(57)【要約】  本発明は、伝送リソース（１０１）を、共有された伝送媒体に接続されたアクセスノード（１１）および複数の加入者デバイス（４１−４６）の間の通信に割り当てるための方法に関する。本発明の一実施形態によれば、方法は、共有された伝送媒体上での複数の加入者デバイスのそれぞれの間の干渉を特性評価することと、そのように特性評価された干渉に基づいて、強く干渉する加入者デバイスをそれぞれの干渉グループ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）にグループ化することと、分離した伝送時間間隔を、任意の１つの干渉グループの任意の１つの加入者デバイスからの上流通信と、同じ干渉グループの任意の他の加入者デバイスへの下流通信とに割り当てることとを備える。また、本発明はリソースコントローラに関する。
2017519393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送リソース（１０１）を、共有された伝送媒体に接続されたアクセスノード（１１）および複数の加入者デバイス（４１−４７）の間の通信に割り当てるための方法であって、共有された伝送媒体上での複数の加入者デバイスのそれぞれの間の干渉を特性評価することと、そのように特性評価された干渉に基づいて、強く干渉する加入者デバイスをそれぞれの干渉グループ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）にグループ化することと、分離した伝送時間間隔を、任意の１つの干渉グループの任意の１つの加入者デバイスからの上流通信と、同じ干渉グループの任意の他の加入者デバイスへの下流通信とに割り当てることとを備える、方法。
【請求項２】
第１の干渉グループ（Ｇ１）の第１の加入者デバイス（４１）への下流通信に最初に割り当てられる第１の周波数リソース（Ｆ１）が、第１の干渉グループの別の第２の加入者デバイス（４２）への下流通信に、第２の加入者デバイスからのアクティブな上流通信に関与する伝送時間間隔（Ｔ２、Ｔ４）中に再割り当てされ、
第２の加入者デバイスへの下流通信に最初に割り当てられる第２の周波数リソース（Ｆ２）が、第１の加入者デバイスへの下流通信に、第１の加入者デバイスからのアクティブな上流通信に関与するさらなる伝送時間間隔（Ｔ１、Ｔ３）中に再割り当てされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の干渉グループ（Ｇ１）の第１の加入者デバイス（４１）への下流通信に最初に割り当てられる第１の周波数リソース（Ｆ１）が、別の第２の干渉グループ（Ｇ２）の別の第３の加入者デバイス（４４）への下流通信に、第１の干渉グループの別の第２の加入者デバイス（４２）および第３の加入者デバイスからのアクティブな上流通信に関与する伝送時間間隔（Ｔ２、Ｔ４）中に再割り当てされ、
第３の加入者デバイスへの下流通信に最初に割り当てられる第３の周波数リソース（Ｆ４）が、第１の加入者デバイスへの下流通信に、第１の加入者デバイスおよび第２の干渉グループの別の第４の加入者デバイス（４３）からのアクティブな上流通信に関与するさらなる伝送時間間隔（Ｔ１、Ｔ３）中に再割り当てされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
干渉特性評価が、複数の加入者デバイスのそれぞれの間のそれぞれの結合経路の経路損失を特性評価することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
干渉特性評価が、複数の加入者デバイスのそれぞれにおける送信および／または受信電力レベルを特性評価することを備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
干渉特性評価が、複数の加入者デバイスのそれぞれの間で、共有された伝送媒体上で干渉測定を実施することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
干渉測定が、複数の加入者デバイスのそれぞれにより送信されるそれぞれのパイロット信号を変調する相互に直交するパイロットシーケンスによって実施される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
グループ化することが、他の加入者デバイスから複数の加入者デバイスのそれぞれにより生じる個別または総干渉レベルを、それぞれの持続的干渉閾値について比較することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数の加入者デバイスとの下流および上流通信が、共通の周波数リソースのセットにわたって定義される全二重通信である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
伝送リソースを、共有された伝送媒体に接続されたアクセスノード（１１）および複数の加入者デバイス（４１−４７）の間の通信に割り当てるためのリソースコントローラ（１２）であって、共有された伝送媒体上での複数の加入者デバイスのそれぞれの間の干渉を特性評価し、そのように特性評価された干渉に基づいて、強く干渉する加入者デバイスをそれぞれの干渉グループ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）にグループ化し、分離した伝送時間間隔を、任意の１つの干渉グループの任意の１つの加入者デバイスからの上流通信と、同じ干渉グループの任意の他の加入者デバイスへの下流通信とに割り当てるように構成される、リソースコントローラ（１２）。
【請求項１１】
請求項１０に記載のリソースコントローラ（１２）を備える、アクセスノード（１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共有された伝送媒体上での全二重通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）および離散マルチトーン（ＤＭＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｔｏｎｅ）の技法を含むＤＳＬパラダイムは、帯域制限された銅製装置において非常に高いデータレートを実現するのに特に成功することを証明しているが、現在、同軸ケーブルなどのより高品質な伝送媒体について検討されている。
