(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信媒体を介して伝達されるユーザデータのマルチトーン変調のための送信経路と受信経路を形成する互いに結合された複数のコンポーネントを有するトランシーバであって、
基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、ユーザデータのフレーミングを一時的に中断して、その中に事前合意された基準パターンを注入する基準パターン注入器と、
基準パターンを注入後、ユーザデータのフレーミングを再開するように構成されるフレーマと、
事前合意された基準データの転送用の目標にされた前記トーンに関連するビットを処理する前に、受信されたユーザデータ・ビットのデフレーミングを一時的に中断して、その中から受信された基準ビットを抽出し、それを対応する事前合意された基準ビットと比較して、受信された基準ビットの中の誤りを判定する基準パターン誤り検出器と、
誤りを判定した後、ユーザデータのデフレーミングを再開するように構成されるデフレーマと、を含み、
前記基準データおよびユーザデータが同じシンボルに混合されるように、基準データの転送用の目標にされた前記トーンは、ユーザデータ・ビットを転送する残りのトーンを備えた前記トーンのサブセットを前記同じシンボル内に含む、
トランシーバ。
【請求項２】
前記目標にされたトーンは、連続するシンボル間隔において変動する、請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項３】
通信媒体を介して伝達されるユーザデータのマルチトーン変調をサポートするように構成されるトランシーバを操作するための方法であって、
基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、ユーザデータのビットストリームのフレーミングを一時的に中断するステップと、
前記一時的な中断に応答して、前記ユーザデータのビットストリームに事前合意された基準パターンを注入するステップと、
事前合意された基準データの転送用の目標にされた前記トーンに関連するビットを処理する前に、ユーザデータの受信されたビットストリームのデフレーミングを一時的に中断するステップと、
前記第２の一時的な中断行為に応答して、前記受信されたビットストリームから、受信された基準ビットを抽出するステップと、
対応する事前合意された基準ビットを前記抽出行為において抽出された前記受信された基準ビットと比較して、受信された基準ビットの中の誤りを判定するステップと、
前記基準データおよびユーザデータが同じシンボルに混合されるように、第１のシンボル間隔において、基準データの転送用の第１の選択されたトーンのサブセットと、前記同じシンボル中のユーザデータの転送用の残りのトーンとを定めるステップと、
を含む方法。
【請求項４】
第２のシンボル間隔において、基準データの転送用の、前記第１の選択されたトーンのサブセットとは異なる、第２の選択されたトーンのサブセットと、ユーザデータ・ビットを転送する残りのトーンとを定めるステップと
をさらに含む、請求項３に記載のトランシーバを操作するための方法。
【請求項５】
通信媒体を介して伝達されるユーザデータのマルチトーン変調をサポートするように構成されるトランシーバを操作するための装置であって、
基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、ユーザデータのビットストリームのフレーミングを一時的に中断するための手段と、
フレーミングを一時的に中断するための前記手段に応答して、前記ユーザデータのビットストリームに事前合意された基準パターンを注入する手段と、
事前合意された基準データの転送用の目標にされた前記トーンに関連するビットを処理する前に、ユーザデータの受信されたビットストリームのデフレーミングを一時的に中断する手段と、
フレーミングを一時的に中断するための前記第２の手段に応答して、前記受信されたビットストリームから、受信された基準ビットを抽出する手段と、
対応する事前合意された基準ビットを、抽出するための前記手段によって抽出された前記受信された基準ビットと比較して、受信された基準ビットの中の誤りを判定するための手段と、
前記基準データおよびユーザデータが同じシンボルに混合されるように、第１のシンボル間隔において、基準データの転送用の第１の選択されたトーンのサブセットと、前記同じシンボル中のユーザデータの転送用の残りのトーンとを定める手段と、
を含む、装置。
【請求項６】
第２のシンボル間隔において、基準データの転送用の、前記第１の選択されたトーンのサブセットとは異なる、第２の選択されたトーンのサブセットと、ユーザデータ・ビットを転送する残りのトーンとを定めるための手段と、
をさらに含む、請求項５に記載のトランシーバを操作するための装置。
【請求項７】
加入者回線を介したユーザデータのマルチトーン変調通信をサポートする１対のモデムを有する通信システムにおいて、
基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、ユーザデータのフレーミングを一時的に中断して、その中に事前合意された基準パターンを注入する基準パターン注入器と、
基準パターンの注入後、ユーザデータのフレーミングを再開するように構成される、前記１対のモデムのうちの第１のモデム内のフレーマと、
事前合意された基準データの転送用の目標にされた前記トーンに関連するビットを処理する前に、受信されたユーザデータ・ビットのデフレーミングを一時的に中断して、その中から受信された基準ビットを抽出し、それを対応する事前合意された基準ビットと比較して、受信された基準ビットの中の誤りを判定する基準パターン誤り検出器と、
誤りを判定した後、ユーザデータのデフレーミングを再開するように構成される、前記１対のモデムのうちの第２のモデム内のデフレーマと、を含み、
前記基準データおよびユーザデータが同じシンボルに混合されるように、基準データの転送用の目標にされた前記トーンは、ユーザデータ・ビットを転送する残りのトーンを備えた前記トーンのサブセットを前記同じシンボル内に含む、
通信システム。
【請求項８】
前記定められたトーンは、連続するシンボル間隔において変動する、請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
加入者回線上でのユーザデータのマルチトーン変調通信のために、加入者回線を介して互いに結合されるように構成される１対のモデムを操作するための方法であって、
基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、前記１対のモデムのうちの第１のモデムにおいて、ユーザデータのビットストリームのフレーミングを一時的に中断するステップと、
前記一時的な中断に応答して、前記１対のモデムのうちの前記第１のモデムにおいて、前記ユーザデータのビットストリームに事前合意された基準パターンを注入するステップと、
事前合意された基準データの転送用の目標にされた前記トーンに関連するビットを処理する前に、前記１対のモデムのうちの第２のモデムにおいて、ユーザデータの受信されたビットストリームのデフレーミングを一時的に中断するステップと、
前記第２の一時的な中断行為に応答して、前記１対のモデムのうちの前記第２のモデムにおいて、受信された基準ビットを抽出するステップと、
前記１対のモデムのうちの前記第２のモデムにおいて、対応する事前合意された基準ビットを前記抽出行為において抽出された前記受信された基準ビットと比較して、受信された基準ビットの中の誤りを判定するステップと、
前記基準データおよびユーザデータが同じシンボルに混合されるように、第１のシンボル間隔において、基準データの転送用の第１の選択されたトーンのサブセットと、前記同じシンボル中のユーザデータの転送用の残りのトーンとを定めるステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
第２のシンボル間隔において、基準データの転送用の、前記第１の選択されたトーンのサブセットとは異なる、第２の選択されたトーンのサブセットと、ユーザデータ・ビットを転送する残りのトーンとを定めるステップと、
をさらに含む、請求項９に記載のモデムを操作するための方法。
【請求項１１】
加入者回線上におけるユーザデータのマルチトーン変調通信のために、加入者回線を介して互いに結合されるように構成される１対のモデムを操作するための装置であって、
基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、前記１対のモデムのうちの第１のモデムにおいて、ユーザデータのビットストリームのフレーミングを一時的に中断するための手段と、
一時的に中断するための前記手段に応答して、前記１対のモデムのうちの前記第１のモデムにおいて、前記ユーザデータのビットストリームに事前合意された基準パターンを注入するための手段と、
