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技術 共有伝送媒体を介した全二重通信のための装置及び方法

出願人 アルカテル-ルーセント
発明者 コーマンス,ウェルナーチャウ,ホンケイ
出願日 2015年10月22日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2017-522936
公開日 2017年12月28日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2017-539126
状態 特許登録済
技術分野 送受信機 交流方式デジタル伝送
主要キーワード 結合パス 通常フィルタ 送受信機ユニット フィルタ入力端子 フィルタ出力端子 切り換え素子 アナログ構成要素 関連構成要素
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題・解決手段

本発明は、共有伝送媒体(270)を介した通信のための通信デバイス(200)に関する。本発明の第1の態様によれば、通信デバイスは、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)とを備える。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(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。本発明はまた、複数のそのような通信デバイスに通信リソース割り当てるための方法に関する。

概要

背景

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伝送媒体のために検討されている。

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。

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。

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。

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。

概要

本発明は、共有伝送媒体(270)を介した通信のための通信デバイス(200)に関する。本発明の第1の態様によれば、通信デバイスは、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)とを備える。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(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。本発明はまた、複数のそのような通信デバイスに通信リソースを割り当てるための方法に関する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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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)。

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

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。
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。
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。
本発明によるケーブルモデムを表す図である。

実施例

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発生器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。

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