(57)【要約】  ベクタリングを用いて、通信システムにおける不連続動作を支援する方法、装置およびシステム。方法、装置および技術は、不連続動作において、非アクティブまたはアクティブであるラインにベクタリングが適合されることが開示されている。いくつかの実施形態において、ベクタリングは、現係数に基づいて修正される。
2016519542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおける複数のラインのクロストークを低減するステップと、
ベクトル化されたグループの構成が変わる場合、前のクロストークの低減に基づいて、クロストーク低減を修正するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記クロストークを低減するステップは、前記ベクトル化されたグループのラインを介して送信する前のクロストーク事前補償、または、前記ベクトル化されたラインから信号を受信した後のクロストーク等化の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記クロストーク低減を修正するステップは、ラインの集合における全ラインがアクティブである場合に対して、ラインの前記集合のうちサブセットのラインのみがクロストーク低減係数に基づいてアクティブである場合に、クロストーク低減を行う、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記クロストーク低減係数は、プレコーダ係数または等化係数の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ラインの前記集合のうちの１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２２によって事前補償され、
【数２２】
2016519542.tif 000024
ｘａｉはアクティブラインａに送られる信号であり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｉは非アクティブなラインを示し、ｕａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
ラインの前記集合のうちの１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２３によって事前補償され、
【数２３】
2016519542.tif 000025
マトリックス反転について以下の数２４によって近似が使用され、
【数２４】
2016519542.tif 000026
ｘａはアクティブラインに送られた信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、請求項３または４に記載の方法。
【請求項７】
前記集合のラインのうち１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２５によって予め補償され、
【数２５】
2016519542.tif 000027
Ｈはチャネルマトリックスであり、前記プレコーディングは非線形プレコーディングであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、請求項３または４に記載の方法。
【請求項８】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２６によってキャンセルされ、
【数２６】
2016519542.tif 000028
【数２７】
2016519542.tif 000029
数２７は補正された受信信号であり、ｙａは受信信号であり、Ｇは前記集合の全ラインがアクティブのときの等化マトリックスである、請求項３または４に記載の方法。
【請求項９】
電力割当の更新を行うステップをさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記更新は、スケールファクターに基づいて行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ベクトル化されたグループの構成の変更は、不連続動作によって生じる、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
トランシーバと、
ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおいて複数のラインのクロストークを低減し、前記ベクトル化されたグループの構成の変更の場合、前のクロストーク低減に基づいて前記クロストーク低減を修正するよう適合されるクロストーク低減回路とを備える、装置。
【請求項１３】
前記クロストーク低減回路は、前記ベクトル化されたグループのラインを介して信号を送信する前にクロストークを事前補償するためのクロストーク事前補償、または、前記ベクトル化されたグループのラインから信号を受信した後クロストークをキャンセルするためのクロストーク等化の少なくとも１つを含む、請求項１２の装置。
【請求項１４】
前記クロストーク低減の修正について、前記クロストーク低減回路は、ラインの前記集合のうち全ラインがアクティブである場合に対して、クロストーク低減係数に基づいて、ラインの前記集合のうちサブセットのラインがアクティブである場合に、前記クロストーク低減を行うよう適合される、請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記クロストーク低減係数は、プレコーダ係数および等化係数の少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数２８によって事前補償するよう適合され、
【数２８】
2016519542.tif 000030
ｘａｉはアクティブラインに送信された信号であり、Ｐは事前補償マトリックスであり、ｉは非アクティブラインを示し、ｕａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数２９によってクロストークを事前補償するよう適合され、
【数２９】
2016519542.tif 000031
マトリックス反転について、以下の数３０による近似が使用され、
【数３０】
2016519542.tif 000032
ｘはアクティブラインに送られた信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕａは前記アクティブラインに送られたデータ信号のベクトルである、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１８】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数３１によってクロストークを事前補償するよう適合され、
