JP3911576B2

JP3911576B2 - Center control apparatus and block code length control method for cable modem transmission system

Info

Publication number: JP3911576B2
Application number: JP2002100854A
Authority: JP
Inventors: 吉孝中野; 義典六郷; 健夫松浦; 勝朗大沢
Original assignee: Panasonic Corp; NEC Corp; National Institute of Information and Communications Technology; NEC Magnus Communications Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; NEC Corp; National Institute of Information and Communications Technology; NEC Magnus Communications Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP2003298559A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブルモデム伝送システムに関し、特に、ブロック符号長可変制御方法を有するケーブルモデム伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ケーブルモデム伝送システムにおいて使用される誤り訂正符号方式は、特に伝送路品質の劣化が見込まれる場合に、伝送路の品質に応じて通信品質を改善し、安定した通信を提供するものである。
【０００３】
上記伝送路品質の劣化は、一般的に外的要因による雑音流入や妨害によるものである。しかし、近年、高速データ通信サービスやデジタル映像、及びデジタル音声の伝送システムが急激に発展してきているため、伝送路の品質に左右されずに安定した通信を提供することへのニーズが高まっている。
【０００４】
このように安定した通信を提供するために、特開平９−１１６４８６号公報では、伝送路品質の劣化に応じて誤り訂正符号のビットレートを制御して伝送路品質を改善する方式が提案されている。
【０００５】
この方式は、無線通信における中継局と移動局（または固定局）間の独立した伝送路品質に対応するために、予めいくつかの誤り訂正手段を用意しておき、伝送路品質の劣化の程度に応じて、それらの誤り訂正手段の中から最適な誤り訂正手段を選択するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方式は、ケーブルテレビの上り伝送路のように雑音発生の程度が不定である場合には適用しずらいという問題点がある。
【０００７】
このため、上記方式では、固定の雑音発生パターンに対応した制御とならざるを得ない。従って、上記方式を特定のケーブルテレビ伝送路で適用できたとしても、条件が異なるケーブルテレビ伝送路においては、誤り訂正手段を、条件に合わせて変更しなければならないという問題点がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の目的は、ケーブルテレビ伝送路を利用したケーブルモデム伝送システムにおいて、上り雑音の状況に応じて柔軟な適応誤り訂正制御を行い、安定した通信を提供することにある。
【０００９】
本発明の第１の実施態様によれば、上りデータの雑音レベルを監視する手段と、前記監視された雑音レベルが所定の範囲以上変化した場合に、第１の所定の時間区間における前記上りデータの誤り訂正できなかった誤り数を検出する手段と、前記検出された誤り数から、第２の所定の時間区間における前記上りデータの誤り訂正後の誤り率を算出する手段と、前記誤り率が算出された場合に、前記雑音レベルと前記誤り率を利用して誤り訂正強度を算出する手段と、前記算出された誤り訂正強度を元にブロック符号長を算出する手段と、ブロック符号長を前記算出されたブロック符号長に変更するよう、加入者宅に設置したケーブルモデムに通知する手段とを有する、ケーブルモデム伝送システムのセンタ制御装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の第２の実施態様によれば、前記第１の実施態様において、前記第１の所定の時間区間の整数倍が、前記第２の所定の時間区間であるセンタ制御装置が提供される。
【００１１】
また、本発明の第３の実施態様によれば、前記第１の実施態様において、前記第１の所定の時間区間が、データパケットのフレーム長を考慮して、それぞれ時間の長さが異なる第３の時間区間と第４の時間区間とを含み、前記第２の所定の期間区間が、前記上りデータのデータパケットのフレーム長の伝送時間に対応する時間であり、前記誤り率を算出する手段は、前記第３の所定の時間区間及び前記第４の所定の時間区間における誤り数から、前記第２の所定の時間区間における誤り率を推定するよう構成されたセンタ制御装置が提供される。
【００１２】
更にまた、本発明の第４の実施態様によれば、前記第１の実施態様において、前記第１の所定の時間区間は、ブロック符号長、及び誤り訂正強度の組み合わせが複数ある場合に、前記ブロック符号長、及び前記誤り訂正強度に応じて複数設定され、前記誤り率を算出する手段は、未知の前記ブロック符号長、及び前記誤り訂正強度の組み合わせにおける誤り率を、前記第１の所定の時間区間における誤り数を元に推定するよう構成されたセンタ制御装置が提供される。
【００１３】
また、本発明の第５の実施態様によれば、前記第１の実施態様において、前記ケーブルモデムにブロック符号長を変更するよう通知する手段は、制御信号を下りデータに多重化させることによって前記信号を前記ケーブルモデムに伝送し、前記制御信号は、少なくともブロック符号長変更通知を含むように構成されたセンタ制御装置が提供される。
【００１４】
また更に、本発明の第６の実施態様によれば、前記第１の実施態様において、バックボーンを構成する上位ネットワークにルータを介して接続され、複数の加入者宅のケーブルモデムに、それぞれ光ノードを介して並列的に接続され、前記バックボーンと前記ケーブルモデムの間で通信データの配信を行なうケーブルモデム伝送システムを構成するセンタ制御装置が提供される。
【００１５】
更に、本発明の第７の実施態様によれば、上りデータの雑音レベルを監視するステップと、前記監視された雑音レベルが所定の範囲以上変化した場合に、第１の所定の時間区間における前記上りデータの誤り訂正できなかった誤り数を検出するステップと、前記検出された誤り数から、第２の所定の時間区間における前記上りデータの誤り訂正後の誤り率を算出するステップと、前記誤り率が算出された場合に、前記雑音レベルと前記誤り率を利用して誤り訂正強度を算出するステップと、前記算出された誤り訂正強度を元にブロック符号長を算出するステップと、ブロック符号長を前記算出されたブロック符号長に変更するよう、加入者宅に設置したケーブルモデムに通知するステップとを有する、ケーブルモデム伝送システムにおいて使用されるブロック符号長制御方法が提供される。
【００１６】
更に、本発明の第８の実施態様によれば、上りデータの雑音レベルを監視する手段と、前記監視された雑音レベルが所定の範囲以上変化した場合に、第１の所定の時間区間における前記上りデータの誤り訂正できなかった誤り数を検出する手段と、前記検出された誤り数から、第２の所定の時間区間における前記上りデータの誤り訂正後の誤り率を算出する手段と、前記誤り率が算出された場合に、前記雑音レベルと前記誤り率を利用して誤り訂正強度を算出する手段と、前記算出された誤り訂正強度を元にブロック符号長を算出する手段と、ブロック符号長を前記算出されたブロック符号長に変更するよう、加入者宅に設置したケーブルモデムに通知する手段とからなる、ケーブルモデム伝送システムにおいて使用されるセンタ制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明の一実施形態のケーブルモデム伝送システムの構成について説明する。図１には、ケーブルモデム伝送システムのセンタ制御装置の機能ブロック図が示されている。こうしたセンタ制御装置は通常、「ケーブルモデム制御装置」と呼ばれることが多く、一方はバックボーンを構成する上位ネットワークにルータを介して接続され、他方は、加入者宅に設置された複数のケーブルモデムに、それぞれ光ノード等を介して並列的に接続される。
【００１８】
本実施形態では、ブロック符号を使用した誤り訂正方式が使用される。また、当該方式の中でも特に、通信系でよく使用されるリードソロモン符号を用いる方式を前提として説明する。しかし、本願発明は、こうしたリードソロモン符号を用いる方式のみに制限されるものではない。
【００１９】
本実施形態のセンタ制御装置は、ブロック符号長可変制御部１、下りデータ多重部２、下り誤り訂正符号化・変調部３、上りデータ復調部４、上り誤り訂正復号化部５、上り雑音レベル計測部６を備えている。
【００２０】
ブロック符号長可変制御部１は、端末制御メッセージ生成部１１と誤り訂正強度算出部１２とを備えている。
【００２１】
ここで、下りデータ信号１００は、下りデータ多重部２に供給され、端末制御メッセージ生成部１１からの制御信号ｐと多重処理される。下りデータ多重部２の出力は、下り誤り訂正符号化・変調部３で処理され、下りＲＦ信号１０１として出力される。
【００２２】
一方、上りＲＦ信号２００は、上りデータ復調部４で上り受信信号に復調され、上り誤り訂正復号化部５に供給される。上り誤り訂正復号化部５では、誤り訂正強度算出部１２からのブロック符号長データｋによって誤り訂正処理され、上りデータ信号２０２として出力される。
【００２３】
前記誤り訂正処理された後に訂正できなかったバイト誤り数ｇは、誤り訂正強度算出部１２に供給される。
【００２４】
上りデータ復調部４で周波数選局後に周波数変換された上りＩＦ信号２０１は、上り雑音レベル計測部６に供給される。上り雑音レベル計測部６は、ケーブルモデムからの上りバースト信号が存在するか否かを判断し、バースト信号の合間を利用して周波数帯域内の雑音レベルの計測処理を実行する。
【００２５】
本実施形態のブロック符号長可変制御部１は、上り雑音レベル計測部６から定期的に読み込んだ雑音レベルデータｅによって雑音レベルの変化を監視し、上り誤り訂正復号部５から出力されるバイト誤り数ｇを受信することによって誤り訂正強度を算出し、ブロック符号長データｋを上り誤り訂正復号化部５に供給することによりブロック符号長を変更する。
【００２６】
また、ブロック符号長変更に関連するパラメータデータｍを端末制御メッセージ生成部１１で処理し、ケーブルモデムに対して上り誤り訂正パラメータ変更通知を含む制御信号ｐを下りデータ多重部２へ出力し、ケーブルモデム側とセンタ制御装置側の上り誤り訂正処理の整合を図る。
