(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を含むアナログインタフェースを有するデジタル通信ネットワークにデジタル的に結合された中央通信装置とともに使用するための、該ＡＤＣの量子化間隔を反復的に決定するためのシステムであって、
該ＡＤＣの入力に結合され、該ＡＤＣにより量子化されるアナログ信号のシーケンスを生成して、該中央通信装置に受信させるための結果として得られるシンボルを生じさせるための信号生成器と、
該結果として得られるシンボルと、期待されるシンボルとの該中央通信装置による比較を示すリターン信号を、該中央通信装置から受信するアナライザとを含み、
該比較により、該アナライザは該ＡＤＣの該量子化間隔の間のしきい値を決定することが可能となり、該量子化間隔は該しきい値の関数となっている、ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記アナログ信号のシーケンスが、前記しきい値に収束するように適合されている請求項１のシステム。
【請求項３】
前記アナログ信号のシーケンスが、複数のしきい値に並行して同時に収束するように適合されている請求項１のシステム。
【請求項４】
前記量子化間隔が、非線形に分布される請求項１のシステム。
【請求項５】
前記量子化間隔が、ミュー法則に従って分布される請求項４のシステム。
【請求項６】
前記量子化間隔が、Ａ法則に従って分布される請求項４のシステム。
【請求項７】
前記信号生成器および前記アナライザが、変調器／復調器（モデム）内に含まれる請求項１のシステム。
【請求項８】
前記信号生成器が、前記アナログ信号のシーケンスを生成するために、パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用する請求項１のシステム。
【請求項９】
前記アナログインタフェースが、前記ＡＤＣと前記信号生成器との間におかれたハイブリッドをさらに含み、前記ハイブリッドが、前記リターン信号のエコーを前記アナログ信号のシーケンスにもたらし、前記システムが、前記エコーを補償する請求項１のシステム。
【請求項１０】
デジタル的に結合された中央通信装置を有するデジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）の量子化間隔を反復的に決定する方法であって、
該ＡＤＣにより量子化されるアナログシーケンスを生成して、該中央通信装置に受信させるための結果として得られるシンボルを生じさせるステップと、
該結果として得られるシンボルと、期待されるシンボルとの該中央通信装置による比較を示すリターン信号を、該中央通信装置から受信するステップと、
該比較により、該ＡＤＣの該量子化間隔の間のしきい値を決定するステップであって、該量子化間隔が該しきい値の関数であるようなステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記生成するステップが、前記アナログ信号のシーケンスを前記しきい値に収束させるステップを含む請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記生成するステップが、前記アナログ信号のシーケンスを、複数のしきい値に並行して同時的に収束させるステップを含む請求項１０の方法。
【請求項１３】
前記量子化間隔が、非線形に分布している請求項１０の方法。
【請求項１４】
前記量子化間隔が、ミュー法則に従って分布している請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記量子化間隔が、Ａ法則に従って分布している請求項１３の方法。
【請求項１６】
前記生成するステップ、受信するステップおよび決定するステップが、変調器／復調器（モデム）により実行される請求項１０の方法。
【請求項１７】
前記生成するステップが、前記アナログ信号のシーケンスを生成するために、パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用するステップである請求項１０の方法。
【請求項１８】
前記アナログインタフェースが、ハイブリッドをさらに含み、
前記ハイブリッドにより前記アナログ信号のシーケンスにもたらされる前記リターン信号のエコーを補償するステップをさらに含む請求項１０の方法。
【請求項１９】
アナログインタフェースを有するデジタル通信ネットワークにデジタル的に結合された中央通信装置と通信するための変調器／復調器（モデム）であって、
該モデムを該デジタル通信ネットワークのアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を含む該アナログインタフェースに結合することを可能にする電話インタフェースと、
該ＡＤＣの量子化間隔を反復的に決定するためのシステムを有し、該モデムが該デジタル通信ネットワークの特性を決定することを可能にするトレーニング回路と、
