(57)【要約】モデム用ＬＳＩ内部のＣＰＵ（３４０）が実行可能な診断用プログラムをモデム装置内のメモリ（３７０）にロードさせ、該診断用プログラムをオンチップのＣＰＵによって実行させることにより、モデム用ＬＳＩ内部に設けられていて通信状態に関わる情報を保持するレジスタ（ＲＥＧ１〜ＲＥＧ４）の値を、外部の診断用コンピュータ（１５０，２００，４００）へ出力させるようにした。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの半導体基板上に形成され、
ケーブルモデム通信網を介して受信した信号を復調する復調回路と、
上記復調回路に設けられ受信状態を反映するレジスタと、
上記レジスタの値を読出し可能なプロセッサと、
上記プロセッサにより上記レジスタより読み出した値を外部へ出力するポートを備えてなることを特徴とする通信用半導体集積回路。
【請求項２】
上記復調回路により復調された受信データの誤りを訂正する誤り訂正回路をさらに備え、上記レジスタには、上記誤り訂正回路の処理に関連した情報を保持するレジスタが含まれることを特徴とする請求項１に記載の通信用半導体集積回路。
【請求項３】
上記レジスタには、上記復調回路により復調された受信データを取りこんで保持するレジスタが含まれることを特徴とする請求項１に記載の通信用半導体集積回路。
【請求項４】
上記プロセッサは、上記レジスタより読み出した値を処理して上記ポートより外部へ出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の通信用半導体集積回路。
【請求項５】
上記ポートは、ネットワークを構成する機器が接続されるポートとは異なるポートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
【請求項６】
随時読み出し書き込み可能なメモリ回路をさらに備え、上記プロセッサは、上記レジスタより読み出した値もしくはそれを処理した結果を上記メモリに一旦格納してから上記ポートより外部へ出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の通信用半導体集積回路および随時読み出し書き込み可能な半導体メモリまたは請求項６に記載の通信用半導体集積回路と、
ケーブルテレビの通信網を介して供給される信号から所定の周波数の信号を抽出する信号抽出手段と、
送信信号を変調する変調回路と、
変調された信号を上記通信網へ出力する送信手段と、
ローカルネットワーク端末が接続可能なネットワークポートと、
を備えてなることを特徴とする変復調装置。
【請求項８】
請求項７に記載の変復調装置における通信状態を診断する診断方法であって、
上記変復調装置の上記ポートにデータ転送手段を介して診断用コンピュータを接続し、該診断用コンピュータより上記プロセッサに診断用のプログラムを送り、上記プロセッサは受け取った診断用のプログラムを上記メモリ回路または半導体メモリに格納し、該診断用のプログラムを実行することにより、上記レジスタの値を読み出して上記診断用コンピュータへ転送し、該診断用コンピュータは受け取った複数のレジスタの値を表示装置の画面上に表示することを特徴とする通信状態診断方法。
【請求項９】
上記プロセッサは、上記レジスタより読み出した値を処理して上記ポートより上記診断用コンピュータへ出力することを特徴とする請求項８に記載の通信状態診断方法。
【請求項１０】
上記プロセッサは、周期的に上記レジスタより読み出した値を処理して上記メモリ回路または半導体メモリに格納し、該メモリ回路または半導体メモリから格納値を読み出して上記ポートより上記診断用コンピュータへ出力することを特徴とする請求項８に記載の通信状態診断方法。
【請求項１１】
上記診断用コンピュータをケーブルテレビの通信網以外の通信経路を介してケーブルテレビの基地局側の制御装置と接続し、該診断用コンピュータを介して上記変復調装置より出力されたデータを上記通信経路より上記基地局側の制御装置へ送信することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の通信状態診断方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の変復調装置における通信状態を診断する診断方法であって、
上記変復調装置に上記ネットワークポートを介して接続されているローカルネットワーク端末より上記プロセッサに診断用のプログラムを送り、上記プロセッサは受け取った診断用のプログラムを上記メモリ回路または半導体メモリに格納し、該診断用のプログラムを実行することにより、上記レジスタの値を読み出して上記ネットワーク端末へ転送し、該ネットワーク端末は受け取った複数のレジスタの値を表示装置の画面上に表示することを特徴とする通信状態診断方法。
【請求項１３】
上記ネットワーク端末をケーブルテレビの通信網以外の通信経路を介してケーブルテレビの基地局側の制御装置と接続し、該ネットワーク端末を介して上記変復調装置より出力されたデータを上記通信経路より上記基地局側の制御装置へ送信することを特徴とする請求項１２に記載の通信状態診断方法。
【請求項１４】
請求項７に記載の変復調装置における通信状態を診断する診断方法であって、
上記変復調装置をケーブルテレビの通信網以外の通信経路を介してケーブルテレビの基地局側の制御装置と接続し、該制御装置より上記通信経路を介して診断用のプログラムを上記変復調装置へ送信し、該変復調装置より出力されたデータを上記通信経路を介して上記基地局側の制御装置へ送信することを特徴とする通信状態診断方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体集積回路およびそれを用いた通信用モデム（ＭＯＤＥＭ：変復調装置）の通信障害の診断に適用して有効な技術に関し、例えばケーブルテレビ用に敷設されたケーブル網を利用してデータ通信を行なうケーブルモデム装置およびモデム装置を構成するケーブルモデム用ＬＳＩに利用して有効な技術に関する。
背景技術
ケーブルモデムは、ケーブルテレビ用に敷設されたケーブル網を利用してネットワークサービスを提供するための通信に用いられるもので、ケーブル網を構成する同軸ケーブルや光ファイバを介して基地局にあるヘッドエンドと呼ばれる番組配信装置と各家庭（エンドユーザ）のパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略す）などのローカルネットワーク端末とを接続し、送受信信号の変調、復調を行なうための装置である。
現在のケーブルテレビ施設の規格においては、ヘッドエンドがケーブルネットワークの状態を常に監視して、各エンドユーザのモデムに対して送受信信号の周波数や強度、データ転送レートなどのパラメータをネットワークの状態に応じて指定することで、ケーブルモデム間の干渉や衝突を回避して通信の品質を維持するように定められている。
しかしながら、このようなケーブルの状態の監視による診断は、各ケーブルモデムからヘッドエンドへ向かういわゆる上り回線の通信状態であり、ヘッドエンドから各家庭のケーブルモデムに向かう下り回線の通信で発生する障害を診断することはできない。そこで、一般的なネットワークの管理プロトコルであるＳＮＭＰ（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて、個々のケーブルモデムに対して受信電力やビット誤り率などを問い合わせる手続きについても、ケーブルテレビの規格で定めている。
