JP4227962B2 - マルチキャリア伝送装置及び伝送システム並びに多重ビット数補正方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明はマルチキャリア伝送装置及び伝送システム並びに多重ビット数補正方法及びプログラムに関し、特にマルチキャリア伝送システムにおける各キャリアの多重ビット数の決定方法の改良に関するものである。

マルチキャリア伝送方式におけるＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）伝送装置が、例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告のＧ．９９２．１に詳細が記載されている。図８はこのＡＤＳＬ伝送装置を用いた伝送システムの概略ブロック図である。図に示すように、この従来のマルチキャリア伝送方式のＡＤＳＬ加入者側伝送装置２は、変復調部４と、プロトコル制御部部５と、ビットマップ生成回路６とを有している。

変復調部４は、電話回線３を介してＡＤＳＬ局側伝送装置１とマルチキャリア方式でデータ伝送するものである。プロトコル制御部５は、ＡＤＳＬ加入者側伝送装置２のユーザインタフェースを提供するための通信プロトコル変換機能を有する。ビットマップ生成回路６は、通信時におけるマルチキャリアの各キャリアに多重化するビット数を決定するために、トレーニング信号受信時において、予め設定されたノイズマージンが確保可能なできるだけ多くのビット数を、各キャリア毎に決定し、変復調部４へその決定結果を通知するものである。

ここで、特許文献１を参照すると、伝送路におけるノイズレベル変動に対しても安定な通信を継続可能なように、予めノイズテーブルを伝送装置内に設けておき、装置内部で雑音を発生させて通信中のノイズレベルの変化に対して強化を図る技術が開示されている。
特開２０００−１０１５３６号公報

上述した図８の従来システムでは、次のような問題がある。第１の問題点は、マルチキャリア方式による伝送方式では、回線におけるノイズパターンが変化すると伝送エラーが生じたり、場合によっては、再トレーニングというシーケンスを必要とし、再トレーニングの度に通信が途絶えてしまうということである。その理由は、マルチキャリア方式において、各キャリアに多重化するビット数はトレーニング信号の受信時に回線の状態を見て決定され、ノイズの変動が発生すると、再度トレーニング信号を使って調整しなおす必要があるためである。

実際に、このような微妙に変化するノイズの影響で再トレーニングが多発する回線で取得したビットマップ（周波数の低いキャリアからキャリア番号をつけた横軸に対し、各キャリアに多重化されているビット数を縦軸方向にプロットした図）を図９に示す。

図９の右半分（周波数の高い領域）において、ビット数が小刻みに上下変動しており、このようなケースでは、１つ１つの上下変動の原因となっているノイズの周波数がトレーニングの後に微妙に変化すると、ノイズのピークが変化し、その結果ピークの移動先におけるキャリアの復調時に十分なノイズマージンが確保できず、エラーが生じ、このような箇所がいくつも存在すると、モデム全体の誤り訂正機能が限界に達し、再トレーニングを必要とする場合が生じやすくなるのである。

この種の問題点を改善するための手法として、特許文献１に示されるように、ノイズマージン設定を増加させる方法があるが、この方法では、後述する図７に示すように、一様に全てのキャリアで多重化するビットが落ち込んでしまうために、速度が大きく低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、回線における不安定な通信を生じやすいノイズパターン環境下において出来るだけ伝送速度を低下させずに、安定した通信（再トレーニングが発生しにくい通信）を実現するマルチキャリア伝送装置及び伝送システム並びに多重ビット数補正方法及びプログラムを提供することである。

本発明によるマルチキャリア伝送装置は、マルチキャリアの各々における多重ビット数を通信回線の状態に応じ決定してデータ伝送をなすマルチキャリア伝送方式の伝送装置であって、各々のキャリアに隣接する隣接キャリアの多重ビット数を参照して、前記キャリアの各々の多重ビット数を補正する多重ビット数補正手段を含み、前記多重ビット数補正手段は、前記各々のキャリアの多重ビット数が前記隣接キャリアの多重ビット数に対して所定数以上の場合に、前記キャリアの各々の多重ビット数及び前記隣接キャリアの最大あるいは最小のビット数に補正することを特徴とする。

