(57)【要約】  多数の区間及び多数のブリッジ状タップからなる送信回線のモデルに対する当該送信回線の計測された周波数域チャネルインパルス応答性の微分展開を使用して比較することで、ループの長さ、ブリッジ状タップ数及びブリッジ状タップの長さを推定することができる。例えば、診断リンクモード等中の２つのトランシーバにより、通信回線の状態を表す診断及びテスト情報を交換することができる。送信回線用の伝達関数応答性を計測し、送信回線用の伝達関数モデルを決定し、伝達関数モデル及び計測された伝達関数の微分展開比較に基づいてループの長さ及び少なくとも一つのブリッジ状タップの長さを推定する。
2005512350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システムであって、
送信回線用の伝達関数応答性を計測する伝達関数計測モジュールと、
前記送信回線用の伝達関数モデルを決定するモデル化デバイスと、
前記伝達関数モデル及び前記計測された伝達関数の微分展開比較に基づいてループの長さ及び少なくとも一つのブリッジ状タップの長さを推定する最小化モジュールと、
を備えたシステム。
【請求項２】
前記伝達関数モデルは、負荷側の二次電流及び二次電圧により情報源側の電流及び電圧を表す方程式に基づくことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ループの計測された伝達関数は、初期化中に取得されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記比較は、初期化、変更及び選択ステップに基づくことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定は、多重搬送波変調送信回線に用いられることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定方法であって、
送信回線用の伝達関数応答性を計測し、
前記送信回線用の伝達関数モデルを決定し、
前記伝達関数モデル及び前記計測された伝達関数の微分展開比較に基づいてループの長さ及び少なくとも一つのブリッジ状タップの長さを推定する、
方法。
【請求項７】
前記伝達関数モデルは、負荷側の二次電流及び二次電圧により情報源側の電流及び電圧を表す方程式に基づくことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ループの計測された伝達関数は、初期化中に取得されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記比較は、初期化、変更及び選択ステップに基づくことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定は、多重搬送波変調送信回線に用いられることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
ループの長さ及びブリッジ状タップの長さを推定するシステムであって、
送信回線用の伝達関数応答性を計測する手段と、
前記送信回線用の伝達関数モデルを決定する手段と、
前記伝達関数モデル及び前記計測された伝達関数の微分展開比較に基づいてループの長さ及び少なくとも一つのブリッジ状タップの長さを推定する手段と、
を備えたシステム。
【請求項１２】
前記伝達関数モデルは、負荷側の二次電流及び二次電圧により情報源側の電流及び電圧を表す方程式に基づくことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ループの計測された伝達関数は、初期化中に取得されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記比較は、初期化、変更及び選択ステップに基づくことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定は、多重搬送波変調送信回線に用いられることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
ループの長さ及びブリッジ状タップの長さを推定する情報を有する情報記憶媒体であって、
送信回線用の伝達関数応答性を計測する情報と、
前記送信回線用の伝達関数モデルを決定する情報と、
前記伝達関数モデル及び前記計測された伝達関数の微分展開比較に基づいてループの長さ及び少なくとも一つのブリッジ状タップの長さを推定する情報と、
