JP5220928B2 - 伝送回線分析方法およびデバイス - Google Patents

Description

本発明は伝送回線分析の分野に関する。

ＤＳＬ（Digital Subscriber Line、ディジタル加入者線）は既存の通信伝送回線を経るデータ通信に広く行きわたった技術である。

ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ．９９２．５およびＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ．９９２．３に記載のＡＤＳＬ２＋並びにＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ．９９３．２に記載のＶＤＳＬ２はそのような技術例である。ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ．９９７．１は幾つかのＤＳＬ標準のための物理層動作および保守機能を記載している。

ＤＳＬ通信装置は多くの場合種々の動作および保守機能を実行し、例えば通信の問題の診断を支援する。

ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ．９９３．２およびＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ．９９７．１はＶＤＳL２装置が装置受信帯域における静穏回線雑音（ＱＬＮ、quiet line noise）測定を実行できることをとりわけ記載している。この雑音は信号対雑音比（ＳＮＲ）に影響し、従って達成可能データ伝送速度に影響し、それ故例えば診断のためにこのパラメータを測定することが求められる。回線の伝達関数Ｈも測定すれば、特定データ速度の達成に必要な送信電力を計算することができる。

一般に、例えば雑音問題の診断改善をもたらす伝送回線診断の改善をもたらすことが求められる。

雑音問題診断の改善可能化は本発明の目的であり、そのような診断法の提供はさらなる目的である。

既存ＤＳＬ装置（ＤＳＬＡＭおよびＣＰＥ）は幾つかの雑音レベル測定を一般に行うことができる。しかしながらこの能力は受信帯域雑音測定の実施に焦点を合わせるが、それは雑音が問題でありうるのは受信時であるからである。送信時に雑音は問題ではなく、従って送信帯域の雑音測定に関心はなかった。

従って雑音は顧客および中央局の回線端それぞれにおいて異なる帯域で測定する。

しかしながら雑音を両端で同一周波数に対して測定するために、雑音を（対向端の受信帯域である）送信帯域でも測定すれば、雑音が入る回線に沿う点の推定が可能になる。

回線への雑音入力点の雑音レベル推定も可能になる。

従って受信帯域の過剰雑音が回線端の問題である場合、そのような測定を実施し、測定結果を互いに関係付けることにより回線への雑音入力位置および入力点の雑音レベルを推定できる。回線所与端で問題であるのは受信帯域雑音のみであるとはいえ、他端における同一周波数または周波数帯域（即ち送信帯域）の雑音測定はやはり重要な診断情報を提供する。従ってそのような測定が可能である場合雑音問題の診断改善が可能になる。

本発明によるＤＳＬ通信装置はそれ故少なくとも１つの装置の送信帯域において静穏回線雑音ＱＬＮを測定するようにする。（静穏回線雑音は回線を送信に使用しない場合に存在する雑音である）。本適合は１つ以上の送信帯域の一部または全部の測定に関し、装置は例えばＣＰＥ（Customer Premises Equipment、顧客構内装置）またはＤＳＬＡＭ（Digital Subscriber Line Access module、ディジタル加入者線アクセスモジュール）でありうる。例えば、測定はデータ受信および送信に標準的に使用する全周波数において実施できる。装置はＡＤＳＬ２＋またはＶＤＳＬ２のような特定ＤＳＬ標準に準拠することになろう。

ＤＳＬ装置が適合する測定を行う対応方法も適用することができる。前記装置および方法は診断の改善を可能にする。

他の実施形態で、診断の改善を提供する。

回線への雑音入力位置の推定方法では、測定結果は回線遠端のＤＳＬ装置から回線を介して受信し、別の測定結果は回線近端のＤＳＬ装置から受信する。この場合、位置は測定結果間の関係に依存して推定する。測定は両端装置の同一周波数または周波数帯域に関したものであり、周波数または周波数帯域は両端の少なくとも一方の送信帯域内に入る。

本方法のステップを実行する手段を有する対応デバイスも存在する。

別の方法では、ＣＰＥは回線のＣＰＥ端の第１の雑音レベルを測定し、測定結果を対向端のＤＳＬＡＭに伝達する。ＤＳＬＡＭは、回線のＤＳＬＡＭ端で同一周波数または周波数帯域の第２の雑音レベルを測定する。周波数または周波数帯域はＤＳＬＡＭまたはＣＰＥの少なくとも一方の送信帯域内に入る。次いで、回線への雑音入力位置を第１と第２の雑音レベル間の関係に依存して推定する。

雑音診断の改善を可能にするのは本発明の利点である。

別の利点は改善した雑音の診断法を提供することである。

改善した雑音の診断法の利点は過剰な回線雑音の原因を特定し、修正するのがより容易になることである。

回線への雑音入力位置を推定できるのは利点であり、それはこれが巡回および現場稼働の経費を大きく削減できるからである。特に、地下ケーブルが検査を必要とすれば、ピンポイント掘削作業は多くの金銭を節約できる。