しかし、この手続きによる診断が有効に機能するためには、ヘッドエンドと各家庭のケーブルモデムとが、プロトコルによる通信が確立できるように接続されていることが大前提である。従って、このようなプロトコルによる通信が確立できない状態では、上記規格による下り回線での通信障害を診断することができない。また、従来の障害診断でケーブルの通信状態の指標として用いられているのはもっぱら伝送データのビット誤り率であった。しかし、ビット誤り率はあくまでもケーブルの状態の影響を受けたデータ伝送の結果であって、直接的にケーブルの状態を表わす指標ではない。
そのため、モデム側で変調されたアナログ信号などに問題がある場合にその信号を直接観測できるようにするため、予めモデム用ＬＳＩに専用の観測端子を設けておいて、観測装置を接続するなどして、通信障害を診断する方法が取られている。このような通信障害診断方法は、モデム用ＬＳＩに専用の観測端子を設けなくてはならないため、チップのサイズが増加したりチップの故障原因となったりするという不具合がある。しかも、観測したい信号が複数あれば複数の観測端子を設けなくてはならない。
また、従来の障害診断方式では、通信障害がある家庭に専門のエンジニアを派遣しなければならず、派遣されたエンジニアは観測装置を持ち込んで、モデム装置のケースを外してＬＳＩの観測端子に観測装置を接続して観測を行なう必要がある。しかも、観測したい信号が複数あれば複数の観測端子の信号を順番に観測するためいちいち接続をし直す作業が必要となる。そのため、受信状態を診断し障害を排除するまでに非常に手間と時間がかかるという課題があった。さらに、障害がまれにしか発生しない場合には、障害が発生するまでエンジニアを待機させる必要があり、診断結果が出るまでの時間が長くなるという課題もあった。
この発明の目的は、チップ内部の信号を観測するための観測端子を設けることなく通信状態を示す情報を取得することができる通信用半導体集積回路装置（モデム用ＬＳＩ）を提供することにある。
この発明の他の目的は、より詳細な通信状態を示す情報を取得して精度の高い通信障害診断を行なうことができる通信用半導体集積回路装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、通信障害に関する診断結果を出すまでの時間を短縮することができる通信用半導体集積回路装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、通信障害があるエンドユーザ宅に派遣されたエンジニアが診断装置を接続して通信障害診断に必要な情報を得る作業が簡単に行なえる通信用半導体集積回路装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、専用の観測装置を使用せずに汎用のパソコンなどを診断装置として使用して必要な情報を得ることができる診断技術を提供することにある。
この発明のさらに他の目的は、通信障害があるエンドユーザ宅にエンジニアを派遣することなく各エンドユーザの通信装置（モデム）における通信状態を示す情報を取得し、通信障害の診断を行なうことができる診断技術を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
発明の開示
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、モデム用ＬＳＩ内部に通信状態を反映する情報を保持するレジスタを設け、モデム用ＬＳＩチップ内部のプロセッサが読み出せるように構成しておいて、外部から診断用プログラムをモデム装置内のメモリにロードさせ、該診断用プログラムを上記オンチップのプロセッサによって実行させることにより、モデム用ＬＳＩ内部に設けられていて通信状態を反映する情報を保持するレジスタの値を、所定のポートから外部へ出力させるようにしたものである。
上記した手段によれば、チップ内部の信号を観測するための観測端子を設けることなく通信状態を示す情報を取得することができるモデム用ＬＳＩを得ることができる。また、観測端子を設ける必要がないので、複数の情報を１つのポートから読み出すことができ、これによって精度の高い通信障害診断を行なうことができるとともに、通信障害があるエンドユーザ宅に派遣されたエンジニアが診断装置を接続して通信障害診断に必要な情報を得る作業を簡単に行なえ、通信障害に関する診断結果を出すまでの時間を短縮することができる。
さらに、モデム用ＬＳＩの有するイーサネットのようなローカルエリアネットワークに接続されているローカルネットワーク端末装置を診断用コンピュータとして利用することができ、これにより専用の観測装置を使用せずに通信障害の診断を行なうことができる。
また、電話回線に代表される別の通信手段を使用して診断用コンピュータやローカルネットワーク端末装置を基地局側の制御用コンピュータと接続して、モデム用ＬＳＩから読み出したデータを送信することにより、通信障害があるエンドユーザ宅にエンジニアを派遣することなく各家庭の装置における通信状態を示す情報を取得し、通信障害の診断を行なうことができる。
発明を実施するため最良の形態
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用して好適なケーブルテレビのシステム構成例を示す。図１において、１００は基地局に設けられたテレビ放送番組の配信装置としてのヘッドエンド、１１０は基地局のヘッドエンド１００とケーブルテレビ契約をしている家庭（エンドユーザ）とを結ぶ同軸ケーブルや光ファイバのようなケーブルである。このケーブル１１０の他端には、セットボックス１２０およびケーブルモデム装置１３０が接続されている。そして、セットボックス１２０にはテレビジョン受像機１４０が、またケーブルモデム装置１３０にはイーサネットなどのローカルエリアネットワークを介してパソコンなどのネットワーク端末装置１５０が接続されている。
ヘッドエンド１００から各エンドユーザへの信号の送信（下り回線：ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）には５０〜８６０ＭＨｚの周波数帯域が割り当てられ、６４ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）または２５６ＱＡＭのいずれかの変調方式を用いることが規定されている。また、各エンドユーザからヘッドエンド１００への信号の送信（上り回線：ｕｐｓｔｒｅａｍ）には５〜４２ＭＨｚの周波数帯域が割り当てられ、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）または１６ＱＡＭのいずれかの変調方式を用いることが規定されている。なお、ＱＰＳＫは４ＱＡＭと等価な変調方式である。
