ES2309473T3 - Transmisor de modem de señales portadoras multiples con degradacion controlada de la calidad de la señal de transmision para mejorar la estabilidad de operacion. - Google Patents

Abstract

Un sistema de telecomunicaciones con un módem (MCO) que tiene un módulo de control (CCO) acoplado a un módulo (DTM) de transmisión de datos que comprende un transmisor (TX) destinado a transmitir al menos un canal a través de una línea de comunicación (LN), estando dicho canal destinado a transportar datos de usuario (UD) por medio de señales (STX) con modulación que tienen una carga de bits que es modificable, siendo dicha carga de bits un conjunto de números que describe el número de bits de información por símbolo de modulación para cada portadora, y comprende además un generador de ruido artificial (ANG) acoplado a dicho transmisor (TX) y destinado a inyector un ruido artificial (AN) en el transmisor (TX) para influir en las señales (STX) transmitidas por dicho módulo de transmisión de datos (DTM) a la línea de comunicación (LN), caracterizado porque dicho generador de ruido artificial (ANG) está comprendido dentro de dicho módulo de transmisión de datos (DTM) y está destinado a inyectar un ruido artificial (AN) que corresponde a un modelo de la suma de ruidos de bucle a que contribuyen señales transmitidas en una pluralidad de n-1 líneas de comunicación dispuestas en un cable que contiene una pluralidad de n (50) líneas de comunicación, de las cuales la primeramente mencionada (LN) es un miembro de la pluralidad.

Description

Transmisor de módem de señales portadoras múltiples con degradación controlada de la calidad de la señal de transmisión para mejorar la estabilidad de operación.

La presente invención se refiere a un sistema de telecomunicaciones con un módem (modulador-desmodulador) que tiene un módulo de control acoplado a un módulo de transmisión que comprende un transmisor adaptado para transmitir al menos un canal a través de una línea de comunicación, estando dicho canal destinado a transportar datos de usuario por medio de señales con modulación que tienen una carga de bits que es modificable, siendo dicha carga de bits un conjunto de números que describen el número de bits de información por símbolo de modulación para cada portadora, y comprende además un generador de ruido artificial acoplado a dicho transmisor y destinado a inyectar un ruido artificial en el transmisor para influenciar las señales transmitidas por dicho módulo de transmisión de datos a la línea de comunicación.

Un tal sistema de telecomunicaciones con un módem capaz de operar a diferentes cargas de bits/regímenes de datos es generalmente conocido en la técnica. En él, la carga de bits/régimen de datos está basado en condiciones de canal actuales, que resultan generalmente de mediciones.

La "carga de bits" se define como sigue. Si la modulación es Modulación de Banda de Base (BBM: BaseBand Modulation) o Modulación de Portadora Unica (SCM: Single Carrier Modulation), la carga de bits corresponde al número de bits de información por símbolo de modulación, también llamada ranura de modulación o de tiempo de señalización. Si la modulación es Modulación de Portadoras Múltiples (MCM: Multi Carrier Modulation), la carga de bits corresponde al conjunto de números que describen el número de bits de información por símbolo de modulación para cada portadora, correspondiendo, por ejemplo, al conjunto de bi como se define en ITU\cdotT Recommendations G.992.3 Section 8.5.

La Modulación de Banda de Base (BBM) es un tipo de modulación sin modular primeramente la señal sobre una portadora, por ejemplo Modulación de Amplitud de Impulso (PAM: Pulse Amplitude Modulation); Modulación de Portadora única (SCM) es un tipo de modulación en el que la señal es modulada sobre una portadora única, por ejemplo Modulación de Amplitud en Cuadratura (QAM: Quadrature Amplitude Modulation), AM\cdotPM sin Portadora (CAP: Carrierless AM\cdotPM); y Modulación de Portadoras Múltiples (MCM) es un tipo de modulación en el que se usan múltiples portadoras, por ejemplo modulación MultiTono Discreta (DMT: Discrete MultiTone). Estos tipos de modulación son generalmente conocidos en la técnica.

El procedimiento de determinar una carga de bits se denomina "cargar bits" ("bitloading"). Este puede ser una determinación de la carga de bits completa como en inicialización, una determinación de una parte de la carga de bits como Sustitución de Bits (BitSwapping) en "Tiempo de presentación" ("Showtime"), por ejemplo como se define en ITU\cdotT Recommendations G.992.1 o una determinación de una parte de la carga de bits o de la carga de bits completa, como en On Line Reconfiguration (OLR) de tiempo de presentación, por ejemplo como se define en ITU\cdotT Recommendations G.992.3.

"Inicialización" (Instrucción de a.k.a.) es el estado o periodo de tiempo inmediatamente precedente a "Tiempo de presentación", durante el cual se intercambian señales entre módems con el fin de preparar tiempo de presentación, pero en el que no están siendo comunicados datos de usuario. Tiempo de presentación (a.k.a. Data Transmission State o Steady State) es el estado durante el cual están siendo comunicados datos de usuario por los módems.

Una condición de canal es cualquier característica del canal. Siendo el canal definido como comenzando en la interfaz donde los datos a transmitir de usuario están dados como entrada al módem, y terminando en la interfaz donde los datos de usuario recibidos están dados como salida por un módem al otro extremo de la línea de comunicación. Por lo tanto, el canal incluye, en la parte superior de la línea de comunicación, siguiendo bloques funcionales de módem, bien conocidos en la técnica: interfaz de línea, extremo delantero analógico, convertidores de analógico-en-digital, convertidores de digital-en-analógico, filtros de transmisión y recepción, contadores de impulsos (scalers) de ganancia, modulación/desmodulación, codificación/descodificación de constelación, codificación/descodificación de canal, codificación/descodificación de corrección de errores de avance, distorsionadores de voz (scramblers), generación y verificación de CRC, ...Como tal, cualquier parámetro que pueda ser medido en los bloques funcionales del canal constituye una condición de canal. La medición de condición de canal predominantemente usada en la técnica anterior es la Relación Señal a Ruido (SNR: Signal-to-Noise Ratio) media en el receptor, para MCM normalmente en cada una de las portadoras.

En sistemas de telecomunicaciones conocidos, ocurre un problema en el módem en canales con condiciones de ruido de cambio rápido. Si el ambiente de ruido cambia drásticamente después de la puesta en marcha, es decir, durante el tiempo de presentación, debido por ejemplo a diafonía causada por un módem próximo que se pone en marcha, puede ser necesario modificar la carga de bits con el fin de adaptarla a las nuevas condiciones. En algunos casos, tales procedimientos (como BitSwapping o OLR) que adaptan la carga de bits durante el tiempo de presentación, no son suficientes y puede ser necesario una nueva inicialización. Esto interrumpe el servicio y es perturbador para el cliente.

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En otras palabras, la carga de bits "tradicional" no puede tener en cuenta cambios repentinos del ambiente de ruido. Cuando los cambios son demasiado elevados, la reconfiguración en línea no puede responder y la única opción es interrumpir la conexión y hacer una nueva inicialización. Una nueva inicialización interrumpirá siempre el servicio, incluso si puede ser más corta que una inicialización completa.

Para resolver este problema existen diferentes soluciones en la técnica.

Se ha de observar en primer lugar que, en una realización preferida de la presente invención, la línea de comunicación es una Línea Digital de Abonado DSL (Digital Subscriber Line), y el módem es un módem adaptable xDSL, y que lo siguiente más particularmente, pero no exclusivamente, se aplica a ella.

Un tal módem de DSL es un módem que es parte de una Línea Digital de Abonado (DSL) capaz de operar a diferentes cargas de bits/regímenes de datos. Un módem de Línea Digital Asimétrica de Abonado (ADSL: Asymetric Digital Subscriber Line) o un módem de Línea Digital de Muy elevada velocidad de Abonado (VDSL: Very high speed Digital Subscriber Line) por ejemplo pertenece al tipo de módem adaptable xDSL.

La mayoría de las soluciones, pero no todas, al problema anterior son aplicables a un módem adaptable xDSL.

