(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データが、送信機（１１０）と受信機（１２０）の間で送信されるためにＭ個のトーンの組に変調されるマルチトーンデータ送信システムで使用するためのデータ再送要求装置（１２４）であって、
前記データ再送要求装置（１２４）が、前記送信機（１１０）に対して、特定の階層レベル（Ｌ３）において階層変調され、Ｎ個のトーンの特定のグループ（Ｇ２）で変調されたデータ送信単位（２２）の再送を要求するように構成されており、Ｎは１より大きく、Ｍ以下の正の整数値であり、
前記送信機（１１０）に対してデータ送信単位（２２）の再送を要求することは、前記特定の階層レベル（Ｌ３）より下の階層レベルにおける前記Ｎ個のトーンの特定のグループ（Ｇ２）に変調されたすべてのデータ送信単位の再送を自動的に要求することを含む、データ再送要求装置（１２４）。
【請求項２】
Ｎ個のトーンの前記グループ（Ｇ２）が、自らのビットローディング容量に従ってランクづけされた前記Ｍ個のトーンのうち、Ｎ個の連続するトーンのグループを含む、請求項１に記載のデータ再送要求装置（１２４）。
【請求項３】
前記データ送信単位（２２）が、前記データ送信単位（２２）のデータ、巡回冗長検査、および一意の識別子を含み、前記データ再送要求装置（１２４）が、前記データ送信単位（２２）が誤って受信されたことを前記巡回冗長検査が示すときに前記データ送信単位（２２）の再送を要求するように構成されている、請求項１に記載のデータ再送要求装置（１２４）。
【請求項４】
前記データ送信単位（２２）が、前記データ送信単位（２２）のデータ、前方誤り訂正符号、および一意の識別子を含み、前記データ再送要求装置（１２４）が、前記前方誤り訂正符号が前記データ送信単位（２２）を復元できなかったときに前記データ送信単位の再送を要求するように構成されている、請求項１に記載のデータ再送要求装置（１２４）。
【請求項５】
前記データ送信単位（２２）の前記一意の識別子を含む再送要求（１３１）を生成するようにさらに構成されている、請求項３または請求項４に記載のデータ再送要求装置（１２４）。
【請求項６】
前記Ｎ個のトーンの特定のグループ（Ｇ２）の識別子（ＴＯＮＥ  ＧＲ．）、前記特定の階層レベル（Ｌ３）の識別子（ＨＥＲ．  ＬＥＶＥＬ）、およびシンボル識別子を含む再送要求（１３１）を生成するようにさらに構成されている、請求項１に記載のデータ再送要求装置（１２４）。
【請求項７】
前記データ送信単位（２２）がｂ×Ｎビットを含み、ｂが、各階層レベル（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）において、前記Ｎ個のトーンのグループ（Ｇ２）内の各トーンに変調される正の整数ビット数である、請求項１に記載のデータ再送要求装置（１２４）。
【請求項８】
データが、データ送信機（１１０）と受信機（１２０）の間で送信されるためにＭ個のトーンの組に変調されるマルチトーンデータ送信システムで使用するためのデータ送信機（１１０）であって、
送信データの送信単位を一時的に記憶するように構成されている再送バッファ（１１２）と、
特定の階層レベル（Ｌ３）において階層変調され、Ｎ個のトーンの特定のグループ（Ｇ２）に変調されたデータ送信単位（２２）の再送の要求（１３１）を受信および解釈するように構成されており、Ｎが１より大きく、Ｍ以下の正の整数値である、再送要求受信モジュール（１１３）と、
前記データ送信単位（２２）を再送するように構成されている再送モジュール（１１１、１１２）と
を備え、
前記データ送信単位（２２）を再送することは、前記特定の階層レベル（Ｌ３）より下の階層レベルにおける前記Ｎ個のトーンの特定のグループ（Ｇ２）に変調されたすべてのデータ送信単位を自動的に再送することを含む、データ送信機（１１０）。
【請求項９】
データがＭ個のトーンの組に変調され、送信機（１１０）と受信機（１２０）の間で送信されるマルチトーンデータ送信システムにおけるデータ再送方法であって、
送信されるデータ送信単位を前記送信機（１１０）に一時的に記憶するステップと、
前記送信機（１１０）に対して、特定の階層レベル（Ｌ３）において階層変調され、Ｎ個の（なおここでＮは１より大きくＭ以下の正の整数値である）、トーンの特定のグループ（Ｇ２）に変調されたデータ送信単位（２２）の再送を要求するステップと、
前記データ送信単位（２２）を再送するステップと
を含み、