本発明によるマルチキャリア伝送システムは、上記の伝送装置を含むことを特徴とする。

本発明による多重ビット数補正方法は、マルチキャリアの各々における多重ビット数を通信回線の状態に応じ決定してデータ伝送をなすマルチキャリア伝送方式における多重ビット数補正方法であって、各々のキャリアに隣接する隣接キャリアの多重ビット数を参照して、前記キャリアの各々の多重ビット数を補正するステップを含み、前記ステップは、前記各々のキャリアの多重ビット数が前記隣接キャリアの多重ビット数に対して所定数以上の場合に、前記キャリアの各々の多重ビット数及び前記隣接キャリアの最大あるいは最小のビット数に補正することを特徴とする。

本発明によるプログラムは、マルチキャリアの各々における多重ビット数を通信回線の状態に応じ決定してデータ伝送をなすマルチキャリア伝送方式における多重ビット数補正をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、各々のキャリアに隣接する隣接キャリアの多重ビット数を参照して、前記キャリアの各々の多重ビット数を補正する処理を含み、前記処理は、前記各々のキャリアの多重ビット数が前記隣接キャリアの多重ビット数に対して所定数以上の場合に、前記キャリアの各々の多重ビット数及び前記隣接キャリアの最大あるいは最小のビット数に補正することを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果が生ずる。第１の効果は、電話回線のノイズパターンの微妙な周波数変動による伝送エラーの発生を抑制したり、再トレーニングを回避でき、よって安定通信が可能となることである。その理由は、隣接するキャリアの多重化ビット数を基に多重化ビット数を補正するようにしたからである。

第２の効果は、安定通信を確保するために多重化ビット数を下げる際、できるだけ通信速度を下げることなく実現できることである。その理由は、不安定な通信の原因となる箇所を判定し補正する回路を採用し、リスクの高い箇所だけを抽出し補正をするようにしたからである。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の機能ブロック図であり、図８と同等部分は同一符号をもって示している。図１において、ＡＤＳＬ局側伝送装置１はマルチキャリア方式を用いてデータの送受信を行う局側装置であり、ＡＤＳＬ加入者側伝送装置２はマルチキャリア方式を用いてデータの送受信を行う加入者側伝送装置であり、電話線３はＡＤＳＬ局側伝送装置１とＡＤＳＬ加入者側伝送装置２とに接続されたマルチキャリア信号の伝送路である。

ＡＤＳＬ加入者側伝送装置２において、変復調部４は電話線３を介してトレーニング信号や通信時のキャリア信号を送受信し、プロトコル制御部５は変復調部４で復調されたデータのプロトコル変換と同時に、ユーザデータを、プロトコル変換を実行して変復調部４に引き渡す。ビットマップ生成回路６は、変復調部４がトレーニング信号を受信している時、トレーニング信号の受信状態を基に各キャリア毎の多重化ビット数を決定する回路であり、各キャリア毎の多重化ビット数情報（ビットマップ）はビットマップ補正回路７へ出力される。

ビットマップ補正回路７は、図２に示すように、判定回路１０と修正回路１１とにより構成されている。判定回路１０において、各キャリア毎に修正が必要かどうかが判断され、修正が必要なキャリアについて、修正回路１１において多重化ビット数が補正されるようになっている。ビットマップ補正回路７により補正されたビットマップ情報は、変復調部４に出力され、変復調部４はこの情報を基に復調動作を行う。

以上、詳細に実施例の構成を述べたが、プロトコル制御部５は、当業者にとってよく知られており、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ものとする。

次に、図１の変復調部４とビットマップ生成回路６とビットマップ補正回路７との動作を、実際の各キャリア毎の多重化ビット数を図式化したビットマップと呼ばれる図を用いて説明する。図１において、先ず、ＡＤＳＬ加入者側伝送装置２においてトレーニング信号を受信している状態にあるとする。トレーニング信号を受信することによって、回線３においてキャリアが使用する周波数帯域でそれぞれどれぐらいのＳＮ比が確保できているかがわかり、その情報が変復調部４からビットマップ生成回路６へ送られる。

