(57)【要約】【課題】現通信回線が前コールの通信回線と同様の特性をもつ場合に、現モデム・コールで前モデム・コールからの情報を使用するモデムを提供すること。【解決手段】モデム・トレーニング中に、現通信回線の特性が少なくとも１つの前コール中に使用された通信回線の特性と実質上同様かどうか判定する。両特性が実質上同様の場合は、前コールからの記憶されたデータ・モード情報を使用して、現コールのデータ・モード中に使用するための信号コンステレーションを設計する。両特性が実質上同様でない場合は、完全なモデム・トレーニングを実施し、後続のコール中に使用するためにデータ・モード情報を記憶する。現コールと前コールの間で通信回線の品質に変化があったかどうかを判定することもできる。回線品質に変化が無かった場合は、１つまたは複数の前コールからの記憶された最小信号距離を使用して、信号コンステレーションを設計する。【選択図】図２
2006148915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコール中に第１の通信回線を介し、そして前記第１のコールの前の少なくとも１つの第２のコール中に第２の通信回線を介して通信するモデムをトレーニングする方法であって、
前記モデムが前記第１の通信回線を介して通信しているときに、前記第１の通信回線の特性が前記第２の通信回線の特性と実質上同様であるかどうかを判定する工程と、
前記第１の通信回線の特性が前記第２の通信回線の特性と実質上同様である場合に、前記少なくとも１つの第２のコールからの記憶されたデータ・モード情報を使用して、前記第１のコールのデータ・モード中に使用するための信号コンステレーションを設計する工程とを含む方法。
【請求項２】
前記第１の通信回線の特性が、前記第２の通信回線の特性と実質上同様でない場合に、完全なモデム・トレーニングを実施し、後続のコールのトレーニング・モード中に使用するために、前記第１のコールからのデータ・モード情報を記憶する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記記憶されたデータ・モード情報が、平均２乗誤差データ、コンステレーション最小信号距離、およびコンステレーション送信電力のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の通信回線と前記第２の通信回線の間で回線品質評価を実施する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記回線品質評価で、前記第２の通信回線品質と前記第１の通信回線品質の間で変化が示されない場合に、前記少なくとも１つの第２のコールからの記憶された最小信号距離を使用して、前記第１のコールのための信号コンステレーションを設計する工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記回線品質評価で、前記第２の通信回線品質と前記第１の通信回線品質の間で良い方の変化が示される場合に、前記少なくとも１つの第２のコールの信号コンステレーションよりも小さい最小信号距離を有する新しい信号コンステレーションを設計する工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記回線品質評価で、前記第２の通信回線品質と前記第１の通信回線品質の間で悪い方の変化が示される場合に、前記少なくとも１つの第２のコールの信号コンステレーションよりも大きい最小信号距離を有する新しい信号コンステレーションを設計する工程をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記モデムが、前記第１の通信回線を介して通信しているときに、前記第１の通信回線の特性が前記第２の通信回線の特性と実質上同様であるかどうかを判定する前記工程が、
遠隔モデムからの受信信号からデジタル障害学習信号を抽出する工程と、
前記抽出したデジタル障害学習信号と、前記少なくとも１つの第２のコール中に抽出された、記憶されたデジタル障害学習信号を比較する工程とをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つのプロセッサおよび記憶されたコンピュータ・プログラム命令を含むモデムであって、前記命令が、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、
現コール中に使用される現通信回線の特性が、少なくとも１つの前コール中に使用された前通信回線の特性と実質上同様であるかどうかを判定する工程と、
