(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の伝送装置から第２の伝送装置へ、妨害波の影響を受ける信号伝送路を介してデジタル情報を伝送するデジタル情報伝送システムであって、
前記第２の伝送装置は、
前記デジタル情報の伝送に先立ち、当該デジタル情報の伝送に使用するタイムスロットごとに前記妨害波の発生状況を検出する手段と、
前記妨害波の発生状況の検出結果をもとに、前記タイムスロットごとに前記妨害波の影響が所定値より小さいか否かを判定し、その判定結果を表す情報を前記第１の伝送装置へ通知する手段と
を備え、
前記第１の伝送装置は、
前記第２の伝送装置から通知された前記判定結果を表す情報に基づいて、前記妨害波の影響が所定値より小さいタイムスロットに対し、前記デジタル情報を構成する複数のデータのうちの特定のデータを優先的に割り当てるアロケーション手段と、
前記アロケーション手段により割り当て処理された後の前記デジタル情報を、前記信号伝送路を介して前記第２の伝送装置へ送信する手段と
を備え、
前記第２の伝送装置は、
前記第１の伝送装置から伝送された、前記割り当て処理された後のデジタル情報を受信する手段と、
前記受信された割り当て処理された後のデジタル情報を、前記判定結果を表す情報に基づいて再生する手段と
を備えることを特徴とするデジタル情報伝送システム。
【請求項２】
前記妨害波の発生状況を検出する手段は、前記第１の伝送装置から送信されるタイムスロット同期用信号波を受信し、当該タイムスロット同期用信号波をトリガとして前記タイムスロットごとに前記妨害波の強度、継続時間および周波数成分を含む妨害波パラメータを検出することを特徴とする請求項１に記載のデジタル情報伝送システム。
【請求項３】
前記アロケーション手段は、前記妨害波の影響が所定値未満のタイムスロットに対し、前記デジタル情報のヘッダ情報を割り当てることを特徴とする請求項１または２に記載のデジタル情報伝送システム。
【請求項４】
第１の伝送装置から第２の伝送装置へ、妨害波の影響を受ける信号伝送路を介してデジタル情報を伝送するデジタル情報伝送システムで、前記第１および第２の伝送装置の少なくとも一方として使用される伝送装置であって、
前記第２の伝送装置として使用される場合に、前記デジタル情報の伝送に先立ち、当該デジタル情報の伝送に使用するタイムスロットごとに前記妨害波の発生状況を検出する手段と、
前記第２の伝送装置として使用される場合に、前記妨害波の発生状況の検出結果をもとに、前記タイムスロットごとに前記妨害波の影響が所定値より小さいか否かを判定し、その判定結果を表す情報を前記第１の伝送装置へ通知する手段と、
前記第１の伝送装置として使用される場合に、前記第２の伝送装置から通知された前記判定結果を表す情報に基づいて、前記妨害波の影響が所定値より小さいタイムスロットに対し、前記デジタル情報を構成する複数のデータのうちの特定のデータを優先的に割り当てるアロケーション手段と、
前記第１の伝送装置として使用される場合に、前記アロケーション手段により割り当て処理された後の前記デジタル情報を、前記信号伝送路を介して前記第２の伝送装置へ送信する手段と、
前記第２の伝送装置として使用される場合に、前記第１の伝送装置から伝送された前記割り当て処理された後のデジタル情報を受信する手段と、
前記第２の伝送装置として使用される場合に、前記受信されたデジタル情報を、前記判定結果を表す情報に基づいて再生する手段と
を具備することを特徴とする伝送装置。
【請求項５】
前記妨害波の発生状況を検出する手段は、送信側の伝送装置から送信されるタイムスロット同期用信号波を受信し、当該タイムスロット同期用信号波をトリガとして前記タイムスロットごとに前記妨害波の強度、継続時間および周波数成分を含む妨害波パラメータを検出することを特徴とする請求項４に記載の伝送装置。
【請求項６】
前記アロケーション手段は、前記妨害波の影響が所定値未満のタイムスロットに対し、前記デジタル情報のヘッダ情報を割り当てることを特徴とする請求項４または５に記載の伝送装置。
【請求項７】
第１の伝送装置から第２の伝送装置へ、妨害波の影響を受ける信号伝送路を介してデジタル情報を伝送するデジタル情報伝送システムにより実行されるデジタル情報伝送方法であって、
