(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーデックＤＣオフセットを補償するためのシステムであって、
受信側コーデックへの伝送経路に沿って存在するＤＣオフセットに対応するＤＣオフセット指示信号を生成し、かつ送信するＤＣオフセット補償器と、
前記ＤＣオフセット補償器に接続され、前記ＤＣオフセット指示信号を受信し、前記ＤＣオフセット指示信号に基づいた時間とともに変動するＤＣオフセット補償信号を、前記伝送経路に沿って送信されるユーザデータシンボルストリームに加算するＤＣオフセットエンコーダとを備えるシステム。
【請求項２】
前記ＤＣオフセット補償信号は、決定論的（deterministic）擬似ランダム数シーケンスを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＤＣオフセット補償信号は、逆の符号を付された負の前記ＤＣオフセットについて平均化する成分を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＤＣオフセット補償器は、全ての前記ＤＣオフセットを除去する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＤＣオフセット補償器は、前記ＤＣオフセット補償信号を再計算する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＤＣオフセット補償信号は、ＤＣブロッキングトランス内を実質的に歪まずに通過できる、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＤＣオフセットエンコーダは、５６Ｋモデムに関連する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
コーデックＤＣオフセットを補償するための方法であって、
受信側コーデックへの伝送経路に沿って存在するＤＣオフセットに対応するＤＣオフセット指示信号を生成する過程と、
前記ＤＣオフセット指示信号に基づいて、時間とともに変動するＤＣオフセット補償信号を、前記伝送経路に沿って送信されるユーザデータシンボルストリームに加算する過程と、
前記ＤＣオフセット補償信号の少なくとも一部を除去し、実質的に前記シンボルストリームを生成する過程とを有する方法。
【請求項９】
前記除去する過程は、前記受信側コーデックに結合されたトランスにより実行される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＤＣオフセット補償信号は、決定論的擬似ランダム数シーケンスを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＤＣオフセット補償信号は、逆の符号を付された負の前記ＤＣオフセットについて平均化する成分を有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記除去する過程は、全前記ＤＣオフセット補償信号を除去する過程を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記除去する過程は、前記ＤＣオフセット補償信号を再計算する過程を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＤＣオフセット補償信号は、ＤＣブロッキングトランス内を実質的に歪まずに通過できる、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＤＣオフセットエンコーダは、５６Ｋモデムに関連する、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
モデムであって、
前記モデムに接続される受信側コーデックへの伝送経路に沿って存在するＤＣオフセットに対応するＤＣオフセット指示信号を受信するＤＣオフセット指示信号受信機と、
ユーザデータを含むユーザデータシンボルストリームを生成するシンボルストリーム生成回路と、
ＤＣオフセット補償器に接続され、前記ＤＣオフセット補償器に基づく時間とともに変動するＤＣオフセット補償信号を、前記伝送経路に沿って送信されるユーザデータシンボルストリームに加算するＤＣオフセットエンコーダとを備えるモデム。
【請求項１７】
前記ＤＣオフセット補償信号は、決定論的擬似ランダム数シーケンスを含む、請求項１６に記載のモデム。
【請求項１８】
前記ＤＣオフセット補償信号は、逆の符号を付された負の前記ＤＣオフセットについて平均化する成分を有する、請求項１６に記載のモデム。
【請求項１９】
前記ＤＣオフセット補償信号は、ＤＣブロッキングトランス内を実質的に歪まずに通過できる、請求項１６に記載のモデム。
【請求項２０】