を有する情報記憶媒体。
【請求項１７】
前記伝達関数モデルは、負荷側の二次電流及び二次電圧により情報源側の電流及び電圧を表す方程式に基づくことを特徴とする請求項１６に記載の情報記憶媒体。
【請求項１８】
前記ループの計測された伝達関数は、初期化中に取得されることを特徴とする請求項１６に記載の情報記憶媒体。
【請求項１９】
前記比較は、初期化、変更及び選択ステップに基づくことを特徴とする請求項１６に記載の情報記憶媒体。
【請求項２０】
前記ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定は、多重搬送波変調送信回線に用いられることを特徴とする請求項１６に記載の情報記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【関連出願データ】
【０００１】
本願は、「ループ特性：微分展開アルゴリズムを用いた最小自乗法に基づくモデルでの加入者ループの、ループの長さ及びブリッジ状（bridged）タップの長さの推定」を発明の名称とし、２００１年４月２６日に出願された米国特許出願シリアル番号第６０／２８６，３７１号に対し、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．セクション１１９（ｅ）により、優先権の利益を主張するものであり、「送信回線のループの長さ及びブリッジ状タップの長さ決定のためのシステム及び方法」を発明の名称とし、２００１年１月８日に出願された米国特許出願シリアル番号第０９／７５５，１７２号に関連し、両者は全てそのまま本願に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は送信回線特性の決定に関する。特に、本発明は微分展開アルゴリズムを用いた最小自乗法に基づくモデルで加入者ループの、ループの長さ及びブリッジ状タップの長さを推定することによる両端計測からのループ特性用システム及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００３】
電気通信環境におけるトランシーバ間の診断及びテスト情報の収集及び交換は、ＡＤＳＬのような電気通信の有効利用の重要部である。例えば、データレートが低かったり、ビットエラーが多い等のトランシーバ接続が期待通りに実行されない場合に、遠隔トランシーバから診断及びテスト情報を収集する必要がある。これは、技術者を遠隔地に派遣することにより実行され、トラックロール（truck roll）と称されるが、時間が掛かりコスト高となる。
【０００４】
ＤＳＬ技術では、中央局及び加入者敷地間のローカルの加入者ループでの通信は、送信すべきデータを集約した多数の離散周波数搬送波に変調することで実行され、次いで加入者ループに送信される。個別に、搬送波は、限定帯域幅の離散的、非重複的な通信サブチャネルを形成する。集約的に、搬送波は、効果的な広帯域通信チャネルを形成する。受信端末では、搬送波が復調され、データが復元される。
【０００５】
ＤＳＬシステムは、例えば、ＡＤＳＬ、ＨＤＳＬ、ＩＳＤＮ、Ｔ１、等の隣接する電話回線上の他のデータサービスからの妨害を受ける。これらの妨害は、問題となるＡＤＳＬサービスが開始された後生ずることがあり、インターネットアクセス用のＤＳＬは常時接続サービスと考えられるため、これらの妨害による作用は、問題となるＡＤＳＬトランシーバ側で必ず改善される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するための手段】
【０００６】
送信回線の状態を認識し、計測し、特性化することは、ＡＤＳＬ有効利用における重要な要素である。例えば、データレートが遅い、ビットエラーが多い、データリンクを確立できない等のトランシーバ接続が期待通りに実行されない場合に、診断テストを行うために、遠隔モデム位置に技術者を派遣するまでもなく、ループの長さ並びにブリッジ状タップの存在、位置及び長さを認識（特定）可能なことは重要である。
【０００７】
本発明は、送信回線上のループの長さ、ブリッジ状タップの数及びブリッジ状タップの長さの推定用の好適なシステム及び方法を開示するものである。ループの長さ、ブリッジ状タップの数及びブリッジ状タップの長さは、多数区間及び多数ブリッジ状タップで構成される送信回線モデルに対し、送信回線の計測された周波数域チャネルインパルス応答性を比較することで推定することができる。次に、回線状態を表す診断及びテスト情報は、例えば、診断リンクモード中などの２つのトランシーバで交換することができる。
