JP3908080B2 - エンハンスドケーブルモデムオペレーションのための方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンハンスド（enhanced）ケーブルモデムオペレーションのための方法および装置に関する。より詳しくは、一般的にブロードバンドデータ伝送に関し、特にブロードバンドチャネル内でのデータ伝送用の変調設備におけるチャネルサーチ方法および双方向通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの人気が高まり、それと共にインターネットから入手可能なコンテンツが大幅に増加するにつれ、多くのユーザは、約５６ｋｂｐｓという最大転送速度での公衆交換電話網（ＰＳＴＮ；public switched telephone network）を介したアクセスは、容認できないほどに遅いと思うようになった。様々な高速インターネットアクセス設備が、ＰＳＴＮアクセスに代わるものとして提供されてきたが、１つの設備（ＣＡＴＶ（community antenna television）通信事業者によって運営される送信プラントを介して提供されるブロードバンドアクセス）が、これまでのところ他のものよりも遥かに深く市場に浸透している。ケーブルネットワーク上でブロードバンドデータサービスを提供する典型的な用途において、ケーブルシステムの１つまたは複数のチャネルがデータアクセス加入者へのダウンストリームトラフィックに割り振られており、一方、アップストリームトラフィックは、ダウンストリーム送信によって用いられる周波数以外の周波数で確立されたチャネル、典型的にはテレビチャネルに用いられる周波数帯よりも下の周波数で確立されたチャネルで、あるいは、別個のＰＳＴＮ接続を介して搬送することができる。ケーブルシステムヘッドエンド通信で提供されるケーブルモデムターミネーションシステム（ＣＭＴＳ）は、共有帯域幅ベースで加入者の構内に設けられた多数のケーブルモデムを備えた、データチャネル（または複数のチャネル）を介して通信する。
【０００３】
異なったベンダによって製造されるケーブルモデムの間での相互運用性を促進するために、データオーバーケーブルサービスインタフェース仕様（ＤＯＣＳＩＳ；Data Over Cable Service Interface Specification）と呼ばれるケーブルモデム標準が１９９７年に採択された。とりわけ、ＤＯＣＳＩＳ標準は、ケーブル上での双方向信号の交換のための変調スキームおよびプロトコルを指定している。ＤＯＣＳＩＳ標準の下でのデータのダウンストリーム送信については、データ情報は直交振幅変調（ＱＡＭ；quadrature amplitude modulation）フォーマットでＲＦ（radio frequencies）キャリア上に変調される。具体的には、ＤＯＣＳＩＳダウンストリームデータ変調は６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで、大きい方のコンステレーション（constellation）の２５６ＱＡＭはより速いデータ速度を提供するが、より高い信号対雑音比（ＳＮ比）も必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＯＣＳＩＳ準拠のケーブルモデムの主要な用途は、ケーブルシステムを介して送信されるブロードバンドデータの変調および復調であるが、この技術は必須の帯域幅を有する他の送信媒体を介したデータ送信にも同様に適用可能である。そのような他の送信システムの中には、マイクロ波マルチポイント配信システム（ＭＭＤＳ；Microwave Multi-point Distribution System）などの、固定無線ブロードバンドシステムがある。しかし、そのような無線ブロードバンドシステムならびにいくつかのケーブルシステムには、ダウンストリームチャネルについてＤＯＣＳＩＳ標準の２５６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭ変調を用いたときに、ケーブルモデムが適切に動作することを許容しない受信の問題が発生し得る。たとえば、無線システムは、無線環境と関連づけられた雑音レベルの変動を受ける場合がある。また、特定のケーブルシステムは、望ましくないほどに高い雑音状態の影響を受ける場合がある。たとえば、配信システムの中継線を同軸ケーブルからファイバに更新していないシステムや、既存の機器が利用可能な全帯域幅を利用しようとして、利用可能な帯域幅の限界付近にチャネルが付加されているシステムである。そのような無線システム、有線システム、光システム、同軸システム、ケーブルシステムおよびハイブリッドファイバ同軸（ＨＦＣ；Hybrid Fiber-Coax）システムにおける雑音状態は、モデムなどの典型的な双方向通信装置を不適切にまたは信頼性なく動作させる原因となり得る。
【０００５】
従来のシステムには上述したような種々の課題があり、さらなる改善が望まれている。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ブロードバンドデータ伝送において、送信チャネル上で送信されるデータ信号を受信する装置の、信頼性の高い動作を可能とするエンハンスドケーブルモデムオペレーションのための方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
データ送信チャネルの受信端で適用されるチャネルサーチアルゴリズムを提供する。ここで、ＲＦキャリアの変調によりデータ送信チャネルを介して情報が送信される。また変調は、既知の標準に従って確立されている１つまたは複数のシンボルコンステレーションについて、既知のシンボルコンステレーションから選択されたシンボルによる情報ビットの符号化を含む。チャネルサーチアルゴリズムは、標準によって確立されたもの以外のシンボルコンステレーションを用いてチャネルを認識および選択するように動作し、非標準的なシンボルコンステレーションを用いたチャネルの選択は、標準によって確立されたシンボルコンステレーションを用いた、標準に従った、チャネルに関するチャネルサーチの動作とシームレスに調整することで行われる。
【０００８】
本発明の特定の実施形態において、データ送信チャネルはダウンストリームブロードバンド二地点間チャネルであり、適用される標準はＤＯＣＳＩＳであり、確立されたシンボルコンステレーションは６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭである。本発明のチャネルサーチアルゴリズムによって認識され選択される非標準的なシンボルコンステレーションは、１６ＱＡＭなどの低位コンステレーションのＱＡＭである。ＤＯＣＳＩＳ標準に従って動作するダウンストリームチャネルについて確立されたチャネルサーチ手順で、本発明のサーチアルゴリズムのシームレスな調整を実施する際に、非標準的なシンボルコンステレーションで動作するチャネルの選択に必要な付加的な時間は最小化される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、ブロードバンド送信チャネルを介した使用可能なデータ送信における改良を対象とする。好適な実施形態、すなわち、データがＣＡＴＶシステムの１つまたは複数のビデオチャネルを介して送信されケーブルモデムによって受信される実施形態に関して、以下で説明する。その好適な実施形態において、データはデータオーバーケーブルサービスインタフェース仕様（以下「ＤＯＣＳＩＳ」と呼ぶ）に従って送信され、送信データによって変調されるＲＦ信号を受信し、データを端末により使用可能な形態に復調して復号するように動作するケーブルモデムは、ＤＯＣＳＩＳ準拠となる。しかし、本実施形態の方法論は、他のブロードバンド送信媒体に適用可能であることを意図したものであることを理解されたい。それらは、モデムなどの双方向通信装置で終端をなし、たとえばＤＯＣＳＩＳ標準およびユーロＤＯＣＳＩＳ標準などの、必要な通信および動作の支援インタフェース仕様の標準セットに従って操作される。
【００１０】