前記現通信回線の特性が、前記前通信回線の特性と実質上同様である場合に、前記少なくとも１つの前コールからの記憶されたデータ・モード情報を使用して、前記現コールのデータ・モード中に使用するための信号コンステレーションを設計する工程とを、前記モデムに実施させるモデム。
【請求項１０】
前記現通信回線の特性が、前記前通信回線の特性と実質上同様でない場合に、完全なモデム・トレーニングを実施し、少なくとも１つの後続のコールのトレーニング・モード中に使用するために、前記現コールからのデータ・モード情報を記憶する工程を、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるときに前記モデムに実施させるコンピュータ・プログラム命令をさらに含む、請求項９に記載のモデム。
【請求項１１】
前記記憶されたデータ・モード情報が、平均２乗誤差データ、コンステレーション最小信号距離、およびコンステレーション送信電力のうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のモデム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記現通信回線と前記前通信回線の間の回線品質評価を実施する工程を前記モデムに実施させる、コンピュータ・プログラム命令をさらに含む、請求項９に記載のモデム。
【請求項１３】
前記回線品質評価で、前記前通信回線品質と前記現通信回線品質の間で変化が示されない場合に、前記現コールのために、前コールからの記憶された最小信号距離を使用する信号コンステレーションを設計する工程を、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるときに前記モデムに実施させるコンピュータ・プログラム命令をさらに含む、請求項１２に記載のモデム。
【請求項１４】
前記回線品質評価で、前記前通信回線品質と前記現通信回線品質の間で良い方の変化が示される場合に、前コールの信号コンステレーションよりも小さい最小信号距離を有する新しい信号コンステレーションを設計する工程を、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるときに前記モデムに実施させるコンピュータ・プログラム命令をさらに含む、請求項１２に記載のモデム。
【請求項１５】
前記回線品質評価で、前記前通信回線品質と前記現通信回線品質の間で悪い方の変化が示される場合に、前コールの信号コンステレーションよりも大きい最小信号距離を有する新しい信号コンステレーションを設計する工程を、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるときに前記モデムに実施させるコンピュータ・プログラム命令をさらに含む、請求項１２に記載のモデム。
【請求項１６】
現コール中に使用される現通信回線の特性が、少なくとも１つの前コール中に使用される前通信回線の特性と実質上同様かどうかを判定する工程を、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるときに前記モデムに実施させる前記コンピュータ・プログラム命令が、
遠隔モデムからの受信信号からデジタル障害学習信号を抽出する工程と、
前記抽出されたデジタル障害学習信号と前記少なくとも１つの前コール中に抽出された記憶されたデジタル障害学習信号を比較する工程とを、前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるときに前記モデムに実施させるコンピュータ・プログラム命令をさらに含む、請求項９に記載のモデム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にデータ通信に関し、より詳細には適応モデムに関する。
【背景技術】
【０００２】
データ・ネットワーク（たとえばインターネット）の利用が広く普及したことで、モデム（変調器／復調器）の導入が増えてきている。モデムは、当技術分野において周知であり、一般に、デジタル信号を、アナログ通信チャネルを介して伝送できるように変調および復調する機能を果たす。もっとも普及しているモデム利用法の１つは、エンド・ユーザが自宅から公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）を介してインターネットに接続できるようにすることである。
【０００３】
動作開始の際に、モデムは動作のトレーニング・モードに入り、この間にもう１つのモデム装置との通信リンクが確立される。一般に、トレーニングは、通信回線（すなわち通信チャネル）の特性を決定するために、またモデム間でデータ通信する際に後続のデータ・モードを最適化するために実施される。国際電気通信連合（ＩＴＵ）Ｖ．９０／Ｖ．９２規格によるモデム動作では、以下の通り、４つのトレーニング段階がある。
