(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブチャネル、最大容量割り当て、及び１ビット以上の処分可能なビット容量を有するマルチキャリア通信チャネルのためのビットローディング割り当てを識別する方法において、
他のサブチャネルのビットローディングに関して最大のビットローディングを有するサブチャネルを識別するステップと、
前記の識別されたサブチャネルのビットローディングを少なくとも１ビットだけ減分することにより前記の識別されたサブチャネルと他のサブチャネルとの間のビットローディング差を低減するステップと、
処分可能なビット容量を、前記の識別されたサブチャネルのローディングが減分されたビット数だけ減分するステップと、
サブチャネルのビットローディング同士間の所望の程度の等化が達成されるまで、前記の識別するステップ及び前記減分するステップを反復することによりマルチキャリア通信チャネルのためのビットローディング割り当てを生成するステップと
を備える方法。
【請求項２】
前記ステップは、マルチキャリア通信システムのトランシーバに含まれるプロセッサにより実行される１組のコード又は命令により実行される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
同じ最大のビットローディングを有する複数のサブチャネルに応じて、前記の識別するステップは更に、
同じ最大のビットローディングを有するサブチャネルの１つを事前定義された選択手法に基づいて選択するステップを含む
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記の識別されたサブチャネルのローディングが減分されるビット数は、マルチキャリア通信チャネルのサブチャネル数、マルチキャリア通信チャネルの処分可能なビット容量及びマルチキャリア通信チャネルと関連するビットマップのうちの少なくとも１つに依存する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
マルチキャリア通信チャネルに動作的に結合された遠隔トランシーバへビットローディング割り当てを送信することにより前記遠隔トランシーバがビットローディングを実行する際にビットローディング割り当てを用いることを可能にするステップを更に備える、請求項１記載の方法。
【請求項６】
サブチャネルのビットローディング同士間の所望の程度の等化は、処分可能なビット容量がゼロであるとき達成される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記方法により生成されたビットローディング割り当てが、前記マルチキャリア通信チャネルの感度を非定常雑音まで下げる、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記マルチキャリア通信チャネルは、伝送回線を介して相互に結合されたＡＤＳＬ付録Ｃトランシーバ対を用いて実現される、請求項１記載の方法。
【請求項９】
マルチキャリア通信チャネルが実効的に２つの異なるチャネルであり、一方のチャネルがＦＥＸＴ時間チャネルであり、他方のチャネルがＮＥＸＴ時間チャネルであり、
各実効的チャネルは、それに関して前記方法が動作する独特の最大容量割り当てを有することによりＦＥＸＴ時間チャネルに対する第１のビットローディング割り当てを且つＮＥＸＴ時間チャネルに対する第２のビットローディング割り当てを生成する
請求項１記載の方法。
【請求項１０】
マルチキャリア通信チャネルの最大容量割り当ては、ビットローディング訓練セッションの間に準備されたビットマップから導出される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
マルチキャリア通信チャネルの最大容量割り当ては、それに関して前記方法が動作するビット・ベクトルの形式である、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
複数のサブチャネルを有するマルチキャリア通信チャネルに対するビットローディング割り当てを識別する方法において、
各サブチャネルにより送信されることができる最大ビット数を計算するステップと、
各サブチャネルにより送信されることができる最大ビット数を最も近い完全なビットに丸めるステップと、
マルチキャリア通信チャネルにより送信されることができる最大ビット数を、各サブチャネルにより送信されることができる丸められた最大ビット数に基づいて計算するステップと、
マルチキャリア通信チャネルの目標負荷を決定することにより、マルチキャリア通信チャネルにより送信されることができる最大ビット数とマルチキャリア通信チャネルの目標負荷との間のデルタ値を表す処分可能な容量を規定するステップと、
最大の負荷されたサブチャネルを識別するステップと、
最大の負荷されたサブチャネルを少なくとも１ビットだけ減分するステップと、
デルタ値を減分するステップと、
デルタ値がゼロになるまで前記識別するステップ及び前記減分するステップを反復することにより、マルチキャリア通信チャネルの感度を非定常雑音まで下げるステップと、
を備える方法。
【請求項１３】
各サブチャネルにより送信されることができる最大ビット数、及びマルチキャリア通信チャネルにより送信されることができる最大ビット数が、ビットローディング訓練シークエンスから結果として生じたビットマップから導出され、
前記ビットマップは、マルチキャリア通信チャネルの信号対雑音比を特徴付ける、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
マルチキャリア通信チャネルの目標負荷は、システム構成の選択に基づく、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
マルチキャリア通信チャネルが、ディジタル・マルチトーン変調を用いて実現される請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
２つ以上の最大の負荷されたサブチャネルを識別することによりなされるべき選択を要求することに応じて、前記方法は更に、
各サブチャネルに対する丸めの誤差を計算するステップと、
最大の丸めの誤差を有する最大の負荷されたサブチャネルを選択するステップとを含む、
請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
２つ以上の最大の負荷されたサブチャネルを識別することによりなされるべき選択を要求することに応じて、前記方法は更に、事前定義された選択手法に基づいて最大の負荷されたサブチャネルを選択するステップを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
複数のサブチャネル及び１ビット以上の処分可能な容量を有するマルチキャリア通信チャネルに対するビットローディング割り当てを識別するトランシーバにおいて、
処分可能なビット容量がゼロになるまで最大のビットローデイングを有するサブチャネルを選択的に減分することによりサブチャネルのビットローディングを等化することにより、マルチキャリア通信チャネルに対するビットローディング割り当てを生成するビットローディング割り当てモジュールを備えるトランシーバ。
【請求項１９】
前記ビットローディング割り当てモジュールに動作的に結合され、且つマルチキャリア通信チャネルを特徴付けるビットマップから最大容量割り当てを導出するシンボル決定及びシンボル対ビット復号器モジュールを更に備える、請求項１８記載のトランシーバ。
【請求項２０】
最大のビットローデイングを有するサブチャネルは、マルチキャリア通信チャネルのサブチャネル数、マルチキャリア通信チャネルの処分可能なビット容量、及びマルチキャリア通信チャネルと関連したビットマップのうちの少なくとも１つに応じて複数のビットだけ減分される、請求項１８記載のトランシーバ。
【請求項２１】
最大のビットローデイングを有するサブチャネルは一時に１ビット減分される、請求項１８記載のトランシーバ。
【請求項２２】
処分可能なビット容量は、最大のビットローデイングを有するサブチャネルの減分の結果としてはゼロより下になることができない、請求項１８記載のトランシーバ。
【請求項２３】
ビットローディング割り当ては、トランシーバがマルチキャリア通信チャネルの感度を非定常雑音まで下げる点で増強される、請求項１８記載のトランシーバ。
【請求項２４】