図１は、本実施形態の方法論を適用することができるネットワークの模式図を示している。図から分かるように、図１のネットワークは、その範囲で、インターネット１０１などのデータネットワークとＰＣ（personal computer）１０６ａ、１０６ｂなどのユーザ端末との間の送信路を提供する。ＣＭＴＳ１０２、１以上のブロードバンドチャネル１０３およびケーブルモデム１０５ａ、１０５ｂによって代表されるその伝送ネットワークの中央部は通常、インターネットとＰＣとの間で送信されるデータで変調された、ＣＡＴＶシステムにおける１つまたは複数のＲＦビデオチャネルとして示される。ＣＭＴＳすなわちケーブルモデムターミネーションシステムは、ＣＡＴＶシステムのヘッドエンドで動作して、インターネットとＣＡＴＶシステムのＲＦ送信チャネルとの間のインタフェースを提供する。ダウンストリーム方向、すなわちデータがインターネットからＰＣに送信される方向において、ＣＭＴＳはＣＡＴＶ ＲＦキャリアを送信データで変調するように機能する。それに対応して、アップストリーム方向において、ＣＭＴＳは、データを回復するために、インターネットに送信されるデータで変調されたＲＦキャリアを復調するように動作する。ブロードバンドチャネルリンクの他端で、ケーブルモデムは補足的な機能を遂行するが、当業者に理解されるように、ＣＭＴＳはケーブルモデムの機能以外の付加的な機能を実行し、一般的にケーブルモデムとの主従関係で動作する。ブロードバンドチャネル１０３が実装される物理層であるＣＡＴＶプラントは、有線または無線施設から構成することができ、通常はハイブリッドファイバ／同軸（ＨＦＣ）システムを介して提供される。
【００１１】
典型的な北アメリカＣＡＴＶシステムにおいて、ＣＭＴＳは、６ＭＨｚ帯域幅を有するチャネルを用いて、９０から８５８ＭＨｚの周波数範囲で、デジタル的に変調されたＲＦ信号をケーブルモデムにダウンストリームで送信する。それに関連して、典型的なヨーロッパでの運用においては、周波数範囲は１１０から８６２ＭＨｚであり、チャネル帯域幅は８ＭＨｚである。データ情報は、ＣＭＴＳによって、直交振幅変調（ＱＡＭ）フォーマットでＣＡＴＶキャリア上に変調される。ケーブルシステムのオペレータは、チャネル状態および所望のＱｏＳ（quality of service）または要求されたＱｏＳに応じて、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭを選択できる。当業者には明らかであろう。大きい方のコンステレーションの２５６ＱＡＭは、６４ＱＡＭよりも速いデータ速度を提供する。
【００１２】
ＣＡＴＶシステムを介したブロードバンドデータ伝送の通常の実施に関しては、ＣＭＴＳはそのダウンストリームパスに接続された全てのケーブルモデムに同時にブロードキャストする。ケーブルモデムは、電源を入れられると、ネットワークアクセスを得ることができる前に、ＣＭＴＳとのコンタクトを確立しなければならない。初期化処理の間に、ケーブルモデムは、確立されたデータチャネル上での通信のために、ＣＭＴＳへの登録を確立するのに必要な一連のステップを通過する。その初期化処理の間に、ケーブルモデムは６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭ変調の有効なＤＯＣＳＩＳ信号を探してダウンストリームチャネルをスキャンする。すなわち、ケーブルモデムはＣＡＴＶシステムの全てのＲＦチャネルを受信し、どれがデータ送信に用いられるチャネルであるかを事前には分からないことが理解される。
【００１３】
標準的ＤＯＣＳＩＳサーチにおいてケーブルモデムによって実行されるチャネルサーチ処理を説明したフローチャートを図２に示す。モデム作動時に（ステップ２０１）、ステップ２０２で、ケーブルモデムは以前にＣＭＴＳへのレンジング（ranging）および登録を実行したかどうかをチェックする。ＤＯＣＳＩＳ準拠システムに関するレンジングおよび登録処理は当該技術分野において周知なので、ここではさらに説明はしない。広義には、その処理は、ＤＯＣＳＩＳダウンストリームチャネルが一旦識別されると、アップストリームチャネルを介した、ケーブルモデムとＣＴＭＳとの間のハンドシェーク動作である。レンジングおよび登録処理が以前に発生していれば、ステップ２０３で、ケーブルモデムは、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたダウンストリームＤＯＣＳＩＳチャネルを探して、データチャネルに用いられることが以前に知られていた任意の組の周波数、たとえば、モデムによって調整された最後の周波数をスキャンする。正常な動作において、このスキャンは約２０秒間継続され、ケーブルモデムが完全に機能を果たすことを確認する。
【００１４】
ステップ２０４で、ステップ２０３のスキャンで何らかのダウンストリームＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されたかどうかについて、テストを行う。そのようなチャネルが発見された場合には、処理はアップストリームチャネルを介してＣＭＴＳへのレンジング／登録に進む（ステップ２０５）。ステップ２０３のスキャンにおいてダウンストリームＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されなかった場合には、チャネルサーチ処理はステップ２０６に移行するが、このステップは反復カウンタであり、その機能はステップ２０７〜２１８との関連でより十分に説明する。レンジング／登録が以前に発生していないとステップ２０２で判定された場合にも、チャネルサーチ処理はステップ２０６に移行する。
【００１５】
反復カウンタのステップ２０６の出力で、スキャンリストをモデムで利用可能かどうかに関してテストを行う。スキャンリストは、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol；リンク用の管理プロトコル）を介してケーブルモデムに格納することができる、通常は１０チャネル程度のチャネルの短いリストである。これらの１０チャネルは、たとえば、好適なチャネルまたは、所望のダウンストリーム通信路を提供する可能性が最も高いチャネルあってもよい。スキャンリストが利用可能である場合には、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号を探して、ステップ２０８でリストのチャネルをスキャンする。そのようなチャネルが発見された場合に、チャネルサーチ処理はアップストリームチャネルを介したＣＭＴＳでのレンジング／登録に進む（ステップ２１０）。
【００１６】
ＤＯＣＳＩＳチャネルがスキャンリストで発見されない場合（ステップ２０９）、スキャンリストが発見されない場合（ステップ２０７）に、チャネルサーチ処理はステップ２１１に移行し、ここで、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号を探して、ダウンストリーム周波数帯における全てのＩＲＣ（Incrementally Related Carriers）チャネルについてスキャンを行う。ステップ２１１でスキャンされたチャネルでＤＯＣＳＩＳ信号が発見されたかどうかを判定するために、ステップ２１２でテストを行う。そのようなチャネルが発見された場合には、チャネルサーチ処理は、アップストリームチャネルを介したＣＭＴＳでのレンジング／登録に進む（ステップ２１３）。
【００１７】
ＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されなかった場合には、チャネルサーチ処理はステップ２１４に移行して、ここで、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号を探して、ダウンストリーム周波数帯における全てのＨＲＣ（Harmonically Related Carriers）チャネルのスキャンを行う。ステップ２１４でスキャンされたチャネルにおいてＤＯＣＳＩＳ信号が発見されたかどうかを判定するために、ステップ２１５でテストを行う。そのようなチャネルが発見された場合には、チャネルサーチ処理は、アップストリームチャネルを介したＣＭＴＳへのレンジング／登録に進む（ステップ２１６）。
【００１８】
しかし、ステップ２１４のスキャンでＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されなかった場合には、合計２回反復するようにステップ２０７〜２１５をさらに反復するために、チャネルサーチ処理はステップ２０７に戻る。その目的のために、ステップ２１７で標準カウンタを１上げて、ステップ２１８で、標準カウンタの示度が２に等しいかどうかに関してテストを行う（ステップ２０７〜２１５を通る最初のループおよび最初の反復は、それぞれ「０」および「１」のカウンタ示度によって示される）。等しくなければ、前述のように、チャネルサーチ処理はステップ２０７に戻る。