Una primera solución conocida para limitar la vulnerabilidad de módems a niveles de ruido rápidamente crecientes que pueden estar ausentes en el momento de la inicialización, es adaptar la adjudicación de bits y/o regímenes de datos durante la operación (es decir, en tiempo de presentación). En módems actuales de portadoras múltiples el régimen de datos inicial y la carga de bits inicial se determinan sobre la base del SNR-por-portadora de Canal, medido durante la inicialización, que es sólo una instantánea (snapshot) en tiempo correspondiente a las condiciones de ruido actuales. Sin embargo, en el curso del tiempo (durante el tiempo de presentación) pueden variar las condiciones de ruido en el circuito, requiriendo una forma diferente de carga de bits para el mismo régimen de datos (con margen de SNR disminuido) o puede incluso requerir una disminución del régimen de datos. Para variación lenta de las condiciones de ruido, han sido definidos métodos en normas de ADSL y VDSL para adaptar la carga de bits de ambas maneras: modificación de bits, es decir cambio de carga de bits sin cambiar el régimen de datos, como se menciona, por ejemplo, en ADSL ITU G.992.1, ADSL2 ITU G.992.3 y ANSI T1.424 MCM VDSL, y respectivamente Adaptación de Régimen sin Juntura (SRA. Seamless Rate Adaptation), es decir cambio de bits con cambio de régimen de datos, como se menciona, por ejemplo, en ADSL2 ITU G.992.3. Estos dos métodos se denominan también "Reconfiguration On Line" (OLR: "On Line Reconfiguration").

Esta primera solución es buena para condiciones de ruido que cambian lentamente. Sin embargo, en algunos escenarios de diafonía, la condición de ruido varía rápidamente, y la solución propuesta es demasiado lenta en tiempo para evitar errores de bits y/o para evitar una nueva inicialización. La razón es por tanto que el ruido de diafonía procedente de un módem de xDSL recién conectado aumenta instantáneamente.

Una segunda solución conocida para limitar la vulnerabilidad de módems para niveles de ruido que aumentan rápidamente, que pueden estar ausentes en el momento de inicialización, es el uso de una limitación determinada a priori a un cierto régimen de datos máximo. El nivel de limitación se determina por medios exteriores al módem, pero que son comunicados con el módem a través de una interfaz de gestión antes de la carga de bits en la inicialización.

En módems que usan Modulación de Banda de base (BBM) o Modulación de Portadora Unica (SCM) esta segunda solución proporciona suficiente control. Ciertamente, en el caso en que los módems usan una anchura de banda fija y un tamaño de constelación adaptable, la limitación a un régimen de datos máximo dará lugar a una limitación a un número máximo de bits por símbolo (es decir, el tamaño de constelación de PAM o QAM). Por lo tanto, para un límite superior en el mínimo SNR requerido (por ejemplo, para sostener un Régimen de Error de Bits (BER: Bit Error Rate) deseado de por ejemplo 1E-7 con un margen de SNR deseado de, por ejemplo, 6 dB). La limitación es elegida de tal manera que el SNR mínimo requerido sea menor que o igual al SNR del "caso peor" esperado (es decir, el más bajo), que ocurra durante condiciones de ruido del "peor caso". Los módems que cumplen la norma de módem de banda de voz ITU\cdotT V.32-bis son ejemplos de este caso.

En el caso de que los módems usen un tamaño de constelación fijo y un ancho de banda adaptable (dada una potencia de transmisión fija), la limitación del régimen de datos dará lugar a una limitación de la anchura de banda, y por tanto a un aumento del nivel de PSD de transmisión. La limitación es elegida de tal manera que el nivel de PSD de transmisión requerido menos el SNR requerido fijo sea mayor que o igual al nivel de ruido del "peor caso" esperado, que ocurre durante condiciones de ruido del "peor caso". Módems que cumplen las Recomendaciones ITU SHDSL G.991.2 son ejemplos de este caso.

Se ha de hacer observar además que módems que cumplen la norma ANSI T1.424 SCM VDSL no son de régimen adaptable y están por tanto teniendo el concepto de régimen de datos máximo.

Además, en módems que usan Modulación de Múltiples Portadoras (MCM) esta segunda solución no proporciona suficiente control. Ciertamente, una limitación a priori a un régimen de datos máximo dará lugar sólo a una limitación a un máximo del número de bits por símbolo de MCM, que es una limitación sólo en la SUMA DEL número b_{i} de bits por portadora, sumado en todas las portadoras usadas (es decir, \sum\limits_{i}b_{i} \leq límite). Como no proporciona una limitación del número de bits para cada portadora concreta (b_{i}), es posible que, durante la inicialización con condiciones de ruido bajo, el módem determine una carga de bits que adjudique un b_{i} en algunas portadoras que sea demasiado elevado, precisando un SNR requerido mayor que el SNR del "peor caso" en aquellas portadoras durante la condición de ruido que aumenta rápidamente. Cuanto más diferente es la forma del espectro del ruido durante la inicialización de la forma del ruido rápidamente creciente durante la operación, mayor es la vulnerabilidad, y mayor es la probabilidad de excesivo BER o nueva inicialización. Los módems que cumplen cualquiera de las Recomendaciones de ITU conocidas (hasta la fecha) ADSL ITU G.992.1, G.992.2, G.992.3, G.992.4, G.992.5 ó o norma VDSL ANSI T1.424 MCM son ejemplos de este caso.

Se ha de observar que esta segunda solución conocida está disponible en casi todos los tipos de módems: banda de base, portadora única, portadores múltiples,...

Una tercera solución conocida para limitar la vulnerabilidad de módems a niveles de ruido rápidamente crecientes que pueden estar ausentes en el momento de la inicialización, es el uso de una limitación determinada a priori (número único) del tamaño de constelación máximo a un cierto número máximo de bits por constelación, es decir, tamaño de constelación de PAM ó QAM. El nivel de limitación se determina por medios exteriores al módem, pero se comunica con el módem a través de una interfaz de gestión antes de la carga de bits en la inicialización.

Esta tercera solución es idéntica a la segunda solución anterior y proporciona suficiente control en módems que usan Modulación de Banda de Base (BBM) o Modulación de Portadora Unica (SCM).

Sin embargo, en módems que usan Modulación de Portadoras Múltiples (MCM) esta tercera solución no proporciona suficiente control. Ciertamente, una limitación a priori a una cierta constelación máxima determinada a priori (número único) o número máximo de bits por constelación (es decir, máxb_{i} \leq límite), por ejemplo el límite de G.992.1 que es denominado BIMAX, no proporciona suficiente limitación del número de bits para cada portadora concreta (b_{i}). Sólo limita el b_{i} en las portadoras con las constelaciones mayores, y estas portadoras no son necesariamente las portadoras que son vulnerables a niveles de ruido que cambian rápidamente. También portadoras con menores constelaciones pueden ser afectadas por niveles de ruido de cambio rápido. En otras palabras, un máx b_{i} actúa sobre portadoras con valores de SNR grandes durante la inicialización, que no coinciden con portadoras con gran variación de SNR durante el tiempo de presentación.

Módems que cumplen cualquiera de las Recomendaciones de ITU conocidas (hasta la fecha) ADSL ITU G.992.1, G.992.2, G.992.3, G992.4, G.992.5 y norma VDSL ANSI T1.424 MCM son ejemplos no perfectos de este caso. El BIMAX se fija durante la fase de diseño del transmisor de módem, y no controlable en una interfaz de gestión.

Se ha de observar que esta tercera solución conocida está disponible en casi todos los tipos de módems: banda de base, portadora única, portadoras múltiple,..

Una cuarta solución conocida para limitar la vulnerabilidad de módems a niveles de ruido rápidamente crecientes que pueden estar ausentes en el momento de inicialización, es el uso de un margen de SNR Objetivo determinado a priori (número único). En esta solución, el nivel de ruido asumido durante la inicialización para determinar el régimen de datos iguala al nivel de ruido medido durante las condiciones actuales de inicialización, pero aumentado con un cierto factor denominado "margen de SNR de Objetivo". El nivel de margen de SNR de objetivo se determina por medios exteriores al módem, pero se comunica al módem a través de una interfaz de gestión antes de la carga de bits en la inicialización. Normalmente el margen de SNR de objetivo se elige de tal manera que sea mayor que o igual al nivel de ruido del "peor caso" menos el nivel de ruido del mejor caso. Al hacerlo así, el nivel de ruido asumido es siempre mayor que el nivel de ruido del "peor caso". Así mismo esta solución está disponible en casi todos los tipos de módems: banda de base, portadora única, portadoras múltiples, ... Ejemplos de tales módems son, respectivamente, módems que cumplen la Recomendación de ITU SHDSL G.991.2, respectivamente la norma ANSI T1.424 SCM VDSL, y respectivamente Recomendaciones de ITU ADSL G.992.x hasta la fecha o la norma ANSI T1.424 MCM VDSL. Esta cuarta solución conocida es la más usada actualmente para módems de ADSL.