マルチキャリア通信チャネルは実効的に２つの異なるチャネルであり、一方のチャネルはＦＥＸＴ時間チャネルであり、他方のチャネルはＮＥＸＴ時間チャネルであり、
各実効的チャネルは、それに関して前記ビットローディング割り当てモジュールが動作する独特の最大容量割り当てを有することによりＦＥＸＴチャネルに対して第１のビットローディング割り当てを且つＮＥＸＴチャネルに対して第２のビットローディング割り当てを生成する
請求項１８記載のトランシーバ。
【請求項２５】
ビットローディング割り当ては、それに関してビットローディング割り当てモジュールが動作するビット・ベクトルの形式である、請求項１８記載のトランシーバ。
【請求項２６】
前記ビットローディング割り当てモジュールは、事前定義された選択手法に基づいて減分するための高いビットロード・サブチャネルを選択する、請求項１８記載のトランシーバ。
【請求項２７】
複数のサブチャネル、最大容量割り当て、及び１ビット以上の処分可能なビット容量を有するＡＤＳＬ付録Ｃマルチキャリア通信チャネルに対するビットローディング割り当てを識別する方法において、
他のサブチャネルのビットローディングに対して最大のビットローディングを有するサブチャネルを識別するステップと、
前記の識別されたサブチャネルのビットローディングを少なくとも１ビットだけ減分することにより前記の識別されたサブチャネルと前記他のサブチャネルとの間のビットローディング差を低減するステップと、
処分可能なビット容量を、前記の識別されたサブチャネルのローディングが減分されたビット数だけ減分するステップと、
処分可能なビット容量がゼロになるまで前記識別するステップ及び前記減分するステップを反復することにより、ＡＤＳＬ付録Ｃマルチキャリア通信チャネルの感度を非定常雑音まで下げるビットローディング割り当てを生成するステップと、
を備える方法。
【請求項２８】
ＦＥＸＴチャネル、ＮＥＸＴチャネル及び全体目標ビット容量を有するＡＤＳＬ付録Ｃマルチキャリア通信チャネルに対するビットローディング割り当てを識別する方法において、
全体目標ビット容量が達成されるまでＦＥＸＴチャネル及びＮＥＸＴチャネル対して割り当てられたビットを等化することにより、ＦＥＸＴチャネルに対する目標ビット容量、及びＮＥＸＴチャネルに対する目標ビット容量を識別するステップと、
ＦＥＸＴチャネルの他のサブチャネルのビットローディングに対する最大ビットローディングを有するサブチャネルを識別し、
前記の識別されたサブチャネルのビットローディングを少なくとも１ビットだけ減分することにより、前記の識別されたサブチャネルと前記他のサブチャネルとの間のビットローディング差を低減し、且つ
ＦＥＸＴチャネルに対する目標ビット容量が達成されるまで前記の識別するステップ及び前記の減分するステップを反復することにより、ＦＥＸＴチャネルの感度を非定常雑音まで下げるビットローディング割り当てを生成する
ことにより、ＦＥＸＴチャネルに含まれるサブチャネルに対して割り当てられたビットを等化するステップと、
ＮＥＸＴチャネルの他のサブチャネルのビットローディングに対する最大ビットローディングを有するサブチャネルを識別し、
前記の識別されたサブチャネルのビットローディングを少なくとも１ビットだけ減分することにより、前記の識別されたサブチャネルと前記他のサブチャネルとの間のビットローディング差を低減し、且つ
ＮＥＸＴチャネルに対する目標ビット容量が達成されるまで前記の識別するステップ及び前記の減分するステップを反復することにより、ＮＥＸＴチャネルの感度を非定常雑音まで下げるビットローディング割り当てを生成する
ことにより、ＮＥＸＴチャネルに含まれるサブチャネルに対して割り当てられたビットを等化するステップと
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願に対する相互参照］
本出願は、２０００年３月１４日付けで出願された米国仮り出願Ｎｏ．６０／１８９，２０９の恩恵を主張するものであり、その出願は本明細書に援用されている。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は、通信システムに関し、特に非定常雑音を受け易いマルチキャリア通信チャネルのためのビットローディングを実行することに関する。
【０００３】
［発明の背景］
国際電気通信連合の通信標準セクション（「ＩＴＵ−Ｔ」と記す。）は、通信産業の標準化を容易にするための勧告を与える。これらのうちの２つの勧告は、それぞれＧ．９９２．１及びＧ．９９２．２と呼ばれる。勧告Ｇ．９９２．１は、８．１９２ｍｂｉｔ／ｓまでの下り（加入者に向けた）の速度で且つ６４０ｋｂｉｔ／ｓまでの上り（中央局又はネットワーク管理者に向けた）の速度でのネットワーク・アクセスのためのＡＤＳＬ産業標準である非対称ディジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）トランシーバに言及する。他方、勧告Ｇ．９９２．２は、Ｇ．９９２．１ＡＤＳＬトランシーバのより低いデータ速度ヴァージョンであるＡＤＳＬトランシーバに言及する。下り方向の１．５ｍｂｉｔ／ｓまでのビット・レート及び上りの５１２ｋｂｉｔ／ｓまでのビット・レートは、この標準を用いて可能である。一般的に、そのようなトランシーバは、それらがデータをインターネットのような高トラフィック・ネットワークを介して通信するための実際的な解法を提供するので、普及している。
【０００４】
Ｇ．９９２．１及びＧ．９９２．２の両方は、時分割方向制御伝送方式−統合サービス・ディジタル網（ＴＣＭ−ＩＳＤＮ）雑音環境の下でのＡＤＳＬトランシーバのための特別の勧告を規定する付録Ｃを有する。これらのそれぞれの付録の各々は、その全体を本明細書に援用されている。「付録Ｃ」に対する参照が、Ｇ．９９２．１及びＧ．９９２．２のうちのいずれか又はその両方に対して行われる。ＴＣＭ−ＩＳＤＮは、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９６１付録ＩＩＩに定義されている。この勧告もその全体を本明細書に援用されている。勧告Ｇ．９６１付録ＩＩＩは、２つのトランシーバ間のデータの送信（及び受信）がＴＣＭ−ＩＳＤＮタイミング基準（ＴＴＲ）と呼ばれる４００Ｈｚクロックの制御の下で実行されるピンポン・スキームを記述する。Ｇ．９９２．１及びＧ．９９２．２付録Ｃトランシーバは、信号をこのＴＴＲ信号に基づいて送信及び受信する。例えば、中央局トランシーバは、データ・ストリームをＴＴＲ期間の第１の半分で送信し、そして顧客トランシーバは、基本的にＴＴＲ期間の第２の半分に送信する。そのようなピンポン・スキームは、特に、ケーブル束内にある品質の劣る絶縁物（例えば、パルプ・ベースの絶縁物）の類似物に起因した高いクロストーク干渉レベルを有する通信チャネルの文脈において有効である。なお、ケーブル束内にある品質の劣る絶縁物（例えば、パルプ・ベースの絶縁物）の類似物により、中央局及び顧客の両方のトランシーバからの同時送信を実行不可能にさせる。
【０００５】
Ｇ．９９２．１及びＧ．９９２．２標準は、それら両方が離散的マルチトーン（ＤＭＴ）変調技術と呼ばれるマルチキャリア変調スキームを用いる点で互いに類似している。ＤＭＴ変調は、上り及び下りの両方の通信に対して複数のキャリアを用いる。そのようなマルチキャリア・タイプのシステムにおいては、周波数分割多重化が多くの場合用いられ、そこにおいて上り及び下りの通信は、異なる周波数帯域で複数のキャリアを用いる一方、当該技術で既知のエコー・キャンセラを用いることによりスペクトルの重なりも可能である。単一のキャリアとは異なる多数のキャリアを用いて動作させることにより、使用可能なチャネル容量を最大化することにより、送信帯域幅の性能を最適化する。
【０００６】
事前定義された性能マージン及び所望のビット誤り率（ＢＥＲ）が与えられた場合、各キャリアがその最適ローディングで動作することを保証するため、ビットローディング・アルゴリズムを用いることができる。種々の通常のビットローディング技術が使用可能である。例えば、ＤＭＴベースのチャネルのための最適エネルギ分布を達成するため注水（ｗａｔｅｒ−ｐｏｕｒｉｎｇ）技術を用いることができる。しかしながら、そのような技術は、難しい計算（特にＤＳＬ応用において）を含み、そして信号集合体（コンステレーション）のサイズにおいて無限の粒状度を仮定することは実行不可能である。他方、ヒューズ−ハートグズ（Ｈｕｇｈｅｓ−Ｈａｒｔｏｇｓ）技術は、有限粒度のＤＭＴベースのローディング・アルゴリズムを与えるが、しかし特にＡＤＳＬ応用においては、処理時間が増大するという犠牲を伴って与える。