該量子化間隔を使用して、該デジタル通信ネットワークを介して通信するためのモデム通信回路とを含み、該システムは、
該ＡＤＣの入力に結合され、該ＡＤＣにより量子化されるアナログ信号のシーケンスを生成し、該中央通信装置に受信させるための結果として得られるシンボルを生じさせる信号生成器と、
該結果として得られたシンボルと、期待されるシンボルとの該中央通信装置による比較を示すリターン信号を、該中央通信装置から受信するアナライザとを含み、
該比較により、該アナライザは、該ＡＤＣの量子化間隔の間のしきい値を決定することが可能となり、該量子化間隔は、該しきい値の関数であることを特徴とする変調器／復調器。
【請求項２０】
前記アナログ信号のシーケンスが、前記しきい値に収束するように適合されている請求項１９のモデム。
【請求項２１】
前記アナログ信号のシーケンスが、複数のしきい値に並行して同時に収束するよう適合されている請求項１９のモデム。
【請求項２２】
前記量子化間隔が、非線形に分布している請求項１９のモデム。
【請求項２３】
前記量子化間隔が、ミュー法則に従って分布している請求項２２のモデム。
【請求項２４】
前記量子化間隔が、Ａ法則に従って分布している請求項２２のモデム。
【請求項２５】
前記信号生成器が、前記アナログ信号のシーケンスを生成するために、パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用する請求項１９のモデム。
【請求項２６】
前記アナログインタフェースが、前記ＡＤＣと前記信号生成器との間におかれたハイブリッドをさらに含み、前記ハイブリッドは、前記リターン信号のエコーを前記アナログ信号のシーケンスにもたらし、前記モデムおよび前記中央通信装置は、前記エコーを補償するようになっている請求項１９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、データ通信に係り、特に、デジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のリモートアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）の量子化間隔を反復的に決定するためのシステムおよび方法、およびこのシステムまたは方法を使用する変調器／復調器（モデム）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットへの公衆のアクセスが広く可能であることは、オンライン情報サービスの拡散をあおり立ててきた。仮想的に全ての考えられるタイプの情報は、現在、オンラインで見つけることができ、これらは、テキスト、グラフィック、音声およびフルモーションビデオも含む。しかし、異なるタイプのデータを受信または送信する能力は、ネットワーク、即ちユーザのモデムが十分に早いレートでデータを受信または送信することができないことによりしばしば制限される。
【０００３】
ほとんどのユーザについて、インターネットへのアクセスは、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）へ接続されたモデムを使用することにより行われる。初期のＰＳＴＮはアナログシステムであったので、従来のモデムは、ＰＳＴＮに結合されたリモートシステムと通信するために、アナログ方法を使用してきた。しかし、初期のアナログＰＳＴＮは、ますますデジタルネットワークに置き換えられつつある。
【０００４】
ほとんどの領域において、アナログ送信を使用するネットワークの残りの部分は、中央局（ＣＯ）へ各ユーザを接続する加入者、即ち「ローカル」ループのみである。各中央局は、他の中央局と通信するためにデジタルネットワークを使用し、デジタル接続によりＰＳＴＮへ接続された中央サイト（例えば、インターネットサービスプロバイダ）モデムと通信するためにますますデジタルネットワークを使用する。しかし、従来のアナログモデムは、信号がネットワークのほとんどについての送信に対してデジタル化されているにもかかわらず、全体のＰＳＴＮを１つのアナログシステムとしてみる。
【０００５】
ユーザが、中央サイトデジタル接続モデムに呼を発するとき、クライアント（即ちユーザの）モデムにより送信されるアナログ信号は、ＰＳＴＮのデジタル部分へのアナログインタフェース中のアナログ／デジタルコンバータによりデジタル化される。米国および日本において、ＡＤＣは、「ミュー法則」（μ法則）ＡＤＣと呼ばれている。
【０００６】
これは、アナログ／デジタルサンプル点（量子化レベル）の間隔を空けるために使用される技術に対する名称である。ヨーロッパにおいては、「Ａ法則」と呼ばれる異なる量子化技術が典型的に使用される。ミュー法則は、デジタル化に先立ってアナログ信号のダイナミックレンジを最適化（即ち修正）するために、デジタル通信システムにおいて使用される標準的なアナログ信号圧縮アルゴリズムである。