事前合意された基準データの転送用の目標にされた前記トーンに関連するビットを処理する前に、前記１対のモデムのうちの第２のモデムにおいて、ユーザデータの受信されたビットストリームのデフレーミングを一時的に中断するための手段と、
一時的に中断するための前記第２の手段に応答して、前記１対のモデムのうちの前記第２のモデムにおいて、受信された基準ビットを抽出するための手段と、
前記１対のモデムのうちの前記第２のモデムにおいて、対応する事前合意された基準ビットを、抽出するための前記手段によって抽出された前記受信された基準ビットと比較して、受信された基準ビットの中の誤りを判定するための手段と、
前記基準データおよびユーザデータが同じシンボルに混合されるように、第１のシンボル間隔において、基準データの転送用の第１の選択されたトーンのサブセットと、前記同じシンボル中のユーザデータの転送用の残りのトーンとを定める手段と、
を含む、装置。
【請求項１２】
第２のシンボル間隔において、基準データの転送用の、前記第１の選択されたトーンのサブセットとは異なる、第２の選択されたトーンのサブセットと、ユーザデータ・ビットを転送する残りのトーンとを定めるための手段とをさらに含む、請求項１１に記載のモデムを操作するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００７年８月１６日に出願された、「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ＢＥＲ  ｐｅｒ  Ｔｏｎｅ  ｉｎ  ＤＳＬ  Ｍｏｄｅｍｓ（ＤＳＬモデムにおけるトーン別のＢＥＲの測定）」（整理番号：ＶＥＬＣＰ０７７Ｐ）と題する、先に出願された同時係属中の仮出願第６０／９５６，３３８号の利益を主張し、同出願は、その全体が、あたかも本明細書で完全に説明されているかのように、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明の分野は、マルチトーン・トランシーバに関する。
【背景技術】
【０００３】
デジタル・マルチトーン（ＤＭＴ：ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｕｌｔｉ−ｔｏｎｅ）ベースのＤＳＬシステム（ＡＤＳＬ、ＡＤＳＬ２、ＡＤＳＬ２＋、ＶＤＳＬ１、ＶＤＳＬ２など）では、電話回線の両側のモデムは、ダウンストリームおよびアップストリームの両方向において回線を介して送信されるデータのレートを決定するトレーニング・フェーズを経験する。各方向において、モデムの送信部は、既知の基準パターンを回線上に送信し、その基準パターンは、各トーンにおける信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定するために、回線の他端のモデムの受信部によって使用される。トーンのＳＮＲに基づいて、ローディング可能なコンステレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）サイズが決定される。このビット・ローディングは、典型的には、いくらかの雑音余裕、例えば「Ｍ」ｄｂの余裕をもたせて行われ、雑音がこの雑音余裕量であるＭｄｂだけ増加しても、ビット誤り率（ＢＥＲ）が目標誤り率を超えて増加することはない。各トーンにおけるコンステレーション・サイズおよび利得からなるビット・テーブル情報が、モデム間で交換され、合意される。各トーンにローディングされるビットの合計が、その方向におけるシンボル当たりのビットであり、その方向について「Ｌｓ」で表される。回線レートとして知られる、ある方向におけるモデムのスループットは、「Ｌｓ」にシンボル・レートを乗じることによって計算される。
【０００４】
初期化の最後に、モデムは、「ショータイム」モードに入り、モデムは、ユーザのペイロード・データの送信を開始する。ペイロード・データは、ユーザ・ペイロード・データ・バイト、ならびにオーバヘッド・バイトおよび誤り訂正パリティ・バイト（リード−ソロモン・パリティ・バイトなど）からなる「フレーム」を定義する、ＤＳＬフレーミング機構に入れられる。オーバヘッド・バイトは、モデムの動作用および管理用のメッセージを交換するために使用される。フレーミングから出て来たバイトは、インパルス雑音に対する雑音耐性を高めるためにインタリーバに送られる。インタリーバ出力バイトは、その後、初期化中に合意されたビットおよび利得テーブルに従って、トーン上に変調される。
【０００５】
ビット・ローディングの変更は、例えば、バインダにおけるさらなる回線の追加などが原因で雑音が増加した場合など、このショータイム・フェーズ中にも生じることがある。ＤＳＬ規格は、ショータイム中のレート適合を可能にする、シームレス・レート適合（ＳＲＡ：Ｓｅａｍｌｅｓｓ  Ｒａｔｅ  Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）として知られる手順を定義している。ＳＲＡ方法では、モデムは、現在のＳＮＲを検査し、雑音が変化した場合、現在のＳＮＲに基づいたビット・ローディングが実行され、雑音が増加した場合は、新しいビット・ローディングによって回線レートを低減させることができ、減少した場合は、増加させることができる。モデムは、この変更を達成するために、オーバヘッド・バイトの使用によって新しいビット・テーブル情報を交換し、その後、特定のシンボル上で新しいビット・テーブルに切り替え、それによって、新しい雑音状態に合うように回線レートを変更する。
【０００６】
ＳＲＡは、ショータイム中に行われるＳＮＲ決定に依存する。モデム動作のこのフェーズ中に行われるＳＮＲ決定は、各受信シンボルに関連する基礎ユーザデータが分からないという点で、絶対的なものではない。結果として、受信トーンとそれに最も近い有効コンステレーション・ポイントの間の２乗平均平方根（ＲＭＳ）誤差を測定することによって決定されたトーンのＳＮＲは、復調ビットにおいて経験される実際の誤差に常に対応するとは限らない。ブロードバンドのスループット要件が高まっているので、規格団体によって定義される許容可能な誤り率は、実際のところ、１０−７以下に低下している。従って、ＳＮＲベースのショータイム・レート適合の不正確性は、通信チャネルの測定誤差レベルに負の影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ショータイム・サブチャネルの特性のための改良された方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
マルチトーン通信のためのマルチトーン・トランシーバが開示される。マルチトーン・トランシーバは、ショータイム動作を用いて、通信チャネルをサポートし、ショータイム動作は、通信チャネルの１つまたは複数のトーンすなわちサブチャネルにおけるビット誤りを判定するために、基準データとユーザデータのスケジュールされた、選択可能な、または誤りのある混合をサポートする。
【０００９】
本発明の一実施形態では、通信媒体を介して伝達されるユーザデータのマルチトーン変調のための送信経路と受信経路を形成する互いに結合された複数のコンポーネントを有するトランシーバが開示される。トランシーバは、フレーマと、デフレーマとを含む。フレーマは、基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、ユーザデータのフレーミングを一時的に中断して、その中に事前合意された基準パターンを注入し、その後、ユーザデータのフレーミングを再開するように構成される。デフレーマは、事前合意された基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、受信されたユーザデータ・ビットのデフレーミングを一時的に中断して、その中から受信された基準ビットを抽出し、それを対応する事前合意された基準ビットと比較して、受信された基準ビットの中の誤りを判定し、その後、ユーザデータのデフレーミングを再開するように構成される。
【００１０】
本発明の別の実施形態では、加入者回線を介したユーザデータのマルチトーン変調通信をサポートする１対のモデムを有する通信システムにおける改良が開示される。この改良は、基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、ユーザデータのフレーミングを一時的に中断して、その中に事前合意された基準パターンを注入し、その後、ユーザデータのフレーミングを再開するように構成されるフレーマを、１対のモデムのうちの第１のモデム内に含む。前記改良は、事前合意された基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、受信されたユーザデータ・ビットのデフレーミングを一時的に中断して、その中から受信された基準ビットを抽出し、それを対応する事前合意された基準ビットと比較して、受信された基準ビットの中の誤りを判定し、その後、ユーザデータのデフレーミングを再開するように構成されるデフレーマを、１対のモデムのうちの第２のモデム内に含む。
