JP4608104B2 - レートをとぎれなく適合させるマルチキャリア変調システムおよび方法 - Google Patents
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Description
【関連出願の表示】
本明細書は、同時係属の仮出願であってその全体が参照のために取り込まれる1999年3月12日出願の米国仮特許出願番号60/124,222、発明の名称”レートをとぎれなく適合させる(SRA)ADSLシステム”、1999年10月22日出願の米国仮特許出願番号60/161/115、発明の名称”アプリケーション履歴を記憶したマルチキャリアシステム”、および2000年1月19日出願の米国仮特許出願番号 60/171,081、発明の名称”レートをとぎれなく適合させる(SRA)マルチキャリア変調システムおよびプロトコル”からの優先権を主張する。
【0002】
【発明の分野】
本発明は、マルチキャリア変調を用いる通信システム及び方法に関し、特に、レートアダプテイブマルチキャリア変調を用いる通信マルチキャリアシステムおよび方法に関する。
【0003】
【発明の背景】
マルチキャリア変調(又はディスクリートマルチトーン変調)は、通信が困難な媒体を介して通信を行うのに広く用いられている通信方法である。マルチキャリア変調は、通信周波数帯域を、各キャリアが独立してビット又はビットの集合を変調する複数のサブチャネル(キャリア)に分割する。送信機は、一以上のキャリアを伴う情報ビットを含む入力データ列を変調し、変調後の情報を送信する。受信機は、送信された情報ビットを出力データストリームとして復元するために全てのキャリアを復調する。
【0004】
マルチキャリア変調には、単一キャリアを越える多くの利点がある。これらの利点には、例えば、インパルス雑音に対する耐性が高いこと、マルチパスが存在しても複雑にならないこと、狭帯域干渉に対する耐性が高いこと、データレートおよび帯域柔軟性が高いこと、が含まれる。マルチキャリア変調は、これらの利点を得るためだけでなく、他の理由から多くの用途に用いられている。かかる用途には、非対称デジタル加入者回線(ADSL)システム、ワイヤレスLANシステム、電力線通信システム(power line communications system)、および他の用途も含まれる。ITU規格G992.2およびANSI規格T1.413は、マルチキャリア変調を用いるADSLトランシバーの標準的な実施要項を規定している。
【0005】
図1に、従来から知られている規格に適合したADSL DMT送信機100を示すブロック図を示す。図1は、以下に説明する、変調レイヤ110、フレーマ/FECレイヤ120、およびATM TCレイヤ140:の3つのレイヤを示している。
【0006】
変調レイヤ110は、DMT変調に関連する機能を提供する。DMT変調は、反転ディスクリートフーリエ変換(Inverse Discrete Fourier Transform)(IDFT)112を用いて実行される。IDFT 112は、直交振幅変調(QAM)エンコーダ114からのビットを変調しマルチキャリアサブチャネルに送り出す。ADSLマルチキャリアトランシーバーは、各サブチャネル上の多数のビットを変調し、ビットの数は、そのサブチャネルのSN比およびリンクのビットエラー(BER)要求によって決まる。例えば、要求されたBERが1X10−7(すなわち、平均して1000万分の1のエラーしか検出されず)であり、特定のサブチャネルのSN比が21.5dBであれば、かかるサブチャネルは4ビットの変調を行うことができる、なぜなら、21.5dBは、4QAMビットを1X10−7BERの状態で送信するために必要るSN比だからである。他のサブチャネルは、異なるSN比であってもよいので、同じBERで異なったビット数がそれらに割り当てられる。ITUおよびANSIのADSL規格は、一のキャリア上で最高15ビットまでの変調を可能としている。
【0007】
一つのDMTシンボルにおいて変調を行うため、各サブチャネルにいくつのビットが割り当てられているのかを規定するテーブルは、ビット割り当てテーブル(BAT)と呼ばれる。DMTシンボルは、BATに基づいてキャリアをビットで変調することによってIDFTの出力側において生成されたアナログサンプル信号の集まりである。BATは、図1の変調レイヤ110においても用いられる主要なパラメータである。BATは、QAM114およびIDFT112のブロックによってエンコーデイングおよび変調のために用いられる。テーブル1は、16のサブチャネルを有するDMTシステム用のBATの一例を示す。
【0008】
【テーブル1】
ADSLシステムにおいて、DMTシンボルレートは約4kHZである。これは、変調BATを用いて新たなビットのセットを変調するDMTシンボルが250マイクロ秒毎に送信されていることを意味する。80ビットが一つのDMTシンボルにおいて変調されるよう規定されているテーブル1のBATが、4kHZのDMTシンボルレートで用いられる場合、システムのビットレートは、4000x80の結果である毎秒320キロバイト(kbps)となる。BATは、システムのデータレートを決定し、それは、送信チャネル特性、すなわち、マルチキャリアシステムの各サブチャネルのSN比による。チャネルが低ノイズ(各サブチャネルのSN比が高い)であると,
各DMTキャリア上で多くのビットが変調されるので、ビットレートが高くなる。チャネルの状態がよくない場合、SN比が低くなり、各DMTキャリア上で変調されるビット数が少なくなるので、システムのビットレートが低くなる。テーブル1に見られるように、いくつかのサブチャネルでは変調ビットはゼロである。一つの例としては、サブチャネルの周波数に狭帯域干渉信号(AM放送電波等の)が存在し、かかるサブチャネルにおいてSN比が余りにも低いために情報ビットを送れなくなってしまうといった場合である。
【0009】
ATM TCレイヤ140は、セル内のビットおよびバイトをフレームに変換する非対象転送モード送信収束(Asynchronoous Transfer Mode Trasnmission Convergence)(ATM TC)ブロック142を備えている。
【0010】
ADSLシステムの次のレイヤは、図1に示した変調用のビットストリームを準備するステップと機能的に関連するフレーム/FECレイヤ120である。このレイヤは、インターリービング(INT)ブロック122、フォワードエラー訂正(FEC)ブロック124、スクランブラー(SCR)ブロック126、サイクリック・リダンダンシー・チェック(CRC)ブロック128およびADSLフレーマーブロック130を備えている。インターリービングおよびFECコーデイングを行うことにより、インパルス雑音に対する耐性が高くなり、コーデイングゲインを得ることができる。標準的なADSLシステム中のFEC124は、リード-ソロモン(R-S)コードである。スクランブラー126は、データビットをランダム化するために用いられる。CRC128は、受信機でのエラー検出を提供するために用いられる。ADSLフレーマー130は、ATMフレーマー142から受信したビットをフレームする。また、ADSLフレーマー130は、モデム同士のオーバーヘッド通信チャネル(ASDSL規格においてEOCおよびAOCチャネルとして知られている)用のモジュール132からオーバーヘッドビットを挿入し、抽出する。
フレーム/FECレイヤ120における主なパラメータには、R−Sコードワードのサイズ、インターリーバーのサイズ(深さ)(R−Sコードワードの数で測定する)およびADSLフレームのサイズがある。例として、R−Sコードワードの典型的なサイズは216バイトであり、インターリーバーの典型的なサイズ(深さ)は64コードワードであり、ADSLフレームの典型的なサイズは、200バイトである。インターリービング深さを、インターリーブがなされてないのと同じ、1とすることもできる。上述のように、本来、送信機を用いた通信のために用意されたデジタル信号を復元するためには、前記のインターリーバーと逆の動作を行うデインターリーバーを用い、同じ深さのパラメータを使用して前記コードワードをデインターリーブする必要がある。現在のADSL規格においては、DMTシステムの全てのパラメータ間に一定の関係がある。特に、BATのサイズ、NBAT(DMTに記号におけるビットの総数)は,R−Sコードワードサイズを整数で割った値に定められ、NFEC が式(1)に示すようになる:
【式1】
NFEC=SxNBAT;ここで、Sは正の整数であり0より大きい。
【0011】
かかる制限は、一のR−SコードワードがDMTシンボルの整数値を含んでいると表現することもできる。R−Sコードワードは、データバイトおよびパリテイー(チェックバイト)を含んでいる。チェックバイトは、R−Sエンコーダーによって加えられたオーバーヘッドバイトであり、ビットエラーの検出および訂正のためR−Sデコーダーに用いられる。R−Sコードワードには、R個のチェックバイトがある。通常、チャックバイトの数は、コードワードサイズ全体のわずかな割合、例えば、8%を占めるにすぎない。ほとんどのチャネルコーデイング方法は、コード化されていないシステムと比べ、コードによって与えられるシステムの性能の改良(dBで示される)として定義されるそのコーデイングゲインを特徴としている。R−Sコードワードのコーデイングゲインは、チェックバイト数およびR−Sコードワードのサイズによって決まる。16のチェックバイト(200バイトの8%)を伴う大きなR−Sコードワード(DMT ADSLシステムにおいて、200バイトを超える)は、最大のコーデイングゲインに近い4dBをもたらす。コードワードサイズが、小さく、および/又はチェックバイトのオーバヘッドの割合が大きければ(例えば、30%を越えれば)、コーデイングゲインは非常に小さいか、マイナスになってしまう。通常、ADSLシステムは、R−Sコードワードを可能な限り大きく(可能な最大値は、255バイト)し、リダンダンシーを約8%で動作させるのが最もよい。
【0012】
また、ADSLフレームであるNFRAMEとR−SコードワードのサイズであるNFECとの間に、式(2)に示す特定の関係がある:
【式2】
NFEC=SXNFRAME+R; ここで、Rはコードワードにおけるチェックバイトの数であり、Sは、式(1)と同じ正の整数である。
【0013】
式(1)および式(2)の右辺をイコールで結ぶと、式(3)が導かれるのは明らかである;
【式3】
NBAT=NFRAME+R/S。
【0014】
ADSL規格は、整数値の率(R/S)を要求する、すなわち、DMTーシンボル(NBAT)ごとに整数値のR−Sチェックバイトを要求する。上述のように、ADSLフレームは、モデム同士の通信に用いられるオーバーヘッドバイト(ペイロードの一部としてではなく)を含んでいる。オーバーヘッドチャネルに用いられるADSLフレームにおけるバイトは、ユーザによる実際の通信に用いることはできないので、ユーザデータレートは、それに従って減少する。情報の内容およびこれらのチャネルのフォーマットは、ITUおよびANSI規格に説明されている。ADSL規格にはいくつかのフレーミングモードが規定されている。フレーミングモードによって、一つのADSLフレーム内のオーバヘッドバイトは、多くも少なくもなる。例えば、標準フレーミングモード3は、ADSLフレーム毎に一つのオ−バーヘッドを有する。
【0015】
式(1)(2)および(3)は、規格により課されたパラメータの制限によって以下の条件が必要となるということを示している。
【0016】
1. 全てのDMTシンボルは、ADSLフレーマーにおいて加えられた固定数のオーバーヘッドフレーミングバイトを有する。例えば、フレーミングモード#3において、DMTシンボル毎に一つのオーバヘッドフレーミングバイトがある。
【0017】
2. DMTシンボル毎に、最低一つのR−Sチェックバイトがある。
【0018】
3. ITU規格G.992.2(8)ならびにITU規格G.992.2およびT1413(16)によると、チェックバイトの最大数は、コードワードのサイズの最大値に、G.992.2用には8xNBATに、G.992.1用には16xNBATに制限される。
【0019】
4. ADSLモデムは、R−Sコードワード(NFEC)およびADSLフレーム(NFRAME)におけるバイト数を適切に変化させることなくDMTシンボル(NBAT)内のビット数を変更することができない。
【0020】
上述の4つの制限により、既存のADSLは性能面での制限をうける。
【0021】