前記第２の伝送装置が、前記デジタル情報の伝送に先立ち、当該デジタル情報の伝送に使用するタイムスロットごとに前記妨害波の発生状況を検出する過程と、
前記第２の伝送装置が、前記検出された妨害波の発生状況をもとに、前記タイムスロットごとに前記妨害波の影響が所定値より小さいか否かを判定し、その判定結果を表す情報を前記第１の伝送装置へ通知する過程と、
前記第１の伝送装置が、前記第２の伝送装置から通知された前記判定結果を表す情報に基づいて、前記妨害波の影響が所定値より小さいタイムスロットに対し、前記デジタル情報を構成する複数のデータのうちの特定のデータを優先的に割り当てる過程と、
前記第１の伝送装置が、前記割り当て処理された後の前記デジタル情報を、前記信号伝送路を介して前記第２の伝送装置へ送信する過程と、
前記第２の伝送装置が、前記第１の伝送装置から伝送された、前記割り当て処理された後のデジタル情報を受信する過程と、
前記第２の伝送装置が、前記受信された割り当て処理された後のデジタル情報を、前記判定結果を表す情報に基づいて再生する過程と
を具備することを特徴とするデジタル情報伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、外部から通信線路に妨害波が混入する環境下で使用されるデジタル情報伝送システムと、このシステムで使用される伝送装置および伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属線を信号伝送路として使用するデジタル情報伝送システムでは、他の通信や放送に使用される電磁波や、周囲の電気・電子機器から発せられる電磁波が信号伝送路上に混入し、伝導性の電磁妨害波として、信号伝送路で伝達される電気信号に影響を与えることにより、伝送情報の誤りや欠落等の通信品質の劣化が生じる場合がある。これを回避するため、一般的なデジタル情報伝送システムは、伝送する情報に生じた誤りを訂正する誤り検出訂正機能を備えている。
【０００３】
多くのデジタル情報伝送システムでは、送信側において通信端末により生成されたデータ（ユーザデータ）領域に誤り訂正用データ領域を付加して送信し、受信側において伝送途中で発生したビット誤りを上記誤り訂正用データを用いて訂正する、前方誤り訂正（Forward Error Correction : FEC）方式が採用されている。このため、誤り訂正用データ量を多くすると誤り訂正能力は高まるが、その反面、全伝送データ量に対する冗長データが増えることになるので、ユーザデータの送信レートは低下する。すなわち、デジタル情報伝送システムのスループットと、誤り訂正用データ量を増加させることによる誤り訂正能力の向上とは、トレードオフの関係にある。
【０００４】
例えば、無線LAN（Local Area Network）規格の一つであるIEEE802.11aでは、伝送単位である伝送フレームのうち、少なくとも１／４のデータ領域を誤り訂正符号用データ領域とする（符号化率を３／４以下にする）ことが規定されており、その結果、変調方式を考慮した伝送速度の最大値が７２Mbps（bit per second）に対して、スループットは最大５４Mbpsに抑制される。
【０００５】
デジタル情報伝送システムにおける、誤り訂正処理を含む伝送フレームの送受信技術については、例えばADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）に関するものが非特許文献１に開示されている。
【０００６】
すなわち、ADSLを使用したシステムでは、サーバなどの情報送信装置から送信されるデジタル情報がADSL送信機に入力されると、当該ADSL送信機が、上記デジタル情報に対しCRC（Cyclic Redundancy Check）符号化、リード・ソロモン（Reed-Solomon Code: RS）符号化、スクランブル処理、トレリス符号化、QAM（Quadrature Amplitude Modulation）とIFFT（Inverse Fast Fourier Transform）を含むDMT（Discrete Multi-tone）変調、CP（Cyclic Prefix）付加処理が順次行われた後、AFE（Analog Front End）処理によってアナログ信号に変換され、電気信号として伝送路へ送信される。