【０００４】
第１段階のトレーニングで、クライアント・モデムは、ダイアル・トーンを受け取り、遠隔モデムを呼び出し、この２つのモデムは、それらがサポートするモデム規格などの基本情報を交換する。両方のモデムがＶ．９２をサポートする場合、クライアント・モデムは現通信回線が前に使用した通信回線と同じかどうかを、遠隔モデムが送信するＡＮＳｐｃｍ信号（ＩＴＵ−Ｔ  Ｖ．９２規格で定義）を分析することによって検出する。この通信回線が同じである場合、クライアント・モデムは、初期化プロセスを迅速化するために、第３段階のトレーニング工程のうちのある部分を短縮または省略するための高速接続機能を利用することができる。
【０００５】
第２段階のトレーニングで、Ｖ．９０／Ｖ．９２の局所パラメータ（たとえば、シンボル・レート、最大送信電力、Ａ−ｌａｗコーデック、またはμ−ｌａｗコーデック）がクライアント・モデムと遠隔モデムの間で交換される。
【０００６】
第３段階のトレーニングは、ネットワークの障害およびひずみを検出し補償するために、モデムのイコライザとエコー・キャンセラのトレーニング、タイミング・リカバリ、およびデジタル障害学習（ＤＩＬ：ｄｉｇｉｔａｌ  ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ  ｌｅａｒｎｉｎｇ）からなる。
【０００７】
第４段階のトレーニングで、従来のモデムは、トレーニング・モードの平均２乗誤差（ＭＳＥ：ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｅｒｒｏｒ）を評価し、次いでトレーニング・モードのＭＳＥとデータ・モードのＭＳＥの間の関係を評価する。トレーニング・モードのＭＳＥとデータ・モードのＭＳＥの間の関係は未知で、変化する通信回線の状態で異なるので、トレーニング・データのみに基づいてデータ・モードのＭＳＥを評価することは難しい。トレーニング・モードのＭＳＥから、評価されたデータ・モードのＭＳＥへの変換は、通常、増倍率を使用して実施される。評価されたデータ・モードのＭＳＥは、その後、コンステレーション設計のためのデータ・モードの雑音レベルとして使用される。
【０００８】
周知の通り、パルス符号変調（ＰＣＭ）の信号コンステレーションは、１次元グリッド上にある実数値の信号点のセットからなる。データ・モード中に、ユーザ・データはコンステレーション点に符号化され、１つのコンステレーション点が各シンボル期間中に伝送される。Ｖ．９０／Ｖ．９２のシンボル・レートは毎秒８Ｋサンプルに固定されているので、コンステレーションで使用するレベルの数が増えるほど、データ・レートも高くなる。したがって、コンステレーション設計はモデムのデータ・レートに重要な影響を及ぼすので、ＰＣＭの信号コンステレーション設計は、Ｖ．９０／Ｖ．９２モデムにとって、トレーニング・モードの重要な部分である。より具体的には、Ｖ．９０／Ｖ．９２  ＰＣＭモデムは、毎秒８０００シンボルのレートのシンボル信号としてＰＣＭレベルを伝送する。これは、モデムが、デジタル符号を表すシンボル信号を１／８０００秒毎に１つ伝送することを意味する。数学的には、可能なシンボル信号はすべて数学空間で表すことができる。信号空間においては、あらゆる信号は一義的なポイント位置を有し、任意の２信号間には距離がある。信号点間の距離が大きいほど、それらを区別することが容易になり、より信頼性の高い信号検出およびその結果としてより低いビット・エラー・レートが可能になる。しかし、トレードオフがある。というのも、信号点間の距離が大きくなるほど、信号コンステレーションで使用することができる利用可能な信号の総数が少なくなり、したがってデータ・レートが低下するからである。したがって、最小信号距離を決定することが、所与の通信回線で高いデータ・レートを実現するのに重要である。既存のモデムは、データ・モードで最適なデータ・レートを実現するための最適な最小信号距離の粗い推定を行うだけである。というのも、前述のように、データ・レートは、どんな実際のデータ・モード情報も使用しないで、もっぱらトレーニング・モード中に決定されるからである。
【０００９】
前述のモデム・トレーニング手順は、モデムが初期化されるたびに実施される。こうしたトレーニング手順は時間の無駄であり、特定の通信チャネルに対して必ずしも最適のデータ・レートが得られるとは限らない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