【００２７】
ケーブルモデムは、制御信号ｐを受信すると、上りデータの送信を停止し、その後、ケーブルモデムへの上り誤り訂正パラメータ変更通知（ブロック符号長変更通知）に基づいてブロック符号長が変更される。その後更に、上りデータの送信が再開される。ここで、上り誤り訂正復号化部５は、ケーブルモデムが上りデータの送信を停止してから、その送信を再開するまでに、例えば、上り誤り訂正パラメータ変更通知と同様の通知によって、ケーブルモデムのブロック符号長にあわせて変更されることが必要である。
【００２８】
また、ケーブルモデムに上り誤り訂正パラメータ変更通知が送信された時点で、上り誤り訂正復号化部５のブロック符号化長が変更されてもよい。
【００２９】
パラメータデータｍは例えば、ブロック長（元のデータ＋２×誤り訂正バイト数）と誤り訂正バイト数を含むものである。
【００３０】
一方、制御信号ｐは、前述のように、ケーブルモデムへの上り誤り訂正パラメータ変更通知（ブロック符号長変更通知）を含むものであり、上りデータ送信の停止通知又は上りデータの再開通知を含むように構成してもよい。
【００３１】
図１に示された、上り雑音レベル計測部６は、当業者にはよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。
【００３２】
次に、本発明実施形態のセンタ制御装置の処理について説明する。
【００３３】
最初に、ブロック符号長可変制御部１の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。ブロック符号長可変制御部１の運用が開始されると、ステップＳ１０で、上り雑音レベル計測部６から、雑音レベルデータｅを読み込む。この読み込みは、所定の間隔で繰り返される。次に、ステップＳ１１で、読み込んだ雑音レベルが変化したかどうかを判定する。当該判定は、例えば、直前の所定期間内に読み込んだ雑音レベルを記憶しておき、その雑音レベルと今回読み込んだ雑音レベルとを比較することにより行われる。また、変化したかどうかを判定するために、所定の閾値を設定可能である。例えば、前回の雑音レベルと今回の雑音レベルを比較し、前記閾値以上の差があったら、雑音レベルが変化したと判断する。
【００３４】
ステップＳ１１において、雑音レベルに変化が認められない場合は、ステップＳ１０に戻り、雑音レベルの読み込みが繰り返される。雑音レベルに変化が生じていると判断した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ステップＳ１２に進み、そこで、上り誤り訂正復号化部５から出力されるバイト誤り数ｇによって、ブロック符号長に応じた時間区間ＣＷＬごとに誤り発生を検出する。
【００３５】
さらに、ステップＳ１３で、時間区間Ｔ（＝ＣＷＬ×ｎ）における誤り率を算出する。この後、ステップＳ１４で、この誤り率の変化量と雑音レベルの変化量を基に誤り訂正強度を算出する。
【００３６】
誤り率を計算するには、特定の時間を基準として計算する必要があり、そのために設定されたのが時間区分Ｔである。ここでは、前提として、上り方向はバースト信号であり、端末から信号が上がってこない限りデータが誤ったかどうか測定できない。そこで、ランダムに上がってくるバースト信号の情報量をある程度見込む必要があり、Ｔという、比較的長い時間を設けている。
【００３７】
例えば、１ｍｓの時間区間を設けると、数個あるいは全くデータがない状態も考えらるが、１秒の時間区間を設けると、少なくともデータは存在すると考えられ、データ誤り率が算出できる。
【００３８】
また、誤り訂正強度を求めるためには、例えば、以下のような方法が用いられる。
【００３９】
（１）入力レベルと雑音レベルからなる信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）と、誤り訂正強度（ブロック符号においては、例えば訂正バイト数ｕ＝２〜８）における誤り率変化量との関係を予め理論値として用意し、理論値テーブル（配列）に格納する。
【００４０】
（２）上記Ｓ／Ｎと誤り率の変化量を上記理論値テーブルで検索し、運用上問題とならない基準誤り率以下となる誤り訂正強度を求める。
【００４１】
ここで、変化量とは、例えば、誤り率、雑音レベルともに、ＣＷＬ×ｎ（＝時間区間Ｔ）における値を、直前の時間区間Ｔでの値と比較することによって得られたものである。この場合、時間区間Ｔは、瞬間的な変化による追従でシステム上不安定な動作を避けるため、前述したように、できるだけ長い時間にする必要がある。
【００４２】
次に、ステップＳ１５で、算出された誤り訂正強度から該当するブロック符号長を決定し、ステップＳ１６で、ケーブルモデムへの上り通信を一時停止して、ステップＳ１７でブロック符号長の変更メッセージを通知し、ステップＳ１８で上り通信を再開させる。ステップＳ１６からステップＳ１８までの処理は、端末制御メッセージ生成部１１が下りデータ多重部２に、上り誤り訂正パラメータ変更通知を含む制御信号ｐを送信することにより自動的に行われる。また、端末制御メッセージ生成部１１が下りデータ多重部２に、それぞれの処理を行わせるようにそれぞれ制御信号ｐを送信しても良い。
【００４３】
その後、処理はステップＳ１０に進み、そこで、上り雑音レベル計測値の読み込みが繰り返される。
【００４４】
また、誤り率の変化量、雑音レベルの変化量が小さい場合は、ブロック符号長を変更する必要はない。このために、それぞれの変化量が所定の値（閾値）を越えたかどうかを判断し、上記いずれか、あるいは両方の変化量が閾値を超えない場合には、上記ブロック符号長を変更しないように制御することもできる。
【００４５】
上記ステップＳ１５では、ブロック符号長ｓは、例えば、ｙ＋２ｕで求められる。ここで、ｕは、誤り訂正強度（訂正バイト数）を表し、ｙは、元のデータ長を表す。
【００４６】
このように、ブロック符号長可変制御部１は、運用を開始してから停止されるまで上記処理を繰り返す。
【００４７】
次に、図３を参照して、上記ステップＳ１３で行われた、上り誤り率の算出方法について説明する。図３（ａ）は、ケーブルモデムからセンタ通信装置に対する上り伝送路上のデータパケットの流れを示しており、バースト的にデータパケットが送信されている状態を示している。この図に対応して、図３（ｂ）から（ｄ）のそれぞれの左端部分はセンタ通信端末を表し、右端部分はケーブルモデムを表している。
【００４８】
図３（ｂ）は、センタ制御装置のブロック符号長可変制御部１で誤り率を算出する第１の方法を示しており、バイト誤り数ｇを時間区間ＣＷＬ単位に取得し、時間区間Ｔにおける誤り率を推定する。
【００４９】
ここで、バイト誤り数ｇは、通常、全ての時間区間ＣＷＬで取得するわけではなく、ある時点のバイト誤り数ｇを元に、時間区間Ｔにおける誤り率を推定する。また、過去のデータ（例えば、ある雑音状態で測定したバイト誤り率を元に符号長を変更した場合に、バイト誤り率がどのように変化したか等）をも有効に利用して上記推定が行われる。
【００５０】
図３（ｃ）は、誤り率を算出する第２の方法を示している。データパケットのフレーム長を考慮して、時間の長さが異なる区間ＣＷＬ１と区間ＣＷＬ２ごとにバイト誤り数ｇを取得し、フレーム長における誤り率を推定する。
【００５１】
上記ＣＷＬ１とＣＷＬ２とは長さが異なるが、これは、誤り符号訂正強度と元のデータ長の組み合わせによってブロック符号長の長さが異なることを表している。ＣＷＬ１は、元のデータ長が短く、訂正バイト数も小さい場合に相当し、ＣＷＬ２は、元のデータ長をＣＷＬ１より長くし、訂正バイト数を増やした場合に相当する。推定は、ＣＷＬ１での誤り率からＣＷＬ２を使用した場合の誤り率を、同じ雑音条件として行われる。
【００５２】
図３（ｄ）は、誤り率を算出する第３の方法を示している。符号長及び訂正できるバイト数の組み合わせが複数あるとき、符号長及び訂正バイト数に合わせて時間区間ＣＷＬｎを設定し、それぞれのバイト誤り数ｇを取得し、未知の符号長及び訂正バイト数の組み合わせにおける誤り率を推定する。
【００５３】
前述したように、ブロック符号長は、ｓ＝ｙ＋２ｕで求められ得る。元のデータ長ｙと誤り訂正強度（訂正バイト数）ｕとの組み合わせにより、ブロック符号長ｓは、様々な長さが想定される。元のデータ長ｙを固定にすれば、符号長ｓは誤り訂正強度ｕに比例するが、元のデータ長ｙを固定にすると、効率が悪くなるため、元のデータ長ｙを可変にする必要がある。そこで、元のデータ長ｙを固定とした符号長ＣＷＬ１、ＣＷＬ２、ＣＷＬｎごとの過去の誤り率から元のデータ長ｙを短くした場合や長くした場合の誤り率を補間し、推定する。
【００５４】
上記いずれの算出方法においても、データパケットの受信がないときは、誤りには含めない。これは、上述したように、上りはバースト的にデータを受信するので、データが存在しないときも含めてしまうと、その間誤りがないということになり、誤り率が小さくなってしまうからである。ランダムかつ、一様にデータが流れていれば問題はないが、実際はそうではなく、データ受信時のみの誤りを有効に把握するという点に意味がある。
【００５５】
なお、上記実施形態においては、雑音レベルを直接計測して上り伝送路品質状況を判断しているが、センタ制御装置で上り送信制御を行っているので上りデータ信号がいつ受信できるかが予め分かっている。そこで、上りデータ信号のＣＲＣエラー検出を併用して、状況判断を行っても良い。さらに、ブロック符号長可変制御部１については、センタ制御装置に組み込まれた構成ではなく、コンピュータ等を用いてソフトウエアによって実現することもできる。
【００５６】
また、本願発明のセンタ制御装置は、バックボーンを構成する上位ネットワークにルータを介して接続され、更に、加入者宅に設置された複数のケーブルモデムにそれぞれ光ノードを介して並列的に接続され、前記バックボーンと前記ケーブルモデムの間で通信データの配信を行なうよう構成され得る。
【００５７】
【発明の効果】
このように、本発明のケーブルモデム伝送システムによれば、上り雑音レベルを監視し、雑音発生状況に応じて誤り訂正のブロック符号長を変更しているので、効率よく良好な通信ができる。
【００５８】
また、誤り率を細分化して求めることも可能である。更に、過去に発生した誤り率を蓄積することができる。雑音の発生状況は一定ではないので、本願発明により、過去の雑音の発生パターンを記憶しておくことによって、効果的に誤り訂正強度、及びブロック符号長を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のケーブルモデム伝送システムの機能ブロック図である。
【図２】ブロック符号長可変制御部１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】上り誤り率の算出方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ブロック符号長可変制御部
２下りデータ多重部