【数３１】
2016519542.tif 000033
Ｈは前記チャネルマトリックスであり、前記プレコーディングは非線形プレコーディングであり、ｘはアクティブラインに送られた信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕａは前記アクティブラインに送られたデータ信号のベクトルである、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１９】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数３２によってクロストークをキャンセルするよう適合され、
【数３２】
2016519542.tif 000034
【数３３】
2016519542.tif 000035
数３３は補正された受信信号であり、ｙａは受信信号であり、Ｇは前記集合の全ラインがアクティブのときの等化マトリックスである、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置は、電力割当の更新を行うよう適合される、請求項１２〜１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記更新は、スケールファクターに基づいて行われる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置は、不連続動作によって生じるベクトル化されたグループの構成の変更に応答するよう適合される、請求項１２〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記装置は、配布ポイントに含まれる、請求項１２〜２２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本出願は、ベクタリングを用いた通信システムにおける不連続動作（discontinuous operation）に関連する方法、装置およびシステムに関する。
【０００２】
〔背景技術〕
デジタル加入者線（ＤＳＬ）技術は、ＡＤＳＬ、ＡＤＳＬ２、ＶＤＳＬ、ＶＤＳＬ２などのように、そのすべての歴史の中で、顧客により多くのブロードバンドサービスを提供する目的で、ビットレートを増加しようとしてきた。残念ながら、セントラルオフィス（ＣＯ）から顧客宅内（ＣＰＥ）まで展開される銅ループは、かなり長く、数Ｍｂ／秒以上のビットレートでデータの送信は可能ではない。ビットレートを増加させるために、現代のアクセスネットワークは、一般的に、この出願において、配布ポイント（ＤＰ）とも呼ばれる、ストリートキャビネット、ＭＤＵ−キャビネットおよび類似の構成を使用する。キャビネットは、マルチギガビットパッシブ光ネットワーク（ＧＰＯＮ）のように、高速バックボーン通信回線によりＣＯに接続されており、顧客宅内の近くに設置されている。これらキャビネットまたは他のＤＰから、このような超高ビットレートＤＳＬ（ＶＤＳＬ）などの高速ＤＳＬシステムが採用される。現在のＶＤＳＬシステム（ＩＴＵ−Ｔ  推奨  Ｇ．９９３．２）は、約１ｋｍの動作範囲を有し、数十の範囲のＭｂ／秒のビットレートを提供する。キャビネットから採用されるＶＤＳＬシステムのビットレートを増加させるために、最近のＩＴＵ−Ｔ推奨のＧ．９９３．５は、方向あたり１００Ｍｂ／秒までビットレートを増加させることを可能にするベクトル伝送が規定されている。
【０００３】
アクセス通信マーケットにおける最近の動向は、１００Ｍｂ／秒が十分ではなく、１．０Ｇｂ／秒までのビットレートが必要であることを示している。ＣＰＥに接続する銅のペアが５０−１００ｍ程の短い場合、これは、現在の技術に基づいてのみ達成することができる。とても短いループを使用した動作は、少数の顧客に提供する配布ポイント（ＤＰ）と呼ばれる多くの小さなストリート／ＭＤＵ  キャビネットの設置を必要とする。
【０００４】
ベクタリング（vectoring）は、高ビットレートを得るために有用である遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）を軽減するために、ＤＰのオペレーティングシステムにおいて使用される。ベクタリングを実行するために、ＤＰから採用される全ラインからの送信は、同期している（全ダウンストリーム送信は、時間で割り当てられ、全アップストリーム送信は、時間で割り当てられる）。さらに、ダウンストリーム方向において、ベクタリングは、（ＤＰにおいて）送信信号をプレコーディングすることによって実施され、自データおよび他のラインによって生成されたＦＥＸＴのキャンセル信号の送信を含む。アップストリーム方向において、全ラインから受信した信号は、ＦＥＸＴ構成要素を除去するためにＤＰで処理される（クロストークキャンセルまたはイコーラゼイションと呼ばれる。）。ベクタリング技術の記載の詳細は、例えばＶＤＳＬ２のＧ．９９３．２に規定されているが、他の通信プロトコルが適用可能である。
【０００５】
短いループを使用するオペレーションは、最近の分析によって示されるように、８−１６のような少数の顧客に提供する多くの小さなＤＰの設置を必要とする。いくつかの場合において、２４または３２のような多くのユーザが存在していてもよい。ＤＰは、とても柔軟性のある設置慣行が可能であるならば、有用である。つまり、空調なしで、軽量で、ポールまたは家の壁、または地下に設置するのが容易である。これらの柔軟な接続プランの最も困難な問題は、ＤＰに電源を供給することである。これまで意図した解決策は、ＤＰの機器が、接続された顧客によって供給されるとき、いわゆる「逆給電（reverse feeding）」である。
【０００６】
ＤＰの小さな内部空間と逆給電の使用は、ＤＰの電力消費にかなりの制限を伴うかもしれない。このため、消費電力を低減するための特別な手段が開発され、新しいものが開発中である。本願は、不連続動作と呼ばれる電力節約の効率的な方法に関する。
【０００７】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、いくつかの実施形態による通信システムを示す図である。
【０００８】
図２は、不連続動作を説明するための図である。
【０００９】
図３は、プレコーダマトリクスの２組を使用して回線上の送信を示す図である。
【００１０】
図４は、実施形態における単一の配布ポイントポートのプレコーダを示す図である。
【００１１】
図５Ａ，５Ｂは、配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比のシミュレーションを示す図である。図５Ａにおいて、全ラインは、アクティブであり、図５Ｂにおいて、１ラインが無効である。