必要なトレーニング時間を短縮し、同時にトレーニング結果を改善することができる、改善されたモデム・トレーニング技法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前コールの通信回線が現コールの通信回線と同様の特性をもつ場合に、前モデム・コールからの情報を現モデム・コールで使用できるとの認識をうまく利用している。前コールのデータ・モード中に情報を記録することによって、後続のコールでのモデム性能を大幅に改善することができる。この改善には、トレーニングの速さの改善だけでなく、トレーニング・モード中のコンステレーション設計の改善も含まれる。その結果、後続のコールのデータ・モード中のデータ・レートも改善される。
【００１２】
本発明の一実施形態によれば、モデム・トレーニング中に、現通信回線の特性が少なくとも１つの前コール中に使用された通信回線の特性と実質上同様かどうかを判定する。一実施形態では、この判定は、遠隔モデムからの受信信号からデジタル障害学習信号を抽出し、この抽出したデジタル障害学習信号を少なくとも１つの前コール中に抽出した記憶されたデジタル障害学習信号と比較することによって行う。
【００１３】
これらの特性が実質上同様の場合、前コールからの記憶されたデータ・モード情報を使用して、現コールのデータ・モード中に使用するための信号コンステレーションを設計する。これらの特性が実質上同様でない場合、完全なモデム・トレーニングを実施し、後続のコール中に使用するためにデータ・モード情報を記憶する。本発明の原理に従って記憶することができる例示的なデータ・モード情報には、平均２乗誤差データ、コンステレーション最小信号距離、およびコンステレーション送信電力が含まれる。
【００１４】
通信回線の類似性試験に加えて、現コールと前コールの間で通信回線の品質に変化があったかどうかを判定するために回線品質評価を実施することもできる。回線品質に変化が無かった場合は、１つまたは複数の前コールからの記憶された最小信号距離を使用して、信号コンステレーションを設計する。回線品質が良い方に変化した場合は、１つまたは複数の前コールの信号コンステレーションよりも小さい最小信号距離を有する信号コンステレーションを設計する。回線品質が悪い方に変化した場合は、１つまたは複数の前コールの信号コンステレーションよりも大きい最小信号距離を有する信号コンステレーションを設計する。
本発明のこれらおよび他の利点は、下記詳細説明および添付図面を参照すれば、当業者には明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１には、本発明の原理を有利に実施することができる例示的なネットワークが示してある。顧客宅内１０２は、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）１０４およびモデム１０６を備える。ＰＣ１０４は、プロセッサ、メモリ、データ記憶装置、およびユーザ入出力装置を含む、どんなタイプの周知のコンピュータでもよい。周知の通り、ＰＣは、そのコンピュータの全体的動作を定義するコンピュータ・ソフトウェアの制御下で動作する。ＰＣは当技術分野で周知であり、本明細書では詳細について説明しない。ＰＣ１０４は、モデム１０６などの内部または外部モデムを備えることができる。図１で、モデム１０６は、ただ参照しやすくするために、外部モデムとして示してある。多くの有利な実施形態では、モデム１０６はＰＣ１０４に内蔵されることになる。ある有利な実施形態では、モデム１０６はＩＴＵ  Ｖ．９０／Ｖ．９２規格に従って動作する。この詳細説明では、本発明の原理に従ってモデムが実施する諸機能を説明する。こうした機能を、周知のモデム設計技法を使用してどのように実装するのかは、当業者には容易に理解されよう。たとえば、本明細書に記載のモデム機能は、モデム・ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアの組合せで実施することができる。本発明の原理に従って設計される典型的なモデムは、埋込み式のソフトウェアまたはファームウェアを介してモデムの全体の機能を制御する１つまたは複数のプロセッサを備えることになる。こうした埋込み式ソフトウェアは、たとえば、記憶されたコンピュータ・プログラム命令でよい。１つまたは複数のプロセッサに加えて、本発明の原理に従って設計される典型的なモデムは、特定のモデム機能を実施するための専用ハードウェア回路をもつことにもなろう。本明細書での説明では、本発明に独特のモデム機能に焦点を当てているが、他の一般的なモデム機能も、本明細書で詳細に説明していないが、典型的なモデムには存在することが、当業者には理解されよう。
【００１６】
ユーザ宅内１０２は、アナログ回線１１０を介して公衆交換電話網１０８内の電話局（ＣＯ）１１２に接続されている。ＣＯ１０２は、デジタル回線１１６を介して、さらに中央サーバ１１４に接続されている。この説明では、ＰＣ１０４のユーザは、モデム１０６を介してＰＣ１０４と中央サーバ１１４の間の接続を確立しようとしていると仮定する。
