【手続補正書】
【提出日】平成19年11月8日(2007.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本明細書は、同時係属中であってその全体が参照のために取り込まれる１９９９年１１月９日出願の米国仮特許出願番号６０／１６４、１３４、発明の名称”送信信号のピークと平均値の比を低減するため、マルチキャリアシステムにおけるキャリアの位相をランダム化する方法”の出願日の利益を主張する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
変調されたキャリアの位相がランダムでない場合には、ＰＡＲを大幅に上昇させるようにしてもよい。変調されたキャリアの位相がランダムでない場合の例としては、以下のものがある。かかる場合としては、ビットスクランブラーが用いられない場合、同じ入力データビットを変調するためにマルチキャリア信号が用いられる場合、および、変調用に用いられるキャリア信号の位相に対する入力データビットの写像（マッピング）であるコンステレーションマップが十分にランダムでない（すなわち、データビットの値０が、ＤＭＴキャリア信号の９０度の位相特性に相当するとともに、データビットの値０がＤＭＴキャリア信号の−９０度の位相特性に相当する）場合がある。しかし、ＰＡＲが上昇することにより、システムの電力消費が上昇し、及び／又は送信信号が欠落（clipping)する可能性が高くなってしまう。したがって、送信信号に低ＰＡＲを提供するため、変調されたキャリア信号を効率的に変換することのできるシステムおよび方法が要望される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
他の側面において、本発明は、関連づけられた値に基づいて各キャリア信号の位相変位を算出する位相スクランブラーを備えたシステムに関する。また、当該位相スクランブラーは、前記複数のキャリア信号の前記位相特性を実質的にスクランブルするため、各キャリア信号用に算出された前記位相変位と当該キャリア信号の位相特性を結合する。ある実施形態において、変調器は、前記位相スクランブラーと通信し、低減されたピーク対平均値パワー比（ＰＡＲ）を有する送信信号を生成するため、前記実質的にスクランブルされた位相特性を有するキャリア信号上に入力信号のビットを変調する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
通信チャネル１８は、ＤＭＴ送信機２２から遠隔受信機３４への下流方向への通信経路、および、遠隔送信機３０からＤＭＴ受信機２６への上流方向への通信経路を提供する。ある実施形態において、通信チャネル１８は、電話加入者線のツイストペアである。他の実施形態において、通信チャネル１８は、光ファイバー線、ツイスト線の二つのペアから構成されるクワッドケーブル、又は星形クワッドケーブルの一つであるクワッドケーブル、ディーゼルホースト−マーチンクワッド(Dieselhorst-Martin quad)ケーブル等であってもよい。無線通信システムの場合、トランシーバー１０、１４は、無線モデムであり、通信チャネル１８は、それを介して送信信号３８がトランシーバー１０、１４間で伝達される空気である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ほんの一例として図１に示すＤＭＴ送信機２２は、直交振幅変調（ＱＡＭ）エンコーダー４２、変調器４６、ビット割り当てテーブル（ＢＡＴ）４４，位相スクランブラー６６を含んでいる。ＤＭＴ送信機２２は、以下で説明するようにビットスクランブラー７４を含んでいても良い。遠隔トランシーバー１４の遠隔送信機３０は、ＤＭＴ送信機２２と同じ部品を備えている。本実施形態は、ＤＭＴ送信機２２の詳細について述べているが、本発明のコンセプトは、ＤＭＴ送信機２２と同様の部品を備える受信機３４、２６にも適用することができるが、その場合、逆の機能を逆の順序で実行する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
変調器４６は、また、各ＱＡＭ変調キャリア信号のために算出された位相変位とそのキャリア信号の位相特性とを結合する位相スクランブラー６６を備えている。本発明の原理に基づいて位相変位と位相特性を結合することにより、送信信号３８中のキャリア信号の位相特性を実質的にスクランブルすることになる。キャリア信号の位相特性をスクランブルすることによって、その結果生じた送信信号３８は、ほぼ最小化されたピーク対平均値比（ＰＡＲ）を有することになる。位相スクランブラ６６は、変調器４６の一部であっても、その外部に設けてもよい。位相スクランブラ６６の他の実施形態としては、これらに限定されることはないが、ローカルメモリ中に記憶されたソフトウエアプログラムであって、変調器４６上で実行されるもの、数学的機能およびアルゴリズムが実行可能なデジタル信号処理器（ＤＳＰ）等が含まれる。遠隔受信機３４も同様に、ＤＭＴトランシーバー１０の位相スクランブラー６６によって既にその位相特性を調整されたキャリア信号の復調用に用いる位相スクランブラー６６’を備えている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