ビットマップ生成回路６では、変復調部４から受信した各キャリア毎のＳＮ比を基に、予め設定されたＳＮ比を確保する条件で最大何ビット多重化して伝送できるかを、各キャリア毎（キャリアｎ）のビット数を算出（Ｂ（ｎ））し、ビットマップ補正回路７に出力する。

図９は、実際に不安定な回線（リンク断が発生しやすい回線）でトレーニングを行った時、ビットマップ生成回路６で生成された横軸にキャリア番号ｎ、縦軸に多重化ビット数Ｂ（ｎ）を、それぞれプロットした図である。本発明では、この図９のビットマップをそのままの状態で変復調部４へ渡すのではなく、ビットマップ補正回路７においてこの情報を効率良く安定化した情報に補正するのである。このビットマップ補正回路７は、図２に示すように、判定回路１０と修正回路１１とからなっている。

図９のｎ＝４００からｎ＝８００の領域に見られるぎざぎざ状のパターンが通信時のエラーの発生原因になっており、これをビットマップ補正回路７における判定回路１０と修正回路１１とにより補正するのである。以下に、図３のフローチャートを用いて、その詳細を説明する。

先ず、判定回路１０の出力を以下のように定義する。判定回路１０の出力は各キャリア毎の修正要否を示す判定結果関数出力ｆ（ｎ）であり、
｛Ｂ（ｎ）−Ｂ（ｎ−１）｝≧Ｋ
でかつ、
｛Ｂ（ｎ）−Ｂ（ｎ＋１）｝≧Ｋ
の場合に（ステップＳ１でＹＥＳ）、
ｆ（ｎ）＝ＴＲＵＥ
であるとし（ステップＳ２）、上記以外の場合に（ステップＳ１でＮＯ）、
ｆ（ｎ）＝ＦＡＬＳＥ
とする（ステップＳ３）。

すなわち、隣接するキャリアの多重化ビット数（Ｂ（ｎ−１），Ｂ（ｎ＋１））に対しＫビット以上多くビットが多重されている場合には、
ｆ（ｎ）＝ＴＲＵＥとなる。

そして、ｆ（ｎ）がＴＲＵＥとなるキャリア番号ｎのＢ（ｎ）は、以下のように修正回路１１で修正される（ステップＳ４）。
Ｂ（ｎ）＝ＭＡＸ｛Ｂ（ｎ−１），Ｂ（ｎ＋１）｝
ここで、ＭＡＸ（引数１、引数２）関数は、引数１と引数２とを比較して、大きい引数を返す関数である。

いま、Ｋ＝１として、図９のようなビットマップを上記ビットマップ補正回路７で補正した結果が図４である。図４においては、隣接するキャリアの多重化ビット数に対してビットが１以上多くなっている場合、隣接するキャリアの多重化ビット数に減らす補正を行っているために、トレーニング時に隣接キャリアに影響を及ぼしていたノイズの周波数が変化して、該当するキャリアに影響を及ぼしたとしても、多重化ビット数を減らして予め設定されたノイズマージンより余分にマージンを確保しているために、エラーが発生しにくいという効果がある。

本発明の他の実施の形態を述べると、その構成は図１及び図２のとおりであるが、ビットマップ補正回路７における補正動作が、先の実施の形態とは相違する。本例では、図５に示すフローチャートに従って補正がなされる。すなわち、判定回路１０の出力ｆ（ｎ）を全てのキャリア（ｎ＝０〜Ｎ）において、ＴＲＵＥとし（ステップＳ１１）、修正回路１１において、
Ｂ（ｎ）＝ＭＩＮ｛Ｂ（ｎ−１），Ｂ（ｎ），Ｂ（ｎ＋１）｝
という修正を用いる（ステップＳ１２）。この式の意味は、ＭＩＮの｛｝内の引数のうち最小のものを使用するということである。これにより、安定度に関しては、先の実施の形態に比較してより一層効果が増すことになる。