【０００３】
同軸ケーブル装置は、タップ、パワースプリッタ／結合器、カプラなどによって互いに接続された同軸セグメントを介して中央ノードを複数の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、ケーブル装置を最適に利用する方法と考えられている。端末はやはり重複しない周波数帯域を割り当てられるが、同じキャリアセットを下流および上流通信の両方に使用することができ、半二重または周波数分割複信（ＦＤＤ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）の技法に比べてデータスループットが２倍になる。それでもなお、いくつかの技術的なハードルを克服すべきである。
【０００５】
たとえば、同一の送受信機における送信経路から受信経路への自己干渉（以下、エコーと呼ばれる）は、適切にキャンセルされるべきである。これは、送信信号とループバック結合関数との両方が送受信機に知られているので可能である。エコーキャンセルは、ハイブリッド回路によって、および／または信号後処理技法、たとえば最小二乗法（ＬＭＳ：Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）フィルタなどによって、実施することができる。
【０００６】
また、ある端末からの上流送信信号は、別の端末の下流経路に、これらの端末のアイソレーションが限定的である場合に、漏出する。たとえば、典型的なケーブルネットワークでは、タップ−タップ間のアイソレーションは２０−２５ｄＢしかない。自己干渉信号とは異なり、この端末間干渉は、送信信号が受信端末に知られていないために、除去することができない。この干渉信号はＦＣＵからの直接受信信号に、２つの信号が無相関であるために電力を加算することになり、それによって送受信機において信号クリッピングが生じ、直接受信信号が検出不能になることがある。実際には、送受信機のアナログ部分は所与の固定の周波数帯域用に設計されており、実際はそのサブセットのみが通信用に割り当てられているか否かを問わない。
【０００７】
受信機における端末間干渉を軽減するために、直接的なアプローチは、この不所望の高電力干渉信号によってクリップされないように、全受信機のダイナミックレンジを増加させることであろう。しかしながら、このアプローチは、より低電力の有益な信号に対して信号分解能を低下させ、したがって下流リンクの性能に不利益をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来技術の解決方法の上述の欠陥および欠点を克服することであり、共有された伝送媒体上での全二重通信を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、伝送リソースを、共有された伝送媒体に接続されたアクセスノードおよび複数の加入者デバイスの間の通信に割り当てるための方法は、共有された伝送媒体上での複数の加入者デバイスのそれぞれの間の干渉を特性評価する（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ）ことと、そのように特性評価された干渉に基づいて、強く干渉する加入者デバイスをそれぞれの干渉グループにグループ化することと、分離した伝送時間間隔を、任意の１つの干渉グループの任意の１つの加入者デバイスからの上流通信と、同じ干渉グループの任意の他の加入者デバイスへの下流通信とに割り当てることとを備える。
【００１０】
本発明のさらなる態様によれば、伝送リソースを、共有された伝送媒体に接続されたアクセスノードおよび複数の加入者デバイスの間の通信に割り当てるためのリソースコントローラは、共有された伝送媒体上での複数の加入者デバイスのそれぞれの間の干渉を特性評価し、そのように特性評価された干渉に基づいて、強く干渉する加入者デバイスをそれぞれの干渉グループにグループ化し、分離した伝送時間間隔を、任意の１つの干渉グループの任意の１つの加入者デバイスからの上流通信と、同じ干渉グループの任意の他の加入者デバイスへの下流通信とに割り当てるように構成される。
【００１１】
リソースコントローラは、たとえばファイバ同軸ユニット（ＦＣＵ：Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏａｘｉａｌ  Ｕｎｉｔ）、無線基地局、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、モビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ：Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｅｎｔｉｔｙ）などの有線または無線アクセスノードの一部を形成することができ、またはネットワークマネージャもしくはネットワークアナライザの一部を形成することができ、または１つまたは複数の汎用コンピューティングプラットフォーム（別名、クラウド）上で動作するように構成することができる。
【００１２】
本発明の一実施形態では、第１の干渉グループの第１の加入者デバイスへの下流通信に最初に割り当てられる第１の周波数リソースが、第１の干渉グループの別の第２の加入者デバイスへの下流通信に、第２の加入者デバイスからのアクティブな上流通信に関与する伝送時間間隔中に再割り当てされ、第２の加入者デバイスへの下流通信に最初に割り当てられる第２の周波数リソースが、第１の加入者デバイスへの下流通信に、第１の加入者デバイスからのアクティブな上流通信に関与するさらなる伝送時間間隔中に再割り当てされる。
【００１３】