【００１７】
下記でさらに詳細に説明するように、本発明は前コールでのモデム１０６と中央サーバ１１４の間の通信回線（すなわち通信チャネル）が現コールの通信回線と同様の特性をもつ場合に、前モデム・コールからの情報を現モデム・コールで使用できるとの認識をうまく利用している。前コールのデータ・モード中に情報を記録することによって、後続のコールでのモデム性能を大幅に改善することができる。この改善には、トレーニングの速さの改善だけでなく、トレーニング・モード中のコンステレーション設計の改善も含まれる。その結果、後続のコールのデータ・モード中のデータ・レートも改善される。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態によるトレーニング・モード中にモデム１０６が実施する諸工程の流れ図を示している。まず、工程２０２で、モデム１０６が新しいコールを開始する。工程２０４で、モデム１０６は、モデム１０６が１つまたは複数の前コール中に使用されたのと同じ回線を介して遠隔モデムと接続されているのかどうかを判定するために、回線検出を実施する。この回線検出工程について、図３の流れ図を参照しながらさらに詳しく説明する。第１工程は、信号３０２による回線特徴抽出３０４である。信号３０２は、中央サーバ１１４が送信しモデム１０６が受信するトレーニング信号である。信号３０２は電話ネットワーク１０８およびアナログ回線１１０を通って顧客宅内１０２に進むので、この信号は、通信チャネルの様々な特性が原因でひずむ。たとえば、そのひずみの一部分は、ロブド・ビット・シグナリング（ＲＢＳ:ｒｏｂｂｅｄ  ｂｉｔ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を利用するネットワーク・スイッチに起因する。同様に、ネットワーク・コーデックがデジタル・ロスおよびコーデック雑音の原因となり、アナログ電話回線１１０が減衰の原因となる。さらに、周知の通り、ネットワーク雑音には他の様々な原因がある。信号のひずみは様々な通信回線で異なり、したがって、モデム１０６が前コールと同じ通信回線を介して現在接続されているのかどうかを判定するのに、信号のひずみ特性を使用することができることに留意されたい。
【００１９】
次に図３に戻ると、工程３０４で、トレーニング信号のうち回線検出のために使用される部分が、モデム１０６で受信した信号から抽出される。本発明の一実施形態では、１組８つのレベルが回線検出のために定義され、この８つのレベルが、デジタル障害学習（ＤＩＬ）信号の第１のトレーニング部分となる。ＤＩＬ信号はＶ．９０／Ｖ．９２規格で定義された信号であり、アナログ・モデムが信号経路中のデジタル障害を検出し学習できるようにする一連のＰＣＭレベルである。ＤＩＬ信号は通常はデジタル障害を判定するのに使用されているが、本発明の一態様によれば、ＤＩＬ信号は回線検出を実施するのに使用される。２４のＲＢＳ位相中では、この８つのレベルから、８×２４＝１９６個の要素をもつ生ベクトルが形成される。回線障害と回線雑音状態の違いは、生ベクトル中での違いとなって現れる。このベクトルの各要素に対するＭＳＥの分析により、回線雑音レベルが得られる。様々なレベルとＲＢＳ位相に対するサブ・ベクトルの分析により、現回線と旧回線のデジタル障害の差が示される。さらに、回線検出ベクトルは、チャネル周波数レスポンスを検出するために生データも提供する。これは、様々なループが同様のデジタル障害および同様の雑音レベルを有していても、その様々なループを有するチャネルを識別するために使用される。この回線抽出特徴には、デジタル障害、コーデックひずみ、回線雑音レベル、チャネル周波数レスポンスなどがある。
【００２０】
図３に示す記憶された旧回線ベクトル３０６は、前コールからの、記憶された回線特徴抽出工程３０４の出力である。モデムがデータ・モードに入り、そのモデム・コールが正常に終了した場合にのみ、旧回線ベクトルを記憶する。こうしたケースでは、後続のコール中に使用するために、回線特徴抽出工程３０４からのベクトル出力が、記憶された旧回線ベクトル３０６として保存される。コールが正常に終了しなかった（すなわち、モデムがトレーニング・モードの後、データ・モードに入らない）場合、悪い信号を基準として保存することを避けるため、回線特徴抽出工程３０４からのベクトル出力は、記憶された旧回線ベクトル３０６として保存されない。もっとも信頼できる接続を得るために、記憶された旧回線ベクトルの情報は、統計的には、同一回線上の成功した全コールの平均ベクトルであり、コールが成功する毎に更新される。
【００２１】