【００１１】
本発明の上記および他の特徴および利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を読むことで、当業者にはより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】トランシーバが、加入者回線を介して互いに結合されたマルチトーン・モデムを含む、本発明の一実施形態のシステム図である。
【図２Ａ】モデム動作のトレーニング・フェーズ中の、マルチトーン変調通信チャネルのビット・ローディング対サブキャリア・インデックスのグラフである。
【図２Ｂ】モデム動作のトレーニング・フェーズ中の、単一のサブチャネルのコンステレーション・グラフである。
【図２Ｃ】モデム動作のショータイム・フェーズ中の、マルチトーン変調通信チャネルのビット・ローディング対サブキャリア・インデックスのグラフである。
【図２Ｄ】モデム動作のショータイム・フェーズ中の、単一のサブチャネルのコンステレーション・グラフである。
【図３Ａ】基準データとユーザデータの混合が通信チャネル上を転送される本発明の一実施形態における、モデム動作のショータイム・フェーズ中の、ビット・ローディングのグラフである。
【図３Ｂ】図３Ａに示されたモデム動作のショータイム・フェーズ中の、選択されたサブチャネルのコンステレーション・グラフである。
【図４】図１に示されたマルチトーン・モデムの送信部および受信部それぞれについての詳細ハードウェア・ブロック図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態のための、伝送制御層および物理媒体依存層におけるユーザデータおよび基準データを示すデータ転送図である。
【図５Ｂ】本発明の一代替実施形態のための、伝送制御層および物理媒体依存層におけるユーザデータおよび基準データを示すデータ転送図である。
【図６】図１に示されたモデムの一方の詳細ハードウェア・ブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態による、図１に示されたモデムの送信処理および受信処理のプロセス・フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
マルチトーン通信のためのマルチトーン・トランシーバが開示される。マルチトーン・トランシーバは、ショータイム動作を用いて、通信チャネルをサポートし、ショータイム動作は、通信チャネルの１つまたは複数のトーンすなわちサブチャネルにおけるビット誤りを判定するために、基準データとユーザデータのスケジュールされた、選択可能な、または誤りのある混合をサポートする。サポートされるマルチトーン通信プロトコルは、限定することなく、以下を含む。
【００１４】
【表１】
0005656633.tif 000002
【００１５】
ＸＤＳＬモデムは、１組のトーンと呼ばれるサブチャネル上に変調された、離散マルチトーン（ＤＭＴ）送信データを使用する。使用できるトーンの数、トーン間の間隔、および周波数スペクトルの範囲は、規格に応じて変動する。例えば、ＡＤＳＬ２＋は、ダウンストリーム方向において５１２個のトーンを使用し、トーン間隔は４．３１２５Ｋｈｚであり、２．２Ｍｈｚのスペクトルをカバーする。
【００１６】
図１は、トランシーバが、加入者回線を介して互いに結合されたマルチトーン・モデムを含む、本発明の一実施形態のシステム図である。ネットワーク１１０および１５０の間でユーザデータを転送するための加入者回線１２０を介して互いに結合された、モデム１００および１４０がそれぞれ示されている。
【００１７】
モデム１００の送信部は、ネットワーク１１０とのバイト・レベル・インターフェースを扱う伝送コンバージェンス（ＴＣ）層１０２と、加入者回線１２０に送り出すユーザデータの各バイトの変調を扱う物理媒体依存（ＰＭＤ）層１０４とを含む。モデム１４０の受信部は、ネットワーク１５０とのバイト・レベル・インターフェースを扱うＴＣ層１４４と、加入者回線１２０から受け取るユーザデータの各バイトの復調を扱うＰＭＤ層１４２とを含む。
【００１８】
送信されるデータは、伝送コンバージェンス（ＴＣ）層に送られ、ＴＣ層は、そのデータを処理し、ＤＳＬフレームを生成する。行われる処理は、スクランブリング、巡回冗長検査（ＣＲＣ）バイトおよびオーバヘッド・バイトの付加、リード−ソロモン符号化、ならびにインタリービングを含む。ＴＣ層からのデータ・ビットは、その後、物理媒体依存層（ＰＭＤ層）に送られる。ＰＭＤ層は、ＴＣ層によって送られたデータ・ビットを１組のトーン上に変調し、その後、それを時間領域に変換するために、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を実行する。データをデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）および回線上に信号を送出するための回線ドライバに送る前に、送信ウィンドウ処理、補間、およびフィルタリングなどの様々な時間領域処理が一般に行われる。バイトがトーンに割り当てられるシーケンスと、各トーン別のそのトーン上に変調できるビットの数とを示すビット・テーブルが、モデム間で合意される。
【００１９】
受信機側では、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）からのデータは、フィルタリング、エコー消去、等化などの様々な時間領域処理に送られ、その後、受信データを周波数領域に変換するために、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）が実行され、それに続いて、周波数領域等化が行われる。２つのモデム間で合意されたビット・テーブルが、各トーンにおける送信機によって送信されたコンステレーション・サイズを決定するために使用され、その後、各トーンが復調されて、各トーンから１組のビットが取得される。これらの復調ビットは、その後、この事前合意ビット・テーブルによって与えられるトーン順序器に基づいた順序で送出される。
【００２０】
本発明の代替実施形態では、通信媒体は、ワイヤレス通信媒体を含むことができる。
図２Ａおよび図２Ｃは、それぞれ、モデム動作のトレーニング・フェーズ中およびショータイム・フェーズ中の、マルチトーン変調通信チャネルのビット・ローディング対サブキャリア・インデックスのグラフである。図２Ｂおよび図２Ｄは、それぞれ、モデム動作のトレーニング・フェーズ中およびショータイム・フェーズ中の、単一のサブチャネルのコンステレーション・グラフである。
【００２１】
図２Ａは、モデムによってサポートされる各サブチャネルにおける、トレーニング・フェーズの代表的なビット・ローディングを示している。トレーニング中、すべてのサブチャネルは、一様なビット・ローディングを有する。トレーニング中、各トーンは、各サブチャネルすなわちトーン上に変調される２ビット数の４つの可能な組合せによって決定される４つの相関係のうちの１つをとる対応するサブチャネル・キャリア信号に関して、一定の振幅で変調される。図２Ｂは、示されるように４つの可能なコンステレーション・ポイントの値２１２〜２１８を有するトレーニング・フェーズのコンステレーション２１０を示している。信号対雑音比（ＳＮＲ）は、トーンの受信ポイント、例えばポイント２２０と、当該トーンすなわちサブチャネルに割り当てられた変調２ビット値に関連する目標コンステレーション・ポイント、例えば２１４との間の誤差、例えば誤差２２２の反復測定によって決定される。トーンのＳＮＲは、多数のシンボルにわたって経時的に平均をとった、そのトーンすなわちサブチャネルの信号電力対雑音電力の平均である。
【００２２】
トレーニング中、既知のトレーニング・シーケンスを使用して、各サブチャネルについて、代表ＳＮＲが決定される。この情報から、各トーンについて、最適ビット・ローディングが決定される。高い信号対雑音比を有するトーンすなわちサブチャネルは、相対的により低い信号対雑音比を有するトーンよりも相対的に多くのビットを割り当てられる。ビット・ローディング・テーブルは、各トーンについて対応するビット・ローディングを記録する。
【００２３】
図２Ｃは、モデム動作のショータイム・フェーズにおける代表的なビット・ローディングを示している。動作のこのフェーズにおいて、各トーンまたはサブチャネルのビット・ローディングは、トレーニング中に決定されたビット・ローディング・テーブルに基づいている。サブチャネルのビット・ローディングは、トレーニング中に決定されたチャネルのＳＮＲに比例する。ショータイム中のビット・ローディングは、トレーニング中のビット・ローディングよりも著しく大きい。図２Ｄは、動作のトレーニング・フェーズ中よりも大きなビット・ローディングを有する、代表的なショータイム・コンステレーション２６０を示している。ショータイム中のこのサブチャネルのより高いビット・ローディングに一致する拡張されたコンステレーションに取り囲まれた、シンボル２１２〜２１８が示されている
