JP2001077874A - データ送信器 - Google Patents

データ送信器

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JP2001077874A JP2000230393A JP2000230393A JP2001077874A JP 2001077874 A JP2001077874 A JP 2001077874A JP 2000230393 A JP2000230393 A JP 2000230393A JP 2000230393 A JP2000230393 A JP 2000230393A JP 2001077874 A JP2001077874 A JP 2001077874A
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    • H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、スペクトラルがヌルである
状態が存在するときに、特にこのようなスペクトラルが
ヌルとなる状態の量と場所が未知の状態でデータ伝送を
行うことのできる受信器の設計を提供することである。 【解決手段】 本発明のデータ送信器は、入力信号を受
信し、そこから複数のイメージを生成するＤ／Ａコンバ
ータと、前記各イメージは、他のイメージとは周波数が
異なり、前記Ｄ／Ａコンバータに内在する損失を調整す
るために複数のイメージのうちの少なくとも１つを補償
する補償フィルタとを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は通信に関し、特にデ
ータ通信の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】データ通信は、データ伝送に最適なネッ
トワーク上で通常行われ、そのため干渉に対し比較的耐
性を有するよう構成されている。しかし、ある種のデー
タ通信の仕組みは、既存のメディアに対しても影響を及
ぼし、そのため既存のメディアにより支配されている物
理的な制約を組み込んでいる。例えば、家庭用のコンピ
ューティング、あるいは通信デバイス（たとえば、パソ
コンやその周辺機器）をインターネットで作動させる方
法は、既存の家庭用の電話線システムを利用する。この
システムは、各家庭への通信網を含んでいる。この方法
は、たとえば現在のバージョン１（Ｖ１．ｘ）と現在ペ
ンディングとなっているバージョン２（Ｖ２．ｘ）の標
準のHome Phoneline Network Alliance;ＨｏｍｅＰＮＡ
の特別グループにより記述されている。
【０００３】家庭内で電話線をデータネットワークとし
て用いることによる制約は、電話線はデータ通信を最適
にするために当初は張り巡らされたものではない、と言
うことである。かくして、ブリッジタップの番号と性質
（電話の接続あるいは他のネットワークへの適用に関連
する）は、ネットワークに複数のデバイスが接続され、
各ブリッジタップの線の長さが変わるために容易には制
御できない。さらに各ユーザーの家庭は別々であり、Ｈ
ｏｍｅＰＡＮシステムは、異なった環境で機能するのが
好ましい。ＨｏｍｅＰＮＡシステムが機能できる環境が
様々に異なるために、全てのあるいはほとんど大部分の
環境で適切に機能する単一のシステムを構築することが
困難である。たとえば、各ブリッジタップは、ネットワ
ークへのデバイスの接続及び線の長さに関連する物理的
状況においては、伝送スペクトラムの重要な一部分内で
はスペクトルがヌル状態となってしまうことがある。通
常、例えばＶ２．ｘのアプリケーションにおいては、１
５から３５フィートの長さのブリッジタップラインは、
４から１０ＭＨｚのバンド内でタップにより誘起された
スペクトラルのヌル状態を生成してしまう。これらのブ
リッジタップにより誘起されたスペクトラルのヌル状態
に加えて、特定のスペクトラルヌル状態を意図的に形成
して、他の通信媒体、例えば有害な無線との干渉を最小
にしようとしている。
【０００４】しかし、これらのスペクトラルヌル状態
は、周波数領域でスペクトラルがヌルの送信の１つがデ
ータ通信の重要な部分と一致した場合には、問題が生じ
る。従来、決定フィードバック等価（decision feedbac
k equalized;DFE）技術を用いてデータ伝送がヌル状態
に関連する信号損失を認識し修正している。しかし、こ
のようにしてＤＦＥを用いることは、システムが複雑と
なり、スタートアップ（すなわちデータを再生するため
に収束すること）が困難となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スペ