次に、位相スクランブラー６６は、キャリア信号の位相変位を算出するため、当該キャリア信号に関連づけられた値を式の結果に影響を及ぼす入力として用いることにより、所定の式を解く。位相変位の算出に適した式であればどのような式でも位相変位の算出に用いることができる。当該式が、入力シリアルビットストリーム５４のビット値に影響されない場合、算出された位相変位もかかるビット値とは独立している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図２は、送信信号３８を生成するため、各キャリア信号の位相特性を調整するとともに、かかるキャリア信号を結合させるＤＭＴ送信機２２において用いられるプロセスの実施形態を示している。このＤＭＴ送信機２２は、キャリア信号に関連づけられた値を生成する（ステップ１００）。当該値は、キャリア信号の位相特性を変更するのに用いられているので、ＤＭＴ送信機２２および遠隔受信機３４の双方は、キャリア信号に関連づけられている値を認識しなければならない。ＤＭＴ送信機２２および遠隔受信機３４のいずれかが、関連づけられた値を独立して得るか、又は、片方が他方に対して関連づけられた値を知らせる。例えば、ある実施形態において、ＤＭＴ送信機２２は、疑似−乱数発生器(pseudo-RNG)から値を得、次に、生成された値を遠隔受信機３４に送信する。他の実施形態において、遠隔受信機３４は、同じ疑似−乱数発生器(pseudo-RNG)および送信機が使用したのと同じシード(same seed)から（すなわち、送信機の疑似−乱数発生器は、受信機の疑似−乱数発生器と同じ一連の乱数を発生させる）前記値を得る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
再度述べるが、ＤＭＴ送信機２２および遠隔受信機３４の両方が、値とキャリア信号との関連性(value-carrier signal association)を作るために同じ所定パラメーター（ここでは、ＤＭＴキャリア数）を用いているので、ＤＭＴ送信機２２および遠隔受信機３４は、キャリア信号に関連づけられた値を知ることができる。他の実施形態において（送信機の疑似−乱数発生器とともに上記に例示されたように）、ＤＭＴ送信機２２は、通信チャネル１８を介して当該値を遠隔受信機３４に（又はその逆に）送信することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ある実施形態において、ＤＭＴシンボル７０上の送信信号３８のクリッピングを回避するため、１つのＤＭＴシンボル７０づつ(on a DMT symbol 70 by DMT symbol 70 basis)位相スクランブルが用いられる。本実施形態において、ＤＭＴ送信機２２は、位相変位を算出するために、シンボルカウント等の時間によって変化する所定パラメーターに基づいた値を使用している。キャリア信号に関連して変化する他の種類の所定パラメーターを用いることによっても本発明の原理を実施することが可能であることが理解されよう。上述のように、トランシーバー１０、１４は、キャリア信号の変調および復調の同期をとるため、その値をお互いにやりとりするようにしてもよい（ステップ  １１０）。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
次に、ＤＭＴ送信機２２は、各キャリア信号の位相特性を調整するのに用いられる位相変位を算出する（ステップ  １１５）。各ＱＡＭ−変調済キャリア信号の位相特性と結合される位相変位の量は、用いられる式および当該キャリア信号に関連づけられた一以上の値によって変化する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
位相変位の例＃１
位相変位例＃１は、Ｎｘπ／３、モジュロ（mod)２πによってキャリア番号Ｎに関連づけられているＱＡＭ−変調信号の位相特性を調整するのと同じことである。この例では、キャリア番号Ｎが５０とすると、そのキャリア信号は、その位相特性に、５０ｘπ／３（mod２π）＝２／３πを加えた位相変位を有することになる。キャリア番号Ｎが５１とすると、そのキャリア信号は、その位相特性に、５１ｘπ／３（mod２π）＝πを加えた位相変位を有することになる。キャリア番号Ｎが０である場合、そのキャリア信号の位相特性に位相変位が加えられることはない。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
位相変位の例＃２
位相変位例＃２は、（Ｎ＋Ｍ）ｘπ／４、モジュロ（mod)２πによってキャリア番号Ｎに関連づけられているＱＡＭ−変調信号の位相特性を調整するのと同じことであり、Ｍは、シンボルカウント数である。この例では、キャリア番号Ｎが５０であって、ＤＭＴシンボルカウントＭが８であるとすると、そのキャリア信号は、その位相特性に、（５０＋８）ｘπ／４（mod２π）＝π／２を加えた位相変位を有することになる。また、キャリア番号Ｎが５０であって、ＤＭＴシンボルカウントＭが９であるとすると、そのキャリア信号は、その位相特性に、（５０＋９）ｘπ／４（mod２π）＝３π／４を加えた位相変位を有することになる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