【０００７】
一方、ADSL受信機では、伝送路を介して伝送された電気信号（アナログ多重波）が先ずAFE処理によりデジタル信号に変換され、TEQ（Time domain Equalizer）により時間軸上の波形等化が行われる。続いて、CP削除、FFTによるDMTの復調処理が行われた後、周波数軸上の波形等化処理FEQ（Frequency domain Equalizer）が施される。上記DMTの復調処理に含まれるQAM復調過程では、アナログ多重波の各周波数成分から検出された受信信号の各QAM星座点からのユークリッド距離情報が算出され、これがビタビ復号器へ渡される。ビタビ復号器では、上記ユークリッド距離情報に基づいて受信信号のシンボル判定が行われる。以後、デスクランブル処理およびRS復号処理が行われた後、CRCによりシンボル判定後の情報に誤りがないかどうかが検査され、誤りがなければパーソナルコンピュータ等の情報受信装置に送られる。これに対し、上記誤り訂正処理により訂正し切れなかった情報が所定の割合で残存している場合には、一般にその情報は破棄される。
【０００８】
ところで、以上のようなADSLデジタル情報伝送システムを用いて、Ethernet（登録商標）フレーム等のフレームデータを伝送しようとすると、送信信号波と電磁妨害波との間には以下のような関係が生じる。図９にその関係を示す。
【０００９】
すなわち、サーバ等の情報送信装置で生成されるEthernetフレームは、図９の（ａ）に示すように、ユーザデータ領域にIP（Internet Protocol）ヘッダを付加してIPパケットを生成し、当該IPパケットのヘッダにMAC（Media Access Control）ヘッダを、フッダにFCS（Frame Check Sequence）をそれぞれ付加したものとなっている。なお、図９には明示していないが、ユーザデータ領域には、TCP（Transmission Control Protocol）ヘッダやHTTP（Hyper Text Transfer Protocol）ヘッダ等の、IPよりも上位レイヤに属するプロトコルに関するデータが含まれる。
【００１０】
上記EthernetフレームがADSL送信機に入力されると、ADSL送信機では、先ず入力フレームからMACヘッダとFCSが取り除かれ、図９の（ｂ）に示すように所定の数の中間フレームに分割される。中間フレームのサイズは、１回のデジタル変調で生成して伝送路へ送出される伝送フレームのサイズから決定される。この伝送フレームのサイズは、ADSLにおいてはリンク確立の際のトレーニングによって決定される。続いて、上記分割された各中間フレームが連結されたデータ構造に対し、誤り訂正用データ領域（FEC ）が付加される。このFEC のデータサイズも伝送フレームのサイズに応じて決定される。そして、図９の（ｂ）に示すフレーム構造全体は図９の（ｃ）に示すように所定のデータサイズに分割され、さらに分割された各々のデータ領域が所定の方法によって配列順序が組み替えられる。つまりスクランブル化される。従って、図９の（ａ）に示したIPヘッダ情報およびデータ領域情報と、図９の（ｂ）に示したFECデータは、図９の（ｃ）に示したデータ構造において断片化されたものとなる。
【００１１】
次に、上記図９の（ｃ）に示したデータは、図９の（ｄ）に示すように元の出力フレームのサイズに再分割される。このとき、各出力フレーム内部のデータ構造はバイト単位で組み替えられる。そして、図９の（ｄ）に示した各出力フレームのデータ（ビット）は、図９の（ｅ）に示すように、ADSLのサブキャリアである所定の複数のビンに割り当てられる。図９の（ｅ）においては、横軸が周波数で、図９の（ｄ）で示した４つの連続した出力フレーム１〜４が、図９の（ｅ）に示す周波数帯域幅ｆw内の各ビンに順次割り当てられる態様を示している。ｆwは、ADSLの下り伝送の場合、１３８kHzから２２０８kHzであり、１ビン当たり約４kHzの帯域幅の４７８個のビンで構成される。
【００１２】
各ビンに割り当てられたビットの構造に応じてQAM処理された後、各ビンの周波数をキャリア周波数とするキャリア信号波（多重アナログ波）が図９の（ｆ）に示すように生成され、送信機から伝送路へ送出される。図９の（ｆ）の横軸は時間である。出力フレーム送信時間間隔は各出力フレームの変調時間間隔であり、シンボル長と呼ばれるが、以後変調タイムスロット（Ｔs）と呼ぶ。