３下り誤り訂正符号化・変調部
４上りデータ復調部
５上り誤り訂正復号化部
６上り雑音レベル計測部
１１端末制御メッセージ生成部
１２誤り訂正強度算出部
１００下りデータ信号
１０１下りＲＦ信号
２００上りＲＦ信号
２０１上りＩＦ信号
２０２上りデータ信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cable modem transmission system, and more particularly to a cable modem transmission system having a block code length variable control method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an error correction code method used in a cable modem transmission system improves communication quality according to the quality of the transmission path and provides stable communication, particularly when degradation of the transmission path quality is expected. .
[0003]
The deterioration of the transmission line quality is generally caused by noise inflow or interference due to external factors. However, in recent years, high-speed data communication services, digital video and digital audio transmission systems have been rapidly developed, and there is an increasing need to provide stable communication regardless of the quality of the transmission path. .
[0004]
In order to provide such stable communication, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-116486 proposes a method for improving the transmission path quality by controlling the bit rate of the error correction code according to the deterioration of the transmission path quality. Yes.
[0005]
In this system, in order to cope with independent transmission path quality between a relay station and a mobile station (or fixed station) in wireless communication, several error correction means are prepared in advance, and the degree of deterioration of transmission path quality. In response to this, the optimum error correction means is selected from the error correction means.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, this method has a problem that it is difficult to apply when the degree of noise generation is indefinite, such as an upstream transmission line of cable television.
[0007]
For this reason, in the above method, control corresponding to a fixed noise generation pattern is unavoidable. Therefore, even if the above system can be applied to a specific cable television transmission line, there is a problem that the error correction means must be changed according to the conditions in the cable television transmission line having different conditions.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a stable communication by performing flexible adaptive error correction control according to the situation of uplink noise in a cable modem transmission system using a cable television transmission line.
[0009]
According to the first embodiment of the present invention, the means for monitoring the noise level of the uplink data, and the uplink data in the first predetermined time interval when the monitored noise level changes by a predetermined range or more. Means for detecting the number of errors that could not be corrected, means for calculating an error rate after error correction of the uplink data in a second predetermined time interval from the number of detected errors, and the error rate Means for calculating an error correction strength using the noise level and the error rate, a means for calculating a block code length based on the calculated error correction strength, and a block code length There is provided a center control device for a cable modem transmission system, having means for notifying a cable modem installed at a subscriber's home so as to change to the calculated block code length.
[0010]
According to the second embodiment of the present invention, there is provided the center control apparatus according to the first embodiment, wherein an integer multiple of the first predetermined time interval is the second predetermined time interval. Is done.
[0011]
Further, according to a third embodiment of the present invention, in the first embodiment, the first predetermined time section has a different time length in consideration of a frame length of a data packet. Means for calculating the error rate, wherein the second predetermined time period is a time corresponding to a transmission time of a frame length of the data packet of the uplink data. Provides a center control device configured to estimate an error rate in the second predetermined time interval from the number of errors in the third predetermined time interval and the fourth predetermined time interval.
[0012]
Furthermore, according to a fourth embodiment of the present invention, in the first embodiment, when the first predetermined time interval includes a plurality of combinations of block code lengths and error correction strengths, A plurality of block code lengths and error correction strengths are set, and the means for calculating the error rate calculates the error rate in the combination of the unknown block code length and the error correction strength as the first predetermined value. A center controller configured to estimate based on the number of errors in a time interval is provided.