【０００７】
他の通常のビットローディング技術は、与えられる特定されたＢＥＲ（例えば、１０-7）にビン毎のベースでシステム雑音余裕を等化しようと試みる反復的アルゴリズムを含む。従って、一定の雑音余裕が全てのビンに対して仮定される。そのような技術は、定常雑音（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｎｏｉｓｅ）（例えば、付加白色雑音−ＡＷＧＮ）の下での最適な解法を与え得る一方、それらの技術は、非定常雑音（例えば、インパルス雑音）に対する次善の解法を与える。例えば、チャネルの各ビン上の非定常雑音の衝撃は、一般的に、各ビンのＳＮＲと関連付けられる。より大きい容量（例えば、ＳＮＲ曲線のピーク部分）を有するビンは、比較的低い容量（例えば、ＳＮＲ曲線の谷部分）を有するビンと比較して、そのような雑音により一層の悪影響を及ぼされる。この状況は、いつ非定常雑音と関連したチャネル障害が、ＢＥＲが目標ＢＥＲ（例えば、１０-7）より上に上昇するようにさせる雑音余裕より大きい量までＳＮＲを低減させるかにとって特に重要である。
【０００８】
従って、必要とされることは、非定常雑音が存在する中でマルチキャリア通信チャネルに対して改善されたビットローディングを与える技術である。
【０００９】
［発明の概要］
本発明の一実施形態は、複数のサブチャネル及び１ビット以上の処分可能な容量を有するマルチキャリア通信チャネルに対するビットローディング割り当てを識別する方法を与える。この方法は、他のサブチャネルのビットローディングに対して最大ビットローディングを有するサブチャネルを識別するステップ、前記の識別されたサブチャネルのビットローディングを少なくとも１ビットだけ減分することにより前記の識別されたサブチャネルと他のサブチャネルとの間のビットローディング差を低減するステップ、及び処分可能なビット容量を、前記の識別されたサブチャネル・ローディングが減分されたビット数だけ減分するステップを含む。サブチャネル・ビットローディング同士間の所望の程度の等化が達成される（例えば、処分可能なビット容量がゼロになる）まで、前記識別するステップ及び前記減分するステップが反復され得て、それによりマルチキャリア通信チャネルに対するビットローディング割り当てを生成する。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、複数のサブチャネル及び１ビット以上の処分可能なビット容量を有するマルチキャリア通信チャネルに対するビットローディング割り当てを識別するトランシーバを与える。トランシーバは、サブチャネル・ビットローディング同士間の所望の程度の等化が達成されるまで（例えば、処分可能なビット容量がゼロとなるまで）高いビットロード・サブチャネルを選択的に減分することによりサブチャネルのビットローディング割り当てを発生するビットローディング割り当てモジュールを含む。マルチキャリア通信チャネルに対するビットローディング割り当てが生成される。
【００１１】
これら及び他の実施形態が発明の詳細な説明に記載されている。明細書に記載された特徴及び利点は、全てが包括的であるとは限らず、そして、特に、多くの追加の特徴及び利点が、図面、明細書及び特許請求の範囲を見て当業者に明らかになるであろう。更に、本明細書で用いられている用語は、主に、読みやすさ及び教示的目的のため選択され、発明的主題事項を限定するものでは無いことに留意すべきである。
【００１２】
［発明の詳細な説明］
図１は、本発明の一実施形態に従ってビットローディングを実行することができるＡＤＳＬトランシーバのブロック図である。トランシーバ１０は、送信器９０、アナログ・フロントエンド４４、ハイブリッド回路９１、クロック制御ユニット５８及び受信器９２から成る。図１に示される１つ以上の機能は、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により実現され得る。例えば、送信器９０及び／又は受信器９２は、ＤＳＰ技術により実行されることができる。更に、図１に示される１つ以上の機能は、ソフトウエア、ハードウエア、ファームウエア又はそれらの任意の組み合わせで実現され得る。当業者は、トランシーバ１０を構成する構成要素が個々のユニットとして図示されているが、構成要素の任意の組み合わせもまた単一の個別ユニットで実現され得ることを認めるであろう。例えば、送信器９０及び受信器９２は、単一のＤＳＰチップ又はチップ・セットで実現されることができる。トランシーバ１０は、顧客構内又は中央局のいずれかで用いられることができる。中央局の構成がこの事例に示されている。
【００１３】
概観
ハイブリッド回路９１は、２対４線変換を実行することにより、伝送回線からの双方向２線信号を２対の一方向伝送に変換する。１対は受信用であり、他の対は送信用である。ハイブリッド回路９１は、所望の伝送帯域外の望ましくない信号をフィルタリングで除くためのスプリッタを含むことができる。例えば、低周波数の通常の旧電話サービス（ＰＯＴＳ）信号はスプリッタにより阻止されることができ、それによりＰＯＴＳ信号は、当業者に周知のように高周波数ＡＤＳＬ信号と干渉しないであろう。ハイブリッド回路９１はまた、トランシーバ１０の電子機器を伝送回線から絶縁するための絶縁変圧器を含むことができる。
【００１４】
アナログ・フロントエンド４４は、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器及びディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器を含む（いずれの変換器も図示されていない）。ハイブリッド回路９１からアナログ・フロントエンド４４により受信された分離され、フィルタリングされた信号は、アナログからディジタルにＡ／Ｄ変換器により変換され、そして受信器９２に送られる。アナログ・フロントエンド４４は更に、受信器９２に送られた信号を最適化するための利得調整モジュールを備え得る。他方、送信器９０からの出力は、ディジタルからアナログにアナログ・フロントエンド４４の中のＤ／Ａ変換器により変換され、そしてフィルタリングされ、ハイブリッド回路９１に送られる。
【００１５】
送信器
送信器９０は、送信バッファ９６、スクランブラ１００、送信器レート変換器１０１、ビット対シンボル符号器１０２、ＩＦＦＴ変調器１０３、送信器フィルタ１０４及びバッファ１０６から成る。送信準備済みデータが、顧客データ端末装置から、又は電話会社ネットワークから受け取られ、そして送信バッファ９６によりバッファされる。
【００１６】
スクランブラ１００は、データ・パターンをランダム化するため入力データ・ビットを操作する。そのようなランダム化は、伝送性能を最適化するためである。スクランブリングはまた、繰り返しデータ・パターンの可能性を最小化する。一実施形態において、スクランブラ１００は更に、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号器モジュール及びインタリーバ・モジュールと組み合わされる。そのようなモジュールは、当該技術で周知のように、強固で効率的な送信を更に保証するため実現されることができる。
【００１７】
送信器レート変換器１０１を用いて、ユーザ・データ速度（それは通常、３２キロビット／秒（ｋｂｐｓ）の倍数である。）と物理層データ速度（それは必ずしも３２ｋｂｐｓの倍数でなくてもよい。）との間の差を等化するため、ダミー・ビットをスクランブルされたデータ・ストリームの中に挿入することができる。
【００１８】
ビット対シンボル符号器１０２は、送信器レート変換器１０１からビットのシークエンスを受け取り、そしてそれらを信号コンステレーション（ｓｉｇｎａｌｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）の中の信号点として符号化する。このプロセスは、一般的にビットローディングと呼ばれる。ＱＡＭ変調に対して、コンステレーションの中の各信号点が同相成分と直交成分とを有する二次元信号コンステレーションが用いられる。各サブチャネルの信号コンステレーションのサイズに応じて、各シンボルは複数のビットを担持する。例えば、６４ＱＡＭは、コンステレーションに６４点を有し、それは各シンボルにおいて、サブチャネルが６個のバイナリ・ビットを担持することができることを意味する。更に一層大きな信号コンステレーション（例えば、１２８点コンステレーション）を１シンボル当たりより多いビットを担持するため用い得る。送信されるビットの合計数は、各サブチャネルにより送信されるビット数の和である。一実施形態において、ビット対シンボル符号器１０２は更に、コーディング・ゲイン（ｃｏｄｉｎｇ  ｇａｉｎ）を得るためのたたみこみ符号器（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  ｅｎｃｏｄｅｒ）モジュールを含む。ビット対シンボル符号器１０２は、代替として、ビットローディング割り当てモジュール１１６を含んでよく、それは、本発明に従ってビットローディング割り当てを生成する。このビットローディング割り当てモジュール１１６は、受信器９２の文脈において説明されるであろう。