回線特徴抽出工程３０４の現出力は、類似性計算工程３０８に提供される。この工程では、回線特徴抽出工程３０４からの現ベクトル出力と記憶された旧回線ベクトル３０６を比較して、両者の類似性を判定する。この類似性計算は、パターン認識に基づいて行われる。各々２つのベクトルが、各ベクトルがその空間内で一義的な点として表される別の信号空間へ転送される。２つの信号空間点間の距離を計算して、この２つのベクトルの類似性の数値測定を行う。この計算のための第１の例示的な信号空間は、２つの異なるコールの間で同期したＲＢＳ位相を有する生ベクトル全体に基づくものでよい。これにより、この２つのチャネルの全体的な類似性が示される。第２の例示的な信号空間は、ネットワークのデジタル障害の差を検出するための、各レベル各ＲＢＳ位相毎のサブ・ベクトルのセットである。第３の例示的な信号空間は、ネットワークのループ特性を検出するための、チャネル周波数レスポンス関数である。第４の例示的な信号空間は、回線の雑音レベルとひずみを識別するための、生ベクトル中の各要素のＭＳＥである。
【００２２】
工程３０８の類似性計算から、１組のベクトル信号空間距離が得られ、これらの距離は、比較された各ベクトルが、現通信回線が前通信回線と同じであると決定できるほど似ているかどうかを判定するために、工程３１０で各閾値と比較される。比較すべき距離は複数あるので、関連する閾値も複数ある。類似性の最終判定に調整を加えるために、各距離および各閾値に優先重みを割り当てることができる。工程３１０の閾値比較の出力は、現回線が新しいまたは旧回線と同じであるとの指示になる。使用すべき具体的な閾値の決定は、具体的な実装に依存するか、当業者には周知のはずである。
【００２３】
次に図２に戻ると、回線検出２０４の後、新回線が検出された場合は、工程２０６の検査から工程２０８に制御が移り、旧回線が検出された場合は工程２１０に制御が移る。新回線が検出された場合は、工程２０８で完全なトレーニングを実施する。この完全なトレーニングは標準のモデム・トレーニングであり、前セッションからのどんな情報も使用しない。完全なトレーニング工程２０８からの情報を工程２０９で記憶する。より具体的には、イコライザ、タイミング・リカバリ、エコー・キャンセラ、電力調節などの受信器トレーニング係数を工程２０９で記憶することができる。次いで、これらの係数を、次コールで初期トレーニング・ポイントとして再使用する。これには、係数を調整し再使用することができるように、特別な位相同期機能が必要になる。こうして後のトレーニング中にトレーニング係数を再使用することで、トレーニング時間を節約し（より早い収束）、より良いトレーニング成果が得られる。
【００２４】
次に工程２０６に戻ると、新回線が検出されない場合、工程２１０で回線品質評価を実施する。回線品質評価中に実施する諸工程を、図４の流れ図を参照しながらより詳細に説明する。最初に、この時点でモデムが旧回線を介して再び接続されていると判定されていても、チャネル環境および回線雑音が異なるために、その同一回線上でやはり性能は顕著に異なることがあることに留意されたい。したがって、現回線の特性および複数の前回線の平均の特性がある許容範囲内にあるのかどうかを判定するために、回線品質評価を実施する。
【００２５】
次に図４を参照すると、回線品質評価への入力はＸｉであり、Ｙｉ、Ｘｉは、ＤＩＬ信号の最初の８つのレベル、イコライザ・トレーニング、およびトレーニング第４段階のコンステレーション・トレーニング信号から（ＭＳＥとして）抽出される回線品質評価（ＬＱＥ：ｌｉｎｅ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）ベクトルと呼ばれる信号を表す。ＬＱＥベクトルは、ＤＩＬ  ＭＳＥ、イコライザ・トレーニングＭＳＥ、およびコンステレーション・トレーニングＭＳＥからの諸要素を含む。Ｙｉは、複数の前コールでの平均ＬＱＥベクトルである。Ｅｉは、Ｅｉ＝Ｘｉ−Ｙｉで計算され、現ＬＱＥベクトルと平均ＬＱＥベクトルの差を表し、現回線品質が平均値から変化しているのかどうか、またどの程度変化しているのかを判定するために使用される。工程４０２で、Ｅｉが許容範囲内（ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ  １＜Ｅｉ＜ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ  ２）にあるかどうかを判定する。使用すべき具体的な閾値の決定は具体的な実装に依存するか、当業者には周知のはずである。Ｅｉが許容範囲内の場合、（ＬＱＥ総ベクトルとして測定された）回線状態が変化しなかったことを示す。次いで、制御は工程４０４に移り、ＬＱＥベクトルの個々の要素のうちどれかが顕著に変化したかどうかを判定する。