特に、条件#1により、DMTシンボルは、それぞれ固定数のオーバーヘッドフレーミングバイトを有する。かかる条件は、データレートが低く、オーバーヘッドフレーミングバイトが利用可能なスループットの多くの割合を占める場合に問題となり、ペイロードが小さくなってしまう。例えば、ラインによって得られるデータレートが、6.144Mbpsの場合、これが、DMTシンボルではシンボル毎に約192バイト(192x8x4000=614400bps)となる。この場合、一つのオーバーヘッドフレーミングバイトは、利用可能なスループットの192分の1又は約0.5%を占める。しかし、データレートがシンボル当たり128kbps又は4kbpsである場合、オーバーヘッドフレーミングバイトは、利用可能なスループットの4分の1又は25%を占めることになる。これは、明らかに好ましくない。
【0022】
条件#2は、条件#1と同じ問題を引き起こす。この場合、R−Sチェックバイトがオーバーヘッドフレーミングバイトと交換される。
【0023】
条件#3により、データレートが低い場合、大きなコードワード構成を採ることができない。ADSLにおけるR−Sコードワードは、最大255ビットを有することが可能となる。コードゲインは、最大の255ビット付近になった場合の最大値が得られる。データレートが低い場合、すなわち、128kbps又は4バイトである場合、コードワードサイズの最大値は、G.992.2のシステム用には8x4=32バイト、G.992.1およびT1.413のシステム用には16x4=64となる。この場合、コードゲインは、コードワードが255バイトに近づくものよりも実質的に低い。
【0024】
通常、データレートが低い場合、例えば、128kbps又はシンボル毎に4バイトである場合、上述の条件によってオーバーヘッドフレーミング用に1バイトが用いられるとともに、1バイトがR−Sチェックバイトによって占められる。したがって、利用可能なスループットの50%がペイロード用に用いられず、R−Sコードワードのサイズが最大64バイトとなる、これにより、コードゲインがほとんどなくなる。
【0025】
条件#4は、モデムの、その通信パラメーターをオンラインで動的方法で適合させる能力に影響を与える。
【0026】
G.992.1およびT1.413は、ダイナミックレート適合(DRA)と呼ばれるオンラインレートでの適合メカニズムを規定しているが、これらの規格は、データレートの変更がとぎれなく行われないことを明示している。通常、既存のADSL DMTモデムは、チャネル変更へのオンライン適合の方法としてビットスワッピング(bit swapping)およびダイナミックレート適合(DRA)を用いる。ビットスワッピングは、特定の対象(specific)に割り当てられたビットの数を修正する方法としてITUおよびANSI規格に規定されている。ビットスワッピングは、とぎれがなく、すなわち、この方法はデータの送受信を中断させない。しかし、ビットスワッピングによっては、データレートの変更を行うことができない。ビットスワッピングは、データレートを同じに維持するとともに、キャリアに割り当てられるビット数を変更することしかできない。このことは、BAT内のビットの総数(NBAT)を増減させることなしにBATテーブルの入力項目を変更することと同じことである。
【0027】
DRAは、データレートの変更を可能にするが、とぎれなく行われなわれるものではない。また、DRAは、データレートに関する最終的な決定を行うため、電話局(Central Ofice、CO)内にモデムを設置する必要があるので非常に遅い。(COがマスタとなる)この方法は、電話会社によりサービスが提供され、管理がなされるよう構成されるADSLモデムにおいて一般的である。
【0028】
ビットスワッピングおよびDRAの双方は、ANSI T1.413ならびにG992.1およびG.992.2で規定された変更を処理する特定のプロトコルを用いる。このプロトコルは、組み込みチャネルである(embeded channel)AOCチャネルを通じて送られたメッセージを用いて前記パラメーターを処理する。このプロトコルは、パルスおよひ高ノイズレベルに弱い。メッセージが壊れた場合、送信機および受信機は、異なったパラメーター(すなわち、BAT、データレート、R−Sコードワード長さ、インタリーバー深さ等)を用いる状況になる。二つの通信モデムが、通信パラメーターの不一致を生じさせる状況になった場合、データはエラー信号を受け取り、復元エラーのない通信に戻すためにモデムには、結局、(完全に再初期化する等の)抜本策を講じることが要求される。完全に再初期化する等の抜本策を講じると、サービスが、規格に準拠したADSLモデムが再初期化に必要とされる時間である10秒程度中断されてしまう。
【0029】
トランシーバーは、送信機および受信機の両方を有している。受信機は、図1に示す送信機と同じブロックを有している。この受信機は、デコーダー、デインターリーバーおよび復調器を含むモジュールを有している。動作時、受信機は、送信機から送信されたアナログ形式のデータを受け、必要に応じてかかる信号を増幅器で増幅し、ノイズ成分を除去し、分離させるために信号をフィルタリングし、アナログ/デジタル変換器を用いてそのアナログ信号をデジタル信号に変換し、復調器を用いることにより、キャリアサブチャネルから受信ビットストリームを取り出すために当該信号を復調し、デインターリーバーを用いて前記ビットストリームをデインターリーブし、エラーを訂正するためにFECデコーダを用いてFECデコーデイングを実行し、デスクランブラを用いて前記ビットストリームのスクランブルを解き、CRCも用いて前記ビットストリームのビットエラーを検出する。様々な半導体チップメーカーが、送信機又は受信機、又は、その両方の機能を実行するハードウエアおよびソフトウエアを供給している。
【0030】
したがって、DMT通信システムを改良するニーズがあることは、明らかである。従って、本発明の主な目的は、上述の問題点を克服する、改良されたDMT通信システムを提供することにある。
【0031】
発明の概要
本発明の原理は、動作中に送信ビットレートをとぎれなく変更するADSL DMTシステムおよび方法を提供する。このADSL DMTシステムおよび方法は、送信機又は受信のいずれかによって開始された動作の間、送信ビットレートをとぎなく変更することを可能とするプロトコルによって動作する。また、本ADSL DMTシステムおよび方法は、運転中にフルパワーから低パワーまでパワーレベルが変化するのに合わせて送信ビットレートを連続的に変化させることができる。
【0032】
本発明の一つの側面は、マルチキャリア通信システムにおいて送信ビットレートをとぎれなく変更させる方法に関する。この方法は、特定のコードワードサイズを有するとともに、フォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含む複数のコードワードを提供するステップを有している。また、この方法は、前記複数のコードワードをインターリーブするためのインターリーブパラメータを提供するステップを含んでいる。さらに、この方法は、第一の複数コードワードを第一の送信ビットレートで送信するステップと、前記第一の送信ビットレートを第二の送信ビットレートに変更するステップ、および 第二の複数コードワードを第二の送信ビットレートで送信するステップ;を備えており、前記第一の複数コードワードに用いられる前記特定のインターリーブパラメータ、前記特定のコードワードサイズ、およびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリテイービットは、送信ビットレートをとぎれ無く変更するため前記第二の複数コードワード用に使用されることを特徴としている。
【0033】
ある実施形態において、第一の送信ビットレートで送信するということは、第一のビット割り当てテーブルによって決定されるような第一のDMTシンボルに、第一のビット数を割り当てることを含む。第二の送信ビットレートで送信するということは、第二のビット割り当てテーブルによって決定されるような第二のDMTシンボルに、第二のビット数を割り当てることを含む。他の実施形態において、第一および第二送信レートで送信されたDMTシンボル用のパリテイービット率の平均値はほぼ一定である。パリテイービット率は、DMTシンボルにおけるパリテイービットの数を、そのDMTシンボルに用いられるビット割り当てテーブル内のビット総数で割ったものである。
【0034】
本発明の他の側面は、マルチキャリア通信システムにおいて送信ビットレートをとぎれなく変更させる他の方法に関する。この方法は、各コードワードにフォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含み、特定のコードワードサイズを有する複数のコードワードを提供するステップを含んでいる。また、この方法は、キャリアサブチャネルに対し、コードワードを第一送信ビットレートで送信するための第一の割り当てテーブルを用いて第一の複数コードワードのビットを割り当てるステップと、前記第一の複数コードワードを第一送信ビットレートで送信するステップを備えている。さらに、この方法は、キャリアサブチャネルに対し、コードワードを第二送信ビットレートで送信するための第二の割り当てテーブルを用いて第二の複数コードワードのビットを割り当てるステップと、前記第二複数コードワードを送ることにより、送信を前記第一送信ビットレートから前記第二送信ビットレートへと変更するステップとを有している。前記第一の複数コードワードのおのおのを送信する際に用いられる前記特定のコードワードサイズおよびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリテイービットは、送信ビットレートをとぎれなく変更させるため、前記第二の複数コードワードのおのおのを送信する際に用いられる。
【0035】
他の実施形態において、この方法は、特定のインターリーブパラメータに基づき前記第一および前記第二の複数コードワードをインターリーブするステップを備えている。前記第一の複数コードワードをインターリーブするために用いられる前記特定のインターリーブパラメータは、前記第二の複数コードワードをインターリーブするために用いられる前記特定インターリーブパラメータと同じである。また、他の実施形態において、この方法は、特定のインターリーブパラメータに基づいて前記第一および前記第二の複数コードワードをインターリーブするステップを備えている。前記第一の複数コードワードをインターリーブするために用いられる前記特定のインターリーブパラメータは、前記第二の複数コードワードをインターリーブするために用いられる前記特定インターリーブパラメータと同じである。他の実施形態において、前記第一送信ビットレートで送信するステップは、第一のビット割り当てテーブルによって決定されるような第一のDMTシンボルに第一のビット数を割り当てるステップを備えている。前記第二送信ビットレートで送信するステップは、第二のビット割り当てテーブルによって決定されるような第二のDMTシンボルに第二のビット数を割り当てるステップを含む。また、他の実施形態において、第一および第二送信レートで送信されたDMTシンボル用のパリテイービット率の平均値はほぼ一定である。
【0036】
本発明の別の側面は、マルチキャリア通信システムにおいて受信ビットレートをとぎれなく変更させる他の方法に関する。この方法は、おのおのがフォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含み、コードワードサイズを有する複数のコードワードを提供するステップを有している。また、この方法は、第一受信ビットレートでキャリアサブチャネルから第一の複数コードワードを受信するステップと、第一の割り当てテーブルを用いて、前記第一の複数コードワードのビットを復調するステップを含んでいる。さらに、この方法は、受信を前記第一受信ビットレートから前記第二受信ビットレートへと変更するステップと、第二の受信ビットレートでキャリアサブチャネルから第二の複数コードワードを受信するステップと、第二の割り当てテーブルを用いて、第二の複数コードワードのビットを復調するステップを含んでいる。前記第一の複数コードワードのおのおのを復調する際に用いられる前記特定のインターリーブパラメータ、前記特定のコードワードサイズ、およびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリテイービットは、受信ビットレートをとぎれなく変更させるため、前記第二の複数コードワードのおのおのを復調する際に用いられる。ある実施形態において、第一および第二受信レートで受信されたDMTシンボル用のパリテイービット率の平均値はほぼ一定である。
【0037】