図２には、図１におけるケーブルモデム装置１３０の構成例が示されている。ケーブルモデム装置１３０は、ケーブル１１０を介して送られてくる信号から、指定されたチャネル（周波数帯）の信号を取り出すチューナ回路３１０と、ケーブル１１０を介してヘッドエンド１００へ送信する信号を増幅し出力する高周波アンプ３２０と、送受信信号の変復調機能を有するモデム用ＬＳＩ３３０と、プログラムや初期設定データなどを記憶する読出し専用のフラッシュメモリ３６０、モデム用ＬＳＩ３３０により生成されたデータを記憶する随時読出し書込み可能なメモリ（ＲＡＭ）３７０などから構成される。
上記モデム用ＬＳＩ３３０は、単結晶シリコンのような１個の半導体基板上に形成され、受信アナログ信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換回路３３１、受信データを復調しＩ信号とＱ信号を再生する復調回路３３２を備えている。また、モデム用ＬＳＩ３３０は、再生されたＩ信号とＱ信号とからＩ／Ｑシンボルを生成してビット構成を変換して元のデータを再生するデマッピング回路３３３、誤り訂正符号に基づいて受信データの誤りを訂正する誤り訂正回路３３４、ローカルエリアネットワークのアクセスを制御するＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路３３５、イーサネットやＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓｓ）、ＳＬＩＣ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのユーザが利用可能なポートを有するネットワークインタフェース３３６、初期データの設定やプロトコル制御などのネットワーク処理、音声データの圧縮や伸長などの信号処理、ＬＳＩ内部の統括的な制御等を行なうＣＰＵ（中央処理ユニット、以下プロセッサと称する）３４０、該プロセッサ３４０と前記メモリ３６０，３７０を接続するＣＰＵバス３３８と上記ネットワークインタフェース３３６との間のデータの受け渡しを行なうデータインタフェース３３７、送信データに基づいて誤り訂正符号を生成するＥＣＣ生成回路３４１、送信データをビット変換してＩ／Ｑシンボルを生成するマッピング回路３４２、生成されたＩ，Ｑ信号に基づいてＱＰＳＫまたは１６ＱＡＭ方式のディジタル変調処理を行なう変調回路３４３、変調されたデータをアナログ信号に変換するＤＡ変換回路３４４などを備えている。
図３には、図２におけるケーブルモデム装置を構成するモデム用ＬＳＩ３３０の復調回路３３２をより詳しく表わした構成図を示す。
図３に示されているように、復調回路３３２は、ＡＤ変換回路３３１の出力から搬送波を再生しＡＤ変換回路に対するサンプリングクロックを生成する搬送波再生回路３３２１、ＡＤ変換回路３３１の出力信号に対して帯域制限を与え、符号間の干渉を除去するナイキストフィルタ３３２２、ナイキストフィルタ３３２２の出力信号を分岐させ一方に搬送波の正弦波成分を混合してＩ信号を再生するミクサ（乗算器）３３２３ａ、ナイキストフィルタ３３２２の出力信号の他方の分岐信号に搬送波の余弦波成分を混合してＱ信号を再生するミクサ３３２３ｂ、再生されたＩ信号とＱ信号にそれぞれ適当な係数を掛けてフィルタリング処理（ノイズ除去）を行なう適応等化フィルタ３３２４ａ，３３２４ｂ、フィルタの出力の位相を回転させて伝送路（ケーブル）で受けた位相歪を補正するデローテータ３３２５、デローテータ３３２５により位相補正された信号を適当なレベルで弁別して階調変換されたＩ／Ｑシンボルを再生するスライサ３３２６ａ，３３２６ｂ、該スライサ３３２６ａ，３３２６ｂによるスライス前の信号とスライス後の信号とから前記適応等化フィルタ３３２４ａ，３３２４ｂにおけるフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成回路３３２７ａ，３３２７ｂ、スライサ３３２６ａ，３３２６ｂの出力信号に基づいて位相誤差や搬送波周波数オフセット、雑音電力を演算する演算回路３３２８などから構成されている。
また、図２には示されていないが、プロセッサ３４０にタイマ割込みを与えるタイマ回路３４５、誤り訂正回路３３４で検出されたビット誤り率やシンボル誤り率、誤り訂正を行なったか否か示すフラグなどを保持するレジスタＲＥＧ１、再生されたＩ／Ｑシンボルを保持するレジスタＲＥＧ２ａ，ＲＥＧ２ｂ、フィルタ係数を保持するレジスタＲＥＧ３ａ，ＲＥＧ３ｂなどが設けられている。さらに、上記演算回路３３２８には演算結果である位相誤差や周波数オフセット値、雑音電力などを保持するレジスタＲＥＧ４が設けられている。そして、これらのレジスタＲＥＧ１〜ＲＥＧ４の値は、レジスタアクセスバス３４６を介してプロセッサ３４０によって読み出せるように構成されている。
上記レジスタＲＥＧ１〜ＲＥＧ４は、本来の信号の出力ポートの他に上記レジスタアクセスバス３４６に出力するためのポートを有するように構成される。そして、このバス側の出力ポートは各レジスタの出力の衝突を回避するためトライステートのポートとされ、バスに接続されているいずれかのレジスタがバスへ保持データを出力している時は他のレジスタのバス側の出力ポートはハイインピーダンス状態とされる。
各レジスタの値を選択的にバス３４６へ出力させる方法としては、例えば各レジスタに識別コードを割り当てておくとともに、各レジスタの近傍にデコーダを設け上記プロセッサ３４０が読出しをしたいレジスタの識別コードを出力した時に上記デコーダがこれをデコードして制御信号を生成し、この制御信号で対応するレジスタのバス側の出力ポートを開くようにする方法がある。レジスタの識別コードはメモリ３６０や３７０のアドレス範囲に含まれないいずれかのアドレスとすることができる。
本発明を適用した図３の実施例のモデム用ＬＳＩ３３０においては、ＪＴＡＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｔｅｓｔ  Ａｃｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ）と呼ばれる規格で定められている入出力ポートを利用したポート３５１が設けられ、このポート３５１を介してチップ外部からプロセッサ３４０に対して直接的に信号の入出力を行なえるように構成されている。このポートは、ユーザがシステムを拡張できるようにするため開放されているポートではなく、一般にはオンチップのプロセッサが実行するプログラムをデバッグするエミュレータ等を接続するためのポートである。
この実施例では、このポート３５１にデータ転送手段４１０を介して通信障害診断用のコンピュータ（以下、診断用コンピュータと記す）４００が接続される。この診断用コンピュータ４００には、モデムＬＳＩ内部のプロセッサ３４０へのコマンドの付与、プロセッサ３４０への診断プログラムのロード、プロセッサ３４０から受けたデータの後処理、観測結果の表示などを行なうプログラムが格納されている。
データ転送手段４１０は、診断用コンピュータ４００からモデムＬＳＩ内部のプロセッサ３４０に与えられるコマンドや診断プログラムを転送したり、プロセッサ３４０から診断用のコンピュータ４００へ出力するデータを転送したりする機能を有する装置である。このような機能を有する装置は、専用の装置として構成しても良いが、例えばモデムＬＳＩ内のプロセッサ３４０を外部から制御してフラッシュＲＯＭ３６０内のプログラムのデバッグを行なうエミュレータが提供されていればそれを利用することができるので、新たに設計する必要はない。