【０００８】
本発明のこれらの及び他の特徴並びに利点は、以下の発明の実施の形態の詳細な説明に記載されており、その記載から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
本発明を、ＡＤＳＬトランシーバ環境に適用した本発明の好適な形態について説明する。しかしながら、本発明のシステム及び方法は、一般に、１以上のブリッジ状タップを有する多数区間のループでも、同様に機能すると解釈されるべきである。
【００１１】
ディジタル加入者回線等の加入者回線に関し、本発明の好適なシステム及び方法について説明する。しかしながら、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるために、以下の説明では、ブロックダイアグラム形式又は他の要約形式で示される公知の構造又はデバイスについて、その説明を省略する。また、本発明の理解を完全なものとするために、多くの特定された詳細について説明する。しかしながら、本発明は、これら特定された詳細を越えた種々の態様で実施するようにしてもよい。例えば、本発明のシステム及び方法は、一般に、いかなるタイプの送信回線にも適用可能である。
【００１２】
また、以下の好適な形態では、ループ推定システムの種々の構成要素に関連して説明するが、システムの種々の構成要素は、電気通信ネットワーク、及び／又は、インターネット等の分散ネットワークの遠隔位置に、又は、専用のループ推定システム内に、配置することができる。例えば、ループ推定システムの構成要素は、１以上のデバイスに組込んだり、電気通信ネットワーク等の分散ネットワークの特定ノードに配置するようにしてもよい。以下の説明から解釈されるように、計算効率向上のために、ループ推定システムの構成要素は、システムの操作に影響を与えることなく、分散ネットワーク内のいずれの位置にも配置することができる。例えば、種々のニーズは、上述したＣＯモデムに関するばかりではなく、これに代えて、ＣＰＥモデムにも関連し、又は、これらの組合せにも関連する。
【００１３】
更に、構成要素を接続する種々のリンクは、有線若しくは無線リンク、これらの組合せ、又は、接続された構成要素にデータを供給乃至通信可能な他の既知の、又は、将来開発される構成要素を接続可能であると解釈されるべきである。また更に、ここで用いられる用語、モジュールは、構成要素と関連して機能性を発現可能な既知の、又は、将来開発されるハードウェア、ソフトウェア、又は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せをも指す。
【００１４】
本発明の好適システム及び方法は、いくつかの撚り対銅線の連結を有する送信回線の物理特性について説明するものである。この物理特性は、個々の銅線連結区間の長さ、銅線連結区間の全体構成、及び、相互関係を意味する。両端計測機構、すなわち、送信回線の反対側両端に位置する信号送信機及び受信機が、関連データを抽出するために使用される。
【００１５】
図１は、中央局モデム１４０及びＣＰＥモデム１５０を有する典型的な加入者ループ１６０を示している。図１において、加入者回線１６０は、異なったゲージ（規格）の長さｄの３つの連結区間、及び、通信回線として機能する撚り対に分路状に接続された開路状撚り対の２つのブリッジ状タップで構成されている。各銅線の物理的パラメータ、すなわち、長さ、特性インピーダンスＺ０及び伝搬定数γが図示されている。一般に、銅線の単位長さ当たりの特性インピーダンス及び伝搬定数は、銅線の太さ及び絶縁性の関数で表される周波数依存性の複素数の量として示される。これらの量は、電気信号が銅線を伝搬するかを決定する。例えば、γ（ｆ）の実部は、銅線に送出された同一周波数ｆで振動する正弦波状の減衰を決定し、γ（ｆ）の虚部は、同一正弦波状での位相ずれを決定する。フィールド（連結区間）内には多くの異なるケーブルが用いられており、ゲージ数（番手）が最も汎用されるケーブルに関連している。例えば、合衆国では、銅線ゲージを表すために番号が割り当てられている。１９、２２、２４、及び２６ゲージ銅線が最も汎用される撚り対であり、それらのＺ０及びγ値は知られている。ヨーロッパでは、銅線は、０．４ｍｍ銅線、０．５ｍｍ銅線等の太さで指定されている。
【００１６】