[0013]
Further, according to a fifth embodiment of the present invention, in the first embodiment, the means for notifying the cable modem to change the block code length is that the control signal is multiplexed with downlink data by multiplexing the control signal. A center controller is provided that transmits a signal to the cable modem, and wherein the control signal includes at least a block code length change notification.
[0014]
Still further, according to a sixth embodiment of the present invention, in the first embodiment, an optical node is connected to a higher level network constituting a backbone via a router, and is connected to a cable modem in a plurality of subscriber houses. And a center control device constituting a cable modem transmission system that is connected in parallel via the network and distributes communication data between the backbone and the cable modem.
[0015]
Further, according to the seventh embodiment of the present invention, the step of monitoring the noise level of the uplink data, and the monitored noise level in the first predetermined time interval when the monitored noise level changes by a predetermined range or more. Detecting the number of errors in which uplink data could not be corrected; calculating an error rate after error correction of the uplink data in a second predetermined time interval from the detected number of errors; and When a rate is calculated, calculating an error correction strength using the noise level and the error rate; calculating a block code length based on the calculated error correction strength; and a block code length A cable modem installed in the subscriber's house so as to change the block code length to the calculated block code length. Block code length control method is provided.
[0016]
Further, according to an eighth embodiment of the present invention, the means for monitoring the noise level of the uplink data, and the monitored noise level in the first predetermined time interval when the monitored noise level changes over a predetermined range, Means for detecting the number of errors that could not be corrected in uplink data; means for calculating an error rate after error correction of the uplink data in a second predetermined time interval from the detected number of errors; and Means for calculating an error correction strength using the noise level and the error rate, a means for calculating a block code length based on the calculated error correction strength, and a block code length A center controller used in a cable modem transmission system, and means for notifying a cable modem installed in a subscriber's home so as to change the block code length to the calculated block code length. Program for causing a computer to function Te is provided.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the configuration of a cable modem transmission system according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows a functional block diagram of a center control device of a cable modem transmission system. Such a center control device is often called a “cable modem control device”, and one is connected to a higher level network constituting a backbone via a router, and the other is connected to a plurality of cable modems installed in a subscriber's house. Are connected in parallel through optical nodes or the like.
[0018]
In this embodiment, an error correction method using a block code is used. The description will be made on the premise of a method using a Reed-Solomon code that is often used in communication systems. However, the present invention is not limited only to a method using such a Reed-Solomon code.
[0019]
The center control apparatus of this embodiment includes a block code length variable control unit 1, a downlink data multiplexing unit 2, a downlink error correction coding / modulation unit 3, an uplink data demodulation unit 4, an uplink error correction decoding unit 5, an uplink noise level. A measurement unit 6 is provided.
[0020]
The block code length variable control unit 1 includes a terminal control message generation unit 11 and an error correction strength calculation unit 12.
[0021]
Here, the downlink data signal 100 is supplied to the downlink data multiplexing unit 2 and multiplexed with the control signal p from the terminal control message generation unit 11. The output of the downlink data multiplexing unit 2 is processed by the downlink error correction encoding / modulation unit 3 and output as a downlink RF signal 101.
[0022]