【００１２】
図６は、マトリクス係数の更新後、図５の例の動作を示す図である。
【００１３】
図７Ａ，７Ｂは、非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインについての信号対雑音比を示す図である。図７Ａにおいて、全ラインはアクティブであり、図７Ｂにおいて、１ラインが無効である。
【００１４】
図８は、トムリンソン−ハラシマプレコーダを有するダウンストリームシステムモデルを示す図である。
【００１５】
図９Ａ，９Ｂは、非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比を示す図である。図９Ａにおいて、全ラインはアクティブであり、図９Ｂにおいて、２ラインが無効である。チャネルマトリックスが更新され、無効のラインがプレコーダに追加された最後のものである。
【００１６】
図１０は、実施形態における単一の配布ポイントポートの受信装置を示す図である。
【００１７】
図１１は、ダウンストリーム方向にプレコーダの設定と更新を示す図である。
【００１８】
実施形態は、添付の図の参照により以下に詳細に記載される。これら実施形態は、単に例示として提供され、限定的に解釈されるべきではないことに留意すべきである。例えば、実施形態が多くの詳細、特徴または要素を有するように記載されているが、他の実施形態において、これらの詳細、特徴または要素が省略および／または代わりの特徴または要素によって置き替えられていてもよい。
【００１９】
以下で説明する通信接続は、直接的な接続または間接的な接続であってもよく、すなわち特定の種類の信号を送信するための接続の一般的な機能が保存される限り、接続は、追加の介在する要素の有無は関係ない。接続は、特に断りのない限り、無線接続または有線ベースの接続であってもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、不連続動作を使用したシステムにおけるベクタリング係数、例えばプリコーディング係数を更新するための効率的な能力が議論されてもよい。例えば、プリコードマトリックスは、アクティブラインに基づいて更新されてもよい。
【００２１】
他の実施形態において、他の技術が採用されてもよい。図面を参照して、図１には、本実施の形態における通信システムが示されている。図１のシステムは、複数のＣＰＥユニット１４〜１６と通信するプロバイダ装置１０を含む。３つのＣＰＥユニット１４〜１６が図１に示され、これは例としてのみ機能し、任意のＣＰＥユニットが設けられても良い。プロバイダ装置１０は、中央オフィス機器、配布ポイント（ＤＰ）内の装置またはプロバイダ側で使用される任意の装置であってもよい。プロバイダ装置１０が配布ポイントの一部である場合、例えば光ファイバ１１０を介してネットワークからデータを受信し、ネットワークにデータを送信してもよい。他の実施形態において、他の種類の接続が使用されてもよい。
【００２２】
図１の実施形態において、プロバイダ装置１０は、通信接続１７〜１９を介してＣＰＥ通信ユニット１４〜１６と通信するための複数のトランシーバ１１〜１３を含む。通信接続１７〜１９は、例えば銅線、例えば銅線のツイストペアである。通信接続１７〜１９を介した通信は、離散マルチトーン変調（ＤＭＴ）および／または直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）のようなマルチキャリア変調方式におる通信であってもよい。例えばＡＤＳＬ、ＶＤＳＬ、ＶＤＳＬ２、Ｇ．ＦａｓｔなどのようなｘＤＳＬ通信。すなわち、データが複数のキャリアにおいて変調される通信はトーンと呼ばれる。いくつかの実施形態において、通信システムは、図１のブロック１１１（例えば、プレコーダまたはイコライザのようなクロストーク低減回路）によって示されるように、ベクタリングを使用してもよい。ベクタリングは、クロストークを低減するために、送信および／または受信される信号の結合処理を含む。
【００２３】
プロバイダ装置１０からＣＰＥユニット１４〜１６までの通信方向は、ダウンストリーム方向と呼び、ＣＰＥユニット１４〜１６からの通信方向は、アップストリーム方向と呼ぶことにする。ダウンストリーム方向のベクタリングは、クロストーク事前補償（crosstalk precompensation）と呼ばれ、ダウンストリーム方向におけるベクタリングは、クロストークキャンセル（crosstalk cancellation）または等化（equalization）と呼ばれる。
【００２４】
プロバイダ装置１０および／またはＣＰＥユニット１４〜１６は、従来の通信システムで使用される通信回路（図示せず）、例えば変調、ビットローディング、フーリエ変換等のための回路を含んでいても良い。
【００２５】
いくつかの実施形態において、通信接続１７〜１９を介した通信は、フレームベースの通信である。複数のフレームは、スーパーフレームを形成してもよい。いくつかの実施形態において、通信は、後述する時分割複信を使用する。
【００２６】
いくつかの実施形態において使用される他の方法、不連続動作の他に、電力を節約する方法の１つであり、例えばＤＳＬラインである。時分割複信（ＴＤＤ）は互い違いに送信する。つまり、ＴＤＤフレームと呼ばれる送信時間の単位は、ダウンストリーム送信機会（ＤＳ＿ＴＯ）およびアップストリーム送信機会（ＵＳ＿ＴＯ）と呼ばれる２つの部分に分けられる。ＤＳ＿ＴＯは、ダウンストリーム送信が生じる期間であり、ＵＳ＿ＴＯは、アップストリーム送信が生じる期間である。不連続動作により、ＴＯまたはＴＯの一部の間、データが送信されないとき、従来のシステム（フレームパディング（frame padding））で行われるように、アイドルシンボルによって時間のギャップを埋めるのではなく、送信を停止する。
【００２７】
不連続動作により、特定のＴＤＤフレームの間に特定のラインに送信されたシンボルの数は、異なっていてもよく、図２に示される。図２は、アクティブ送信が期限切れになることを示すマーカーを示す。また、多くの連続したＴＤＤフレームの送信の継続期間は、予め設定され、管理通信中に、ＣＰＥに示される（ＴＤＤフレームにおいて送信されたシンボルの数を示す）。この場合、アイドルシンボル（パディング（padding））は、利用可能なデータを送信するために必要なシンボル数が通信値より少ないフレームに追加される（破線を用いて、図２の右手側に示される）。本実施形態におけるマーカーおよびアイドルシンボルは、同時に使用されることは想定されていないことに留意すべきである。
【００２８】
本実施形態における不連続動作の使用は、電力節約のために有益であり、特にアクティブユーザとビットレートの数を変更するサービスにとって有益である。ＤＰから採用される超高ビットレートシステムについて、さらなる技術は、ベクタリングを使用して、不連続動作を容易にするよう提供される。