前記ＤＣオフセット指示信号は、所与のモデムセッションを通して変化する、請求項１６に記載のモデム。
【請求項２１】
前記モデムは５６Ｋモデムである、請求項１６に記載のモデム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、包括的に、コーダ／デコーダ（コーデック）に関し、特に、ＤＣブロッキングチャネルを用いてコーデックＤＣオフセットを補償するためのシステム及び方法、並びにそれを組み込んだモデムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
「５６Ｋ」モデムは現在、ユーザがインターネットにアクセスするために最もよく用いている手段である。５６Ｋモデムがユーザに提供する通信速度は、非対称である。インターネットからユーザのモデムにダウンロードされるデータの場合、５０Ｋビット／秒（ｋｂｐｓ）以上の接続速度を提供することができる。ユーザのモデムからインターネットへアップロードされるデータの場合、最大接続速度は、従来からの２８．８ｋｂｐｓである。通常、インターネットと相互に通信する場合は、アップロードよりダウンロードされるデータのほうが大きいため、この非対称性は妥当である。
【０００３】
より高速のダウンロード速度を実現することは困難なことであったが、アップロード速度をより高速にすることは、さらに難しい状況になっている。アップロード速度を向上させる際に生じる１つの重大な問題は、受信（インターネット）端で用いられるコーデックにおいて直面する。コーデックは、モデムによって生成されたユーザデータのシンボルストリームをデジタル化するために受信端において用いられる。ユーザデータシンボルストリームが平均化されて、経時的にゼロ値でない電圧になる（多くの場合、その状況になる）とき、アナログ入力においてコーデックがＤＣオフセットを受けるという問題がある。コーデックはゼロバランシング回路で実現されるが、ＤＣオフセットは多くの場合に時間とともに変動する。ゼロバランシング回路は、時間変動するＤＣオフセットを確実に補償することはできないことが証明されている。
【０００４】
問題のコーデックが線形デジタル出力を生成する場合には、ＤＣオフセットの補償は比較的簡単である。その場合、コーデックのデジタル出力は、ＤＣオフセットに対応する数によってインクリメント或いはデクリメントされ得る。しかしながら、多くの場合コーデックは、よく知られたＡ−ｌａｗ或いはμ−ｌａｗ圧縮技術に従って、デジタル出力を非線形に圧縮する。これらのコーデック出力ではＤＣオフセットは線形には現れず、線形のＤＣオフセット補償では不十分である。非線形のデジタル補償は可能ではあるが、複雑で実施するのが難しい。
【０００５】
言うまでもなく、受信端でＤＣオフセットを補償するために、ＤＣ成分でユーザデータシンボルストリームを簡単にバイアスすることが望まれるであろう。しかしながら、５６Ｋモデムの場合、モデムとコーデックとを接続する伝送経路、すなわちチャネルは、ＤＣブロッキング（遮断用）素子を含んでいる。ＤＣブロッキング素子は、通常トランスの形をとり、ＤＣ成分がコーデックに到達するようになる前に、そのＤＣ成分を遮断し、ＤＣオフセットを補償するように機能するであろう。
【０００６】
従って、当分野において、ＤＣブロッキングチャネルと互換性のある、コーデックのＤＣオフセットを補償するための方法が必要とされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術に関する問題点を取り扱うために、本発明は、コーデックのＤＣオフセットを補償するためのシステム及び方法、並びにそのシステム或いは方法を取り入れたモデムを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
一実施形態では、そのシステムは、（１）受信側コーデックへの伝送経路に沿って存在するＤＣオフセットに対応するＤＣオフセット指示信号を発生し、かつ送信するＤＣオフセット補償器と、（２）ＤＣオフセット補償器に接続され、ＤＣオフセット指示信号を受信し、その伝送経路に沿って送信されたユーザデータシンボルストリームに、そのＤＣオフセット指示信号に基づいた時間変動ＤＣオフセット補償信号を適用するＤＣオフセットエンコーダとを備える。ＤＣオフセット補償器はＤＣオフセット補償信号を用いて、ＤＣオフセット補償信号の少なくとも一部を除去して、ユーザデータシンボルストリームを生成することができる。
【０００９】
それゆえ本発明は、ユーザデータシンボルストリームとともに送信される、決められた時間変動信号においてコーデックＤＣオフセットを符号化して補償するという幅広い概念を導入する。従って実際には、ＤＣオフセットはＡＣの形で符号化される。
【００１０】