On the other hand, the uplink RF signal 200 is demodulated into an uplink reception signal by the uplink data demodulation unit 4 and supplied to the uplink error correction decoding unit 5. The uplink error correction decoding unit 5 performs error correction processing with the block code length data k from the error correction strength calculation unit 12 and outputs it as an uplink data signal 202.
[0023]
The number of byte errors g that could not be corrected after the error correction processing is supplied to the error correction strength calculation unit 12.
[0024]
The uplink IF signal 201 frequency-converted after frequency selection by the uplink data demodulation unit 4 is supplied to the uplink noise level measurement unit 6. The upstream noise level measurement unit 6 determines whether there is an upstream burst signal from the cable modem, and executes a noise level measurement process in the frequency band using the interval between the burst signals.
[0025]
The block code length variable control unit 1 according to the present embodiment monitors a change in noise level based on the noise level data e periodically read from the uplink noise level measurement unit 6 and outputs a byte error output from the uplink error correction decoding unit 5. The error correction strength is calculated by receiving the number g, and the block code length is changed by supplying the block code length data k to the uplink error correction decoding unit 5.
[0026]
Also, the parameter data m related to the block code length change is processed by the terminal control message generator 11, and the control signal p including the uplink error correction parameter change notification is output to the downlink data multiplexer 2 to the cable modem. Align upstream error correction processing on the modem side and the center controller side.
[0027]
When the cable modem receives the control signal p, the cable modem stops transmission of the uplink data, and then the block code length is changed based on the uplink error correction parameter change notification (block code length change notification) to the cable modem. Thereafter, transmission of uplink data is resumed. Here, the uplink error correction decoding unit 5 performs, for example, a notification similar to the uplink error correction parameter change notification after the cable modem stops transmission of uplink data until it resumes transmission. It is necessary to change according to the block code length.
[0028]
Further, the block coding length of the uplink error correction decoding unit 5 may be changed when the uplink error correction parameter change notification is transmitted to the cable modem.
[0029]
The parameter data m includes, for example, the block length (original data + 2 × number of error correction bytes) and the number of error correction bytes.
[0030]
On the other hand, as described above, the control signal p includes an uplink error correction parameter change notification (block code length change notification) to the cable modem, and includes an uplink data transmission stop notification or an uplink data restart notification. You may comprise.
[0031]
The upstream noise level measurement unit 6 shown in FIG. 1 is well known to those skilled in the art and is not directly related to the present invention, and thus its detailed configuration is omitted.
[0032]
Next, processing of the center control apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.
[0033]
First, the operation of the block code length variable control unit 1 will be described using the flowchart of FIG. When the operation of the block code length variable control unit 1 is started, the noise level data e is read from the uplink noise level measurement unit 6 in step S10. This reading is repeated at predetermined intervals. Next, in step S11, it is determined whether or not the read noise level has changed. This determination is performed, for example, by storing the noise level read in the immediately preceding predetermined period and comparing the noise level with the noise level read this time. In addition, a predetermined threshold value can be set to determine whether or not it has changed. For example, the previous noise level is compared with the current noise level, and if there is a difference equal to or greater than the threshold, it is determined that the noise level has changed.
[0034]
If no change in the noise level is recognized in step S11, the process returns to step S10 and the reading of the noise level is repeated. If it is determined that the noise level has changed (YES in step S11), the process proceeds to step S12, where the time corresponding to the block code length is determined by the number of byte errors g output from the upstream error correction decoding unit 5. An error occurrence is detected for each section CWL.
[0035]
