JP4304408B2 - Vdsl伝送システムの改善またはこれに関係する改善 - Google Patents
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Description
本発明は、電力制御を使用してFEXTを低減するVDSL伝送システム、VDSL伝送システムにおいて使用するモデム、および電力バックオフを使用することによってVDSL伝送システムにおけるFEXTを低減する方法に関する。
【0002】
VDSL伝送システムにおいて頻繁に遭遇する1つの問題は、短い回線を有するシステム・ユーザによって生成される上流のFEXTが非常に強いことである。これは長い回線を有するユーザにとって性能に重大な制限をもたらす。短い回線のユーザが高いビットレートを得られるのに対して長い回線のユーザは低いビットレートしか得られないか、またはビットレートゼロとなる可能性もある。極端なケースでは、1000メートルよりも長い長さの回線を持つユーザがデータを上流に送信できないことが起こり得る。
【0003】
本発明はさまざまな長さの回線を有する顧客の間で、より均一な使用可能な帯域幅の分配を供給するために電力バックオフを使用してこの問題を克服する方法を提供するものである。電力バックオフの意味するところは、短い回線にあるモデムが、それらが生成するFEXTを低減するために、それらの送信電力を低下させることである。このことは、長い回線にあるモデムが許容可能なビットレートを得ることを可能にする。
【0004】
FEXTを低減するためのよく知られている技術はユーザのための目標ビットレートを設定することができず、いかなる種類のユーザ間ビットレート分配の最適化もできない。本発明はより良い性能、すなわち、特に導線よりも損失の大きい薄膜において、FEXTを低減するために知られている技術よりも高いビットレートを付与するものである。
【0005】
本発明の第1の態様では、アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有するVDSL伝送システムであって、前記モデムの少なくともいくつかが長さの異なる回線で動作し、各モデムごとに目標のビットレートがあり、比較的短い回線のモデムが、送信電力を低下させるための制御手段を有しており、それにより前記モデムによって生成されるFEXTが低減され、かなり長い回線のモデムがより高いビットレートで送信できるようになることを特徴とする、VDSLシステムが提供される。
【0006】
前記比較的短い回線は長さが1000メートルよりも短いものであり、前記かなり長い回線は長さが1000メートルよりも長いものであるとすることも可能である。
【0007】
前記モデムの少なくともいくつかは前記目標のビットレートを達成できるように使用可能な周波数帯域で電力を分配するように適合された制御手段を有している。
【0008】
前記VDSLシステムは、DMTを使用して送信データを変調するように適合されている。
【0009】
所与の回線に接続された所与モデムに結合された制御手段は、
【数22】
で与えられるk番目のサブキャリヤのエネルギー負荷を生成するように適合可能であり、ここでnkはサブキャリヤkのバックグラウンド・ノイズ、Fkは前記所与の回線のためのFEXT伝達関数、そしてλは定数であって、
【数23】
となるように調節されており、ここでFextkは他のVDSLモデムからのFEXTであり、ΓはSNRギャップ、Γmはシステム・マージン、そしてRはDMTフレーム当たりの目標ビットレートである。
【0010】
前記FEXT伝達関数は、
【数24】
で与えられることが可能であり、ここでHkは所与の回線のための伝達関数、fkはサブキャリヤkの周波数、dは回線の長さ、そしてKは定数である。
【0011】
Ekは前記VDSLシステムにとっての最大許容PSDレベル、PSDmaxよりも常に小さいことが可能である。
【0012】
Ekは、
【数25】
の場合には、
【数26】
であり、
【数27】
の場合には、
【数28】
である。
【0013】
本発明の第2の態様では、アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有するVDSL伝送システムであって、前記モデムの少なくともいくつかが長さの異なる回線で動作し、各モデムごとに目標のビットレートがあり、前記モデムが、送信電力を低下させるための制御手段を有しており、それにより前記モデムによって生成されるFEXTが低減されることを特徴とする、VDSL伝送システムにおいて使用されるモデムが提供される。
【0014】
前記制御手段は、前記目標ビットレートが達成できるように、使用可能な周波数帯域にわたって電力を分配するように適合させることも可能である。