図２に示すループの好適モデルに基づいて、ループの物理的構造の決定に至るステップは、１）ループを構成する区間の物理的パラメータにより加入者ループの周波数域における伝達関数モデルを形成すること、２）広帯域信号を送信することでループの実伝達関数を計測すること、及び、３）モデルパラメータを変更し、解として実計測に最も近似するモデルを選択することで加入者ループモデルを実計測と比較することである。
【００１７】
ループの周波数依存性伝達関数は図２のモデルに基づいて導き出される。図２において、ＺＳ及びＺＬは、使用されている信号源（情報源）及び用いられる計測デバイス（負荷）の周波数依存性インピーダンスを示している。本発明の好適形態では、信号源及び負荷は、中央局（ＣＯ）及び顧客敷地（ＣＰＥ）に位置する一対のＡＤＳＬモデムである。この場合のチャネル伝達関数論理モデルは、２つのステップで表すことができる。最初のステップは、ＡＢＣＤマトリクスを適用して、負荷側での電流及び電圧、ＩＬ及びＶＬにより、信号源側の電流及び電圧、ＩＳ及びＶＳの方程式を表すことからなる。
【００１８】
【数１】
2005512350.tif 000003
【００１９】
ここで、Ａｉはループのｉ番目の区間のＡＢＣＤマトリクス、すなわち、２つのポートネットワークの入出力の電流−電圧関係を表す２×２マトリクスであり、ｆは関連する複素数量の周波数依存性を示す擬似変数である。１９８８年のプレンティス−ホールにおけるピィ．エイ．リッツィの「マイクロ波エンジニアリング」（P. A. Rizzi, “Microwave Engineering”, Prentice-Hall, 1988）を参照。該文書は、参照することでここに全部が組み込まれる。図２における加入者ループの１番目の銅線連結区間のＡＢＣＤマトリクスは、例えば、次式で与えられる。
【００２０】
【数２】
2005512350.tif 000004
【００２１】
Ａ１の要素は、フェーザ表示、すなわち、単一周波数ポイント、ｆでの電流−電圧関係を表す複素数である。送信ループの他の基本区間、例えば、ブリッジ状タップのＡＢＣＤマトリクスを導き出すことができる。詳細については、ジェイ．ジェイ．ワーナーによる「ＨＤＳＬ環境」（J. J. Werner, “HDSL Environment”）を参照。該文書は、参照することでここに全部が組み込まれる。
【００２２】
ＺＳ及びＺＬが既知と仮定すると、ループの電圧伝達関数は、上記方程式から次式で得られる。
【００２３】
【数３】
2005512350.tif 000005
【００２４】
ここでｘ＝［ｄ１、ｇ１・・・・・ｄＮ＋Ｍ、ｇＮ＋Ｍ］は、ｉ番目の区間の長さを表すｄｉ、並びに、ｉ番目の区間のゲージを表すｇｉ、すなわち、Ｚ０、γ値を有するモデルパラメータのベクトルであり、ｆは電圧伝達関数の周波数依存性を示す擬似変数である。Ｍはループの連結区間数であり、Ｎはループの連結区間に接続されたブリッジ状タップ数である。ここで、ｄｉは（０、最大区間の長さ）間の連続の数値をとり、ｇｉは使用可能な銅線ゲージの番号のうちｉ番目の区間のゲージを示す離散値をとる。例えば、ループが、４つの基本タイプの銅線、（１９ａｗｇ、２２ａｗｇ、２４ａｗｇ、２６ａｗｇ）、で構成されると想定すれば、ｉ番目の区間のゲージが１９ａｗｇであることを示すｇｉ＝０、ｉ番目の区間のゲージが２６ａｗｇであることを示すｇｉ＝３等を有する０≦ｇｉ≦３となる。
【００２５】
ループの実伝達関数は、例えば、モデム初期化中に計測することができる。ループの電圧伝達関数は、信号源から送信された周期的信号のＫ個の連続したフレームを平均することで推定することができる。ループの伝達関数を正確に特定するために、送信信号が全周波数を励起する必要がある。この基準を満たす信号の最も単純な形態は、関係周波数域の全周波数で同一電力を有するシーケンスである。このような周期的信号は「リバーブ」（ｒｅｖｅｒｂ、反響）と称される。送信機から擬似ランダムシーケンスを送信してループの伝達関数を計測し、既知の送信信号により負荷側で受信信号との相関をとることでループの伝達関数を抽出する他の方法もある。そのような方法も、一般に、現在の構成で、ステップ２）でのループの伝達関数の計測に必要な全ての構成を採ることができる。特別な計測方法は最終結果には影響しない。数学的に、ループの伝達関数は次式により表すことができる。
【００２６】
【数４】
2005512350.tif 000006
【００２７】