Se ha de observar que la expresión "peor caso" se usa como una taquigrafía. No significa necesariamente el "peor caso", por ejemplo en tiempo infinito o en todas las líneas de la red completa. Corresponde al caso de condiciones de canal que tienen una probabilidad aceptable predeterminada de ocurrencia de tal manera que un operador está considerando esta aceptable, por ejemplo estabilidad aceptable del enlace en un cierto periodo de tiempo dado, o para un subconjunto de la red.

Esta cuarta solución es la más usada actualmente. Sin embargo, no es apropiada para algunas situaciones, como se mencionan en lo que sigue.

Esta cuarta solución conocida no es apropiada para tipos de ruido con niveles de ruido que aumentan rápidamente, que permanecen estables a un elevado nivel seguidamente (durante un tiempo no despreciable), por ejemplo diafonía que asciende desde la conexión de un sistema de xDSL sobre otro par en el mismo cable. Para este tipo de ruido, está claro que la inicialización/reinicialización puede tener lugar durante condiciones de ruido del "peor caso". El tomar un margen de SNR de objetivo elevado en la parte superior de estos niveles de ruido del "peor caso", es innecesario y conduce a una pérdida excesiva de régimen de datos.

Este es por ejemplo el caso de un cable de par retorcido con enlaces de ADSL, pero donde los módems de ADSL no están todavía conectados por sus usuarios. Entonces el nivel de diafonía de ADSL en el cable está ausente. El nivel de ruido será igual al nivel de ruido de fondo. El primer módem de ADSL que se conecta verá este nivel de ruido de fondo durante la inicialización. Sin embargo, el nivel de diafonía aumentará con cada nuevo módem de ADSL que sea conectado. Cuando, durante la operación de este primer enlace, aumenta el número de usuarios, por ejemplo de 1 a 50, la diafonía de canal aumentará a su máximo del peor caso. La Tabla 1 proporciona números aproximados para el aumento de nivel de ruido \Delta cuando el ruido evoluciona desde un ruido de fondo de -140 dBm/Hz hasta un nivel correspondiente a una Diafonía de Extremo Lejano (FEXT: Far-End CrossTalk) de 50 perturbadores de ADSL:

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TABLA 1

1

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Con la solución de margen de SNR de objetivo el operador tendrá que asignar un gran margen de SNR de objetivo al menos igual a este aumento de nivel de ruido, con el fin de que este primer usuario tenga un funcionamiento estable, y soporte el aumento de ruido. Como se puede ver, el margen de SNR que tiene que tomarse para operación estable aumenta para mayores regímenes de datos ofrecidos.

Para un usuario que se conecta cuando todos los otros usuarios (por ejemplo 49) están ya en línea, el ruido está ya en su máximo y ya no aumentará más. Tomar un margen de SNR grande no es necesario en este caso. Sin embargo, cuando el operador no es conocedor del orden en el que se conectan los usuarios, tiene que asignar un margen de SNR de objetivo para todos los usuarios. Por lo tanto, este gran margen de SNR de objetivo es asignado también al último o últimos usuarios. Como consecuencia, el último o últimos usuarios experimentarán una pérdida de régimen de datos excesiva. Como ejemplo, para 3000 m, el margen de SNR que se ha de tomar es de 18 dB. Este es 12 dB mayor que el usual de 6 dB, como se muestra en la Tabla 1. Una pérdida de 12 dB corresponde a 4 bits por portadora. Sobre una anchura de banda utilizable de 1 MHz, esto corresponde a una pérdida de régimen de datos de 4 Mbps, dando lugar a una reducción del régimen de datos hasta 2 Mbps.

Tampoco es apropiado para tipos de ruido impulsivos, es decir, ruido rápidamente creciente y decreciente de muy corta duración. Debido a la duración muy corta, tiene influencia despreciable sobre el resultado de la medición del ruido durante la inicialización. La medición indicará sólo el nivel de potencia promedio del ruido en el periodo total de medición, que se corresponde con el componente de ruido estacionario y no el nivel de potencia de pico del "peor caso" del ruido de impulso. Como el ruido impulsivo y el ruido estacionario proceden de diferentes fuentes independientes, el tomar un margen de SNR con respecto al componente estacionario es una solución problemática para controlar el ruido impulsivo.

Tampoco es apropiado para tipos de ruido de corta duración, es decir, con una duración que sea más corta que la duración de la medición del ruido durante la inicialización, por ejemplo < 1 seg. La medición indicará sólo el nivel de potencia de ruido promedio en todo el periodo de medición que influye algo en el resultado de la medición, y no el nivel de potencia de pico del "peor caso" durante el ruido con pequeña duración. Este caso es un tipo de ruido que está comprendido entre los dos tipos de ruido anteriores y, como consecuencia, sus desventajas son una mezcla de las desventajas también de los dos casos anteriores.

Por otra parte, esta cuarta solución es apropiada para cambios pequeños rápidos en niveles de ruido reales por cada portadora, de un modo tal que la pérdida de régimen de datos es entonces todavía aceptable.

Es también apropiado para cambios lentos pero algo mayores en niveles de ruido reales por bit de portadora todavía con un pequeño cambio en el nivel promedio de ruido, por ejemplo debido a efectos de temperatura. En este caso, las Reconfiguraciones En Línea pueden adaptar la carga de bits con sustitución de bits, antes de que el margen de SNR por portadora descienda por debajo de cero. Sin embargo, el margen de SNR promedio disminuirá todavía lentamente. Siempre que el cambio de nivel de ruido promedio sea pequeño, el margen de SNR de objetivo puede ser mantenido aceptable.

Módems que cumplan cualquiera de las Recomendaciones de ITU conocidas (hasta la fecha) ADSL ITU, G.992.1, G.992.2, G.992.3, G.992.4, G.992.5 y la norma VDSL ANSI T1.424 MCM son ejemplos de este caso.

Una quinta solución conocida para limitar la vulnerabilidad de módems a niveles de ruido rápidamente crecientes que podrían estar ausentes en el momento de inicialización, es el uso de un modelo determinado a priori del nivel de ruido del "peor caso", que ocurre durante condiciones de ruido del "peor caso", que está fijado en una norma o algún otro documento de diseño, y por tanto está fijado en el equipo. Esta solución es conocida sólo en el dominio de módems de ITU SHDSL G.991.2 adaptables de régimen de datos, donde el modelo del nivel de ruido esperado del "peor caso" está fijado en esta norma de ITU (véase por ejemplo G.991.2 Tabla A-13 y Tabla B-14). Esto es posible debido al método de despliegue de DSL ó SHDSL Simétrica, que usa espectro plenamente desarrollado en aguas abajo y aguas arriba, que hace que la propia diafonía de Extremo Próximo (NEXT: Near End-CrossTalk) de sistemas de SHDSL que trabajan al mismo ritmo sea la diafonía dominante, mayor que la diafonía de cualquier otro tipo de xDSL con la misma potencia. El modelo de ruido del "peor caso" no es comunicado al módem a través de una interfaz de gestión antes de la carga de bits en la inicialización, siendo sólo la habilitación de esta solución controlada en la interfaz de gestión.

Los problemas para aplicar esta quinta solución conocida, de usar un modelo a priori del nivel de ruido del "peor caso" fijado en una norma, a módems de portadoras múltiples son los siguientes:

- El uso de un modelo a priori está sólo definido en la norma ITU SHDSL G.991.2, pero no para módems de ADSL; y

- SHDSL describe sólo el uso de un modelo a priori que es un modelo normalizado, fijado, no programable, y que sólo puede ser deshabilitado o habilitado.