本発明のさらに別の側面において、本発明は、マルチキャリアシステムにおいて送信ビットレートをとぎれなく変更させる別の方法に関する。この方法は、特定のコードワードサイズを有するとともに、フォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含む複数のコードワードを提供するステップを有している。また、この方法は、特定のデインターリーブパラメータを提供するステップを含んでいる。さらに、この方法は、第一受信ビットレートで第一の複数コードワードを受信するステップと、前記第一受信ビットレートを第二受信ビットレートへ変更するステップと、第一の複数コードワードを第二受信ビットレートで受信するステップを備えている。前記第一の複数コードワードに用いられる前記特定のインターリーブパラメータ、前記特定のコードワードサイズ、およびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリテイービットは、受信ビットレートをとぎれ無く変更するため前記第二の複数コードワード用に使用される。
【0038】
ある実施形態において、前記第一受信ビットレートで受信するステップは、第一のビット割り当てテーブルによって決定されるような第一のDMTシンボルの第一のビット数を復調するステップを含んでいる。また、前記第二受信ビットレートで受信するステップは、第二のビット割り当てテーブルによって決定されたように第二のDMTシンボルの第二のビット数を復調するステップを含む。さらに、他の実施形態において、第一および第二受信レートで受信されたDMTシンボル用のパリテイービット率の平均値はほぼ一定である。
【0039】
また、さらに別の側面において、本発明は、送信ビットレートをとぎれなく変更させるマルチキャリアシステムに関する。かかるマルチキャリアシステムは、特定のコードワードサイズを有するとともに、フォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含む複数のコ−ドワードを作り出すエンコーダを含んでいる。また、このマルチキャリアシステムは、前記エンコーダと関連するインターリーバーであって、特定のインターリーブパラメータに基づき前記複数のコ−ドワードをインターリーブするインターリーバーを含んでいる。さらに、このマルチキャリアシステムは、前記インターリーバーと関連する変調器を備えている。当該変調器は、第一送信ビットレートで送信を行うため、インターリーブされた各コードワードをキャリアサブチャネルに割り当てるとともに、第二送信ビットレートで送信を行うため、前記ビットの割り当てを変更する。前記特定のインターリーブパラメータ、特定のコードワードサイズ、およびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリテイービットは、第二送信ビットレートで送信を行うために前記変調器がビットの割り当てを変更した後でも変化せず、これにより、送信ビットレートをとぎれなく変更することができる。
【0040】
ある実施形態において、前記変調器は、第一のビット割り当てテーブルによって決定される第一のビット数を有する第一DMTシンボルを、第一の送信ビットレートで送信するとともに、第二のビット割り当てテーブルによって決定される第二のビット数を有する第二DMTシンボルを、第二の送信ビットレートで送信する。また、別の実施形態において、前記変調器は、第一DMTシンボルを第一の送信ビットレートで、第二DMTシンボルを第二の送信ビットレートで送信する。この実施形態において、前記第一および前記第二送信レートで送信されたDMTシンボル用のパリテイービット率の平均値はほぼ一定である。
【0041】
また、別の側面において、本発明は、受信ビットレートをとぎれなく変更するマルチキャリア通信システムにおける受信機に関する。この受信機は、第一の複数のインターリーブ済みコードワードを作り出すために第一受信ビットレートで動作するとともに、第二の複数のインターリーブ済みコードワードを作り出すため、動作を第二受信ビットレートに変更する復調器を備えている。各コードワードは、特定のコードワードサイズを有するとともに、エラー訂正用の特定数のパリテイービットを含んでいる。また、この受信機は、前記復調器と関連するデインターリーバであって、特定のインターリーブパラメータに基づき、前記第一および前記第二の複数インターリーブ済みコードワードをデインターリーブするデインターリーバを含んでいる。さらに、かかる受信機は、前記第一および前記第二の複数インターリーブ済みコードワードを受信しデコードするため、前記復調器と協働するデコーダを備えている。受信ビットレートをとぎれ無く変更するため、前記第一の複数インターリーブ済みコードワードのデインターリーブに用いられる前記特定のインターリーブパラメータは、前記第二の複数インターリーブ済みコードワードのデインターリーブに用いられる特定のインターリーブパラメータと同じであり、前記第一の複数デインターリーブ済みコードワードをデコードするために用いられる前記特定のコードワードサイズおよび前記エラー訂正用の特定数のパリテイービットは、前記第二の複数デインターリーブ済みコードワードをデコードするために用いられる特定のコードワードサイズおよびエラー訂正用の特定数のパリテイービットと同じである。
【0042】
ある実施形態において、前記復調器は第一のDMTシンボルを前記第一受信ビットレートで受信するとともに、第二のDMTシンボルを前記第二受信ビットレートで受信し、前記第一DMTシンボルは、第一のビット割り当てテーブルにより決定される第一のビット数を有しており、前記第二DMTシンボルは、第二のビット割り当てテーブルにより決定される第二のビット数を有している。他の実施形態において、前記復調器により前記第一および前記第二受信レートで受信されたDMTシンボル用のパリテイービット率の平均値はほぼ一定である。
【0043】
他の側面において、本発明は、マルチキャリア通信システムにおいてデータを変調する方法に関する。この方法は、受信機に対する送信のため、おのおのが特定数のビットを有するデジタル加入者線(DSL)コードワードの流れを供給するステップを有している。また、この方法は、前記マルチキャリア通信システムの送信レート能力により決定される多数のビットを有するデイスクリートマルチトーン(discrete multitone)記号を形成するため、コードワードの流れを変調するステップを備えている。この方法においては、前記DSLコードワードにおけるビット数は、前記DMTシンボルにおけるビット数の非整数倍(non-integer multiple)である。
【0044】
また、他の側面において、本発明は、マルチキャリア通信システムにおいて送信レートをとぎれなく変更する方法に関する。前記方法は、特定のコードワードサイズを有するとともに、フォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含む複数のコードワードを提供するステップを有している。この方法は、第一の複数コードワードを第一の送信ビットレートで送信するステップ、前記第一の送信ビットレートを第二の送信ビットレートに変更するステップ、および第二の複数コードワードを前記第二の送信ビットレートで送信するステップを備えている。送信ビットレートをとぎれ無く変更するため、前記第一の複数コードワードに用いられるフォワードエラー訂正用の前記特定のコードワードサイズおよび前記特定数のパリテイービットは、前記第二の複数コードワード用に使用される。
【0045】
また、さらに別の側面において、本発明は、マルチキャリア通信システムにおいて受信レートをとぎれなく変更する方法に関する。この方法は、特定のコードワードサイズを有するとともに、フォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含む複数のコードワードを提供するステップを有する。また、この方法は、第一の割り当てテーブルを用いて、第一の複数コードワードのビットを第一受信ビットレートで受信するステップ、第二の割り当てテーブルを用いて、前記第一受信ビットレートを第二受信ビットレートに変更するステップ、および 第二の複数コードワードのビットを前記第二受信ビットレートで受信するステップを備えている。受信レートをとぎれなく変更するため、前記第一の複数コードワードに用いられる前記特定のコードワードサイズおよびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリテイービットは、前記第二の複数コードワードのために用いられ、前記第一の割り当てテーブル内のビット数は、前記第二の割り当てテーブル内のビット数と異なる。
【0046】
ある側面において、本発明は、送信ビットレートをとぎれなく変更する方法に関する。この方法は、送信機および受信機を含むマルチキャリア通信システムを用いる。前記送信機および前記受信機は、特定のコードワードサイズを有するとともにフォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含む複数のコードワードを第一送信レートで送信するために第一ビット割り当てテーブル、および前記複数のコードワードをインターリーブするため特定のインターリーブパラメータを用いる。この方法は、送信ビットレートを第一送信ビットレートから第二送信ビットレートに変更するためにメッセージを送信するステップを有している。また、この方法は、前記第二送信ビットレートで送信を行うため、前記受信機および前記送信機において第二のビット割り当てテーブルを用いるステップを有している。さらに、この方法は、前記受信機および前記送信機間で同期させて前記第二のビット割り当てテーブルを使用するステップを含んでいる。また、方法は、受信レートをとぎれなく変更するため、前記第一の送信ビットレートでコードワードを送信するために用いられる前記特定のインターリーブパラメータ、前記特定のコードワードおよびフォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットと同じものを用いて前記第二送信ビットレートでコードワードを送信するステップを備えている。
【0047】
ある実施形態においては、前記メッセージは、前記第二のビットレート割り当てテーブルを含んでいる。別の実施形態では、前記受信機は、前記メッセージを前記送信機に送信する。また、別の実施形態において、前記方法は、さらに、送信機および受信機にビット割り当てテーブルを記憶するステップを備え、前記メッセージは、記憶されたどのビット割り当てテーブルが前記第二のビットレート割り当てテーブルとして用いられるかを特定する。また、さらに別の実施形態において、前記送信機は、前記受信機に前記メッセージを送信する。別の実施形態では、前記同期ステップは、フラグ信号を送るステップを含む。また、別の実施形態では、前記フラグ信号は、所定信号である。さらに、別の実施形態では、前記所定信号は、所定の位相変位を伴う同期記号である。別の実施形態では、前記所定信号は、反転同期記号(inverted sync signal)である。
【0048】
また、別の実施形態において、前記方法は、さらに、複数のDMTシンボルを前記第一送信ビットレートで送信するために前記第一のビット割り当てテーブルを用いるステップ、および前記複数のDMTシンボルを前記第二送信ビットレートで送信するために前記第二のビット割り当てテーブルに切り換えるステップを備えている。この実施形態において、前記第二のビット割り当てテーブルは、前記フラグ信号送信後の所定のDMTシンボルの一つから始まる通信用に用いられる。また、他の実施形態において、前記所定のDMTシンボルは、前記フラグ信号送信後の最初のフラグ信号である。さらに、他の実施形態において、前記送信機は、前記受信機に前記フラグ信号を送信する。また、さらに他の実施形態において、前記受信機は、前記送信機に前記フラグ信号を送信する。さらに、別の実施形態において、各ビット割り当てテーブルは、各キャリアチャネルの送信パワーレベルを特定する。また、さらに別の実施形態において、各ビット割り当てテーブルは、複数遅延パス(multiple latency path)を有するマルチキャリアシステムにおいて、各遅延パス用のキャリアサブチャネルへのビットの割り当てを特定する。
【0049】
ある側面において、本発明は、第一パワーモードから第二パワーモードにとぎれなく入る方法に関する。この方法は、送信機および受信機を含むマルチキャリア通信システムを用いる。前記送信機および前記受信機は、特定のコードワードサイズを有するとともにフォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含む複数のコードワードを、第一パワーモードにおいて第一送信レートで送信するために第一ビット割り当てテーブルを用いる。前記複数のコードワードは、特定のコードワードサイズを有するとともにフォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットを含む複数のコードワードを、第一パワーモードにおいて第一送信レートで送信するために第一ビット割り当てテーブル、および前記複数のコードワードをインターリーブするため特定のインターリーブパラメータを有している。かかる方法は、前記第二パワーモードにおいてコードワードを第二送信ビットレートで送信するため、第二のビット割り当てテーブルを前記受信機および前記送信機に記憶するステップを有する。また、この方法は、前記受信機および前記送信機間で同期させて前記第二のビット割り当てテーブルを使用するステップ、およびコードワードを送信するため、前記第二のビット割り当てテーブルを用いて前記第二パワーモードに入るステップを備えている。パワーモードをとぎれなく変更するため、前記第一パワーモードにおいてコードワードを送信するために用いられる前記特定のインターリーブパラメータ、前記特定のコードワード、およびフォワードエラー訂正用の特定数のパリテイービットは、前記第二パワーモードにおいてコードワードを送信するためにも用いられる。