前記送信機（１１０）に対してデータ送信単位（２２）の再送を要求することは、前記特定の階層レベル（Ｌ３）より下の階層レベルにおける前記Ｎ個のトーンの特定のグループ（Ｇ２）に変調されたすべてのデータ送信単位の再送を自動的に要求することを含む、データ再送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、たとえば離散マルチトーン（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｔｏｎｅ）（ＤＭＴ）をベースとしたデジタル加入者回線（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）（ＤＳＬ）システムのようなマルチトーンデータ送信システムを、たとえば新たに開始した回線から生じる経時変化ノイズまたはその回線の近くにある電気機器によって引き起こされるインパルスノイズから保護することに関する。本発明は特に、経時変化ノイズが存在する中でスループットおよび接続の安定性を最適化するための、誤って受信されたデータ送信単位（ｄａｔａ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｕｎｉｔ）（ＤＴＵ）のインテリジェントな再送に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチトーンデータ送信システム、すなわち、送信機と受信機の間で運ばれる複数のトーンまたは搬送波にデータビットが変調される送信システムにおいて、経時変化ノイズに、さまざまなオンラインの再構成機構によって対処することがよく知られている。これらのオンラインの再構成機構には、たとえば、ビットスワップ機構、シームレスレート適応（Ｓｅａｍｌｅｓｓ  Ｒａｔｅ  Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）（ＳＲＡ）機構およびセーブアワーショウタイム（Ｓａｖｅ  Ｏｕｒ  Ｓｈｏｗｔｉｍｅ）（ＳＯＳ）機構が含まれる。
【０００３】
ビットスワップ機構は、送信機と受信機の間の全体的なビットレートに影響を及ぼすことなく、ノイズが増加しているトーンから他のトーンにビットを移動させる。
【０００４】
シームレスレート適応は、送信機と受信機の間で、ノイズ余裕の変化に応じて下りまたは上りの全体的なビットレートを調整する。また、トーンのビットローディングが、変更された全体的なビットレートに応じて調整される。
【０００５】
セーブアワーショウタイムは、マルチトーンシステムのノイズ余裕が負の時点で強いノイズ増加がある場合に適用される。搬送波ごとに運べるビットの数を正確に決定することができないので、ビットローディングは、マルチトーンシステムの再同期または再初期化を避けるために大幅に減少させられる。ＳＯＳは通常、全体的なビットレートの上りの適応のために、ＳＲＡが後に続く。
【０００６】
上記のオンライン再構成機構は、さまざまな面で不利である。オンライン再構成はまず、信号プロトコルを介して送信機と受信機の間で取り決めを行わなければならない。また、オンライン再構成のタイミングは、送信機と受信機の間で同期させなければならない。これは、たとえば、ＤＭＴをベースとしたＤＳＬシステム上でＳＹＮＣシンボルのフラグによって実現され得る。そのため、オンライン再構成はやや低速である。４ｋＨｚのＤＭＴをベースとしたＤＳＬシステム、すなわち、４ｋＨｚ間隔の搬送波の組を使用するＤＳＬシステムでは、オンライン再構成機構のために予想される更新時間は、１２８ＤＭＴシンボルまたは３２ミリ秒以上である。その結果、過渡的ノイズ後の最初の３２ミリ秒以内の送信誤りは、オンライン再構成とは異なる機構を介して訂正しなければならない。ＶＤＳＬでのＳＲＡにおいては、埋め込み操作チャネル（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  Ｃｈａｎｎｅｌ）（ＥＯＣ）メッセージの生成、ＥＯＣメッセージの送信、ＥＯＣメッセージの解釈、およびＳＹＮＣシンボルに対する待機が、４００ミリ秒までの総反応時間を要することがある。ＳＯＳによって保存される１２８の搬送波のグループごとに部分的に繰り返されるとき、ノイズ過渡現象からフルバンドの実行までのオンライン再構成は、最大１秒かかることすらある。
【０００７】
送信誤りを訂正する迅速な方法は、誤って受信されたデータ送信単位を再送するものである。これに対して、送信機は、新たに送信されたデータの送信単位を格納する再送バッファを備えている。受信機は、誤ったデータ送信単位を受信すると、自動再送要求（ＡＲＱ）によって再送を要求する。送信機は、ＡＲＱを受信すると、格納しているデータ送信単位のコピーを受信機に送信する。
【０００８】
再送方式は、ビットローディングがオンライン再構成機構によって調整される時点まで、マルチトーンデータ送信システムにおいて過渡的ノイズに対処するために使用され得るが、再送は容量が制限され、かなりのオーバーヘッドを招く。メモリのコストの制約および標準化要件によって、再送バッファは通常、約１０ミリ秒の送信データを格納する。これは、強い過渡的ノイズの場合、オンライン再構成に要求される時間間隔以内にすべての送信誤りを訂正するには不十分なことがある。結果的に、従来の再送とオンライン再構成の組み合わせでは、再同期または再初期化などの回線の不安定性を回避できないことがある。さらに、強い過渡的ノイズの場合、再送データシンボルがすべてまたはほぼすべての残りの帯域幅を占めるので、マルチトーンシンボルの従来の再送は、回線の瞬間スループットに本質的に著しく影響を及ぼすものである。
【０００９】
Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ａｎｄ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ａｎｄ  Ｄａｔａ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ（送信装置ならびに受信装置およびデータ伝送方法）と題した欧州特許出願ＥＰ１０１１２４５は、単一の搬送波通信システム（ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫ、１６ＱＡＭベース）における階層データ変調およびデータ復調を記載している。送信効率を高めるために、受信機が階層復調を実施する。すなわち、ＥＰ１０１１２４５では、セルと呼ばれるデータ送信単位が特定の階層ノイズレベルから復調される。その後、受信機はエラー検出を実施し、ある特定の階層レベルから復調された誤ったセルの再送を要求する。再送されなければならないデータの量が減少するので、送信効率が高まる。
【００１０】
ＥＰ１０１１２４５の図１０およびＥＰ１０１１２４５の［００７７］−［００８１］段落に記載された実施形態４はマルチ搬送波システムを開示しているが、各階層変調レイヤ、たとえば階層１、階層２、または階層３は、異なる搬送波、たとえば副搬送波Ａ、副搬送波Ｂまたは副搬送波Ｃに結びつけられている。その結果、各セルまたはデータ送信単位は依然として、単一の異なる搬送波に載せて運ばれる。言い換えればデータセルが特定の階層レベルに割り当てられ、その結果、特定の搬送波にも割り当てられる。このため、ＥＰ１０１１２４５は、強いノイズ増加が生じた場合におけるマルチ搬送波システムの最適化された瞬間スループットの安定した回線を保証していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１０１１２４５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、経時変化ノイズが存在する中で、マルチトーンデータ送信の安定性および瞬間スループットを改良するシステムおよび方法を開示することである。より具体的には、本発明の目的は、既存の解決策における上述の欠点を解消する、マルチトーンデータ送信システムで使用するための改良されたデータ再送要求装置、データ送信機およびデータ再送方法を開示することである。
【００１３】
本発明によれば、既存の経時変化ノイズを打ち消す機構の上述の欠点は、請求項１に規定されているような、データが、送信機と受信機の間で送信されるためにＭ個のトーンの組に変調されるマルチトーンデータ送信システムで使用するためのデータ再送要求装置によって解消され、このデータ再送要求装置は、送信機に対して、特定の階層レベルにおいて階層変調され、Ｎ個のトーンの特定のグループ（Ｇ２）に変調されたデータ送信単位の再送を要求するように構成されており、Ｎは１より大きく、Ｍ以下の正の整数値である。
【００１４】
本発明による再送は、１つまたは複数のマルチトーンシンボル、たとえばＤＭＴシンボルに含まれるすべてのデータを再送する必要なく、大きな過渡的ノイズに対処できるようになる。
【００１５】
本発明は、変調方式において、特定の階層レベルにおける、影響を受けた搬送波の特定のグループに変調されたデータのみの再送をデータ送信機に対して要求することによって、階層変調およびマルチ搬送波変調の利益を受ける。Ｎ＝Ｍの場合、すべてのトーンが、トーンの１つのグループの一部をなすことに留意されたい。トーンが、より小さなトーンサブグループに下位区分されないこの特定の状況においても、本発明によるデータ再送要求装置は、階層変調方式の利益を維持しているので、依然として有利である。影響を受けた階層レイヤ（結局は、誤りの影響をより受けやすいデータを含む下の方のレイヤ）におけるデータ送信単位の一部をなすデータのみが再送を要求される。影響を受けない階層レイヤにおけるデータは再送されない。
【００１６】
再送要求の総数は本発明のおかげで減少し、再送要求ごとに再送されるべきデータの量は減少する。その直接的な結果として、１０ミリ秒後にデータがまだ正しく受信されていない可能性は低下している。結果的に、強い経時変化ノイズがある状況でのマルチトーン送信システムの信頼性が増加する。また、影響を受けるトーンに、またはより誤りの影響を受けやすいコンスタレーションで、変調されたわずか数ビットが誤って受信されたとしても、変調方式で訂正されないシンボルにマッピングされる長ったらしいＤＴＵが再送される従来の再送システムに比べて、本発明は、誤りを訂正するために再送されるデータの総量を著しく減少させるので、強い過渡的ノイズの存在下における瞬間スループットが増加する。増加したスループットのおかげで、マルチトーン送信システムは、強い過渡的ノイズの間、同期を維持することができる。
【００１７】
請求項１に記載のデータ再送要求装置に加えて、本発明は、データが、データの送信機と受信機の間で送信されるためにＭ個のトーンの組に変調されるマルチトーンデータ送信システムで使用するための対応するデータ送信機にも関し、請求項８に規定されているこの送信機は、以下を備える：
−  送信データの送信単位を一時的に記憶するように構成されている再送バッファ、
−  特定の階層レベルにおいて階層変調され、Ｎ個のトーンの特定のグループ（Ｇ２）に変調されたデータ送信単位の再送の要求を受信および解釈するように構成されており、Ｎは１より大きく、Ｍ以下の正の整数値である、再送要求受信モジュール、ならびに
−  データ送信単位を再送するように構成されている再送モジュール。