本発明の一実施形態では、第１の干渉グループの第１の加入者デバイスへの下流通信に最初に割り当てられる第１の周波数リソースが、別の第２の干渉グループの別の第３の加入者デバイスへの下流通信に、第１の干渉グループの別の第２の加入者デバイスおよび第３の加入者デバイスからのアクティブな上流通信に関与する伝送時間間隔中に再割り当てされ、第３の加入者デバイスへの下流通信に最初に割り当てられる第３の周波数リソースが、第１の加入者デバイスへの下流通信に、第１の加入者デバイスおよび第２の干渉グループの別の第４の加入者デバイスからのアクティブな上流通信に関与するさらなる伝送時間間隔中に再割り当てされる。
【００１４】
本発明の一実施形態では、干渉特性評価が、複数の加入者デバイスのそれぞれの間のそれぞれの結合経路の経路損失を特性評価することを備える。
【００１５】
本発明の一実施形態では、干渉特性評価が、複数の加入者デバイスのそれぞれにおける送信および／または受信電力レベルを特性評価することを備える。
【００１６】
本発明の一実施形態では、干渉特性評価が、複数の加入者デバイスのそれぞれの間で、共有された伝送媒体上で干渉測定を実施することを備える。
【００１７】
干渉測定は、たとえばそれぞれの加入者デバイスにより送信されるそれぞれのパイロット信号を変調する相互に直交するパイロットシーケンスによって、オフラインまたはオンラインで実施することができる。
【００１８】
本発明の一実施形態では、グループ化することが、他の加入者デバイスから複数の加入者デバイスのそれぞれにより生じる個別または総干渉レベルを、それぞれの持続的干渉閾値について比較することを備える。
【００１９】
本発明の一実施形態では、複数の加入者デバイスとの下流および上流通信が、共通の周波数リソースのセットにわたって定義される全二重通信である。
【００２０】
まず、端末は、相互間のそれぞれの結合損失に応じて、異なる干渉グループに組織化される。たとえば、ケーブル装置における１つのスプリッタのタップに接続された全ての端末が、グループを構成することができる。これらの干渉グループの各々の中で、ある加入者デバイスの上流送信および別の加入者デバイスの下流送信は、同時に行うことができず、分離した送信時間間隔を使用しなければならない。瞬時的なトラフィック状況またはサービス品質（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）要件に応じて、アクセスノードは、上記の制約が守られるように周波数および時間リソースを各端末に割り当てる。このようにして、全二重伝送の全容量を保持しながら、有害な端末間干渉が回避される。
【００２１】
添付の図面を併用して実施形態の以下の説明を参照することで、本発明の上記および他の目的および特徴がより明らかとなり、本発明自体が最もよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】同軸装置の特定の実施形態の図である。
【図２Ａ】従来技術によるリソース割り当て方式の図である。
【図２Ｂ】本発明による１つのリソース割り当て方式の図である。
【図２Ｃ】本発明による１つのリソース割り当て方式の図である。
【図２Ｄ】本発明による１つのリソース割り当て方式の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示されているのは、ケーブル装置を介して顧客宅内機器（ＣＰＥ：Ｃｕｓｔｏｍｅｒ  Ｐｒｅｍｉｓｅｓ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）４１−４７に接続され、１つまたは複数の光リンク８１を介して事業者ネットワーク（図示せず）に接続されたＦＣＵ１１を備えるハイブリッドファイバ同軸（ＨＦＣ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏａｘ）通信システム１の一部である。
【００２４】
ケーブル装置は、１次同軸セグメント５１および５２、２次同軸セグメント６１−６４、および３次同軸セグメント７１−７７を備える。１次同軸セグメント５１は、ＦＣＵ１１を第１の双方向タップ２１（またはタップ１）の入力ポートＰ１に接続し、１次同軸セグメント５２は、タップ２１の出力ポートＰ２を別の第２の双方向タップ２２（またはタップ２）の入力ポートＰ３に接続する。タップ２１および２２は、ＣＰＥまたはさらなるスプリッタへの接続のためのタップポートＴ１−Ｔ４をさらに備える。現在、タップ２１のタップポートＴ１は２次同軸セグメント６１を介してスプリッタ３１の入力ポートＰ５に接続され、そのタップポートＴ１１およびＴ１２は３次同軸セグメント７１および７２を介してＣＰＥ４１および４２（またはＣＰＥ１およびＣＰＥ２）に接続され、タップ２１のタップポートＴ２は２次同軸セグメント６２を介してスプリッタ３２の入力ポートＰ６に接続され、そのタップポートＴ１３およびＴ１４は３次同軸セグメント７３および７４を介してＣＰＥ４３および４４（またはＣＰＥ３およびＣＰＥ４）に接続され、タップ２２のタップポートＴ３は２次同軸セグメント６３を介してスプリッタ３３の入力ポートＰ７に接続され、そのタップポートＴ１５およびＴ１６は３次同軸セグメント７５および７６を介してＣＰＥ４５および４６（またはＣＰＥ５およびＣＰＥ６）に接続され、最後に、タップ２２のタップポートＴ４は２次同軸セグメント６４を介してスプリッタ３４の入力ポートＰ８に接続され、そのタップポートＴ１７は３次同軸セグメント７７を介してＣＰＥ４７（またはＣＰＥ７）に接続され、タップポートＴ１８は開いたままである（典型的には整合インピーダンスを有する）。
【００２５】
ケーブル装置は、異なる方法で相互接続され得るさらなるタップ、スプリッタおよびＣＰＥを備えることができる。図１に示された特定のトポロジは、数ある中の１つにすぎず、以下の説明のための例示的な例としての役割を果たすにすぎない。
【００２６】