【0050】
ある実施形態において、前記同期ステップは、フラグ信号を送るステップを含む。また、別の実施形態において、前記フラグ信号は、所定信号である。さらに、別の実施形態において、前記所定信号は、所定の位相変位を伴う同期記号である。また、さらに別の実施形態において、前記所定信号は、反転同期記号である。また、他の実施形態において、前記送信機は、前記受信機に前記フラグ信号を送信する。さらに、他の実施形態において、前記受信機は、前記送信機に前記フラグ信号を送信する。さらに、また他の実施形態において、前記第二パワーモードは低パワーモードである。
【0051】
他の実施形態において、前記方法は、さらに、前記低パワーモードにおいて送信ビットレートが毎秒約ゼロキロビットとなるよう、キャリア信号に対してゼロビットを割り当てるステップを備える。また、他の実施形態において、前記方法は、さらに、前記低パワーモードで動作している時、タイミングを回復するためパイロット・トーン(pilot tone)を送信するステップを備えている。
【0052】
さらに、他の実施形態において、前記方法は、さらに、複数のDMTシンボルを前記第一パワーモードにおいて送信するために前記第一のビット割り当てテーブルを用いるステップ、および前記複数のDMTシンボルを前記第二パワーモードにおいて送信するために前記第二のビット割り当てテーブルに切り換えるステップを備えている。前記第二のビット割り当てテーブルは、前記フラグ信号送信後の所定のDMTシンボルの一つから始まる通信用に用いられる。また、他の実施形態において、前記所定のDMTシンボルは、前記フラグ信号送信後の最初のフラグ信号である。
【0053】
また、別の実施形態において、前記第二パワーモードは、フルパワーモードである。さらに、別の実施形態において、前記第一パワーモードは、フルパワーモードであり、前記第二パワーモードは低パワーモードである。さらに、また別の実施形態において、前記第一パワーモードは、低パワーモードであり、前記第二パワーモードは、フルパワーモードである。
【0054】
【詳細な説明】
本発明の原理によれば、上述の図1に示すような送信機、および受信機を含むトランシーバーを用いるようにしてもよい。通常、ADSLシステムは、特定方向における各通信用に送信機および受信機の両方を備えている。以下の説明では、ADSL DMT送信機がデジタル入力を受信して、ツイストペア(twisted wire pair)等の通信線を介してアナログ信号を送信する。かかる送信は、他の種類の線、光ファイバーケーブル、および/または ワイヤレス接続を含む媒体を介して行うことができる。送信された信号を用いるため、通信線の遠隔側にある第二トランシーバーは、コンピュータ又はデジタルテレビ等の装置に用いるため、受信したアナログ信号をデジタル信号のストリームに変換する受信機を含んでいる。一対のトランシーバーを用いる双方向通信では、各トランシーバーは、送信機と受信機を備えており、その通信機は相手の受信機に情報を送信し、その受信機は相手の送信機から情報を受信する。
【0055】
本発明は、そのシステムのビットレートをオンラインでとぎれなく適合させる能力を有するDMTシステムについて説明する。かかるDMTシステムは、前述のとぎれのない適合を実行するための、丈夫で、しかも高速なプロトコルをも提供する。さらに、このDMTシステムは、従来のDMTと比べてオーバーヘッドを減少させるフレーミングおよびエンコーデイング方法を提供する。この新しいフレーミングおよびエンコーデイング方法は、とぎれなくレート適合を行う能力を有するシステムを可能にする。
【0056】
チャネル特性が変化し、又はADSL上で作動するアプリケーションが変わってしまうので、モデムのデータレートは、処理後に変更するのが好ましい。チャネル特性の変化の例には、ラインのノイズの変化、同じ線又は束(bundle)における他のサービスとの混信の程度の変化、レベルおよび無線周波数干渉信号の侵入に関する変化、温度変化による線のインピーダンスの変化、線に接続された機器の状態変化(電話がオンフックからオフフックになる、又はその逆)等が含まれる。アプリケーションの変更の例には、PCの停電モード(power down mode)への変更、ユーザがインターネットのブラウジングから双方向のビデオ会議に変更したこと、ユーザがインターネットのブラウジングからインターネットブラウジングを伴う又はそれを伴わないDSLを介した音声通信(Voice)に変更したこと等が含まれる。かかる場合のデータレートの変更が、とぎれのない方法、すなわち、データビットエラーなしで又はサービスの中断なしで行われることが非常に好ましい。しかし、従来技術の規格によって特定されたDMT ADSLモデムでは、データレートの適合をとぎれなく行うことができない。
【0057】
前述の条件#4は、R−Sコーデイング、インターリービングおよびフレーミングパラメーターを修正することなくBATのサイズを変更することはできない。BAT、およびNBATが動作中に変更できる、すなわち、DMTシンボルにおけるキャリアにより多く又は少ないビットが割り当てられるのであれば、データレートを変更することができる。条件#4は、BATにおけるビット数NBAT が変更されると、R−Sコードワードのサイズ(これによりインターリービングパラメーター)も変更しなければならない。オンラインでインターリービングおよびコーデイングパラメーターを変更するには、インターリーバーの再初期化を行うことが必要となる。インターリーバーを再初期化すると、インターリービングメモリを常に”消去”してしまうことになる。かかるメモリの消去がなされると、データエラーを生じさせてしまうとともに、伝送がとぎれのないものでなくなってしまう。
【0058】
DMT ADSLシステムに、データレート変更をとぎれなく行わせるため、本発明は、以下に関する:
1. DMTシンボル毎により小さいオーバーヘッドデータを割り当てる、より効率の高いデータのフレーミングおよびエンコーデイング方法であって、これにより、ユーザのビットレートを早くすること;
2. オンラインで(すなわち、動作中に)データレートをとぎれのない方法で動的に適合させる能力を有する新しいADSLシステムを提供すること;および
3. このようなとぎれのない適合を実行するための、丈夫で、しかも高速な新しいプロトコルを提供し、これにより、高いレベルのノイズが存在する場合であってもデータレートをうまく変更することのできること。
【0059】
一定の割合のオーバーヘッドによるフレーミング
一つの実施形態においては、DMT ADSLシステムにおけるオーバーヘッド(ペイロードではない)データを減少させるフレーミング方法を説明する。図2は、少なくとも一のフレーミングオーバーヘッドバイト202、一以上のペイロードバイト204および一以上のチェックバイト206を含むADSLフレームおよびR−Sコードワードを表すダイアグラム200を示す。このフレーミング方法は、とぎれのないデータレート適合をも可能にする。上述のように、既存のADSLシステムは、ADSLフレーム、R−SコードワードおよびDMTシンボルに対して、制限および要求事項を課している。本発明の原理に基づいて構成されたシステムは、ADSLフレームおよびR−SコードワードをDMTシンボルから分離させる。かかる分離によって、システムは、DMTシンボル毎に小さいオーバーヘッドデータを有し、オンラインでレートの変更をとぎれなく実行できるようになる。本発明の原理によれば、ADSLフレームおよびR−Sコードワードは、同じ長さを有するとともに、位置を合わせる(aligned)よう構成される(図2参照)。かかるR−Sコードワードは、コーデイングゲインを最大化させるため十分な大きさに作られている。R−Sコードワード(したがって、ADSLフレーム)のサイズは、開始時又はあらかじめ設定することができる。ADSLフレーム中には、固定値のR−Sチェックバイトおよびオーバーヘッドフレミングバイトが含まれている。これらのパラメーターも、開始時に又はあらかじめ設定することができる。
【0060】
従来のDMTシンボルと違い、本発明の原理に基づいて生成されたDMTシンボルは、ADSLフレームおよびR−Sコードワードとは位置が揃っていない。また、DMTシンボル内のビット数もデータレート要求および構成のみによって決まり、R−Sコードワードのサイズ、インターリーバー深さ、およびADSLフレームのサイズとは無関係である。DMTシンボル内のビット数が、他のフレーミング、コーデイング又はインターリービング制限に関係なくモデムのデータレートを決定する。オーバーヘッドバイトは、ADSLフレームレイヤにおいて加えられるので、DMTシンボルは、固定数のオーバーヘッドバイトを含む必要がない。例えば、128kbpsのようにデータレートが低くなると、オーバーヘッドバイトも低いままである。特に、このフレーミング方法は、決まった数のオーバーヘッドバイトではなく、決まった割合のオーバーヘッドデータをデータストリームに割り当てる。かかる割合は、モデムのデータレートが変化してもこの割合は変化しない(既存のADSLモデムと同様に)。従来の規格に準拠したフレーミング方法の例を以下で考慮してみる。
【0061】
従来技術の例#1
ライン容量は、DMTシンボル当たり192バイト(6.144Mbps)である。16のチェックバイトと1のオーバヘッドフレーミングバイト(ANSIT1.413のフレーミングモード#3と仮定すると)を含むコードワードサイズは、192である。DMTシンボル当たりのフレーミングオーバーヘッド(すなわち、チェックバイト+オーバーヘッドフレーミングバイト)の総数は、16+1=17であり、したがって、フレーミングオーバーヘッドは、17/192の結果である利用可能なスループットの8.8%となる。
【0062】
従来技術の例#2
ライン容量は、4バイト(128kbps)である。コードワードは、16個のDMTシンボル、すなわち、16x4=64バイトから構成されている。また、16個のR−Sチェックバイト(DMT毎に1チェックバイト)および1個のオーバーヘッドフレーミングバイト(ANSIT1.413のフレーミングモード#3と仮定すると)がある。DMTシンボル当たりのフレーミングオーバーヘッド(チェックバイト+オーバーヘッドフレーミングバイト)の総数は、1+1=2であり、したがって、フレーミングオーバーヘッドは、2/4の結果である利用可能なスループットの50%となる。これは、非常に効率が悪い。
【0063】
本発明のフレーミング方法の実施形態の例は、コンスタントパーセンテージオーバーヘッド法(Constant Percentage Overhead Method)と呼ばれる次のような結果をもたらす:
例#1
これは、規格に準拠した処理の例(従来技術の例#1)とまったく同じである。コードワードサイズ、DMTシンボルサイズおよびオーバーヘッドは、同じである。したがって、フレーミングオーバーヘッドも、17/192の結果である利用可能なスループットの8.8%である。
【0064】
例#2
ライン容量は、4バイト(128kbps)である。コードワードは、DMTシンボルと関係なく構成されており、したがって、192バイト(一例として)に設定することもできる。これは、ADSLフレームのサイズでもある。我々は、コードワードまたはADSLフレーム毎に16個のR−Sバイトおよび1のオーバーヘッドフレーミングバイトを用いている。1個のコードワード内に192/4=48個のDMTシンボルがある。48個のDMTシンボル当たりのオーバーヘッドの総数(チェックバイト+オーバーヘッドフレーミングバイト)は、1+16=17バイト、すなわち、1個のDMTシンボル当たり17/48=0.35バイトである。フレーミングオーバーヘッドは、0.35/4の結果である利用可能なスループットの8.8%である。
【0065】
例#1および例#2から、本発明の原理が、データレート又はライン能力に拘わらず、利用可能なスループットの一定割合のフレーミングオーバーヘッドを達成する方法を提供することは明らかである。これらの例において、フレーミングオーバーヘッドは、6Mbpsおよび128kbpsの両方の8.8%であった。
【0066】
シームレスレート適合(SRA)を行うシステム