上で説明されたように、シームレス・レート適合（ＳＲＡ）は、通信媒体における変化する雑音レベルに応答して、ビット・ローディングのショータイム・ベースの変更を提供する。ビット・ローディング決定は、ショータイム中に測定されるＳＮＲに基づいている。雑音が増加した場合、新しいビット・ローディングによって回線レートを低減させることができ、減少した場合、増加させることができる。モデムは、この変更を達成するために、オーバヘッド・バイトの使用によって新しいビット・テーブル情報を交換し、その後、新しいビット・テーブルに切り替え、それによって、新しい雑音状態に合うように回線レートを変更する。ショータイム中に行われるＳＮＲ決定は、各受信シンボルに関連する基礎ユーザデータが分からないという点で、絶対的なものではない。結果として、受信トーンとそれに最も近い有効コンステレーション・ポイントの間の２乗平均平方根（ＲＭＳ）誤差を測定することによって決定されたトーンのＳＮＲは、復調ビットにおいて経験される実際の誤差に常に対応するとは限らない。例えば、図２Ｄにおいて、受信ポイントが２２０であった場合、実際の送信コンステレーションは２１８のこともあり得るが、ＳＮＲは、コンステレーション・ポイント２１４に対する誤差を測定する。従って、ＳＮＲベースのショータイム・レート適合の不正確性は、通信チャネルの測定誤差レベルに負の影響を与える。加えて、測定されたＳＮＲに関連する間隔よりも短い時間間隔を有する断続的雑音は、ＳＮＲに大きな影響を与えることなく、ビット誤りを増加させることがある。
【００２４】
図３Ａは、基準データとユーザデータの混合が通信チャネル上を転送される本発明の一実施形態における、モデム動作のショータイム・フェーズ中の、ビット・ローディングのグラフである。基準データは、モデムの一方によって送信された既知のパターンを含み、基準データのパターンは、対置されたモデムのうちの受信モデムによって、トーン毎に知られている。モデムのうちの受信モデムにおいて、選択されたトーン上で受信されたビットは、それらのトーンに注入された実際の基準データと比較される。トーンのビット誤りは、トーン上で誤りを起こしたビットの数をカウントし、誤りビットの合計をこの期間における選択されたトーンのビットの総数で割ることによって測定される。このトーン別のＢＥＲは、モデム・パフォーマンスのデバッグおよび最適化に有益なことがある。例えば、誤りが連続トーンのグループ（周波数帯）によって引き起こされたのか、それとも周波数およびその高調波によって引き起こされたのか、それともダウンストリームとアップストリームの間の境界にあるトーンによって引き起こされたのかなどを知ることは有益である。トーン別のＢＥＲは、雑音源についての統計を定期的に収集するために、実際に展開された後に使用することもできる。例えば、オペレータは、異なる予想雑音状態の下で、測定を開始することができる。これは、モデムによって自動的に行うこともでき、例えば、ユーザデータ・トラフィックが長期間にわたって存在しない場合（例えば夜間）、トーン別のＢＥＲを開始することができる。
【００２５】
図３Ａに示される本発明の実施形態では、基準データとユーザデータが、各シンボルすなわちトーンセット内で混合される。基準データとユーザデータのシンボル内混合として識別される注入のこの方法は、ビット誤り判定のための処理要件を引き下げることに加えて、一時的にレートは低下するもののユーザデータを中断なく転送できるという利点を有する。加えて、トーンセット内のすべてのトーンは、単に後続するシンボル間隔内の異なるトーンのサブセットに基準データを移動することによって、特性決定することができる。本発明の一代替実施形態では、基準データは、シンボルすなわちトーンセット全体に注入され、その間隔中、ユーザデータの転送は中断される。注入のこの代替方法は、基準データとユーザデータのシンボル間混合として識別される。
【００２６】
本発明のどちらの実施形態も、トレーニング・フェーズに戻ることなく、ショータイム中にアップストリーム・チャネルまたはダウンストリーム・チャネルの一方または両方において正確なビット誤り測定を可能にするという利点を有する。基準データは、対応するサブチャネルが、ビット誤りに関して正確に特性決定されることを可能にする。各トーンについてのビット誤り判定は、診断目的で、またはショータイム・ビット・ローディングを変更するために使用することができる。
【００２７】
図３Ｂは、図３Ａに示されたモデム動作のショータイム・フェーズ中の、選択されたサブチャネル３００のコンステレーション・グラフである。
図４は、マルチトーン・モデム１００の送信部およびマルチトーン・モデム１４０の受信部についての詳細ハードウェア・ブロック図である。各モデムは、そのＴＣ層・コンポーネント内に、対応する基準パターン・モジュールを含む。これらは、送信側のモデム１００内の基準パターン注入器４００と、受信側のモデム１４０内の基準パターン誤り検出器４５０である。
【００２８】
モデム１００の送信部は、ネットワーク１１０とのバイト・レベル・インターフェースを扱う伝送コンバージェンス（ＴＣ）層１０２と、加入者回線１２０に送り出すユーザデータの各バイトの変調を扱う物理媒体依存（ＰＭＤ）層１０４とを含む。
【００２９】
モデム１００のＴＣ層の送信部は、フレーマ４２０および関連する状態メモリ４２１と、コンポーネント４２２〜４２６を含むフレーマ・パイプラインと、フレーマおよびパイプラインに結合される基準パターン注入器４００とを含む。フレーマ・パイプラインは、巡回冗長検査（ＣＲＣ）およびスクランブラ４２２と、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号器４２４と、インタリーバ４２６とを含む。これらのコンポーネントは、フレーマおよび基準パターン注入器の制御下で動作する。ＣＲＣ出力は、伝送中のデータの交替を検出するためのチェックサムとして使用することができる。スクランブラは、ビットをスクランブルする。ＦＥＣは、送信するデータのリード−ソロモン符号化を実施する。インタリーバは、バースト誤りから伝送を保護するためにデータをインタリーブする。
【００３０】
基準パターン注入器４００は、コントローラ４０２と、基準パターン生成器４０６と、ストレージ４０８と、基準パターン・ポインタ生成器４０４と、フレーマ・パイプラインに結合するための関連するマルチプレクサおよびデマルチプレクサ４１０〜４１４とを含む。マルチプレクサは、符号化およびインタリーブを施した後または前の事前合意された基準パターンが、変調のためにＰＭＤ層１０４に送られてから加入者回線１２０に送り出されるデータストリームに直接注入されることを可能にする。コントローラは、すべてのＴＣ層・コンポーネントに加えて、ＰＭＤ層のマッパー（ｍａｐｐｅｒ）またはトーン順序器部にも結合される。
【００３１】
コントローラは、基準パターン注入の発見、ネゴシエーション、およびセットアップ中の、そのモデムとリモート・モデムの間でのメッセージングを扱う。トーン別のビット誤り判定モードに入ることが要求されると、コントローラは、ＰＭＤ層のマッパー、別名トーン順序器からビット割り当てテーブルのコピーを取得し、そのコピーをストレージ４０８に保存する。コントローラは、ＰＭＤ層によって提供されるシンボル同期信号の監視も開始する。
【００３２】
基準パターン生成器は、疑似ランダムまたは他の基準パターン・シーケンスに加えて、それのための関連する関数、カーネル、または参照用テーブル識別子も決定する。これらは、ストレージ４０８に保存することができ、またはショータイム中に計算することもできる。リモート・モデムにおいて基準パターンのコピーを生成するのに必要なパラメータは、基準パターン注入のセットアップ中に、コントローラによってリモート・モデムに送信される。基準パターン・ポインタ生成器は、ネゴシエートされた基準パターン注入を開始するシンボル番号および符号語またはバイト・オフセットを生成する。これらのポインタは、基準パターン注入のセットアップ中に、リモート・モデムに渡される。
【００３３】
セットアップが完了すると、コントローラ４０２は、フレーマによって処理されるユーザデータ・ビットストリームへの基準データのシンボル同期およびトーン同期注入を扱う。コントローラは、ＰＭＤ層からのシンボル同期信号と、基準パターン・ポインタ生成器によって生成されたポインタ値とに応答して、フレーマ４２０の動作をユーザデータ・ビットストリーム内の適切なビットにおいて中断する。フレーマは、すべてのフレーマ・パイプライン・コンポーネントの関連する状態をセーブする。
【００３４】