【００１９】
標準カウンタの示度が２であって、ステップ２０７〜２１５の両方の反復が完了したことを示している場合には、チャネルサーチ処理はステップ２１９に進み、ここで、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号を探して、ダウンストリーム周波数帯における全ての周波数をスキャンする。ステップ２１９でスキャンされた周波数の中でＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されたかどうかを判定するために、ステップ２２０でテストを行う。そのようなチャネルが発見された場合には、チャネルサーチ処理は、アップストリームチャネルを介したＣＭＴＳでのレンジング／登録に進む（ステップ２２１）。ＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されなかった場合には、処理はステップ２０６に戻って、標準カウンタを０に設定する。
【００２０】
図１に関連して説明したここまでのチャネルサーチ処理のアルゴリズム形式の記述は、それによってケーブルモデムが様々な利用可能なチャネルをテストすることにより容認可能なチャネルを探すものであって、以下のようなシーケンスである。
【００２１】
１．１０チャネルスキャンリストにおける６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
２．１３４ＩＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
３．１３４ＨＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
４．ステップ１から３を２回繰り返す
５．全てのＤＯＣＳＩＳ周波数に関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
６．ステップ１に戻る
【００２２】
従来技術においては、特定の種類のケーブルシステムおよび無線システムでは、ケーブルモデムでの情報回復はＤＯＣＳＩＳ標準２５６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭ変調で問題となる。そのようなシステムについて、６４ＱＡＭ以外（すなわち、より小さいシンボルコンステレーション）の変調技術の使用は、信頼できるケーブルモデム動作が発生する可能性を高めることにより、ケーブルモデム動作を改善できる。デジタル変調と関連づけられたコンステレーション密度を削減することは、システムが悪化しＳ／Ｎ比が低くなった性能を改善するアプローチであることが知られている。たとえば、１６ＱＡＭ変調は、ＤＯＣＳＩＳ標準６４ＱＡＭ変調に比較して６ｄＢ悪いＳ／Ｎ比でダウンストリーム通信が発生することを可能にする（より遅い情報速度であるとはいえ）。そのようなアプローチは、多重通路などの他の悪化に起因する性能も改善する。
【００２３】
しかし、ＤＯＣＳＩＳ標準６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭと共に、１６ＱＡＭサーチ（または別の低コンステレーション変調フォーマット）を行う能力をモデムに付加することは、最初のダウンストリームチャネルサーチ時間を５０％増やすであろうｓ。サーチ時間のそのような５０％の増加は、ユーザにとって気付きやすく好ましくない、動作上の遅延を引き起こす。特に、この遅延は、ケーブルモデムが働いていないか、少なくとも適切に接続できない、とユーザに思わせるのに十分なほどである。
【００２４】
本実施形態の方法および装置を用いると、正常な状況下での動作に影響を与えることなく、かつ悪条件の下での最小のサーチ時間で、上記のような悪条件化でのケーブルモデムの、信頼性のある正確なダウンストリーム動作が提供される。本実施形態のアプローチを以下で説明する。
【００２５】
有利なことに、本発明の原理に従って、図２を参照して説明したＤＯＣＳＩＳ標準動作を、標準ＤＯＣＳＩＳサーチ時間に重大な影響を与えることなく、ＤＯＣＳＩＳ標準変調以外の変調技術を付加するように修正できることを理解し考え出した。たとえば、上記のサーチ処理のアルゴリズム形式の説明を用いると、１６ＱＡＭで変調された信号の取得を含むように本実施形態によるＤＯＣＳＩＳ標準サーチを変更することは、次のように示される。
【００２６】
１．１０チャネルスキャンリストにおける６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭおよび１６ＱＡＭ
２．１３４ＩＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
３．１３４ＨＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
４．ステップ１から３を２回繰り返す
５．１３４ＩＲＣチャネルに関する１６ＱＡＭ
６．全てのＤＯＣＳＩＳ周波数に関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
７．ステップ１に戻る
【００２７】
理解されるように、本実施形態のサーチアルゴリズムでは、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号に関する１０チャネルスキャンリスト（もしあれば）におけるチャネルのスキャンに続いて、１６ＱＡＭスキャンをそのリストにおいて行う。そうでなければ、１６ＱＡＭでの信号取得は、全ての標準６４および２５６ＱＡＭチャネルサーチを試みた後にのみ試みる。
【００２８】
本実施形態のチャネルサーチ方法論のこの実施形態を、図３においてフローチャートの形式で示した。その図を参照すると、ステップ３０１〜３１８は、図２のステップ２０１〜２１８にほぼ対応することが分かる。図３の実施形態に関するサーチ処理のこの部分における相違は、ステップ３０３および３０８で発生する。ステップ３０３で、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号に関するそれらのチャネルのスキャンに続いて、１６ＱＡＭで変調された信号に関するサーチを、以前にはデータチャネルに用いられることが知られていた任意の周波数セットにおけるチャネルについて実行する。同様に、ステップ３０８で、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号に関するそれらのチャネルのスキャンに続いて、１６ＱＡＭで変調された信号に関するサーチを、スキャンリストにおけるチャネルについて実行する。
【００２９】
しかし、ステップ３１８の結論で、ＤＯＣＳＩＳ信号がステップ３０７〜３１５を含むループの２回の反復で発見されなかったと仮定すると、本実施形態のチャネルサーチ処理はステップ３１９に移行し、ここで、１６ＱＡＭで変調された信号についてＩＲＣチャネルのスキャンを行う。ステップ３２０で、そのような信号を有するチャネルが発見されたかどうかを判定するためにテストを行う。そのような信号が発見された場合には、チャネルサーチ処理は、アップストリームチャネルを介したＣＭＴＳでのレンジング／登録に進む（ステップ３２１）。ステップ３１９でチャネルが発見されなかった場合には、チャネルサーチ処理はステップ３２２に移行し、ここで、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号について、ダウンストリーム周波数帯における全ての周波数のスキャンを行う（図２のステップ２１９に対応）。ステップ３２２でＤＯＣＳＩＳチャネルが発見された場合には、チャネルサーチ処理はＣＭＴＳへのレンジング／登録に進み、発見されなかった場合には、処理はステップ３０６に戻り、標準カウンタを０にセットする。
【００３０】
本実施形態の修正されたサーチアルゴリズムは、ユーザが、ほとんどの状況下において、１６ＱＡＭを取得してもしなくても、同様な最初のダウンストリームサーチ時間を実現することを可能にする。より具体的には、説明した方法は、ステップ３２２における６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭの取得に至る前に、サーチにせいぜい７秒を付加するにすぎないものと期待される。さらに、ほとんどの場合に、用いられるほとんどのチャネルはＩＲＣまたはＨＲＣであるので、この方法は全く時間を増大させない。そのため、本実施形態のダウンストリームサーチアルゴリズムを実行するように動作するケーブルモデムを提供することにより、固定無線システムまたはケーブルシステムのオペレータは、ＤＯＣＳＩＳ準拠ケーブルモデムを備えたダウンストリームチャネル上で、１６ＱＡＭなどの非ＤＯＣＳＩＳ標準変調技術を用いることができる。したがって、システムオペレータは、広範な状態の下で信頼性のあるケーブルモデム動作を確実にできる。