本発明で説明するフレーミング方法の他の利点としては、とぎれのないオンラインレート適合を可能にすることが挙げられる。シームレスレート適合(SRA)は、DMTシンボルのBAT、すなわち、マルチキャリアシステム内の各サブチャネル毎に割り当てられるビット数を変更することにより、達成される。上述のように、BATを変更することにより、DMTシンボル当たりのビット数が変化し、これによりシステムのデータビットレートが変化する。ある実施形態において、DMTシンボルのサイズは、RSコーデイング、インターリービングおよびフレーミングのパラメーターを変更させることなく変化する。上述のコンスタントパーセンテージオーバーヘッドフレーミング法は、DMTシンボルとRーSコードワード又はADSLフレームとの間の関係に関して従来技術によって課されていた制限を除去するので、このことが可能となる。R−Sコーデイングおよびインターリービングパラメーターは変わらないので、これらの機能と関連するパラメーターの変更に関連するインターリーバーの消去および他の問題は、生じない。トランシーバーは、エラー又はサービスの中断なしにデータレートを適合させることができる。変更する必要のあるパラメーターは、BATだけである。
【0067】
このBATは、送信機および受信機の両方において、まったく同時に、すなわち、まったく同じDMTシンボルに関して、変更しなければならない。受信機がそうする前に送信機が送信用に新しいBATの使用を開始すると、データは正確に復調されず、ビットエラーが生じる。また、送信機がそうする前に受信機が新しいBATの使用を開始すると、同じエラーが生じる。このような理由から、送受信用の新しいBATを用いた通信は、送信機および受信機において同期の必要がある。ある実施形態において、本発明の原理は、新たなBATを用いることにより同期がとられた通信(synchronized transmission)を可能にするプロトコルを提供する。
【0068】
また、このプロトコルは、チャネルノイズが存在しても、とても丈夫であるということは、非常に重要なことである。例えば、かかるプロトコルが破損(fails)し、受信機が送信機と同時に新しいBATに切り換えることができない場合、ビットエラーが生じ、通信がとぎれてしまう。さらに、送信機および受信機が異なるBATを使用している場合、最大10秒ものサービスの中断を引き起こす接続の再初期化を実行することなくエラーのないリンクを再構築するのは非常に困難である。
【0069】
新しいデータレートでの動作は、瞬間的に行われるので、BAT間の伝送を高速で行うことも非常に重要である。一例として、一定のデータレートにおいて、チャネルのSN比が突然低下すると、エラーになるビット数が増加する。多くのビットがエラー状態で受信されるので、データレートの変更が必要となる。このような状況においては、ビットがエラー状態で受信される状況から脱するため、できるだけ早くデータレートを変更することが望ましい。他の例としては、ADSLリンク上を伝送されているアプリケーションを変更することにより、データレートを変更させることができる。例えば、あるユーザがインターネットをブラウジングし、次に、別のユーザが、ADSL接続のボイスオーバーDSL能力(Voice over DSL capability)を用いてデータビットの流れにのせてボイスコールをしたい場合、既存のトラフィックとは別の通話に適応するためにシステムのデータレートを瞬時に変更する必要がある。
【0070】
このような要求事項から、SRAプロトコルが以下のことを提供する必要があるのは明らかである:
a. 新しいBATに対する送信機と受信機の通信を同期させる方法;
b. 新しいデータレートに対して丈夫な伝送(robust transition)を行えること;
c. 新しいデータレートへの迅速な移行を行えること。
【0071】
本発明の原理は、シームレスレート適合に関するこれらの要求を満たす二つのプロトコルを提供する。このプロトコルは、ノーマルSRAおよびファーストSRAプロトコルと呼ばれる。
【0072】
ノーマルSRA(NASAR)プロトコル
送信機又は受信機のいずれかが、ノーマルSRA(NASAR)プロトコルを開始することができる。
【0073】
受信機が開始したNASARプロトコル
受信機が開始したNSRAは、以下のステップを含んでいる:
1. 初期化の間、送信機と受信機は、その最大および最小のデータレート能力を示す情報を交換する。これは、DMTシンボル毎のビット数の最小値及び最大値と対応する。
【0074】
2. 動作中、受信機は、データレートを早くするべきか、それとも遅くするべきかを決定する。
【0075】
3. 新しいデータレートが、送信機のレート能力の範囲内である場合、受信機はステップ4に進む。
【0076】
4. 受信機は、AOC又はEOCチャネルを用いて新しいBATおよび新しいデータレートを送信機に送る。これは、受信機による”NSAR要求”に対応する。
【0077】
5. 送信機は、”NSAR要求”を受けとる。
【0078】
6. 送信機は、受信機に対して新しいBATが用いられることを知らせるフラグとして反転同期シンボル(inverted synchronization symbol)を用いる。新しいBATは、反転同期シンボルの一定フレーム数後に、最初のフレーム上で送信用に使用される。この反転同期シンボルは、送信機によって送られたレート適合メッセージ”SRA Go”として動作する。
【0079】
7. 受信機は、反転同期シンボル(”SRA Go”)を検出し、新しいBATは、反転同期シンボルの一定フレーム数後に、最初のフレーム上で受信用に使用される。
【0080】
図4は、本発明の原理に基づいて、受信機が開始したノーマルSRA(NASAR)通信によるビットレート変更の処理の実施形態を表すフローチャート400を示している。図4において、実行ボックス410から470中に説明されているステップは、前述の説明に対応している。
【0081】
送信機が開始したNASARプロトコル
送信機が開始したNSRAは、以下のステップを含んでいる:
1. 初期化の間、送信機と受信機は、データレートに関する最大および最小能力を示す情報を交換する。これは、DMTシンボル毎のビット数の最小値及び最大値と対応する。
【0082】
2. 送信機は、データレートを早くするべきか、それとも遅くするべきかを決定する。
【0083】
3. 所望のデータレートが受信機のレート能力の範囲内である場合、送信機はステップ4に進む。
【0084】
4. 送信機は、EOC又はEOCチャネルを用いて新しい所望のデータレートを受信機に送る。これが”NSAR Request(NSAR要求)”メッセージである。
【0085】
5. 受信機は、そのNSAR要求メッセージを受信する。チャネルが新しいデータレートを支えることができるのであれば、受信機はステップ6に進む。チャネルが新しいデータレートを支えることができるないのであれば、受信機は、EOC又はEOCチャネルを用いて”SRA Deny (SRA を拒絶)”メッセージを送信機に返送する。
【0086】
6. 受信機は、新たなビットレートに基づき、EOC又はEOCチャネルを用いて新しいBATを送信機に送る。これは、受信機による”NSRA Grant(NSRA 許可)”要求に対応する。
【0087】
7. 送信機は、”NSRA Grant”要求を受信する。
【0088】
8. 送信機は、受信機に対して新しいBATが用いられることを知らせるフラグとして反転同期シンボルを用いる。新しいテーブルは、反転同期シンボルの一定フレーム数後に、最初のフレーム上で送信用に用いられる。この反転同期シンボルは、送信機によって送られたレート適合メッセージ”SRA Go”として動作する。
【0089】
9. 受信機は、反転同期シンボル(”SRA Go”)を検出し、新しいテーブルは、反転同期シンボルの一定フレーム数後に、最初のフレーム上で受信用に使用される。
【0090】
図5は、本発明の原理に基づいて、送信機が開始したノーマルSRA(NASAR)通信によるビットレート変更の処理の実施形態を表すフローチャート500を示している。図5において、実行ボックス510から590中に説明されているステップは、前述の説明に対応している。
【0091】
レート適合は、BATを変更することにより、DMTシンボル内のビット数を変更するだけでよく、R−Sコードワードサイズ、インターリーバー深さ、又はADSLフレームサイズを変更する必要はない。かかる変更は、データフローの中断又はデータエラーを引き起こすことなく、実行することができる。
【0092】
本発明のこのプロトコルは、送信機と受信機との間で、新しい通信パラメーター及びレートの承認をするための長時間のハンドシェイクが必要ないので、従来のレート適合方法よりも高速である。データレート能力があらかじめ知られ、設定中に処理されるので、長時間のハンドシェイクは不要である。また、他のパラメーター(R−Sコードワード長さ、インターリーバー深さ等の)は、新しいフレーミング法を用いたデータレートの変更の間、変化しない。
【0093】
本発明のこのプロトコルは、新しいデータレートへの移行を同期させるため”SRA Go”のメッセージを送るのにEOC又はAOCチャネルを用いないので、従来のレート適合技術よりも丈夫である。従来のレート適合技術において、EOC又はAOCチャネルを介して送られたメッセージは、ラインのノイズによって簡単に破壊されてしまう。これらのオーバーヘッドチャネルは、フレーマーにおいてデータストリームに多重化され、直交振幅変調(quadrature amplitude modulation)によって定められた数のDMTサブチャネル上に送信される。ラインで生じるパルスノイズ又は他のノイズは、AOCチャネルメッセージで容易にビットエラーを引き起し、かかるメッセージが失われるおそれがある。”SRA Go”メッセージが破壊され、受信機で受信されない場合、受信機はSRA要求が許可されたかどうかが判らない。他方、送信機は、”SRA Go”メッセージが受信されたと推測し、新たなデータレートおよび送信パラメーターへの切り換えをおこなう。許可メッセージを受信していない受信機は、いつ新しいレートに切り換えたらよいのか判らない。こうして、モデムは同期せず、データエラーが生じる。
【0094】
本発明のプロトコルは、従来のレート適合技術と違い、破壊されやすいEOC又はAOCメッセージを介して”SRA Go”メッセージを送らないので、丈夫である。
【0095】
そうではなく、レート適合要求を反転同期シンボルを介してやりとりされる。同期信号は、69シンボル毎に送信される固定のデータを搬送しない(non-data carrying)DMTシンボルとしてANSIおよびITU規格で規定されている。
【0096】
この同期信号は、基本的なAQPSK(2ビットのQAM)変調を用いて所定のPNシーケンスを有する全てのDMTキャリアを変調することにより構成されている。モデムの初期化プロセスを通じて用いられているこの信号は、非常にノイズの多い環境下であっても同期信号および反転同期信号の検出を可能にする特殊な自己相関特性(special autocorrection properties)を有する。反転同期信号は、QAM信号の位相情報が180度変位された同期信号である。SRAに進むメッセージ用には、他の位相変位(180度以外)の同期信号も用いることができる。かかる同期信号を”SRA Go”メッセージ用に用いることで、ノイズの激しい環境においてもレート適合プロトコルを耐性のあるものにする。
【0097】
記憶したBATsを用いる高速SRA(FSRA)プロトコル
高速SRA(FSRA)プロトコルは、NSRAプロトコルよりも高速にライン上のデータレートをとぎれなく変更する。このことは、起動・停止が瞬間的に行われたり、突然チャネルの変更が行われる特定のアプリケーションにとって重要なことである。FSRAプロトコルにおいて、”Stored BATs(記憶したBATs)”は、SRAハンドシェイク高速化のため、およびデータレートの迅速な切り換えを可能にするため用いられる。G992.2で用いられたプロファイルとは違い、記憶されたBATは、R−Sコーデイングおよびインタリービングパラメーターを含んでいない。これは、一定割合のオーバーヘッドフレーミングを用いるレートの変更が行われた場合にこれらのパラメーターが有効でなくなってしまうからである。
【0098】
BATsは、前のセクションで説明したNSRAを用いて交換される。ワンタイム(one time)NSRAが終了し、その特定のチャネル条件又はアプリーション条件に基づくBATがトランシーバーの両側に記憶されると、FSRAプロトコルは、オンラインで高速にレート適合を実行するため、記憶されたBATを用いることができる。記憶されたBATsは、送信機および受信機の双方が、実際に情報を再度送ることなしに、相手に対してどのテーブルが用いられるかを知らせるためだけにラベル付けされる。例えば、記憶されたBATsに番号を付してもよい。送信機又は受信機は、トランシーバーの相手側に対し、次の通信にどのBATテーブル番号が用いられるのかを知らせる必要がある。送信機又は受信機のいずれでもFSRAを開始することができる。