タップ２１および２２ならびにスプリッタ３１−３４により生じる結合損失は、それらの正確なハードウェアアーキテクチャおよび実装に依存し、カプラのタイプごとに、さらには製造業者ごとに変化し得る。それにもかかわらず、注目すべき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および出力ポートＰ２の間、ならびにタップ２２の入力ポートＰ３および出力ポートＰ４の間の双方向結合経路の経路損失は、典型的には１ｄＢから３ｄＢの範囲をとる。以降、この経路損失を２ｄＢとする。１次ポートＰ１およびそれぞれのタップポートＴ１またはＴ２の間、ならびに１次ポートＰ３およびそれぞれのタップポートＴ３またはＴ４の間の経路損失はより高く、一般的にはＦＣＵ１１までの距離に応じて８ｄＢから２７ｄＢまでの範囲をとる。以降、この経路損失を１７ｄＢとする。スプリッタ３１−３４の入力ポートおよびそれぞれのタップポートの間の経路損失は、典型的には、双方向スプリッタについては約４ｄＢである。以降、この経路損失を４ｄＢとする。タップ２１および２２は、それらの出力ポートにおいて受信された戻り上流信号がタップポートに戻って結合することを防ぐ。この経路損失は典型的には約３０ｄＢであり、以降この値を想定することにする。最後に、タップ２１および２２ならびにスプリッタ３１−３４のタップポートは、２０ｄＢから２５ｄＢの範囲の経路損失によって互いにアイソレーションされ、以降２３ｄＢの共通の値を想定することにする。それぞれの経路損失および対応する想定値が、図１に示されている。
【００２８】
ＦＣＵ１１は送受信機を備え、ＣＰＥ４１−４７も同様である（図示せず）。送受信機は、典型的には、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）およびアナログフロントエンド（ＡＦＥ）を含む。
【００２９】
ＡＦＥは、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）およびアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）と、信号エネルギーを適切な通信周波数帯域に制限しつつ帯域外干渉を遮断するための送信フィルタおよび受信フィルタと、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、受信信号を極力少ないノイズで増幅するための低ノイズ増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とを備える。
【００３０】
ＡＦＥは、送信機出力を伝送媒体に接続し、伝送媒体を受信機入力に接続しつつ、低い送信機−受信機結合率を実現するためのハイブリッドをさらに備える。ＡＦＥまたはＤＳＰは、エコー信号をさらに削減するためのエコーキャンセルフィルタをさらに収容する。
【００３１】
ＡＦＥは、伝送媒体の特性インピーダンスに適応するためのインピーダンス整合回路と、何らかのサージ保護および絶縁回路とをさらに備える。
【００３２】
ＤＳＰは、同軸媒体上でユーザトラフィックを搬送するための下流および上流通信チャネルを動作させるように構成される。
【００３３】
ＤＳＰは、制御トラフィック、たとえば診断または管理のコマンドおよび応答を伝送するために使用される下流および上流制御チャネルを動作させるようにさらに構成される。制御トラフィックは、伝送媒体上でユーザトラフィックと多重化される。
【００３４】
より具体的には、ＤＳＰは、ユーザおよび制御データをデジタルデータシンボルに符号化および変調し、ユーザおよび制御データをデジタルデータシンボルから復調および復号するためのものである。
【００３５】
以下の送信ステップは、典型的にはＤＳＰ内で実施される：
−  データ符号化、たとえばデータ多重化、フレーム化、スクランブル化、誤り訂正符号化およびインターリーブ、
−  キャリア順序付けテーブルに従ってキャリアを順序付けするステップと、順序付けされたキャリアのビットローディングに従って符号化されたビットストリームを解析するステップと、場合によりトレリス符号化を用いて、ビットの各チャンクを（それぞれのキャリア振幅および位相を有する）適切な送信コンステレーション点にマッピングするステップとを備える信号変調、
−  信号スケーリング、
−  逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、
−  巡回プレフィックス（ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）挿入、および場合により、
−  時間窓掛け（ｔｉｍｅ−ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ）。
【００３６】
以下の受信ステップは、典型的にはＤＳＰ内で実施される：
−  ＣＰ除去、場合により時間窓掛け、
−  高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、
−  周波数等化（ＦＥＱ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＥＱｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）、
−  パターンがそれぞれのキャリアのビットローディングに依存する適切なコンステレーショングリッドを、各々の等化された周波数サンプルに当てはめるステップと、場合によりトレリス復号を用いて、予想される送信コンステレーション点と、それによって符号化された対応する送信バイナリシーケンスとを検出するステップと、キャリア順序付けテーブルに従って、全ての検出されたビットのチャンクを並べ替えるステップとを備える信号復調および検出、および、
−  データ復号、たとえばデータのデインターリーブ、誤り訂正、デスクランブル、フレーム識別（ｆｒａｍｅ  ｄｅｌｉｎｅａｔｉｏｎ）および多重分離。
【００３７】
使用される正確なデジタル通信技術に応じて、これらの送信もしくは受信ステップのいくつかが省略されてもよく、またはいくつかの追加のステップが存在してもよい。
【００３８】
同軸装置上での通信は、全二重であり、共通の直交キャリアのセットにわたって定義され、つまり、同じキャリアのセットが下流の（ＦＣＵからＣＰＥヘの）および上流の（ＣＰＥからＦＣＵへの）通信の両方に使用される。したがって、ＤＯＣＳＩＳもしくはｘＤＳＬ技術用に配備されるＦＤＤ、または今後のＧ．Ｆａｓｔ配備用に想定される時分割複信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）などのレガシーな技法と比較した場合に、総容量が２倍になる。それにもかかわらず、全二重は、各々のユーザにより使用されるキャリアが全て同じであることを意味しておらず、各ユーザが共通の周波数帯域内で重複しない周波数帯域をさらに割り当てられるものとする。