コントローラは、マッパーから取得したビット・ローディング・テーブルで示される対象トーンのビット・ローディングを使用して、基準パターン生成器によって生成された基準パターンから基準データの必要な数のビットを注入する。ビット割り当てテーブルおよびシンボル同期信号は、セットアップ中に、コントローラが、ＴＣ層・データストリームにおいて、基準パターン注入の対象となるトーンに対応するＴＣ層・ビットを識別することを可能にする。したがって、トーン当たりローディングされる基準パターン・ビットの数は、ユーザデータのショータイム通信のために両方のモデムによって共用されるビット割り当てテーブルにおいて要求されるビットの数と同じであるので、基準データ注入中は、ＰＭＤ層において変更がないことが必要とされる。
【００３５】
本発明の一実施形態では、基準パターンから取り出される基準データは、連続するシンボル間隔における同じトーン内に反復して注入される。これは、長時間の間隔にわたって、誤り検出が行われることを可能にする。誤り検出の精度を高めるため、注入されるビットは、連続するシンボルにおいて反復しない。本発明のこの実施形態では、コントローラは、基準パターンに対するスライディング・ポインタを維持して、各注入の後、ポインタをインクリメントし、そうすることで、基準データの連続注入においてランダムなビット値を保証する。
【００３６】
フレーミングの一時的な中断からもたらされるユーザデータ・ビットストリーム内の「ギャップ」にこれらのビットを注入した後、コントローラは、フレーマを再び動作可能にし、フレーマは、セーブされた状態を回復し、注入された基準データの後に続くユーザデータの処理を再開する（図５Ａ〜図５Ｂを参照）。
【００３７】
メッセージングは、埋め込み操作チャネル（ＥＯＣ）上で実施することができる。メッセージングは、基準データ、注入タイプ、注入頻度、注入持続時間、ならびに基準パターンの開始ポインタおよび終了ポインタを識別する、注入パラメータを含む。
【００３８】
基準パターンから取り出される基準データは、本発明の一実施形態では、長い間隔の間、同じシンボルが繰り返さないように、疑似ランダムである。パターンは、疑似乱数発生器によって生成することができる。疑似乱数発生器は、例えばＰビットの周期を有し、その周期の後、パターンは反復する。シンボルで送信されるビットの数、例えばＳビットがＰの倍数である場合、すべてのシンボルにおいてビットの同じ組が送信される。同様に、ＳがＰの約数、例えばＳ＝ｋ×Ｐである場合、シンボル内の変調されるビットの組は、シンボルｋ個おきに反復される。この状況を回避するため、各シンボルが終了した後、基準パターン生成器４０６によって、いくつかの割増ビット、例えばＤビットを生成して、廃棄することができる。Ｄの値は、（Ｓ＋Ｄ）がＰと互いに素となるように、０から「Ｐ−１」の範囲から選択すべきである。これは、シンボルが反復する前に、Ｐ個の一意的なシンボルを生成する。代替として、処理能力が限られている場合、基準パターンは、事前計算して、メモリ４０８にセーブしておき、後で送信することができる。しかし、モデムのメモリに応じて、十分に長いシーケンスを保存することは実用的でないこともある。そのため、事前計算されたパターンの小さなバッファを、循環バッファとしてメモリ内に維持し、反復的に送信することができる。新しいシンボルは、直前のシンボルが終わったビットの次のビットから送信を開始する。このバッファ・サイズを、シンボル当たりのビットの数であるＳと互いに素の、例えばＢビットに維持することによって、各シンボルは、Ｂ個の一意的なシンボルが生成されるように、異なる位置で開始する。メモリを最低限に抑えるため、Ｂビットの事前計算されたパターンは、大きくなり過ぎることはできず、従って、生成されるＢ個の一意的なシンボルは、ＢＥＲ測定にとって十分に長くないこともある。これに対処するため、各シンボルの開始時に、疑似乱数発生器を使用して、マスク値を生成することができ、このマスク値は、バッファの各バイトを送信する前に、それとのＸＯＲを取ることができる。疑似乱数発生器はシンボル当たり１バイトを生成するために使用されるだけであり、演算はバイト当たりＸＯＲだけなので、必要とされる処理能力は限られている。
【００３９】
注入タイプ、例えば、シンボル間またはシンボル内も、注入セットアップ中のモデム間のメッセージング通信において識別される。シンボル内タイプ注入は、そのビットが基準データに対応する、各トーンセットすなわちシンボル内のトーンの選択されたサブセットを含み、残りのトーンすなわちサブチャネルは、ユーザデータに対応するビットを転送する。シンボル内注入に関連するトーンのサブセットは、トーンセット内のすべてのトーンがビット誤りに関して特性決定され得るように、時間とともに変化することができる。シンボル間タイプ注入は、シンボルすなわちトーンセット全体への基準データの注入を含み、その間隔の間、ユーザデータの転送は中断される。
【００４０】
ローカル・モデム１００とリモート・モデム１４０の間のメッセージングは、例えば、基準データが注入されるシンボルまたはＦＥＣ符号語の数および連続する基準パターン注入の間のギャップによって表される、基準パターン注入の頻度および持続時間を識別することもできる。シンボルおよび／または符号語番号と任意の適切なオフセットとによる、基準パターン開始ポインタおよび終了ポインタも、識別することができる。代替として、開始ポインタは、単に、ＳＹＮまたは適用可能なＰＭＤ規格によって提供される他の埋め込み信号の事前合意された挿入を含むことができる。
【００４１】
モデム１４０の受信部は、ネットワーク１５０とのバイト・レベル・インターフェースを扱うＴＣ層１４４と、加入者回線１２０から受け取るユーザデータの各バイトの復調を扱うＰＭＤ層１４２とを含む。
【００４２】
モデム１４０のＴＣ層の受信部は、デフレーマ４７０および関連する状態メモリ４７１と、コンポーネント４７２〜４７６を含むデフレーマ・パイプラインと、デフレーマおよびパイプラインに結合される基準パターン誤り検出器４５０とを含む。デフレーマ・パイプラインは、ＣＲＣおよびデスクランブラ４７２と、ＦＥＣ復号器４７４と、デインタリーバ４７６とを含む。これらのコンポーネントは、デフレーマおよびビット誤り検出器の制御下で動作する。
【００４３】
基準パターン誤り検出器４５０は、コントローラ４５２と、基準パターン解析器４５４と、基準パターン生成器４５５と、ビット誤り計算器４５６と、ストレージ４５８と、デフレーマ・パイプラインに結合するための関連するマルチプレクサおよびデマルチプレクサ４６０〜４６４とを含む。マルチプレクサは、ＦＥＣ復号およびデインタリーブを施した後または前の事前合意された基準パターンが、ＰＭＤ層１４２から受け取った復調データストリームから抽出されることを可能にする。コントローラは、すべてのＴＣ層・コンポーネントに加えて、ＰＭＤ層のデマッパーまたはトーン再順序器部にも結合される。
【００４４】
コントローラは、基準パターン注入の発見、ネゴシエーション、およびセットアップ中の、そのモデムとリモート・モデムの間でのメッセージングを扱う。トーン別のビット誤り判定モードに入ることが要求されると、コントローラは、ＰＭＤ層のデマッパー、別名トーン再順序器からビット割り当てテーブルのコピーを取得し、そのコピーをストレージ４５８に保存する。コントローラは、ＰＭＤ層によって提供されるシンボル同期信号の監視も開始する。
【００４５】
コントローラは、シンボル同期信号およびセットアップ中に合意された基準パターン・ポインタを使用して、受信ユーザデータ・ストリームを監視し、基準データの開始に対応する受信データストリーム内の地点で、デフレーマの動作を中断させる（図５Ａ〜図５Ｂを参照）。デフレーマは、中断時、デフレーマ・パイプラインのすべてのコンポーネントの状態情報をセーブする。
【００４６】
コントローラは、基準パターン・ビットを、第１の抽出基準ビットのシンボル境界からのオフセットに関する任意の必要な情報とともに、基準パターン解析器に渡す。基準パターンが抽出されると、コントローラは、デフレーマを再び動作可能にし、デフレーマは、活動を中断された時にセーブされた状態を使用して、動作を再開する。
【００４７】
基準パターン生成器は、リモート・モデムと交換されたセットアップ・パラメータを使用して、ストレージ４５８に保存される基準パターンを生成する。
基準パターン解析器は、受け取った基準パターン・ビットを解析して、それらを個々のトーンに対応する、その個々のトーンで加入者回線を介して伝達されたブロックに分ける。基準パターン解析器は、ビットをそれぞれのトーン割り当てに対応して分けるために、コントローラからのシンボル境界オフセット情報およびビット割り当てテーブルのコピーを使用する。基準パターン解析器は、基準パターン生成器によって生成されたセーブされた基準パターンに対しても、同じトーン固有の解析操作を実行する。
【００４８】