【0099】
受信機が開始したFSAR
受信機が開始したFSARは、以下のステップを含んでいる:
1. 受信機は、データレートを早くするべきか、それとも遅くするべきかを決定する。
【0100】
2. 記憶されたBATが新しいチャネルおよび/又はアプリケーション条件に合致していれば、受信機は、ステップ3に進む。条件に合致する記憶BATがない場合、NSRAが開始される(上述のように)。
【0101】
3.受信機は、送信機に対し、新しいチャネルおよび/又はアプリケーション条件に基づき、通信用にどの記憶BATが用いられるのか特定するためのメッセージを送る。これは、受信機による”FSRA Request(FSRA 要求)”に対応する。
【0102】
4. 送信機は、”FSRA 要求”を受けとる。
【0103】
5. 送信機は、受信機に対し、送信用に要求された記憶BATが用いられることを知らせるフラグとして反転同期シンボルを用いる。当該記憶BATは、反転同期シンボルの一定フレーム数後に、最初のフレーム上で送信用に使用される。この反転同期シンボルは、送信機によって送られたレート適合メッセージ”SRA Go”に相当する。
【0104】
6. 受信機は、反転同期シンボル(”SRA Go”)を検出し、新たなBATは、反転同期シンボルの一定フレーム数後に、最初のフレーム上で受信用に使用される。
【0105】
図6は、本発明の原理に基づいて、送信機が開始した高速SRA(FASAR)通信によるビットレート変更の処理の実施形態を表すフローチャート600を示している。図6において、実行ボックス610から660中に説明されているステップは、前述の説明に対応している。
【0106】
送信機が開始したFSAR
送信機が開始したFSARは、以下のステップを含んでいる:
1. 送信機は、データレートを早くするべきか、それとも遅くするべきかを決定する。
【0107】
2. 記憶されたBATが新しいチャネルおよび/又はアプリケーション条件に合致していれば、送信機は、ステップ3に進む。条件に合致する記憶BATがない場合、NSRAが開始される(上述のように)。
【0108】
3. 送信機は、受信機に対し、新しい新しいチャネルおよび/又はアプリケーション条件に基づき、通信用にどの記憶BATが用いられるのか特定するためのメッセージを送る。これは、送信機による”FSRA 要求”に対応する。
【0109】
4. 受信機は、”FSRA 要求”を受けとる。
【0110】
5. 受信機は、”FSRA 要求”に許可を与えるため、送信機に対して”FSRA Grant”メッセージを返送する
6. 送信機は、”FSRA Grant”を受けとる。
【0111】
7. 送信機は、受信機に対し、送信用に要求された記憶BATが用いられることを知らせるフラグとして反転同期シンボルを用いる。特定されたBATは、反転同期シンボルの一定フレーム数後に、最初のフレーム上で送信用に使用される。この反転同期シンボルは、送信機によって送られたレート適合メッセージ”SRA Go”に相当する。
【0112】
8. 受信機は、反転同期シンボル(”SRA Go”)を検出し、新たなBATは、反転同期シンボルの一定フレーム数後に、最初のフレーム上で受信用に使用される。
【0113】
図7は、本発明の原理に基づいて、送信機が開始した高速SRA(FASAR)通信によるビットレート変更の処理の実施形態を表すフローチャート700を示している。図7において、実行ボックス710から780中に説明されているステップは、前述の説明に対応している。
【0114】
FASARプロトコルは、非常に高速で実行することができる。かかるプロトコルは、二つのメッセージ(FSRA許可およびFSRA要求)と反転同期シンボルの交換だけを必要とする。BATが記憶されており、交換する必要がないので、FSRAは、NSRAよりも高速である。FSRAプロトコルは、NSRAプロトコルのように、”SRA Go”用に反転同期信号を用いているので、雑音の多い環境においても丈夫である。
【0115】
SRAプロトコルをパワーの管理(低パワーモードへの出入り)に使用する
フルパワーモードは、トランシーバーの通常の動作中に用いられる。低パワー通信モードは、ライン上にデータを送信する必要がない場合に、トランシーバーの電力を節約するために用いられる。多くのモデムが、通信の要求が少ない場合にトランシーバーを非常に低いパワーレベルで動作させるための低パワーモード又は”スリープモード”を有している。また、多くのモデムは、それらが高速で低パワーモードに出入りすることを可能にするプロトコルを有しているので、モデムが低パワーモードへ移行することでユーザーに不便をかけることはない。本発明により提供されるSRAプロトコルは、高速、かつ、とぎれなく低パワーモードに出入りするために用いられる。
【0116】
低パワーモード(LPM)には、二つの基本的なタイプがある:
低データレートLPM
これは、非常に低いデータレートを有する低パワーモードである(例えば、32kbps)。サブチャネルのいくつかが使用されているにすぎない。ループのタイミングを維持するために、パイロット・トーンを発信してもよい。
【0117】
ゼロデータレートLPM
この低パワーモードは、実質的に0kbpsのデータレートを有する、すなわち、どのサブチャネルもデータを変調していない。データ接続も維持されていない。この場合にも、ループのタイミングを維持するために、パイロット・トーンを発信してもよい。
【0118】
低データレートLPMおよびゼロデータレートLPMの双方において、通常のフルパワーモードにおいて69シンボル毎に送られる同期シンボルは、オン又はオフでもよい。低パワーモード中にも同期シンボルが送られている場合、受信機は、その同期シンボルを、チャネル変更およびライン上の他の変動を監視するために用いることができる。しかし、同期シンボルを69シンボル毎に送ると、非定常的な混信(non-stationary crosstalk)を起こし、同じ電話線上又は同じワイヤ束中の他の信号に有害となり得る。低パワーモード中に同期シンボルが送られていなければ、電話線上又はワイヤ束に定常的な混信は発生しない。しかし、この場合、同期シグナルによってチャネルを監視することができなくなる。
【0119】
FRSAを用いて低パワーモードに入る
1. 受信機が開始した低パワーモードへの移行
受信機は、受信機が開始したFSRAプロトコルを用いて低パワーモ−ドへの移行を開始する。低パワーモ−ドへの移行を開始した受信機は、当該低パワーモ−ドに対応する記憶BATを用いる。当該低パワーモ−ド用の記憶BATテーブルは、低データレートLPM又はゼロデータレートLPMのいずれかをイネーブルにする。この低パワーモ−ド用BATは、システムによってあらかじめ定義することもでき、または、NSRAプロセスを用いて置換し、記憶させるようにしてもよい。いずれの場合でも、受信機は、低パワーモードBATを指定し、通信用の当該BATの使用に同期的に切り換えるため、受信機が開始したFSRAプロトコルを用いる。
【0120】
2. 送信機が開始した低パワーモードへの移行
送信機が開始したFSRAプロトコルを用いて低パワーモ−ドへ移行するには、二つの方法がある。一つの実施形態としては、送信機が送信機が開始したFSRAプロセス全体を用いるとともに、移行を要求する。受信機が開始した低パワーモードへの移行の場合のように、低パワーモードへ移行する送信機は、当該低パワーモード用の記憶BATを用いる。当該低パワーモード用の記憶BATテーブルは、低データレートLPM又はゼロデータレートLPMのいずれでもイネーブルすることができる。この低パワーモ−ド用BATは、システムによってあらかじめ定義することもでき、または、NSRAプロセスを用いて交換し、記憶させるようにもできる。いずれの場合でも、送信機は、低パワーモードBATを指定し、通信用として同時に当該BATへ切り換えるため、送信機が開始したFSRAプロトコルを用いる。
【0121】
第二の実施形態としては、送信機が、上述の送信機が開始したFSRAプロトコルのステップ7に直接移行し、低パワーモードへの移行を示す反転同期シンボルを送信する方法がある。受信機は、反転同期を検出し、低パワーモードへ移行する。この場合、FRSA要求が送信機によって送信されていないので、受信機は、FSRA要求なしで受信した同期シンボルが、送信機が低パワーモードに移行しつつあることを示すものとして認識する。送信機および受信機の双方がBATを用いるよう、低パワーモードBATが(システムにより予め定義され)、又は識別されて、予め記憶される。第二の実施形態において、ステップ7では、送信機は、送信機と受信機によってFSRAなしに低パワーモ−ドへ移行するために使用される信号であると予め定義されている信号とは別の信号を送信する。例えば、送信機は、反転(180度)した同期シンボルでなく、位相が45度回転した同期シンボルを送信してもよい。位相を45度回転させた同期シンボルは、送信機が、反転シンボルの45度回転後一定フレーム数後に、最初のフレーム上で当該低パワーモードに対応する記憶BATを用いて低パワーモードに移行しつつあることを示す。
第二の実施形態において説明した送信機が開始した低パワーモードへの移行は、移行のために反転チャネルを作る必要がないという利点を有する。反転チャネルは、反対方向の通信チャネルとして定義される、すなわち、ここでは、受信機から送信機にFRSAメッセージを送るのに用いられる通信チャネルがこれにあたる。反転チャネルは、データ接続なしでも既に低パワーモードなので好都合である。送信データの準備が整っていない場合、送信機は、単に低パワーモ−ドに移行すればよい。ラインを介して信号を送信するのに必要となるために送信機が電力の大部分を消費するので、このことは重要なパワー節約技術である。送信機が開始した低パワーモードへの移行は、”ソフトモデム(soft modem)”(PCホストベース)を実行する場合にも、有用である。ソフトモデムを実行する場合、ホストプロセッサーは、モデムトランシーバー機能および他の多くのPCアプリケーションを同時に実行する。ホストプロセッサーが、ADSL送信機の動作を許容しない他のタスクを実行しなければならない場合、当該プロセサーは、反転同期シンボル又は45度回転させた同期シンボルを送信することにより送信機を速やかに低パワーレートに移行させる。この後、前記他のタスクによりホストプロセッサー資源が使用可能となる。ADSL送信機は、信号をラインに送り出さない(0kbps)。
【0122】
上記で説明した送信機および受信機が開始したプロトコルは、通信システムが各方向(上流方向および下流方向)別々に又は両方向一緒に、低パワーモードに入ることを可能とする。上述の場合は、一方向の場合について説明していた。このプトロコルは、両方向への移行を同時に達成できるよう組み合わせることもできる。例えば、顧客構内トランシーバー(customer premise transceiver)(CPT)は、PCが低パワーモードになるとCPTもそうなるように設計されている。このCPTは、下流方向(電話局(CO)からCPTへの方向)を低パワーモードにするため、最初に受信機が開始した低パワーモードへの移行を用いる。次に、CPTは、上流方向(CPTから電話局(CO)への方向)を低パワーモードにするため、送信機が開始した低パワーモードへの移行を用いる。
【0123】
低パワーモードからの脱出
1. 受信機が開始した低パワーモードからの脱出
SRAプロトコルによれば、低パワーモ−ドから脱するために受信機が用いることのできるものには、二つの実施形態がある。一つ目の実施形態において、低パワーモードが逆方向において少なくともゆっくりしたデータ接続を未だに有している(低データレートのLPMの)場合、受信機が開始した低パワーモードからの脱出は、受信機が開始したNSRA又はFSRAプロトコルを用いて実行することができる。受信機は、用いられるBATとともにSRA要求を送信機に返送可能でなければならないので、このことが必要となる。送信機が低パワーモードにおいて同期シンボルをオフにしなかった場合、上述のように、NSRA又はFSRAプロトコルが用いられる。送信機が低パワーモード中に同期シンボルをオフにすると、同期シンボルをオンに戻すことにより送信機によって”SRA Go”が送信される。受信機は、データレートの変更を同期させるためのフラグとして同期シンボルの存在(反転を伴うか、伴わないか)を検出する。
【0124】
第二の実施形態において、逆方向ではデータ接続がない(ゼロデータレート LPM)。受信機は、最初に、逆方向において”送信機が開始した低パワーモ−ドからの脱出”(以下で説明するを実行することにより脱出)をはじめる。これにより、逆方向でのデータ接続が可能となる。受信機は、低パワーモードから自身の方向へと脱するために、受信機が開始したNSPA又はFSRAプロトコルを用いる。上述のように、送信機が低パワーモード中に同期シンボルをオフにすると、同期シンボルをオンに戻すことにより送信機によって”SRA Go”が送信される。受信機は、データレートの変更を同期させるためのフラグとして同期シンボルの存在(反転を伴うか、伴わないか)を検出する。