【００２９】
不連続動作は、前に提案され、規定されていた。送信のためのデータが利用可能でないときにラインをパワーオフしている間、送信に利用可能なユーザデータがあるときに、シンボルを送信するための能力を提供する。したがって、不連続動作を用いて、特定のＴＤＤフレームの間、ベクトル化されたグループの特定のラインを介して送信されるシンボルの数が異なる。この意味において、ベクタリングが使用されている場合、ベクトル化されたバインダのライン数は、シンボルごとに変化し、ベクタリングに関連するプレコーディング／ポストコーディングは、シンボルごとに更新される必要があり、シンボルごとのベクトル化されたグループのラインの組を変更することと同じである。従来のアプローチの全てのラインにおけるプレコーダの頻繁な更新は、超高速処理能力または事前に計算されたプレコーダ係数を記憶するための大きな余分なメモリを必要とする。両方法は、高電力消費と余分な複雑さを伴う。
【００３０】
図３に示される他の従来のアプローチは、第２の方法を使用する。記憶された係数を低減するための目的で使用される。記憶された係数の１組のセットの数を低減するための目的において、ラインをグループ化するよう提供され、パディングを適用し（グループの数を最小限にするため）、ＴＤＤフレームの間、少ない時間でプリコーディングマトリックスを更新する（図３参照）。
【００３１】
図３において、２つのグループのラインがあり、パディングシンボルは、各グループの送信シンボルと同じ数の小さなグループ（２−３）を形成するために追加される。アイドルシンボル（パディング）は、通常のデータシンボルと同じ電力で送信され、そのようなアプローチで電力の節約を低減する。特定のラインの帯域が増加または実質的に減少される場合、再グループ化が必要となる。各グループについてのプレコーダマトリックスは記憶され、グループ割当の間保持されてもよい。これは、パディングが実質的に潜在的な省電力に低減する一方、従来のシステムの柔軟性を制限するかもしれない。
【００３２】
実施形態において、プレコーダマトリックス（ダウンストリーム方向）およびデコーダマトリックス（アップストリーム方向）を更新する具体的な方法は、少しの係数が更新され、更新処理における特定の順序が余分な電力および複雑さがないことが可能になるよう提案される。このように、マトリックス係数を再計算することなく、いくつかの実施形態が強力な計算（および高消費電力）を回避し、シンボルベースでマトリックスを変更する。いくつかの実施形態において、これは、各ＴＤＤフレームにおいて、送信シンボルの数を選ぶときに完全な柔軟性を提供する。いくつかの実施形態における方法は、信頼性があり、サービスの質（ＱＯＳ）を保証し、ＤＰおよびＣＰＥの両方で、効率的な省電力効率を提供する。
【００３３】
次に、ダウンストリームのベクトル化された動作について説明する。
【００３４】
いくつかの実施形態におけるダウンストリームベクタリングの機能モデルは、図４に示されている（ＬＤは、ラインドライバの略で、ＡＦＥについてはアナログ・ウロントエンド、ＩＦＦＴについては、逆高速フーリエ変換である。）。ベクトル化されたプレコーダは、ＦＥＸＴ（遠端クロストーク）を補償するために送信器に含まれる。プレコーダの一方の入力は、トーン（i），ｚ（i）におけるラインについての実際の送信信号であり、他の入力は、ベクトル化されたグループからであり、ＦＥＸＴキャンセルを意図している。プレコーダは、プリコーディング係数および他のラインによって生成されるＦＥＸＴを補償するための特別な処理を介して他のラインからの入力をラインiに適用する。
【００３５】
２つのタイプのプレコーダ（つまり、線形および非線形）は、従来使用されている。線形プレコーダにより、ＦＥＸＴキャンセル信号は、バインダ中のＦＥＸＴ結合を示す選択された複素係数の乗算の後、送信信号ｚ（i）に追加される。非線形プレコーダにより、ＭＯＤのような非線形動作は、ノイズに対するベクタリング性能を向上させるために使用される。
【００３６】
不連続動作が使用される場合、各ラインは、各ＴＤＤフレームにおける異なる数のシンボルを送信する。それは、あるシンボル（時間は、図２のライン２について、Ｔ２を示す）から実際のベクトル化されたラインの数が変更することを示す。それは、各シンボルの後に変更してもよい。ラインが送信を停止すると（図２のライン２が時間Ｔ２のとき送信を停止する）、他のラインに生成されたＦＥＸＴに変更を生じさせ、他のすべてのラインにおけるプレコーダ係数は、この変更に対応するよう更新される必要がある。したがって、プリコーディングマトリックスは、いくつかの場合において、更新されたすべてのシンボルである必要がある。
【００３７】
更新に伴う複雑さと処理は、プリコーディングの種類に依存しているかもしれない。最悪の場合、全ての残りのラインのプリコーディングマトリックスは、全ての可能なシンボルの組合せに関連する全マトリックスを保持するための大容量のメモリを必要とするセッションの前の送信機で取得され、記憶される。これは、実用的ではないかもしれない。したがって、上述の従来のアプローチは、複雑性の増加を利用するために、図３に示されるように、ライングルーピングおよびラインパディングを使用する。
【００３８】
不連続動作の間、ＯＮとＯＦＦのラインの切り換えがラインのインピーダンスの本質的な変更を伴わないことに留意すべきである。送信機または受信機のインピーダンスが本質的に変化した場合、バインダにおいて、全ライン間でＦＥＸＴ結合の実質的な変更が生じるかもしれない（特に高周波数で）。これは、係数の更新より前に、チャネルを再推定する必要があるかもしれず、シンボル毎のベースで行うことは不可能である。したがって、以下の説明では、不連続動作の間、ＯＮ／ＯＦＦに関連して実質的なインピーダンスが変更しないことが想定され、その想定は、少なくとも多くの実用的な状況に適用可能な良好な近似である。
【００３９】
インピーダンスが変わらない場合、残っているアクティブラインのマトリックスが更新されないならばベクトル化されたグループから１以上のラインの除去によって実質的な性能低下を生じる。また、低下の特定の値は、プリコーディングの種類に依存する。
【００４０】
図５の例は、線形プリコーディングを使用して、１６ラインバインダーのラインのＳＮＲ低下についてのシミュレーション例を示し、ちょうど１ラインの除去によって生じる。いくつかのラインのＳＮＲ低下は１０ｄＢ以上であり、明らかに受け入れられない（図５Ａは、全ラインがアクティブの状態におけるＳＮＲを示し、図５Ｂは、１つのラインがオフされた状態におけるＳＮＲを示す。）。
【００４１】
再度ＳＮＲを改善するために、マトリックス係数の更新が必要である。関連するマトリックス係数の更新後、図６に示されるように、ＳＮＲは、バスクになる（get bask）。