ここで、ｒｘｉは、受信したリバーブ信号を時間域でサンプリングすることで形成されたＰ−ポイントのリバーブシーケンスである。実際には、チャネルインパルス応答性は、トーンと称され、間隔Δｆを有する多数の基本周波数からなる一組の離散周波数のみで対応可能である。ＡＤＳＬシステムでは、例えば、Δｆ＝４３１２．５Ｈｚである。周波数域における各トーンは次式で与えられる。
【００２８】
【数５】
2005512350.tif 000007
【００２９】
ループの実伝達関数Ｒｘ（ｆｉ）、及び、モデル伝達関数Ｈ（ｘ，ｆｉ）が与えられると、下記のエラー基準を最小化するモデルパラメータｘ＝［ｄ１、ｇ１・・・・・ｄＮ＋Ｍ、ｇＮ＋Ｍ］が得られる。下式（１）において、ｉｆ及びｉｌは、エラー計算で使用される最初及び最後のトーンであり、Ｌは、当該加入者ループに存在する銅線のタイプ／ゲージの予想数である。
【００３０】
【数６】
2005512350.tif 000008
【００３１】
以下に説明するように、コスト関数ｃ（ｘ，ｆｉ）の最小化は、些細な課題ではなく、「微分展開」アルゴリズムで処理される。
【００３２】
式（１）を最小化するには、式（１）のコスト関数がｘについて非線形のため、式（１）全体の最小値を探すために、多数の極小値を見つけることができる方法が要求される。最も直接的なアプローチは、ｘの全ての解を列挙し、式（１）が絶対最小となる解ｘ＝ｘ＿ｏｐｔを保存する「ブルートフォース」（ｂｒｕｔｅ  ｆｏｒｃｅ）法である。実数域のｘ成分については、莫大な数の潜在解を試行する必要があるため、「ブルートフォース」アプローチは適当ではない。このため、実数域でｘ成分は不連続となる。各ｘ成分がｋｉ値となれば、下式（２）のＰ値を求めることができる。しかしながら、式（１）を最小化するための計算時間が適当な時間内に止まる場合には、直ぐに、Ｐの数は使用できなくなる。そこで、大きな記憶容量の要求と引き換えに、式（１）の部分的な予備計算を行えば、計算時間を短縮させることができる。
【００３３】
【数７】
2005512350.tif 000009
【００３４】
チップの集積可能性により更に計算時間の短縮が制限され、多重開始（ｍｕｌｔｉｓｔａｒｔ）による傾き探索、一般的の又は確率論的アルゴリズム等の代替な最適化アプローチの殆どを排除する結果となる。これらでも解を得ることは可能であるが、これらのアルゴリズムの殆どがコスト高となるため実行できず、又は、収束性に劣っている。実際の計算では、しばしば、式（２）の微分性を不能にするｘ成分の離散値も使用する必要があるため、傾き基づく方法は不適当となる。
【００３５】
優れた収束性と簡便な実行性を保持しつつ、非線形及び微分不能なコスト関数を扱うことができる全体最適化アルゴリズムに、微分展開（ＤＥ）がある。１９９７年１１月の全体最適化ジャーナル、３４１−３５９頁のアール．ストーン及びケー．プライスによる「微分展開−連続空間上の全体最適化用の単純かつ効果的手法」（R. Storn and K. Price, “Differential Evolution − A Simple and Efficient
Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces”, Journal of Global
Optimization 11, 1997, pgs 341 − 359）参照。
【００３６】
例えば初期化後、ＤＥアルゴリズムは、例えば、許容繰り返しの最大数等の特定の停止基準となるまで、変化／選択サイクルを繰り返す。最も一般的な形態では、ＤＥは、下式（３）の（２Ｍ＋２Ｎ）ｘＮＰマトリクスで表されるＮＰパラメータベクトルの母集団を形成することで開始される。
【００３７】
【数８】
2005512350.tif 000010
【００３８】
各ベクトルｘｊは、下式（４）のコスト値に関連する。下式（４）において、ｃ（ｘｊ）は、式（１）で与えられたものと同じである。初期化中、Ｘの初期ベクトルは、定義範囲（定義区間）からのパラメータのランダム生成や定義範囲内のパラメータの均質なサンプリング等の特定の適切な方法により選択される。
【００３９】
【数９】
2005512350.tif 000011
【００４０】
変形ステップでは、１回の繰り返しの間に、Ｘの各ベクトルが、下式（５）の変形式で決定される試行ベクトルと競合する（選択の対象となる）ことになる。
【００４１】
【数１０】
2005512350.tif 000012
【００４２】