時間変動信号はトランス等のＤＣブロッキング回路を通過し、それによって受信側コーデックに到達することができる。時間変動信号は決定論的であるため、受信側コーデックに隣接した回路が時間変動信号を計算し、かつ除去することができ、デジタル化するためのユーザデータシンボルストリームは残される。
【００１１】
本発明の一実施形態では、ＤＣオフセット補償信号は、決定論的擬似ランダム数シーケンスを含む。擬似ランダム数及びそれを発生させるための技術は、当業者には周知である。本発明は、そのような技術を利用して、通信チャネルの送信端及び受信端において同じ擬似ランダム数シーケンスを生成することができる。擬似ランダム数シーケンスは、最初にユーザデータシンボルストリームに加算し、その後ユーザデータシンボルストリームから減算して、ユーザデータシンボルストリーム内のパターンに起因して生じる場合があるＤＣオフセットを補償する。
【００１２】
本発明の一実施形態では、ＤＣオフセット補償信号は、逆の符号を付された負のＤＣオフセットについて平均化する成分を有する。図示及び説明される実施形態では、ＤＣオフセットがＣによって表される場合には、ＤＣオフセット補償信号の成分は−Ｃについて平均化するための成分である。
【００１３】
本発明の一実施形態では、ＤＣオフセット補償器が、全てのＤＣオフセット補償信号を除去する。これにより、ＤＣオフセットの補償は最大になる。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態では、ＤＣオフセット補償信号の成分の一部が、残る、すなわち残ることを許容される。本発明の幅広い範囲内では、少なくともいくつかのＤＣオフセット補償が行われる。
【００１４】
本発明の一実施形態では、ＤＣオフセット補償器は、擬似ランダム数シーケンスを再計算することにより、ＤＣオフセット補償信号の少なくとも一部を除去する。再計算によって、擬似ランダム数シーケンスは、任意のユーザデータシンボルストリームから少なくとも部分的に除去されるようになる。
【００１５】
本発明の一実施形態では、ＤＣオフセット補償信号は、ＤＣブロッキングトランス中を、実質的に歪まずに通過することができる。本発明の別の実施形態では、ＤＣオフセット指示信号に幾分歪みが発生する（すなわち減衰する）場合もあるが、その存在を基にして、依然として少なくとも部分的にＤＣオフセット補償が行われる。
【００１６】
本発明の一実施形態では、ＤＣオフセットエンコーダが５６Ｋモデムに関連する。受信側コーデックで発生する場合があるＤＣオフセットを補償することによって、そのようなモデムで、より高いアップストリーム通信速度を可能にすることは当業者には理解されよう。また当業者には、ＤＣブロッキング回路を通過させるために、ＤＣ信号をＡＣの形に符号化する必要があるような種々の状況において、本発明の原理を幅広く適用できることが理解されよう。
【００１７】
上記の記載は、本発明の好ましい特徴及び別の特徴をやや幅広く略述しており、以下に記載する本発明の詳細な説明を、当業者がよく理解できるようにしている。本発明の請求の範囲の主題を構成する本発明のさらに別の特徴が以下に記載されるであろう。本発明と同じ目的を実行するための他の構造を設計したり、或いは変更して他の構造を構成するために、開示される概念及び特定の実施形態を用いることができることは、当業者には理解されるであろう。また当業者には、そのような等価な構成が、最も幅広い形を持つ本発明の精神及び範囲から逸脱しないことも理解されたい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本特許出願は、同じ譲受人に譲渡された「Compensating Codec DC Offset Through a DC Blocking Channel」というタイトルの１９９９年１２月９日出願の米国仮特許出願第０６／１６９，９６１号に基づいており、その特許出願はここで参照して本明細書の一部としている。
【００１９】
本発明をより十分に理解してもらうために、添付の図面とともに取り上げられる以下の説明を参照されたい。
【００２０】
最初に図１を参照すると、全体として１００で示され、本発明によって取り扱われる問題を図示する電気通信ネットワークの一部のブロック図が示される。
【００２１】
ネットワーク１００は、ローカルループ１２０とネットワーク１００との間でアナログ／デジタル変換を提供するパルス符号変調（ＰＣＭ）式のコーデック１１０を備える。５６Ｋモデム１３０は、コーデック１１０の遠端においてローカルループ１２０に接続される。ＤＣブロッキングトランス１４０は、コーデック１１０とモデム１３０との間でローカルループ１２０に接続される。ＤＣブロッキングトランス１４０は、ローカルループ１２０をＤＣブロッキングチャネルに変換する。
【００２２】