【００３９】
それぞれのユーザの実際のトラフィックパターンに動的に適合するために、伝送リソースが時間的かつ周波数的に分割される。特定のタイムスロット内の（典型的には所与の数のキャリアを備える）特定の周波数ブロックは、伝送リソースブロック（ＴＲＢ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｂｌｏｃｋ）と呼ばれる。
【００４０】
ＦＣＵ１１は、それぞれのユーザのトラフィック要求、ならびにそれぞれのサービスのグレード、およびさらなるスケジューリング基準に基づいて利用可能なＴＲＢを割り当てるリソースコントローラ１２（またはＣＴＲＬ）をさらに備える。ＴＲＢは、特定のユーザに対して特定の通信方向に割り当てられる。全二重伝送であるので、同一のＴＲＢを、同一または別のユーザに対して、反対の通信方向に割り当てることができる。
【００４１】
より正式には、時間間隔ｔ中のユーザｉとの下流通信用のキャリアのセットをＤｔｉとし、時間間隔ｔ中のユーザｉとの上流通信用のキャリアのセットをＵｔｉとする。上記の制約は、正式には：
Ｄｔｉ∩Ｄｔｊ＝φ  ∀ｔ，∀｛ｉ，ｊ｝  （１）、および
Ｕｔｉ∩Ｕｔｊ＝φ  ∀ｔ，∀｛ｉ，ｊ｝  （２）
と表される。
【００４２】
全二重伝送では、全てのＣＰＥが常にそれぞれの周波数帯域上で受信および送信を行うと予想するはずである。それにもかかわらず、上流−下流間干渉に関する上述の問題のために、全二重動作の性能を保存しつつ、これらの干渉を大幅に軽減する何らかの巧みな時分割方式が必要となる。
【００４３】
この目的で、リソースコントローラ１２は、本記述においてさらに説明されるように、いわゆる干渉グループ内の強く干渉する端末をアイソレーションするために、ＣＰＥ４１−４７のそれぞれの間の干渉のレベルを特性評価し、各干渉グループ内でいくつかの伝送制約を課すように構成される。
【００４４】
第１の実施形態では、リソースコントローラ１２は、ケーブル装置の特性と、ケーブル装置上でのデータ通信の特性とを、ローカルのリポジトリから（たとえば、管理情報ベース（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｂａｓｅ）もしくはＭＩＢ）、および／またはそれぞれの送受信機と通信することで取り出す。次いで、これらの特性を用いて、それぞれのＣＰＥ４１−４７の間の上流−下流間干渉を計算する。
【００４５】
リソースコントローラ１２は、ネットワークトポロジ、すなわちどの機器が他のどの機器に接続されているか、ならびに結合ユニットの結合特性、すなわち上述のタップ２１および２２ならびにスプリッタ３１−３４のそれぞれのポート間の結合損失を取り出す。次いで、同軸セグメントの挿入損失を無視して、リソースコントローラ１２は、それぞれのＣＰＥ間の経路損失の近似値を計算する。
【００４６】
経路損失は対称であると予想され、つまり、所与のＣＰＥから別のＣＰＥへの経路損失、および他のＣＰＥから所与のＣＰＥへの逆の経路損失が近似的に等しいと仮定される。
【００４７】
たとえば、ＣＰＥ４１および４２の間の経路損失は−２３ｄＢにほぼ等しく、ＣＰＥ４１および４３（または４４）の間の経路損失は−４−２３−４＝−３１ｄＢにほぼ等しく、ＣＰＥ４１および４５（または４６または４７）の間の経路損失は−４−３０−１７−４＝−５５ｄＢにほぼ等しい。
【００４８】
したがって、それぞれのＣＰＥによる上流通信用の送信電力の知識を持って、リソースコントローラ１２は、所与のＣＰＥ  ＣＰＥｉにおいて生じる干渉電力レベルＩｉの推定値を、他の全てのＣＰＥ  ＣＰＥｊが現在上流に送信中であると仮定して、計算する。干渉電力レベルＩｉは、これらの他のＣＰＥ  ＣＰＥｊおよび所与のＣＰＥ  ＣＰＥｉの間のそれぞれの経路損失により重み付けられたこれらの他のＣＰＥ  ＣＰＥｊのそれぞれの上流送信電力の総和として計算され：
【数１】
2017519393.tif 000003
ここでＨｉｊはＣＰＥ  ＣＰＥｊからＣＰＥ  ＣＰＥｉへの伝達関数または結合関数を表し、
【数２】
2017519393.tif 000004
はＣＰＥ  ＣＰＥｊにおける上流送信電力を表す。経路損失および対応する干渉レベルを単純なスカラー因子にするために、周波数依存性はここでは自発的に省略されている。
【００４９】
リソースコントローラ１２は、他のＣＰＥ  ＣＰＥｊからの同時の上流送信によってＣＰＥ  ＣＰＥｉのＡＦＥに生じる損害に関してさらにいくらかの後からの知識（ｈｉｎｄｓｉｇｈｔ）を、そのように計算された全体の干渉レベルＩｉを、ＦＣＵ１１からの直接下流受信信号とＣＰＥｉ自体の上流送信のエコーとからなるＣＰＥ  ＣＰＥｉの入力における受信電力
【数３】
2017519393.tif 000005
と比較することで、得ることができ：
【数４】
2017519393.tif 000006
ここで、Ｈｉ０はＦＣＵ１１からＣＰＥ  ＣＰＥｉへの結合関数を表し、ＨｉｉはＣＰＥ  ＣＰＥｉ内のエコー結合関数を表し、
【数５】
2017519393.tif 000007
はＦＣＵ１１における下流送信電力を表し、
【数６】
2017519393.tif 000008
はＣＰＥ  ＣＰＥｉにおける下流受信電力を表す。
【００５０】
パラメータＨｉ０およびＨｉｉは、ＣＰＥ  ＣＰＥｉにより測定し、ＦＣＵ１１に折り返し報告し、知られている
【数７】
2017519393.tif 000009
および
【数８】
2017519393.tif 000010
と併用して、
【数９】
2017519393.tif 000011
を生成することができる。代替として、受信電力
【数１０】
2017519393.tif 000012
は、ＣＰＥ  ＣＰＥｉによって他のＣＰＥが休止中（ｓｉｌｅｎｔ）である間に測定し、ＦＣＵ１１に折り返し報告することができる。
【００５１】