【0125】
2.送信機が開始した低パワーモードからの脱出
SRAプロトコルによれば、低パワーモ−ドから脱するために送信機が用いることのできるものには、二つの実施形態がある。一つめの実施形態において、送信機は、送信機が開始したFSRA又はNSRAプロセス全体を用いるとともに、移行を要求する。これにより、両方向においてデータ接続(低データレートのLPM)が必要となり、プロトコルメッセージが交換可能となる。受信機が開始した低パワーモードからの脱出のように、送信機が低パワーモードにおいて同期シンボルをオフにしなかった場合、上述のように、NSRA又はFSRAプロトコルが用いられる。送信機が低パワーモード中に同期シンボルをオフにすると、同期シンボルをオンに戻すことにより、送信機によって”SRA Go”が送信される。受信機は、データレートの変更を同期させるためのフラグとして同期シンボルの存在(反転を伴うか、伴わないか)を検出する。
【0126】
第二の実施形態において、送信機は、送信機が開始したFSRAプロトコルのステップ7に直接移行することにより、低パワーモ−ドから脱することができる。送信機は、低パワーモ−ドから脱したことを示すために反転同期シンボルを送る。これには、低パワーモ−ド中に同期シンボルを送ることが必要となる。このプロトコルは、低データレートLPMを必要としない。受信機は、反転同期シンボルを検出して、低パワーモードを脱する。受信機は、FSRA要求なしで受信した反転同期シンボルが、送信機が低パワーモ−ドから脱したことを示すことを認識するよう構成されている。フルパワーモードのBATは、接続内で送信機と受信機のいずれもがBATをもつように、前もって識別され、記憶されている。例えば、低パワーモードからの脱出時に使用されるBATは、最後フルパワー接続(last full power connection)BATに初期設定されるようシステムによって定義される。これに代えて、送信機は、送信機と受信機によってFSRAなしに低パワーモ−ドへ移行するために使用される信号であると予め定義されている信号とは別の信号を送信する。送信機は、反転(180度)した同期シンボルでなく、位相が45度回転した同期シンボルを送信してもよい。受信機が、同期シンボルの位相が45度回転していることを検出すると、受信機は、反転シンボルの45度回転後一定フレーム数後に、最初のフレーム上でフルパワーモードに対応する記憶BATを用いて送信機が低パワーモードから移行しつつあることを検出する。送信機が低パワーモード中に同期シンボルをオフにすると、同期シンボルをオンに戻すことにより送信機によって”SRA Go”が送信される。受信機は、データレートの変更を同期させるためのフラグとして同期シンボルの存在(反転を伴うか、伴わないか)を検出する。
【0127】
BATは、本説明を通じて、各サブチャネルに割り当てられたビットの数を特定するためのテーブルとして定義されているが、BATは、マルチキャリアシステムのサブチャネルにビット割り当てに関連する他のパラメーターを含んでいてもよい。追加パラメーターの例としては、ANSIおよびITU規格に定義されているサブチャネル毎のファインゲイン(Fine Gain)がある。この場合、BATがNSRAプロトコル中で交換されるか、FSRAプロトコル中に保存される場合、BATは、また、各サブチャネル毎にファインゲイン値を有する。
【0128】
シームレスレート適合システムおよび関連するプロトコルが、二重(又は複数)遅延パスを実現するDMTシステムに適用される。二重遅延システムは、ITUおよびANSI規格に、フレーマー/FECブロックにおいて異なる仕様を有する二つのデータストリームを指示するDMTシステムとして規定されている。図3は、複数の遅延を有するシステムの一例として二重遅延パスを実現する標準的なADSL DMTシステム300を示している。システム300は上述の図1で説明されている三つのレイヤと似てはいるが、同じでない、変調レイヤ310,フレーマーFECレイヤ320、およびATM TCレイヤ340の:3つのレイヤを含んでいる。
【0129】
変調レイヤ310は、DMT変調に関連する機能を提供する。このDMT変調は、反転デイスクリートフリエ変換器(Inverse Dsicrete Fourier Transform)(IDFT)112を用いて実行される。このIDFT112は、直交振幅変調(Quadrature Amplitude Modulation)エンコーダ314からのビットをマルチキャリアサブチャネル内に変調する。変調レイヤ310の機能は、図1の変調レイヤ110と似ているが、変調レイヤ310が複数入力を有するのに対し、単一の入力しかないという点で相違している。
【0130】
図3に示すフレーマー/FECレイヤ320は、二つのパスを有している。このレイヤは、図1のフレーマー/FECレイヤ120に示すものと同じブロック、すなわち、インターリービング(INT)ブロック122,フォワードエラー訂正(FEC)ブロック124、スクランバー(SCR)ブロック126、サイクリック・リダンダンシー・チェック(CRC)ブロック128およびADSLフレーマーブロック130を含んでいる。さらに、このレイヤは、第二のフォワードエラー訂正(FEC)ブロック124’、スクランバー(SCR)ブロック126’、サイクリック・リダンダンシー・チェック(CRC)ブロック128’およびADSLフレーマーブロック130’のそれぞれを含む第二パスを備えている。フレーマー/FECレイヤ320は、変調用のビットストリームの準備と関連する機能を提供する。
【0131】
下方のパスは、データストリームのインターリービングを行わないので、レーマー/FECレイヤ320を通過する新しい下方のパスは、図1のそれに相当する元々ある上方のパスとは違った遅延値を有する。異なる遅延要件を有する異なるアプリケーションビットストリームをADSL DMTモデムを介して送るために二重遅延が用いられる。例えば、遅延が大きくてもよいアプリケーション(例えば、ビデオオンデマンド)の場合、上方の遅延の大きいパスを介してインターリービングを伴う送信をしてもよいが、遅延が小さいことが要求されるアプリケーション(例えば、音声)の場合、下方の遅延の小さいパスを介しインターリービングを行わないで送信すべきである。
【0132】
ATM TCレイヤ340は、セル内のビットおよびバイトをそれぞれのパス用にフレームに変換する複数の入出力端を有するATM TCブロック342を備えている。
【0133】
本発明のシームレスレート適合システムおよび方法は、二重遅延、又は、複数遅延を有するシステムであっても適用される。二重遅延の場合、両方のパスのためのFECおよびインターリービングパラメーターは、DMTシンボルサイズとは関係がない。BATは、各サブチャネルに割り当てられるビット数とは別に各遅延パス用のデータレートを含んでいる。FSRAおよびNSRAプロトコルを用いてシームレスレート適合がなされた場合、BATは、各遅延パス用のデータレートをも示す。例えば、二重遅延システムが、インターリーブパス(遅延の大きい上方のパス)上で1.536Mbpsで、インターリーブがなされないパス(遅延の小さい下方のパス)上で256kbpsで作動しており、SRAが開始されている場合、SRAプロトコルは、サブチャネル毎のビット数および各遅延パス毎の新しいデータレートを含む新たなBATを特定する。DMTシンボルレートが4kHZの場合、システムは1.536Mbps+256kbps=1.792Mpsで動作し、シンボル毎の総ビット数は、1792000/4000=448個となる。BATは、シンボルごとに1536000/4000=386ビットが、インターリーブパスに割り当てられ、256000/4000=64ビットが、非インターリーブパスに割り当てられるということを示す。例えば、SRAが実行されると、インターリーブパスの新たなデータレートを、1.048Mbps(1048000/4000=シンボル毎に262ビット)、非インターリーブパスの新しいデータレートを、128kbps(128000/4000=DMTシンボル毎に32ビット)とすることができる、これにより、総スループットレートを1.176kbps(又はDMTシンボルごとの総ビット数を294個)にすることが可能となる。本明細書内で説明したフレーミング方法と組み合わされたNSRAおよびFSRAプロトコルは、このようなデータレート変更を両方の遅延パスでとぎれなく行うことができる。また、両方のパスのデータレートを変更しないようにすることもできる。例えば、256kbpsの遅延の小さいパスは、低いレートでは動作できない音声データ(複数の通話)を搬送しているで、データレートを一定に維持しておくことが好ましいが、1.536Mbpsのパスは、低いデータレートでも動作することのできるインターネットアクセスデータを搬送することができる。
【0134】
この例では、SRA中、遅延の小さいパスのデータレートが256kbpsに維持されるが、遅延の大きいパスのデータレートは変更される。
【0135】
ADSLシステムと関連させて本発明を開示したが、マルチキャリア変調を用いるシステムであれば、どのようなものにも適用できる。
【0136】
特定の好ましい実施形態を参照しながら本発明を開示し、説明したが、当業者であれば、添付クレームによって定められた本発明の精神および範囲から外れることなく、形態および細部に関して様々な変更をなす事ができるということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的及び特徴は、以下に説明する図面を参照すれば、より明確に理解することができる。図面は、本発明の原理を表すために、その縮尺を変えたり、強調したりする必要はない。
【図1】 図1は、基準に準拠している既知のADSL DMT 送信機のブロック図である。
【図2】 図2は、ADSL フレームおよびR-Sコードワードの代表的な実施形態である。
【図3】 図3は、二重遅延ADSL DMT 送信機のブロック図である
【図4】 図4は、本発明の原理に基づき、ノーマルシームレスレート適合(NSRA)通信ビットレート変更を受信機が開始する場合の処理プロセスの一実施形態を示すフローチャートである。
【図5】 図5は、本発明の原理に基づき、ノーマルシームレスレート適合(NSRA)通信ビットレート変更を送信機が開始する場合の処理プロセスの一実施形態を示すフローチャートである。
【図6】 図6は、本発明の原理に基づき、高速シームレスレート適合(FSRA)通信ビットレート変更を受信機が開始する場合の処理プロセスの一実施形態を示すフローチャートである。
【図7】 図7は、本発明の原理に基づき、高速シームレスレート適合(FSRA)通信ビットレート変更を送信機が開始する場合の処理プロセスの一実施形態を示すフローチャートである。
Claims (18)
- マルチチャネル伝送における送信ビットレートをとぎれなく変更する方法であって、前記方法は、
おのおのがフォワードエラー訂正用の特定数のパリティビットを含み、特定のコードワードサイズを有する複数のコードワードを提供するステップ;
キャリア周波数サブチャネルに対し、コードワードを第一送信ビットレートで送信し、前記キャリア周波数サブチャネルに対する第一のビット割り当てを特定するための第一の割り当てテーブルを用いて第一の複数コードワードのビットを割り当てるステップ;
前記第一の複数コードワードを第一送信ビットレートで送信するステップ;
キャリア周波数サブチャネルに対し、コードワードを第二送信ビットレートで送信し、前記キャリア周波数サブチャネルに対する第二のビット割り当てを特定するための第二の割り当てテーブルを用いて第二の複数コードワードのビットを割り当てるステップ;および
前記第二の複数コードワードを送ることにより、送信を前記第一送信ビットレートから前記第二送信ビットレートへと変更するステップ;を備えており、
前記第一の複数コードワードのおのおのを送信する際に用いられる前記特定のコードワードサイズおよびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリティビットは、送信ビットレートをとぎれなく変更させるため、前記第二の複数コードワードのおのおのを送信する際に用いられること、
を特徴とする方法。 - 請求項1の方法において、前記方法は、さらに、特定のインターリーブパラメータに基づいて前記第一および前記第二の複数コードワードをインターリーブするステップを備え、前記第一の複数コードワードをインターリーブするために用いられる前記特定のインターリーブパラメータは、前記第二の複数コードワードをインターリーブするために用いられる前記特定インターリーブパラメータと同じであること、