【００１９】
ビット対シンボル符号器１０２にはＩＦＦＴ変調器１０３が続き、該ＩＦＦＴ変調器１０３は、信号コンステレーション（例えばＱＡＭコンステレーション）を使用可能な送信サブチャネル上へ変調し、全てのサブチャネルを送信のため一緒に組み合わせる。
【００２０】
送信器９０の伝送速度は、シンボル当たりのビット合計数及びシンボル・レートの関数である、例えば、各サブチャネルが８ビット／シンボルを坦持する９６サブチャネルを４Ｋボー・シンボル・レートで用いると、４×９６×８＝３０７２ｋｂｉｔ／秒の伝送速度が達成される。ＦＥＸＴビットマップ・モードを用いる場合、ＴＣＭ−ＩＳＤＮ雑音に起因して、各送信方向はデータをその時間の１２６／３４０＝３７％のみに送る。従って、上記の例示的ケースの場合の平均伝送速度は、１１３８ｋｂｐｓ≒１１２０ｋｂｐｓ（３２ｋｂｐｓの最も近い倍数に丸めた）である。従って、１１２０ｋｂｐｓのユーザ・データ転送速度が達成される一方、物理層データは１１３８ｋｂｐｓである。送信器レート変換器１０１により挿入されたダミー・ビットは、上記２つの速度（レート）間の差を補償する。
【００２１】
送信器フィルタ１０４は、送信された信号を整形し、帯域外の信号成分を低減する。巡回プレフィックスが送信器フィルタ１０４の前に加えられ、受信器が符号間干渉を排除するのを助けるためシンボル間に分離を加えることができる。バッファ１０６は、送信のためフィルタリングされたサンプルを格納する。アナログ・フロントエンド４４のＤ／Ａ変換器は、サンプルをアナログ信号に変換する。次いで、それらのアナログ信号は、フィルタリングされ、増幅され、そしてハイブリッド回路９１を介して伝送回線に結合される。
【００２２】
クロック制御
中央局において、クロック制御ユニット５８は、バースト・クロック５６（これはまたＴＣＭ−ＩＳＤＮタイミング基準又はＴＴＲと呼ばれる。）を中央局ＴＣＭ−ＩＳＤＮバースト・タイミング制御回路（図示せず）から受け取る。ＴＴＲを用いて、中央局トランシーバ（ＡＴＵ−Ｃ）ローカル・クロック周波数にロックし、そのＡＴＵ−Ｃローカル・クロック周波数は、ＡＴＵ−ＣのＡ／Ｄ及びＤ／Ａサンプリング速度、及び送信器及び受信器シンボル・レートを制御する。ＡＴＵ−Ｃ送信器はまた、システムＴＴＲの位相をチェックし、そしてそのハイパーフレーム・ウインドウをＴＴＲにロックする。遠隔のトランシーバ（ＡＴＵ−Ｒ）において、受信器は、ＡＴＵ−Ｃ送信器から受信された信号を追跡し、ローカル・クロックをＡＴＵ−Ｃクロック周波数にロックする。ＡＴＵ−Ｒはまた、ＡＴＵ−Ｃから受信された信号からハイパーフレーム・パターンを検出し、そしてそのシンボル・カウンタをハイパーフレーム・パターンに対して整列する（ハイパーフレーム整列と呼ばれる。）。シンボル・カウンタは、シンボル・インデックスを追跡するため用いられ、そして各シンボルに対して１だけ増分される。カウンタは、それが３４５に達するとゼロにリセットされる。
【００２３】
受信器
受信器９２は、Ａ／Ｄバッファ１０７、時間領域等化器（ＴＥＱ）１０８、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）復調器１１０、周波数領域等化器（ＦＥＱ）１１３、シンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４、ビットローディング割り当てモジュール（ＢＡＭ）１１６、受信器レート変換器１１８、デスクランブラ１２０及び受信器バッファ１２２を含む。データは、伝送回線から受信され、ハイブリッド回路９１を介して処理され、アナログ・フロントエンド４４のＡ／Ｄ変換器によりそのディジタルの等価なものに変換される。Ａ／Ｄバッファ１０７は、アナログ・フロントエンド４４からディジタル信号を受け取る。
【００２４】
ＴＥＱ  １０８は時間領域におけるチャネル歪みを補償し、それにより通信チャネル及びＴＥＱ  １０８の組み合わされたインパルス応答は巡回プレフィックスの長さ内にある。ＴＥＱ  １０８に結合されているＦＦＴ復調器１１０は、全てのサブチャネルを分離し復調する。巡回プレフィックスは、ＴＥＱ  １０８の後に除去される。
【００２５】
ＦＦＴ復調器１１０の後で、ＦＥＱ  １１３は、各キャリアに対する振幅及び位相歪みに対する更に別の補償を与える（キャリアはまたビン又はサブチャネルと呼ばれる場合があることに留意されたい。）。従って、通信の各サブチャネルに対して１つのＦＥＱ  １１３がある。等化器の係数は、関連のサブチャネルの歪みを特徴付けし、そしてその歪みを補償するため用いることができる。
【００２６】
シンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４は、信号コンステレーションからのどの信号点が各サブチャネルにおける受信された信号を表すかを判断する。シンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４の実際の構造は、遠隔送信器により用いられる符号化スキームに応じて変わり得る。非符号化システム（ｕｎｃｏｄｅｄ  ｓｙｓｔｅｍ）に対して、シンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４のシンボル決定部分は、スライサであってよい。トレリス符号変調システムに対して、ビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号器をシンボル決定のため用いて、判断の信頼性を改善することができる。一般的に、ＦＥＱ等化器１１３の出力とシンボル決定の出力との差は、ＦＥＱ係数を調整するため用いることができる誤差信号である。
【００２７】
各シンボルにおいて、各サブチャネルは一連のビットを符号化することができるので、シンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４のシンボル対ビット復号器部分は、シンボルをバイナリ・ビットに変換する。従って、シンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４は、遠隔トランシーバの送信器９０のビット対シンボル符号器１０２により送信されたコンステレーションの中にロードされたビット・ストリームを回復するため用いられる。
【００２８】
シンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４はまた、ビットローディング割り当てモジュール１１６を含み（又はそれに対するアクセスを有し）、該ビットローディング割り当てモジュール１１６は、本発明に従ってビットローディング割り当てを改善する。ビットローディング割り当てモジュール１１６の機能は、図４を参照して詳細に説明される。図１に図示されている実施形態はビットローディング割り当てモジュール１１６をシンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４の一部として示しているが、ビットローディング割り当てモジュール１１６の機能を他のトランシーバの構成要素で又は内蔵モジュールで実行することができる。ビットローディング割り当てモジュール１１６は、代替として、以下に説明されるように送信器のビット対シンボル符号器１０２に対して作動的に結合されることができることに注目されたい。
【００２９】