便宜上、競合状態となるＸのベクトルを目標（ｔａｒｇｅｔ）ベクトルといい、一般に、各目標ベクトルに対し新たな試行ベクトルが決定される。ベクトルｘｒ１、ｘｒ２、ｘｒ３は、通常、Ｘから取得される。つまり、指数ｒ１、ｒ２、ｒ３は、｛１、２、・・・、ＮＰ｝の組から取得され、一般に相互に異なるように選択される。しかし、１以上のベクトルｘｒ１、ｘｒ２、ｘｒ３を、現在の最良のベクトル、Ｘの平均ベクトル、他のランダムに選択されたベクトル等の特定の他のベクトルとして選択するようにしてもよい。試行ベクトルについては、他のベクトルで特定の再結合ないし置換えをする操作をしてもよい。つまり、試行ベクトルの全パラメータが式（５）で決定されるのではなく、いくつかのパラメータがこの他のベクトルから取得されるようにしてもよい。重み付け変数Ｆは、通常、［０、１］間の実数の定数である。しかしながら、Ｆは、ランダム値や、ランダムベクトルでもよく、この（ランダムベクトルの）場合に、式（５）のドットは内積を表す。Ｆがベクトルとして選択されたときに、［０．７５、１］間の成分をランダムに選択することが、計算時間の停滞を避けるために有益であることが判明している。
【００４３】
選択する場合に、基本的には、コストｃｔｒｉａｌ＝ｃ（ｘｔｒｉａｌ、ｆｉ）が決定され、ｃｔａｒｇｅｔ＝ｃ（ｘｔａｒｇｅｔ、ｆｉ）と比較される。最小コストのベクトルは、母集団Ｘｎｅｗに含まれる。このＸｎｅｗは、Ｘ自体でもよい。つまり、競合で勝ったベクトルを目標ベクトルに直ちに置き換える。もう一つの可能性は、Ｘｎｅｗの２次マトリクスを利用して、全ての競合値が生じるまでＸをそのままにしておく方法である。新たな繰り返しのＸは、Ｘｎｅｗに設定される。Ｘ及びＸｎｅｗのＮＰ最良ベクトルをとるような他の選択手法を採用してもよい。例えば、ループの長さが負であったり、適用する場合に不当に大きかったり、式（１）に示すそのベクトルが高コスト値であるような、範囲外の成分を有するベクトルを生じさせ、そのベクトルが選択過程で生き残らないように選択してもよい。ベクトルの再初期化等の他の可能性も、範囲外の問題を扱う場合に用いるようにしてもよい。
【００４４】
図４は、最も一般的なＤＥ変形の操作をまとめたものである。すなわち、図４において、目標ベクトル２００が選択される。次に、２つの母集団部２１０及び２２０が、信号源母集団Ｘからランダムに選択される。次いで、重み付け変数Ｆに基づいて、それら２つの母集団部の重み付けされた差集合ベクトルが決定される。
【００４５】
続いて、新たな試行ベクトル２４０を得るために、重み付けされた差集合ベクトルは、ランダムに選択された第三のパラメータベクトル２３０が加えられる。この新たな試行ベクトル２４０が目標ベクトル２００と比較され、低コストのベクトルが目的母集団Ｘｎｅｗに移される。
【００４６】
図４は、好適なループ特性システム１０の概要を示している。特に、ループ特性システム１０は、モデル決定モジュール１１０、伝達関数計測モジュール１１０、最小化モジュール１２０、推定モジュール１３０、中央局モデム１４０及び遠隔端末モデム１５０を備えている。中央局モデム１４０及び遠隔端末モデム１５０は、送信回線、すなわちループ１６０により相互接続されている。
【００４７】
動作では、モデル決定モジュール１００が送信回線１６０の伝達関数モデルを決定する。特に、モデル端末モジュール１００は、上記ＡＢＣＤマトリクスの適用を介して、負荷側の電流及び電圧（ＩＬ、ＶＬ）により信号源側の電流及び電圧（ＩＳ、ＶＳ）を表す方程式を決定する。次いで、モデル決定モジュール１００は、ループの連結区間数、ループの連結区間に接続されたブリッジ状タップ数、及び、銅線ゲージ値に基づいて、ループの電圧伝達関数を決定する。
【００４８】
一般に、ループの区間数を正確に把握することは難しいが、区間数の正確な上限域の把握は可能である。ここにその全てを組み込んだ、ＩＴＵ推奨のＧ．９９６．１「ディジタル加入者回線（ＤＳＬ）トランシーバ用テスト法」（Test Procedures for Digital Subscriber Line(DSL) Transceivers）によると、北米のテストループの全ては、ブリッジ状タップが３未満であり、最大銅線連結区間が４に制限されている。この文献に記載されたテストループの最悪のケースを想定すると、モデルでのブリッジ状タップ数は、精々３とすべきである。ループでの区間数に比例する計算時間が問題となる場合には、ほぼ現実のケースをカバーする２つのブリッジ状タップのモデルを用いるようにしてもよい。現実のループのブリッジ状タップ数が３未満で、３つのブリッジ状タップのモデルを用いると決定した場合に、ＤＥアルゴリズムは、１以上のブリッジ状タップの長さが、最小ブリッジ状タップの長さを特定する閾値より小さな値の解に収束することが予想される。本発明者らの経験によれば、ブリッジ状タップの検出閾値は２５０フィート（７６．２メートル）に設定することが好ましいと考えられる。換言すれば、ループがブリッジ状タップを含まないなら、アルゴリズムを、ブリッジ状タップがないものと解釈される２５０フィート未満のブリッジ状タップの長さの解に収束させるようにしてもよい。同様に、連結区間数の上限域を定めることができる。３つのブリッジ状タップを有するループモデルでは、最小連結区間数を４とすべきことに留意する必要がある。