【０００７】
ミュー法則圧縮は、伝統的な音声通信に対してＰＳＴＮを最適化するために使用される。音声の広いダイナミックレンジは、十分に線形のデジタル符号化によく適合しない。しかし、ミュー法則符号化は、信号のダイナミックレンジを有効に減少させ、符号化効率を向上させ、信号対歪比を線形符号化により得られるものよりも大きくする。音声スペクトルを通常の人間の音声の帯域幅に人工的に限定することにより、各通話に必要とされるネットワーク帯域幅が減少し、同時通話の可能な数が増大する。このアプローチは音声通信に対してうまく働くが、データ通信にはかなり大きな制限を与える。
【０００８】
クライアントモデムがデータを送信するとき、クライアントモデムは、デジタルデータ、即ちデータを表現する「シンボル」をアナログ信号へ変換するために、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）を使用する。そして、このアナログ信号は、受信され、かつＰＳＴＮ中のミュー法則ＡＤＣによりデジタル形式に逆変換される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
クライアントモデム中のＤＡＣにより使用される離散したアナログ信号レベルのそれぞれが、ＰＳＴＮ中のミュー法則ＡＤＣにより使用される適切な量子化間隔の範囲内にない場合、送信されたデータは、ミュー法則ＡＤＣによりデジタル形式に正確に逆変換され得ない。ミュー法則ＡＤＣが、送信されたデータを間違って変換した場合、中央サイトモデムは、送信されたものと同じデータを受信しないことになり、通信エラーとなる。いくつかの場合において、エラー検査プロトコルは、通信エラーを検出でき、クライアントモデムにその不正データを再送信することができる。しかし、周期的にデータを再送信する必要性は、平均データ送信レートを大幅に低下させ、データを効率よく送信するユーザの能力を制限することになる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を含むアナログインタフェースを有するデジタル通信ネットワークへデジタル的に結合された中央通信装置とともに使用するためのものであり、ＡＤＣの量子化間隔を反復的に決定するためのシステムおよび方法、およびこのシステムまたは方法を使用するモデムを提供する。
【００１１】
このシステムは、（１）ＡＤＣの入力に結合された信号生成器を含む。信号生成器は、中央通信装置において受信するための結果として得られるシンボルを得るために、ＡＤＣにより量子化されるべきアナログ信号のシーケンスを生成する。このシステムは、（２）中央通信装置からリターン信号を受信するアナライザを含む。このリターン信号は、中央通信装置による結果として得られるシンボルと予測されたシンボルとの比較を示す。この比較は、ＡＤＣの量子化間隔の間にあるしきい値をアナライザが決定することを可能にする。量子化間隔は、このしきい値の関数である。
【００１２】
したがって、本発明は、デジタル通信ネットワークにデジタル的に結合された中央通信装置と相互作用してデジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のＡＤＣの量子化間隔を反復的に決定する概念を提供する。アナログ信号のシーケンスおよび結果として得られるリターン信号のために、信号生成器およびアナライザは、ＡＤＣの量子化間隔の間のしきい値を決定でき、かつ量子化間隔を決定することができる。このシステムおよび方法を使用するモデムは、ＡＤＣの反復的に決定された量子化間隔と対応するようにそのシグナリングレベルを選択的に調節することができる。この方法において、モデム通信は、リモートＡＤＣに関して最適化され得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下の詳細な説明は、デジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のリモートアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）の量子化間隔を反復的に決定するためのシステムおよび方法に関する。本発明の一実施形態において、このシステムおよび方法は、デジタル通信ネットワークにデジタル的に結合された中央通信装置と、通信するための変調器／復調器（モデム）により使用される。
【００１４】
図１において、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１５０を通して中央通信装置（即ち、中央サイト装置）１７０と通信するクライアントモデム１１０の概略構成が示されている。ここで使用されているように、「クライアント」は、一般に、アナログローカルループ１５１によりＰＳＴＮ１５０へ結合されている装置をいい、「中央」は、一般に、１つまたは２つ以上のクライアント装置と通信するために、ＰＳＴＮ１５０のデジタル部分１５３へデジタル的に結合されている装置をいう。