当業者にはよく知られているように、モデム１３０のアップロード速度は、特にコーデック１１０のアナログ入力において発生するＤＣオフセットによって制限される。本発明は、コーデック１１０のアナログ入力において発生するＤＣオフセットを補償するために従来から用いられているＤＣブロッキングトランス１４０によって、あらゆるＤＣ信号が遮断されることを考慮しつつ、ＤＣオフセットを減衰させることを目的とする。
【００２３】
ここで図２を参照すると、本発明の原理に従って構成されるコーデックＤＣオフセットを補償するためのシステムのブロック図が示される。そのシステムは、ＤＣオフセット補償器２１０（例示される実施形態では、図１のコーデック１１０のような受信側コーデックに関連する）及びＤＣオフセットエンコーダ２２０（例示される実施形態では、図１のモデム１３０のような送信側モデムに関連する）を備える。ＤＣオフセット補償器２１０は、受信側コーデックのアナログ入力において発生するＤＣオフセットの大きさを検出する。その後、ＤＣオフセット補償器２１０は、多くの場合、ダウンロードされるシンボルストリームを介して、対応するＤＣオフセット指示信号２３０をＤＣオフセットエンコーダ２２０に送信する。
【００２４】
それに応じて、ＤＣオフセットエンコーダ２２０は、ＤＣオフセット指示信号に基づいて、時間変動ＤＣオフセット補償信号２５０を生成する。ＤＣオフセット補償信号２５０は後に、少なくとも部分的にＤＣブロッキングトランスを通過しなければならないため、時間的に変動していることが重要である。
【００２５】
１つの典型的な実施形態では、ＤＣオフセット補償信号は２つの成分、すなわちＤＣ成分とＡＣ成分とを有する。ＤＣ成分は、ＤＣオフセットと大きさが同じで、符号が逆である。例えば、所与の時点でのＤＣオフセットが大きさｃを有する場合には、ＤＣオフセット補償信号のＤＣ成分は、対応する大きさ−ｃを有する。
【００２６】
ＤＣオフセット補償信号２５０のＡＣ成分ｔkは、平均化してｃになるように動的に生成される決定論的擬似ランダム数シーケンスである。典型的な実施形態では、ｔkは、時点ｋで送信されるユーザデータシンボルストリームを含むＰＣＭシンボルｘk、すなわちユーザデータシンボルストリームの送信中のデジタル和（ＲＤＳ）Σkの関数であり、以下の規則に従って生成される。
Σk／ｃ≧０なら、ｔk+1＝０
そうでなければｔk＝ｙk−ｘkであり、ただしｙkは以下の条件によって固有に規定されるＰＣＭエンコーダレベルである。
|ｔk|＞|ｃ|
|ｔk|はできるだけ小さい値であり、かつｔk／ｃ＞０である。
ここでＲＤＳΣkは、ΣＳkに等しくなるように規定される。
【００２７】
時間変動ＤＣオフセット補償信号２５０が一旦生成されれば、ＤＣオフセットエンコーダ２２０によって、信号２５０は、ユーザデータシンボルストリーム２４０に適用（加算）されるようになる。その後ユーザデータシンボルストリーム２４０は、ローカルループに沿ってモデムから受信側コーデックに送信される。
【００２８】
その経路の途中で、ユーザデータシンボルストリーム２４０は、ＤＣブロッキングトランス１４０（図１に示された図式的な記号ではなく、図２ではブロックとして表される）に遭遇する。ＤＣオフセット補償信号がＤＣ成分を含むものと仮定すると、ＤＣブロッキングトランス１４０は少なくともＤＣ成分を実質的に除去し、ＡＣ成分及びユーザデータシンボルストリーム２４０を通過できるようにする。ユーザデータシンボルストリーム２４０（ＤＣオフセット補償信号２５０のうちの残りのＡＣ成分を含む）は、平均化されて０Ｖになるため、ユーザデータシンボルストリームがコーデックの入力に到達する際には、ＤＣバイアスは低減され、おそらく概ね排除されている。
【００２９】
その後コーデックは、ユーザデータシンボルストリームをデジタル形式に変換する。この時点で、ユーザデータからＤＣオフセット補償信号の変換されたＡＣ成分を除去する必要がある。これは、ＡＣ成分を再計算し、ユーザデータから減算することでなされる。典型的な実施形態では、ＡＣ成分は決定論的擬似ランダム数シーケンスであるため、ＤＣオフセット補償器２１０は、そのＡＣ成分を正確に再計算することができる。一旦再計算されれば、ユーザデータからＡＣ成分を減算し、ユーザデータを有効な形に復元することができる。
【００３０】
ここで図３を参照すると、本発明の原理に従って実行されるコーデックＤＣオフセットを補償するための方法が示される。
【００３１】
全体として３００で示されるその方法は開始ステップ３０５において開始する。そのステップでは、モデムから（おそらく別のモデム（図示せず）に）電気通信ネットワークの一部であるコーデックを介して、ユーザデータをアップロードすることが望ましい。方法３００はステップ３１０に続き、そのステップでは、受信側コーデックの入力においてＤＣオフセットが検出される。ＤＣオフセットは少なくとも低減することが望ましく、ＤＣオフセット指示信号がステップ３１５において生成され、ステップ３２０においてモデムと関連する回路に送信される。