In step S13, the error rate in the time interval T (= CWL × n) is calculated. Thereafter, in step S14, the error correction strength is calculated based on the change amount of the error rate and the change amount of the noise level.
[0036]
In order to calculate the error rate, it is necessary to calculate based on a specific time, and the time section T is set for this purpose. Here, as a premise, the uplink direction is a burst signal, and it is impossible to measure whether or not the data is incorrect unless a signal comes from the terminal. Therefore, it is necessary to expect a certain amount of information of the burst signal that rises at random, and a relatively long time T is provided.
[0037]
For example, when a time interval of 1 ms is provided, there may be several or no data at all. However, if a time interval of 1 second is provided, at least data is considered to exist, and a data error rate can be calculated.
[0038]
In order to obtain the error correction strength, for example, the following method is used.
[0039]
(1) A relationship between a signal-to-noise ratio (S / N) composed of an input level and a noise level and an error rate change amount in error correction strength (in the block code, for example, correction byte number u = 2 to 8) Prepare as theoretical values and store them in a theoretical value table (array).
[0040]
(2) The amount of change in the S / N and error rate is searched in the theoretical value table, and an error correction strength that is not more than a reference error rate that does not cause an operational problem is obtained.
[0041]
Here, the amount of change is obtained, for example, by comparing the value in CWL × n (= time interval T) with the value in the immediately preceding time interval T for both the error rate and the noise level. In this case, the time interval T needs to be as long as possible, as described above, in order to avoid unstable operation on the system due to follow-up due to instantaneous changes.
[0042]
Next, in step S15, the corresponding block code length is determined from the calculated error correction strength, in step S16, uplink communication to the cable modem is temporarily stopped, and in step S17, a block code length change message is notified. In step S18, the uplink communication is resumed. The processing from step S16 to step S18 is automatically performed when the terminal control message generation unit 11 transmits the control signal p including the uplink error correction parameter change notification to the downlink data multiplexing unit 2. Further, the terminal control message generator 11 may transmit the control signal p so that the downlink data multiplexer 2 performs the respective processes.
[0043]
Thereafter, the process proceeds to step S10, where the reading of the uplink noise level measurement value is repeated.
[0044]
Further, when the change amount of the error rate and the change amount of the noise level are small, it is not necessary to change the block code length. For this reason, it is determined whether or not each change amount exceeds a predetermined value (threshold value). If one or both of the change amounts do not exceed the threshold value, the block code length is not changed. It can also be controlled.
[0045]
In step S15, the block code length s is obtained by y + 2u, for example. Here, u represents the error correction strength (number of corrected bytes), and y represents the original data length.
[0046]
As described above, the block code length variable control unit 1 repeats the above-described processing until the operation is stopped after the operation is started.
[0047]
Next, the uplink error rate calculation method performed in step S13 will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows the flow of data packets on the upstream transmission path from the cable modem to the center communication device, and shows a state in which the data packets are transmitted in bursts. Corresponding to this figure, each left end portion of FIGS. 3B to 3D represents a center communication terminal, and the right end portion represents a cable modem.
[0048]
FIG. 3B shows a first method for calculating the error rate in the block code length variable control unit 1 of the center control apparatus. The number of byte errors g is acquired in units of time intervals CWL, and Estimate the error rate.
[0049]
Here, the number of byte errors g is not usually acquired in all the time intervals CWL, but the error rate in the time interval T is estimated based on the number of byte errors g at a certain point in time. In addition, the above estimation is performed by effectively using past data (for example, how the byte error rate has changed when the code length is changed based on the byte error rate measured in a certain noise state). Done.