それらの干渉Ｉｉがなければ、入力信号が、自動ゲイン増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）により、ある係数αでスケーリングされて、ＡＤＣの入力においてある基準電圧Ｖｒｅｆに一致する、すなわちあるいは：
【数１１】
2017519393.tif 000013
となると予想することができる。
【００５２】
電圧基準Ｖｒｅｆは、入力信号の予想されるピーク対平均比（ＰＡＲ：Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ  Ｒａｔｉｏ）を十分に考慮して、ＡＤＣによりサポートされる公称入力電圧範囲に基づいて決定される。
【００５３】
ここで、他のＣＰＥ  ＣＰＥｊから生じる上流−下流間干渉Ｉｉを考慮し、入力信号がやはりある係数βによりスケーリングされて基準電圧Ｖｒｅｆに一致すると仮定すると、
【数１２】
2017519393.tif 000014
が得られ、これは、他の全てのＣＰＥ  ＣＰＥｊが送信中であると仮定した場合の直接信号のゲイン低下β／αが：
【数１３】
2017519393.tif 000015
により与えられることを意味する。
【００５４】
ノイズフロアがＡＤＣの量子化ノイズによりほぼ決まる場合（これは一般的には事実である）、式（６）によりＣＰＥｉにおける予想ＳＮＲ低下が与えられる。この損害を軽減するために、リソースコントローラ１２はＣＰＥを干渉グループに組織化する。
【００５５】
可能な実装として、アルゴリズムは以下のように動作する。所与のＣＰＥｉが犠牲物として選択される。他のＣＰＥ  ＣＰＥｊは、犠牲ＣＰＥ  ＣＰＥｉとのそれぞれの干渉レベル
【数１４】
2017519393.tif 000016
に従って、最も弱い干渉源から最も強い干渉源まで整列される。まず、最も弱い干渉源の寄与のみが式（６）に加算され、第１のゲイン低下値が得られる。整列されたリスト内の次の干渉源を最も弱いものと共に追加して処理が反復され、計算されたゲイン低下が所与の閾値を超えるまで同様に続く。閾値の超過を生じさせたこの最後のＣＰＥ、ならびに、これまで寄与が考慮されていない、寄与がさらに高いために同様の超過をやはり生じさせるはずのその他のＣＰＥは、ＣＰＥ  ＣＰＥｉと同じ干渉グループに割り当てられる。さらなる任意選択のステップとして、そのグループの別のＣＰＥを犠牲ＣＰＥとして再度開始し、グループ内容が不変のままであるか、または新たなＣＰＥがグループに追加される必要があるかを確認することができる。アルゴリズムは、これまでいずれの干渉グループにも割り当てられていない別のＣＰＥを次の犠牲ＣＰＥとして、全てのＣＰＥが干渉グループに適切に組織化されるまで、継続する。
【００５６】
干渉グループが単一のＣＰＥを、他の全てのＣＰＥから生じる総干渉が設定された閾値を超えない場合にのみ、含み得ることに留意されたい。
【００５７】
代替として、直接受信信号電力を考慮することなく、所与の犠牲ＣＰＥおよびその他のＣＰＥの間の個別結合損失を概算し、犠牲ＣＰＥへの個別結合損失が所定の閾値より低いＣＰＥを、犠牲ＣＰＥと同じ干渉グループ内のものとして選択することができる。このアルゴリズムはより単純だが、精度はより低い。
【００５８】
図示の例のように、ＣＰＥ４１および４２は、それらの下流通信について被害を受ける可能性がある−２３ｄＢの経路損失を互いから受けるので、干渉グループＧ１にグループ化される。ＣＰＥ４３および４４は、−３１ｄＢの境界ケースである場合があり、同じ干渉グループＧ１に追加されるまたはされない場合がある。説明のために、この経路損失は十分に高いことが仮定され、それらは異なる干渉グループＧ２に追加される。ＣＰＥ４５および４６は、それらの経路損失が−５５ｄＢであるので、ＣＰＥ４１−４４の下流通信に大きく損害を与えることが予想されない。したがって、ＣＰＥ４５および４６は、第３の干渉グループＧ３にグループ化される。ＣＰＥ４７は、他の全てのＣＰＥから生じる干渉が許容可能とみなされるので、干渉グループＧ４内で単独になる。対応する干渉グループＧ１−Ｇ４が図１に示されている。
【００５９】
さらに代替として、リソースコントローラ１２は、ケーブル装置で実施された干渉測定に基づいて、ＣＰＥを干渉グループに組織化することができる。干渉測定は、オンライン、オフライン、または特定の初期化または診断フェーズ中に実施することができる。
【００６０】
たとえば、ＣＰＥ４１−４７およびＦＣＵ１１は、パイロットシンボルを変調するために、相互に直交したパイロットシーケンス、たとえばウォルシュ−アダマールシーケンスから得られるものが割り当てられる。パイロットシンボルのパイロットキャリアは、それぞれのパイロットシーケンスからの連続的なパイロット桁（ｐｉｌｏｔ  ｄｉｇｉｔ）によって４−ＱＡＭ変調され、２つの複素コンステレーション点、すなわち「＋１」に対応する「１＋ｊ」または「−１」に対応する「−１−ｊ」の一方を送信する。
【００６１】
パイロットシンボルは、予約シンボル位置の間にケーブル装置に接続された全ての送受信機によって同期して送信される。全周波数範囲にわたる干渉を特性評価するために、パイロットキャリアは、共通のキャリアセットの代表キャリアであり、どのキャリアがそれぞれのＣＰＥとの実際のデータ通信に使用されるかを問わない。
【００６２】
パイロットシンボルの送信中に、送受信機は、受信されたパイロットシンボルのスライサーエラーも測定する。スライサーエラーは、各パイロットシンボルの各々のパイロットキャリアに対して測定され、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テレーション点との間、または受信された周波数サンプルと、送信に使用された、知られているコンステレーション点との間の差分ベクトルの実部および虚部の両方を備える。次いで、連続して測定されるスライサーエラーは、リソースコントローラ１２に折り返し報告される。何らかの周波数間引きを、エラー報告のサイズを削減するために使用することができる。
【００６３】
また、ＣＰＥのＡＦＥにおける任意の信号クリッピングおよび対応する推定の偏りを回避するために、パイロット信号の電力を徐々に増加させることもできる。