【００３１】
修正されたチャネルサーチアルゴリズムの他の実施形態も、本発明の意図の範囲内にある。たとえば、１６ＱＡＭ以外の変調技術を、１６ＱＡＭに加えてまたはそれに代えて用いることができる。特定の代替的な実施形態において、サーチアルゴリズムはＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying）変調信号を探してスキャンすることもできる。この実施形態のサーチ処理に関するアルゴリズム形式を以下に示す。
【００３２】
１．１０チャネルスキャンリストにおける６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１６ＱＡＭおよびＱＰＳＫ
２．１３４ＩＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
３．１３４ＨＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
４．ステップ１から３を２回繰り返す
５．１３４ＩＲＣチャネルに関する１６ＱＡＭおよびＱＰＳＫ
６．全てのＤＯＣＳＩＳ周波数に関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
７．ステップ１に戻る
【００３３】
この代替的実施形態に関するフローチャートを図４に示す。図面を参照すると、このチャネルサーチ処理は、ステップ４０３、４０８および４１９を除いて、図３の実施形態のチャネルサーチ処理に類似であることが分かる。ステップ４０３で、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭおよび１６ＱＡＭを探すデータチャネルのスキャンに続いて、それらのデータチャネルに用いられると以前に知られていた任意の周波数セットにおいて、４ＱＡＭ（ＱＰＳＫに対応）で変調された信号を探すサーチをさらに実行する。同様に、ステップ４０８で、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭおよび１６ＱＡＭを探すそれらのチャネルのスキャンに続いて、スキャンリストにおいて、４ＱＡＭで変調された信号を探すサーチをさらに実行する。そして、ステップ４０７〜４１６の全ての反復を完了した後に、ＩＲＣチャネルにおいて、４ＱＡＭおよび１６ＱＡＭで変調された信号を探すスキャンをステップ４１９で行う。
【００３４】
以上の説明に鑑みて、本発明の多数の変更および代替的実施形態が当業者には明らかであろう。特に、本発明の方法論を他の変調設備または付加的な変調設備に適用することも、本発明の意図の範囲内に入ることを企図ｓする。本発明の方法論を、ユーロＤＯＣＳＩＳ標準の下で動作するシステムに適用することも意図する。
【００３５】
したがって、この説明は例示的なものにすぎないと理解されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示することを目的としており、かつその全ての可能な形態を説明することを意図してはいない。また、ここで用いた単語は限定的ではなく説明的であること、構造の詳細は、実質的に本発明の趣旨から逸脱することなく変更できること、および特許請求の範囲内に入る全ての修正の独占的使用が確保されることも理解されたい。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、ブロードバンドデータ伝送において、正常な状況下での動作に影響を与えることなく、送信チャネル上で送信されるデータ信号を受信する装置の、信頼性のある正確な動作を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のブロードバンドデータ送信ネットワークの模式図である。
【図２】従来技術において実行されるダウンストリームチャネルサーチ処理の流れ図である。
【図３】本発明の実施形態によって実行されるダウンストリームチャネルサーチ処理の流れ図である。
【図４】本発明の実施形態において実行されるダウンストリームチャネルサーチ処理の流れ図である。
【符号の説明】
１０１ インターネット
１０２ ＣＭＴＳ
１０３ ブロードバンドチャネル
１０５ａ、１０５ｂ ケーブルモデム
１０６ａ、１０６ｂ ＰＣ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンハンスド（enhanced）ケーブルモデムオペレーションのための方法および装置に関する。より詳しくは、一般的にブロードバンドデータ伝送に関し、特にブロードバンドチャネル内でのデータ伝送用の変調設備におけるチャネルサーチ方法および双方向通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの人気が高まり、それと共にインターネットから入手可能なコンテンツが大幅に増加するにつれ、多くのユーザは、約５６ｋｂｐｓという最大転送速度での公衆交換電話網（ＰＳＴＮ；public switched telephone network）を介したアクセスは、容認できないほどに遅いと思うようになった。様々な高速インターネットアクセス設備が、ＰＳＴＮアクセスに代わるものとして提供されてきたが、１つの設備（ＣＡＴＶ（community antenna television）通信事業者によって運営される送信プラントを介して提供されるブロードバンドアクセス）が、これまでのところ他のものよりも遥かに深く市場に浸透している。ケーブルネットワーク上でブロードバンドデータサービスを提供する典型的な用途において、ケーブルシステムの１つまたは複数のチャネルがデータアクセス加入者へのダウンストリームトラフィックに割り振られており、一方、アップストリームトラフィックは、ダウンストリーム送信によって用いられる周波数以外の周波数で確立されたチャネル、典型的にはテレビチャネルに用いられる周波数帯よりも下の周波数で確立されたチャネルで、あるいは、別個のＰＳＴＮ接続を介して搬送することができる。ケーブルシステムヘッドエンド通信で提供されるケーブルモデムターミネーションシステム（ＣＭＴＳ）は、共有帯域幅ベースで加入者の構内に設けられた多数のケーブルモデムを備えた、データチャネル（または複数のチャネル）を介して通信する。
【０００３】
異なったベンダによって製造されるケーブルモデムの間での相互運用性を促進するために、データオーバーケーブルサービスインタフェース仕様（ＤＯＣＳＩＳ；Data Over Cable Service Interface Specification）と呼ばれるケーブルモデム標準が１９９７年に採択された。とりわけ、ＤＯＣＳＩＳ標準は、ケーブル上での双方向信号の交換のための変調スキームおよびプロトコルを指定している。ＤＯＣＳＩＳ標準の下でのデータのダウンストリーム送信については、データ情報は直交振幅変調（ＱＡＭ；quadrature amplitude modulation）フォーマットでＲＦ（radio frequencies）キャリア上に変調される。具体的には、ＤＯＣＳＩＳダウンストリームデータ変調は６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで、大きい方のコンステレーション（constellation）の２５６ＱＡＭはより速いデータ速度を提供するが、より高い信号対雑音比（ＳＮ比）も必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＯＣＳＩＳ準拠のケーブルモデムの主要な用途は、ケーブルシステムを介して送信されるブロードバンドデータの変調および復調であるが、この技術は必須の帯域幅を有する他の送信媒体を介したデータ送信にも同様に適用可能である。そのような他の送信システムの中には、マイクロ波マルチポイント配信システム（ＭＭＤＳ；Microwave Multi-point Distribution System）などの、固定無線ブロードバンドシステムがある。しかし、そのような無線ブロードバンドシステムならびにいくつかのケーブルシステムには、ダウンストリームチャネルについてＤＯＣＳＩＳ標準の２５６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭ変調を用いたときに、ケーブルモデムが適切に動作することを許容しない受信の問題が発生し得る。たとえば、無線システムは、無線環境と関連づけられた雑音レベルの変動を受ける場合がある。また、特定のケーブルシステムは、望ましくないほどに高い雑音状態の影響を受ける場合がある。たとえば、配信システムの中継線を同軸ケーブルからファイバに更新していないシステムや、既存の機器が利用可能な全帯域幅を利用しようとして、利用可能な帯域幅の限界付近にチャネルが付加されているシステムである。そのような無線システム、有線システム、光システム、同軸システム、ケーブルシステムおよびハイブリッドファイバ同軸（ＨＦＣ；Hybrid Fiber-Coax）システムにおける雑音状態は、モデムなどの典型的な双方向通信装置を不適切にまたは信頼性なく動作させる原因となり得る。