【００４２】
非線形プレコーディングを使用する１６ラインバインダーについて（いくつかの従来のアプローチで提案されているトムリンソン−ハラシマベクトル化プレコーディング）、グループの１つのラインが無効になった後のＳＮＲの変更は、はるかに劇的である。ＳＮＲの低下は、図７Ａ，７Ｂに示されており、図７Ａは、１つのラインが無効になる前のＳＮＲを示し、図７Ｂは、無効になった後のＳＮＲを示す。
【００４３】
次に、この実施形態における線形プレコーダを用いた不連続動作を述べる。
【００４４】
いくつかの実施形態は、不連続動作を有し、線形プレコーダを使用する方法または装置であり、係数更新のための計算の最小化をもたらし、それによりいくつかの実施形態においてシンボルベースで行われる。
【００４５】
線形プレコーディングを用いて、受信信号数１が以下のように示される。
【００４６】
【数１】
2016519542.tif 000003
【００４７】
【数２】
2016519542.tif 000004
【００４８】
ｕは、プレコーディングの前の送信信号であり、Ｈは、チャネルマトリックスであり、Ｐは、プレコーダマトリックスである。周波数等化（ＦＥＱ）マトリックスＧは、等化を簡単にするために、チャネルマトリックスＨの一部としてみなされる。
【００４９】
いくつかのラインが電力を節約する目的で無効になっている場合、チャネルマトリックスＨおよびプレコーダマトリックスＰの対応する行および列が０に設定される。
【００５０】
したがって、アクティブ（ａ）のラインおよび無効（ｄ）のラインのマトリックスに分ける。ラインの非アクティブの前に、完全なクロストーク事前補償のために、以下が成り立つ。
【００５１】
【数３】
2016519542.tif 000005
【００５２】
Ｉは、主対角線内において、０ではない要素を有するユニタリマトリックスである。無効なラインでは（不連続動作による）、数３が満たされ、異なるマトリックスＰ’ａａを必要とする。
【００５３】
【数４】
2016519542.tif 000006
【００５４】
行列反転補助定理（matrix inversion lemma）に基づいて、数４は、アクティブラインについてマトリックス係数の計算のために設けられる。
【００５５】
【数５】
2016519542.tif 000007
【００５６】
この単純な係数再計算を用いて、マトリックスは、いくつかのラインが無効になったあと、直交性を維持するために減少することができる。１つだけラインが無効になり、Ｐの対角要素が１に等しい場合、数５は以下のように簡単になる。
【００５７】
【数６】
2016519542.tif 000008
【００５８】
本方法が不連続動作のために使用される場合、ラインの非アクティブは、一時的であり、係数の再計算は不利である。しかしながら、数６の演算は、プレコーディング処理に組み込まれる（すなわち、プレコーディング中に乗算と加算の順序を変更することによって実現することができる。）。これは、追加の計算リソースを必要としない。
【００５９】
全アクティブラインについて、以下の式がある。
【００６０】
【数７】
2016519542.tif 000009
【００６１】
ｘは、プレコーディング後の送信信号（ｓ）である。１つの信号ラインについての送信信号は、数７によって与えられる。
【００６２】
【数８】
2016519542.tif 000010
【００６３】
１つのラインが非アクティブのとき、以下の式を得る。
【００６４】
【数９】
2016519542.tif 000011
【００６５】
したがって、残りのアクティブなラインについて、１つのラインが非アクティブ（不連続のとき）の場合、以下の式を得る。
【００６６】
【数１０】
2016519542.tif 000012
【００６７】
この式は、全ラインがアクティブのときと同一のプレコーダ係数を使用する。
【００６８】
数９は、プレコーディング出力の計算が、全ラインがアクティブのときと同じ数の多重蓄積（ＭＡＣ動作）を有する。それは、全ラインについて値Ｐａｄ・ｕａが計算され、対応する係数Ｐｉｄによって各ラインについて計測される必要であるためである。
【００６９】
１以上のラインが不連続である場合、数１０は、これが多くのシングルラインの連続的な比アクティブとしてみなされるため、成り立つ。したがって、１以上のラインが非アクティブのとき、アクティブラインについてのＭＡＣ動作の数は、同じである。
【００７０】
連続計算は、数１１におけるマトリックスＰｄｄの行列の反転である。
【００７１】
【数１１】
2016519542.tif 000013
【００７２】
Ｐ−１ｄｄについての係数の再計算を避けるために、数１２における行列反転（matrix inversion）の一次近似が使用される。
【００７３】
【数１２】
2016519542.tif 000014
【００７４】
１以上のラインが無効のときに、対角の１の想定（初期ＰＳＤ正規化の結果）は成り立たない。したがって、この方法は、送信ＰＳＤの変更を生じるかもしれない（プレコーダの出力について）。いくつかのラインは、以前よりも多くの電力を伝える一方、他のラインは少ない電力を伝える。しかしながら、これらＰＤＳの変更は、かなり小さく（２−４ｄＢ）、不連続動作が生じるように、ラインがかなり短い時間有効でランダムに無効である場合、その平均スペクトルは増加しない。
【００７５】
次に非線形プレコーダを有する不連続動作が述べる。
【００７６】
トムリンソン−ハラシマ非線形プレコーダのモデルは、フォワードマトリックス（forward matrix）Ｐｆ、フィードバックマトリックス（feedback matrix）Ｐｂおよび等化対角マトリックス（equalizer diagonal matrix）Ｇとともに図８に示されている。ｎは、ノイズを示す。
【００７７】
非非線形プレコーダマトリックス（ＰｂおよびＰｆ）は、下記の数１３〜１６によって与えられる。係数は、数１３におけるＱＲ分解に基づいて計算される。Ｑは、ユニタリマトリックス（unitary matrix）であり、Ｒは、上三角形マトリックス（upper triangular matrix）である。マトリックスΠは、データストリームの符号化順序を規定する置換マトリックスである。
【００７８】
【数１３】
2016519542.tif 000015
【００７９】
【数１４】
2016519542.tif 000016
【００８０】
【数１５】
2016519542.tif 000017
【００８１】
【数１６】
2016519542.tif 000018
【００８２】
本実施形態において、不連続動作について、符号化順序は、最初に無効なラインが最初にエンコードされるよう選択される。そうすることによって、無効なラインの入力信号が０に設定される場合、対応するモジュロ出力信号（modulo output signal）ｕｍｏｄも等しく０であり、非線形動作は変更されない。