かかる構成のもとで、診断用コンピュータ４００がプロセッサ３４０に診断プログラムをロードさせコマンドを与えることにより、プロセッサ３４０がチップ内部のレジスタＲＥＧ１〜ＲＥＧ４の保持情報を読み出して外部の診断用のコンピュータ４００へ送信するようにされる。上記レジスタＲＥＧ１〜ＲＥＧ４には、現時点の受信状態を示す情報（ビット誤り率、Ｉ／Ｑシンボル、適応等化フィルタの係数、位相誤差、搬送波周波数オフセット等）が保持されているため、これらのレジスタの値を読み出すことにより、受信状態をより正確に把握することができる。しかも、上記レジスタの大部分は、一般にモデムＬＳＩ内に設けられるレジスタであるため、本発明を適用することで増加するハードウェアの量は極めて少なくて済む。
図４は、本発明の他の実施例が適用されるモデム用ＬＳＩ３３０とこれを使用した障害診断システムを示す。なお、図４において、図２と同一もしくは同等の回路には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
この実施例においては、ケーブルテレビのケーブル網を利用したインターネットなどのサービスを可能にするためモデム用ＬＳＩ３３０に設けられるネットワークインタフェース３３６に接続されているパソコンなどの端末装置１５０によりプロセッサ３４０に診断プログラムをロードさせてコマンドを与え、プロセッサ３４０がチップ内部のレジスタＲＥＧ１〜ＲＥＧ４の保持情報を読み出して端末装置１５０へ送信できるように構成される。
上記端末装置１５０としては、エンドユーザに派遣されたエンジニアが持ち込んだパソコンはもちろんエンドユーザが使用しているローカルネットワーク端末を利用することができる。診断用プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体から与えるようにすることができる。
また、この実施例のモデム用ＬＳＩ３３０には、前記実施例と同様に診断用コンピュータ４００を接続可能なＪＴＡＧポート３５１が示されているが、このポートは省略することも可能である。ただし、このＪＴＡＧポート３５１を設けることで、ユーザのシステム構成を変更せずに診断用のコンピュータ４００を接続してプロセッサ３４０に診断プログラムをロードさせてコマンドを与え、プロセッサ３４０がチップ内部のレジスタＲＥＧ１〜ＲＥＧ４の保持情報を読み出して外部の診断用のコンピュータ４００へ送信させ、通信状態を観測することができる。
さらに、この実施例のモデム用ＬＳＩ３３０は、図２の実施例のモデム用ＬＳＩ３３０とバスの構成が異なっており、ＭＡＣ回路３３５はネットワークインタフェース３３６でなくシステムバスインタフェース（図２のデータインタフェースに相当）３３８に接続されている。
なお、図４には示されていないが、図４の実施例のモデム用ＬＳＩにおいても前記実施例と同様に、ネットワークインタフェース３３６には、イーサネットやＵＳＢ、ＳＬＩＣなどのポートが接続される。また、図４では変調部と復調部は簡略化して１つのブロックで示しているが、これらの変調部と復調部も図２や図３に示されている回路と同様な構成とされる。
次に、上記実施例のモデム用ＬＳＩにおける変復調方式を、１６ＱＡＭを例にとって説明する。１６ＱＡＭの変調では、送信すべきデータをＩ／Ｑそれぞれ２ビットのシンボルと呼ばれる信号に割り当てる。具体的には、図５（ａ）に示すように、Ｉ／Ｑそれぞれ２ビット４通りの状態を、＋１，−１，＋３，−３に割り当てる。
そして、このＩ／Ｑそれぞれを位相が９０°異なる搬送波ｓｉｎ（ｗｔ），ｃｏｓ（ｗｔ）でミキシングして足し合わせる。搬送波の位相差が直交しているため、Ｉ／Ｑは互いに干渉することはない。Ｉ／Ｑシンボルは離散的であるため変調された信号の周波数帯は無限に広がるので、これにナイキストフィルタで帯域制限を加えて送信する。この段階では、送信信号はベースバンド信号であり、この信号の周波数特性を複素平面上で表わすと、図５（ｂ）のような１６点に離散している。つまり、この１６点は、入力したＩ／Ｑ合計４ビット１６通りに対応する。これが、１６ＱＡＭと呼ばれる所以である。Ｉ／Ｑにそれぞれ１ビットを与えた場合がＱＰＳＫ（４ＱＡＭ）、３ビットを与えた場合が６４ＱＡＭ、４ビットを与えた場合が２５６ＱＡＭである。なお、図５（ｂ）の複素平面上に表われる点はコンステレーションと呼ばれる。このような周波数特性を有するベースバンド信号により、所定の周波数の搬送波が変調されさらにアナログ信号に変換されて伝送路に送出される。
復調側では、図６に示されているように、受信信号がＡＤ変換回路３３１でディジタル信号に変換され、搬送波再生回路３３２１で搬送波の周波数と位相が再生され、さらにナイキストフィルタ３３２２で帯域制限された後、これに互いに位相が９０°異なる搬送波ｓｉｎ（ｗｔ），ｃｏｓ（ｗｔ）がミキシングされることで、変調前のＩ／Ｑシンボルが再生される。
適応等化フィルタ３３２４は、伝送路であるケーブル１１０で受けた歪みを補正する機能を有するもので、この実施例では、スライサ３３２６における弁別前の信号ｄｅｒｏｔ−ｉ／ｑと弁別後の信号ｓｌｉｃｅ−ｉ／ｑとの誤差を求めてフィルタ係数を更新する適応アルゴリズムを採用している。
デローテータ３３２５は、適応等化フィルタ３３２４の出力ｅｑ−ｉ／ｑに対して、下記の行列式（１）を演算することによって位相を回転させる機能を有するもので、回転角θはスライサ３３２６における弁別前の信号ｄｅｒｏｔ−ｉ／ｑと弁別後の信号ｓｌｉｃｅ−ｉ／ｑとから位相誤差を計算することで得る。
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デローテータ３３２５の出力は、各種の信号処理によって再生された信号であって、スライサ３３２６ａ，３３２６ｂに入力される信号ｄｅｒｏｔ−ｉ／ｑはそれぞれ例えば８ビットの信号で表現されている。変調方式が１６ＱＡＭの場合、Ｉ／Ｑはそれぞれ２ビットの情報を持っているので、８ビット２５６階調の信号から等分に２ビット４階調の信号を取り出すのが、スライサ３３２６ａ，３３２６ｂの動作である。
復調回路は、復調結果とその期待値とを比較することによって誤差を計算し、誤差成分をフィードバックすることによって最適な復調条件に収束させるように構成されており、この実施例の復調回路ではスライサの出力を期待値として用いている。上記説明では、理解を容易にするため、変調方式が１６ＱＡＭの場合を取り上げたが、ケーブルモデムからヘッドエンドへの下り回線では６４ＱＡＭまたは２５６ＱＡＭを用いることが規定されている。この場合、ＩとＱそれぞれは、６４ＱＡＭで３ビット、２５６ＱＡＭで４ビットにスライスされる。
デマッパ３３３は、スライサ３３２６ａ，３３２６ｂによって弁別されたＩ／Ｑシンボルを誤り訂正の単位である８ビットもしくは７ビットに変換する機能を有する。そして、変換されたビット列に対して、誤り訂正回路３３４が予め定められた誤り訂正処理を施して出力する。