【００１８】
さらに、本発明は、データがＭ個のトーンの組に変調され、送信機と受信機の間で送信されるマルチトーンデータ送信システムにおける対応するデータ再送方法に関し、この方法は請求項９に規定されており、以下を含む：
−  送信データの送信単位を送信機に一時的に記憶するステップ、
−  送信機に対して、特定の階層レベルにおいて階層変調され、Ｎ個のトーンの特定のグループ（Ｇ２）に変調されたデータ送信単位の再送を要求するステップであって、Ｎは１より大きく、Ｍ以下の正の整数値である、要求するステップ、ならびに
−  データ送信単位を再送するステップ。
【００１９】
任意選択で、請求項２に規定されているように、Ｎ個のトーンの各グループは、自らのビットローディング容量に従ってランクづけされた前記Ｍ個のトーンのうち、Ｎ個の連続するトーンのグループを含み得る。
【００２０】
さらに、これは本発明の実施に必須ではないが、同じぐらいのビットローディング容量を有するトーン同士をグループ化するのが好ましい。トーンのビットローディング容量は通常、初期化中にトーンの信号対雑音比すなわちＳＮＲを測定することによって求められる。同程度のビットローディング容量またはＳＮＲを有するトーン同士をトーンのグループにグループ化することによって、グループのトーンは同じ量のビットを運ぶことができる。階層変調方式は結果的に、同じ量のビットをグループ内の各トーンに変調することができる。
【００２１】
さらに任意選択で、請求項３に規定されているように、データ送信単位は、データ送信単位のデータ、巡回冗長検査、および一意の識別子を含み、データ再送要求装置は、データ送信単位が誤って受信されたことを巡回冗長検査が示すときにデータ送信単位の再送を要求するように構成されている。
【００２２】
実際、各ＤＴＵは、データ、ＣＲＣおよび一意の識別子を含み得る。受信後、ＤＴＵは、それが変調されるトーングループ内の階層レイヤにマッピングされる。復調後、ＤＴＵが正しく受信されたか確認するためにＣＲＣが使用される。受信され、復調されたＤＴＵが誤っているとＣＲＣが示す場合、本発明によるデータ再送要求装置はＤＴＵの再送を要求する。それに対し、データ再送要求装置は再送要求を送信機へ送信する。
【００２３】
別法として、請求項４に規定されているように、データ送信単位は、データ送信単位のデータ、前方誤り訂正符号、および一意の識別子を含み、データ再送要求装置は、前方誤り訂正符号がデータ送信単位を復元できなかったときにデータ送信単位の再送を要求するように構成されている。
【００２４】
したがって、各ＤＴＵは、データ、ＦＥＣ符号および一意の識別子を含み得る。ＦＥＣ符号は、たとえばＤＴＵごとに２ビットまでの誤りを訂正できる軽度の前方誤り訂正符号であってもよい。受信後、ＤＴＵは、それが変調されるトーングループ内の階層レイヤにマッピングされる。復調後、復調されたＤＴＵに含まれる最終的な誤りを訂正するためにＦＥＣが使用される。受信され、復調されたＤＴＵに含まれるすべての誤りをＦＥＣが訂正できない場合、本発明によるデータ再送要求装置はＤＴＵの再送を要求する。それに対し、データ再送要求装置は再送要求を送信機へ送信する。
【００２５】
ＤＴＵが一意の識別子を含む上記の実施形態では、データ再送要求装置は、データ送信単位の一意の識別子を含む再送要求を生成するようにさらに構成されていてもよい。本発明のこの任意選択の態様は、請求項５に規定されている。
【００２６】
さらに、ＤＴＵの再送を要求するために、データ再送要求装置は、ＤＴＵの一意の識別子を含む再送要求を送信機へ送信することができる。送信機は、一意の識別子について知識をもつ。これは、送信機が、一意の識別子をそれぞれが含むＤＴＵを生成し、送信しており、かつ、送信したＤＴＵをその再送バッファに格納しているためである。
【００２７】
別法として、請求項６に規定されているように、本発明によるデータ再送要求装置は、Ｎ個のトーンの特定のグループの識別子、特定の階層レベルの識別子、およびシンボル識別子を含む再送要求を生成するように構成されていてもよい。
【００２８】
したがって、再送されるべきＤＴＵをその一意の識別子によって識別するのではなく、ＤＴＵは、それが変調されるトーングループ、それが変調される階層レベル、およびシンボル識別子によって識別され得る。
【００２９】
任意選択で、請求項７に規定されているように、データ送信単位はｂ×Ｎビットを含み、ｂは、各階層レベルにおいて、Ｎ個のトーンのグループ内の各トーンに変調される正の整数ビット数である。
【００３０】
したがって、トーンはＮ個のトーンのトーングループにグループ化され、トーングループの各階層レイヤはｂ×Ｎビットを含み得る。過渡ノイズがトーングループのレイヤを襲った場合、被害を受けたｂ×Ｎビットのブロックのみが再送される必要がある。
【００３１】
有利な一態様によれば、階層変調は、最下階層レベルにおける最も誤りの影響を受けやすいビットを変調し、上の方の階層レベルにおける誤りの影響をあまり受けないビットを段階的に変調するように構成されており、データ再送要求装置は、特定の階層レベルより下の階層レベルにおけるＮ個のトーンの特定のグループに変調されたすべてのデータ送信単位の再送を自動的に要求するように構成されている。
【００３２】