クトラルがヌルである状態が存在するときに、特にこの
ようなスペクトラルがヌルとなる状態の量と場所が未知
の状態でデータ伝送を行うことのできる受信器の設計を
提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、同一信
号の複数のイメージが異なる周波数で生成され、複数の
周波数バンドにおいて収束を提供する。受信ノードにお
いては複数のイメージがデジタル受信器のサンプリング
により組み合わせられる。その結果得られた合成ベース
バンド信号は、例えば、ブリッジタップにより生成され
たスペクトラルがヌル状態が存在しても頑強である。本
発明によるシステムは、スタートアップが容易であり、
スペクトラルのヌル状態が存在しても、また１つのトー
ン干渉が存在しても信頼性の高い性能を得ることができ
る。
【０００７】本発明の一実施例によれば、本発明は請求
項１に記載した特徴を有する。すなわち、入力信号を受
信し、そこから複数のイメージを生成するＤ／Ａコンバ
ータと、前記各イメージは、他のイメージとは周波数が
異なり、前記Ｄ／Ａコンバータに内在する損失を調整す
るために複数のイメージのうちの少なくとも１つを補償
する補償フィルタとを有することを特徴とするデータ送
信器である。また本発明の他の実施例によれば、本発明
は請求項１５に記載した特徴を有する。すなわち、複数
の周波数ダイバース信号を含むライン信号を受信し、そ
こから１つのイメージを表すサンプリングされた信号を
生成するＡ／Ｄコンバータを有することを特徴とする受
信器である。さらに本発明の他の実施例によれば、本発
明は請求項２３に記載した特徴を有する。すなわち、メ
イン信号の複数のイメージを生成するステップと、前記
イメージのうちの少なくとも１つのイメージを補償する
ステップと、前記イメージを出力するステップとを有す
ることを特徴とする信号送信方法である。さらにまた本
発明の他の実施例によれば、本発明は請求項２６に記載
した特徴を有する。すなわち、複数のイメージを受信す
るステップと、前記複数のイメージを処理するステップ
とからなり、１つのイメージの破損されていない部分が
別のイメージの破損されたイメージを補償することを特
徴とする信号受信方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１において、送信器は、家庭用
の電話線を介して他のデバイスと通信するコンピュー
タ、あるいは電子機器のようなＨｏｍｅＰＮＡネットワ
ーク内で用いられる。データシンボル１０５，データシ
ンボル１０７は、他のデバイスに送信される情報を表
し、それぞれ同相成形フィルタ１０９と直交相１１１に
与えられ、その後加算器１１３で結合される。同相成形
フィルタ１０９，直交相１１１は、例えば１００％の過
剰バンド幅成形フィルタであるが、これ以上のよりタイ
トな過剰バンド幅をアプリケーションによっては採用す
ることができる。データシンボル１０５とデータシンボ
ル１０７のシンボルレートは２．５ＭＢａｕｄである
が、このデータレートは単なる実施例でこれに限られる
ものではない。実際、如何なるデータレートも本発明で
は用いることができるが、将来はこれよりも速いデータ
レートが用いられるであろう。
【０００９】図１の送信器のフロント−エンド部分（１
０９−１１３）は、キャリヤレス振幅と位相（carrier-
less amplitude and phase;CAP）の複素伝送系を表す。
別法として、本発明は、直交振幅変調（quadrature amp
litude modulation;QAM）伝送系にも用いることがで
き、この場合、サイン変調器とコサイン変調器がそれぞ
れ同相成形フィルタ１０９と直交相１１１の後に組み込
まれる。ＣＡＰとＱＡＭの特徴と利点は、当業者には、
公知であるが、このような変調系の決定は、設計的選択
事項の１つであり、本発明の概念は他の変調系にも用い
ることができる。
【００１０】図２は、加算器１１３の出力点における複
素信号の実部部分のプロットを表す。この複素信号は、
Ｄ／Ａコンバータ１１５にあたえられ、そして７．５Ｍ
Ｈｚのサンプリングレートを有する。すなわち、１シン
ボルあたり３回のサンプルを行う。Ｄ／Ａコンバータ１
１５の出力を図３に示す。２．５ＭＨｚに中心があるメ
イン信号３０１は、５ＭＨｚに中心がある第１イメージ
３０３と対となっている。３番目のイメージ３０５と４
番目のイメージ３０７の対は、それぞれ１０ＭＨｚと１
２．５ＭＨｚに中心を有するが、５番目のイメージ３０
９と６番目のイメージ３１１の別の対は、それぞれ１
７．５ＭＨｚと２０ＭＨｚに中心を有する。これら３つ
の対は、単なる一実施例で、さらに別のイメージもより
高い周波数で変局ができる。イメージ３０１−３１１の