受信器レート変換器１１８は、送信器レート変換器１０１により挿入されたダミー・ビットを取り除き、ユーザ・データ・ビットのみをデスクランブラ１２０へ通す。デスクランブラ１２０は、当該ビットを、それらが送信しているトランシーバのスクランブラ１００によりスクランブリングされる前のそれらの元の値に復元する。スクランブル解除されたビット・ストリームは、中央局の高速データ・ネットワークへ、又は顧客データ端末装置へ送られる前に、受信器バッファ１２２によりバッファされる。一実施形態において、デスクランブラ１２０は更に、強固で効率の良い伝送を保証するため、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）復号器モジュール及びデインタリーバ（ｄｅｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ）・モジュールと組み合わされる。
【００３０】
当業者は、図１に示されるトランシーバ１０が１つのあり得るトランシーバ形態のほんの一例であることを認めるであろう。他のトランシーバは、図面に特に表されていない構成要素（例えば、トーン・オーダリング・モジュール、ＣＲＣユニット、変調信号発生器）から構成されてよい。また、他のトランシーバは、図１に示される構成要素を含まなくてもよい。つまり、トランシーバの形態は、特定の応用（例えば、ＡＤＳＬベースの応用）のような要因に依存する。また、トランシーバの動作モード（例えば、データ・モード、ＴＥＱ訓練モード、ビットローディング最適化モード、ＦＥＱ訓練モード）に応じて、図示された種々の構成要素が実際に作用したり又はしなかったりすることに注目されたい。例えば、スクランブラ１００、送信器レート変換器１０１、デスクランブラ１２０及び受信器レート変換器１１８は、一般的に、トランシーバ１０が訓練されそして等化された後のデータ・モードでのみ用いられる。本発明の原理は、マルチキャリア・ベースのシステムに適用することができ、そして、いずれの１つの特定のシステム又はトランシーバタイプに限定されることを意図するものではない。
【００３１】
図２ａは、ＴＣＭ−ＩＳＤＮ伝送回線のためのタイミング図を図示する。時間期間又はウインドウ２２の間に、データが、中央局のＴＣＭ−ＩＳＤＮトランシーバから顧客構内のＴＣＭ−ＩＳＤＮトランシーバへ送信される。下りデータは、ウインドウ２４の間に顧客構内の遠隔トランシーバに到達する。休止は、この下り送信が完了した後に起こる。この休止は、時にＴＴＲのターンアラウンド期間と呼ばれる。ウインドウ２６の間に、上りデータは、顧客構内のトランシーバから遠隔の中央局トランシーバに送信される。上りデータは、受信ウインドウ２８の間に中央局の遠隔トランシーバに到達する。いずれの特定の時間に、ＴＣＭ−ＩＳＤＮ回線の一方の端のみが送信しつつあり、一方他方の端は受信しつつある。エコー・キャンセルは、送信された信号のエコーを取り除く必要がないので必要がない。そのようなＴＣＭ−ＩＳＤＮシステムはそのＴＣＭ−ＩＳＤＮシステムでのクロストークを低減するため効果的である一方、同じケーブル束で動作するＡＤＳＬシステムはまたＩＳＤＮ回線からのクロストークの下で実行しなければならない。
【００３２】
図２ｂは、同期して送信している幾つかのＩＳＤＮ回線からの中央局におけるクロストーク干渉の一例図を示す。通常の銅伝送線で一緒に束ねられている種々のワイヤ対間のクロストーク干渉は、チャネル悪化に対する主要な要因である。一般的に、クロストーク干渉は、２つのグループ、即ち近端クロストーク（ＮＥＸＴ）及び遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）のうちの１つに属する。ＮＥＸＴは、伝送回線の同じ端から送信される隣接回線における信号により引き起こされるクロストークであり、一方ＦＥＸＴは、伝送回線の遠端から送信される隣接回線により引き起こされるクロストークである。ＮＥＸＴは通常ＦＥＸＴよりはるかに強い。ＦＥＸＴ雑音下でのＡＤＳＬシンボルはＦＥＸＴシンボルと呼ばれ、一方他のシンボルはＮＥＸＴシンボルと呼ばれる。
【００３３】
ＦＥＸＴビットマップ・モード付録Ｃトランシーバは、送信及び受信をＴＣＭ−ＩＳＤＮタイミング基準（ＴＴＲ）に対して同期化し、それにより受信器は、信号対雑音比がより高いＦＥＸＴ時間に信号を受信し、一方その受信器は、信号対雑音比が低いＮＥＸＴ時間において、信号を受信しない（例えば、ＦＥＸＴビットマップ・モード（これはまた単一のビットマップ・モードと呼ばれる。）において）か、又はより低いデータ転送速度で（例えば、デュアル・ビットマップ・モードにおいて）信号を受信する。そこで、ＡＤＳＬトランシーバは、周期的に変わるレベルを有するＴＣＭ−ＩＳＤＮクロストーク雑音環境下で機能する。
【００３４】
一般的に、中央局のトランシーバは、ＮＥＸＴ雑音をＩＳＤＮからＴＴＲ期間の一方の半分（例えば、時間期間２２）において受信し、そしてＦＥＸＴ雑音をＩＳＤＮからＴＴＲ期間の他方の半分（例えば、時間期間２８）において受信する。他方、顧客構内の遠隔トランシーバは、ＦＥＸＴ雑音をＩＳＤＮからＴＴＲ期間の第１の半分に受信し、そしてＮＥＸＴ雑音をＩＳＤＮからＴＴＲ期間の第２の半分に受信する。図２ａ及び図２ｂに示されるように、データのバーストは、中央局から遠隔サイトへ時間期間２２の間に送られる。ＮＥＸＴは、中央局のトランシーバが全て送信しているので、送信期間２２の間に中央局側で特に強い。時間期間２８の間に、中央局のこれらのトランシーバは送信してなく、中央局での干渉は主にＦＥＸＴである。なお、そのＦＥＸＴは、それが伝送回線の長さにより減衰されるので、ＮＥＸＴ雑音より弱い。
【００３５】
付録Ｃは、デュアル・ビット・レートを有するデータ・ストリームを与えるためＴＴＲに対して同期されるハイパーフレーム・パターンと同期して切り替えられるデュアル・ビットマップを与えるデュアル・ビットマップ・モード（ＤＢＭ）符号化方法を規定する。この方法は、短いローカル・ループ（例えば、約２キロメートルより短い）に対して、チャネルの信号対雑音比（ＳＮＲ）が、ＮＥＸＴ干渉の間に、データを低いビット・レートで送信するに十分なほど高くできるという観察に基づいている。従って、ある一定の条件下で、ＤＢＭは、それぞれＮＥＸＴ及びＦＥＸＴ干渉の下で異なるビット・レートを採用することにより、ＴＣＭ−ＩＳＤＮトランシーバの全二重動作を可能にする。この意味において、ＴＣＭ−ＩＳＤＮ環境におけるＤＢＭの下で動作する通信チャネルは、実効的に２つの通信チャネルであり、即ち一方はＦＥＸＴチャネルであり、他方はＮＥＸＴチャネルである。
【００３６】
しかしながら、より長いローカル・ループに対しては、ＮＥＸＴ時間の間のＳＮＲは、通常、トランシーバがいずれのデータを送るには低すぎる。従って、そのケースにおいては、データ送信はＦＥＸＴ時間においてのみ生じる。これは、符号化のＦＥＸＴビットマップ・モード（ＦＢＭ）と呼ばれ、また単一ビットマップ・モード（ＳＢＭ）と呼ばれる。ＦＢＭ符号化を用いて、中央局及び遠隔トランシーバは、データをＦＥＸＴ時間においてのみ送信しており、そしてデータを同時に送信しない（半二重モード）。
【００３７】
ＤＢＭ符号化において、送信されるべきシンボルを符号化するため用いられるビットマップを変えることによりビット・レートを変えることができる。当業者により理解されるように、「ビットマップ」は、シンボルの中の各サブチャネルの中に符号化されることができるビット数を決定する。「シンボル」は、トランシーバにより送信される情報の基本単位である。シンボルの中の各サブチャネルの中に符号化されるビット数は、通信チャネルの品質により制限される。通信チャネルの品質は、そのＳＮＲにより表すことができる。従って、ＤＢＭを採用するシステムは、異なるデータ速度を与えるため２つのビットマップ、即ちＮＥＸＴ時間に対する１ビットマップ及びＦＥＸＴ時間に対する１ビットマップを含む。他方、ＦＢＭを採用するシステムは、いずれのデータ信号もＮＥＸＴ時間に送信されないので、１ビットマップ（例えば、ＦＥＸＴビットマップ）のみを必要とする。
【００３８】
図３は、全二重通信チャネルに対するＦＥＸＴ及びＮＥＸＴビットマップを図示する。この通信チャネルは、例えば、ＴＣＭ−ＩＳＤＮ雑音環境の下でＤＢＭ符号化を採用する１対のＡＤＳＬ付録Ｃトランシーバにより実行され得る。一般的に、そのようなＡＤＳＬ付録Ｃトランシーバ対は、２つの異なるチャネルについて実効的に訓練し動作する。詳細には、２つの異なるチャネルは、実際に、クロストーク雑音の２つの異なるタイプの下で動作する同じチャネルである。第１のチャネル（チャネルＡ）はＮＥＸＴ時間の間に存在し、一方第２のチャネル（チャネルＢ）はＦＥＸＴ時間の間に存在する。他のマルチキャリア通信システムはただ１つの実効的チャネルを持ち得ることに注目されたい。
【００３９】