位相変位の例＃３
位相変位例＃３は、（XN）ｘπ／６、モジュロ（mod)２πによってキャリア番号Ｎに関連づけられているＱＡＭ−変調信号の位相特性を調整するのと同じことである。ここで、XN は、Ｎ個の疑似乱数の集まりである。この例では、キャリア番号Ｎが５であって、XNが[３、８、１、４、９、５、・・・」であるとすると、そのキャリア信号は、その位相特性に、（９）ｘπ／６（mod２π）＝３π／２を加えた位相特性を有することになる。（ここで、９は、XN の第５番目の値であることに注意すること）。キャリア番号Ｎが６であるとすると、そのキャリア信号は、その位相特性に、（５）ｘπ／６（mod２π）＝５π／６を加えた位相変位有することになる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
送信信号のクリッピング
高い電圧ピーク値（すなわち、高ＰＡＲ）を有する送信信号３８によって、ＤＭＴ送信機２２および通信チャネル１８中に非線形歪みを誘起させることが可能となる。こうして生じ得る送信信号３８の非線形歪みの一例としては、送信信号３８の振幅制限（つまり、クリッピング）がある。例えば、ＤＭＴシンボル７０中の一以上のタイムドメインサンプルが、ＤＭＴシンボル７０用に許容される最大デジタル値よりも大きい場合、特定のＤＭＴシンボル７０は、タイムドメイン内になるよう上限がかけられる。マルチキャリア通信システムにおいて、クリッピングがなされると、送信信号３８は、入力シリアルデータビット信号５４を正確に表さなくなってしまう。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
ある実施形態において、ＤＳＬ通信システム２は、送信信号３８のクリッピングを１つのＤＭＴシンボル７０づつ(on a DMT symbol 70 by DMT symbol 70 basis)回避する。ＤＭＴ送信機２２は、送信信号３８のクリッピングを検出する（ステップ  １４０）。クリッピングされた送信信号３８を生成するため、タイムドメイン内になるよう特定のＤＭＴシンボル７０に上限がかけられた場合、ＤＭＴ送信機２２は、所定の送信信号７８をクリッピングされた送信信号３８の代わりに置き換える（ステップ  １５０）。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
所定の送信信号７８は、ＤＭＴ送信機２２と遠隔受信機３４間のシンボルのタイミングを維持するため、ＤＭＴシンボル７０と同じ時間間隔（例えば、２５０ミリセカンド）を有している。所定の送信信号７８は、入力シリアルデータビット信号５４に基づいて（別個に）生成されたものではなく、遠隔受信機３４によって代替信号であると識別されるビット値のパターンである。ある実施形態において、所定の送信信号７８は、遠隔受信機３４によって容易に検出される既知の擬似ランダム列パターン(pseudo-random sequence pattern)である。他の実施形態において、所定の送信信号７８は、ＤＭＴ送信機２２の出力において作られたゼロ電圧信号（すなわち、全てのキャリア信号上に変調されたゼロボルト）である”全てがゼロ”の信号である。遠隔受信機３４による簡単な検出に加え、電圧がゼロボルトの信号を使用することで、ＤＭＴ送信機２２の電力消費が低減される。また、所定の送信信号７８の受信中、遠隔受信機３４におけるキャリア信号の干渉復調(coherent demodulation)用の参照信号を提供するため、当該所定送信信号７８にパイロットトーンが含まれている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
所定送信信号７８の送信に続き、位相スクランブラー６６は、ＱＡＭ−変調キャリア信号の位相特性を（時間経過によって変化する所定のパラメーターの一つに基づいて）変更する（ステップ  １２０）。例えば、ＱＡＭシンボル５８のセットが、複数のタイムドメインサンプルを備えたＤＭＴシンボル７０を作り出しており、そのタイムドメインの一つが、ＤＭＴシンボル７０に許容される最大のデジタル値よりも大きいと仮定する。したがって、遠隔受信機３４に対して送信がなされる場合、送信信号３８がクリッピングされるので、ＤＭＴ送信機２２は、代わりに所定の送信信号７８を送信する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