を特徴とする方法。 - 請求項1の方法において、前記第一送信ビットレートで送信するステップは、第一のビット割り当てテーブルによって決定されるような第一のDMTシンボルに第一のビット数を割り当てるステップを備え;前記第二送信ビットレートで送信するステップは、第二のビット割り当てテーブルによって決定されるような第二のDMTシンボルに第二のビット数を割り当てるステップを備えたこと、
を特徴とする方法。 - 請求項3の方法において、第一および第二送信レートで送信されたDMTシンボル用のパリティビット率の平均値は一定であり、パリティビット率は、DMTシンボルにおけるパリティビットの数を、そのDMTシンボルに用いられるビット割り当てテーブル内のビット総数で割ったものであること、
を特徴とする方法。 - マルチチャネル伝送における送信ビットレートをとぎれなく変更する方法であって、前記方法は、
おのおのがフォワードエラー訂正用の特定数のパリティビットを含み、コードワードサイズを有する複数のコードワードを提供するステップ;
第一受信ビットレートでキャリア周波数サブチャネルから第一の複数コードワードを受信するステップ;
前記キャリア周波数サブチャネルに対する第一のビット割り当てを特定する第一の割り当てテーブルを用いて、前記第一の複数コードワードのビットを復調するステップ;
受信を前記第一受信ビットレートから前記第二受信ビットレートへと変更するステップ;
第二の受信ビットレートでキャリア周波数サブチャネルから第二の複数コードワードを受信するステップ;
前記キャリア周波数サブチャネルに対する第二のビット割り当てを特定する第二の割り当てテーブルを用いて、第二の複数コードワードのビットを復調するステップ;
特定のインターリーブパラメータに基づいて前記第一および前記第二の複数コードワードをインターリーブするステップを備えており、
前記第一の複数コードワードのおのおのを復調する際に用いられる前記特定のインターリーブパラメータ、前記特定のコードワードサイズ、およびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリティビットは、受信ビットレートをとぎれなく変更させるため、前記第二の複数コードワードのおのおのを復調する際に用いられること、
を特徴とする方法。 - 請求項5の方法において、前記方法は、さらに、特定のデインターリーブパラメータに基づき前記第一および前記第二の複数コードワードをデインターリーブするステップを備えており、
前記第一の複数コードワードをデインターリーブするために用いられる前記特定のデインターリーブパラメータは、前記第二の複数コードワードをデインターリーブするために用いられる前記特定デインターリーブパラメータと同じであること、
を特徴とする方法。 - 請求項6の方法において、第一および第二受信レートで受信されたDMTシンボル用のパリティビット率の平均値は一定であり、パリティビット率は、DMTシンボルにおけるパリティビットの数を、そのDMTシンボルに用いられるビット割り当てテーブル内のビット総数で割ったものであること、
を特徴とする方法。 - マルチキャリア通信システムにおいて送信レートをとぎれなく変更する方法であって、前記方法は、
(i)特定のコードワードサイズを有するとともに、(ii)フォワードエラー訂正用の特定数のパリティビットを含む複数のコードワードを提供するステップ;
キャリア周波数サブチャネルに対する第一のビット割り当てを特定する第一のアロケーションテーブルにしたがった第一の送信ビットレートにて、第一の複数コードワードを送信するステップ;
前記第一の送信ビットレートを第二の送信ビットレートに変更するステップ;および
前記キャリア周波数サブチャネルに対する第二のビット割り当てを特定する第二のアロケーションテーブルにしたがった前記第二の送信ビットレートにて、第二の複数コードワードを送信するステップ;を備えており、
前記第一の複数コードワードに用いられるフォワードエラー訂正用の前記特定のコードワードサイズおよび前記特定数のパリティビットは、送信ビットレートをとぎれ無く変更するため前記第二の複数コードワード用に使用されること、
を特徴とする方法。 - マルチキャリア通信システムにおいて受信レートをとぎれなく変更する方法であって、前記方法は、
(i)特定のコードワードサイズを有するとともに、(ii)フォワードエラー訂正用の特定数のパリティビットを含む複数のコードワードを提供するステップ;
キャリア周波数サブチャネルに対する第一のビット割り当てを特定する第一の割り当てテーブルを用いて、第一の複数コードワードのビットを第一受信ビットレートで受信するステップ;
前記キャリア周波数サブチャネルに対する第二のビット割り当てを特定する第二の割り当てテーブルを用いて、前記第一受信ビットレートを第二受信ビットレートに変更するステップ;および
第二の複数コードワードのビットを前記第二受信ビットレートで受信するステップ;を備えており、
前記第一の複数コードワードに用いられる前記特定のコードワードサイズおよびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリティビットは、前記第二の複数コードワードのために用いられ、前記第一の割り当てテーブル内のビット数は、受信レートをとぎれなく変更するため、前記第二の割り当てテーブル内のビット数と異なること、
を特徴とする方法。 - 送信ビットレートをとぎれなく変更することのできるマルチチャネルトランシーバであって、
おのおのがフォワードエラー訂正用の特定数のパリティビットを含み、特定のコードワードサイズを有する複数のコードワードを提供する手段;
キャリア周波数サブチャネルに対し、コードワードを第一送信ビットレートで送信し、前記キャリア周波数サブチャネルに対する第一のビット割り当てを特定するための第一の割り当てテーブルを用いて第一の複数コードワードのビットを割り当てる手段;
前記第一の複数コードワードを第一送信ビットレートで送信する手段;
キャリア周波数サブチャネルに対し、コードワードを第二送信ビットレートで送信し、前記キャリア周波数サブチャネルに対する第二のビット割り当てを特定するための第二の割り当てテーブルを用いて第二の複数コードワードのビットを割り当てる手段;および
前記第二の複数コードワードを送ることにより、送信を前記第一送信ビットレートから前記第二送信ビットレートへと変更する手段;を備えており、
前記第一の複数コードワードのおのおのを送信する際に用いられる前記特定のコードワードサイズおよびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリティビットは、送信ビットレートをとぎれなく変更させるため、前記第二の複数コードワードのおのおのを送信する際に用いられること、
を特徴とするマルチチャネルトランシーバ。 - 請求項10のマルチチャネルトランシーバにおいて、特定のインターリーブパラメータに基づいて前記第一および前記第二の複数コードワードをインターリーブする手段をさらに備え、前記第一の複数コードワードをインターリーブするために用いられる前記特定のインターリーブパラメータは、前記第二の複数コードワードをインターリーブするために用いられる前記特定インターリーブパラメータと同じであること、
を特徴とするマルチチャネルトランシーバ。 - 請求項10のマルチチャネルトランシーバにおいて、前記第一送信ビットレートで送信する手段は、第一のビット割り当てテーブルによって決定されるような第一のDMTシンボルに第一のビット数を割り当てる手段を備え;前記第二送信ビットレートで送信する手段は、第二のビット割り当てテーブルによって決定されるような第二のDMTシンボルに第二のビット数を割り当てる手段を備えたこと、
を特徴とするマルチチャネルトランシーバ。 - 請求項12のマルチチャネルトランシーバにおいて、第一および第二送信レートで送信されたDMTシンボル用のパリティビット率の平均値は一定であり、パリティビット率は、DMTシンボルにおけるパリティビットの数を、そのDMTシンボルに用いられるビット割り当てテーブル内のビット総数で割ったものであること、
を特徴とするマルチチャネルトランシーバ。 - 受信ビットレートをとぎれなく変更することのできるマルチチャネルトランシーバであって、
おのおのがフォワードエラー訂正用の特定数のパリティビットを含み、コードワードサイズを有する複数のコードワードを提供する手段;
第一受信ビットレートでキャリア周波数サブチャネルから第一の複数コードワードを受信する手段;
前記キャリア周波数サブチャネルに対する第一のビット割り当てを特定する第一の割り当てテーブルを用いて、前記第一の複数コードワードのビットを復調する手段;
受信を前記第一受信ビットレートから前記第二受信ビットレートへと変更する手段;
第二の受信ビットレートでキャリアサブチャネルから第二の複数コードワードを受信する手段;
前記キャリア周波数サブチャネルに対する第二のビット割り当てを特定する第二の割り当てテーブルを用いて、第二の複数コードワードのビットを復調する手段;
特定のインターリーブパラメータに基づいて前記第一および前記第二の複数コードワードをインターリーブする手段を備えており、
前記第一の複数コードワードのおのおのを復調する際に用いられる前記特定のインターリーブパラメータ、前記特定のコードワードサイズ、およびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリティビットは、受信ビットレートをとぎれなく変更させるため、前記第二の複数コードワードのおのおのを復調する際に用いられること、
を特徴とするマルチチャネルトランシーバ。 - 請求項14のマルチチャネルトランシーバにおいて、特定のデインターリーブパラメータに基づき前記第一および前記第二の複数コードワードをデインターリーブする手段をさらに備えており、
前記第一の複数コードワードをデインターリーブするために用いられる前記特定のデインターリーブパラメータは、前記第二の複数コードワードをデインターリーブするために用いられる前記特定デインターリーブパラメータと同じであること、
を特徴とするマルチチャネルトランシーバ。 - 請求項15のマルチチャネルトランシーバにおいて、第一および第二受信レートで受信されたDMTシンボル用のパリティビット率の平均値は一定であり、パリティビット率は、DMTシンボルにおけるパリティビットの数を、そのDMTシンボルに用いられるビット割り当てテーブル内のビット総数で割ったものであること、
を特徴とするマルチチャネルトランシーバ。 - 送信レートをとぎれなく変更することのできるマルチチャネルトランシーバであって、
(i)特定のコードワードサイズを有するとともに、(ii)フォワードエラー訂正用の特定数のパリティビットを含む複数のコードワードを提供する手段;
キャリア周波数サブチャネルに対する第一のビット割り当てを特定する第一の割り当てテーブルにしたがった第一の送信ビットレートにて、第一の複数コードワードを送信する手段;
前記第一の送信ビットレートを第二の送信ビットレートに変更する手段;および
キャリア周波数サブチャネルに対する第二のビット割り当てを特定する第一の割り当てテーブルにしたがった前記第二の送信ビットレートにて、第二の複数コードワードを送信する手段;を備えており、
前記第一の複数コードワードに用いられるフォワードエラー訂正用の前記特定のコードワードサイズおよび前記特定数のパリティビットは、送信ビットレートをとぎれ無く変更するため前記第二の複数コードワード用に使用されること、
を特徴とするマルチチャネルトランシーバ。 - 受信レートをとぎれなく変更することのできるマルチチャネルトランシーバであって、
キャリア周波数サブチャネルに対する第一のビット割り当てを特定する第一の割り当てテーブルを用いて、第一の複数コードワードのビットを第一受信ビットレートで受信する手段であって、前記第一の複数コードワードは、(i)特定のコードワードサイズを有するとともに、(ii)フォワードエラー訂正用の特定数のパリティビットを含むような手段;
キャリア周波数サブチャネルに対する第二のビット割り当てを特定する第二の割り当てテーブルを用いて、前記第一受信ビットレートを第二受信ビットレートに変更する手段;および
第二の複数コードワードのビットを前記第二受信ビットレートで受信する手段であって、前記第二の複数コードワードは、(i)特定のコードワードサイズを有するとともに、(ii)フォワードエラー訂正用の特定数のパリティビットを含むような手段;を備えており、
前記第一の複数コードワードに用いられる前記特定のコードワードサイズおよびフォワードエラー訂正用の前記特定数のパリティビットは、前記第二の複数コードワードのために用いられ、前記第一の割り当てテーブル内のビット数は、受信レートをとぎれなく変更するため、前記第二の割り当てテーブル内のビット数と異なること、
を特徴とするマルチチャネルトランシーバ。
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