回線への雑音入力点で雑音レベルを推定する利点は雑音ソースを特定する手がかりを提供しうることである。

図１はＤＳＬ回線の雑音入来の概要図を示す。 図２は回線事業者（ＣＯ）側の雑音測定の実験設定を示す。 図３は回線リモート（ＣＰ）側の雑音測定の実験設定を示す。 図４は回線両側で周波数関数として測定する雑音グラフを示す。 図５は周波数関数として雑音注入点までの推定距離グラフを示す。 図６は周波数関数として入来点の推定雑音電力グラフを示す。 図７は回線両側で周波数関数として測定する雑音グラフを示す。 図８は周波数関数として雑音注入点までの推定距離グラフを示す。 図９は周波数関数として入来点の推定雑音電力グラフを示す。 図１０は本発明の代表的設定を示す。 図１１は本発明の実施方法のフローチャートを示す。 図１２はＣＰＥにおける本発明の実施方法のフローチャートを示す。 図１３はＤＳＡＬＭにおける本発明の実施方法のフローチャートを示す。 図１４はＯ＆Ｍデバイスにおける本発明の実施方法のフローチャートを示す。

この明細書では、用語「回線」、「伝送回線」および「ループ」は相互交換可能に使用し、ＤＳＡＬＭおよびＣＰＥを加えるＤＳＬシステムで使用する撚り銅線対を表すことにする。

雑音入来は雑音が伝送回線に入る場合であり、雑音入来点は回線への雑音入力点または位置である。

図１０はＤＳＬ通信システムの代表的設定を示す。

中央局２０は多くの顧客構内サイト３０と通信伝送回線１００で接続する。顧客構内サイトで、回線１００は通常ＣＰＥ（顧客構内装置）と呼ぶＤＳＬモデム１２０で終端する。ＣＰＥは種々の他装置１４０、代表的にはパーソナルコンピュータに通常は接続する。

中央局サイト２０で、回線１００はＤＳＬＡＭ１１０（ディジタル加入者線アクセスマルチプレクサ）で終端する。回線１００およびＣＰＥ１２０を介して顧客装置１４０にインターネット接続を提供するよう、ＤＳＬＡＭはインターネット１０に接続する。

ＤＳＬ装置および回線の運用および保守のための運用および保守デバイス（Ｏ＆Ｍデバイス）１５０はＤＳＬＡＭに接続する。デバイスはＤＳＬＡＭ１１０の種々の運用設定の制御並びにＤＳＬＡＭへの種々の診断動作の実行要求に使用することができる。運用および保守デバイスは中央局２０で終端する回線に関する情報を保持する伝送回線データベースを含むことができる。

ＣＰＥおよびＤＳＬＡＭはとりわけ送信および受信ハードウェア並びにフィルタ機能を含むことができ、その全ては構成変更可能である。

ＤＳＬ診断法
ＡＤＳＬおよびＶＤＳＬ２のようなＤＳＬシステムでは、有線通信システムの物理的ケーブル欠陥はシングルエンド回線試験（ＳＥＬＴ）、例えば国際公開第２００６／０５９１７５号パンフレットおよびＡＤＳＬ２（ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ９９２．３）並びにＶＤＳＬ２（ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ９９３．２）標準に含むループ診断法のようなダブルエンド回線試験法（ＤＥＬＴ）により検出することができる。時に、ＳＥＬＴは欠陥位置、例えばケーブル不通の位置決めにも使用できる。

ＡＤＳＬ２およびＶＤＳＬ２はＦＤＭ（周波数分割多重化）システムの例である。そのようなシステムでは、ＣＰＥおよびＤＳＬＡＭは各々の伝送に分離周波数帯域を使用する。ＣＰＥからＤＳＬＡＭへの送信アップストリーム帯域およびＤＳＬＡＭからＣＰＥへの送信ダウンストリーム帯域がある。アップおよびダウンストリーム帯域は構成上複数の分離小帯域を含む。

帯域内では、データはサブキャリアと呼ぶ特定周波数の変調キャリアトーンにより普通送信する。

回線端で送信に使用する帯域はその回線端に関するまたは回線端装置に関する送信帯域と呼び、受信に使用する帯域は同様に受信帯域と呼ぶ。従ってＣＰＥでは、送信帯域はアップストリームを構成し、受信帯域はダウンストリームを構成するが、ＤＳＬＡＭでは送信帯域はダウンストリームを構成し、受信帯域はアップストリームを構成する。

受信帯域の回線雑音は問題でありうる。特定キャリア周波数の達成可能データ速度は受信端のＳＮＲ（信号対雑音比）により制限され、ＳＮＲは送信端の送信電力、回線減衰および特定キャリア周波数の受信帯域雑音に依存する。

全体として速いデータ速度は一般に高く課金されるので、達成可能データ速度は商業上重要である。また、強い雑音はＤＳＬ回線の安定性に影響しえ、顧客の苦情、従って事業者のＯＰＥＸ増大に繋がる。

ＤＳＬシステムはサブキャリア当たりの受信帯域雑音レベル測定の可能性を有することが多い。この測定結果を使用して過剰漏話および回線への一定の他タイプの雑音入来、例えばブロードキャスト局並びにあるタイプのインパルス雑音の無線周波数干渉（Radio Frequency Interference、ＲＦＩ）を検出、特定できる。