図６はこの第２の実施の形態において、図９に示す入力信号を補正した出力である。図６においては、隣接するキャリアの最小値に補正をかけるため、ギザギザ状のパターンは消滅し、特定のキャリアだけ多重化ビット数が落ち込んでいる箇所の近傍も落ち込ませるように補正しているために、よりノイズの周波数の変化に強い特徴を持つ。

図７は、図８に示す従来技術において、通信の安定度を向上するためにノイズマージン設定を大きくした場合のビットマップを示している。この従来技術では、全てのキャリアの多重化ビット数を一様に減らす結果となるために、通信速度が大きく下がってしまう欠点がある。

図９に示す各キャリアの多重化ビット数の総和は５０８４ビットに対し、本発明の第一の実施の形態（図４）では、５０４３ビット、第二の実施の形態（図６）では、４７９３ビット、従来技術（図７）では、４４００ビットとなる。この多重化ビット数の総和は、通信時の伝送速度に比例するので、従来例に比較して、本発明の方がより伝送速度は向上することになるのである。よって、本発明では、速度の劣化を最小限に抑え、通信の安定度を確保できる。

なお、第一及び第二の実施の形態では、隣接するキャリアとの相関で補正を行っているが、相関範囲を更に広げても良いことは明白である。また、上記の各実施の形態の動作は、予めその動作手順をプログラムとしてＲＯＭ等に格納しておき、これをコンピュータにより読み取って実行するように構成できることは明白である。

本発明の一実施の形態のブロック図である。 図１のビットマップ補正回路７の例を示す図である。 本発明の一実施の形態のビットマップ補正回路の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態のビットマップ補正回路による補正効果を示す図である。 本発明の他の実施の形態のビットマップ補正回路の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態のビットマップ補正回路による補正効果を示す図である。 従来例による補正効果を示す図である。 従来例を示すブロック図である。 ビットマップの例を示す図である。

符号の説明

１ ＡＤＳＬ局側伝送装置
２ ＡＤＳＬ加入者側伝送装置
３ 電話線
４ 変復調部
５ プロトコル制御部
６ ビットマップ生成回路
７ ビットマップ補正回路
１０ 判定回路
１１ 修正回路

Claims (4)

1. マルチキャリアの各々における多重ビット数を通信回線の状態に応じ決定してデータ伝送をなすマルチキャリア伝送方式の伝送装置であって、
   各々のキャリアに隣接する隣接キャリアの多重ビット数を参照して、前記キャリアの各々の多重ビット数を補正する多重ビット数補正手段を含み、
   前記多重ビット数補正手段は、前記各々のキャリアの多重ビット数が前記隣接キャリアの多重ビット数に対して所定数以上の場合に、前記キャリアの各々の多重ビット数及び前記隣接キャリアの最大あるいは最小のビット数に補正することを特徴とする伝送装置。
2. 請求項１記載の伝送装置を用いたことを特徴とするマルチキャリア伝送システム。
3. マルチキャリアの各々における多重ビット数を通信回線の状態に応じ決定してデータ伝送をなすマルチキャリア伝送方式における多重ビット数補正方法であって、
   各々のキャリアに隣接する隣接キャリアの多重ビット数を参照して、前記キャリアの各々の多重ビット数を補正するステップを含み、
   前記ステップは、前記各々のキャリアの多重ビット数が前記隣接キャリアの多重ビット数に対して所定数以上の場合に、前記キャリアの各々の多重ビット数及び前記隣接キャリアの最大あるいは最小のビット数に補正することを特徴とする方法。
4. マルチキャリアの各々における多重ビット数を通信回線の状態に応じ決定してデータ伝送をなすマルチキャリア伝送方式における多重ビット数補正をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   各々のキャリアに隣接する隣接キャリアの多重ビット数を参照して、前記キャリアの各々の多重ビット数を補正する処理を含み、
   前記処理は、前記各々のキャリアの多重ビット数が前記隣接キャリアの多重ビット数に対して所定数以上の場合に、前記キャリアの各々の多重ビット数及び前記隣接キャリアの最大あるいは最小のビット数に補正することを特徴とするプログラム。

Images