相対的パワーは、Ｄ／Ａコンバータ１１５のサンプリン
グ機能により成形され、これらのイメージの掃引スペク
トラムプロットを図４に示す。
【００１１】２．５Ｍｂａｕｄのシンボルレートにおい
ては、７．５ＭＨｚのサンプリングレート（Ｔ／３）
は、単なる一実施例でこれに限定されるものではない。
例えば、図５に示す１０ＭＨｚ（Ｔ／４）、あるいは図
６に示す１５ＭＨｚ（Ｔ／６）も用いることができる。
より高いサンプリングレートは、低い周波数イメージに
ついては性能を向上させるが、より高い周波数イメージ
の一部は、周波数スペクトラムの好ましくない領域に存
在し、これは連邦の規制を受けることになる。
【００１２】Ｄ／Ａコンバータ１１５の出力は、ハイパ
スフィルタ１１７に入力される。このハイパスフィルタ
１１７は、ＨｏｍｅＰＮＡ環境で用いられ、あるレベ
ル、例えば７ＭＨｚ以下のほとんど全てのエネルギーを
除去して、一般電話サービス（Plain old Telephone Se
rvice;POTS）とＩＳＤＮと非同期デジタル加入者ライン
（Asynchronous Digital subscriber Line;ADSL）サー
ビスのようなネットワークを共有する低周波数通信との
干渉を阻止している。そのためハイパスフィルタ１１７
の使用及びこのハイパスフィルタ１１７の特性は、本発
明が採用されるアプリケーション及び環境により得られ
る。ある種のアプリケーションにおいては、ローパスフ
ィルタ、バンドパスフィルタを採用することもできる
が、あるいはフィルタを全く採用しなくてもよい。
【００１３】本発明の一実施例によれば、ハイパスフィ
ルタ１１７はメイン信号３０１と第１イメージ３０３を
除去する。残りのイメージ（３０５−３１１）は、その
後補償フィルタ１１９に入力され、そしてこの実施例で
は、この補償フィルタ１１９はサイン（ｘ）／ｘの補償
フィルタでＤ／Ａコンバータ１１５に固有のサイン
（ｘ）／ｘの損失を補償する。補償フィルタ１１９を用
いてより高次のローブにより見られる損失を補償する。
本発明の一実施例においては、補償フィルタ１１９は７
ＭＨｚから２２ＭＨｚで正の傾斜の７ｄＢを有し、これ
が第３のイメージ３０５から第６のイメージ３１１に加
えられる。そのためこの実施例によれば、メインイメー
ジ３０１と第１イメージ３０３は、フィルタで除去さ
れ、低周波数伝送との干渉がなくなり、そして第３イメ
ージ３０５から第６イメージ３１１は、サンプルの周波
数分散の組を与え、スペクトラルヌル状態および単一の
トーン干渉のようなエラーソースに対し、態勢を向上さ
せる。その後この信号は、ラインドライバ１２１に与え
られ、その後伝送媒体、例えば、電話線１２３に出力さ
れる。
【００１４】本発明の受信器は、受信用デバイスと家庭
用電話線ネットワーク（図７）に接続される。ライン７
０１は７．５ＭＨｚのサンプリングレートでサンプル／
ホールド回路７０３に入力され、さらにＤ／Ａコンバー
タ７０５に入力されてサンプリングされた信号を生成す
る。代表的なライン信号を図８に示し、この信号は７．
５から２２．５ＭＨｚの間の４個の高周波イメージを含
み、そして一般的なサンプリングされたライン信号を図
１９に示す。このサンプリングされた信号は、同相フィ
ルタ７０７と直交相フィルタ７０９に与えられ、そして
このフィルタ処理された信号をスライサー７１１に与え
て、ライン７１３、ライン７１５上にデータを生成す
る。
【００１５】図１０，１１に示すように本発明は、スペ
クトラルヌルの存在下においてデータを再生できる単純
で頑強なスキームを提供する。図１０は、ライン７０１
からのライン信号を示し、これは約１６．６７フィート
の長さを有するブリッジタップにより、引き起こされた
約９ＭＨｚでスペクトラルヌルを有する。しかし図１１
のサンプリングされたライン信号は、図９のサンプリン
グされたライン信号と同一である。かくしてタップによ
って引き起こされたスペクトラルヌルは、受信したデー
タ信号に影響を及ぼさない。この実施例においては、４
個の高周波イメージがサンプリングプロセスで互いに重
ね合わされており、他の３個のイメージのうちの少なく
とも１つのイメージ（この場合他の３個の全てのイメー
ジ）は、ヌルが第１イメージを壊す部分（７．５−１
２．５イメージ）において適正な信号を含み、そしてこ
のサンプリングされたイメージが正確に再生される。
【００１６】本発明の他の実施例においては、４個の全
てのイメージがオーバーラップ部分でヌル状態に曝され
ており、そして複雑なＤＦＥが必要である。例えば図１
２のライン信号に存在するスペクトラルヌルは、サンプ
リングプロセスにより互いに重ね合わされると図１３に
示すような崩壊した信号を生成する。この例は、イメー
ジは互いに重ね合わされて互いの上にスライドしていな