ＡＤＳＬ２およびＶＤＳＬ２技術は標準化ループ診断機能を組み込んでおり、この機能は中でも受信帯域の静穏回線雑音（ＱＬＮ）を測定でき、この雑音は遠端送信機が送信していない場合近端受信電力であり、対数チャネル伝達関数（logarithmic channel transfer function、ＨＬＯＧ）である（ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ９９２．３、ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ９９３．２、ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ９９７．１）。これらのパラメータは構成する帯域計画で使用するサブキャリア当たりに１つの値により与えられる。

改善ＤＳＬ雑音診断法
送信帯域雑音レベルは回線性能に一般に影響しない。とはいえ雑音を回線両端で同一周波数に対し測定できるようにＱＬＮをやはり送信帯域でも測定できれば、これは雑音問題診断法の改善を可能にしよう。

特に、特定周波数の回線両端における雑音レベル間関係を使用して雑音が入る回線に沿う点を推定でき、またその点の雑音レベルも推定できる。

従ってＤＳＬシステムで少なくとも幾つかのサブキャリアを両通信機により測定するように、ＤＳＬ回線のサブキャリア当たりの雑音電力をＤＳＬＡＭ（ｘＴＵ−Ｏ）およびＣＰＥ（ｘＴＵ−Ｒ)により重畳して測定すれば、これは診断法改善を可能にする。

回線両端の受信電力レベルの比較により、雑音が事業者側またはリモート（顧客）側に近いかを判断することが可能である。ループ長および（例えばＳＥＬＴからの）ケーブル減衰またはそのいずれかのようなより多くの情報が利用可能であれば、雑音入来点へのより正確な距離を判断できる。

雑音入来点の自動位置決めにより事業者は例えば雑音ソースが顧客の自宅内にあるか、または数ブロック離れているかを明言することができるであろうから、問題解決時間は実質的に減少し、大きなＯＰＥＸ節約に繋がりうる。これは探索範囲を狭めるであろう。

雑音入来位置の大略の知見でさえ、可能な雑音ソースの除外およびさらなる現地作業を行うべき位置決定に非常に有用でありうる。現地作業は一般にかなり経費を要する。

理論的計算
本節は雑音測定がループ両端で同一サブキャリアについて実行できると仮定して入来点位置を見込む公式を導出する。公式は均質ケーブルおよびループ両端の完全なインピーダンス整合のような理想的条件下で導出するが、幾つかの実際的環境においてなお十分に正確である。

全ての計算は各サブキャリアについて独立に行い、これは測定セットにサブキャリアが存在するだけ多くまでの狭帯域雑音ソースの位置決めが可能であることを意味する。

図１はＤＳＬ回線への雑音入来の概要図を示す。ケーブル全長はｄであり、長さｄ_Ｒおよびｄ_Ｏを有する２つのセグメントに分かれる。入来点の雑音ＰＳＤはＮ（ｆ）であり、リモート側（左）でＮ_Ｒ（ｆ）となり、事業者側（右）でＮｏ（ｆ）となる。ケーブル伝達関数（減衰の逆）はＨ（ｆ）であり、２つのセグメントのそれぞれはＨ_Ｒ（ｆ）およびＨ_Ｏ（f）である。

従って図１はリモート（顧客構内）側から距離ｄ_Ｒの雑音入来点によるシナリオを示す。距離はメートルで与えられると仮定すると、雑音ＰＳＤｄＢｍ／Ｈｚおよび伝達関数ｄＢ（減衰の逆）は以下を得る：
Ｎ_Ｒ（ｆ）＝Ｎ（ｆ）＋Ｈ_Ｒ（ｆ） （１）
Ｎｏ（ｆ）＝Ｎ（ｆ）＋Ｈ_Ｏ（f） （２）
ここで、注意すべきは銅線のループが受動的であり、雑音を増幅しないのでＨ（ｆ）、Ｈ_Ｒ（ｆ）およびＨ_Ｏ（f）のｄＢ値は通常負である。（２）から（１）を引くと以下となる：
Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｎｏ（ｆ）＝Ｈ_Ｒ（ｆ）−Ｈ_Ｏ（f） （３）
これは入来点の雑音ＰＳＤとは独立である。さらに利用可能な情報がなければ、右辺側は図１の２つのセグメント間の伝達関数（ｄＢ）の差に相当するので、（３）の左辺側の符号から雑音入来点が事業者（Ｏ）により近い（電気的に）か、またはリモート（Ｒ）側かを直ちに示すことができよう。