図３に示されるように、これらの実効的チャネルの各々は、特定のＳＮＲ曲線と関連している。このＳＮＲ曲線又はパターンは、１つのトランシーバの受信器がビットローディング訓練シークエンスの間に、一方のトランシーバ（そのトランシーバ対に含まれる。）の送信器から訓練信号を受信するとき（例えば、付録Ｃのメドレイ（Ｍｅｄｌｅｙ）送信信号期間）、他方のトランシーバの受信器により特徴付けられることができる。次いで、各サブチャネルが担持することができる最大ビット数は、そのサブチャネルに対応するＳＮＲに基づいて受信器により決定されることができる。そのようなＳＮＲギャップ及び所望の性能マージンのような他の要因をまた用いて、各サブチャネルが担持することができる最大ビット数を決定し得る。サブチャネル・ビット容量の結果として生じるパターンは、通信チャネルのあり得る最大ビットローディング割り当て（一般的に本明細書において初期ビットローディング割り当てと呼ばれる。）である。次いで、この初期ビットローディング割り当ては、本発明に従って目標サービス要件（ｂtarget）に適合するため低減されることができる。その結果生じるビットローディング割り当ては、非定常雑音及び干渉の存在においてより良い性能を与える。
【００４０】
ビットローディング訓練シークエンスを各実効的チャネルに対して実行することができることに注目されたい。同様に、上り方向及び下り方向の両方に対してビットローディング訓練シークエンスを実行することができる。従って、チャネルＡ−上りに対して１ビットマップ（例えば、ＮＥＸＴビットマップ）が形成され、チャネルＢ−上りに対して第２の１ビットマップ（例えば、ＦＥＸＴビットマップ）が形成される。同様に、チャネルＡ−下りに対して１ビットマップ（例えばＮＥＸＴビットマップ）が形成され、チャネルＢ−下りに対して第２の１ビットマップ（例えばＦＥＸＴビットマップ）が形成される。
【００４１】
各実効的チャネルはそれ自身の独特のビットマップを有するので、各実効的チャネルは独特の全体容量を有し、そこにおいて関連のサブチャネル（ビン）は各々ある一定の数のビットを担持することができる。従って、各チャネルは、その関連のビンの容量に応じて独特の最大ビットローディング割り当てを有する。本発明の一実施形態は、サブチャネル当たりのビン数を等化するように、チャネルＡとＢとの間に送信されるべきビットを割り当てる。そのような実施形態において、各独特のビットローディング割り当ては、全体ビットローディング割り当ての部分を作る。例えば、チャネルＡのビットローディング割り当て２、２、４、３、２は、チャネルＢのビットローディング割り当て４、４、６、５、４と組み合わされて、２、２、４、３、２、４、４、６、５、４の全体ビットローディング割り当てを作ることができる。従って、チャネルＡ及びチャネルＢの独特の最大の容量割り当ては、１つの大きなビットローディング割り当プロセスとして一緒に処理されることができる。一旦全体ビットローディング割り当てが達成されると、それが２つのビットローディング割り当てに、即ちチャネルＡに対する１つとチャネルＢに対する１つとに分離することができる。代替として、ビットがチャネルＡとＢとの間に割り当てられることができ、次いでビットがチャネルＡ内とチャネルＢ内とに割り当てられることができる。チャネル（又は各実効的チャネル）のビンのローディングがビット・ベクトルで表され、本発明に従ってビットローディング割り当て増強プロセスを容易にすることができる。
【００４２】
ただ１つの実効的チャネルを有する代替実施形態において、ビットローディング割り当てプロセスは、送信されるべきビットを２つ以上のチャネルの間に割り当てる必要がない点で単純化される。むしろ、その１チャネルのビットと関連するビットは、別の実効的チャネルのビットローディングを考慮することなしに単純に等化されることができる。
【００４３】
完全な等化（正確な同じビット・ローディングを有する全てのビン）は、制限された全体チャネル容量及び高いｂtarget（例えば、目標ローディングとも呼ばれるシンボル当たりのビット数）のようなあり得る所与の要因でないかも知れない。しかしながら、本発明に従ったビットの部分的等化はまた、改善されたビットローディング・スキームを与える。従って、完全な等化は、必ずしも本発明の目的ではない。むしろ、そして一般的意味において、本発明は、非定常雑音から生じる誤りの確率を低減することにより改善されたビットローディング・スキームを達成するための手段を与える。そのような改善されたビットローディングは、個々のサブチャネルの間のビットローディング等化の変化する程度で達成されることができる。
【００４４】
サブチャネル当たりのビット数を（部分的にせよ又は完全にせよ）等化することにより、マルチキャリア通信システムは、非定常雑音（例えば、インパルス雑音）まで感度を実効的に低下されることができる。例として、チャネルが６つのサブチャネル（ビン）から成ると仮定する。更に、チャネルの全体容量（ｂmax）が１８ビットであり、そこにおいて１から６までのビンのそれぞれのビット容量は、次のとおり、即ち、（２、４、５、３、２、２）の初期割り当てに対して、ビン１は２ビットを有し、ビン２は４ビットを有し、ビン３は５ビットを有し、ビン４は３ビットを有し、ビン５は２ビットを有し、ビン６は２ビットを有することを仮定する。更に、所望のｂtargetは１５ビット／シンボルであると仮定する。従って、チャネルは３ビットの処分可能なビット容量を有する。
【００４５】
本発明の一実施形態に従って、ロードされた最大数のビットを有するビンが識別され、そしてそのローディングは、そのローディングを、そのチャネルの他のビンにロードされたビット数と一致させるため低減される。本例において、ビン３は、５ビットで最大のローディングを有する。このローディングは本発明に従って低減されることにより、次の修正された割り当て（２、４、４、３、２、２）を生じる。このチャネルに対して割り当てられた合計ビットはここでは１７であり、それは１５の目標より大きく、そこでプロセスは継続する。ここでビン２及びビン３の両方が４ビットを各々有するので、いずれも１ビットだけ低減されることができる。低減のためビン２を選定することにより、その結果生じる割り当ては（２、３、４、３、２、２）である。合計ビット割り当てはここで１６である。ビン３はここで最大の４ビットを有し、そして３まで低減され、１５の合計を有する（２、３、３、３、２、２）の割り当てをもたらす。この合計は、ここで目標と整合し、そこでプロセスは停止し、そしてこれが最終ビットローディング割り当てである。この低減は一時に１ビットなされることができ、低減のための次のビンを識別することができるように各減分された反復後に全てのビン・ローディングを解析する。代替として、低減をいっせいに１回の反復で行うことができる。実行される低減の粒度（例えば、ビット毎又はその他）は、通信チャネルと関連したビン数、通信チャネルと関連した最大容量パターン又はビットマップ、及び関連の訓練トランシーバの処理能力（ｐｏｗｅｒ）のような要因に依存する。
【００４６】
ＡＤＳＬ付録Ｃ応用に対して、前述のようにそれらチャネル間で切り替えられる２つの実効的チャネルＡとＢがある。一方のチャネルは、Ｇ．９９２．１及びＧ．９９２．２付録Ｃ仕様による他方より長い持続時間のため用いられる。この応用においては、チャネルＡ及びＢの両方に対する合計ビット割り当ての重み付けされた平均は、ｂtargetと整合する必要がある。従って、式
【００４７】
【数１】
ｂtarget≦ｂtarget（Ａ）＊ｘ＋ｂtarget（Ｂ）＊（１−ｘ）
は、近似式（例えば式の両辺の間で１ビット差より小さい）で満足されなければならない。また、ｂtarget（Ａ）はｂmax（Ａ）以下でなければならず、ｂtarget（Ｂ）はｂmax（Ｂ）以下でなければならない。ｂtarget、ｂtarget（Ａ）及びｂtarget（Ｂ）が整数であり、且つ物理的制約がｂtarget（Ａ）及びｂtarget（Ｂ）に置かれているので、完全な等号が常に達成されることができるとは限らない。この問題が起きたとき、ｂtarget（Ａ）及びｂtarget（Ｂ）は、重み付けされた平均がｂtargetより僅かに大きい（例えば、ｂtargetより１ビット大きいとは言えない）ように選定される。この処分可能なビット容量（時にダミー・ビットと呼ばれる。）は、受信器で廃棄されることができる。
【００４８】