【００１５】
図１において、コンピュータ１００は、ＰＳＴＮ１５０のデジタル部分１５３へデジタル的に結合されている中央サイト装置１７０と通信するために、クライアントモデム１１０およびアナログローカルループ１５１を介してＰＳＴＮ１５０へ結合されている。
【００１６】
一実施形態において、クライアントモデム１１１は、デジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）１１１およびコーダ／デコーダ（ＣＯＤＥＣ）１１２を含む。ＣＯＤＥＣ１１２は、アナログローカルループ１５１上の送信のためにデジタル信号をアナログ信号に変換するための図示しないデジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）と、アナログローカルループ１５１上のアナログ信号を受信し、かつこの信号をデジタル信号に変換するための図示しないアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）とを含む。
【００１７】
ＣＯＤＥＣ１１２は、電話インタフェース１１３により、ＰＳＴＮ１５０のアナログローカルループ１５１へ結合されている。ＰＳＴＮ１５０中のアナログインタフェースは、アナログローカルループ１５１から受信したアナログ信号を、ＰＳＴＮ１５０のデジタル部分１５３上での送信のために、デジタル信号へ変換するために、図示しないミュー法則ＡＤＣを有するミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２を含む。
【００１８】
ミュー法則ＡＤＣは、通常のミュー法則アルゴリズムに従って、非線形に分布した量子化間隔により特徴づけられる。当業者は、ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの量子化間隔は、ミュー法則またはＡ法則に従って分布されることを認識するであろう。本発明は、これらまたは他の非線形または線形の量子化間隔分布で動作し得るが、これを必要とするものではない。
【００１９】
ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のミュー法則ＡＤＣは、ＰＳＴＮのデジタル部分１５３上を中央サイト装置１７０へ送信するために、クライアントモデム１１０から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する。一実施形態において、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２は、中央サイト装置１７０からデジタル部分１５３を介して受信したデジタル信号を、アナログローカルループ１５１を介してクライアントモデム１１０へ送信するためのアナログ信号に変換するための図示しないＤＡＣも含む。
【００２０】
クライアントモデム１１０と中央サイト装置１７０との間のミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２によるデータ送信レートを最適化するために、クライアントモデム１１０の動作は、好ましくは、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２の動作と同期している、即ち、それぞれのシグナリングおよびサンプリング時間は、好ましくは同期している。
【００２１】
クライアントモデム１１０とミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２の動作を同期させる方法は、Ａｙａｎｏｇｌｕ等による米国特許第５，３９４，４３７号  ”ＨＩＧＨ−ＳＰＥＥＤ  ＭＯＤＥＭＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＥＤ  ＴＯ  Ａ  ＲＥＭＯＴＥ  ＣＯＤＥＣ”に開示されている。しかし、本発明の原理は、クライアントモデム１１０とミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２の動作を同期させる特定の手段または方法に限定されない。
【００２２】
本発明の一実施形態において、「デジタルモデム」と呼ばれ得る中央サイト装置１７０は、ＰＳＴＮ１５０のデジタル部分１５３からデジタル信号を受信し、このデジタル信号を分析しかつ／または処理し、ＰＳＴＮ１５０を介してこのデジタル信号を送信するためのＤＳＰを含む。このデジタル信号は、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＤＡＣによるデジタル／アナログ変換の後に、クライアントモデム１１０により受信されるべきものである。
【００２３】
ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２は、従来と同様に、２５５個の不均一な間隔の量子化間隔を、アナログローカルループ１５１を介して受信されるアナログ信号をＰＳＴＮのデジタル部分１５３を介して中央サイト装置１７０へ送信するためのデジタルビットパターン、即ち「シンボル」に変換するために使用する。この量子化間隔は、小さいアナログ信号値に対して接近した間隔を有し、大きい信号値に対してより広い間隔を有する。ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＤＡＣは、中央サイト装置１７０から受信されたシンボルをアナログローカルループ１５１を介してクライアントモデム１１０へ送信するためのアナログ信号に変換するために使用され得る。
【００２４】
以下に説明するように、ＤＳＰ１１１およびＣＯＤＥＣ１１２は、クライアントモデム１１０がミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの量子化間隔の間のしきい値を反復的に決定することを可能にする「トレーニング回路」として機能する。本発明の一実施形態において、ＤＳＰ１１１およびＣＯＤＥＣ１１２は、中央サイト装置１７０とのデータ通信の品質を向上させるために、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの反復的に決定された量子化間隔を使用する通信回路として、クライアントモデム１１０により使用される。
【００２５】
本発明の原理によれば、中央サイト装置１７０へのデータの送信に先立て、クライアントモデム１１０は、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの量子化間隔を反復的に決定するために、「トレーニングシーケンス」をまず使用する。ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの量子化間隔を決定することにより、クライアントモデム１１０は、そのＣＯＤＥＣ１１２中のＤＡＣにより使用されるアナログ信号レベルをミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの適切な量子化間隔の範囲内に入るように設定することができる。
【００２６】
例えば、クライアントモデム１１０は、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣのそれぞれの量子化間隔に対する上側および下側のしきい値の間に入るように、その各アナログ信号レベルを設定することができる。ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの量子化間隔についての実際のしきい値を決定することにより、かつクライアントモデム１１０のアナログ信号レベルを対応するものに調節することにより、クライアントモデム１１０から中央サイト装置１７０へのデータの送信が最適化され得る。
【００２７】
トレーニングシーケンスにおいて、クライアントモデム１１０のＣＯＤＥＣ１１２は、ＤＳＰ１１１から受信されたデジタル信号に応答して、アナログ信号のシーケンス、即ち「プローブ」信号を生成するための信号生成器として機能する。このプローブ信号は、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの各量子化間隔に対する上側および下側のしきい値を定義する理想値の推定値である。本発明の一実施形態において、ＣＯＤＥＣ１１２は、アナログ信号のシーケンスを生成するために、パルス振幅変調（ＰＡＭ）を使用する。当業者であれば、他の変調技術が代替的な実施形態において使用され得ることがわかるであろう。
【００２８】
プローブ信号がミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣにより受信されたとき、この信号は、受信された信号が位置していた量子化間隔に固有に対応するデジタルシンボル（即ち、「結果として得られるシンボル」）に変換される。そして、この結果として得られるシンボルは、ＰＳＴＮ１５０のデジタル部分１５３を介して、中央サイト装置１７０へ送信され得る。
【００２９】
この結果として得られるシンボルの受信により、中央サイト装置１７０は、そのシンボルを生成したプローブ信号が、決定されるべきしきい値よりも上にあるかまたは下にあるかを、結果として得られたシンボルと予測されたシンボルとを比較することにより決定し、クライアントモデム１１０へ返信されるリターン信号を生成する。このリターン信号は、クライアントモデム１１０に対して、実際のしきい値が送信されたプローブ信号より上にあるかまたは下にあるかを示す。
【００３０】