通信ケーブルの伝達関数の大きさはｘＤＳＬシステムの使用周波数に対し距離に比例することを使用して、上式（３）は（４）、（５）に書き換えることができる、即ち：
Ｈ_Ｒ（ｆ）＝Ｈ（ｆ）＊ｄ_Ｒ／（ｄ_Ｒ＋ｄ_Ｏ） （４）
Ｈ_Ｏ（ｆ）＝Ｈ（ｆ）＊ｄ_Ｏ／（ｄ_Ｒ＋ｄ_Ｏ） （５）
従って以下を得る：
Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｎｏ（ｆ）＝
Ｈ（ｆ）＊ｄ_Ｒ／（ｄ_Ｒ＋ｄ_Ｏ）−Ｈ（ｆ）＊ｄ_Ｏ／（ｄ_Ｒ＋ｄ_Ｏ）
これは再整理後次となる：
（Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｎｏ（ｆ））（ｄ_Ｒ＋ｄ_Ｏ）／Ｈ（ｆ）＝ｄ_Ｒ−ｄ_Ｏ （６）
これを次のようにさらに書き換えることができる：
（Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｎｏ（ｆ））＊１／Ｈ'（ｆ）＝ｄ_Ｒ−ｄ_Ｏ （７）
上式でＨ'（ｆ）は使用ケーブルのメートル当たりの正規化伝達関数（大きさ）ｄＢである。ケーブルのこの特性を知るか、または仮定すれば、（７）の助けを借りて２つのケーブルセグメント間の長さの差、即ち入来点が中心からどれくらい遠く位置するかを明言することができる。雑音位置に関してより有用な情報を得るために、ループ長も必要であろう。これは例えばＳＥＬＴにより測定し、測定減衰値から推定、または銅プラント記述データベースから取り出すことができる。ｄ_Ｒ＋ｄ_Ｏが（６）と組み合わせてループ長ｄに等しいことを利用して、以下を得る：
（Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｎｏ（ｆ））＊ｄ／Ｈ（ｆ）＝ｄ_Ｒ−（ｄ−ｄ_Ｒ）、
これは簡単化の後、リモート端から雑音入来点までの距離を与える：
ｄ_Ｒ＝[ｄ＋（Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｎｏ（ｆ））ｄ／Ｈ（ｆ）]＊１／２ （８）
ループ長ｄが既知でなければ、結果は代わってループ長のパーセンテージとして表すことができ、これはさらに有用でありうる。

一度雑音位置を判断すれば、入来点の雑音ＰＳＤＮ（ｆ）を式(１)から計算することもできる：
Ｎ（Ｆ）＝Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｈ_Ｒ（ｆ）
書き換えにより、これは次の如く雑音ＰＳＤを与える：
Ｎ（ｆ）＝Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｈ（ｆ）＊ｄ_Ｒ／ｄ （９）
関心のある全周波数の伝達関数Ｈ（ｆ）を知る必要がないことが多い。多くの通信ケーブルの減衰ｄＢ（代表的にポリエチレン絶縁によるもの）は数百キロヘルツから少なくとも数十ＭＨｚまでの単純なモデル（「ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ９９３．２」の節７．２．１．３．２のケーブルモデルでＡ、Ｃ＝０）によりむしろ正確に推定できることが広く既知である：
▲Ｈ＾▼（ｆ）＝ｄ・ｋ√ｆ （１０）
上式でｋはケーブル依存定数である。

この場合、ケーブル定数ｋを計算するには単一周波数、例えば３００ｋＨｚまたは１ＭＨｚの伝達関数または減衰の測定で十分であろうし、雑音位置および雑音電力の表現は次のようになろう：
▲ｄ_Ｒ＾▼＝[ｄ＋（Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｎｏ（ｆ））／ｋ√ｆ]＊１／２ （１１）
▲Ｎ＾▼（ｆ）＝Ｎ_Ｒ（ｆ）−ｄ_Ｒ・ｋ√ｆ （１２）
上に提示する計算は全く単純であり、相当に確固たるものの筈である。しかしながら、これを実際に実装する場合に生じ得る問題として、
信頼できる雑音ＰＳＤ値を得るのにハードウェア較正を必要とするＤＳＬＡＭおよび／またはＣＰＥの雑音ＰＳＤ測定結果の正確度の低さ、
ループの一方または両側のインパルス雑音またはＲＦＩ入来を圧倒する強い漏話雑音（ＮＥＸＴまたはＦＥＸＴ）、がある。勿論、雑音を両側の漏話により圧倒すれば、雑音源は注意を引くのではなく、回線性能に僅かに影響するのみであろうことは言えるだろう。

しかしながらたとえ達成されるのが低品質の結果のみであるとしても、それは大いに有用でありうる。例えば雑音源が顧客構内に位置することを除外することができれば、顧客の自宅への訪問を予約する必要はないであろうし、顧客にその自宅の潜在雑音源の探索を頼む必要はないであろう。

雑音源が周波数帯域にわたっており、従って同一ソースの雑音を幾つかの周波数で測定する場合、回線への雑音の入力位置推定は２つ以上の測定結果の使用により改善することができる。例えば位置推定は各周波数について行うことができ、さらなる推定はこれらの推定の平均として生成することができる。

本発明は従ってＣＰＥ１２０、通信回線１００、ＤＳＬＡＭ１１０および運用並びに保守デバイス（Ｏ＆Ｍ device）１５０を含むシステムにおける方法として実施できる。本発明はＣＰＥ、ＤＳＬＡＭまたはＯ＆Ｍデバイスにおける方法としても実施することができよう。さらに本発明は対応する方法を実行するようにするＣＰＥ、ＤＳＬＡＭまたはＯ＆Ｍデバイスとして実施することができよう。