【００４９】
次に、伝達関数計測モジュール１１０は、ループ１６０の実伝達関数を計測する。特に、伝達関数計測モジュール１１０は、ループの伝達関数を、例えば、モデム初期化中に計測することができる。上述したように、電圧伝達関数は、中央局１４０等の信号源から送信された周期的信号のＫ個の連続したフレームを平均することで推定される。
【００５０】
モデル決定モジュール１００で決定された伝達関数のモデル、及び、伝達関数計測モジュール１１０で決定された計測された伝達関数を与えることで、最小化モジュール１２０は、特定のエラー基準を最小化するモデルパラメータを決定する。特に、最小化モデル１２０は、コスト関数を最小化する微分展開（差分展開）を行う。特に、上述した最小化は、初期化、変更及び選択ステップの３つのステップで実行される。特に、初期化中に、最小化モジュール１２０は、定義範囲からのパラメータのランダム生成等の適切な方法で、Ｋの初期ベクトルを選択する。変形ステップでは、１回の繰り返しの間に、Ｋの各ベクトルが、上述した変形式ｘｔｒｉａｌで生成される試行ベクトルと競合する。最後に、選択ステップは、目標ベクトルを選択し、２つの母集団部を選択し、重み付けされた差異ベクトルを決定し、重み付けされた差異ベクトルをランダムに選択された第三のベクトルに加える、ことで実行され、コスト値が低ければ、試行ベクトルは次の繰り返しまで生き残る。
【００５１】
この最小化に基づいて、推定モジュール１３０は、ループの実伝達関数、及び、ループのモデル伝達関数に基づいて、送信回線特性の推定値を出力する。
【００５２】
図４は、ループの特性化の好適方法の概要を示す。特に、ステップＳ１００で制御を開始しステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、負荷側の電流及び電圧に関連して信号源の電流及び電圧を表す方程式が決定される。次に、ステップＳ１２０では、ループの電圧伝達関数が取得される。次のステップＳ１３０では、ループの実伝達関数が計測される。そして、制御はステップＳ１４０に進む。
【００５３】
ステップＳ１４０では、最小解を得るために、微分展開アルゴリズムに関してモデルパラメータが用いられる。特に、ステップＳ１５０では、例えば、定義範囲からのパラメータのランダム生成により、Ｋの初期ベクトルが選択される。次に、ステップＳ１６０において、１回の繰り返しの間に、Ｋの各ベクトルが、上記変形式で決定された試行ベクトルに対抗（競合）させられる。そして、ステップＳ１７０で、最小値の選択が実行される。
【００５４】
特に、ステップＳ１８０では、目標ベクトルが選択される。次のステップＳ１９０では、２つの母集団部が選択される。次にステップＳ２００では、ベクトルの重み付けした差異が確定される。次いで、制御はステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、２つの母集団ベクトルの重み付けされた差異が、ランダムな第三のパラメータベクトルに加えられる。次にステップＳ２２０では、新たな試行ベクトルに対し目標パラメータベクトルが比較され、新たな試行ベクトルが小さければ、ステップＳ２２０において、次の繰り返しで生き残るように目的母集団に保存する。次いで、制御はステップＳ２３０に進む。
【００５５】
ステップＳ２３０では、ループ特性の推定値が出力される。そして、制御はステップＳ２４０に進み、制御シーケンスを終了する。
【００５６】