本発明の一実施形態において、中央サイト装置１７０により生成されたデジタルリターン信号は、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＤＡＣにより、アナログローカルループ１５１を介してクライアントモデム１１０へ送信するためのアナログ信号に変換される。ＣＯＤＥＣ１１２は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、プローブ信号が実際のしきい値より上にあるかまたは下にあるかを決定するアナライザ回路により受信される。本発明の一実施形態において、このアナライザ回路は、ＤＳＰ１１１である。
【００３１】
リターン信号の分析に基づいて、クライアントモデム１１０は、以前のプローブ信号よりも小さいまたは大きい振幅を有する追加のプローブ信号を送信する。連続的なプローブ信号のそれぞれに対して中央サイト装置１７０により生成されるリターン信号に応答して、クライアントモデム１１０は、量子化間隔に対する実際のしきい値に反復的に収束する追加的なプローブ信号を生成することができる。
【００３２】
本発明の一実施形態おいて、クライアントモデム１１０は、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの各量子化間隔のしきい値に対して、プローブ信号のシーケンスを連続的に生成する。各しきい値に対するプローブ信号のシーケンスは、クライアントモデム１１０が、しきい値における不確実性の残りの範囲が、許容できる予め定められた雑音マージンの範囲内にあることを決定するときに、終了される。代替的な実施形態において、トレーニングシーケンスは、複数のしきい値を並行処理により同時に決定することができる。
【００３３】
当業者は、ＰＳＴＮ１５０は、典型的には、完全二重通信媒体であり、クライアントモデム１１０がアナログ信号を同時に送受信することが可能であることが分かるであろう。したがって、クライアントモデム１１０は、異なるしきい値に対するプローブ信号が、逐次的に生成されかつ送信され得るトレーニングシーケンスを使用することができる。リターン信号が中央サイト装置１７０から受信される順序は、プローブ信号が生成される順序と相互に関連している。
【００３４】
この方法において、クライアントモデム１１０は、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの全ての量子化間隔に対するしきい値の決定を多重化することができる。即ち、しきい値は並行処理により実質的に同時に決定され、これにより、全ての量子化間隔を決定するために必要とされる時間を最小化する。ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣのいくつかの量子化間隔のしきい値は、互いに比較的近いことが有り得るが、当業者は、しきい値に対するプローブ信号が生成されるシーケンスが、ＡＤＣの量子化間隔と同じ順序になってはならないことが好ましいことを理解するであろう。
【００３５】
図２において、ＰＳＴＮ１５０を通して中央サイト装置１７０と通信するクライアントモデム１１０の詳しい構成図が示されている。ＰＳＴＮ１５０のデジタル部分に対するアナログローカルループ１５１のための通常のインタフェースは、「ハイブリッド」２００を含む。「ハイブリッド」２００は、一対の導体（即ち、アナログローカルループ１５１）上を運ばれる二重アナログ信号（例えば遠隔地にいる電話ユーザ間の会話）を、二対の導体上を運ばれる別個のアナログ信号に変換するために使用される自動的な装置である。
【００３６】
当業者は、本発明の原理が、ＰＳＴＮ１５０へのアナログインタフェース中の通常のハイブリッドの存在に依存しないことを理解するであろう。本発明の原理は、例えば、ハイブリッド２００およびＣＯＤＥＣ１５２の機能を統合したＤＳＰを含む他のタイプのアナログインタフェースへの適応に適している。
【００３７】
データ通信のために、別個のアナログ信号が、クライアントモデム１１０のためのデータチャネルの「アップストリーム」および「ダウンストリーム」（即ち、送信および受信）に対応する。アップストリームチャネルは、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣ２１０により、ＰＳＴＮのデジタル部分１５３を通る中央サイト装置１７０への送信のために変換され、中央サイト装置１７０により送信されるデジタルデータ（例えば、リターン信号）は、ＣＯＤＥＣ１５２中のＤＡＣ２２０により、アナログローカルループ１５１を介する送信のためのアナログ信号に変換される。
【００３８】
当業者は、ＤＡＣ２２０により生成されるダウンストリームアナログ信号の一部分が、ＡＤＣ２１０により受信されるアップストリームアナログ信号にハイブリッド２００により結合されることになる通常のハイブリッドに関係する「エコー」の問題をよく知っている。プローブ信号のシーケンスがクライアントモデム１１０により送信される場合、中央サイト装置１７０からアップストリーム信号へのリターン（即ち、ダウンストリーム）信号の一部分の結合は、中央サイト装置１７０がエコー信号によりなまったプローブ信号を受信することになる。