【００３２】
ステップ３２５では、ＤＣオフセット指示信号（多くは上記の通りであるが、他にも適した方法がある）に基づいて、時間変動ＤＣオフセット補償信号が生成される。その後ＤＣオフセット補償信号は、ユーザデータシンボルストリームに適用され、ステップ３３０においてモデムからコーデックに送信される。
【００３３】
次にステップ３３５では、ユーザデータシンボルストリーム（ＤＣオフセット補償信号を含む）はコーデックの入力に送信される。その経路の途中で、ユーザデータシンボルストリームはＤＣブロッキングトランスに遭遇し、そこを通過する。ユーザデータシンボルストリームはコーデックに到達し、その平均電圧が０Ｖ或いは０Ｖに近い値であるため、コーデック入力におけるＤＣオフセットは少なくとも低減されている。その後コーデックは、ステップ３４０においてユーザデータシンボルストリームをデジタル化し、デジタル化したデータを生成する。
【００３４】
ここで、ユーザデータからＤＣオフセット補償信号を除去する必要があるため、ステップ３４５において、コーデックに関連する回路によってＤＣオフセット補償信号を再計算し、ステップ３５０において、ユーザデータからＤＣオフセット補償信号を減算する。これにより、電気通信ネットワークに連続して送信するための有効な形でユーザデータが生成される。その後方法３００は、終了ステップ３５５において終了し、その時点で、電気通信ネットワークを介してユーザデータが転送される。
【００３５】
ここで図４を参照すると、図２のシステム或いは図３の方法を取り入れた５６Ｋモデムのブロック図が示される。全体として４００で示された５６Ｋモデムは、シンボルストリーム生成回路４１０を備える。シンボルストリーム生成回路の構成及び機能については、当業者は周知である。本発明の５６Ｋモデム４００は、受信側コーデック（図４には示されない）にユーザデータをアップロードするためのユーザデータシンボルストリームを生成するために、そのような回路４１０を用いることが有利である。
【００３６】
５６Ｋモデム４００はさらに、受信側コーデックと関連する回路からＤＣオフセット指示信号を受信するための能力を有するＤＣオフセット指示信号受信機４２０を備える。ＤＣオフセット指示器が、５６Ｋモデム４００と受信側コーデックとを結合する伝送経路に沿って存在するＤＣオフセットを指示する。
【００３７】
５６Ｋモデム４００はさらに、ＤＣオフセット指示信号受信機４２０からＤＣオフセット指示信号を受信し、そこから時間変動ＤＣオフセット補償信号を生成する能力を有するＤＣオフセットエンコーダ４３０を備え、時間変動ＤＣオフセット補償信号は、シンボルストリーム生成回路４１０によって生成されるユーザデータシンボルストリームに適用され、モデム４００と受信側コーデックとを接続するローカルループ内にいかなるＤＣブロッキング回路が存在する場合であっても、受信側コーデックにおいてＤＣオフセットを補償することができる。
【００３８】
本発明を詳細に記載してきたが、広範な形を持つ本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明において種々の変形形態、代替形態及び別形態を行うことができることは当業者には理解されたい。
【００３９】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、従来からの問題点を解決し、コーデックのＤＣオフセットを補償するためのシステム及び方法、並びにそのシステム或いは方法を取り入れたモデムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が取り扱う問題を示す電気通信ネットワークの一部のブロック図である。
【図２】本発明の原理に従って構成されるコーデックＤＣオフセットを補償するためのシステムのブロック図である。
【図３】本発明の原理に従って実行されるコーデックＤＣオフセットを補償するための方法を示す図である。
【図４】図２のシステム或いは図３の方法を取り入れた５６Ｋモデムのブロック図である。
【符号の説明】
１００  電気通信ネットワーク
１１０  コーデック
１２０  ローカルループ
１３０  モデム
１４０  ＤＣブロッキングトランス
２１０  ＤＣオフセット補償器
２２０  ＤＣオフセットエンコーダ
２３０  ＤＣオフセット信号
２４０  ユーザデータシンボルストリーム
２５０  ＤＣオフセット補償信号
４００  ５６Ｋモデム
４１０  シンボルストリーム生成回路
４２０  ＤＣオフセット信号受信機
４３０  ＤＣオフセットエンコーダ
【図１】
0003662843.tif 000002
【図２】
0003662843.tif 000003
【図３】
0003662843.tif 000004
【図４】
0003662843.tif 000005