上記デローテータ３３２５の出力信号ｄｅｒｏｔ−ｉ／ｑはそれぞれ８ビットの信号で、Ｉ／Ｑの２次元の平面上にプロットすると、図７のようになる。これがコンステレーションと呼ばれるものである。図７は、理解を容易にするため、変調方式が１６ＱＡＭの場合を示したものである。なお、Ｉ／Ｑに何ビットを与えるかは設計思想に依存するもので、ここで８ビットとしたのは一例にすぎない。
伝送線路（ケーブル）上で雑音の影響を受けなければ、受信信号は図７に●印で示されている点に集まり、デマッパ３３３によって括弧内に示されているような４ビットの２進信号に変換される。ただし、実際には、伝送線路上で雑音の影響を受けて、図７に×印で示されているように理想点（●）から離れた信号となって現われる。
図８の（ａ）には理想的な場合のコンステレーションが、また（ｂ）には白色雑音を受けた場合、（ｃ）には位相誤差を含む場合のコンステレーションがそれぞれ示されている。受信信号は白色雑音を受けた場合、雑音が小さい理想点に近いものほど出現確率が高く振幅の小さいものを中心に正規分布するので、各受信信号は理想点を中心としその回りに確率的に分布し、コンステレーションは図８（ｂ）のように濃淡の模様となって現われる。一方、位相誤差を含む場合は、図８（ｃ）のように、全体が回転したようなコンステレーションとなる。
位相誤差θと雑音電力ＮＰは、図９に示すようにコンステレーションから計算で求めることができる。すなわち、位相誤差θはＩ／Ｑの０点と理想点（●印スライス結果）とを結ぶ線と、０点と着目点（×印信号処理結果）とを結ぶ線のなす角として、また雑音電力ＮＰは理想点から各点までの距離ｅの２乗の和（Σｅ２）として求められる。本実施例では、復調回路内でこの計算を行ない、結果はそれぞれ対応するレジスタに格納される。位相誤差の計算は、デローテータ３３２５における回転補正角として、また雑音電力は適応等化フィルタ３３２４における係数を求めるためにもともと算出しているもので、本発明の通信障害診断のためにわざわざ追加する必要のある機能ではない。
次に、本発明の実施例における診断用コンピュータ４００を利用した通信障害診断の手順の一例を、図１１のフローチャートと図１２のデータフローチャートを用いて説明する。
エンドユーザにおいて障害が発生すると、連絡を受けたケーブル運営会社はエンジニアを派遣する。派遣されたエンジニアは、エミュレータ４１０などを使用して、診断用コンピュータ４００を障害が発生しているケーブルモデム装置３３０に接続する（ステップＳ１）。そして、診断用コンピュータ４００からケーブルモデム装置１３０内のモデム用ＬＳＩ３３０のプロセッサ３４０へ診断用プログラムを転送する（ステップＳ２）。すると、プロセッサ３４０は受信した診断用プログラムをＣＰＵに接続されているメモリ３７０内に格納する。このときのデータの流れが図１２に符号▲１▼で示されている。
その後、エンジニアがキーボードなどの入力装置４０１から起動指令や観測条件を入力すると、診断用コンピュータ４００がプロセッサ３４０へ診断用プログラムを起動させるコマンドを与える（図１１のステップＳ３、図１２の符合▲２▼）。すると、プロセッサ３４０は診断用プログラムを実行し、観測対象の設定や、観測周期（タイマ割込み周期）等の観測条件の設定、チップ内部の回路からの割込み条件の設定、レジスタの読出し情報を処理して出力する前処理内容の設定などの診断処理の具体的な内容を設定する（図１１のステップＳ４、図１２の符合▲３▼等）。割込み条件としては、例えばレジスタＲＥＧ１の訂正フラグが立ったら割込みを発生する等がある。
続いて、エンジニアがコンソール４０１から計測開始指令を入力すると、診断用コンピュータ４００がプロセッサ３４０へ計測開始コマンドを与える（図１１のステップＳ５、図１２の符合▲２▼）。すると、プロセッサ３４０はステップＳ４で設定された内容に従って、各レジスタの状態を順次読み出してメモリ３７０に格納する（図１１のステップＳ５、図１２の符合▲４▼）。それから、前処理が設定されている場合は、設定された前処理を行なって観測データをモニタの画面上に表示させたときに通信状態を判断し易い形態等に処理する（ステップＳ６）。
次に、プロセッサ３４０は、ステップＳ５で取得した観測データおよびステップＳ６で前処理したデータを診断用コンピュータ４００へ転送する（図１１のステップＳ７、図１２の符合▲５▼）。この観測データの転送は、診断用コンピュータ４００からの転送要求コマンドに行なっても良いし、一連の観測データが得られたときにプロセッサ３４０が転送を実行するようにしても良い。観測データが転送されると、診断用コンピュータ４００は、受信した観測データに対して例えば許容範囲を超えているデータは赤色で強調するなどの後処理を行なう（ステップＳ８）。それから、診断用コンピュータ４００は、後処理データに基づいて観測結果をモニタ４０２の画面上に表示させる（図１１のステップＳ９、図１２の符合▲６▼）。
その後、エンジニアがこの観測結果の表示を見て通信状態を診断してモデム装置の適切な調整を行なう（ステップＳ１０）。そして、再び、ステップＳ４へ戻って観測を行ない、所望の通信状態が得られるまで、上記処理を繰り返す。調整の結果、良好な通信状態を実現できたなら、エンジニアはキーボートから診断終了指令を入力すると、診断用コンピュータ４００は、モデム用ＬＳＩ内のプロセッサ３４０に対して診断プログラムの停止コマンドを与える（図１１のステップＳ１１、図１２の符合▲２▼）。
さらに、診断用コンピュータ４００は、プロセッサ３４０に対して診断プログラムの削除コマンドを送る（図１１のステップＳ１２、図１２の符合▲１▼）。すると、プロセッサ３４０はメモリ３７０から診断プログラムを削除して診断処理を終了する。なお、診断用コンピュータ４００からプロセッサ３４０に与える診断プログラムの削除コマンドは、停止コマンドに続けて自動的に与えても良いが、エンジニアがキーボードから削除指令を入力したことを条件とすることができる。診断プログラム削除後にエンジニアは、診断診断用コンピュータ４００をモデム装置１３０から取り外して作業を終了する。
診断プログラムは、上記のように削除しても良いが、そのままエンドユーザのモデム装置内に残すようにしてもよい。削除することによりプロセッサ３４０が利用可能なメモリ領域を減るのを回避でき、また削除せずに残しておくことにより、次回の通信障害発生時における診断を容易にすることができる。例えば、ユーザー自身が自己のネットワーク端末により通信状態を診断して、適切な処置を施すことができる可能性がある。
図１３は、診断用コンピュータ４００の制御手順を示すフローチャートである。
診断用コンピュータ４００は、キーボードなどから診断プログラムの転送指令が入力されると、モデム用ＬＳＩ３３０内のプロセッサ３４０へ診断プログラムを転送する（ステップＳ１１）。その後、キーボードからコマンド入力があると、そのコマンドを解析して終了コマンドであれば、プロセッサ３４０へ診断プログラムの停止を、また削除コマンドのときはプログラムの削除を指令する（ステップＳ１４→Ｓ２０）。終了コマンドと削除コマンド以外のコマンドのときは、対応する制御コマンドをプロセッサ３４０へ送って、観測制御を行なう（ステップＳ１５）。