【0015】
前記モデムは、DMTを使用して送信データを変調するように適合させることも可能である。
【0016】
前記モデムが回線に接続され、前記制御手段が、
【数29】
で与えられるk番目のサブキャリヤのエネルギー負荷を生成するように適合させることも可能であり、ここでnkはサブキャリヤkのバックグラウンド・ノイズ、Fkは前記回線のためのFEXT伝達関数、そしてλは定数であって、
【数30】
となるように調節されており、ここでFextkは他のVDSLモデムからのFEXTであり、ΓはSNRギャップ、Γmはシステム・マージン、そしてRはDMTフレーム当たりの目標ビットレートである。
【0017】
前記FEXT伝達関数は、
【数31】
で与えられることが可能であり、ここでHkは所与の回線のための伝達関数、fkはサブキャリヤkのための周波数、dは回線の長さ、そしてKは定数である。
【0018】
EkはVDSLのための最大許容PSDレベルよりも常に小さいことが可能である。
【0019】
Ekは、
【数32】
の場合には、
【数33】
であり、
【数34】
の場合には、
【数35】
である。
【0020】
本発明の第3の態様では、アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有するVDSL伝送システムであって、前記モデムの少なくともいくつかが長さの異なる回線で動作し、かつ各モデムごとに目標ビットレートがあり、前記モデムによって生成されるFEXTが低減され、かなり長い回線上のモデムがより高いビットレートで送信することが可能になるように、比較的短い回線上のモデムの送信電力を低下させることを特徴とする電力バックオフの方法が提供されている。
【0021】
前記比較的短い回線は長さ1000メートルよりも短く、前記かなり長い回線は長さ1000メートルよりも長いとすることが可能である。
【0022】
電力は、前記目標ビットレートが達成されるように、使用可能な周波数帯域にわたって分配可能である。
【0023】
送信されたデータがDMTを使用して変調されていることが可能である。
【0024】
k番目のサブキャリヤのエネルギー負荷は、
【数36】
で与えられ、ここでnkはサブキャリヤkのバックグラウンド・ノイズ、Fkは前記回線のためのFEXT伝達関数、そしてλは定数であって、
【数37】
となるように調節されており、ここでFextkは他のVDSLモデムからのFEXTであり、ΓはSNRギャップ、Γmはシステム・マージン、そしてRはDMTフレーム当たりの目標ビットレートである。
【0025】
前記FEXT伝達関数は、
【数38】
で与えられることが可能であり、ここでHkは所与の回線のための伝達関数、fkはサブキャリヤkのための周波数、dは回線の長さ、そしてKは定数である。
【0026】
Ekは前記VDSLシステムのための最大許容PSDレベル、PSDmaxよりも常に小さいことがあり得る。
【0027】
Ekは、
【数39】
の場合には、
【数40】
であり、
【数41】
の場合には、
【数42】
である。
【0028】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照して例を挙げることにより、ここで説明する。
【0029】
本特許明細書に使用されている用語の略語を以下に述べる。
【0030】
DMT:離散マルチトーン
【0031】
FEXT:遠端漏話
【0032】
PSD:電力スペクトル密度
【0033】
SNR:S/N比
【0034】
VDSL:超高速デジタル加入者回線
【0035】
VDSL伝送システムにおいて使用するのに適した代表的な電話アクセス・ネットワークを図1に示す。ネットワーク端末NTが中央局からさまざまな距離で、典型的には300mから1500mの間で、局在している様子が伺える。中央局に近い場所にあるネットワーク端末によって生成されるFEXTのために、より遠隔にある、中央局から1000m以上の端末はそれらに割り当てられるごくわずかの使用可能帯域幅を得られるにすぎない、すなわち、それらは低いビットレートで上流方向にデータ送信することしかできない。
【0036】
本発明は、VDSLモデムにおいて電力バックオフを実施する方法を提供するものであり、これが図1に示したネットワーク端末のいずれにでも設置可能となる。図1のアクセス・ネットワークで、所与の長さの回線上で動作する1つのVDSLモデムを考えると、そこではさまざまな長さの回線上でいくつかの他のモデムが動作している。いくつかの回線長さはより長く、他にはより短いものがあり、さらに他には同じ長さのものもある。このモデムは割り当てられた目標ビットレートを有し、この目標ビットレートが達成されるように電力が周波数帯域にわたって分配される。この電力分配は、同じアクセス・ネットワークに接続された他のモデムのビットレートが最大となるようになされる。