【００８３】
実施形態において、ラインがプレコーディングマトリックスに加えられた順序と逆の順序で不連続である場合、残りのラインのＳＮＲへの影響は、図６に示されるもの（右側）より劇的ではない。すべてのラインを介した送信期間がＴＤＤフレームの開始より前に知られている場合、その技術が可能である（すなわち、既知の値Ｔ１，Ｔ２，．．，ＴＮを用いて、図１の時間Ｔ０より前にマトリックスが計算される場合）。
【００８４】
しかしながら、いくつかの場合において、性能に影響があるかもしれない。これは、信号ＭＯＤ（モジュロ）動作の出力において信号ｕｍｏｄがマトリックスＰｆによって変換され、対応するラインの非アクティブによって生じる低下を避けるために０でなければならないためである。
【００８５】
したがって、いくつかの実施形態は、数１７によって与えられる非アクティブより前に送信されるラインの信号を置換することを含む。
【００８６】
【数１７】
2016519542.tif 000019
【００８７】
プレコーダマトリックスＰｆが変更されない場合、数１７における演算は、残りのアクティブなラインへの送信信号を計算するよう行われる。線形プレコーダの場合に対して、マトリックス（Ｈ−１ａａ・Ｈａｄ）についての追加の係数が必要となる。
【００８８】
【数１８】
2016519542.tif 000020
【００８９】
プレコーダマトリックスのこの変更は、線形プレコーダの場合と同様に、送信ＰＳＤ（パワースペクトル密度）の変更を生じる。線形プレコーダの場合と同様に、本実施形態において、不連続のラインがバインダを介して送信される全電力を減少させるので、有害であると思われない。Ｐｆの更新後、例のシナリオにおいて、ＳＮＲは、改善し、不連続動作前の達成値に戻る。
【００９０】
例が図９Ａ，９Ｂに示される。図９Ａは、全ラインがアクティブである場合を示し、図９Ｂは、２つのラインが無効で、係数を更新することについて開示された技術が適用される場合を示す。
【００９１】
次に、アップストリームベクトル化された動作について述べる。受信機（例えば、ＤＰにおける）の機能モデルが図１０に示されている。デコーダの出力は、ラインから受信した信号の組成であり、マトリックス係数を乗じたすべての他のアクティブラインから受信した信号の合計であり、クロストークキャンセルまたは等化に対応する。
【００９２】
特定のラインの受信機がオフになっている場合、デコーダの対応する入力は０であり、ラインによって運ばれるＦＥＸＴ要素も０である。したがって、ダウンストリームの場合と類似して、受信機は、送信ラインの変更の数に基づいて、デコーダマトリックスの係数を更新する。これは、ダウンストリームの場合にかなり類似している。しかしながら、そのような係数の再計算は、ＦＥＸＴに関連したＳＮＲを向上させながら、いくつかの場合において、いくつかのラインにおける背景ノイズの増加を生じる。少なくとも最も関連性の高い場合について、これは、軽微であると予想される（実際、最も関連性の高い場合、背景ノイズが減少する。）。
【００９３】
次に、クロストークキャンセルまたは等化についてのデコーダマトリックス係数の更新が述べられる。
【００９４】
以下の分析について、不連続動作が使用される場合、無効ラインからのデコーダの入力は、０になる（受信機がオフであるが、ラインのインピーダンスは、（ＦＥＸＴ結合において変化を避けるために）変化しない。）。
【００９５】
いくつかの実施形態における更新マトリックスの係数は、ダウンストリームに類似する方法で、見つけることができる。
【００９６】
数２に類似のアップストリームモデル：
【００９７】
【数１９】
2016519542.tif 000021
【００９８】
ここで、イコライザマトリックスＧは、０ではない対角要素を有し、クロストークキャンセルのために使用される。数５，１９に類似するデコーダの係数補正：
【００９９】
【数２０】
2016519542.tif 000022
【０１００】
数２０における係数再計算の代わりの受信信号の補正：
【０１０１】
【数２１】
2016519542.tif 000023
【０１０２】
受信信号ｙがノイズを含む受信信号からなるため、これは、ノイズ環境を変更する。：Ｈ・ｕ＋ｎ。
【０１０３】
このノイズは、送信ＰＳＤの一時的な増加またはビットローディング変化によって補われる。両方の場合について、追加のプロトコルは、いくつかの実施形態において必要になる。
【０１０４】
いくつかの実施形態において、上述のデコーダマトリックス係数の更新を避けるために、受信機は、ラインに集まったＦＥＸＴ信号がデコーダに追加されるように、動作を継続する。これは、ＡＦＥ、ＦＦＴおよびＯＮの状態のプレコーダを必要とする。ダウンストリーム方向と同様に、使用される周波数スペクトルが１００ＭＨｚに制限される場合、ＡＦＥのダイナミックレンジは、減少する（とても少数のペアが負に近い、または、負のインパルス対ＳＮＲ比率を有するか、それを有するペアがない。）。これは、追加の省電力を与える。
【０１０５】
次に、いくつかの実施形態における高速電力配分の更新について述べる。
【０１０６】
ダウンストリームにおいてＰＳＤ増加およびアップストリームにおいてノイズ増加を避けるために、送信サブキャリアゲインの高速更新は、いくつかの実施形態において使用される。
【０１０７】
ダウンストリーム方向において、送信ゲインは、プレコーダの出力が送信ＰＳＤを乱さないように、プレコーダの入力を計測する。非アクティブのラインについてのスケール係数の更新は、次のＴＤＤフレームのためにＤＰによって予め計算され、ＣＰＥと通信する。
【０１０８】
アップストリーム方向において、ＣＰＥは、次のＴＤＤフレームに含まれる構成について、サブキャリアゲインテーブルの更新を受信する。ダイレクトチャネルが送信機と受信機との間で強いパスと想定される１００ＭＨｚまでの周波数では、このスケーリングは、平均的に性能が向上する。
【０１０９】
線形プレコーダを含む実施形態において、ＤＰにおけるトランシーバは、プレコーダマトリックスを計算し、ベクトル化されたグループの初期化時にＰＳＤを正規化する。さらに、各ＴＤＤフレームにおける各信号の位置ＤＰは、上述の方法を用いて、実際のアクティブラインに基づいたプレコーダマトリックスを更新する。同様に、ＤＰは、初期化の間デコーダマトリックスを計算し、上述の方法を用いて、シンボル対シンボルベースで、それを更新する。
【０１１０】
ＤＰは、１以上のラインが長期間の非アクティブになっている場合、送信ＰＳＤの正規化を調整することができる。ダウンストリーム方向におけるビットローディング調整は、この処理の一部であってもよい。
【０１１１】