ここで、観測制御には、診断プログラムの起動や停止、観測対象の設定、観測周期の設定、前処理内容の設定などが含まれる。また、ステップＳ１５で観測内容の変更を行なったときは、その変更に応じて診断用コンピュータ側の結果表示の制御内容を変更する（ステップＳ１６）。さらに、診断用コンピュータ４００は、コマンドの有無に関わらずモデム用ＬＳＩ１３０に観測結果の転送要求を行なう（ステップＳ１７）。そして、転送されてきた観測データに対して後処理を施し、モニタ４０２の画面上に、例えば図１８に示すように、グラフ等の形式で観測結果を表示させる（ステップＳ１８，Ｓ１９）。
図１８において、符号Ａは受信信号に高速フーリエ変換を施した結果を横軸に周波数をとって示したもの、符号Ｂはシンボルの頻度分布を解析することで得られたコンステレーション、符号Ｃはビット誤り率の時間的変化を示したもの、符号Ｄは位相誤差の時間的変化を示したもの、符号Ｅは雑音電力の時間的変化を示したものである。この実施例では、上記受信信号に対する高速フーリエ変換は、モデム用ＬＳＩ１３０のプロセッサ３４０によって前処理として行なわれる。
なお、ステップＳ１７において行なわれる診断用コンピュータ４００からモデム用ＬＳＩ１３０に対する転送要求は、タイマ割込みで定期的に行なうようにすることができる。また、診断用コンピュータ４００からの転送要求でなく、モデム用ＬＳＩ１３０側からの一方的なデータ転送の場合には、受信割込み等によってデータを受け取るようにすることができる。
図１４〜図１７には、プロセッサ３４０によって実行される診断プログラムの制御手順を示すフローチャートが示されている。
このうち図１４はコマンド処理ルーチンである。診断用コンピュータ４００からコマンド入力があると、プロセッサ３４０はそのコマンドを解析する（ステップＳ２１）。解析の結果、入力コマンドがプログラム削除コマンドであったときは、メモリ３７０内に格納されている診断プログラムを削除する。また、入力コマンドが観測対象設定コマンドであったときは、観測対象項目に応じてソフトウェア上に設けられているフラグを設定することにより、測定指示を与える（ステップＳ２３）。
入力コマンドが観測周期設定コマンドであったときは、タイマ３４５にタイマ割込みの周期を設定する（ステップＳ２４）。入力コマンドが前処理内容設定コマンドであったときは、実行すべき前処理の内容を設定する（ステップＳ２５）。さらに、入力コマンドがデータ転送要求コマンドであったときは、観測の結果、メモリ３７０にストックされた測定結果データを読み出して診断用コンピュータ４００へ出力する（ステップＳ２６）。
図１５は、タイマ３４５から出力される割込み信号により実行される例えば１秒のような長い周期の割込み処理ルーチンである。
このルーチンでは、図１４のステップＳ２３で設定されたフラグをチェックして観測対象項目を把握し、フラグが立っている観測対象項目のレジスタの値を順次読み出してメモリ３７０に格納する。ただし、このうち適応等化フィルタの係数のように変化しないものについては、コマンドが１回発行されたときに１回だけ係数レジスタＲＥＧ３ａ，ＲＥＧ３ｂからの読出しを実行して転送し、フラグを解除するようにしている（ステップＳ３１〜Ｓ３４）。適応等化フィルタの係数は、引き込み動作中は変化するが、一旦収束すると伝送路の状態が変化しない限り一定であるためである。
一方、適応等化フィルタの係数以外の例えば位相誤差、周波数オフセット、雑音電力、ビット誤り率、シンボル誤り率、訂正フラグ等は、１秒ごとにレジスタＲＥＧ１，ＲＥＧ４から読み出してメモリ３７０に格納するようにしている（ステップＳ３５〜Ｓ４６）。このように、まとめてレジスタの内容を読み出してメモリに格納することにより、取得したデータを処理する場合にもデータの取得の同時性を高めることができる。
つまり、あるデータを取得したらそれに対する処理を行なってメモリに記憶してから次のデータの取得、処理に移るよりも、上記のようにまとめて一旦レジスタの内容をメモリに格納した後でデータの処理を行なう方が、取得したデータの同時性が高くデータ相互間の関係を調べるときの精度が高くなる。
なお、上記レジスタからのデータの読出し周期は１秒に限定されるものでなく、自由に設定することができる。周期が短いほど単発的な伝送路の障害を捕らえることができる可能性が高くなる一方、プロセッサ３４０の処理能力やメモリ３７０の記憶容量に対する負荷が大きくなり、通常処理が遅くなるので、プロセッサ３４０等の性能等に応じて周期を決定してやれば良い。
図１５のルーチンに従うと、プロセッサ３４０によるレジスタＲＥＧ１，ＲＥＧ４からの位相誤差、周波数オフセット、雑音電力、ビット誤り率、シンボル誤り率、訂正フラグ等の読出しは、順次行なわれることになるが、これらのレジスタの値は急激に変化するものでないので、１秒周期で読み出すことは実質的に同時観測しているとみなすことができる。
また、上記プロセッサ３４０は、同種のＬＳＩにおける平均的な性能のものであれば、モデム用ＬＳＩ本来の機能を実現する通常プログラムの実行と並行して上記診断プログラムを実行してもそれほど負担にならずプロセッサ３４０の処理能力を圧迫することにならない。また、通常プログラムと並行して診断プログラムを実行して、ＪＴＡＧなどのシリアルインタフェースを通して測定結果を出力しても、プロセッサ３４０の実動作に深刻な影響を与えることはない。
図１６および図１７は、Ｉ／Ｑシンボルを観測して前処理を施してコンステレーションを示すデータを生成するルーチンと、それを出力するルーチンである。このうち図１６のルーチンは例えば１ｍ秒のような短い周期で実行されるタイマ割込み処理とされ、図１７のルーチンは例えば１秒のような長い周期で実行されるタイマ割込み処理とされている。
図１６に示されている割込み処理が開始されると、先ずＩ／Ｑシンボルの観測対象フラグが立っているか判定し、立っているときはレジスタＲＥＧ２ａ，ＲＥＧ２ｂからシンボルを読み出す（ステップＳ５２）。そして、後述のようなシンボルの頻度分布解析をしてその解析結果をメモリ３７０へ格納する（ステップＳ５３，Ｓ５４）。
このような処理を１ｍ秒ごとに行ない、メモリに格納された頻度分布データを図１７の割込み処理で１秒ごとに診断用コンピュータ４００へ転送してから、メモリ上の累積頻度をクリアするようにしている（ステップＳ６１，Ｓ６２）。
これによって、コンステレーションの変化を診断用コンピュータのモニタ４０２によりリアルタイムで観測することができる。また、レジスタＲＥＧ２ａ，ＲＥＧ２ｂから読み出されたＩ／Ｑシンボルデータをそのままメモリ３７０に記憶するのではなく、頻度分布に置き換えてから記憶するようにしているため、メモリ３７０の使用量は非常に少なくて済むとともに、データを診断用コンピュータ４００へ転送する場合にもデータ量が少ないので転送速度を下げることができる。
上記ステップＳ５２におけるシンボルの頻度分布の解析は、プロセッサ３４０が、Ｉ／Ｑの２次元平面を例えば図１０に示すように各々８×８の領域（４×４の領域等でも可）に仮想的に分割して、レジスタＲＥＧ２ａ，ＲＥＧ２ｂから読み出したＩ／Ｑシンボルが分割されたいずれの領域に属するか判定し、各領域ごとに、出現したシンボル数を累積し、その累積値をメモリに記憶することで行なわれる。
そして、診断用コンピュータ４００が各領域の累積値に応じて濃淡のパターンを生成することで図１８に符号Ｂで示すようなコンステレーションがモニタ上に表示される。なお、図１０は、図９のＩ／Ｑ平面における破線で分割された中央の１枡部分を拡大して示したものであり、他の部分について同様に領域分割と、領域ごとのシンボル数を累積が行なわれる。