[0050]
FIG. 3C shows a second method for calculating the error rate. In consideration of the frame length of the data packet, the number of byte errors g is acquired for each of the sections CWL1 and CWL2 having different time lengths, and the error rate in the frame length is estimated.
[0051]
Although the lengths of CWL1 and CWL2 are different, this represents that the length of the block code length differs depending on the combination of the error code correction strength and the original data length. CWL1 corresponds to the case where the original data length is short and the number of correction bytes is small, and CWL2 corresponds to the case where the original data length is made longer than CWL1 and the number of correction bytes is increased. The estimation is performed using the error rate when CWL2 is used from the error rate at CWL1 as the same noise condition.
[0052]
FIG. 3D shows a third method for calculating the error rate. When there are a plurality of combinations of the code length and the number of bytes that can be corrected, the time interval CWLn is set according to the code length and the number of correction bytes, the number of byte errors g is obtained, and the combination of the unknown code length and the number of correction bytes Estimate the error rate at.
[0053]
As described above, the block code length can be obtained by s = y + 2u. Depending on the combination of the original data length y and the error correction strength (number of corrected bytes) u, various lengths of the block code length s are assumed. If the original data length y is fixed, the code length s is proportional to the error correction strength u. However, if the original data length y is fixed, the efficiency deteriorates, so the original data length y needs to be variable. There is. Therefore, the error rate when the original data length y is shortened or lengthened is interpolated and estimated from the past error rates for the code lengths CWL1, CWL2, and CWLn with the original data length y fixed.
[0054]
In any of the above calculation methods, when no data packet is received, it is not included in the error. This is because, as described above, data is received in bursts in the uplink, and if the data is not included, there is no error during that time, and the error rate is reduced. If data flows randomly and uniformly, there is no problem, but it is not so, and it makes sense to effectively grasp errors only when data is received.
[0055]
In the above embodiment, the noise level is directly measured to determine the uplink transmission channel quality status. However, since uplink transmission control is performed by the center controller, it is known in advance when the uplink data signal can be received. ing. Therefore, the situation determination may be performed using CRC error detection of the uplink data signal. Furthermore, the block code length variable control unit 1 can be realized by software using a computer or the like instead of the configuration incorporated in the center control device.
[0056]
In addition, the center control device of the present invention is connected to a higher level network constituting a backbone via a router, and further connected in parallel to each of a plurality of cable modems installed in a subscriber's house via optical nodes, Communication data may be distributed between the backbone and the cable modem.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the cable modem transmission system of the present invention, the upstream noise level is monitored, and the block code length for error correction is changed according to the noise occurrence state, so that efficient and good communication can be performed.
[0058]
It is also possible to subdivide the error rate. Furthermore, error rates that have occurred in the past can be accumulated. Since the noise generation condition is not constant, the error correction strength and the block code length can be estimated effectively by storing past noise generation patterns according to the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of a cable modem transmission system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of a block code length variable control unit 1;
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating an uplink error rate.
[Explanation of symbols]
1 Block Code Length Variable Control Unit 2 Downlink Data Multiplexing Unit 3 Downlink Error Correction Coding / Modulation Unit 4 Uplink Data Demodulation Unit 5 Uplink Error Correction Decoding Unit 6 Uplink Noise Level Measurement Unit 11 Terminal Control Message Generation Unit 12 Error Correction Strength Calculation Unit 100 downlink data signal 101 downlink RF signal 200 uplink RF signal 201 uplink IF signal 202 uplink data signal