図１１を参照すると、本発明を実施する方法は次の通りである。

ステップ１１１０で、回線の顧客端における周波数または周波数帯域の雑音レベルをＣＰＥにより測定する。周波数または周波数帯域はＣＰＥまたはＤＳＬＡＭの送信帯域内である。

ステップ１１２０で、測定結果は回線を経てＤＳＬＡＭに伝達する。

ステップ１１３０で、この結果をＯ＆Ｍデバイスにさらに伝達する。

ステップ１１４０で、雑音レベルを回線の中央局端のＤＳＬＡＭにより同一周波数または周波数帯域において測定する。

ステップ１１５０で、ステップ１１４０の結果をＯ＆Ｍデバイスにも伝達する。

ステップ１１６０で、回線への雑音の入力位置を雑音レベル間の関係に依拠して推定する。推定はＯ＆Ｍデバイスで行う。

Ｏ＆ＭデバイスをＤＳＬＡＭに統合すれば、ステップ１１３０および１１５０は必要でないか、またはＤＳＬＡＭ内で行う。

図１２を参照すると、ＣＰＥで本発明を実施する方法は次の通りである。

ステップ１２１０で、雑音測定をＣＰＥの送信帯域内の周波数または周波数帯域で行う。

オプションとしてステップ１２２０で、測定結果は回線を経て伝達する。

（ステップ１２２０を実行しない場合、例えば測定結果を蓄積するのみとするのであれば、または測定結果をＣＰＥで使用することにするのであれば、測定結果は例えばどこかに伝達するか、または別の方法で伝達するか、若しくは伝達しない。）
図１３を参照すると、ＤＳＬＡＭで本発明を実施する方法は次の通りである。

ステップ１３１０で、雑音測定をＤＳＬＡＭの送信帯域内の周波数または周波数帯域で行う。

図１４を参照すると、Ｏ＆Ｍデバイスで本発明を実施する方法は次の通りである。

ステップ１４１０で、ＣＰＥにより行う回線のＣＰＥ端の周波数または周波数帯域における雑音測定結果は回線を介して受信する。周波数または周波数帯域はＣＰＥまたはＤＳＬＡＭの送信帯域内に入る。

ステップ１４２０で、ＤＳＬＡＭにより行う回線のＤＳＬＡＭ端の同一周波数または周波数帯域における雑音測定結果を受信する。

ステップ１４３０で、回線への雑音の入力位置推定をＯ＆Ｍデバイスにより行う。

オプションステップ１４４０で、回線への雑音の入力点雑音レベルに関して推定を行う。

上記の方法は図１０によるシステムにおいて実施することができる。

Ｏ＆Ｍデバイス１５０は一般的にはワークステーションまたは類似コンピュータである。ＣＰＥから雑音測定結果を受信するデバイスにはプログラムコードが存在するであろう。本結果はＣＰＥ１２０から回線を経てＤＳＬＡＭ１１０に、次いでさらにデバイス１５０に一般には送信する。ＤＳＬＡＭ１１０から測定結果を受信するコード、および通信回線への雑音の入力位置推定を第１のおよび第２の雑音レベル測定結果間の関係に依存して生成するプログラムコードも存在するであろう。回線への雑音の入力点の雑音レベル推定プログラムコードはオプションとしても存在しうる。

別の実施形態では、デバイス１５０の機能はＤＳＬＡＭ１１０に統合する。

ＣＰＥ１２０は１つ以上のＣＰＥの送信帯域で雑音レベル測定を行うか、または別途行うようにするプログラムコードを有することができる。測定をフィルタ通過帯域で行うように、測定を行う任意のフィルタを正しく適用すべきである。回線を経る測定結果の送信プログラムコードも存在しうる。

ＤＳＬＡＭ１１０は１つ以上のＤＳＬＡＭの送信帯域で雑音レベル測定を行うか、または別途行うようにするプログラムコードを有することができる。測定をフィルタ通過帯域で行うように、測定を行う任意のフィルタを正しく適用すべきである。ＣＰＥ１２０からの測定結果の受信プログラムコード並びにＯ＆Ｍデバイス１５０への測定結果の送信コードも存在するであろう。本結果はＤＳＬＡＭ１１０における測定のものでありうるか、またはＣＰＥ１２０から受信することができる。

ＡＤＳＬ２（＋）補遺Ｍをサポートするハードウェアによりループ診断を実行する場合、サブキャリア３２乃至６４をループ両端に報告するが、送信帯域と受信帯域とを分離するモデムにより使用する高域通過フィルタおよび低域通過フィルタはループの片端または両端の測定値を過剰に減衰させる。換言すれば、周波数ドメインの重複はフィルタ通過帯域に対してではなくフィルタ端についてのみであり、これは実用目的には使用できないことを意味する。