最も誤りの影響を受けやすいビットが最下レイヤで変調され、最も誤りの影響を受けにくいビットが最上レイヤで変調される当該階層変調のおかげで、最上レイヤの誤り確率は、大きな過渡的ノイズが生じた場合であっても、十分に低いままとなる。したがって、これらの上の方のレイヤは、接続を機能している状態に維持するために使用され得る。さらに、特定の階層レイヤにおけるＤＴＵが誤って受信されたとき、それより下の階層レイヤにおいて同じトーンに変調されているＤＴＵも影響を受ける可能性が高い。本発明によるデータ再送要求装置は、そのことを利用できる。特定のレイヤにおいて特定のトーングループに変調されたＤＴＵに対する再送要求は結果的に、変調階層内下の方のレイヤにおいて同じトーングループに変調されたすべてのＤＴＵに対する再送要求として働くことができる。これは、従来の再送機構に比べて、本発明による再送の有効性をさらに高める。
【００３３】
本発明によるデータ送信機は、以下をさらに備えることができる：
−  受信した再送要求の数またはレートに基づいていくつかの最下階層レベルを無効化するように構成されている変調モジュール。
【００３４】
このように、ＤＴＵを最下階層レベルにマッピングすることを一時的または恒久的に停止することによって、誤り確率はさらに低下させられる。無効化は、送信機によって、また、その再送エンジンにとって利用可能な情報、たとえば受信した再送要求の数または受信した再送要求のレートに基づいて制御される。
【００３５】
本発明による送信機の再送モジュールは、利用可能な最上階層レベルにおけるデータ送信単位を再送するようにさらに構成されていてもよい。
【００３６】
このようにして、再送の誤り確率がさらに低下させられる。
【００３７】
本発明はまた、再送モジュールが、特定の階層レベルより下の階層レベルにおけるＮ個のトーンの特定のグループに変調されたすべてのデータ送信単位を自動的に再送するように構成されている、対応するデータ送信機に関する。
【００３８】
したがって、特定の階層レベルにおいて特定のトーングループに変調されたＤＴＵに対する再送要求を受信するとき、本発明による一実施形態の送信機は、要求されたＤＴＵおよびより下のレイヤにおいて同じトーングループに変調されたすべてのＤＴＵを自動的に再送することができる。
【００３９】
本発明はまた、以下をさらに含む対応するデータ再送方法に関する：
−  特定の階層レベルより下の階層レベルにおけるＮ個のトーンの特定のグループに変調されたすべてのデータ送信単位を自動的に再送するステップ。
【００４０】
ビットの誤り感度は、そのビットの変化に対応するコンスタレーションの点までの距離に比例して任意選択で判定されてもよい。
【００４１】
実際、考慮中のビットの変化に対応するコンスタレーションの点までの距離が短い場合、そのビットが誤って受信機に到達する可能性は高い。言い換えれば、そのようなビットは、最下階層レイヤで変調されるのが好ましい。これは、そのようなビットが過渡的ノイズの影響をより受けやすく、結果的に、それらが変調されるトーングループ、すなわち搬送周波数がノイズの影響を受ける場合に、それらが再送されなければならない確率が極めて高くなるためである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による一実施形態のデータ再送要求装置１２４および本発明による一実施形態のデータ送信機１１０を含むマルチトーン送信システムの機能ブロック方式を表す図である。
【図２】図１に描いた本発明によるデータ送信機１１０の一部をなす階層変調器１１１によって適用されるような階層変調を示す図である。
【図３】図１のマルチトーン送信システムにおける、最小電力および最大電力の階層コンスタレーションならびに通常のコンスタレーションについての６４バイトのＤＴＵの誤り確率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、ツイストペア線１３０を介してマルチトーン受信機ＲＸまたは１２０に接続されているマルチトーン送信機ＴＸまたは１１０を示す。送信機１１０と受信機１２０は通常、図１には描かれていない送受信機の一部をなす。たとえば、ＤＳＬ接続の下り方向が考えられる場合に、ＴＸ１１０は中央局ＤＳＬの送受信機の一部をなすことができ、ＲＸ１２０は顧客宅内機器ＤＳＬの送受信機の一部をなすことができる。反対に、ＤＳＬ接続の上り方向が考えられる場合に、ＴＸ１１０は顧客宅内機器ＤＳＬの送受信機の一部をなすことができ、ＲＸ１２０は中央局ＤＳＬの送受信機の一部をなすことができる。
【００４４】