工程４０２での検査（ＬＱＥ総ベクトル）と工程４０４での検査（個々のベクトル要素）の両方で顕著な変化が示されない場合、工程４０６で表すように、回線変化は無かったと判定する。工程４０２での検査または工程４０４での検査のどちらかで顕著な変化が示される場合、制御は工程４０８に移り、Ｅｉまたはその要素のいずれかが、低い方の閾値（ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ  １）よりも小さいかどうかを判定する。工程４０８の検査でノーの結果は、回線状態が悪い方に変化したことを示し（４１２）、工程４０８の検査でイエスの結果は、回線状態が良い方に変化したことを示す（４１０）。回線品質評価工程２１０の出力は、回線状態に変化が無いこと、回線状態の良い方への変化、または回線状態の悪い方への変化を示す。
【００２６】
次に図２に戻ると、回線品質評価工程２１０の後、モデムはこの情報を使用して、前述のようにモデムのデータ・レートに直接影響を及ぼす信号コンステレーションを設計する。
【００２７】
回線品質評価工程で回線品質に変化が無いと判定した場合、工程２１２で、前に記憶した情報を以下のようにコンステレーション設計で再使用する。本発明の原理によれば、モデムの性能を改善するために、後続のトレーニング・モード・セッション中に再使用できるように、あるデータ・モード情報が保存される。前述のように、通常の従来技術のモデムでの問題の１つは、モデムが、トレーニング・モードＭＳＥのみに基づいてデータ・モードＭＳＥを評価することである。本発明の原理に従って設計されるモデムは、後続のトレーニング・モード・セッション中に使用するためのデータ・モードＭＳＥ情報を保存することにより、従来技術のモデムを改善する。ＭＳＥは、データ・モード中に時間と共にいくらか変化することにも留意されたい。ＭＳＥ平均値、ＭＳＥ分布範囲、経時変化するＭＳＥの特徴などデータ・モードＭＳＥに関する様々な情報が記憶される。
【００２８】
データ・モード雑音に関しては、受信した信号と雑音の各サンプルを、信号空間中の１つの一義的な点で表すこともできる。雑音はランダムなので、受信した雑音をすべて累積し信号空間にマッピングする場合、雑音分布領域を見ることができる。信号は、周りを雑音に囲まれた信号空間の中心にある。領域の中心に近づくにつれて雑音は弱くなる。領域のサイズ（すなわち中心から平均密度の輪郭線までの距離）は、雑音（ＭＳＥ）によって決まる。言い換えれば、ＭＳＥが雑音領域のサイズである。信号対雑音比（ＳＮＲ）は、ＭＳＥ上の最小信号距離に等しい。信号距離がＭＳＥより小さい場合、２つの隣接信号は完全に雑音領域と混じり合い、受信器は信号を見つけることができない（すなわち信号を雑音と見なすことになる）。信号距離がＭＳＥよりもはるかに大きい場合、雑音領域は２信号間の小さい領域を占めるだけであることを意味し、受信器は２つの信号をたやすく区別することができる。理論上、ＳＮＲは、ガウス雑音環境ではビット・エラー・レートと固定した関係がある。
【００２９】
ＭＳＥ情報に加えて、モデムは、コンステレーションの最小信号距離や、最小信号距離とデータ・モードＭＳＥの間の関係など、データ・モード・セッション中に使用する信号コンステレーションに関する情報も記憶する。
【００３０】
後続のトレーニング・モード・セッション中に使用するための前述のデータ・モード情報を記憶することによって、これら後続のトレーニング・モード・セッション中で、改善されたコンステレーション設計が可能になる。モデムは、トレーニング・モードとデータ・モードの両方についての複数コールにわたるＭＳＥ分布関数を知っており、トレーニング・モードＭＳＥとデータ・モードＭＳＥの関係も知っている。したがって、モデムは、トレーニング・セッション中に、現トレーニング・モードＭＳＥに基づいて、データ・モードＭＳＥをより確実に評価し、現コールに対する最適なデータ・レートを計算することができる。
【００３１】
次に工程２１２に戻ると、回線状態に変化が無いので、モデムは前データ・モード・セッションからの記憶された情報を安全に使用することができる。工程２１２によるコンステレーション設計では、前に記憶された情報を２つの方法で再使用することができる。記憶された情報が、少数（たとえば３つ）の前コールだけに基づく場合、コンステレーション設計は、現トレーニング・モード情報と共に記憶された前データ・モード情報、および現データと前データの関係曲線を使用して、データ・モードＭＳＥに基づく新しいコンステレーションを設計することになる。記憶された情報が十分な数の（たとえば３を超える）前コールに基づく場合、モデムは単に前データ・レートを再使用することができる。同じデータ・レートを再使用する場合でも、各コールでの雑音は厳密には同じではないので、コンステレーションはコール毎に変化することがある。同じ回線が検出され、その回線状態が許容範囲内である場合、ＭＳＥとデータ・レートの関係を再使用することができ、コンステレーション設計では前データ・レートを使用することになる。というのも、前データ・レートでの性能は十分な数の前コールにわたって確認されてきており、繰返し性能の信頼性が高いレベルにあるからである。工程２１２の後、モデムは、工程２１４でデータ・モードに入り、この工程中で、後続のトレーニング・セッション中に使用するための前述のデータ・モード情報を記憶する。
