複雑さは次式で示される。
【０１０８】
【数１６】
0005186046.tif 000017
【０１０９】
ここでＮ’ｎｋは、ラインｎの周波数ｋの最適化を考慮するユーザ又はラインの数である。従って、最適化アルゴリズム（ＤＳＭレベル２又はレベル３）の複雑さは、本発明によるチャネル情報を適切に利用することにより大幅に低減される。
【０１１０】
図８は、本発明の手順を記述した、非常に図式化したフローチャートである。ここで、事前処理は、第１の判定変数及び第１の基準マージン・パラメータに基づく第１の基準のみを適用することに基づくものである。最初に、電力スペクトル密度又は背景雑音にマージン・パラメータ（Δ１）を付加した第１の基準が複数のラインｘｉに対して規定され（ステップ１００）、ここで、ラインｘｉは、ケーブル・バインダ又はケーブル内の総て又は幾つかのラインである。背景雑音及びマージンに基づく第１の基準は、ケーブル・バインダ又はケーブル内の各ラインｘｉに対して、バインダ又はケーブル内の他のラインのどれが、関連する干渉を与えるラインであるかを判定、つまり、ラインｘｉに対しする関連するラインの集合を見つけるために使用される（ステップ１０１）。
【０１１１】
そして、各ラインｘｉに対して、ラインｘｉに関連するラインの集合に含まれるラインのみに基づいて、ＤＳＭアルゴリズムが適用される（ステップ１０２）。これは、基準を満足しないラインを、アルゴリズムが不必要に考慮しないことを意味する。
【０１１２】
ラインに対しては、ラインの各周波数に基準を適用するので、引き続く資源管理においては、干渉を与える関連するラインの関連する周波数だけを使用すればよい。言い換えれば、１つのラインは、その周波数の１つ以上が、別のラインに干渉を与える（基準に依存して）場合にだけ、その別のラインに対して干渉を与える関連するラインと看做される。もし、第１の基準の代わりに第２の基準を使用したとしても、その機能は同じであり、唯一の差異は判定変数が異なるだけであるという点については明らかである。第１及び第２の両方の基準を並行して又は連続して使用する場合においても手順は同様である。
【０１１３】
図９は、本発明の一実施形態を記述する別のフローチャートであり、この実施形態ではチャネル行列を測定する。ケーブル・バインダ内のラインＡｉ（ｉ＝１、・・・、Ｎ）に対してＦＥＸＴフィルタ基準が規定される。ここでの基準は、以前に述べた第１の基準及び／又は第２の基準である（ステップ２００）。このステップは、後の段階で、例えばステップ２０４又はステップ２０５の後に実行することができることは明らかである。伝達関数を確定するために、試験信号Ｓｉが生成されてラインＡｉに送信される（ステップ２０１）。近端雑音値及び遠端雑音値を、ラインＡｉ以外の各ラインで測定し、各値を保存する制御ユニットＣＵに報告する（ステップ２０２）。その後、ラインＡｉの試験信号Ｓｉは停止される（ステップ２０３）。ラインＡｉ以外の各ラインの近端雑音値及び遠端雑音値を測定する新たな測定が行われ、各ラインの値を保存するＣＵに報告される。（ステップ２０４）。これを各ライン（及び各周波数）に対して繰り返す。続いて、ＣＵに保存された値が、ラインＡｉに対するＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ伝達関数を計算するために使用される（ステップ２０５）。ラインＡｉに対するこれらの伝達関数は、チャネル行列で表現されており、これを使用して、関連する第１の基準及び／又は第２の基準を適用により、ラインＡｉについての関連するラインの集合を判定するために使用される（ステップ２０６）。その後、各ラインＡｉについて、例えばＩＳＢといったアルゴリズムが、各関連するラインの集合に適用される（計算には関連する行列要素だけが含まれる）（ステップ２０７）。
【０１１４】
本発明の利点は、不必要なチャネル行列要素を含めず、従って、例えば、それらは、ＤＳＭ技術基づく資源最適化（管理）処理の際に無視されるという点である。従って、本発明による事前処理によって、実際にはゼロ要素の乗算又はゼロ要素の加算に対応するこのような要素が排除される。また本発明の利点は、複雑さは、それぞれの具体的なシナリオによって要求される程度に等しく、通常、複雑さの低減は、例えば多くのラインを持つＶＤＳＬ２の場合の様に、ユーザの数又はラインと、トーン（周波数）の数が多くなれば、それだけ重要になるという点である。また更に本発明の利点は、多くの数のユーザが存在する場合、特に同時に多くの数のユーザが存在する場合にもアルゴリズム（例えばＤＳＭレベル２又はレベル３技術）が適用できるという点である。従来は、ＤＳＭで使用されるアルゴリズムでは、許容可能な動作性能が得られるのは７〜１０程度のユーザに対してだけであった。また本発明の利点は、このようなアルゴリズムの収束を速めることができ、アルゴリズムの複雑さに対して上限を自動的に設定するという点である。特に、漏話に関連するラインの数は、当然、バインダ形状及びケーブル構成によって限定され、従って、複雑さはケーブル内のラインの数とは無関係になるであろう。また本発明の利点は、ラインのユーザの不必要な更新を行わなくてすむという点である。例えば、送信ＰＳＤレベルの変化により、ラインの状態を更新しなければならない場合、ケーブル又はバインダ内の他の総てのラインも同様に更新しなければならなかった。本発明によると、実際に漏話の影響を主として受けている、関連するラインの集合のみを更新すればよい。また本発明の利点は、複雑さがケーブル内のラインの総数に関係しなくなり、代わりに、複雑さは、ケーブル（又はケーブル・バインダ）内の実際のライン数とは無関係に、例えば、ケーブル（バインダ）内の５〜１５のラインのみに仮想的に限定されるという点である。本発明について、主としてＦＥＸＴに関連して説明したが、ＮＥＸＴ又は他の関連する漏話現象に対しても、同様に又は追加的に適用することができることは明らかである。
【０１１５】
本発明は、ここで具体的に示した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内において、多くの変更を行うことができる。
【図１Ａ】
0005186046.tif 000018
【図１Ｂ】
0005186046.tif 000019
【図２】
0005186046.tif 000020
【図３】
0005186046.tif 000021
【図４】
0005186046.tif 000022
【図５】
0005186046.tif 000023
【図６Ａ】
0005186046.tif 000024
【図６Ｂ】
0005186046.tif 000025
【図７Ａ】
0005186046.tif 000026
【図７Ｂ】
0005186046.tif 000027
【図８】
0005186046.tif 000028
【図９】
0005186046.tif 000029