【0037】
例えばDMTを使用したVDSLシステムを考え、Ekをサブキャリヤkで使用される送信エネルギーとする。DMTフレーム当たりRビットのビットレートが達成される場合、エネルギーEkには以下の拘束条件が存在し、
【数43】
ここでnkはサブキャリヤkのバックグラウンド・ノイズ、Fextkは他のVDSLモデムからのFEXTであり、ΓはSNRギャップ(=9.8dB)、Γmはシステム・マージン(代表的には3〜6dB)である。その他のVDSLモデムのビットレートを最大化するために、k番目のサブキャリヤのエネルギーは、
【数44】
となり、ここでλは式(1)を満足するような定数、Fkは考慮対象の回線についてのFEXT伝達関数である。このFEXT伝達関数は、
【数45】
から算出可能であり、ここでHkは所与の回線の伝達関数、fkはサブキャリヤkの周波数、dは回線の長さ、そしてKは定数である。Kおよびdは、それらがλに包含されているので、あまり重要ではない。エネルギー分布を設定するために式(2)を使用することにより、FEXTはバックグラウンド・ノイズと同様の方法でスペクトルとして形づくられる。
【0038】
常に適用されるべき他の拘束条件は、EkがVDSLの最大許容PSDレベル、すなわちPSDmaxを超えてはならないことである。これは式(2)が次のように書き換えることができることを意味する。すなわち、
【数46】
である場合、
【数47】
であり、
【数48】
である場合、
【数49】
である。
【0039】
もしも極端に大きなRの値が選択された場合、すべてのkについて目標ビットレートが達成されずにEk=PSDmaxとなることが起こり得る。
【0040】
図2はさまざまな長さの回線についてPSDがどのようになるかの例を示すものである。より短い回線はより低い電力を使用し、低い周波数よりも高い周波数においてより多くの電力負荷がかけられる傾向にある。より長い回線は低めの周波数しか使用しないので、直感的には短い回線が高めの周波数を使用して低めの周波数を長い回線のために節約しているように見える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施することのできる電話アクセス・ネットワークを描いた図である。
【図2】 さまざまな回線の長さについてPSDが変化する方式を描いた図である。
Claims (15)
- アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有するVDSL伝送システムであって、
前記モデムの少なくともいくつかが異なる長さの回線上で動作し、
各モデムは目標ビットレートを有し、
n k をサブキャリヤkのバックグラウンド・ノイズ、F k をモデムが接続されている回線のFEXT伝達関数、λを定数とすると、前記モデムの少なくともいくつかは、k番目のサブキャリヤに対して、
Fext k を他のVDSLモデムからのFEXT、ΓをSNRギャップ、Γ M をシステム・マージン、RをDMTフレーム当たりの目標ビットレートとすると、λは、
VDSL伝送システム。 - 前記システムが、DMTを使用して送信データを変調するように構成されている、
請求項1に記載のVDSL伝送システム。 - Ekが、前記VDSL伝送システムの最大許容PSDレベル、PSDmax 以下である、
請求項1または3に記載のVDSL伝送システム。 - 前記モデムはDMTを使用して送信データを変調するように構成されている、
請求項6に記載のモデム。 - Ekは、VDSL伝送システムの最大許容PSDレベル、PSD max 以下である、
請求項6または8に記載のモデム。 - アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有し、前記モデムの少なくともいくつかが異なる長さの回線上で動作し、各モデムは目標ビットレートを有するVDSL伝送システムにおける、生成されるFEXT低減のための、モデムによる送信電力の制御方法であって、
n k をサブキャリヤkのバックグラウンド・ノイズ、F k を前記モデムが接続されている回線のFEXT伝達関数、λを定数とすると、k番目のサブキャリヤに対して、
Fext k を他のVDSLモデムからのFEXT、ΓをSNRギャップ、Γ M をシステム・マージン、RをDMTフレーム当たりの目標ビットレートとすると、λは、
方法。 - DMTを使用して送信データを変調する、
請求項11に記載の方法。 - Ekは、前記VDSL伝送システムの最大許容PSDレベル、PSDmax 以下である、
請求項11または13に記載の方法。
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