ビット割り当てテーブルおよびシンボル同期信号は、セットアップ中に、コントローラが、ＴＣ層内の受信されたデータストリームにおいて、基準パターン注入の対象となるトーンに対応するビットを識別することを可能にする。本発明の一実施形態では、基準パターンは、連続するシンボル間隔における同じトーン内に反復して注入される。本発明のこの実施形態では、コントローラは、セーブされた基準パターンに対するスライディング・ポインタを維持して、各抽出および解析の後、ポインタをインクリメントし、そうすることで、基準パターンの正しい部分と抽出された基準ビットとの比較を保証する。送信および受信基準パターン・モジュールにおけるこれらのスライディング・ポインタは、送信モデムからの与えられたシンボルに注入された基準パターンの部分が、受信モデムの基準パターン・モジュールによる基準パターンの対応する部分と比較されることを保証する。基準パターン生成器は、その後、各トーンの受信されたビットの各組を、対応するトーンの生成されたビットとともに渡し、これらをビット誤り計算器に渡す。
【００４９】
ビット誤り計算器は、各トーンについて受信されたビットおよび生成されたビットを基準パターン解析器から受け取り、生成されたビットを受信されたビットと比較することによって、各トーンのビット誤りを計算する。トーンのビット誤りは、トーン上で誤りを起こしたビットの数をカウントし、誤りビットの合計をこの期間における選択されたトーンのビットの総数で割ることによって測定される。
【００５０】
動作中、モデム１４０の受信部は、メモリに保存された事前計算されたパターンを読み出すことによって、または基準パターン注入セットアップに関連するメッセージ交換中に識別されたカーネルを使用して疑似乱数発生器を用いてパターンを生成することによって、既知の基準パターンを再生成する。本発明の一実施形態では、ビット誤り計算器４５６は、各トーン用のカウンタを含む、カウンタのアレイを含む。これらは、ビット誤り（ＢＥＲ）測定モードに入る時に、ゼロにリセットされる。その後、パターンは、各トーンから復調されたビットと比較され、一致しない場合、いくつのビットが誤りを起こしているかを検査し、それをそのトーン用の誤りカウンタに加算する。
【００５１】
本発明の一実施形態では、トーンのＢＥＲは、以下のように計算される。トーンによって運ばれるビットの数が「ｂ」ビットであり、測定がＮ個のシンボルに対して行われ、その間に「ｅ」個の誤りビットがカウントされた場合、そのトーンのＢＥＲは、ｅ／（Ｎ×ｂ）である。測定の持続時間は、誤りの予測確率に基づいて、誤りを起こすビットを十分な数だけ生成するように、十分に長くするべきである。このＢＥＲは、生のビット誤り率であり、リード−ソロモンおよびインタリービングの符号化利得を含んでいない。
【００５２】
多数のビット・ローディング・トーンが存在し、すべてのトーンのカウンタ用に充てるには、利用可能なメモリが十分でない場合、連続するトーンからなるグループ当たり１つのカウンタを有することによって、カウンタを減らすことができる。これは、誤りをトーンのグループに限定し、トーン・グループについてのＢＥＲの分析の後、トーン別の誤りをカウントするために、この誤りを起こしたトーンの組についてだけ、第２の組の測定を行うことができる。データ・レートが高い場合および／またはビット・ローディング・トーンが多数の場合、ビットを計算し、すべてのトーンを比較するのに必要とされる処理能力、またはすべてのカウンタのために必要とされるメモリが、シンボル毎にすべてのトーンを処理するには十分でないことがある。そのような場合、ＢＥＲ計算は、基準データのシンボル間注入を使用して、複数のフェーズで行うことができ、各フェーズは、少数のトーンを処理する。例えば、ビット誤り計算器がシンボル毎に５１２個のトーンを比較することができ、検査されるビット・ローディング・トーンが２０４８個存在する場合、ＢＥＲは、４フェーズで行うことができ、各フェーズは、１回当たり５１２個のトーンについてＢＥＲを行う。シンボル間注入を使用してＢＥＲが複数のフェーズで計算される場合、基準パターンを送信するために送信機に事前計算バッファ方法を使用させるのが有益である。実行中に疑似乱数発生器を用いてパターンを生成する方法は、シンボルの一部しか使用しなくても、シンボル全体を生成することを受信機に要求する。事前計算バッファ方法を用いる場合、受信機は、簡単なアドレス計算をいくつか行って、検査されるトーンの組に対応するバイトのシーケンスを見つけることができる。
【００５３】
トーン別のビット誤りではなく、モデムの全体的なＢＥＲは、すべての誤りカウンタを加算し、ビットの総数で除算することによって、計算することができる。例えば、Ｅがすべてのトーンの誤りカウンタの合計であり、Ｓがシンボル当たり送信されるビットの数である場合、全体的なＢＥＲは、Ｅ／（Ｎ×Ｓ）である。
【００５４】
必要とされる処理を最低限に抑える場合、誤りを有するトーンの組を粗いレベルで識別するために、最初に近似的な測定を行うことができ、その後、少数のトーンからなるそのような組だけを検査するために、上で言及された正確な方法を使用することができる。各トーンの比較は、トーンからビットを抽出し、次に比較するために、多くのビット・シフティングおよびマスキングを必要とする。代わりに、比較は、ＴＣ層において、各バイト位置ごとに行うことができる。その場合、受信ＰＭＤ層の通常の出力を、対応する基準パターン・バイト（またはワード）とのＸＯＲ演算によって、各バイト（またはワード）位置ごとに比較することができる。これは、すべてのシンボルにおいて、ＴＣ層に送られたバイトの組における各バイト位置ごとに誤りをカウントする。この測定が終了した時、各バイト位置を、そのバイト位置で誤りを起こし得るトーンに「リバース・マッピング」するために、ＰＭＤ層内のマッパー／トーン順序器６６０（図６を参照）によって使用されるビット・テーブルを使用することができる。多数のトーンがあるバイトにパッキングされるビットを生成することができるので、この粗い方法は、そのバイトに関連するどのトーンが、そのバイトで生じた誤りのうちのどれだけに責任があるかを示さない。１つの方法は、バイト内の各ビットは、誤りを起こしたことについて等しい確率を有すると仮定する。あるバイト位置が「ｅ」個のビット誤りを有する場合、そのバイトの各ビット位置にｅ／８個の誤りが割り当てられる。したがって、トーンがそのバイト位置にパッキングされる「ｂ」個のビットを有する場合、そのトーンには、（ｂ×ｅ／８）個のビット誤りを割り当てることができる。バイト内における誤りの分布は決定するのに時間がかかるので、この粗い測定は、近似的なトーン別のＢＥＲ測定を与える。この粗いトーン別のＢＥＲ測定技法は、誤りをトーンのある領域に限定するために使用することができ、その後、先に言及された正確なトーン別の測定を、そのようなトーンの組に対してだけ行うことができる。
【００５５】
モデムがユーザデータを転送しようとする時に、フレーミングが最後に中断された所から継続するように、ＤＳＬフレーミング／デフレーミングのパラメータおよびカウンタ、ならびにインタリーバ／デインタリーバのメモリは、トーン別のＢＥＲ測定モードにおいて、変更されることなく維持される。ＢＥＲ測定モードでは、ショータイム・データ・シンボルだけが、基準パターンで置き換えられる。ｓｙｎｃシンボルは、変更のない通常の位置で送信される。これらのｓｙｎｃシンボルは、反転ｓｙｎｃを再び送信することによって通常のショータイム・モードへの復帰を知らせるために、基準データ注入の最後で使用することができる。
【００５６】
図５Ａは、シンボル間注入を利用する本発明の一実施形態のための、伝送コンバージェンス（ＴＣ）層および物理媒体依存（ＰＭＤ）層におけるユーザデータおよび基準データを示すデータ転送図である。基準パターンは、注入の最初または最後におけるフラグメンテーションを除いて、各シンボルのすべてのトーンに注入される。「ｂ」バイトの基準データを含む基準パターン５００は、ＰＭＤ層の送信シンボルに注入される。本発明の一実施形態では、受信モデムが基準パターンの開始を決定できるように、開始シンボル（ｍ＋１）およびそのシンボル内でのオフセット「ｃ」を識別するポインタが、対置されたモデムによる基準パターン注入セットアップ中に交換される。
【００５７】
本発明の代替実施形態は、ＢＥＲ測定は反転ｓｙｎｃシンボルから「ｎ番目」のシンボルで開始するという事前合意された規約に基づいて、反転ｓｙｎｃシンボルを用いてＢＥＲ測定モードの開始を示す。第１のシンボル内の「ｃ」バイトのオフセットの代わりに、開始は、直前のシンボルの未完符号語、例えば図５Ａの符号語ＲＳ−６３の完了に続くなどと、暗黙的に指定することができる。本発明の別の実施形態では、基準パターン・データは、ＦＥＣおよびインタリービングからの利得を考慮してモデムのＢＥＲを検査することが望ましい場合、ＦＥＣ符号器およびインタリーバを介して送信することもできる。
【００５８】
図５Ｂは、シンボル内注入を利用する本発明の一実施形態に対する本発明の一代替実施形態のための、ＴＣ層およびＰＭＤ層におけるユーザデータおよび基準データを示すデータ転送図である。基準パターンは、各シンボルの選択されたトーンのサブセットに注入される。「ｄ」バイトの基準データを含む基準パターン５５０および５５２は、符号化およびインタリービングを施さずに、ＰＭＤ層の送信シンボルに注入される。受信モデムが基準パターンの開始とシンボル内注入が行われるシンボルの数とを決定できるように、開始シンボル（ｍ＋１）およびそのシンボル内でのオフセット「ｅ」を識別するポインタが、注入の持続時間とともに、対置されたモデムによる基準パターン注入セットアップ中に交換される。