従来の障害診断方式は、観測したいレジスタの内容をチップ外部へ出力するためのピンをモデム用ＬＳＩに設けておいて、そのピンからのデータをモニタに表示させる方式であったため、１度に１種類のデータしか観測できなかったが、この実施例の障害診断装置によれば、図１８のように複数の種類のデータに関する観測結果が１つの画面上に表示されるため、例えばあるデータがある変化したときに他のデータはどのように変化しているかを知ることができる。その結果、総合的な判断が行ない易くなるという利点がある。
また、従来の障害診断方式では、観測したいデータを増やしたい場合にはピンを増加させなくてはならず、チップサイズが増大するという不具合もあったが、本発明方式ではＪＴＡＧポートを設けるだけで良い。しかも、このＪＴＡＧポートはモデム用ＬＳＩの通常プログラムをデバッグするためのエミュレータを接続するためにも利用できるので、極めて都合が良い。
次に、本発明の他の実施例を、図１９〜図２１を用いて説明する。
このうち、図１９の実施例は、モデム用ＬＳＩ３３０のチップ内に、ＡＤ変換回路３３１の出力やナイキストフィルタ３３２２の出力、適応等化フィルタ３３２４ａ，３３２４ｂの出力、デローテータ３３２５の出力、スライサ３３２６ａ，３３２６ｂの出力など、モデム用ＬＳＩ内の各部の受信データをサンプリングしてメモリ３６０に直接転送するＤＭＡコントローラ３８０を設けたものである。また、図１９には、受信データの処理中に所定の割込み条件が成立したときにプロセッサ３４０に対して割込みをかける割込み制御回路３９０の一例が示されている。
この実施例における割込み制御回路３９０は、ビット誤り率のしきい値を保持するレジスタ３９１やシンボル誤り率のしきい値を保持するレジスタ３９２、レジスタＲＥＧ１内のビット誤り率と上記誤り率のしきい値とを比較する比較回路３９３、レジスタＲＥＧ１内のシンボル誤り率と上記シンボル誤り率のしきい値とを比較する比較回路３９４、これらの比較回路３９３、３９４の出力とレジスタＲＥＧ１内のエラー訂正フラグなどに基づいて割込み要因を選択し割込み信号を生成したり割込みにマスクをかけたりする割込み要因選択／マスク回路３９５などから構成されている。
上記ＤＭＡコントローラ３８０を割込み制御回路３９０による割込みに連動して動作させることで少ないメモリを使用して効率の良い診断を行なうことができる。例えば、エラー訂正フラグが訂正不能を示したりビット誤り率が所定のしきい値を越えたら受信データのメモリへの転送を開始したり、逆にエラー訂正フラグが訂正不能を示したりビット誤り率が所定のしきい値を越えたら受信データのメモリへの転送を停止させたりすることで、ビット誤りが増加する現象が発生する直前の受信データや直後の受信データをメモリに格納することができる。
これにより、まれにしか発生しないような障害についてもその現象を捉えて診断を行なうことができるようになる。なお、ある現象が発生する直前の受信データをメモリに格納する場合、メモリの利用できる領域が少ないときは容量をオーバーした段階で順次古いデータの上に新しいデータを上書きして行き、常に最新のデータが残るようにすればよい。
図２０の実施例は、ケーブルモデム装置１３０に接続された診断用コンピュータ４００を、一般の電話回線などケーブルテレビのケーブル以外の他の伝送媒体を介して基地局のヘッドエンド１００と連繋されている制御用コンピュータ２００と接続して、ヘッドエンド１００と診断用コンピュータ４００とを同期、もしくは連動させて動作させるようにしたものである。この実施例に従うと、例えばヘッドエンドから基準となる信号や標準パターンなどを送信して、それをケーブルモデム装置が受信している状態を診断用コンピュータ４００で観測するようなことができる。
なお、図４の実施例と同様に、エンドユーザのケーブルモデム装置１３０に接続されているパソコンなどのローカルネットワーク端末１５０を診断用コンピュータとして使用し、このローカルネットワーク端末１５０の有している通信手段を利用して電話回線などを介して基地局の制御用コンピュータ２００と接続して診断を行なわせることも可能である。
この場合には、ケーブル運用会社のコンピュータ２００から電話回線等を介してエンドユーザのローカルネットワーク端末１５０に診断用プログラムを送信し、また観測データをローカルネットワーク端末１５０からケーブル運用会社のコンピュータ２００へ送信することでエンジニアを派遣することなく診断を行なうことができる。さらに、モデム内部を調整するデータもケーブル運用会社のコンピュータ２００からローカルネットワーク端末１５０へ送信してモデムＬＳＩ内部のプロセッサ３４０により内部制御状態を調整させるようにすることも可能である。
図２１の実施例は、ローカルネットワーク端末１５０を診断用コンピュータとするとともに、ケーブルモデム装置１３０のネットワークインタフェース３３６に備えている音声モデムやＵＳＢなどの通信機能を利用して、電話回線などを介して基地局の制御用コンピュータ２００と接続して診断を行なうにしたシステムの例である。なお、図２０において、２１０は電話回線の途中に設けられた中継装置である。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、実施例においては、ケーブルテレビのケーブルが同軸ケーブルまたは光ファイバであるとして説明したが、ケーブル網が電話回線や電力線、無線通信網その他で構成されている場合にも適用することができる。本発明は双方向通信が可能な通信網におけるモデム用ＬＳＩに利用することができる。
また、実施例においては、診断用プログラムをエンドユーザに派遣されたエンジニアがモデム装置のメモリにロードさせる場合を説明したが、予めフラッシュＲＯＭ３６０などのメモリ内に格納しておくようにしてもよい。さらに、エンドユーザ側の診断用コンピュータもしくはネットワーク端末と基地局の制御用コンピュータとを接続するケーブル以外の通信媒体は電話回線に限定されずどのような通信手段であってもかまわない。
産業上の利用可能性
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるケーブルテレビのケーブル網を利用してデータ通信を行なうケーブルモデム用ＬＳＩに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものでなく、通信衛星を利用した衛星放送および衛星通信システムにおけるデータ通信用のモデムにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を適用して好適なケーブルテレビのシステム構成例を示すブロック図である。
図２は、ケーブルモデム装置の構成例を示すブロック図である。
図３は、図２のケーブルモデム装置を構成するモデム用ＬＳＩの復調回路の構成例を示すブロック図である。
図４は、本発明の他の実施例が適用されるモデム用ＬＳＩとこれを使用した障害診断システムを示すブロック図である。
図５は、１６ＱＡＭ変調の原理を示す説明図である。
図６は、１６ＱＡＭの復調の原理を示す説明図である。
図７は、１６ＱＡＭの復調データをＩ／Ｑ２次元平面上にプロットしたコンステレーションを示す説明図である。