所定送信信号７８の送信を行った後、ＤＭＴ送信機２２は、次のＤＭＴシンボル７０’中でクリッピングされた送信信号３８を生成させる原因となったビット値をもう一度送信しようと試みる。本実施形態において、位相変位は、時間経過とともに変化する値に基づいて行われるので、次のＤＭＴシンボル７０’用に算出された位相変位は、以前にＤＭＴシンボル７０用に算出されたクリッピング済みのタイムドメインを伴うものとは異なる。かかる異なった位相変位は、クリッピング済みのタイムドメインを伴うＤＭＴシンボル７０のキャリア信号とは異なる位相特性を有する次のＤＭＴシンボル７０’のキャリア信号を作り出すため、変調済みキャリア信号の位相特性と結合される。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
ＤＭＴ通信システム２は、クリッピング（例えば、１０７ 個のタイムドメインサンプル７０毎に約１回のクリッピング）を実行する通信信号３８を、時々生成する。しかし、次のＤＭＴシンボル７０’が、クリッピングを実行するタイムドメインサンプルを一つでも含んでいた場合には、クリッピングされた送信信号３８の代わりに所定送信信号７８が遠隔受信機３４に再び送信される（ステップ  １５０）。クリッピングされたタイムドメインサンプルは、以前にクリッピングされたＤＭＴシンボル７０と同じ又は異なるキャリア信号上に存在してもよい。ＤＭＴ送信機２２は、自身がクリッピングされていない次のＤＭＴシンボル７０’を生成するまで、所定送信信号７８を送信し続ける。ＤＭＴ送信機２２がクリッピングされていないＤＭＴシンボル７０’を生成すると、ＤＭＴ送信機２２は、送信信号３８を遠隔受信機３４に送信する（ステップ  １６０）。ＤＭＴシンボル７０に対応する送信信号３８がタイムドメイン中にクリッピングされる確率は、送信信号３８のＰＡＲに基づいて決定される。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
位相変位の例＃４
位相変位例＃４（ＰＳ＃４）は、π／３ｘ、mod２πによってキャリア番号Ｎに関連づけられているＱＡＭ−変調信号の位相特性を調整するのと同じことである。ここで、Ｍは、ＤＭＴシンボルカウント数である。この例では、ＤＭＴシンボルのカウント数が５の際に、ＤＭＴシンボル７０がクリッピングされると、現在クリッピングされている送信信号３８の代わりに、所定送信信号７８が送信される。ＤＭＴシンボル７０および７０’のいずれをも生成するために用いられたＱＡＭシンボル５８は同じであるが、次のＤＭＴシンボルの期間において、ＤＭＴカウントＭは６となり、これにより、次のＤＭＴシンボル７０’用に異なるタイムドメインサンプルのセットが生成される。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ＤＭＴシンボル７０がクリッピングされた場合、送信信号３８の代わりに所定送信信号７８が送信されるので、ＤＳＬ通信システム２のＰＡＲは低減される。例えば、タイムドメイン送信信号３８のクリッピング確率が通常は１０−７ であるＤＭＴ通信システム２は、そのクリッピング確率が１０−５ 、下限が１２．８ｄＢという低いＰＡＲ（１４．５ｄＢと比較すると）で動作する。１０−５のクリッピング確率で操作すると、ＤＭＴシンボル７０は、５１２個のタイムドメインサンプル７０を有すると推測され、ＤＭＴ送信機２２は、１０５／５１２個、すなわち１９５個のＤＭＴシンボル７０毎に、１のクリッピング済みＤＭＴシンボルを経験する。これにより、所定の（データを搬送しない）送信信号７８が、１９５個のＤＭＴシンボル毎に、平均して１回送信される。クリッピング確率を１０−５まで増加させることにより、スループットが約０．５％（１／１９５）低下するが、送信信号３８のＰＡＲは、電力消費およびコンポーネント・リニアリテイーという形で送信機の複雑さを低減させる１．７ｄＢだけ低減される。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
本発明を、特定の好ましい実施の形態を参照して示し、かつ説明したが、形態および詳細における種々の変更が、以下の特許請求の範囲によって明確にされた本発明の精神と範囲から逸脱することなく、なされ得ることは、当業者であれば理解するであろう。例えば、本明細書においては、ＤＳＬを用いて発明を説明したが、さまざまな方式のＤＳＬ、例えば、ＡＤＳＬ、ＶＤＳＬ，ＳＤＳＬ、ＨＤＳＬ、ＨＤＳＬ２またはＳＨＤＳＬも使用できることが理解されよう。本発明の原理は、ＤＳＬシステムを介して運ばれるアプリケーションのいかなる組合せ（例えば、在宅勤務、ビデオ会議、高速インターネットアクセス、ビデオオンデマンド）にも適用されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付した特許請求の範囲によって詳細に特定される。上記で説明した本発明の効果だけでなく、本発明の更なる効果も、添付図面に関連する以下の説明を参照することによって、より深く理解することができる。
【図１】
図１は、遠隔トランシーバーと交信するＤＭＴ(discrete multitone modulation)トランシーバーを含み、キャリア信号の位相特性を実質的にスクランブルする位相スクランブラーを有するデジタル加入者線通信システムの一実施形態のブロック図である。
【図２】
図２は、送信信号中のキャリア信号の位相特性をスクランブルするプロセスの一実施形態のフロー図である。