【００３２】
回線品質評価工程２１０で、回線品質に良い方の変化があったと判定した場合、モデムは、工程２１２に関して前述したように、信号コンステレーションを設計するために前データ・モード情報を工程２１６で使用するが、この場合は、データ・レートを増やして、改善された回線品質（より小さいＭＳＥ）を利用するために、コンステレーションをより小さい最小信号距離で設計する。コンステレーション設計の後、モデムは工程２１８でデータ・モードに入る。データ・モード中では、工程２２０で表されるように、モデムは、データ・レートをより高くしても信頼性の高い通信が提供されるかどうかを、データ・モード中にＳＮＲを評価することによって確認することになる。より高いデータ・レートでの信頼性が確認された場合（ＳＮＲが閾値よりも大きい）、モデムは、後に使用するためのデータ・モードＭＳＥ情報を記憶する。より高いデータ・レートでの信頼性が確認されない場合、このコールは例外的なケースと見なされ、データ・モードＭＳＥ情報は後に使用するために記憶されることはない。この例外的なケースでは、クライアント・モデムは、この例外を除去するために再トレーニングするよう、再トレーニング・コマンドを発行することができる。
【００３３】
回線品質評価工程２１０で、回線品質に悪い方の変化があったと判定した場合、モデムは、工程２１２に関して前述したように、信号コンステレーションを設計するために前データ・モード情報を工程２２２で使用するが、この場合は、データ・レートを減らして、低下した回線品質を補償するために、コンステレーションをより大きい最小信号距離で設計する。コンステレーション設計の後、モデムは工程２２４でデータ・モードに入る。データ・モード中では、工程２２６で表されるように、モデムは、データ・レートをより低くしても信頼性の高い通信が提供されるかどうかを、工程２２０に関して前述したように、データ・モード中にＳＮＲを評価することによって確認することになる。より低いデータ・レートでの信頼性が確認された場合、モデムは、後に使用するためのデータ・モードＭＳＥ情報を記憶する。より低いデータ・レートでの信頼性が確認されない場合、このコールは例外的なケースと見なされ、データ・モードＭＳＥ情報は後に使用するために記憶されることはない。この例外的なケースでは、クライアント・モデムは、この例外を除去するために再トレーニングするよう、再トレーニング・コマンドを発行することができる。したがって、前述のように、本発明では、モデム性能を改善するために、前モデム・コールと現モデム・コールの間で類似する、通信回線の特性を利用する。具体的には、前コールからの記憶されたデータ・モード情報を使用するので、後続のコール中のトレーニング速度が改善され、改善されたコンステレーション設計が可能になることによって、後続のコールでのデータ・レートも改善される。
【００３４】
前述の「発明を実施するための最良の形態」は、あらゆる点で例示的であり制限的ではないことを理解されたい。本明細書で開示される本発明の範囲は「発明を実施するための最良の形態」から決定すべきではなく、むしろ特許法によって許される完全な範囲に従って解釈される特許請求の範囲から決定すべきである。本明細書で図示し記述された実施形態は、本発明の原理を単に例示するものに過ぎず、当業者なら本発明の範囲と趣旨を逸脱することなく様々な変更形態を実施することができることを理解されたい。当業者なら、本発明の範囲と趣旨を逸脱することなく他の様々な特徴の組合せを実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の原理を有利に実施することができる例示的なネットワークの図である。
【図２】本発明の一実施形態に従ってトレーニング・モード中にモデムによって実施される諸工程の流れ図である。
【図３】本発明の一実施形態に従って回線検出中にモデムによって実施される諸工程の流れ図である。
【図４】本発明の一実施形態に従って回線品質評価中にモデムによって実施される諸工程の流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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