Esta quinta solución no es así apropiada para ADSL. Ciertamente, al contrario que para SHDSL, para la que su propia auto-diafonía determina las peores condiciones de ruido debido al uso de espectros completamente solapados, la estructura de FDM de ADSL es tal que la auto-diafonía de ADSL es con frecuencia mucho más baja que la diafonía de otro xDSL. Debido a esta dependencia de la otra xDSL presente en un cable o línea de comunicación, y a los tipos variables de xDSL usados en redes particulares, no es apropiado un modelo a priori único.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de telecomunicaciones con un módem del tipo conocido anterior, pero en el que el régimen de datos inicial y la carga de bits inicial se determinan de tal manera que se obtenga una estabilidad de funcionamiento aceptable en un tiempo dilatado, a regímenes de datos que sean tan altos como sea posible. La vulnerabilidad de módem a niveles de ruido que aumentan rápidamente, que podrían estar ausentes en el momento de la inicialización, ha de ser por ello limitada.

De acuerdo con la invención, este objeto se consigue debido al hecho de que dicho generador de ruido artificial está comprendido dentro de dicho módulo de transmisión de datos y está destinado a inyectar un ruido artificial que corresponda a un modelo de la suma de ruido de bucle o circuito a que contribuyen las señales transmitidas en una pluralidad de n-1 líneas de comunicación dispuestas en un cable que contiene una pluralidad de n líneas de comunicación, de las cuales la primera línea de comunicación mencionada es un miembro de la pluralidad.

De este modo, se obtiene una degradación controlada de la calidad de la señal de transmisión inyectando el ruido artificial en la señal de transmisión. Esta degradación se sumará a la degradación de señal causada por el canal, por ejemplo el ruido de transmisión se sumará al ruido de canal. Un módem de recepción verá sólo el efecto combinado, y determinará su carga de bits sobre la base de la calidad de la señal combinada, por ejemplo determina su carga de bits sobre la base del nivel de ruido combinado. Con esta técnica, la carga de bits en el receptor de módem distante es impedida para asignar tamaños de constelación que sean demasiado elevados, por ejemplo cuando ocurre inicialización en horas de no ocupación con niveles de diafonía bajos, para garantizar la estabilidad de funcionamiento en condiciones de ruido que cambien rápidamente.

La quinta solución conocida mencionada anteriormente parece ser la técnica anterior más próxima, pero no es usada en ADSL y VDSL actuales. La presente invención utiliza un modelo que es programable y no fijado en la norma, y por lo tanto resulta apropiado para módems de FDM xDSL, por ejemplo ADSL y/o VDSL.

Como ya se ha mencionado, la cuarta solución conocida mencionada anteriormente es la más usada en ADSL y VDSL actuales. Aunque la técnica anterior intenta resolver el mismo problema, no se puede considerar como técnica anterior próxima, ya que el método algorítmico es completamente diferente.

Se ha de observar que la Solicitud de Patente UA-2004/032902-A1, por KOIFMAN GIL et al (19 de febrero de 2004) y titulada "Módem que comparte canal basado en división de frecuencia", describe un sistema de comunicación de datos que incluye un modelo de extremo de cabeza. Este módem está destinado a transmitir señales de datos aguas abajo en un medio de comunicación en una primera banda de frecuencias y a recibir señales de datos aguas arriba en el medio de comunicación en una segunda banda de frecuencias. Cada una de las bandas de frecuencias primera y segunda incluye múltiples bits de frecuencia. Al menos el primero y segundo módems de instalaciones del cliente están acoplados en paralelo al módem de extremo de cabeza a través del medio de comunicación de manera que se reciben las señales de datos de aguas abajo transmitidas por el módem de extremo de cabeza en la primera banda de frecuencias, y para transmitir las señales de datos de aguas arriba en la segunda banda de frecuencias sometida a multiplexado de la segunda banda de frecuencias entre el primero y segundo módems de instalaciones del cliente.

En otras palabras, este documento conocido describe un sistema compuesto de módems de ADSL acoplados en para lelo a un módem de extremo de cabeza. Con el fin de obligar al módem de extremo de cabeza a transmitir a una velocidad inferior a la óptima, los módems del cliente introducen ruido artificial en la línea durante la fase de instrucción. Sin embargo, este documento conocido no describe la estructura interna de los módems del cliente. Tampoco describe que el generador de ruido está comprendido dentro del módulo de transmisión. Finalmente, el documento conocido tampoco anticipa ni sugiere que la cantidad de ruido introducida iguale la diafonía máxima.

En la primera realización, la presente invención está caracterizada porque dicho transmisor incluye un extremo frontal de transmisor que comprende la conexión en cascada de un módulo de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión, un Transformador de Fourier de Rápida Inversión y un módulo de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión, y porque dicho generador de ruido artificial está acoplado a una entrada de dicho módulo de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión.

Preferiblemente, el módulo de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión está destinado a añadir señales proporcionadas por dicho generador de ruido artificial a los datos de usuario transmitido a la línea de comunicación.

En una segunda realización, la presente invención está caracterizada porque dicho generador de ruido artificial está acoplado a una entrada de dicho módulo de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión.

En esta segunda realización, dicho módulo de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión está destinado a añadir preferiblemente señales proporcionadas por dicho generador de ruido artificial a los datos de usuario transmitidos a la línea de comunicación.

Con más detalle, las señales proporcionadas por dicho generador de ruido artificial son una pluralidad de señales de ruido independientes, y dicho módulo de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión comprende además medios destinados a multiplicar cada una de dichas señales de ruido independientes mediante una graduación de ganancia predeterminada y a añadir cada uno de los resultados a una señal concreta subportadora de DTM.

Otra realización de caracterización de la presente invención es que el módulo de control de dicho módem está acoplado a un dispositivo de gestión destinado a almacenar parámetros de una condición de canal del "peor caso" y a controlar con ellos dicho módulo de control para controlar la generación de dicho ruido artificial por medio de dicho generador de ruido artificial.

De este modo, el nivel de degradación es programable por medio de una interfaz de gestión local o distante.

También otra realización de caracterización de la presente invención es que cada línea de comunicación de dicho cable opera de manera similar a dicha primera línea de comunicación mencionada, y que dicho generador de ruido artificial está destinado a proporcionar señales basadas en un modelo de la relación señal a ruido en dicho canal de la citada primera línea de comunicación.

Es así menos probable que el módem se reinicialice cuando aparece un ruido dominante en la línea de comunicación debido a que este ruido ha sido generalmente identificado al menos una vez durante una medición previa. Una medición previa puede ser una medición anterior a la carga de bits en una inicialización previa o puede ser una medición anterior (parcial o completa) a la carga de bits en tiempo de presentación, o puede ser una medición anterior a las mediciones actuales (es decir, que sean inmediatamente anteriores a la carga de bits actual). Además, cuando se realiza la carga de bits, teniendo en cuenta una historia previa de condiciones de canal o mediciones, de una forma u otra, no se requiere necesariamente una historia completa de todas las condiciones o mediciones de canal previas.

En una realización diferente, dicho generador de ruido artificial está destinado a proporcionar señales basadas en un modelo del nivel de ruido en dicho canal de la citada primera línea de comunicación.

En otras palabras, el ruido artificial puede estar basado en un modelo a priori de las condiciones de canal del "peor caso": nivel de ruido, SNR,...

La presente invención se refiere además a un método para mejorar la carga de bits de un canal transmitida a través de una línea de comunicación, estando dicho canal destinado a transportar datos de usuario por medio de señales con modulación que tienen una carga de bits que es modificable, siendo dicha carga de bits un conjunto de números que describen el número de bits de información por símbolo de modulación para cada portadora, y dicho método comprende el paso de inyectar un ruido artificial para modificar las señales antes de transmitir dichos datos de usuario sobre la línea de comunicación.

Además de la técnica anterior mencionada más arriba de dispositivos y métodos para mejorar la carga de bits de un canal transmitida a través de una línea de comunicación, existe otro método, descrito en la Solicitud de Patente Europea 04290523,2, presentada el 26 de febrero de 2004, y titulada "Módem de Línea de Abonado Digital con Carga de bits que utiliza Modelo de Condiciones de Canal". Este documento describe un método de cargar bits en módem de MCM para mejorar la estabilidad de operación usando un modelo de canal del "Peor Caso". Sin embargo, este método requiere modificación de los módems de base distante instalados.

El objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método para determinar un régimen de datos inicial y una carga de bits inicial de tal manera que se obtenga una estabilidad aceptable de operación en un tiempo dilatado, a regímenes de datos que sean los más elevados posible.

De acuerdo con la invención, dicho ruido artificial corresponde a un modelo de la suma de ruidos de bucle a que contribuyen señales transmitidas en una pluralidad de n-1 líneas de comunicación dispuestas en un cable que contiene una pluralidad de n líneas de comunicación, de las cuales la línea de comunicación primeramente mencionada es un miembro de la pluralidad.

Además, dicho método comprende también el paso de programar el margen de ruido en 3 dB en el algoritmo de carga de bits en el correspondiente receptor, siendo dicha carga de bits el proceso de determinar la carga de bits.

De este modo, el presente método puede garantizar la absoluta estabilidad del enlace, por ejemplo la no REINICIALIZACION y el no excesivo BER, sin una excesiva pérdida de régimen de ratos, trabajando sin modificación de módems instalados en base distante. Esto es debido al modelo a priori usado en el que no se necesita comunicar desde el módem central a cualquier módem distante en las primeras etapas de inicialización antes de la carga de bits, como es el caso en el último documento de la técnica anterior mencionado.

Otras realizaciones caracterizadoras del presente sistema de comunicación con un módem se menciona en las reivindicaciones adjuntas.

Se ha de observar que la expresión "que comprende" usada en las reivindicaciones no se ha de interpretar como restrictivo de los medios enumerados a continuación. Así, el alcance de la expresión "un dispositivo que comprende medios A y B" no tiene que estar limitado a dispositivos que consistan sólo en componentes A y B. Significa que con respecto a la presente invención, los únicos componentes relevantes del dispositivo son A y B.

Análogamente, se hace observar que el término "acoplado", usado también en las reivindicaciones, no ha de interpretarse como limitado a conexiones directas solamente. Así, el alcance de la expresión "un dispositivo A acoplado a un dispositivo B" no ha de estar limitado a dispositivos o sistemas en los que una salida del dispositivo A está directamente conectada a una entrada del dispositivo B. Significa que existe una trayectoria entre una salida de A y una entrada de B, que puede ser una trayectoria que incluya otros dispositivos o medios.

El anterior y otros objetos y característica de la invención resultarán más evidentes y la propia invención se comprenderá mejor haciendo referencia a la siguiente descripción de una realización tomada en relación con los dibujos que se acompañan, en los cuales:

- La figura 1 representa principalmente parte de la Oficina Central CO de un sistema de telecomunicación con un módem MCO de acuerdo con la invención:

- La figura 2 muestra la inyección de ruido artificial AN en el módulo TXTDP de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión, del módulo de transmisión de datos DTM del módem MCO;

- La figura 3a muestra la inyección de ruido artificial AN en el módulo TXFDP de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión del módulo de transmisión de datos DTM del módem MCO; y

- La figura 3b muestra detalles de la inyección de ruido artificial AN en el módulo TXFDP de tratamiento de dominio de frecuencia de acuerdo con la figura 3a.

El sistema de telecomunicaciones mostrado en la figura 1 es preferiblemente un sistema de telecomunicaciones de Línea Digital de Abonado xDSL que comprende una línea de comunicación LN que interconecta una Ofician Central CO a un Equipo de Instalación de Cliente (CPE: Customer Premises Equipment, no mostrado). La Oficina Central CO está provista de al menos un módem MCO, siendo este módem preferiblemente del tipo adaptable xDSL capaz de operar a diferentes regímenes de datos y cargas de bits. El módem MCO comprende un módulo de Transmisión de Datos DTM destinado a transmitir canales que transportan datos de usuario UD por medio de señales STX con modulación que tienen una carga de bits que es modificable. El sentido de transmisión de datos desde el módem MCO situado en la Oficina Central CO a un módem situado en las Instalaciones del Cliente se denomina el sentido de Aguas Abajo. Aguas Arriba es el sentido de transmisión de datos desde el módem situado en las Instalaciones del Cliente al módem MCO situado en la Oficina Central CO.

La "carga de bits" se define como sigue: Si la modulación es Modulación de Banda de Base (BBM) o Modulación de Portadora Unica (SCM), la carga de bits corresponde al número de bits de información por símbolo de modulación, que se llama también ranura de tiempo de modulación o señalización. Si la modulación es Modulación de Portadoras Múltiples (MCM), la carga de bits corresponde al conjunto de números que describen el número de bits de información por símbolo de modulación para cada portadora, correspondiendo, por ejemplo, al conjunto de bi como se define en ITU\cdotT G.992.3 sección 8,5.

La Modulación de Banda de Base (BBM) es un tipo de modulación sin modular primeramente la señal en una portadora, por ejemplo Modulación de Amplitud de Impulsos (PAM: Pulse Amplitude Modulation); la Modulación de Portadora Unica (SCM) es un tipo de modulación en el que la señal es modulada en una portadora única, por ejemplo Modulación de Amplitud en Cuadratura (QAM), AM-PM sin Portadora (CAP); y la Modulación de Portadoras Múltiples (MCM) es un tipo de modulación en el que se utilizan múltiples portadoras, por ejemplo modulación MultiTono Discreta (DTM). Estos tipos de modulación son generalmente conocidos en la técnica.

El proceso de determinar una carga de bits se denomina "cargar bits". Este puede ser una determinación de la carga de bits completa como en la inicialización, una determinación de una parte de la carga de bits como en Sustitución de bits (Bitswapping) de "tiempo de presentación" ("showtime"), por ejemplo como se define en ITU\cdotT G.992.1, o determinación de una parte de la carga de bit o de la carga de bits completa como en Reconfiguración En línea (OLR) de "tiempo de presentación", como se define, por ejemplo, en ITU-T G.992.3.

"Inicialización" (a.k.a. Training) es el estado (o periodo de tiempo) que precede inmediatamente a "Tiempo de presentación" durante el cual son intercambiadas señales entre los módems con el fin de preparar tiempo de presentación, pero en el que no están siendo comunicados datos de usuario. Tiempo de presentación (Estado de Transmisión de Datos o Estado Estable a.k.a.) es el estado durante el cual están siendo comunicados datos de usuario por los módems. Las expresiones "inicialización" y "Tiempo de presentación" se usan también en ITU-T G.992.1 y G.992.3.

El módulo de Transmisión de Datos DTM del módem MCO está acoplado a un módulo de control CCO capaz de modificar la carga de bits usada por el módulo de recepción asociado como una función de mediciones actuales de condiciones de canal realizadas por el módem MCO inmediatamente antes de una carga de bits actual. Además, el módulo de control CCO es también capaz de modificar esta carga de bits como una función de un modelo DMGCCM1 de condiciones de canal de carga de bits, que es independiente de las mediciones actuales.

Una condición de canal es cualquier característica del canal. Siendo definido el canal como iniciación en la interfaz donde los datos de usuario que se han de transmitir se dan como entrada al módem, y que termina en la interfaz en la que los datos de usuario recibidos son dados como salida por el módem conectado al otro extremo de la línea de comunicación LN. Por lo tanto, el canal incluye, en la parte superior de la línea de comunicación, los bloques siguientes de módem funcionales, bien conocidos en la técnica: interfaz de línea, extremo delantero analógico, convertidores de analógico-en-digital, convertidores de digital-en-analógico, filtros de transmisión y recepción, factores de ganancia, modulación/desmodulación, codificación/descodificación de constelación, codificación/descodificación de canal, codificación/descodificación de corrección de errores de avance, perturbadores de voz, generación y verificación de CRC,...Como tal, cualquier parámetro que pueda ser medido en cualquiera de los bloques funcionales del canal constituye una condición de canal. La medición de condición de canal usada predominantemente en la técnica anterior es la Relación de Señal a Ruido (SNR) medida en el receptor, normalmente para MCM en cada una de las portadoras.