【００６４】
所与の犠牲ＣＰＥ  ＣＰＥｉにより測定される連続したエラーサンプルは、次に、所与の干渉するＣＰＥ  ＣＰＥｊにより使用される対応するパイロットシーケンスと、その特定のＣＰＥ  ＣＰＥｊからの寄与を（何らかの電力正規化の後に）取得するために関連付けられる。パイロットシーケンスは相互に直交しているので、他の干渉ＣＰＥからの寄与はこの関連付けステップの後にゼロに減少する。
【００６５】
したがって、リソースコントローラ１２は、ＦＣＵ１１およびそれぞれのＣＰＥ４１−４７の間、ならびにそれぞれのＣＰＥ４１−４７の間の結合関数の振幅対周波数の正確な知識を得ることができる。次いで、この情報は、ＣＰＥを干渉グループに適切に組織化するために使用される。この解決方法は、トポロジのデータが維持される必要がないので、さらに有利である。
【００６６】
代替として、それぞれのＣＰＥ４１−４７により１つずつ順次送信されるパイロット信号を使用することができる。パイロット信号を変調するために、たとえば擬似ランダム２進シーケンス（ＰＲＢＳ：Ｐｓｅｕｄｏ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を用いることができる。正確な送信周波数サンプル、ひいては対応するエラーベクトルを決定するために、ＰＲＢＳは受信側で再生成することができる。
【００６７】
干渉グループが適切に定義されると、リソースコントローラ１２は、各干渉グループ内でいくつかの伝送制約を課し、所与の干渉グループの任意のＣＰＥからの上流送信が、同じの干渉グループの他の任意のＣＰＥへの下流送信と衝突しないように構成される。しかしながら、所与の干渉グループの任意のＣＰＥからの上流送信は、その同一のＣＰＥへの下流送信と同時に行われることがある。より正式には、これは数学的には以下の割り当て制約となる：
∀｛ｔ，ｋ｝，∃ｉ∈Ｇｋ：Ｕｔｉ≠φ→∀ｊ≠ｉ∈Ｇｋ：Ｄｔｊ＝φ  （７）、または
∀｛ｔ，ｋ｝，∃ｉ∈Ｇｋ：Ｄｔｉ≠φ→∀ｊ≠ｉ∈Ｇｋ：Ｕｔｊ＝φ  （８）、
ここでもやはり、ＤｔｉおよびＵｔｉはそれぞれ、時間間隔ｔ中のユーザｉとの下流および上流通信用のそれぞれのキャリアセットを表し、｛Ｇｋ｝ｋ＝１．．Ｋは干渉グループのセットを表す。
【００６８】
図２Ａに、全二重伝送に典型的には使用される第１の割り当て方式が示されている。説明を簡単にするために、ＣＰＥ４１−４４のみ、ならびに対応する干渉グループＧ１＝｛４１，４２｝およびＧ２＝｛４３，４４｝が考慮される。水平の時間軸は、時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４などに分割され、垂直の周波数軸は、周波数ブロックＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４などに分割される。次いで、ＴＲＢは、特定の周波数ブロックおよび特定の時間間隔の組合せとして定義され、図２Ａに四角１０１として示されている。同一のＴＲＢを上流および下流通信の両方に割り当てることができるので、ＴＲＢの四角は対角線で等分され、左上の部分は下流通信（ＤＳ）を指し、右下の部分は上流通信（ＵＳ）を指す。ＴＲＢごとに、下流通信用にそのＴＲＢを割り当てられるユーザは左上角に記載され、上流通信用にそのＴＲＢを割り当てられるユーザは右下角に記載される。ユーザは、ＣＰＥ４１−４４についてそれぞれ１から４の範囲のインデックスによって識別される。
【００６９】
全二重伝送では、各ユーザは典型的には、上流および下流通信の両方について専用の周波数帯域が割り当てられる。すなわち、ユーザ１−４は、全ての時間間隔中に、それぞれ周波数ブロックＦ１−Ｆ４を使用する。それにもかかわらず、上述のように、そのような平凡な割り当て方式は、それぞれのＣＰＥにおいて量子化ノイズのかなりの増加を生じさせることになる。この問題を緩和するためには、任意の送信時間間隔中に制約（７）および（８）に従うより巧みな割り当て方式が設計される必要がある。
【００７０】
図２Ｂに、本発明による第１の例示的な割り当て方式が示されている。時間間隔Ｔ１中に、ユーザ１（またはＣＰＥ４１）は、下流および上流通信の両方のために周波数ブロックＦ１およびＦ２が割り当てられる。その同じ時間間隔中に、ユーザ１と同じ干渉グループに属するユーザ２（またはＣＰＥ４２）は、休止中となり、これにより制約（７）および（８）に従う。同様に、時間間隔Ｔ１中に、ユーザ３（またはＣＰＥ４３）は、下流および上流通信の両方のために周波数ブロックＦ３およびＦ４が割り当てられ、同様に、ユーザ３と同じ干渉グループに属するユーザ４（またはＣＰＥ４４）は、休止中となる。
【００７１】
時間間隔Ｔ２中に、方式が反転されて、ユーザ２ならびにユーザ４が通信できるようになり、このときユーザ１ならびにユーザ３が休止中となって制約（７）および（８）に従う。
【００７２】
見ることができるように、この割り当て方式は、各ユーザが各通信方向においてなおも４つのＴＲＢを割り当てられるので、全二重伝送に期待される性能を実現しつつ、近傍の端末からの強い干渉を回避する。
【００７３】
もちろん、それぞれのユーザとの間で送信されるトラフィックの実際の量を考慮することができ、ユーザ２が時間間隔Ｔ２中に送信するものも受信するものも持たない場合、周波数ブロックＦ１およびＦ２は時間間隔Ｔ１中のようにユーザ１に割り当てられたままとすることができる。さらに、割り当ての時分割の態様に関する可能な待ち時間の制約、ならびに所与のユーザに割り当てられる下流および／または上流ＴＲＢの最大量を制限し得るそれぞれのサービスのグレードを考慮することができる。
【００７４】
図２Ｃに、本発明による第２の割り当て方式が示されている。時間間隔Ｔ１中に、ユーザ１はこのとき下流通信用に周波数ブロックＦ１が割り当てられており、上流通信用に周波数ブロックＦ１およびＦ２が割り当てられている。周波数ブロックＦ２は、ユーザ１が上流に送信中であるために、ユーザ２により下流通信用に使用できないので、別の干渉グループに属するユーザ３に再割り当てされる。同様に、周波数ブロックＦ３およびＦ４はユーザ３に上流通信用に割り当てられ、周波数ブロックＦ３はユーザ３に下流通信用に割り当てられる。同様に、制約（７）および（８）を考慮するとユーザ４により使用できない周波数ブロックＦ４は、ユーザ１に再割り当てされる。