時間チャネルＡの小数部（ｆｒａｃｔｉｏｎ）を表すため０と１との間の小数部の数ｘを用いることを仮定し、そして時間チャネルＢの量を表す１−ｘを用いるとする。当業者は、ｘが基本的にハイパーフレームにおけるＦＥＸＴフレームのハイパーフレームにおける合計フレームに対する比（例えば１２８／３４５）であることを理解するであろう。更に、ｂtotalはいずれの一時にチャネルに対して割り当てられた合計ビットであり、ここでｂtotal（Ａ）はＡチャネルに対して割り当てられた合計ビットであり、そしてｂtotal（Ｂ）はＢチャネルに対して割り当てられた合計ビットである。また、ｂtotal（Ａ）はｂmax（Ａ）に初期化され、ｂtotal（Ｂ）はｂmax（Ｂ）に初期化される。
【００４９】
このシナリオにおいて、ビットローディング割り当て問題は２つの問題に分解することができる。第１に、何ビットをチャネルＡ及びＢに対して割り当てるべきかを決定し、次いでそれらのビットをチャネルＡ及びＢ内のサブチャネルに対して割り当てる。目標合計割り当てｂtargetを用いて上記の式から、チャネルＡ及びＢの容量、ｂmax（Ａ）及びｂmax（Ｂ）、チャネルＡ及びＢに対するｂtarget（ｂtarget（Ａ）及びｂtarget（Ｂ））を決定することができる。一旦ｂtarget（Ａ）及びｂtarget（Ｂ）が決定されると、チャネルＡ及びＢ内のビットローディングは、本発明に従って２つの個々のビット割り当て問題として独立に進めることができる。
【００５０】
ｂtarget（Ａ）及びｂtarget（Ｂ）の計算は、本明細書で説明される技術を用いて達成される。ｂtotal（Ａ）及びｂtotal（Ｂ）の値は、ｂmax（Ａ）及びｂmax（Ｂ）で初期化される。ｂtotal（Ａ）又はｂtotal（Ｂ）の最も大きなものは、ｘ＊ｂtotal（Ａ）＋（１−ｘ）＊ｂtotal（Ｂ）がｂtargetに等しいか又はそれよりほんの少し大きくなる（例えば、ｂtargetより１ビット大きいとは言えない）まで、減分される。チャネルＡがＦＥＸＴチャネルであり、チャネルＢがＦＥＸＴチャネルであると仮定する。通常では、（ＦＥＸＴチャネルＡがより良いＳＮＲを有すると仮定すると）ＦＥＸＴチャネルＡはＮＥＸＴチャネルＢより大きく、そこでＦＥＸＴチャネルＡは、プロセスが停止するまで、又はＦＥＸＴチャネルＡがＮＥＸＴチャネルＢに等しくなるまで、減分されるであろう。従って、その減分は、ｂtargetが適合されるまで、チャネルＡとＢとの間でピンポンのように前後に移動するであろう。どのチャネル（例えばＦＥＸＴチャネル又はＮＥＸＴチャネル）が減分されるべきかの選定は、１ビット以下のｂtotal（Ａ）とｂtotal（Ｂ）との差を維持するため、又はダミー・ビットの数を最小にするために行われる。その結果生じるｂtotal（Ａ）及びｂtotal（Ｂ）はその解ｂtarget（Ａ）及びｂtarget（Ｂ）である。
【００５１】
ＦＥＸＴチャネルＡを減分することはｂtotalをほぼｘ（例えば０．３７ビット）だけ減分し、ＮＥＸＴチャネルＢを減分することはｂtotalをほぼ（１−ｘ）（例えば、０．６３ビット）だけ減分することに注目されたい。例えば、ｂtotalとｂtargetとの差が、０．６３より小さいが、０．３７より大きい場合、ＦＥＸＴチャネルＡのみが更にｂtargetを達成するため減分されることができる。ｂtotalとｂtargetとの差が０．３７より小さい場合、ＦＥＸＴチャネルＡもＮＥＸＴチャネルＢも更には減分されない。ｂtotalとｂtargetとの差が０．６３より大きい場合、より大きいｂtotalを有するチャネル（それがｂtotal（Ａ）であれ又はｂtotal（Ｂ）であれ）は減分される。一旦ｂtargetが達成される（ｂtotal（Ａ）及びｂtotal（Ｂ）が等しくされる。）と、チャネルＡ及びＢ内のビットローディング割り当てプロセスは、本発明に従って２つの個々のビットローディング割り当て問題として独立に進められる。
【００５２】
本発明に従ったマルチキャリア・チャネルの個々のビンのビットローディングを等化することは、程度に応じて実行されることができる。チャネルのビンにまたがるビット等化の程度は、所望のｂtarget（例えばシンボル当たりの所望のビット数）が与えられた場合の処分可能なビット数、チャネルを介して送信されることができる最大ビット数（ｂmax）及び所望のＢＥＲのような要因に依存する。本発明の一実施形態において、等化は、ロードされた合計ビット（ｂtotal）がｂtargetに等しくなるまで実行される。代替実施形態において、等化は、使い果たした処分可能ビット容量のような制約が与えられた場合、通信チャネルと関連したビンが最適に改善されたビットローディング割り当てを有するまで、実行される。そのような実施形態において、全てのビンが同じビットローディングを有するわけではないが、最大容量ビンがそれらビットロードを低減させたことにより、それらのビンと他のより低い容量ビンとの間のビットローディング差を低減する。
【００５３】
図４は、本発明の一実施形態に従ったマルチキャリア通信システムのための改善されたビットローディング割り当てを識別する方法を図示するフローチャートである。この方法は、例えば、ＤＭＴベースのシステムのような、非定常雑音の影響を受け易いマルチキャリア通信システムにより採用されることができる。より一般的な意味において、この方法は、多数のサブチャネル、最大容量パターン又はビットマップ、及び１ビット以上の処分可能なビット容量を有するいずれのマルチキャリア通信システムに適用されることができる。従って、この方法は、いずれの１つの特定のマルチキャリア通信システム又はトランシーバタイプに限定されることを意図するものではない。
【００５４】
本方法は、各サブチャネルを介して送信されることができるビット数を計算するステップ（４０５）を含む。なお、そのビット数をｂ（ｉ）と表す。一実施形態において、ｂ（ｉ）は次式により計算される。
【００５５】
【数２】
0003679722.tif 000002
ここで、ｂはサブチャネルｉに対するビット数であり、ＳＮＲは（例えば、前述したように訓練信号に基づく）サブチャネルｉのＳＮＲ推定値であり、Γ（ガンマ）はサブチャネルｉに対する選定されたシステム・パラメータのＳＮＲギャップ（例えば１０-7のビット誤り率）であり、γmarginは指定されたシステム性能マージンである。
【００５６】
本方法は更に、ｂ（ｉ）を最も近い整数ビットに丸めるステップ（４１０）を含み得る。例えば、０．５以下の小数部ビットは、切り捨てに丸められ（例えば４．３ビットは４ビットにする。）、一方０．５より大きい小数部ビットは切り上げに丸められる（例えば４．６ビットは５ビットにする。）。本方法は更に、チャネルを介して送信されることができる最大ビット数（ｂmax）を、各サブチャネルにより送信されることができる丸められた最大ビット数に基づいて計算するステップ（４１５）を含み、それは次式により計算される。
【００５７】
【数３】
0003679722.tif 000003
従って、特定のチャネルの各サブチャネルにより担持されることができる合計ビットの和は、その特定のチャネルの全体容量を表す。
【００５８】
本方法は更に、シンボル当たりのビット数又は目標ローディング（ｂtarget）を決定するステップ（４２０）を含み、それは、例えば、システム形態オプション又は指定されたシステム性能ゴールの同類のものに基づいて決定されることができる。ｂtargetの決定の仕方に拘わらず、本方法は更に、ｂmaxとｂtargetとの差を計算するステップ（４２５）を含む。なお、その差をΔ（デルタ）と表す。ｂmaxがｂtargetより大きいと仮定し、それは、使用可能な全体容量が所望のｂtargetを超えることにより処分可能なビット容量のクッションを与えることを指示する。ｂmaxがｂtargetより小さい事象においては、ｂtargetは低減されねばならない。
【００５９】
本方法は、最大ローディングを有するビン（ｂ（ｉ）により定義される。）を識別し、次いでそのローディングを１ビット又はそれより多いビットだけ減分するステップ（４３０）を続ける。１ビットより多いビットが同じ高いローディングを有する事象においては、それらの特定のビンからの選定は、どのビンが減分されるかを決定するため行われることができる。例えば、最大ｂ（ｉ）を有すると識別された第１のビンは、減分のため選択されることができるであろう。代替として、最も小さい丸め誤差（例えばステップ４０５のｂ（ｉ）とステップ４１０の丸められたｂ（ｉ）との差）を有するビンは、減分のため選択されることができるであろう。代替として、特定の周波数範囲（例えば、最高又は最低）と関連するビンは、減分のため選択されることができるであろう。従って、そのようなケースにおけるビン選定は、その選定が任意であるにせよ又はビンと関連するある品質又は特性に基づくにせよ、事前定義された選定に基づくことができる。