La idea de la presente invención es proporcionar una degradación controlada de calidad de señal de transmisión. El nivel de degradación es normalmente programable a través de una interfaz de gestión distante, como se mencionará más adelante. Se prefiere que esta degradación sea activa todo el tiempo, es decir durante la INICIALIZACIÓN y operación (TIEMPO DE PRESENTACIÓN). Sin embargo, para algunos tipos de módems puede ser suficiente activar la degradación sólo durante periodos de tiempo concretos, por ejemplo ciertas señales de inicialización.

En el sistema de telecomunicación mostrado en la figura 1, el modelo DMGCCM1 de condiciones de canal de carga de bits, independiente de las mediciones actuales, es o bien una función de uno o más modelos de condiciones de canal de carga de bits medidos, previamente obtenidos por medio de mediciones por el módem, una función de un primer modelo de condición de canal gestionado, que es él mismo una función de un segundo modelo UMGCCM2 de condiciones de canal gestionado, transferido al módem MCO por un dispositivo de gestión MGCO acoplado, pero exterior, al módem, antes de la carga de bits actual, o una combinación de ambos.

Con más detalle, el módulo de control CCO de la CO comprende medios DMS de almacenamiento de módem destinados a almacenar el modelo DMGCCM1 de condiciones de canal de carga de bits como una función del primer modelo de condiciones de canal gestionadas que es una función de un segundo modelo DMGCCM2 de condiciones de canal gestionado. El dispositivo de gestión MGCO tiene medios DSN de almacenamiento de gestión destinados a almacenar el segundo modelo DMGCCM2 de condiciones de canal gestionado.

Hipotéticamente, es posible que el conjunto de chips de módem determine el nivel programable interiormente, y por tanto no tenga interfaz de gestión explícita.

El módulo de recepción del módem MCO situado en la parte de Oficina Central CO del sistema de telecomunicaciones es un módulo de Transmisión de Datos DTM de aguas abajo acoplado al módulo de control CCO del módem MCO. Los medios DMS de almacenamiento de módem del módulo de control CCO son capaces de almacenar un modelo DMGCCM1 de condiciones de canal de carga de bits, que es un modelo de condiciones de canal de carga de bits de aguas abajo. Preferiblemente, el dispositivo MGCO de gestión está también situado en la Oficina Central CO y tiene unos medios DSN de almacenamiento de gestión de aguas abajo para almacenar el segundo modelo de condiciones de canal gestionado, que es un segundo modelo DMGCCM2 de condiciones de canal gestionadas de aguas arriba. El modelo de condiciones de canal de carga de bits medidas y el primer modelo de condiciones de canal gestionadas de este modelo DMGCCM1 de condiciones de canal de carga de bits de aguas abajo son respectivamente modelo de condiciones de canal de carga de bits medidas de aguas abajo y primer modelo DMGCCM1 de condiciones de canal gestionadas de aguas abajo.

El dispositivo de gestión MGCO está preferiblemente situado en la Oficina Central CO y está acoplado al módem MCPE situado en el equipo de Instalaciones del Cliente, CPE, a través de la línea de comunicación LN. El dispositivo de gestión MGCO tiene entonces medios de almacenamiento de gestión DSN de aguas abajo para almacenar el segundo modelo de condiciones de canal gestionadas que ha de ser usado por un módulo de control del CPE como un segundo modelo de condiciones de canal gestionadas de aguas abajo.

Algunas de las diversas realizaciones y operaciones posibles del presente sistema de telecomunicaciones de xDSL con degradación de calidad de señal controlada se describirán en lo que sigue.

Una degradación concreta se realiza mediante una inyección de "Ruido Artificial" AN, que es generado localmente en el transmisor por un generador de ruido artificial ANG y añadido a la señal de transmisión original para obtener una señal de transmisión degradada. El "Ruido Artificial" se define como una señal aleatoria que no está correlacionada con la señal de transmisión original y tiene un nivel inferior al de la señal de transmisión original.

Se ha de observar que la adición del ruido artificial a la señal de transmisión es generalmente preferida, aunque es también posible cualquier otra combinación de estas señales.

Se pueden utilizar diversas variantes del ruido artificial. Por ejemplo con diferentes Funciones de Densidad de Probabilidad (PDF: Probability Density Functions): por ejemplo PDF Gaussiana, PDF de pared de ladrillo (brickwall), PDF discreta, ...

En una realización preferida y haciendo de nuevo referencia a la figura 1, el método se aplica a la señal de transmisión de aguas abajo, es decir, desde un módem central MCO a un módem distante, en el que el nivel de "Ruido Artificial" es programable y se comunica al módem Central a través de una interfaz de gestión local (por ejemplo interfaz de G.997.1 Q) por una entidad central externa, antes del comienzo de INICIALIZACION.

Con más detalle, y como se muestra en la figura 1, el Ruido Artificial AN es proporcionado por el generador de ruido artificial ANG situado en el módulo de transmisión de datos DTM del módem MCO. El generador de ruido artificial ANG está acoplado a un transmisor TX y más particularmente a un extremo delantero del mismo TXFE. El transmisor TX forma interfaz con los datos de usuario UD y la línea de comunicación LN. TX incluye el TXFE de extremo delantero del transmisor que comprende la conexión en cascada de un módulo TXFDP de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión, un Transformador de Fourier de Inversión Rápida, IFFT, y un módulo TXTDP de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión.

En una primera realización, mostrada en la figura 2, el generador de ruido artificial ANG está acoplado a una entrada del módulo TXTDP de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión, del extremo delantero TXFE del transmisor. Las señales, es decir, el ruido artificial AN, proporcionadas por el generador de ruido artificial ANG son entonces añadidas por el módulo TXTDP de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión a datos de usuario UD transmitidos a la línea de comunicación LN.

Para los módems de MCM este ruido artificial puede ser fácilmente hecho dependiente de la frecuencia inyectando el ruido AN en el dominio de frecuencia antes del bloque IFFT de IDTF/DTF. En esta segunda realización, mostrada en la figura 3a, el generador de ruido artificial ANG está acoplado a una entrada del módulo TXFDP de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión del extremo delantero TXFE del transmisor. Las señales del generador de ruido artificial ANG son entonces añadidas por el módulo TXFDP de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión a los datos de usuario UD transmitidos a la línea de comunicación LN.

En esta segunda realización, podría inyectarse un nivel de ruido diferente para cada subportadora de MCM. Con más detalle, como se muestra en la figura 3b, cada una de las múltiples señales de ruido independientes proporcionadas por el generador de ruido artificial ANG es hecha pasar a través de un factor de ganancia G antes de ser suministrada a un sumador +. Estos sumadores + reciben también las señales específicas QAM de subportadora de DTM, y las salidas de las mismas se conectan a entradas del Transformador de Fourier de Rápida Inversión, IFFT.

El nivel programable de "Ruido Artificial" puede estar basado en un modelo a priori de las condiciones de canal del "peor caso" (nivel de ruido, SNR,...).

Se contemplan diversas variantes de este modelo a priori:

1. Un modelo a priori del SNR del "peor caso" que puede ser aplicado a todos los módems de XDSL.

Normalmente, el modelo se define en términos de SNR según se ve en la entrada de receptor distante. El nivel de "Ruido Virtual" que se ha de añadir a la señal de transmisión es tal que realiza este mismo SNR en la salida del transmisor. Como el canal atenúa la señal y el ruido virtual en la misma magnitud, la Señal-a-Ruido-Virtual en el transmisor será idéntica a la Señal-a-Ruido-Virtual en el receptor. En el receptor el ruido virtual atenuado se combina con el ruido real del canal.

El modelo de SNR del "peor caso" a priori incluye información para determinar el nivel de SNR del "peor caso" asumido:

\bullet En general, en el intervalo de frecuencias completo o en partes del intervalo de frecuencias

\bullet En particular para módems de MCM, la información podría ser transportada en un formato por portadora de MCM

La descripción del modelo de SNR del "peor caso" podría tomar varios formatos. Algunos ejemplos son:

\bullet Fórmula analítica definida en la norma, y para la cual sólo los parámetros son comunicados a los módems

\bullet Descripciones algorítmicas definidas en la norma, y para las cuales sólo los parámetros son comunicados a los módems

\bullet Una tabla de niveles en puntos de frecuencia equidistantes, posiblemente correspondientes a cada frecuencia de portadora de MCM

\bullet Una tabla de niveles en puntos equidistantes o no equidistantes, en que la información en otros puntos de frecuencia se ha de extraer por medio de algún método o métodos predeterminados de inter/extrapolación.