【００７５】
時間間隔Ｔ２中に、ユーザ２はこのとき、周波数ブロックＦ１およびＦ２の両方で上流に送信し、周波数ブロックＦ２で下流に送信することが許可される。下流周波数ブロックＦ１は、最初はユーザ１に割り当てられていたが、別の干渉グループに属するユーザ４に再割り当てされる。同様に、上流周波数ブロックＦ３およびＦ４ならびに下流周波数ブロックＦ４はユーザ４に割り当てられ、下流周波数ブロックＦ３はユーザ２に再割り当てされる。
【００７６】
同様に、この割り当て方式は、各ユーザが各通信方向においてなおも４つのＴＲＢを割り当てられるので、全二重伝送に期待される性能を実現しつつ、近傍の端末からの強い干渉をなおも回避する。
【００７７】
図２Ｄに、本発明による第３の代替的な割り当て方式が示されている。時間間隔Ｔ１中に、ユーザ１は下流通信用に周波数ブロックＦ１−Ｆ４が割り当てられ、ユーザ３は上流通信用に周波数ブロックＦ１−Ｆ４が割り当てられる。時間間隔Ｔ２中に、ユーザ２は下流通信用に周波数ブロックＦ１−Ｆ４が割り当てられ、ユーザ４は上流通信用に周波数ブロックＦ１−Ｆ４が割り当てられる。時間間隔Ｔ３中に、ユーザ３は下流通信用に周波数ブロックＦ１−Ｆ４が割り当てられ、ユーザ１は上流通信用に周波数ブロックＦ１−Ｆ４が割り当てられる。そして最後に、時間間隔Ｔ４中に、ユーザ４は下流通信用に周波数ブロックＦ１−Ｆ４が割り当てられ、ユーザ２は上流通信用に周波数ブロックＦ１−Ｆ４が割り当てられる。同様に、これらの時間間隔のいずれの間にも制約（７）および（８）が守られ、同様に各ユーザは各通信方向においてなおも４つのＴＲＢが割り当てられる。
【００７８】
干渉グループが（干渉グループＧ４のように）１つのデバイスのみを含む場合、自明に、伝送制約がそのデバイスに課されないことに留意されたい。また、通信制御および管理専用の追加の周波数帯域があってもよい。この帯域から非常に少数のキャリアしか割り当てられる必要がなく、したがって、生じる干渉のレベルがかなり低いままであることを期待することができる。これにより、これらの制御キャリア（すなわち、制御トラフィックの搬送用のキャリア）に対して、データキャリア（すなわち、ユーザペイロードトラフィックの搬送用のキャリア）とは別の割り当てパラダイムを使用することができる。
【００７９】
詳細な説明は同軸通信に焦点を当てているが、本発明は無線通信にも同様に適用可能であることにさらに留意されるべきあり、とはいえ、ユーザ端末の干渉グループへのグループ化が、ユーザモビリティおよびダイナミクスを考慮するとより複雑になると予想される。
【００８０】
「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、以降列挙される手段に限定されるものとして解釈されるべきではないことにさらに留意されたい。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、コンポーネントＡおよびＢのみからなるデバイスに限定されるべきではない。これは、本発明に関して、デバイスの関連するコンポーネントがＡおよびＢであることを意味する。
【００８１】
「接続された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は、直接接続のみに限定されるものと解釈されるべきではないことにさらに留意されたい。したがって、「デバイスＢに接続されたデバイス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ている、および／またはその逆である、デバイスもしくはシステムに限定されるべきではない。これは、Ａの出力およびＢの入力、および／またはその逆の間に経路が存在し、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。
【００８２】
説明および図面は、単に本発明の原理を例示するにすぎない。したがって、本明細書では明示的に説明したり図示したりしないが、本発明の原理を具体化する様々な構成を当業者が考案できるであろうことは理解されよう。さらに、本明細書に列挙された全ての実施例は、主に、本発明の原理および本発明者（ら）により当技術の促進へ捧げられた概念を理解する際に読者を補助するという教育上の目的のためのものにすぎないことが明らかに意図されており、そのように具体的に列挙された実施例および条件に限定されないものと解釈されたい。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにそれらの具体的な実施例を列挙する本明細書の全ての記述は、それらの均等物を含むものとする。
【００８３】
図面に示された様々な要素の機能は、専用のハードウェアを用いて、ならびに適切なソフトウェアととともにソフトウェアを実行可能なハードウェアを用いて提供され得る。機能は、プロセッサにより提供されるとき、単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、または一部が共有され得る複数の個別プロセッサにより、提供され得る。さらに、プロセッサは、ソフトウェアを実行可能なハードウェアを排他的に指すよう解釈されるべきではなく、暗黙的に、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）などを含み得る。従来のおよび／またはカスタムの他のハードウェア、たとえば読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性ストレージもまた含まれ得る。
【図１】
2017519393.tif 000017
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2017519393.tif 000021
【国際調査報告】
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2017519393.tif 000023