【００３９】
本発明の一実施形態において、クライアントモデム１１０および中央サイト装置１７０は、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣ２１０により受信されるプローブ信号中のエコー信号の存在を補償する。本発明の一実施形態において、休止期間において（例えば、クライアントモデム１１０がプローブ信号を送信していないとき）、中央サイト装置１７０は、ダウンストリームチャネル中の信号を送信し、アップストリームチャネル中で受信したエコー信号を測定し、これにより、中央サイト装置１７０は、ハイブリッド２００のエコー特性を得る。
【００４０】
そして、ハイブリッド２００のエコー特性は、中央サイト装置１７０によりクライアントモデム１１０へ通知され、これにより、クライアントモデム１１０は、中央サイト装置１７０からのリターン信号に応答してハイブリッド２００により生成されるエコー信号を推定することができる。当業者は、エコーをキャンセルする目的でエコーパス特性を決定するために使用される様々な技術をよく知っている。本発明の原理は、ＣＯＤＥＣ１５２の量子化間隔の決定を強化するためにエコーキャンセル技術を使用すること、またはハイブリッド２００のエコー特性を決定する特定の方法のいずれかに限定されない。
【００４１】
図３において、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの量子化間隔を決定するための例示的な反復的プロセスのグラフ表示が、図１および２を参照して示されている。上記したように、ＡＤＣの量子化間隔に対する各しきい値が理想値を有したとしても、実際のしきい値は、しばしばわずかに異なる。本発明の一実施形態において、ここに開示された本発明の原理を使用して、収束の二値法が、実際のしきい値を決定するために使用される。しかし、当業者は、本発明が、しきい値を決定するための他の収束方法も含むように十分に広範囲なものであることを理解すべきである。
【００４２】
例示のために、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの量子化間隔に対するしきい値は、０．５ボルトの理想値を有するが、しきい値の実際の値は、０〜１ボルトの範囲内に有り得ることが仮定される。したがって、第１のプローブ信号は、好ましくは０．５ボルトであり、これに応答して、中央サイト装置１７０は、プローブ信号が０．４ボルトの実際のしきい値よりも大きかったことをクライアントモデム１１０に対して表示するリターン信号を送信する。
【００４３】
今、クライアントモデム１１０は、実際のしきい値が、０〜０．５ボルトの範囲内にあるに違いないことを知る。二値サーチアルゴリズムを使用して、クライアントモデム１１０は、その範囲の中間点（即ち、０．２５ボルト）を決定し、これは第２のプローブ信号の値として使用される。第２のプローブ信号に応答して、中央サイト装置１７０は、このプローブ信号が０．４ボルトの実際のしきい値よりも小さかったことをクライアントモデム１１０に対して表示するリターン信号を送る。
【００４４】
それによって、クライアントモデム１１０は、実際のしきい値が０．２５〜０．５ボルトの範囲内になければならないと決定でき、この範囲の中間点（即ち、０．３７５ボルト）が、次の連続的プローブ信号のために使用される。したがって、反復的プロセスにより、クライアントモデム１１０は、実際のしきい値が約０．４ボルトに等しいと決定することができる。
【００４５】
本発明の一実施形態において、エコーが反復的プロセスの間存在する場合、クライアントモデム１１０および中央サイト装置１７０は、エコーの存在を補償することができる。例えば、図３に示された同じ理想および実際のしきい値を使用して、クライアントモデム１１０が０．５ボルトのプローブ信号を送信すると同時に中央サイト装置１７０により送信されるリターン信号が、０．１ボルトに等しいエコーを生成すると仮定する。
【００４６】
このエコーは、ハイブリッド２００により、送信されるプローブ信号に結合されて、０．６ボルト信号を生じ、これは、ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣにより、０．４ボルトの実際のしきい値よりも大きい量子化間隔に対応するシンボルに量子化される。中央サイト装置１７０からのエコーパス特性を受信させることで、上記したように、クライアントモデム１１０は、プローブ信号と干渉する０．１ボルトエコーの存在を信頼性よく推定することができる。
【００４７】