Claims

A center controller used in a cable modem transmission system,
Means for monitoring the noise level of the upstream data;
Means for detecting the number of errors in the error correction of the uplink data in a first predetermined time interval when the monitored noise level has changed over a predetermined range;
Means for calculating an error rate after error correction of the uplink data in a second predetermined time interval from the detected number of errors;
Means for calculating an error correction strength using the noise level and the error rate when the error rate is calculated;
Means for calculating a block code length based on the calculated error correction strength;
And a means for notifying a cable modem installed in the subscriber's home so as to change the block code length to the calculated block code length.

The center control device according to claim 1,
The center control apparatus characterized in that an integral multiple of the first predetermined time interval is the second predetermined time interval.

The center control device according to claim 1,
The first predetermined time interval includes a third time interval and a fourth time interval, each of which has a different time length in consideration of the frame length of the data packet;
The second predetermined period section is a time corresponding to a transmission time of a frame length of the data packet of the uplink data;
The means for calculating the error rate estimates the error rate in the second predetermined time interval from the number of errors in the third predetermined time interval and the fourth predetermined time interval. Center control device.

The center control device according to claim 1,
In the case where there are a plurality of combinations of block code lengths and error correction strengths, the first predetermined time interval is set in plurality according to the block code length and the error correction strengths,
The means for calculating the error rate estimates an error rate in a combination of the unknown block code length and the error correction strength based on the number of errors in the first predetermined time interval. Control device.

The center control device according to claim 1,
The means for notifying the cable modem to change the block code length transmits the signal to the cable modem by multiplexing a control signal with downlink data,
The center control apparatus, wherein the control signal includes at least a block code length change notification.

The center control device according to claim 1,
It is connected to the upper network that constitutes the backbone via a router,
Connected in parallel to the cable modems of multiple subscriber houses via optical nodes,
A center control apparatus comprising a cable modem transmission system for distributing communication data between the backbone and the cable modem.

A block code length control method used in a cable modem transmission system, comprising:
Monitoring the noise level of the upstream data;
Detecting the number of errors that could not be corrected in the uplink data in a first predetermined time interval when the monitored noise level has changed over a predetermined range;
Calculating an error rate after error correction of the uplink data in a second predetermined time interval from the detected number of errors;
Calculating the error correction strength using the noise level and the error rate when the error rate is calculated;
Calculating a block code length based on the calculated error correction strength;
And a step of notifying a cable modem installed in the subscriber's home so as to change the block code length to the calculated block code length.

In the block code length control method according to claim 7,
A block code length control method, wherein an integral multiple of the first predetermined time interval is the second predetermined time interval.

In the block code length control method according to claim 7,
The first predetermined time interval includes a third time interval and a fourth time interval, each of which has a different time length in consideration of the frame length of the data packet;
The second predetermined period section is a time corresponding to a transmission time of a frame length of the data packet of the uplink data;
The step of calculating the error rate estimates the error rate in the second predetermined time interval from the number of errors in the third predetermined time interval and the fourth predetermined time interval. Block code length control method.

In the block code length control method according to claim 7,
In the case where there are a plurality of combinations of block code lengths and error correction strengths, the first predetermined time interval is set in plurality according to the block code length and the error correction strengths,
The step of calculating the error rate estimates an error rate in a combination of the unknown block code length and the error correction strength based on the number of errors in the first predetermined time interval. Code length control method.

In the block code length control method according to claim 7,
The notifying step transmits the signal to the cable modem by multiplexing the control signal with downlink data,
The block code length control method, wherein the control signal includes at least a block code length change notification.

Computer
Means for monitoring the noise level of the upstream data;
Means for detecting the number of errors in the error correction of the uplink data in a first predetermined time interval when the monitored noise level has changed over a predetermined range;
Means for calculating an error rate after error correction of the uplink data in a second predetermined time interval from the detected number of errors;
Means for calculating an error correction strength using the noise level and the error rate when the error rate is calculated;
Means for calculating a block code length based on the calculated error correction strength;
A program for functioning as a center control device used in a cable modem transmission system, comprising means for notifying a cable modem installed in a subscriber's home so as to change the block code length to the calculated block code length.