【００６０】
より大きいビットロードを有するビンを減分する要点は、改善されたビットローディング割り当てを達成するようにそれらのビンのローディングと他のビンのローディングとの差を低減することであるに注目されたい。従って、減分することが１ビット増分、２ビット増分、Ｎビット増分のうちのいずれで実行されるかは、通信チャネルと関連するビン数、通信チャネルの目標負荷、通信チャネルと関連する最大容量パターン又はビットマップ、及び関連の送信しているトランシーバの処理能力のような要因に依存する。例えば、ビットマップは、１５個のサブチャネルのグループがいずれの他のサブチャネルのローディングより２ビット以上大きいローディングを有するようにであり、そして処分可能なビット容量は、それらの高ビットロード・サブチャネルが各々、切断して目標ビットロードにすることなしに２ビットだけ減分されることができるようにである場合、それらの高ビットロード・サブチャネルは、合計１５回の繰り返しのため１繰り返し当たり２ビットだけ低減されることができるであろう。
【００６１】
代替として、それらの高ビットロード・サブチャネルは、各々１回の繰り返しで２ビットだけ低減されることができるであろう。従って、改善されたビットローディング割り当てを形成するための処理時間は、１繰り返し当たり１ビットより大きい低減スキームを用いることにより低減されることができる。しかしながら、所与のビットマップは、改善されたビットローディング割り当てを保証するため１ビット繰り返しを実行することを必要にし得る。例えば、全てのサブチャネルが相互の１ビット内にあるか、又は処分可能なビット容量のクッションが相対的に小さく（例えば５ビットより下）且つ大きな数（例えば９６）のサブチャネルが存在する場合、１ビット繰り返しを実行することが必要であるかも知れない。
【００６２】
本方法は更に、Δ値（デルタ値）を減分するステップ（４３５）を含む。この調整は、Δ値がステップ４３０において特定のビンのローディングを減分することから生じる減分された全体チャネル・ローディングを反映するのを可能にする。本方法はまた、Δがゼロより大きいかどうかに関して決定するステップ（４４０）を含み得る。Δがゼロである場合、処分可能なビット容量のクッションが利用され、そしてその特定のチャネルに対する最適に改善されたビットローディング・スキームは、所与のパラメータ（例えばｂmax及びｂtarget）を考慮して達成される。しかしながら、Δがゼロより大きい場合、ステップ４３０、４３５及び４４０は、Δがゼロに等しくなるまで反復されることができ、それにより改善されたビットローディングが本発明の一実施形態に従って達成されたことを指示する。
【００６３】
代替として、ステッ４３０、４３５及び４４０は、サブチャネル・ローディング同士間の所望の程度の等化が達成されるまで、反復されることができる。そのような実施形態においては、Δがゼロより下に行くべきでないが、改善されたビットローディングが達成されたことを指示するためΔは実際にゼロに到達する必要がない。例えば、６つのサブチャネルを有する通信チャネルに対する改善されたビットローディング割り当てが３ビット、３ビット、３ビット、３ビット、３ビット、３ビット及び３ビットであると仮定する。更に、チャネルに対する目標負荷（ｂtarget）が１５ビットであると仮定する。従って、３ビットの処分可能なビット容量（Δ）がある。しかしながら、ビットローディング割り当ては、全てのサブチャネルが同じビットローディングを有するので、完全に等化されてしまう。そのようなケースにおいては、サービスは、１８ビットのｂtargetまでグレードアップされることができるであろう。代替として、本方法は、単純に、例えば２ビット、２ビット、２ビット、２ビット、３ビット、３ビット、及び３ビットのビットローディング割り当てをもたらす完全な等化にも拘わらず減分するのを継続し得る。別の例においては、６つのサブチャネルを有する通信チャネルに対する改善されたビットローディング割り当てが２ビット、２ビット、２ビット、４ビット、３ビット及び２ビットであると仮定する。更に、チャネルに対する目標負荷（ｂtarget）が１５ビットであると仮定する。同様にして、０ビットのΔが存在する。更に、ビン４が８ビットから４ビットに低減された一方、他のビン・ローディングのどれも減分されなかったと仮定する。従って、最適に改善されたビットローディング割り当て（使い果たした処分可能なビット容量のような制約が与えられた場合）が本発明に従って達成されてしまう。
【００６４】
この方法は、例えば、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、又はこれらのいずれの組み合わせにより実行することができる。一実施形態において、本方法は、ＤＳＰプロセッサにより実行されるコード又は１組の命令により実行される。例えば、本方法は、シンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４及びビットローディング割り当てモジュール１１６（受信側に関して）及びビット対シンボル符号器１０２（送信側に関して）の機能の一部として実行されることができるであろう。詳細には、受信しているトランシーバのシンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４は、（例えばビットローディング訓練セッション中に、）対応するチャネルの最大容量割り当て（本明細書では初期ビットローディング割り当てと呼ばれる）を定義することができる。従って、初期ビットローディング割り当ては、本方法に従ってビットローディング割り当てモジュール１１６により改善又は増強されることができる。従って、その結果生じるビットローディング割り当てが、送信しているトランシーバに与えられることができるであろう。従って、送信しているトランシーバのビット対シンボル符号器１０２は、ビットローディングを実行するためビットローディング割り当てを用いることができるであろう。初期ビットローディング割り当て及びその結果生じるビットローディング割り当ては、同じモジュールで形成されることができる（例えば、シンボル決定／シンボル対ビット復号器モジュール１１４はビットローディング割り当てモジュール１１６の機能を含む。）ことに注目されたい。
【００６５】
初期ビットローディング割り当てが決定されるかどうかに拘わらず、本方法は、初期ビットローディング割り当てについて動作することができ、それによりチャネルに対して改善されたビットローディング割り当てを生成する。次いで、この改善されたビットローディング割り当ては、ビット対シンボル符号器１０２の同類のものにより、そのビットローディング機能を実行するとき（例えばデータ・モードの間に）用いられることができる。
【００６６】
本発明の実施形態の前述の記載は、図示及び説明の目的のため提供されたものである。それは、包括的であることを意図してなく、また本発明を開示された正確な形式に限定する意図ではない。多くの修正及び変形が上記の教示に照らして可能である。例えば、本発明は、ＡＤＳＬ付録Ｃトランシーバに限定される必要はなく、むしろマルチキャリア変調されたチャネルを介して通信するいずれのトランシーバに適用されることができる。一旦マルチキャリア・チャネルのチャネル特性（例えばＳＮＲ曲線）が既知となると、そのチャネルを作る個々のビンのローディングは、本発明に従って調整されることができる。本発明の範囲はこの詳細な説明により限定されないで、むしろ特許請求の範囲により限定されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従ってビットローディングを実行することができるＡＤＳＬトランシーバのブロック図である。
【図２】図２ａはＴＣＭ−ＩＳＤＮ伝送回線のためのタイミング図であり、図２ｂは同期して送信している幾つかのＩＳＤＮ回線からの中央局における干渉の図を示す。
【図３】図３は、マルチキャリア通信システムにおけるサブチャネル容量と信号対雑音比との関係を図示する。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従ってマルチキャリア通信システムに対する改善されたビットローディングを識別する方法を図示するフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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