【００５９】
図６は、図１に示されたモデム１００の送信部および受信部の詳細ハードウェア・ブロック図である。モデムは、ネットワーク１１０に結合された入力と、出力６５４とを有する、送信経路６５０を有する。モデムは、入力６０３と、ネットワーク１１０に結合された出力とを有する、受信経路６０２を有する。ネットワーク１１０は、例えば、イーサネット（登録商標）、ＩＰ、またはＡＴＭネットワークを含むことができる。受信経路および送信経路の制御のためにそれらに結合されたコントローラ６４０が示されている。コントローラは、制御プロセッサ６４２と、メモリ６４４とを含む。メモリは、モデムによって処理される１つまたは複数の通信チャネルのための、チャネル割り当てなどのセットアップ・パラメータと、利得テーブルおよびビット・ローディング・テーブルなどのランタイム・パラメータとを含む。モデムの送信経路６５０および受信経路６０２はそれぞれ、加入者回線またはモデムが結合される他の有線もしくは無線媒体を介して通信チャネルを送信および受信するために互いに結合された、複数のＴＣおよびＰＭＤコンポーネントを含む。
【００６０】
送信経路６５０上では、ＴＣ層コンポーネントは、フレーマ６６４を含み、フレーマ６６４は、フレーマ・モジュール６７２と、フレーマ・データ・パイプライン６６８と、基準パターン注入器６７０とを含む。一般に、フレーマ６６４は、基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、ユーザデータのフレーミングを一時的に中断して、その中に事前合意された基準パターンを注入し、その後、ユーザデータのフレーミングを再開する。これらのコンポーネントの機能は、図４に関連して詳細に説明された関連コンポーネントの機能に対応する（図１のモデム１００を参照）。フレーマは、ユーザデータのフレーミングを扱い、フレーマ・パイプラインは、ユーザデータのＣＲＣ、スクランブリング、符号化、およびインタリービングを扱い、基準データの任意選択的な符号化およびインタリービングを扱う。基準パターン注入器は、リモート・モデムを相手とした基準パターン注入のセットアップを扱い、また基準パターンの生成、および加入者回線を介した送信のためにＰＭＤ層に送られるバイト・ストリームへの基準パターンの注入を扱う。送信経路上のＰＭＤ層・コンポーネントは、マッパー（別称トーン順序器）６６０と、コンステレーション符号器６５８と、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）モジュール６５６と、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）と、回線ドライバ６５２とを含む。マッパーは、ＴＣ層から受け取ったビットを、ＩＤＦＴによって変調される適切なサブチャネルすなわちトーンにマッピングする。コンステレーション符号器は、各サブチャネルのビットを、マッピングされたビットを表すサブキャリア信号の必要とされる位相および振幅変調に対応する適切な複素数に符号化する。ＩＤＦＴは、送信するデータを周波数領域から時間領域に変換する。ＤＡＣは、必要なアナログ変換を実行し、回線ドライバは、結果の信号６５１を増幅して、加入者回線または他の通信媒体に送り出す。
【００６１】
受信経路上では、ＰＭＤ層・コンポーネントは、増幅器６０４と、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）と、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）モジュール６０８と、コンステレーション復号器６１０と、デマッパー、別称トーン再順序器６１２とを含む。増幅器は、受信した信号を増幅し、ＡＤＣは、それをデジタル化する。ＤＦＴは、受信した信号を時間領域から周波数領域に変換する。コンステレーション復号器は、受信した信号の位相および振幅に対応する複素数を、対応するビットに変換し、対応するビットは、その後、送信されたビットのバイト順に一致するように並べ替えられ、ＴＣ層・コンポーネントに送られる。受信経路６０２上では、ＴＣ層・コンポーネントは、デフレーマ６１４を含み、デフレーマ６１４は、デフレーマ・モジュール６２２と、デフレーマ・データ・パイプライン６１８と、基準パターン誤り検出器６２０とを含む。一般に、デフレーマ６１４は、事前合意された基準データの転送用の目標にされたトーンに関連するビットを処理する前に、受信されたユーザデータ・ビットのデフレーミングを一時的に中断して、その中から受信された基準ビットを抽出し、それを対応する事前合意された基準ビットと比較して、受信された基準ビットの中の誤りを判定し、その後、ユーザデータのデフレーミングを再開する。これらのコンポーネントの機能は、図４に関連して詳細に説明された関連コンポーネントの機能に対応する（図１のモデム１４０を参照）。デフレーマは、ユーザデータのデフレーミングを扱い、デフレーマ・パイプラインは、ユーザデータのＣＲＣ、デスクランブリング、復号、およびデインタリービングを扱い、基準データの任意選択的な復号およびデインタリービングを扱う。基準パターン誤り検出器は、受信されたデータの１つまたは複数のトーンにおいて基準パターンを検出し、その中のビット誤りを判定する。
【００６２】
本発明の一実施形態では、マッパー６６０およびデマッパー６１２は、対応するトレリス符号器および復号器を含む。トレリス・コーディングが使用可能である場合、マッパーの最初の部分にあるトレリス符号器は、データ・ビットのいくつかを変更し、追加ビットを生成する。例えば、フレーマがシンボル当たり「Ｌｓ」ビットをＰＭＤ層に送った場合、トレリス符号器は、「Ｌｔ」ビットを追加して、「Ｌｓ＋Ｌｔ」ビットを出力し、その後、それをトーン上に変調して、送信する。この場合、ビット・テーブル内の様々なトーンにローディングされるビットの合計は「Ｌｓ＋Ｌｔ」ビットになることに留意されたい。デマッパーは、いくつかのトーンからの情報を組み合わせて、あるレベルまでの誤りについては（存在するならば）誤りを訂正するために、典型的にはビタビ復号器を使用し、追加ビットを廃棄し、「Ｌｓ」ビットを出力して、ＴＣ層に送る。先に説明されたトーン別のＢＥＲ方法は、トレリス・コーディングを含むＰＭＤ層に帰せられる、トーンのＢＥＲを提供する。トレリス・コーディングが使用可能である場合、トレリス・コーディングを施さないトーンの生のＢＥＲを検査することが時に有益である。これを行うための選択肢の１つは、すべてのトーンについてＢＥＲが測定される場合、ビット・テーブルをそのままに維持し、トレリス符号化および復号を使用不可にすることである。トレリス符号器が使用不可である場合、基準パターン生成器は、トレリス符号器によって生成されていた追加ビットを生成し、「Ｌｓ＋Ｌｔ」ビットをＰＭＤ層に送らなければならない。受信時には、受信機のＰＭＤ層によって出力される「Ｌｓ＋Ｌｔ」ビットについて、誤り検査が行われなければならない。
【００６３】
図７は、本発明の一実施形態による、図１に示されたモデムのための送信処理および受信処理のプロセス・フローチャートである。開始７００において、対置されたモデムは、互いと初期通信を開始する。プロセス７０２において、モデムは、ユーザデータが転送されず、通信チャネルの品質が制限される、動作のトレーニング・フェーズとして一般に識別されるものに入る。通信チャネルの品質決定は、通信媒体、例えば加入者回線上に変調される各サブチャネルすなわちトーンの信号対雑音比（ＳＮＲ）によって表される。各トーンのＳＮＲが決定された後、各トーンすなわちサブチャネルのビット・ローディングが、測定されたＳＮＲおよび各サブチャネルの利用可能な能力に基づいて計算される。サブチャネル上へのビット・ローディングは、トレーニング中に決定されたチャネルのＳＮＲに比例する。対置されたモデムによって合意された結果のビット・ローディング・テーブルは、バイトがトーンに割り当てられるシーケンスと、各トーンについてそのトーン上に変調できるビットの数とを示す。次にプロセス７０６において、モデムは、トレーニング・フェーズ中に決定されたビット・ローディング・テーブルによって管理される各サブチャネルすなわちトーンのビット・ローディングで、ユーザデータの転送を開始する、ショータイム動作に入る。ショータイム中、対置されたモデムの一方または両方は、トーン別のビット誤り検出モードへのエントリを開始するための、何らかの形の監視を行う。本発明の一実施形態における監視は、閾値レベルを上回るＣＲＣ誤りに基づいている。本発明の一代替実施形態における監視は、そのゼロ・レベルがトーン別のビット誤り検出の開始を求める要求に対応する、カウントダウンまたはインターバル・タイマに基づいている。本発明の一代替実施形態における監視は、リンクがユーザデータによって十分に使用されておらず、代わりにＢＥＲ基準データを送信できることを示す、ある期間にわたるユーザデータ入力の低下に基づいている。本発明のまた別の実施形態では、監視は、トーンすなわちサブチャネル別のビット誤り検出の開始を求める要求に対応する、オペレータ入力の検出を含む。