しかし、クライアントモデム１１０は、エコーが生じ、結果として得られる信号（０．６ボルト）がＡＤＣにより量子化された後でのみ、これを行うことができる。しかし、エコーパス特性を受信させることにより、クライアントモデム１１０は、０．５ボルトのプローブ信号は、ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣによる量子化に先だって、０．６ボルトに歪んだと決定することができる。
【００４８】
したがって、クライアントモデム１１０は、中央サイト装置１７０からのフィードバックに基づいて、実際のしきい値が、ゼロボルトと０．６ボルトとの間になければならないと結論づけることができる。エコーがない場合、図３に示されているように、実際のしきい値は、０．５ボルトである。したがって、後続のプローブ信号は、好ましくはゼロ乃至０．６ボルトの範囲の中間点であり、図３に示されているようにエコーがない場合の０．２５ボルトではなく、０．３ボルトである。
【００４９】
反復プロセスを続けて、例えば、後続の０．３ボルトプローブ信号と同時に起きるエコーは、−０．０９ボルトであると仮定する。次の反復の範囲は、好ましくは０．２１ボルト（０．３＋（−０．０９））乃至０．６ボルトであり、後続のプローブ信号は、好ましくは、このレンジの中間点であり、即ち、図３に示されているようにエコーがない場合の０．３７５ボルトではなく、０．４０５ボルト（（０．６−０．２１）／２＋０．２１）である。
【００５０】
反復的プロセスを継続して、後続の０．４０５ボルトプローブ信号と同時に起きるエコーが、０．０５ボルトである場合、次の反復の範囲は、好ましくは０．３ボルト乃至、０．４１ボルト（０．４０５＋０．０５）であり、後続のプローブ信号は、好ましくはこの範囲の中間点であり、即ち図３に示されているようなエコーがある場合の０．４３７５ボルトではなく、０．３５５ボルト（（０．４１−０．３）／２＋０．３）である。当業者は、この反復的プロセスを継続することにより、多分エコーが存在する場合には遅いにもかかわらず、プローブ信号は、実際のしきい値（即ち、０．４ボルト）に収束することになることを理解するであろう。
【００５１】
図３に示されている例示的なプローブ信号の各々は、先行するプローブ信号に直接に連続的であるが、本発明の原理は、これに限られない。ＰＳＴＮ１５０による信号遅延のために、クライアントモデム１１０により生成されるプローブ信号および中央サイト装置１７０により送信されるリターン信号は、隣接していなくともよい。また、上記したように、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの量子化間隔に対するしきい値は、逐次または同時のいずれかで決定され得る。
【００５２】
本発明の一実施形態において、ネットワーク中の遅延は、複数のしきい値を同時的に決定するために好都合に使用される。単一のプローブ信号を送信し、これに応答するリターン信号を待つのではなく、クライアントモデム１１０は、トレーニングシーケンスを使用することができる。ここで、異なるしきい値に対するプローブ信号が、逐次的に生成されかつ送信される。リターン信号が中央サイト装置１７０から受信される順序は、プローブ信号が生成される順序に関連づけられている。
【００５３】
この方法において、クライアントモデムは、ミュー法則ＣＯＤＥＣ１５２中のＡＤＣの全ての量子化間隔に対するしきい値の決定を「多重化」することができる。即ち、複数のしきい値は、並行処理により実質的に同時に決定され、全ての量子化間隔を決定するために必要とされる時間を最小化できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＡＤＣの反復的に決定された量子化間隔に対応して、その信号レベルを選択的に調節することが可能なモデムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるデジタル通信ネットワークを通して中央通信装置と通信するモデムの構成を示す概略図
【図２】本発明の一実施形態によるデジタル通信ネットワークを通して中央通信装置と通信するモデムの詳細な構成を示す図
【図３】本発明の一実施形態によるデジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）の量子化間隔を決定するための例示的な反復的プロセスをグラフ表現で示す図
【符号の説明】
１００  コンピュータ
１１０  クライアントモデム
１１１  デジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）
１１２  コーダ／デコーダ（ＣＯＤＥＣ）
１５０  ＰＳＴＮ
１５１  アナログローカルループ
１５２  ミュー法則ＣＯＤＥＣ
１５３  デジタル部分
１７０  中央サイト装置
２００  ハイブリッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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