受信機の通過帯域の外側では、報告結果は静穏回線雑音（クワイエットラインノイズ）よりむしろ受信機雑音を反映する。

従ってたとえ送信帯域の一部であるトーンを報告できるとしても、測定は受信帯域フィルタを通じて行われ、そのため送信帯域のトーンはそれ故フィルタ通過帯域外にある。一般に、測定周波数は測定を行ったフィルタ通過帯域内に入るべきである。

以上の方法をＣＰＥおよびＤＳＬＡＭまたはそのいずれかに実装する場合、次の手法を取り、既存機能を適する程度に再使用することができる。

−ループ両端で全使用サブキャリアのＱＬＮを測定する修正ループ診断機構を実装する。

−送信帯域において測定するようにするシングルエンド回線試験（ＳＥＬＴ）雑音測定によりＱＬＮをループ診断から補完する、例えば（ループ診断がＣＰＥ雑音測定結果のみを与える）ダウンストリーム周波数における雑音ＰＳＤを測定するようにするＤＳＬＡＭ ＳＥＬＴを使用する。

−ループ両端、即ちＤＳＬＡＭ ＳＥＬＴおよびＣＰＥ ＳＥＬＴ双方における適合化ＳＥＬＴ雑音測定を使用する。

第１の解決策は少なくとも理論において明白であるが、恐らく相互動作性の課題につながる既存標準の変更を必要とする。また全既存ハードウェアが送信帯域に関して測定するようにはできない。例えば代表的ＡＤＳＬ２＋ＤＳＬＡＭは第１の６４ (アップストリーム) トーンについて測定(受信)するようにすることができるのみである一方、５１２トーンで送信するようにすることができる。この状況がＶＤＳＬ２により改善するのはＶＤＳＬ２モーデが幾つかの異なる帯域計画をサポートしなければならないからである、これはハードウェアがより柔軟でなければならず、より広い周波数帯域に亘る受信を許容しなければならないことを意味する。

第２の解決策は確かに実行可能であるが、第１の解決策と同じハードウェア制限の課題にまた遭遇する。さらに現標準ではＣＰＥのアップストリーム帯域に対し雑音測定は利用可能でないであろうから、第２の解決策はダウンストリーム帯域の雑音入来位置決定をサポートするのみであろう。

第３の解決策は通信機により共にサポートする全サブキャリアの雑音位置決定を可能にするが、中央局（ＣＯ）側および顧客構内（ＣＰ）側双方における適合化ＳＥＬＴ測定を必要とする。Ｇ．回線試験（ＩＴＵ−Ｔ標準Ｇ．９９６．２）標準草案第一版は２００８年１２月にＩＴＵ-Ｔ ＳＧ１５／Ｑ４により同意されたが、ＳＥＬＴは現在なお標準化されていないことに注意すべきである。さらに第１の草案では、ＣＰＥ ＳＥＬＴの管理方法およびＤＳＬＡＭ側への測定結果の伝達方法についてはなお同意していない。しかしながら標準は近い将来において進展し続けるであろうと期待される。

以上に提示する３つの解決策の内、番号２はループ診断をサポートする既存ＣＰＥへの修正なく利用できる利点を有する。勿論、ＤＳＬＡＭはダウンストリーム(送信)帯域のＳＥＬＴ雑音測定をサポートするようにすべきである。

狭帯域雑音源の正確な位置決定のために、雑音源はループ両端で支配的であるべきである、即ち一定のサブキャリアについて測定する大多数の雑音はループ両端に同一ソースから到来しなければならない。

しかしながら該当しないとしても、少し正確でない推定でも大いに価値がありうる。

数値例
次の節は研究室実験の数値例を示し、本発明の可能性を実証することにする。

図２は回線事業者（ＣＯ）側の雑音測定の実験設定を示す。

図３は回線リモート（ＣＰ）側の雑音測定の実験設定を示す。

１７ＭＨｚ迄の全周波数帯域の利用例を示すことができるために、研究室実験を実行した。全帯域に亘る雑音を測定するようにするＶＤＳＬ２ ＤＳＬＡＭを使用して、構成上０．４ｍｍ電話ケーブル２００＋５００メートルを含むループ両側の雑音を測定した。第１に、図２の設定を使用して、ループＣＯ側の全帯域の雑音を測定し、第２に、うまく適合するＣＰＥが利用可能でなかったので、図３に従いＤＳＬＡＭをループ他端に移動させＣＰ側で測定した。後者は実際のシナリオでは非現実的ではあるが、以上で考察したように標準が進展すれば雑音位置決定法が有するであろう大きな可能性を視覚化するために行った。

第１の例で、平坦なＰＳＤレベル−９０ｄＢｍ／Ｈｚを伴う付加白色ガウシアン雑音（Additive White Gaussian Noise、ＡＷＧＮ）を総長７００ｍのループＣＯ側から５００ｍの所に注入した。雑音注入点は従ってループＣＰ側から２００ｍに位置する。図４はループ両側の受信雑音（ＮＯ（ｆ）およびＮＲ（ｆ））を示す。減衰はループの長い側で大きいので、受信雑音はＣＰ側よりＣＯ側で弱い。