送信機１１０は、線１３０を介して送信されるためにデータビットＤＡＴＡをトーンまたは搬送波の組に変調する階層変調器１１１を含む。そのような階層データ変調は、「Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ  ａｎｄ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ」と題した同一出願人の対応する特許出願により詳細に記載されており、この出願は参照により本明細書に組み込まれている。データビットは、各トーンに階層変調されるデータ送信単位、すなわちＤＴＵに下位区分される。すなわち、以下のパラグラフで説明されるように、各ＤＴＵはトーンの特定のグループおよび特定の階層レベルに割り当てられる。送信機１１０は、ＤＴＵが受信機ＲＸに誤って到達した場合に、直近に送信されたＤＴＵの再送を可能にするために、そのＤＴＵが一時的に記憶される再送バッファ１１２をさらに含む。再送バッファ１１２は、たとえば、単一の再送サイクルよりもわずかに長い長さを有していてもよい。再送バッファ１１２は、自動再送要求受信機１１３、すなわちＡＲＱ  ＲＸの命令に従って動作する。ＡＲＱ  ＲＸは、受信機ＲＸから受け取った再送要求を受信および解釈し、再送バッファ１１２および／または階層変調器１１１に対して、ＲＸによって誤って受信されたＤＴＵを再送するように命令する。このＤＴＵは、以下で説明するように、その一意のＩＤによって、またはそれが変調されるトーングループおよび階層レベルによって識別される。ＤＴＵが再送バッファ１１２から得られなくなった場合、ＤＴＵを再送することは不可能となる。
【００４５】
受信機１２０は、トーンからＤＴＵを復調する階層復調器１２１を含む。図１に示された実施形態では、各ＤＴＵは、軽度の前方誤り訂正符号、すなわちＦＥＣ符号を含むことが想定されている。このＦＥＣ符号は、たとえば受信されるＤＴＵごとに２ビットまでの訂正を行うためにＦＥＣモジュール１２２によって使用される。ＦＥＣ符号（すなわち、結局は追加のＣＲＣ符号）は、ＤＴＵが誤りであるかどうかを確認するためにＣＲＣモジュール１２３によって使用される。ＤＴＵが誤りである場合、ＣＲＣモジュール１２３は、自動再送要求送信モジュールＡＲＱ  ＴＸ１２４に対して、誤ったＤＴＵについての再送要求１３１を生成および送信するように命令するものとする。この再送要求１３１は、以下で説明するように、ＤＴＵをその一意の識別子によって、またはＤＴＵが復調されたトーングループと階層レベルの組み合わせによって識別するものとする。ＣＲＣモジュール１２３によると正しく受信されるＤＴＵについては、再送は要求されない。別法として、否定応答が送信されることもあり、すなわち、受信機はこの場合、ＤＴＵを再送しないように要求する。これらのＤＴＵは図１のＤＡＴＡに対応する。
【００４６】
図１に示した実施形態では、階層変調器１１１は階層変調方式を適用し、ここでは、ｂ＝２のデータビットが各階層レイヤで各トーンに変調される。これらの階層レイヤは、図２において、軸２０２に沿ってＬ１、Ｌ２およびＬ３と称される。階層変調器１１１は、最も誤りの影響を受けやすいデータビットを（１つまたは複数の）最下階層レイヤに割り当て、誤りの影響をあまり受けないデータビットを、（１つまたは複数の）上の方の階層レイヤに割り当てる。最も誤りの影響を受けやすいビットは、たとえば、その変化が、コンスタレーション図において、変化していないビットについて受信されるコンスタレーションの点と距離的に近いコンスタレーションの点の受信を招くビットである。したがって、符号化されていないビット誤り率が上のレイヤに比べて下のレイヤに行くほど高くなるのは偶然ではない。
【００４７】
階層変調では、トーンはＮ個のトーンのトーングループにグループ化され、ここで、Ｎはトーングループ間で変化し得る。これらのトーングループは、図２において、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ６と称される。トーンをグループ化するために、送信機ＴＸおよび受信機ＲＸは初期化中に各トーンのＳＮＲを測定し、各トーンのビットローディング容量を求める。次いで、トーンは、ビットローディング容量の大きい順に軸２０１上で序列化され、Ｎ個のトーンのグループが確立され、Ｎ個のトーンは、ビットローディング容量の点で同等の特性をもつ単一のグループの部分を形成する。これは、ＳＮＲに従ってトーンをグループ化することを含み得る。これはまた、維持され得るコンスタレーションの次数の特性に従ってトーンをグループ化することも含み得る。さらに、コンスタレーションの次数が２２ｄのトーンをグループ化し、コンスタレーションの次数が２２ｄ＋１のトーンをグループ化することが有益となることがあり、ここで、ｄは正の整数である。ある奇数ビットローディング容量を有するトーンを特定のグループに配置する利益は、以下でより詳細に説明される。
【００４８】
図１および図２に示された変調および再送方式のＤＴＵサイズは、あるトーングループの一レイヤにおけるビットの数に一致する、すなわち、ＳＤＴＵ＝ｂ×Ｎになるように構成されている。各ＤＴＵのこれらのｂ×Ｎビットは、データビット、巡回冗長検査すなわちＣＲＣビット、およびＤＴＵ識別番号またはシーケンス番号を含む。ＤＴＵ１のシーケンス番号は、図２に示すように、たとえば１である。図２から分かるように、シーケンス番号１、２、３、４、５、および６を有するＤＴＵは、最下階層レイヤＬ１において、それぞれトーングループＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５に変調される。シーケンス番号１１、１２、１３、１４および１５を有するＤＴＵは、第２の階層レイヤＬ２において、それぞれトーングループＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５に変調される。シーケンス番号２１、２２および２３を有するＤＴＵは、第３の階層レイヤＬ３において、それぞれトーングループＧ１、Ｇ２およびＧ３に変調される。