【０００５】
従来のシステムには上述したような種々の課題があり、さらなる改善が望まれている。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ブロードバンドデータ伝送において、送信チャネル上で送信されるデータ信号を受信する装置の、信頼性の高い動作を可能とするエンハンスドケーブルモデムオペレーションのための方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
データ送信チャネルの受信端で適用されるチャネルサーチアルゴリズムを提供する。ここで、ＲＦキャリアの変調によりデータ送信チャネルを介して情報が送信される。また変調は、既知の標準に従って確立されている１つまたは複数のシンボルコンステレーションについて、既知のシンボルコンステレーションから選択されたシンボルによる情報ビットの符号化を含む。チャネルサーチアルゴリズムは、標準によって確立されたもの以外のシンボルコンステレーションを用いてチャネルを認識および選択するように動作し、非標準的なシンボルコンステレーションを用いたチャネルの選択は、標準によって確立されたシンボルコンステレーションを用いた、標準に従った、チャネルに関するチャネルサーチの動作とシームレスに調整することで行われる。
【０００８】
本発明の特定の実施形態において、データ送信チャネルはダウンストリームブロードバンド二地点間チャネルであり、適用される標準はＤＯＣＳＩＳであり、確立されたシンボルコンステレーションは６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭである。本発明のチャネルサーチアルゴリズムによって認識され選択される非標準的なシンボルコンステレーションは、１６ＱＡＭなどの低位コンステレーションのＱＡＭである。ＤＯＣＳＩＳ標準に従って動作するダウンストリームチャネルについて確立されたチャネルサーチ手順で、本発明のサーチアルゴリズムのシームレスな調整を実施する際に、非標準的なシンボルコンステレーションで動作するチャネルの選択に必要な付加的な時間は最小化される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、ブロードバンド送信チャネルを介した使用可能なデータ送信における改良を対象とする。好適な実施形態、すなわち、データがＣＡＴＶシステムの１つまたは複数のビデオチャネルを介して送信されケーブルモデムによって受信される実施形態に関して、以下で説明する。その好適な実施形態において、データはデータオーバーケーブルサービスインタフェース仕様（以下「ＤＯＣＳＩＳ」と呼ぶ）に従って送信され、送信データによって変調されるＲＦ信号を受信し、データを端末により使用可能な形態に復調して復号するように動作するケーブルモデムは、ＤＯＣＳＩＳ準拠となる。しかし、本実施形態の方法論は、他のブロードバンド送信媒体に適用可能であることを意図したものであることを理解されたい。それらは、モデムなどの双方向通信装置で終端をなし、たとえばＤＯＣＳＩＳ標準およびユーロＤＯＣＳＩＳ標準などの、必要な通信および動作の支援インタフェース仕様の標準セットに従って操作される。
【００１０】
図１は、本実施形態の方法論を適用することができるネットワークの模式図を示している。図から分かるように、図１のネットワークは、その範囲で、インターネット１０１などのデータネットワークとＰＣ（personal computer）１０６ａ、１０６ｂなどのユーザ端末との間の送信路を提供する。ＣＭＴＳ１０２、１以上のブロードバンドチャネル１０３およびケーブルモデム１０５ａ、１０５ｂによって代表されるその伝送ネットワークの中央部は通常、インターネットとＰＣとの間で送信されるデータで変調された、ＣＡＴＶシステムにおける１つまたは複数のＲＦビデオチャネルとして示される。ＣＭＴＳすなわちケーブルモデムターミネーションシステムは、ＣＡＴＶシステムのヘッドエンドで動作して、インターネットとＣＡＴＶシステムのＲＦ送信チャネルとの間のインタフェースを提供する。ダウンストリーム方向、すなわちデータがインターネットからＰＣに送信される方向において、ＣＭＴＳはＣＡＴＶ ＲＦキャリアを送信データで変調するように機能する。それに対応して、アップストリーム方向において、ＣＭＴＳは、データを回復するために、インターネットに送信されるデータで変調されたＲＦキャリアを復調するように動作する。ブロードバンドチャネルリンクの他端で、ケーブルモデムは補足的な機能を遂行するが、当業者に理解されるように、ＣＭＴＳはケーブルモデムの機能以外の付加的な機能を実行し、一般的にケーブルモデムとの主従関係で動作する。ブロードバンドチャネル１０３が実装される物理層であるＣＡＴＶプラントは、有線または無線施設から構成することができ、通常はハイブリッドファイバ／同軸（ＨＦＣ）システムを介して提供される。
【００１１】
典型的な北アメリカＣＡＴＶシステムにおいて、ＣＭＴＳは、６ＭＨｚ帯域幅を有するチャネルを用いて、９０から８５８ＭＨｚの周波数範囲で、デジタル的に変調されたＲＦ信号をケーブルモデムにダウンストリームで送信する。それに関連して、典型的なヨーロッパでの運用においては、周波数範囲は１１０から８６２ＭＨｚであり、チャネル帯域幅は８ＭＨｚである。データ情報は、ＣＭＴＳによって、直交振幅変調（ＱＡＭ）フォーマットでＣＡＴＶキャリア上に変調される。ケーブルシステムのオペレータは、チャネル状態および所望のＱｏＳ（quality of service）または要求されたＱｏＳに応じて、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭを選択できる。当業者には明らかであろう。大きい方のコンステレーションの２５６ＱＡＭは、６４ＱＡＭよりも速いデータ速度を提供する。
【００１２】
ＣＡＴＶシステムを介したブロードバンドデータ伝送の通常の実施に関しては、ＣＭＴＳはそのダウンストリームパスに接続された全てのケーブルモデムに同時にブロードキャストする。ケーブルモデムは、電源を入れられると、ネットワークアクセスを得ることができる前に、ＣＭＴＳとのコンタクトを確立しなければならない。初期化処理の間に、ケーブルモデムは、確立されたデータチャネル上での通信のために、ＣＭＴＳへの登録を確立するのに必要な一連のステップを通過する。その初期化処理の間に、ケーブルモデムは６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭ変調の有効なＤＯＣＳＩＳ信号を探してダウンストリームチャネルをスキャンする。すなわち、ケーブルモデムはＣＡＴＶシステムの全てのＲＦチャネルを受信し、どれがデータ送信に用いられるチャネルであるかを事前には分からないことが理解される。
【００１３】
標準的ＤＯＣＳＩＳサーチにおいてケーブルモデムによって実行されるチャネルサーチ処理を説明したフローチャートを図２に示す。モデム作動時に（ステップ２０１）、ステップ２０２で、ケーブルモデムは以前にＣＭＴＳへのレンジング（ranging）および登録を実行したかどうかをチェックする。ＤＯＣＳＩＳ準拠システムに関するレンジングおよび登録処理は当該技術分野において周知なので、ここではさらに説明はしない。広義には、その処理は、ＤＯＣＳＩＳダウンストリームチャネルが一旦識別されると、アップストリームチャネルを介した、ケーブルモデムとＣＴＭＳとの間のハンドシェーク動作である。レンジングおよび登録処理が以前に発生していれば、ステップ２０３で、ケーブルモデムは、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたダウンストリームＤＯＣＳＩＳチャネルを探して、データチャネルに用いられることが以前に知られていた任意の組の周波数、たとえば、モデムによって調整された最後の周波数をスキャンする。正常な動作において、このスキャンは約２０秒間継続され、ケーブルモデムが完全に機能を果たすことを確認する。