このシナリオで、１ＭＨｚのケーブル減衰は２０．５ｄＢ／ｋｍであると既知であった。この情報およびケーブルが長さ７００ｍであったことにより、雑音注入点位置の推定に式（１１）の使用が可能である。この計算の結果、即ちループ各端から雑音注入点までの推定距離を図５に示す。図に見ることができるように、雑音位置をＣＰ側から２００ｍおよびＣＯ側から５００ｍの正確な位置に非常に近く推定している。高周波における誤りは雑音がＣＯ側でこれらの周波数に対し過剰に減衰し、従って注入雑音がＣＯ側測定時にもはや背景雑音に対し支配的でなかったからである。これは図４で雑音グラフが高周波で横ばいになるところに見ることができる。低周波におけるリップルは実験で使用する雑音注入器に起因する。

最後に式（１２）を使用して、図６に示すように注入点の雑音ＰＳＤを計算する。

雑音は全スペクトラムに対し平坦であると想像するが、再度ＣＯ側の弱い受信雑音信号の影響を高周波に見ることができる。低周波の−９０ｄＢｍ／ＨｚからのずれはＤＳＬＡＭにおける測定誤差、インピーダンス不整合および雑音発生器並びに雑音注入ボックスの較正不完全の組み合わせでありそうである。

ＤＳＬループで見つけることができる多分より一般的タイプの雑音はＲＦＩである。第１の例と同じループをそれ故再び使用したが、今度はそれぞれ１０ＭＨｚおよび１５ＭＨｚにＰＳＤレベル−６０ｄＢｍ／Ｈｚを持つ２つのＲＦＩピークをＣＯ側から５００ｍの所に注入した。

図７はループ各側の測定雑音を示す。１０および１５ＭＨｚの２つのＲＦＩピークをＣＯ側から５００ｍの所に注入した。測定結果はＣＯ側を丸印で、ＣＰＥ側を星印で印をつけている。

図８はＲＦＩ雑音位置推定結果を示す。１０および１５ＭＨｚのピークをＣＯ側から約５００ｍに正しく推定している。

５００ｍの所に注入するのはＲＦＩピークのみであるので、全ての他の周波数雑音はループ中間、即ち（背景雑音がループ両側に同一ＰＳＤを持つと仮定して）３５０ｍに位置するであろう。低周波の偏向はループＣＰ側により近い研究室のある他の雑音源に恐らく起因する。ＲＦＩピーク位置をＣＯ側から５００ｍに正しく推定している。

図９はソースで推定する雑音電力を示す。雑音源電力は式（１２）から計算した。

グラフはケーブル減衰に対応する傾斜を示すが、これは背景雑音がケーブル中央に近いソースから発生すると仮定するからである。ＲＦＩピークを大凡−６０ｄＢｍ／Ｈｚに十分よく推定している。

アルゴリズムは全雑音が雑音注入点から発生すると仮定するので、背景雑音をソースの雑音電力計算にも使用する。背景雑音はそれ故ループ端点から雑音注入点迄の減衰を補償し、従って雑音源の推定雑音グラフは減衰に対応する傾斜を示す。この例で、雑音ＰＳＤがＲＦＩピークを除いて低いことを図７に見ることができ、従って関心があるのは図９のピークのみである。これらは大凡−６０ｄＢｍ／ＨｚのＰＳＤを持つと正しく推定している。

非常に雑な位置推定はループ両端の雑音ＰＳＤ測定から既に入手することができる。精密な位置推定は雑音測定に加えてループ長および減衰情報もの利用により達成することができる。このタイプの情報はＳＥＬＴ、ＤＥＬＴまたは類似の方法から良い精度により推定できる。

Claims (20)