線形プレコーダを含む他の実施形態において、特定のＴＤＤフレーム（図１１のフレームＮにおけるライン１，５）またはＴＤＤフレームの特定のグループについて全アクティブラインを考慮に入れて、各ＴＤＤフレームまたは同一のＴＤＤフレームのグループ（図１０）の開始時に、ＤＰはプレコーダ係数を再計算し、ＰＳＤ正規化を更新する。図１０における例について、ＤＰは、セクション５．１．２に規定される方法を用いて、アクティブラインに基づいて、プレコーダマトリックスの３つの更新を行う。アップストリームデコーダマトリックスは、上述の任意の方法を用いて、シンボル対シンボルベースで更新されてもよい。
【０１１２】
ＰＳＤ正規化は、同一のビットローディングを維持することを可能にする範囲内で行われても良い。それ以外の場合、ビットローディングは、ＴＤＤまたはＴＤＤフレームのグループについて調整される必要がある。
【０１１３】
非線形プレコーダを含む他の実施形態において、ＤＰは、ラインの順に、ＴＤＤフレームの間において、不連続である各ＴＤＤフレームまたは横溢のＴＤＤフレームの各グループ（スーパーフレーム）の開始時に、プレコーダ係数を再計算する。図１１におけるシナリオでは、ＴＤＤフレームについて、Ｎラインは、♯５，♯２，♯１，♯３の順にプレコーダされてもよい。ＴＤＤフレーム（Ｎ＋１）について、♯６，♯５，♯２，♯１，♯３の順にプレコードされてもよい。各アップデートにおいて、ＤＰは、上述の任意の方法を用いて、適切にフィードフォワードマトリックスＰｆを修正する。
【０１１４】
ＰＳＤ正規化は、同一のビットローディングを維持することが可能な範囲で行われてもよい。それ以外の場合、ビットローディングは、調整される必要がある。これは、同一のＴＤＤフレームのグループについての可能であり、ＰＳＤ正規化は、再計算され、ビットローディングの変更は、ＣＰＥと交換される。
【０１１５】
他の実施形態において、同一のＴＤＤフレームについてプレコーダを更新するために、パディングは、いくつかのフレームのいくつかの送信に加えられる。すべての上述の実施形態において、受信機からの動作は、ビットローディングまたはサブキャリアゲインが修正されるとき以外、必要ではない。ビットローディングの新たな値およびゲインを交換する方法は、些細なことであり、本発明の範囲を超えている。
【０１１６】
実施形態は、特別なプレコーディング更新技術（方法およびアルゴリズム）およびこれら更新に関するプロトコルを導入する。提案の実施形態は、新しいＧ．ｆａｓｔ基準の一部として提示する。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、不連続動作を採用するベクトル化補正ネットワークが提供される。方法または装置は、プレコーダマトリックスを更新し、係数が更新される必要があるデコーダまたはポストコーダのマトリックスを更新する。
【０１１８】
上述の実施形態は、例として提供し、他の技術が同様に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】いくつかの実施形態による通信システムを示す図である。
【図２】不連続動作を説明するための図である。
【図３】プレコーダマトリクスの２組を使用して回線上の送信を示す図である。
【図４】実施形態における単一の配布ポイントポートのプレコーダを示す図である。
【図５Ａ】配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比のシミュレーションを示す図である。
【図５Ｂ】配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比のシミュレーションを示す図である。
【図６】マトリクス係数の更新後、図５の例の動作を示す図である。
【図７Ａ】非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインについての信号対雑音比を示す図である。
【図７Ｂ】非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインについての信号対雑音比を示す図である。
【図８】トムリンソン−ハラシマプレコーダを有するダウンストリームシステムモデルを示す図である。
【図９Ａ】非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比を示す図である。
【図９Ｂ】非線形プレコーディングで５０ｍ〜２５０ｍの配布長さを有する１６ラインバインダーについての信号対雑音比を示す図である。
【図１０】実施形態における単一の配布ポイントポートの受信装置を示す図である。
【図１１】ダウンストリーム方向にプレコーダの設定と更新を示す図である。
【図１】
2016519542.tif 000036
【図２】
2016519542.tif 000037
【図３】
2016519542.tif 000038
【図４】
2016519542.tif 000039
【図５Ａ】
2016519542.tif 000040
【図５Ｂ】
2016519542.tif 000041
【図６】
2016519542.tif 000042
【図７Ａ】
2016519542.tif 000043
【図７Ｂ】
2016519542.tif 000044
【図８】
2016519542.tif 000045
【図９Ａ】
2016519542.tif 000046
【図９Ｂ】
2016519542.tif 000047
【図１０】
2016519542.tif 000048
【図１１】
2016519542.tif 000049
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月13日(2015.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおける複数のラインのクロストークを低減するステップと、
ベクトル化されたグループの構成が変わる場合、前のクロストークの低減に基づいて、クロストーク低減を修正するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記クロストークを低減するステップは、前記ベクトル化されたグループのラインを介して送信する前のクロストーク事前補償、または、前記ベクトル化されたラインから信号を受信した後のクロストーク等化の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記クロストーク低減を修正するステップは、ラインの集合における全ラインがアクティブである場合に対して、ラインの前記集合のうちのサブセットのラインのみがクロストーク低減係数に基づいてアクティブである場合に、クロストーク低減を行う、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記クロストーク低減係数は、プレコーダ係数または等化係数の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ラインの前記集合のうちの１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２２によって事前補償され、