Se ha de observar que la expresión "peor caso" se usa en esta descripción como una taquigrafía. No significa necesariamente siempre el "peor caso", por ejemplo en tiempo infinito o en todas las líneas de la red completa. Más bien corresponde al caso de condiciones de ruido que encuentra aceptables un operador, por ejemplo estabilidad aceptable del enlace en un cierto periodo de tiempo dado, para un subconjunto de la red, ...

2. Un modelo a priori del nivel de ruido del "peor caso" que puede ser también aplicado a todos los módems de XDSL.

Normalmente, el modelo se define en términos de niveles de ruido según se ven en la entrada del receptor distante ("ruido referido al receptor"). El ruido referido al receptor puede ser calculado como:

TX_referido_N(f) = RX_referido_N(f) / (|H(f)|\wedge2)

con

\bullet TX_referido_N(f) = La Densidad Espectral de Potencia (PSD: Power Spectral Density) del ruido virtual en la interfaz de línea de transmisión;

\bullet RX_referido_N(f) = La Densidad Espectral de potencia (PSD) del ruido en la interfaz de línea del receptor; y

\bullet H(f) = Función de Transferencia del canal.

En general, este método puede garantizar estabilidad absoluta del enlace (por ejemplo no RE-INICIALIZACION y no excesivo BER) sin una pérdida excesiva de trabajo de régimen de datos sin modificación de módems de base distante instalados. Así mismo, proporciona control completo a una entidad externa. Sólo una tal entidad externa puede tener suficiente inteligencia para determinar a largo plazo el comportamiento de una red, posiblemente con otra entrada de información a priori por el operador (por ejemplo estadística).

Además, la técnica anterior más próxima parece ser el cuarto método conocido anteriormente mencionado, que es el método más utilizado en ADSL y VDSL actuales. Una ventaja del presente método sobre aquel es que no tiene una pérdida excesiva de régimen de datos para garantizar la estabilidad:

\bullet como se ha descrito anteriormente, el cuarto método conocido presenta una pérdida excesiva de régimen de datos, correspondiente a pérdida de 18 dB para operación de 2...6 Mbps, mientras

\bullet el presente método sólo presenta una pérdida de régimen de datos correspondiente a sólo 6 dB para una operación de 6 Mbps.

Ciertamente, haciendo referencia a la figura 4 (técnica anterior) y a la figura 5 (presente realización), supóngase un cable de par retorcido con, por ejemplo, n= 50 enlaces de ADSL, pero en el que los módems de ADSL no han sido todavía conectados todos por sus usuarios. El nivel de diafonía de ADSL en el cable está ausente. El nivel de ruido será igual al nivel AWGN de ruido de fondo. El primer módem de ADSL que se conecta verá este nivel de ruido de fondo durante la inicialización.

Haciendo referencia al método de la técnica anterior mostrado en la figura 4, la carga de bits se determina suponiendo que cada módem tiene un margen de \Delta dB con respecto al "ruido medido" en el receptor. Puesto que no es sabido que el usuario que se conecta es el primero o el 50º, para la "supervivencia" de cualquier usuario, los márgenes de 49 usuarios son siempre tomados como aumento de ruido de bucle \DeltaM49 (= 49 \Delta dB). En este método conocido, el régimen de datos o la carga de bits BL'01 para el primer usuario que se conecta tiene un umbral LML'01 correspondiente al ruido de fondo AWGN (- 140 dB) para no usuario incrementado en el margen \DeltaM49. Por otra parte, la carga de bits BL'50 del régimen de datos para el usuario de orden 50 que se conecta tiene un umbral LML'50 correspondiente al umbral LML'01 para el primer usuario conectado incrementado en el margen \DeltaM49. Como consecuencia, el régimen de datos BL'50 del usuario de orden 50, es decir, el valor entre el nivel RSX de señal de Rx y el umbral BL'50 de carga de bits de este usuario de orden 50 es mucho menor que el régimen de datos BL'01 del primer usuario.

En otras palabras, el nivel de diafonía aumentará con cada nuevo módem de ADSL que sea conectado. Supóngase que todos (50) los usuarios se conectan. Con el presente método, el ruido es todavía inyectado en el transmisor de acuerdo con el nivel de ruido del peor caso. Este ruido se sumará a la diafonía del canal que está ahora en el nivel de su peor caso, dando lugar a una potencia de nivel de ruido combinada que es doble del nivel de ruido del peor caso, o equivalentemente 3 dB mayor. Por lo tanto, el operador tendrá que asignar un margen de objetivo de 3 dB con el fin de que este primer usuario tenga una operación estable, y para resistir el aumento de ruido. En el punto en que todos los usuarios son conectados, este primer usuario trabajará en el margen real de 0 dB.

Considérese ahora el último (50º) usuario que se conecta cuando todos los otros usuarios (49) están ya en línea. Con el presente método, para este último usuario se inyecta un ruido idéntico al primer usuario en el transmisor de acuerdo con el nivel de ruido del peor caso. Este ruido se sumará a la diafonía del canal que esté ahora en su nivel del peor caso, dando lugar a una potencia de nivel de ruido combinada que es el doble del nivel de ruido del peor caso, o de manera equivalente 3 dB mayor.

Para el último usuario, el ruido está ya en su máximo y no aumentará más. Tomar un margen de objetivo mayor es innecesario en este caso. Pero como el operador no es conocedor del orden en el que se conectan los usuarios, tiene que asignar un margen de objetivo para todos los usuarios. Por lo tanto, este margen de objetivo de 3 dB es asignado también al último usuario.

Para el último usuario este margen de 3 dB es tomado con respecto a un nivel de ruido combinado que es a su vez 3 dB mayor que el ruido de canal del peor caso. Por lo tanto, este último usuario experimentará una pérdida de régimen de datos de unos 6 dB con respecto al ruido de canal del peor caso (por ejemplo para 3000 m el último usuario operará a los 6 Mbps = entrada de tabla correspondientes a la distancia de 6 dB a SELF XT). Esto es mucho menos que en el cuarto método conocido de la técnica anterior.

Con más detalle, y haciendo referencia a la figura 5, el ruido de fondo AWGN (-140 dB) para no usuario se incrementa en el ruido artificial AN, para proporcionar un ruido de fondo "virtual" BML01. El ruido artificial AN en el transmisor es tal que en el receptor iguala al nivel de ruido del peor caso, es decir 49 usuarios de ADSL. Esto corresponde a una necesidad de tomar el margen de 3 dB de supervivencia del primer usuario, es decir, un nivel de ruido de AWGN incrementado en AN en el comienzo, pero que crece hasta un nivel de AN incrementado en 49 usuarios de ADSL en horas ocupadas cuando todos los 50 usuarios están conectados y transmiten a través del cable. El umbral LML01 de carga de bits del primer usuario es igual al ruido de fondo BML01 incrementado en 3 dB, mientras que el umbral LML50 de carga de bits del 50º usuario es igual al umbral LML01 de carga de bits del primer usuario incrementado en 3 dB. Como con consecuencia, el régimen de datos BL50 es sólo 3 dB inferior al régimen de datos BL01. BL50 corresponde al régimen de datos que un operador puede garantizar a cada usuario.

Formulado con fórmulas:

El método de la técnica anterior sólo realiza una capacidad correspondiente a un nivel de ruido equivalente dado por la siguiente fórmula:

Equivalente_Ruido(dBm/Hz) = Fondo_Ruido(dBm/Hz)+\Delta+\Delta

siendo \Delta = aumento de ruido a partir del nivel de ruido de fondo hasta al nivel de ruido de canal del peor caso como se define en la tabla 1, mientras que el presente método realiza una capacidad correspondiente a un nivel de ruido equivalente dado por la siguiente fórmula:

Equivalente_Ruido(dBm/Hz) = Fondo_ruido(dBm/Hz)+\Delta+3(dB)+3(dB)

Resulta claro de lo anterior que el presente método es particularmente ventajoso para casos en los que el margen de \Delta (\Delta) es mayor que 3 dB. Esto sucede para distancias inferiores a 4000 metros, como se indica en la tabla 1 anterior.