【００１４】
ステップ２０４で、ステップ２０３のスキャンで何らかのダウンストリームＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されたかどうかについて、テストを行う。そのようなチャネルが発見された場合には、処理はアップストリームチャネルを介してＣＭＴＳへのレンジング／登録に進む（ステップ２０５）。ステップ２０３のスキャンにおいてダウンストリームＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されなかった場合には、チャネルサーチ処理はステップ２０６に移行するが、このステップは反復カウンタであり、その機能はステップ２０７〜２１８との関連でより十分に説明する。レンジング／登録が以前に発生していないとステップ２０２で判定された場合にも、チャネルサーチ処理はステップ２０６に移行する。
【００１５】
反復カウンタのステップ２０６の出力で、スキャンリストをモデムで利用可能かどうかに関してテストを行う。スキャンリストは、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol；リンク用の管理プロトコル）を介してケーブルモデムに格納することができる、通常は１０チャネル程度のチャネルの短いリストである。これらの１０チャネルは、たとえば、好適なチャネルまたは、所望のダウンストリーム通信路を提供する可能性が最も高いチャネルあってもよい。スキャンリストが利用可能である場合には、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号を探して、ステップ２０８でリストのチャネルをスキャンする。そのようなチャネルが発見された場合に、チャネルサーチ処理はアップストリームチャネルを介したＣＭＴＳでのレンジング／登録に進む（ステップ２１０）。
【００１６】
ＤＯＣＳＩＳチャネルがスキャンリストで発見されない場合（ステップ２０９）、スキャンリストが発見されない場合（ステップ２０７）に、チャネルサーチ処理はステップ２１１に移行し、ここで、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号を探して、ダウンストリーム周波数帯における全てのＩＲＣ（Incrementally Related Carriers）チャネルについてスキャンを行う。ステップ２１１でスキャンされたチャネルでＤＯＣＳＩＳ信号が発見されたかどうかを判定するために、ステップ２１２でテストを行う。そのようなチャネルが発見された場合には、チャネルサーチ処理は、アップストリームチャネルを介したＣＭＴＳでのレンジング／登録に進む（ステップ２１３）。
【００１７】
ＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されなかった場合には、チャネルサーチ処理はステップ２１４に移行して、ここで、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号を探して、ダウンストリーム周波数帯における全てのＨＲＣ（Harmonically Related Carriers）チャネルのスキャンを行う。ステップ２１４でスキャンされたチャネルにおいてＤＯＣＳＩＳ信号が発見されたかどうかを判定するために、ステップ２１５でテストを行う。そのようなチャネルが発見された場合には、チャネルサーチ処理は、アップストリームチャネルを介したＣＭＴＳへのレンジング／登録に進む（ステップ２１６）。
【００１８】
しかし、ステップ２１４のスキャンでＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されなかった場合には、合計２回反復するようにステップ２０７〜２１５をさらに反復するために、チャネルサーチ処理はステップ２０７に戻る。その目的のために、ステップ２１７で標準カウンタを１上げて、ステップ２１８で、標準カウンタの示度が２に等しいかどうかに関してテストを行う（ステップ２０７〜２１５を通る最初のループおよび最初の反復は、それぞれ「０」および「１」のカウンタ示度によって示される）。等しくなければ、前述のように、チャネルサーチ処理はステップ２０７に戻る。
【００１９】
標準カウンタの示度が２であって、ステップ２０７〜２１５の両方の反復が完了したことを示している場合には、チャネルサーチ処理はステップ２１９に進み、ここで、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号を探して、ダウンストリーム周波数帯における全ての周波数をスキャンする。ステップ２１９でスキャンされた周波数の中でＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されたかどうかを判定するために、ステップ２２０でテストを行う。そのようなチャネルが発見された場合には、チャネルサーチ処理は、アップストリームチャネルを介したＣＭＴＳでのレンジング／登録に進む（ステップ２２１）。ＤＯＣＳＩＳチャネルが発見されなかった場合には、処理はステップ２０６に戻って、標準カウンタを０に設定する。
【００２０】
図１に関連して説明したここまでのチャネルサーチ処理のアルゴリズム形式の記述は、それによってケーブルモデムが様々な利用可能なチャネルをテストすることにより容認可能なチャネルを探すものであって、以下のようなシーケンスである。
【００２１】
１．１０チャネルスキャンリストにおける６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
２．１３４ＩＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
３．１３４ＨＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
４．ステップ１から３を２回繰り返す
５．全てのＤＯＣＳＩＳ周波数に関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
６．ステップ１に戻る
【００２２】
従来技術においては、特定の種類のケーブルシステムおよび無線システムでは、ケーブルモデムでの情報回復はＤＯＣＳＩＳ標準２５６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭ変調で問題となる。そのようなシステムについて、６４ＱＡＭ以外（すなわち、より小さいシンボルコンステレーション）の変調技術の使用は、信頼できるケーブルモデム動作が発生する可能性を高めることにより、ケーブルモデム動作を改善できる。デジタル変調と関連づけられたコンステレーション密度を削減することは、システムが悪化しＳ／Ｎ比が低くなった性能を改善するアプローチであることが知られている。たとえば、１６ＱＡＭ変調は、ＤＯＣＳＩＳ標準６４ＱＡＭ変調に比較して６ｄＢ悪いＳ／Ｎ比でダウンストリーム通信が発生することを可能にする（より遅い情報速度であるとはいえ）。そのようなアプローチは、多重通路などの他の悪化に起因する性能も改善する。
【００２３】
しかし、ＤＯＣＳＩＳ標準６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭと共に、１６ＱＡＭサーチ（または別の低コンステレーション変調フォーマット）を行う能力をモデムに付加することは、最初のダウンストリームチャネルサーチ時間を５０％増やすであろうｓ。サーチ時間のそのような５０％の増加は、ユーザにとって気付きやすく好ましくない、動作上の遅延を引き起こす。特に、この遅延は、ケーブルモデムが働いていないか、少なくとも適切に接続できない、とユーザに思わせるのに十分なほどである。
【００２４】
本実施形態の方法および装置を用いると、正常な状況下での動作に影響を与えることなく、かつ悪条件の下での最小のサーチ時間で、上記のような悪条件化でのケーブルモデムの、信頼性のある正確なダウンストリーム動作が提供される。本実施形態のアプローチを以下で説明する。
【００２５】