【００４９】
あるいは、ＤＴＵサイズは、あるトーングループの一レイヤにおけるビットの数に一致するように構成されていなくてもよい。ＤＴＵサイズがより小さい場合、複数のＤＴＵがそのレイヤまたはそのトーングループ内のそのレイヤにマッピングされ得る。ＤＴＵサイズがより大きい場合、ＤＴＵの一部がそのレイヤまたはそのトーングループ内のそのレイヤにマッピングされる。残りのビットは、同じ階層レイヤにおいて、同じデータシンボルの異なるトーングループに変調されるか、または同じ階層レイヤおよび隣のデータシンボルの同じトーングループに変調される。この代替の実装の利点は、トーングループまたは個々の搬送波のビットローディングが、ＤＴＵサイズに適応させる必要なく適応させられ得ることである。
【００５０】
送信待ち行列内の各ＤＴＵは、あるトーングループ内のある階層レイヤにマッピングされる。復調器１２１による復調後、各ＤＴＵの一部をなすＦＥＣ／ＣＲＣビットに対して、ＦＥＣと巡回冗長検査が実施される。たとえば、あるトーングループのレイヤを襲った過渡ノイズの結果、ＤＴＵが誤っている場合、受信機ＲＸは、誤ったＤＴＵの再送を要求するだけである。図２では、たとえば、シーケンス番号２−６、１２−１５および２２−２３を有するＤＴＵが誤って受信機１２０に到達すると仮定されている。本発明によれば、ＡＲＱ  ＴＸ１２４は、１つまたは複数の再送要求メッセージ１３１に含まれる、これらの誤って受信されたＤＴＵのレイヤＨＩＥＲ．ＬＥＶＥＬおよびトーングループＴＯＮＥ  ＧＲ．を識別するものとする。別法として、ＡＲＱ  ＴＸ１２４は、再送を要求するとき、誤ったＤＴＵをそれらのシーケンス番号によって識別してもよい。
【００５１】
ここまで説明してきたように、誤りの影響をより受けやすい下の方の階層レベルのビットを変調するように設計された階層変調のおかげで、トーングループごとに、誤って受信された最上レイヤ、たとえばＧ２ではＬ３、Ｇ３ではＬ３、Ｇ４ではＬ２、Ｇ５ではＬ２、Ｇ６ではＬ１に対する再送要求１３１について識別すれば十分である。次いで、再送要求受信機１１３は、それより下の階層レイヤにおいてそれらのトーングループに変調されたすべてのＤＴＵの再送を自動的に命令するように構成されていてもよい。これは、それより下のレイヤもそれらのトーンについて誤りが発生している確率が高いためである。このような実装は、本発明による階層変調を行うマルチトーンシステムについて再送の有効性をさらに向上させる。
【００５２】
これに比べて、変調方式を考慮することなく集合させられるＤＴＵに対して作用する従来の再送によるマルチトーン送信システムでは、過渡的ノイズがいくつかのトーンに影響を及ぼす場合に、すべてのＤＴＵが誤りになることがある。本発明によるシステムおよび方法では、階層変調のおかげで、たとえば２０ｄＢまでの大きな過渡的ノイズの場合でさえ、上の方のレイヤの誤り確率は十分に低い状態を維持して、回線が機能している状態を維持する。これは図３に示されている。この図では、各ＤＴＵはｂ×Ｎ＝５１２ビットを含み、各ＤＴＵは、２ビットのＦＥＣ誤り訂正能力を有すると仮定する。図３は、ノイズの関数として、異なる階層レベルにおけるＤＴＵ誤り率の変化を示す。１６ビットのコンスタレーションで動作しているとき、全体のコンスタレーションにおいて５３ｄＢの信号対雑音比におけるＤＴＵ誤り率１０−７に対して（図３の点線）、２０ｄＢの過渡的ノイズ３１０が、３０１のような下の方のレイヤで変調されたＤＴＵの誤った受信を招くはずである（それらのレイヤでのＤＴＵ誤り率は、５５−２０＝３３ｄＢの信号対雑音比（図３では「＋」の印の付いた実線）において１に近くなる）が、３０２のような最上レイヤは、１０−１のＤＴＵ誤り率で動作状態を維持することになる（図３では「ｏ」印の付いた破線）。本発明による再送のおかげで、過渡的ノイズの間、回線は有効な状態を維持し、回線は新たな回線条件に順応するようにビットローディングを適応させることが可能になる。
【００５３】
また、誤り確率をさらに低下させるために、送信機は、最下レイヤへのＤＴＵのマッピングを停止することによって、最下階層レイヤを無効化することを決定することができる。この無効化は、送信機によって、また、再送エンジンにとって利用可能な、受信した再送要求の数またはレートなどの情報に基づいて制御される。この方策によって、残りのレイヤの誤り確率が低下することになる。送信機は、最下階層レイヤへのＤＴＵのマッピングを停止するように決定して、送信成功の確率を一時的に高めてもよいし、最下階層レイヤへのＤＴＵのマッピングを恒久的に停止して、恒久的なノイズ増加によって生じる誤り確率の増加を緩和してもよい。後者の場合、回線には、ＡＲＱ往復時間よりもわずかに長い継続時間の間に、より多くの再送が見られる。その後、送信機は、上の方のレイヤを閉じることを決定するのに十分な知識を獲得した。ノイズの増加が一時的であるとき、送信機は、一時的なノイズ増加の終了の指示を受信して、最下レイヤを再度有効にしてもよい。下の方の階層レイヤの有効化および無効化は、受信機との明示的な調整なしで送信機によって実施され得るものであり、このことは、「Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ  ａｎｄ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ」と題した同一出願人の対応する特許出願に記載されており、この出願は参照により本明細書に組み込まれている。