図示したように、ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システムは、単一プログラムの汎用コンピュータ、又は、個別にプログラムされた汎用コンピュータのいずれでも実行可能である。しかしながら、ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システムは、専用コンピュータ、プログラムされたマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ及び周辺集積回路素子、ＡＳＩＣ又は他の集積回路、ディジタル信号プロセッサ、離散素子回路等のハード接続の電子的又は論理的回路、ＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡ、ＰＡＬ、モデム等のプログラム可能な論理デバイスでも実行可能である。本発明によるループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システムを作動させるために、一般に、本実施形態で例示したフローチャートを順次実行可能な有限状態機構を実施できるデバイスを用いるようにしてもよい。
【００５７】
更に、開示された方法は、種々のコンピュータ又はワークステーションのハードウェアプラットフォームに用いられる携帯ソースコードを提供するオブジェクト又はオブジェクト指向ソフトウェア開発環境を用いるソフトウェアで実行されるようにしてもよい。これに代えて、開示されたループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システムは、部分的に又は全体で、標準論理回路又はＶＬＳＩ設計によるハードウェアで実行されるようにしてもよい。本発明によるシステムを実行するために、ソフトウェア又はハードウェアを用いるかは、使用されるシステムの速度、及び／又は、効率要求度、特別な機能、及び、特別なソフトウェア若しくはハードウェアシステム、マイクロプロセッサ若しくはマイクロコンピュータシステムによる。しかしながら、ここで示したループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システム及び方法は、本実施形態で示した機能説明及びコンピュータ分野の通常の基本知識から当業者にとって既知の、又は、将来開発されるシステム又は構造、デバイス、及び／又は、ソフトウェアを用いて、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実行するようにしてもよい。
【００５８】
更に、開示された方法は、プログラムされた汎用コンピュータ、専用コンピュータ、マイクロプロセッサ等で実行されるソフトウェアとして実行されるようにしてもよい。これらの場合に、本発明の方法及びシステムは、Ｊａｖａ（登録商標）又はＣＧＩスクリプト等のパーソナルコンピュータに内蔵されたプログラムとして、サーバ又はグラフィックワークステーション上のリソースとして、又は、専用のループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システム、モデム、専用のループの長さ及び／又はブリッジ状タップの長さの推定システム等に内蔵されたルーチンとして、実行されるようにしてもよい。また、ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システムは、専用のループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システム又はモデムのハードウェア及びソフトウェアシステムのように、システム及び方法をソフトウェア及び／又はハードウェアシステムに物理的に組み込むことで、実行されるようにしてもよい。
【００５９】
以上の通り、本発明によれば、ループの長さ及びブリッジ状タップの長さの推定システム及び方法が提供されることは明らかである。本発明について、多くの実施形態に関連して説明したが、当業者にとって、本発明を適用する場合に、多くの代替、修正及び変更が可能ことは明らかである。従って、そのような代替、修正、均等及び変更は、全て本発明の思想及び範囲内となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による、顧客敷地（ＣＰＥ）を中央局（ＣＯ）に接続する典型的な加入者ループを示す機能ブロックダイアグラムである。
【図２】本発明によるループの好適なモデルである。
【図３】本発明による好適なループ特性システムを示す。
【図４】最も一般的な微分展開の概要を示す。
【図５】本発明によるループ特性を決定する好適方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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