有利なことに、本発明の原理に従って、図２を参照して説明したＤＯＣＳＩＳ標準動作を、標準ＤＯＣＳＩＳサーチ時間に重大な影響を与えることなく、ＤＯＣＳＩＳ標準変調以外の変調技術を付加するように修正できることを理解し考え出した。たとえば、上記のサーチ処理のアルゴリズム形式の説明を用いると、１６ＱＡＭで変調された信号の取得を含むように本実施形態によるＤＯＣＳＩＳ標準サーチを変更することは、次のように示される。
【００２６】
１．１０チャネルスキャンリストにおける６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭおよび１６ＱＡＭ
２．１３４ＩＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
３．１３４ＨＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
４．ステップ１から３を２回繰り返す
５．１３４ＩＲＣチャネルに関する１６ＱＡＭ
６．全てのＤＯＣＳＩＳ周波数に関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
７．ステップ１に戻る
【００２７】
理解されるように、本実施形態のサーチアルゴリズムでは、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号に関する１０チャネルスキャンリスト（もしあれば）におけるチャネルのスキャンに続いて、１６ＱＡＭスキャンをそのリストにおいて行う。そうでなければ、１６ＱＡＭでの信号取得は、全ての標準６４および２５６ＱＡＭチャネルサーチを試みた後にのみ試みる。
【００２８】
本実施形態のチャネルサーチ方法論のこの実施形態を、図３においてフローチャートの形式で示した。その図を参照すると、ステップ３０１〜３１８は、図２のステップ２０１〜２１８にほぼ対応することが分かる。図３の実施形態に関するサーチ処理のこの部分における相違は、ステップ３０３および３０８で発生する。ステップ３０３で、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号に関するそれらのチャネルのスキャンに続いて、１６ＱＡＭで変調された信号に関するサーチを、以前にはデータチャネルに用いられることが知られていた任意の周波数セットにおけるチャネルについて実行する。同様に、ステップ３０８で、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号に関するそれらのチャネルのスキャンに続いて、１６ＱＡＭで変調された信号に関するサーチを、スキャンリストにおけるチャネルについて実行する。
【００２９】
しかし、ステップ３１８の結論で、ＤＯＣＳＩＳ信号がステップ３０７〜３１５を含むループの２回の反復で発見されなかったと仮定すると、本実施形態のチャネルサーチ処理はステップ３１９に移行し、ここで、１６ＱＡＭで変調された信号についてＩＲＣチャネルのスキャンを行う。ステップ３２０で、そのような信号を有するチャネルが発見されたかどうかを判定するためにテストを行う。そのような信号が発見された場合には、チャネルサーチ処理は、アップストリームチャネルを介したＣＭＴＳでのレンジング／登録に進む（ステップ３２１）。ステップ３１９でチャネルが発見されなかった場合には、チャネルサーチ処理はステップ３２２に移行し、ここで、６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭで変調されたＤＯＣＳＩＳ信号について、ダウンストリーム周波数帯における全ての周波数のスキャンを行う（図２のステップ２１９に対応）。ステップ３２２でＤＯＣＳＩＳチャネルが発見された場合には、チャネルサーチ処理はＣＭＴＳへのレンジング／登録に進み、発見されなかった場合には、処理はステップ３０６に戻り、標準カウンタを０にセットする。
【００３０】
本実施形態の修正されたサーチアルゴリズムは、ユーザが、ほとんどの状況下において、１６ＱＡＭを取得してもしなくても、同様な最初のダウンストリームサーチ時間を実現することを可能にする。より具体的には、説明した方法は、ステップ３２２における６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭの取得に至る前に、サーチにせいぜい７秒を付加するにすぎないものと期待される。さらに、ほとんどの場合に、用いられるほとんどのチャネルはＩＲＣまたはＨＲＣであるので、この方法は全く時間を増大させない。そのため、本実施形態のダウンストリームサーチアルゴリズムを実行するように動作するケーブルモデムを提供することにより、固定無線システムまたはケーブルシステムのオペレータは、ＤＯＣＳＩＳ準拠ケーブルモデムを備えたダウンストリームチャネル上で、１６ＱＡＭなどの非ＤＯＣＳＩＳ標準変調技術を用いることができる。したがって、システムオペレータは、広範な状態の下で信頼性のあるケーブルモデム動作を確実にできる。
【００３１】
修正されたチャネルサーチアルゴリズムの他の実施形態も、本発明の意図の範囲内にある。たとえば、１６ＱＡＭ以外の変調技術を、１６ＱＡＭに加えてまたはそれに代えて用いることができる。特定の代替的な実施形態において、サーチアルゴリズムはＱＰＳＫ（quadrature phase shift keying）変調信号を探してスキャンすることもできる。この実施形態のサーチ処理に関するアルゴリズム形式を以下に示す。
【００３２】
１．１０チャネルスキャンリストにおける６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１６ＱＡＭおよびＱＰＳＫ
２．１３４ＩＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
３．１３４ＨＲＣチャネルに関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
４．ステップ１から３を２回繰り返す
５．１３４ＩＲＣチャネルに関する１６ＱＡＭおよびＱＰＳＫ
６．全てのＤＯＣＳＩＳ周波数に関する６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭ
７．ステップ１に戻る
【００３３】
この代替的実施形態に関するフローチャートを図４に示す。図面を参照すると、このチャネルサーチ処理は、ステップ４０３、４０８および４１９を除いて、図３の実施形態のチャネルサーチ処理に類似であることが分かる。ステップ４０３で、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭおよび１６ＱＡＭを探すデータチャネルのスキャンに続いて、それらのデータチャネルに用いられると以前に知られていた任意の周波数セットにおいて、４ＱＡＭ（ＱＰＳＫに対応）で変調された信号を探すサーチをさらに実行する。同様に、ステップ４０８で、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭおよび１６ＱＡＭを探すそれらのチャネルのスキャンに続いて、スキャンリストにおいて、４ＱＡＭで変調された信号を探すサーチをさらに実行する。そして、ステップ４０７〜４１６の全ての反復を完了した後に、ＩＲＣチャネルにおいて、４ＱＡＭおよび１６ＱＡＭで変調された信号を探すスキャンをステップ４１９で行う。
【００３４】
以上の説明に鑑みて、本発明の多数の変更および代替的実施形態が当業者には明らかであろう。特に、本発明の方法論を他の変調設備または付加的な変調設備に適用することも、本発明の意図の範囲内に入ることを企図ｓする。本発明の方法論を、ユーロＤＯＣＳＩＳ標準の下で動作するシステムに適用することも意図する。
【００３５】
したがって、この説明は例示的なものにすぎないと理解されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示することを目的としており、かつその全ての可能な形態を説明することを意図してはいない。また、ここで用いた単語は限定的ではなく説明的であること、構造の詳細は、実質的に本発明の趣旨から逸脱することなく変更できること、および特許請求の範囲内に入る全ての修正の独占的使用が確保されることも理解されたい。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、ブロードバンドデータ伝送において、正常な状況下での動作に影響を与えることなく、送信チャネル上で送信されるデータ信号を受信する装置の、信頼性のある正確な動作を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のブロードバンドデータ送信ネットワークの模式図である。