Se puede así mostrar matemáticamente que tomando el nivel de ruido virtual igual al nivel de ruido del peor caso resulta la capacidad óptima para este método. Tomando un ruido virtual mayor se aumentará el margen que se ha de tomar, pero este está compensado por el hecho de que este margen se toma a un nivel de ruido combinado mayor. Así mismo, tomando un nivel de ruido virtual inferior se disminuirá el nivel de ruido combinado, pero esto es compensado por el hecho de que se ha de tomar un margen mayor.

Se ha de observar que en el equipo de módem real, la inyección de ruido artificial puede ser aplicada a cada frecuencia con el fin de modelar un ruido dependiente de la frecuencia. Además, en módems de MCM, la inyección de ruido artificial puede ser aplicada a cada portadora.

Una observación final es que se han descrito anteriormente realizaciones de la presente invención en términos de bloques funcionales. De la descripción funcional de estos bloques, dada anteriormente, resultará evidente para una persona experta en la técnica de diseño de dispositivos electrónicos cómo se pueden fabricar estos bloques con componentes electrónicos bien conocidos. No se da aquí una estructura detallada del contenido de los bloques funcionales.

Aunque los principios de la invención han sido descritos anteriormente en relación con un aparato concreto, se ha de entender claramente que esta descripción se ha dado meramente a modo de ejemplo y no como una limitación del alcance de la invención, según se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (19)

1. Un sistema de telecomunicaciones con un módem (MCO) que tiene un módulo de control (CCO) acoplado a un módulo (DTM) de transmisión de datos que comprende un transmisor (TX) destinado a transmitir al menos un canal a través de una línea de comunicación (LN), estando dicho canal destinado a transportar datos de usuario (UD) por medio de señales (STX) con modulación que tienen una carga de bits que es modificable, siendo dicha carga de bits un conjunto de números que describe el número de bits de información por símbolo de modulación para cada portadora, y comprende además un generador de ruido artificial (ANG) acoplado a dicho transmisor (TX) y destinado a inyector un ruido artificial (AN) en el transmisor (TX) para influir en las señales (STX) transmitidas por dicho módulo de transmisión de datos (DTM) a la línea de comunicación (LN),

caracterizado porque dicho generador de ruido artificial (ANG) está comprendido dentro de dicho módulo de transmisión de datos (DTM) y está destinado a inyectar un ruido artificial (AN) que corresponde a un modelo de la suma de ruidos de bucle a que contribuyen señales transmitidas en una pluralidad de n-1 líneas de comunicación dispuestas en un cable que contiene una pluralidad de n (50) líneas de comunicación, de las cuales la primeramente mencionada (LN) es un miembro de la pluralidad.

2. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho generador de ruido artificial (ANG) está además destinado a programar el margen de ruido en 3 dB en el algoritmo de carga de bits en el receptor correspondientes, siendo dicha carga de bits el proceso de determinar la carga de bits.

3. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque dicho generador de ruido artificial (ANG) está destinado e inyectar dicho ruido artificial (AN) en el transmisor (TX) bajo control de dicho módulo de control (CCO).

4. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque dicho transmisor (TX) incluye un extremo delantero (TXFE) de transmisor que comprende la conexión en cascada de un módulo (TXFDP) de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión, un Transformador de Fourier de Inversión Rápida (IFFT) y un módulo (TXTDP) de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión,

y porque dicho generador de ruido artificial (ANG) está acoplado a una entrada de dicho módulo (TXTDP) de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión.

5. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 4,

caracterizado porque dicho módulo (TXTDP) de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión está destinado a añadir señales proporcionadas por dicho generador de ruido artificial (ANG) a los datos de usuario (UD) transmitidos a la línea de comunicación (LN).

6. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque dicho transmisor (TX) incluye un extremo delantero (TXFE) de transmisor que comprende la conexión en cascada de un módulo (TXFDP) de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión, un Transformador de Fourier de Inversión Rápida y un módulo (TXTDP) de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión,

y porque dicho generador de ruido artificial (ANG) está acoplado a una entrada de dicho módulo (TXFDP) de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión.

7. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 6,

caracterizado porque dicho módulo (TXFDP) de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión está destinado a añadir señales proporcionadas por dicho generador de ruido artificial (ANG) a los datos de usuario (UD) transmitidos a la línea de comunicación (LN).

8. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 7,

caracterizado porque las señales proporcionadas por dicho generador de ruido artificial (ANG) son una pluralidad de señales de ruido independientes (NSG),

y porque dicho módulo (TXFDP)de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión comprende además medios destinados a multiplicar cada una de dichas señales independientes de ruido por un factor (G) de ganancia predeterminado y a añadir cada uno de los resultados a la señal subportadora (QAM) de DTM concreta.

\newpage

9. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque el módulo de control (CCO) de dicho módem (MCO) está acoplado a un dispositivo de gestión (MGCO) destinado a almacenar parámetros de una condición de canal del "peor caso" y controlar con ello dicho módulo de control (CCO) para controlar la generación de dicho ruido artificial (AN) por dicho generador de ruido artificial (ANG).

10. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 9,

caracterizado porque cada línea de comunicación de dicho cable opera análogamente a dicha primera línea de comunicación mencionada (LN),

y porque dicho generador de ruido artificial (ANG) está destinado a proporcionar señales sobre la base de un modelo de la relación señal-a-ruido (SNR) en dicho canal de la citada línea de comunicación (LN).

11. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 9,

caracterizado porque cada línea de comunicación de dicho cable opera análogamente a dicho primera línea de comunicación mencionada (LN)

y porque dicho generador de ruido artificial (ANG) está destinado a proporcionar señales sobre la base de un modelo de nivel de ruido en dicho canal de la citada primera línea de comunicación (LN).

12. El sistema de telecomunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1,

caracterizado porque dicha línea de comunicación (LN) es una Línea de Abonado Digital (DSL),

y porque dicho módem es un módem de Línea de Abonado Digital adaptable (xDSL).

13. Un método de mejorar la carga de bits (BL50) en un canal transmitido a través de una línea de comunicación (LN), estando dicho canal destinado a transportar datos de usuario (UD) por medio de señales (STX) con modulación que tienen una carga de bits que es modificable, siendo dicha carga de bits un conjunto de números que describen el número de bits de información por símbolo de modulación para cada portadora, y

dicho método comprende el paso de inyectar un ruido artificial (AN) para modificar las señales (STX) antes de transmitir dichos datos de usuario sobre la línea de comunicación (LN),

caracterizado porque dicho ruido artificial (AN) corresponde a un modelo de la suma de ruidos de bucle a que contribuyen señales transmitidas en una pluralidad de n-1 líneas de comunicación en un cable que contiene una pluralidad de n (50) líneas de comunicación, en el que la primera línea de comunicación mencionada (LN) es un miembro de la pluralidad.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho método comprende además el paso de programar el margen de ruido en 3 dB en el algoritmo de carga de bits en el receptor correspondiente, siendo dicha carga de bits el proceso de determinar la carga de bits.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho ruido artificial (AN) es determinado sobre la base de un modelo de la condición de canal del "peor caso" en dicha línea de comunicación (LN).

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque dicha condición de canal del "peor caso" es un modelo de nivel de ruido del "peor caso" de dicho canal.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque dicha condición de canal del "peor caso" es un modelo de relación de señal-a-ruido (SNR) del "peor caso" de dicho canal.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho ruido artificial (AN) es inyectado en los datos de usuario (UD) cuando dichos datos de usuario pasan a través de un módulo (TXTDP) de tratamiento de dominio de tiempo de transmisión acoplado a la línea de transmisión (LN).

19. El método de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho ruido artificial (AN) es inyectado en los datos de usuario (UD) cuando dichos datos de usuario pasan a través de un módulo (TXTDP) de tratamiento de dominio de frecuencia de transmisión.