1. 通信伝送回線（１００）への雑音の入力位置推定方法であって、
   前記回線は前記回線の第１の端に接続する第１のＤＳＬ通信装置（１２０）および前記回線の第２の対向端に接続する第２のＤＳＬ通信装置（１１０）を有し、
   前記方法は、
   前記回線を介して、前記第１のＤＳＬ装置により行う前記伝送回線の前記第１の端における第１の雑音レベル測定の結果を受信するステップ（１４１０）と、
   前記第２のＤＳＬ装置により行う前記伝送回線の前記第２の端における第２の雑音レベル測定の結果を受信するステップ（１４２０）と
   を含み、
   前記第１の雑音レベル測定結果と前記第２の雑音レベル測定結果との間の関係に依拠して、前記伝送回線への雑音の入力位置の推定値を生成するステップ（１４３０）を有しており、前記第１の雑音レベル測定および前記第２の雑音レベル測定は同一周波数または同一周波数帯域で行われ、前記周波数または周波数帯域が前記第１のＤＳＬ装置および前記第２のＤＳＬ装置の少なくとも一方の送信帯域内に入ることを特徴とする方法。
2. 位置の推定値を、
   ｄ_Ｒ＝[ｄ＋（Ｎ_Ｒ（ｆ）−Ｎｏ（ｆ））ｄ／Ｈ（ｆ）]＊１／２
   として生成し、
   ｄ_Ｒは前記第１の端から前記推定位置までの距離であり、ｄは前記第１の端から前記第２の端までの前記回線長であり、Ｎ_Ｒ（ｆ）は前記第１の端の周波数ｆにおける前記測定雑音レベルであり、Ｎｏ（ｆ）は前記第２の端の周波数ｆにおける前記測定雑音レベルであり、Ｈ（ｆ）は周波数ｆにおける前記第１の端から前記第２の端への前記伝送回線伝達関数の大きさであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 請求項２の前記方法を幾つかの異なる周波数に適用し、それにより取得する前記幾つかの位置の推定結果から有望な位置の推定値を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記第１の雑音レベル測定結果と前記第２の雑音レベル測定結果との間の前記関係に依拠して前記回線への雑音の前記入力位置の前記雑音電力スペクトル分布の推定値を生成するステップ（１４４０）をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記雑音電力スペクトル分布（ＰＳＤ）の前記推定値を、
   Ｎ（ｆ）＝Ｎ_Ｒ（ｆ）−ｄ_Ｒ＊Ｈ（ｆ）／ｄ
   として生成することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記第１のＤＳＬ通信装置（１２０）がｘＤＳＬ ＣＰＥであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記第２のＤＳＬ通信装置（１１０）がｘＤＳＬ ＤＳＬＡＭであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の方法。
8. ｘＤＳＬがＶＤＳＬ２であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の方法。
9. 通信伝送回線（１００）への雑音の入力位置推定デバイス（１５０）であって、
   前記回線は前記回線の第１の端に接続する第１のＤＳＬ通信装置（１２０）および前記回線の第２の対向端に接続する第２のＤＳＬ通信装置（１１０）を有し、
   前記デバイスは、
   前記回線を介して、前記第１のＤＳＬ装置により行う前記伝送回線の前記第１の端における第１の雑音レベル測定の結果を受信する手段と、
   前記第２のＤＳＬ装置により行う前記伝送回線の前記第２の端における第２の雑音レベル測定の結果を受信する手段と
   を含み、
   前記第１の雑音レベル測定結果と前記第２の雑音レベル測定結果との間の関係に依拠して前記伝送回線への雑音の入力位置の推定値を生成する手段を含み、前記第１の雑音レベル測定および前記第２の雑音レベル測定は同一周波数または同一周波数帯域で行われ、前記周波数または周波数帯域が前記第１のＤＳＬ装置および前記第２のＤＳＬ装置の少なくとも一方の送信帯域内に入ることを特徴とするデバイス。
10. 前記第１の雑音レベル測定結果と前記第２の雑音レベル測定結果との間の前記関係に依拠して前記回線への雑音の前記入力位置の前記雑音電力スペクトル分布の推定値を生成する手段をさらに有することを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
11. ＤＳＬ通信装置（１１０、１２０）であって、前記装置の少なくとも１つの送信帯域の静穏回線雑音（ＱＬＮ）の測定に適合したことにより請求項１に記載の前記方法の使用に適したことを特徴とするＤＳＬ通信装置（１１０、１２０）。
12. データ受信またはデータ送信に使用する全周波数においてＱＬＮを測定するようにすることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記装置がｘＤＳＬ ＣＰＥ（１２０）であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の装置。
14. 前記装置がｘＤＳＬ ＤＳＬＡＭ（１１０）であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の装置。
15. ｘＤＳＬがＶＤＳＬ２であることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の装置。
16. 前記送信帯域のＱＬＮの測定は、前記測定を行う任意のフィルタの通過帯域で行うようにすることを特徴とする請求項１１乃至請求項１５の何れか一項に記載の装置。
17. 請求項１１乃至請求項１６の何れか一項に記載のＤＳＬ通信装置（１２０、１１０）により少なくとも１つの前記装置の送信帯域におけるＱＬＮを測定するステップ（１２１０、１３１０）を含むことを特徴とする方法。
18. 前記ＱＬＮを、データ受信またはデータ送信に使用する全周波数において測定することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記送信帯域におけるＱＬＮの測定は前記測定を行う任意のフィルタの前記通過帯域で行うことを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の方法。
20. 通信伝送回線（１００）への雑音の入力位置推定方法であって、
    ＤＳＬ ＣＰＥ（１２０）により前記伝送回線の第１の端の第１の周波数または周波数帯域における第１の雑音レベルを測定し（１１１０）、前記回線を経て前記回線の対向端のＤＳＬＡＭ（１１０）に前記雑音レベルを伝達するステップ（１１２０）と、
    前記ＤＳＬＡＭにより前記伝送回線の対向端の前記第１の周波数または周波数帯域における第２の雑音レベルを測定するステップ（１１４０）と、
    前記第１の雑音レベルと前記第２の雑音レベルとの間の関係に依拠して前記伝送回線への雑音の入力位置を推定するステップ（１１６０）と
    を含み、
    前記周波数または周波数帯域が前記ＣＰＥおよび前記ＤＳＬＡＭの少なくとも一方の送信帯域内に入ることを特徴とする方法。

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