図８は、理想的な受信データのコンステレーションと外乱を受けた受信データのコンステレーションを示す説明図である。
図９は、位相誤差と雑音電力の大きさを示す説明図である。
図１０は、Ｉ／Ｑシンボルの頻度分布を解析するための領域分割の仕方の一例を示す説明図である。
図１１は、本発明の実施例における診断用コンピュータを利用した通信障害診断の手順の一例を示すフローチャートである。
図１２は、図１１のフローチャートに従った通信障害診断におけるデータの流れを示すデータフローチャートである。
図１３は、本発明の通信障害診断方式における診断用コンピュータ側の制御手順の一例を示すフローチャートである。
図１４は、本発明の通信障害診断方式におけるモデム用ＬＳＩ側のコマンド処理手順の一例を示すフローチャートである。
図１５は、本発明の通信障害診断方式におけるモデム用ＬＳＩ側のタイマ割込み処理手順の一例を示すフローチャートである。
図１６は、本発明の通信障害診断方式におけるモデム用ＬＳＩ側の観測データの前処理手順の一例を示すフローチャートである。
図１７は、モデム用ＬＳＩで前処理された観測データの転送手順の一例を示すフローチャートである。
図１８は、本発明の通信障害診断方式における診断用コンピュータのモニタ上に表示される観測データの表示例を示す表示画面図である。
図１９は、ケーブルモデム装置を構成するモデム用ＬＳＩの復調回路の他の構成例を示すブロック図である。
図２０は、本発明の通信障害診断方式の他の実施例を示すブロック図である。
図２１は、本発明の通信障害診断方式のさらに他の実施例を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成13年12月21日(2001.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの半導体基板上に形成され、
ケーブルモデム通信網を介して受信した信号を復調する復調回路と、
上記復調回路に設けられ受信状態を反映するレジスタと、
上記レジスタの値を読出し可能なプロセッサと、
上記プロセッサにより上記レジスタより読み出した値を外部へ出力するポートを備えてなることを特徴とする通信用半導体集積回路。
【請求項２】
上記復調回路により復調された受信データの誤りを訂正する誤り訂正回路をさらに備え、上記レジスタには、上記誤り訂正回路の処理に関連した情報を保持するレジスタが含まれることを特徴とする請求項１に記載の通信用半導体集積回路。
【請求項３】
上記レジスタには、上記復調回路により復調された受信データを取りこんで保持するレジスタが含まれることを特徴とする請求項１に記載の通信用半導体集積回路。
【請求項４】
上記プロセッサは、上記レジスタより読み出した値を処理して上記ポートより外部へ出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の通信用半導体集積回路。
【請求項５】
上記ポートは、ネットワークを構成する機器が接続されるポートとは異なるポートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
【請求項６】
随時読み出し書き込み可能なメモリ回路をさらに備え、上記プロセッサは、上記レジスタより読み出した値もしくはそれを処理した結果を上記メモリに一旦格納してから上記ポートより外部へ出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の通信用半導体集積回路。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の通信用半導体集積回路および随時読み出し書き込み可能な半導体メモリまたは請求項６に記載の通信用半導体集積回路と、
ケーブルテレビの通信網を介して供給される信号から所定の周波数の信号を抽出する信号抽出手段と、
送信信号を変調する変調回路と、
変調された信号を上記通信網へ出力する送信手段と、
ローカルネットワーク端末が接続可能なネットワークポートと、
を備えてなることを特徴とする変復調装置。
【請求項８】
請求項７に記載の変復調装置における通信状態を診断する診断方法であって、
上記変復調装置の上記ポートにデータ転送手段を介して診断用コンピュータを接続し、該診断用コンピュータより上記プロセッサに診断用のプログラムを送り、上記プロセッサは受け取った診断用のプログラムを上記メモリ回路または半導体メモリに格納し、該診断用のプログラムを実行することにより、上記レジスタの値を読み出して上記診断用コンピュータへ転送し、該診断用コンピュータは受け取った複数のレジスタの値を表示装置の画面上に表示することを特徴とする通信状態診断方法。
【請求項９】
上記プロセッサは、上記レジスタより読み出した値を処理して上記ポートより上記診断用コンピュータへ出力することを特徴とする請求項８に記載の通信状態診断方法。
【請求項１０】
上記プロセッサは、周期的に上記レジスタより読み出した値を処理して上記メモリ回路または半導体メモリに格納し、該メモリ回路または半導体メモリから格納値を読み出して上記ポートより上記診断用コンピュータへ出力することを特徴とする請求項８に記載の通信状態診断方法。
【請求項１１】
上記診断用コンピュータをケーブルテレビの通信網以外の通信経路を介してケーブルテレビの基地局側の制御装置と接続し、該診断用コンピュータを介して上記変復調装置より出力されたデータを上記通信経路より上記基地局側の制御装置へ送信することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の通信状態診断方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の変復調装置における通信状態を診断する診断方法であって、
上記変復調装置に上記ネットワークポートを介して接続されているローカルネットワーク端末より上記プロセッサに診断用のプログラムを送り、上記プロセッサは受け取った診断用のプログラムを上記メモリ回路または半導体メモリに格納し、該診断用のプログラムを実行することにより、上記レジスタの値を読み出して上記ネットワーク端末へ転送し、該ネットワーク端末は受け取った複数のレジスタの値を表示装置の画面上に表示することを特徴とする通信状態診断方法。
【請求項１３】
上記ネットワーク端末をケーブルテレビの通信網以外の通信経路を介してケーブルテレビの基地局側の制御装置と接続し、該ネットワーク端末を介して上記変復調装置より出力されたデータを上記通信経路より上記基地局側の制御装置へ送信することを特徴とする請求項１２に記載の通信状態診断方法。
【請求項１４】
請求項７に記載の変復調装置における通信状態を診断する診断方法であって、
上記変復調装置をケーブルテレビの通信網以外の通信経路を介してケーブルテレビの基地局側の制御装置と接続し、該制御装置より上記通信経路を介して診断用のプログラムを上記変復調装置へ送信し、該変復調装置より出力されたデータを上記通信経路を介して上記基地局側の制御装置へ送信することを特徴とする通信状態診断方法。
【国際調査報告】
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