いことを示している。かくして７．５−１２．５イメー
ジの下部部分のスペクトラルヌル（例えば、９ＭＨｚに
おいて）は、１０−１５イメージの上部部分のスペクト
ラルヌル（１３．５ＭＨｚ）とオーバーラップし、これ
は残りの２個のイメージに対して１６．５ＭＨｚと２１
ＭＨｚのスペクトラルヌルと整合する。かくしてこのよ
うなまずい実施例においては、特定なスペクトラルヌル
は、特定のユーザーの家庭内のタップにより引き起こさ
れて、本発明の最も単純な実施例を採用した場合にデー
タは完全には再生されないような状況を作り出す。
【００１７】しかし本発明は、大部分の状況において価
値があり、かつ利点があり特定の環境の特徴と適合でき
る。例えば図１４に示すように他の受信器は、図７の同
相フィルタ７０７と直交相フィルタ７０９を含む等価リ
ニアイコライザの代わりにディジョンフィードバックイ
コライザを有する。この他の実施例においては、ＤＦＥ
はフィルタ１４０１とフィルタ１４０３，加算器１４０
５と加算器１４０７，スライサー１４０９とコンプレッ
クスフィードバックフィルタ１４１１を含む。このイコ
ライザは、第１実施例により修正することのできないス
ペクトラルヌルにより引き起こされたノッチを有する信
号を等価することができる。しかしこの実施例はスター
トアップが困難で、かつ安定化させることがより困難で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送信器のブロック図。
【図２】図１の送信器内に配置された加算器の出力点の
複素信号の実部部分を表す図。
【図３】図１の送信器内にあるＤ／Ａコンバータの出力
のプロットを表す図。
【図４】図３のデータに対応する複数のイメージの代表
的な掃引（swept）スペクトラムのプロットを表す図。
【図５】図１の送信器内のＤ／Ａコンバータの別の出力
のプロット図。
【図６】図１の送信器内のＤ／Ａコンバータのさらに別
の出力のプロットを表す図。
【図７】本発明の受信器のブロック図。
【図８】図７の受信器が受信した信号のプロットを表す
図。
【図９】図８の受信信号から生成されたサンプリングさ
れた信号のプロットを表す図。
【図１０】図７の受信器が受信した別の信号のプロット
を表す図。
【図１１】図１０の受信信号から生成したサンプリング
されたプロットを表す図。
【図１２】図７の受信器が受信したさらに別の信号のプ
ロットを表す図。
【図１３】図１２の受信信号から生成されたサンプリン
グされた信号のプロットを表す図。
【図１４】本発明の他の受信器のブロック図。
【符号の説明】
１０５，１０７ データシンボル １０９ 同相成形フィルタ １１１ 直交相 １１３ 加算器 １１５ Ｄ／Ａコンバータ １１７ ハイパスフィルタ １１９ 補償フィルタ １２１ ラインドライバ １２３ 電話線 ３０１ メイン信号 ３０３ 第１イメージ ３０５−３１１ 残りのイメージ ７０１，７１３，７１５ ライン ７０３ サンプル／ホールド回路 ７０５ Ｄ／Ａコンバータ ７０７ 同相フィルタ ７０９ 直交相フィルタ ７１１ スライサー １４０１，１４０３ フィルタ １４０５，１４０７ 加算器 １４０９ スライサー １４１１ コンプレックスフィードバックフィルタ
フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 デイル ダグラス ハーマン アメリカ合衆国、07728 ニュージャージ ー、フリーホールド、メドウブルック レ ーン 28

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入力信号を受信し、それから複数のイメー
    ジを生成するＤ／Ａコンバータと、 前記各イメージは、他のイメージとは周波数が異なり、 前記Ｄ／Ａコンバータに内在する損失を調整するために
    複数のイメージのうちの少なくとも１つを補償する補償
    フィルタとを有することを特徴とするデータ送信器。
  2. 【請求項２】前記複数のイメージの内の少なくとも１つ
    のイメージを濾波して除くフィルタをさらに有すること
    を特徴とする請求項１記載のデータ送信器。
  3. 【請求項３】前記フィルタは、ハイパスフィルタであ
    り、このフィルタが低周波数のイメージを濾波すること
    を特徴とする請求項２記載のデータ送信器。
  4. 【請求項４】前記低周波数イメージは、主イメージを含
    むことを特徴とするを特徴とする請求項３記載のデータ
    送信器。
  5. 【請求項５】同相成形フィルタと、直交相成形フィルタ
    と、加算器とをさらに有し、 前記成形フィルタは、複素データを受信し、フィルタ処
    理された複素データを生成し、 前記加算器は、フィルタ処理された複素データを受信