【００６４】
判断プロセス７１０において、トーン別のビット誤り検出モードを開始するかどうかについて、先の監視に基づいて、判定が行われる。肯定的な判定の場合、制御はプロセス７１２に移る。プロセス７１２において、対置されたモデムは、トーン別のビット誤り検出のセットアップに必要とされるメッセージングに従事する。メッセージングは、回線制御シグナリング・プロトコルのＥＯＣなどを使用して達成される。モデムは、例えば、ＢＥＲサポートおよび利用可能な処理能力を含む能力を交換する。モデムは、基準パターンをネゴシエートする。モデムは、ネゴシエートされた基準パターンの転送用の目標にされたトーン、例えば、基準パターン・タイプ、シンボル間またはシンボル内も確立する。モデムは、基準パターン注入の頻度および持続時間も確立する。これは、注入が行われる連続するシンボルの数によって表すことができる。これらのトーンは、事前合意された基準パターンの転送用と定められる。最後に、基準パターン注入の開始点、例えばシンボル番号およびオフセットを指示する任意の必要とされるポインタが交換される。本発明の一実施形態では、上で説明されたようなポインタは、フレーム番号、シンボル番号、ＦＥＣ符号語番号を、関連するオフセットとともに含むことができる。本発明の一代替実施形態では、基準パターン注入は、ｓｙｎｃシンボルの反転などのチャネル信号によって開始され、基準パターンが、オフセットを伴ってまたは伴わずに、それに続く。基準パターン注入中、ユーザデータ・レートは、基準データの転送用の目標にされた各シンボルすなわちトーンセットの中の対象トーンにローディングされるビットの数に比例した量だけ低減される。
【００６５】
次にプロセス７１４において、対置されたモデムの両方は、ユーザデータを適切な数のビットだけ対応するトーン、別称サブチャネルにローディングし、またアンローディングするための、モデムによって確立され、ＰＭＤ層によって使用される、ビット割り当てテーブルのコピーを取得する。次にプロセス７１５において、両方のモデムの基準パターン・モジュール、すなわち、送信側の基準パターン注入器および受信側の基準パターン誤り検出器（図４のモジュール４００および４５０をそれぞれ参照されたい）は、各々がローカルに保存するネゴシエートされた基準パターンを生成する。プロセス７１６において、両方のモデムの基準パターン・モジュールは、それぞれのＰＭＤ層から受け取るシンボル同期信号の監視を開始する。
【００６６】
判断プロセス７１８において、対置されたモデムの各々は、基準パターン注入または検出を開始すべきかどうかを判定する。この判断は、関連するシンボル同期信号およびＢＥＲモードのセットアップ中にモデムによって確立された基準パターン・ポインタに基づいている。基準パターン注入または抽出の開始点が検出されない場合、プロセス７２０において、ユーザデータのショータイム送信および受信が継続される。送信または受信されたビットストリームが、基準パターン注入または抽出が開始する地点にある場合、制御はプロセス７２２に移る。
【００６７】
プロセス７２２において、各モデムの対応する基準パターン・モジュールは、要求に応じてユーザデータ送信または受信の関連する１つを中断し、フレーマ／デフレーマの関連する状態、ならびにＣＲＣ、ＦＥＣ符号語、スクランブラ、およびインタリーバなど、関連するパイプライン・コンポーネントの状態をセーブする。
【００６８】
次に、プロセスは、基準パターンを注入するモデムで実行されるプロセスと、基準パターンを抽出するモデムで実行されるプロセスとに分かれる。
送信プロセス７２４は、対置されたモデムの一方の基準パターン注入において実施される。送信プロセス７２４において、ネゴシエートされた基準パターンが、送信モデムの送信経路のＴＣ層に注入され、ＰＭＤ層・コンポーネントによって相手側モデムに送信される。プロセス７２４において、送信モデムの基準パターン・モジュールは、ＰＭＤ層のマッパーから取得したビット・ローディング・テーブルにおいて示される対象トーンのビット・ローディングを使用して、基準パターンの必要とされる数のビットを注入する。シンボルにわたって注入が反復される本発明の実施形態では、基準パターン・モジュールは、各注入の後、スライディング基準パターン・ポインタを追加的にインクリメントすることができ、そうすることで、各注入間隔の一意性を保証する。フレーミングの一時的な中断からもたらされる、送信されるユーザデータ・ビットストリーム内の「ギャップ」への、これらのビットの注入後、制御はプロセス７３４に移る。本発明の一実施形態では、基準パターン・ビットの転送用の目標にされたトーンは、ＢＥＲモード・セットアップ中にモデムによって事前合意された方式で、連続するシンボル、別称トーンセットにおいて変化する。例えば、第１のシンボル間隔では、トーン１００〜１９９が、基準パターン・ビットの転送用と定められ、残りのトーンは、ユーザデータを転送する。その後、次のシンボル間隔では、トーン２００〜２９９が、基準パターン・ビットの転送用と定められ、残りのトーンは、ユーザデータを転送する。この方式ですべてのトーンが対象とされた後、通信チャネルにおけるトーン別のビット誤りの完全な特性を決定することができる。これは、完全なトーンセット、別称シンボルが、トーン別のビット誤りに関して特性決定されることを可能にし、残りの対象外のトーンにおいて中断のないユーザデータ転送を可能にする。
【００６９】
受信プロセス７２６は、モデム対の受信モデムの基準パターン・モジュールによって実施される。受信プロセス７２６において、基準パターンが抽出される。次にプロセス７２８において、受信された基準パターン・ビットは、セットアップ中にネゴシエートされたトーン／サブチャネル割り当てと、ビットをそれぞれのトーン割り当てに一致するように分けるためのビット割り当てテーブルのローカル・コピーとを使用して解析されて、個々のトーンに対応する、その個々のトーンで加入者回線を介して伝達されたブロックに分けられる。これらは、ローカルで生成された基準パターンのコピーの対応するビットと比較される。シンボルにわたって注入が反復される本発明の実施形態では、基準パターン・モジュールは、各抽出の後、スライディング基準パターン・ポインタを追加的にインクリメントすることができ、そうすることで、適切な基準パターンと抽出ビットとの比較を保証する。次にプロセス７３０において、受信された基準パターンと生成された基準パターンの間のトーン別の誤りが判定される。次に任意選択ステップ７３２において、トーン別のビット誤りのメッセージングまたはアップロードが行われる。これは、シームレス・レート適合（ＳＲＡ）または他の既存のプロトコルを使用して、ビット・ローディングに変更をもたらすことができる。受信されたユーザデータ・ビットストリーム内の「ギャップ」からのこれらのビットの抽出および誤り計算の後、制御はプロセス７３４に移る。
【００７０】
基準パターンの送信処理および受信処理の後、すなわち、基準パターンの注入および抽出の後、制御はプロセス７３４に移る。プロセス７３４において、各モデムの基準パターン・モジュールは、関連するフレーマおよびデフレーマを再び動作可能にし、フレーマおよびデフレーマは、セーブされた状態を使用して、注入の開始時点から、ユーザデータに対するそれぞれの操作を再開する。
【００７１】
次に判断プロセス７３６において、トーン別のビット誤り検出のセットアップ中に後続の注入間隔が識別されたかどうかについて、判定が行われる。識別された場合、制御は、シンボル間またはシンボル内に基づいた次の基準パターンの検出のため、判断プロセス７１８に戻る。基準パターン注入および検出が完了した場合、制御は、監視プロセス７０８に戻る。
【００７２】
本発明の一実施形態では、特許請求される本発明の範囲から逸脱することなく、単一のモデムが、同様に構成された相手側モデムとともに、送信経路における基準パターン注入と、受信経路におけるトーン別のビット誤り検出とを同時にサポートすることができる。
【００７３】
本発明の好ましい実施形態の上記の説明は、例示および説明の目的で提示された。上記の説明は、網羅的であること、または本発明を開示された通りの形態に限定することは意図していない。明らかに、多くの変更および変形が当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその均等物によって確定されることが意図されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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