【数２２】
2016519542.tif 000050
ｘａｉはアクティブラインａに送られる信号であり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｉは非アクティブなラインを示し、ｕａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
ラインの前記集合のうちの１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、数２３によって事前補償され、
【数２３】
2016519542.tif 000051
マトリックス反転について以下の数２４によって近似が使用され、
【数２４】
2016519542.tif 000052
ｘａはアクティブラインに送られた信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２５によって予め補償され、
【数２５】
2016519542.tif 000053
Ｈはチャネルマトリックスであり、前記プレコーディングは非線形プレコーディングであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、クロストークは、以下の数２６によってキャンセルされ、
【数２６】
2016519542.tif 000054
【数２７】
2016519542.tif 000055
数２７は補正された受信信号であり、ｙａは受信され、Ｇは前記集合の全ラインがアクティブのときの等化マトリックスである、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
電力割当の更新を行うステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記更新は、スケールファクターに基づいて行われる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ベクトル化グループの構成の変更は、不連続動作によって生じる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
トランシーバと、
ベクタリングにより、ベクトル化されたグループにおいて複数のラインのクロストークを低減し、前記ベクトル化されたグループの構成の変更の場合、前のクロストーク低減に基づいて前記クロストーク低減を修正するよう適合されるクロストーク低減回路とを備える、装置。
【請求項１３】
前記クロストーク低減回路は、前記ベクトル化されたグループのラインを介して信号を送信する前にクロストークを事前補償するためのクロストーク事前補償、または、前記ベクトル化されたグループのラインから信号を受信した後にクロストークをキャンセルするためのクロストーク等化の少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記クロストーク低減の修正について、前記クロストーク低減回路は、ラインの前記集合のうち全ラインがアクティブである場合に対して、前記集合のラインのうちサブセットのラインのみがクロストーク低減係数に基づいて、アクティブである場合に、前記クロストーク低減を行うよう適合される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記クロストーク低減係数は、プレコーダ係数および等化係数の少なくとも１つを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数２８によって事前補償するよう適合され、
【数２８】
2016519542.tif 000056
ｘａｉはアクティブラインに送信された信号であり、Ｐは事前補償マトリックスであり、ｉは非アクティブラインを示し、ｕａは前記アクティブラインに送られるデータ信号のベクトルである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数２９によってクロストークを事前補償するよう適合され、
【数２９】
2016519542.tif 000057
マトリックス反転について、以下の数３０による近似が使用され、
【数３０】
2016519542.tif 000058
ｘはアクティブラインに送られた信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕａは前記アクティブラインに送られたデータ信号のベクトルである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数３１によってクロストークを事前補償するよう適合され、
【数３１】
2016519542.tif 000059
Ｈは前記チャネルマトリックスであり、前記プレコーディングは非線形プレコーディングであり、ｘはアクティブラインに送られた信号のベクトルであり、Ｐは事前補償されたマトリックスであり、ｕａは前記アクティブラインに送られたデータ信号のベクトルである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
ラインの前記集合のうち１つのラインが非アクティブの場合、前記クロストーク低減回路は、以下の数３２によってクロストークをキャンセルするよう適合され、
【数３２】
2016519542.tif 000060
【数３３】
2016519542.tif 000061
数３３は補正された受信信号であり、ｙａは受信信号であり、Ｇは前記集合の全ラインがアクティブのときの等化マトリックスである、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置は、電力割当の更新を行うよう適合される、請求項１２に記載の装置。
【請求項２１】
前記更新は、スケールファクターに基づいて行われる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置は、不連続動作によって生じるベクトル化されたグループの構成の変更に応答するよう適合される、請求項１２に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置は、配布ポイントに含まれる、請求項１２に記載の装置。
【国際調査報告】
2016519542.tif 000062
2016519542.tif 000063
2016519542.tif 000064