    し、Ｄ／Ａへの入力信号を生成することを特徴とする請
    求項１記載のデータ送信器。
  6. 【請求項６】前記Ｄ／Ａコンバータのサンプリングレー
    トは、複素データ信号の中心周波数に関係することを特
    徴とする請求項１記載のデータ送信器。
  7. 【請求項７】前記関係は、サンプリングレートは、中心
    周波数の整数倍であることを特徴とする請求項６記載の
    データ送信器。
  8. 【請求項８】前記整数は、３であることを特徴とする請
    求項７記載のデータ送信器。
  9. 【請求項９】前記サンプリングレートは、７．５ＭＨｚ
    であり、中心周波数は、２．５ＭＨｚであることを特徴
    とする請求項８記載のデータ送信器。
  10. 【請求項１０】前記整数は、４であることを特徴とする
    請求項７記載のデータ送信器。
  11. 【請求項１１】前記整数は、６であることを特徴とする
    請求項７記載のデータ送信器。
  12. 【請求項１２】前記補償フィルタから補償された信号を
    受信し、この信号をラインに出力するラインドライバを
    さらに有することを特徴とする請求項１記載のデータ送
    信器。
  13. 【請求項１３】前記ラインは、電話線であることを特徴
    とする請求項１２記載のデータ送信器。
  14. 【請求項１４】前記家庭用電話線は、ＨｏｍｅＰＮＡネ
    ットワークの一部であることを特徴とする請求項１３記
    載のデータ送信器。
  15. 【請求項１５】複数の周波数ダイバース信号を含むライ
    ン信号を受信し、そこから１つのイメージを表すサンプ
    リングされた信号を生成するＡ／Ｄコンバータを有する
    ことを特徴とする受信器。
  16. 【請求項１６】前記Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周
    波数は、複数のイメージが抽出されるメイン信号に関連
    することを特徴とする請求項１５記載の受信器。
  17. 【請求項１７】前記関係は、サンプリング周波数は、メ
    インイメージの中心周波数の整数倍であることを特徴と
    する請求項１６記載の受信器。
  18. 【請求項１８】前記整数は、３であることを特徴とする
    請求項１７記載の受信器。
  19. 【請求項１９】前記サンプリングレートは、７．５ＭＨ
    ｚであり、中心周波数は、２．５ＭＨｚであることを特
    徴とする請求項１８記載の受信器。
  20. 【請求項２０】同相フィルタと、 直交相フィルタと、 スライサーとをさらに有し、前記フィルタは、Ａ／Ｄコ
    ンバータからサンプリングされた信号を受信し、スライ
    サーに複素入力を与え、複素データを再生することを特
    徴とする請求項１５記載の受信器。
  21. 【請求項２１】サンプリングされた信号を等価するディ
    ジジョンフィードバックイコライザーをさらに有するこ
    とを特徴とする請求項１５記載の受信器。
  22. 【請求項２２】前記ディジョンフィードバックイコライ
    ザーは、複素フィードバックフィルタを有することを特
    徴とする請求項２１記載の受信器。
  23. 【請求項２３】（Ａ） メイン信号の複数のイメージを
    生成するステップと、 （Ｂ） 前記イメージのうちの少なくとも１つのイメー
    ジを補償するステップと、 （Ｃ） 前記イメージを出力するステップとを有するこ
    とを特徴とする信号送信方法。
  24. 【請求項２４】前記（Ｂ）ステップは、前記（Ａ）ステ
    ップで内在する（Ａ）ステップ固有の影響を打ち消すこ
    とを特徴とする請求項２３記載の方法。
  25. 【請求項２５】前記（Ｃ）ステップの前にメインイメー
    ジをフィルタ除去するステップをさらに有することを特
    徴とする請求項２３記載の方法。
  26. 【請求項２６】（Ａ） 複数のイメージを受信するステ
    ップと、 （Ｂ） 前記複数のイメージを処理するステップとから
    なり、１つのイメージの破損されていない部分が別のイ
    メージの破損されたイメージを補償することを特徴とす
    る信号受信方法。
  27. 【請求項２７】前記（Ｂ）のステップは、イメージを互
    いに折り重ねるステップを含むことを特徴とする請求項
    ２６記載の方法。
  28. 【請求項２８】前記折り重ねるステップは、サンプリン
    グするステップとデジタル化するステップを含むことを
    特徴とする請求項２７記載の方法。
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