【図２】従来技術において実行されるダウンストリームチャネルサーチ処理の流れ図である。
【図３】本発明の実施形態によって実行されるダウンストリームチャネルサーチ処理の流れ図である。
【図４】本発明の実施形態において実行されるダウンストリームチャネルサーチ処理の流れ図である。
【符号の説明】
１０１ インターネット
１０２ ＣＭＴＳ
１０３ ブロードバンドチャネル
１０５ａ、１０５ｂ ケーブルモデム
１０６ａ、１０６ｂ ＰＣ
Claims (19)
- 少なくとも１つがデータ信号を搬送する複数の送信チャネル（１０３）を有する送信システムにおける、前記複数の送信チャネルのダウンストリーム端に設けられた端末（１０５ａ、１０５ｂ）による使用に利用可能な、データチャネルを発見するチャネルサーチ方法であって、
所定の変調プロトコルで送信されたデータ信号を有するチャネルを探して、前記複数のチャネルのうち少なくとも２つの選択されたサブセットを順次スキャンするステップ（３０８、３１１、３１４、４０８、４１１、４１４）と、
該ステップでスキャンされたデータチャネルが発見されなかった場合には、前記所定の変調プロトコル以外で送信されたデータ信号を有するチャネルを探して、前記複数のチャネルの選択されたサブセットのうち少なくとも１つであるが全てよりは少ないサブセットを、さらに順次スキャンするステップ（３１９、４１９）と
を備えたことを特徴とするチャネルサーチ方法。 - 前記所定の変調プロトコルで送信されたデータ信号を有するチャネルを探して、前記複数のチャネルの全てを順次スキャンするステップ（３２２、４２２）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のチャネルサーチ方法。
- 前記第１の順次スキャンステップは、前記選択されたサブセットのうち少なくとも１つでスキャンするステップを開始する前に、少なくとも１回繰り返される（３１７、３１８、３０７、４１７、４１８、４０７）ことを特徴とする請求項１に記載のチャネルサーチ方法。
- 前記所定の変調プロトコルは６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭのいずれかであり、前記所定の変調プロトコル以外の変調プロトコルは１６ＱＡＭであることを特徴とする請求項１に記載のチャネルサーチ方法。
- 前記所定の変調プロトコルは６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭのいずれかであり、前記所定の変調プロトコル以外の変調プロトコルは４ＱＡＭであることを特徴とする請求項１に記載のチャネルサーチ方法。
- 前記端末（１０５）による使用に利用可能な前記データチャネルを介して送信されるデータは、ＤＯＣＳＩＳ標準に従うことを特徴とする請求項１に記載のチャネルサーチ方法。
- 前記端末（１０５）による使用に利用可能な前記データチャネルを介して送信されるデータは、ユーロＤＯＣＳＩＳ標準に従うことを特徴とする請求項１に記載のチャネルサーチ方法。
- 複数の送信チャネル（１０３）から選択された少なくとも１つの送信チャネル上で送信されるデータ信号を受信するように動作する、双方向通信装置（１０５ａ、１０５ｂ）であって、
所定の変調プロトコルで送信されるデータ信号を有するチャネルを探して、前記複数の送信チャネルのうち少なくとも２つの選択されたサブセットを順次スキャンする（３０８、３１１、３１４、４０８、４１１、４１４）ように動作する、受信およびチャネルサーチ手段を備え、
該受信およびチャネルサーチ手段は、前記順次スキャン中にデータチャネルを発見しなかったときに、前記所定の変調プロトコル以外で送信されるデータ信号を有するチャネルを探して、前記複数のチャネルの選択されたサブセットのうち、少なくとも１つであるが全てよりは少ないサブセットをスキャンする（３１９、４１９）ようにさらに動作することを特徴とする双方向通信装置。 - 前記受信およびチャネルサーチ手段は、前記所定の変調プロトコルで送信されるデータ信号を有するチャネルを探して、前記複数のチャネルの全てをスキャンする（３２２、４２２）ようにさらに動作することを特徴とする請求項８に記載の双方向通信装置。
- 前記受信およびチャネルサーチ手段は、前記選択されたサブセットの少なくとも１つのスキャンを開始する前に、第１の順次スキャンを少なくとも１回繰り返す（３１７、３１８、３０７、４１７、４１８、４０７）ようにさらに動作することを特徴とする請求項８に記載の双方向通信装置。
- 前記所定の変調プロトコルは６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭであり、前記所定の変調プロトコル以外の変調プロトコルは１６ＱＡＭであることを特徴とする請求項８に記載の双方向通信装置。
- 前記所定の変調プロトコルは６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭであり、前記所定の変調プロトコル以外の変調プロトコルは４ＱＡＭであることを特徴とする請求項８に記載の双方向通信装置。
- 前記少なくとも１つの送信チャネルを介して送信されるデータは、ＤＯＣＳＩＳ標準に従うことを特徴とする請求項８に記載の双方向通信装置。
- 前記少なくとも１つの送信チャネルを介して送信されるデータは、ユーロＤＯＣＳＩＳ標準に従うことを特徴とする請求項８に記載の双方向通信装置。
- 前記双方向通信装置はモデムであることを特徴とする請求項８に記載の双方向通信装置。
- 前記モデムはケーブルモデムであることを特徴とする請求項１５に記載の双方向通信装置。
- 複数のチャネル（１０３）を含む送信システム内で、情報が、情報ビットが既知のシンボルコンステレーションから選択されたシンボルによって符号化される変調設備によって、前記複数のチャネルのうち１つまたは複数のデータ送信チャネルを介して送信され、前記情報ビットを符号化するために用いられる前記シンボルコンステレーションが、既知の標準に従って確立されたシンボルコンステレーションの組から選択される、前記データ送信チャネルの受信端（１０５ａ、１０５ｂ）で適用されるチャネルサーチ方法であって、
前記既知の標準に従って確立された前記シンボルコンステレーションの１つからのシンボルに従って変調された、データ信号を有するチャネル（「データチャネル」）を探して、前記複数のチャネルのうち少なくとも２つの選択されたサブセットを順次スキャンするステップ（３０８、３１１、３１４、４０８、４１１、４１４）と、
該順次スキャンするステップで前記データチャネルを発見しなかったときに、前記既知の標準に従って確立された前記シンボルコンステレーションの１つ以外の、シンボルコンステレーションからのシンボルに従って変調されたデータ信号を有するチャネル（「非標準データチャネル」）を探して、前記複数のチャネルの前記選択されたサブセットの、少なくとも１つであるが全てではないサブセットをスキャンするステップ（３１９、４１９）と、
前記順次スキャンステップにおいて前記データチャネルを発見しなかったか、前記選択されたサブセットの少なくとも１つをスキャンする前記ステップにおいて前記非標準データチャネルを発見しなかったときに、前記既知の標準に従って確立された前記シンボルコンステレーションの１つからのシンボルに従って変調されたデータ信号を有するチャネルを探して、前記複数のチャネルの全てをスキャンするステップ（３２２、４２２）と
を備えたことを特徴とするチャネルサーチ方法。 - 前記既知の標準に従って確立された前記シンボルコンステレーションは６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭを備え、前記標準準拠フォーマット以外のシンボルコンステレーションは１６ＱＡＭであることを特徴とする請求項１６に記載のチャネルサーチ方法。
- 前記既知の標準に従って確立された前記シンボルコンステレーションは６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭを備え、前記標準準拠フォーマット以外のシンボルコンステレーションは４ＱＡＭである、請求項１８に記載のチャネルサーチ方法。
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