【００５４】
奇数ビットローディング容量を有するコンスタレーションが矩形のコンスタレーショングリッドによって表されないとき、最下階層レイヤの無効化は、それらのコンスタレーションには対しては煩雑である。実際、そのようなコンスタレーションは、コンスタレーションの平均送信電力を減少させるために、通常は十字形のグリッドに再整形される。これにより、最下階層レイヤの無効化は、再整形操作の省略を送信機に要求することができる。この効果が生じるであろうコンスタレーションはグループ化され、それらのレイヤ構造は適応させられてもよい。たとえば、偶数ビットローディング容量のコンスタレーションでは、各レイヤがトーンごとに２ビットを含むことができ、奇数ビットローディングのコンスタレーションの一番下のレイヤは、再整形操作の省略が要求されるとした場合、トーンごとに、同相成分の２ビットと直交成分の１ビットの計３ビットを含み得る。
【００５５】
本発明の原理に従う再送は、瞬間スループットが最適なスループットに合わせて増減することを保証する。再送は、ビットローディングが、ビットスワップ、シームレスレート適応またはセーブアワーショウタイムに固有のオンライン再構成コマンドの低速な制御手順によって調整されるまで、その保証を続ける。したがって、本発明による再送は、ノイズ変化がオンライン再構成機構と比べて速いときであっても、回線を安定状態に維持し、極力大きなスループットで機能させることができる。
【００５６】
低遅延および同一ＤＴＵの少ない再送を確実に行うために、再送は、利用可能な最上レイヤで生じるのが有利であることにさらに留意されたい。このようにして、再送されるＤＴＵの誤り確率は最小化される。
【００５７】
ｂ×Ｎは上記の実施形態では固定されているが、特定の階層レイヤにおいてトーンの特定のグループに変調されるべきＤＴＵをなすｂ×Ｎ、すなわちビットの数が可変である代替の実装が考えられ得ることにも留意されたい。
【００５８】
さらに、上記の実施形態はグループごとに同じ量のＮ個のトーンで実施されるが、本発明は、たとえばグループＧ１にＮ１個のトーン、グループＧ２にＮ２個のトーンなど、異なるグループが異なる量のトーンを有する代替シナリオにおいて同じ利点を有して適用可能であることに注目されたい。
【００５９】
本発明は、ＤＳＬおよび固定回線を介したデータ送信について説明されてきたが、本発明の適用性はそれには限定されないことが当業者には理解される点についても注目されたい。経時変化ノイズの影響を受けやすい有線接続または無線接続を使用する任意のマルチトーン送信システムは、本発明による再送技術によって安定性および瞬間スループットの点で改良され得る。
【００６０】
本発明は特定の実施形態を参照しながら説明されてきたが、本発明は上記の例示的な実施形態の詳細には限定されず、本発明はその範囲から逸脱することなくさまざまな変更および修正を施して実施されてもよいことが当業者には認識されよう。したがって、本明細書の各実施形態は、あらゆる点において例示的であり、非限定的なものであると解釈されるべきで、本発明の範囲は、前述の説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって示されており、したがって、特許請求の範囲と均等の意味および範囲に属するあらゆる変更はその範囲に含まれることが意図されている。言い換えれば、根底にある基本原理の範囲内のありとあらゆる改変、変更または均等物を包含することが企図されており、それらの本質的な属性は本特許出願においてクレームされている。本特許出願の読者には、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という語が他の要素またはステップを排除せず、「ある（ａ）」または「一（ａｎ）」という語が複数を排除せず、コンピュータシステム、プロセッサ、または別の統合ユニットなどの単一の要素が、特許請求の範囲に記載されたいくつかの手段の機能を実現し得ることがさらに理解されよう。特許請求の範囲における任意の参照符号は、対象となる各請求項を限定するものと解釈されるべきではない。「第１」、「第２」、「第３」、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」などの用語は、明細書または特許請求の範囲で使用されるとき、類似の要素間またはステップ間を区別するために用いられており、必ずしも順序または時系列順を記載してはいない。そのように使用される用語は適切な状況下では互換可能であり、本発明の実施形態は、本発明に従って他の順序で、すなわち、既に説明または例示されたものとは異なる形で動作することが可能であることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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