【００１３】
図９の（ｇ）は、図９の（ｄ）の４つの出力フレームが連続して順次図９の（ｆ）の各信号波形として伝送路を伝播する際に、これを妨害するバースト性妨害波の波形例を示す。ここで、図９の（ｆ）と図９の（ｇ）の時間軸は同じものであり、バースト性妨害波の強度が図９の（ｇ）の波線で示した「信号劣化を生じる強度レベル」を超える周波数成分を含む場合、この周波数成分と同じキャリア周波数によって伝送される信号波形成分が干渉を受け、その結果、受信機においてこの信号波形成分に割り当てられたビット情報を読み出す際に誤りが発生する。図９の（ｇ）に示すバースト性妨害波には、時間Ｔ1、Ｔ3、Ｔ4には信号劣化を生じる強度レベルを超える周波数成分があるため、図９の（ｄ）の出力フレーム１、３、４の一部にビット誤りが生じることになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】湯浅  重数、浅貝  修一朗、「小さな箱の中に先端技術がいっぱい  ADSLモデムの内部を解き明かす」、日経NETWORK、pp. 194-199、2002. 08。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
以上述べたように、ADSLのような従来のデジタル情報伝送システムにおいては、出力フレームのどのデータ領域に電磁妨害波によるバースト誤りが発生しても誤り訂正を可能にする必要があるため、これに必要なFECのデータ領域を確保している。加えて、図９の（ｃ）において述べたように、IPヘッダ情報、データ領域情報およびFECデータを断片化し、これらの断片化されたデータが全フレームに分散されるようにスクランブル化している。
【００１６】
しかし、実環境下で発生する電磁妨害波は、信号劣化を生じる強度レベルのものが常時発生しているわけではなく、図９の（ｇ）に示すように、信号劣化を生じる強度レベルを一部に含むバースト性妨害波が不規則に発生する場合がほとんどである。従って、図９の（ｃ）と図９の（ｇ）の対比から分かるように、信号劣化を生じる強度レベルを有しない微弱な電磁波が存在する時間Ｔ2に送信される図９の（ｄ）の出力フレーム２は、情報誤りを発生することはない。一方、信号劣化を生じる強度レベルを有する電磁波が存在する時間Ｔ1、Ｔ3、Ｔ4に送信される図９の（ｄ）の出力フレーム１、３、４は、誤り訂正が行われたとしても、必ずしも元のデータが完全に復元されるとは限らない。例として、仮に出力フレーム１、３、４に存在するIPヘッダに関するデータが修復不可能なほどに破損した場合、つまりIPヘッダの一部のデータ構造が破損された状態で、受信機から転送先のルータ等の通信機器へフレームを転送できたとしても、その通信機器から先へはIPパケットの転送はできなくなる。その結果、情報端末間で非到達のIPパケットの再送処理を行わざるを得ず、情報端末間でのスループットが低下してしまう。上述のIPヘッダの不完全修復に限らず、その上位レイヤプロトコルで使用するTCPヘッダやHTTPヘッダに関しても同様である。
【００１７】
以上のように、従来のデジタル情報伝送システムでは、フレーム処理において、電磁妨害波の継続時間や発生頻度とは関係なく、かつ、IPヘッダを含むフレーム（パケット）転送において、データ領域の重要度とは関係なくスクランブル化されるので、その結果、情報端末間のスループットの低下を生じるという課題を有していた。
【００１８】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、妨害波の発生状況に応じて特定データの送信タイミングを最適化できるようにし、これにより妨害波が存在する環境下においてもスループットの高い情報伝送を行えるようにした、デジタル情報伝送システムとその伝送装置および伝送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するためにこの発明の第１の態様は、第１の伝送装置から第２の伝送装置へ、妨害波の影響を受ける信号伝送路を介してデジタル情報を伝送する際に、先ず第２の伝送装置において、上記デジタル情報の伝送に先立ち当該デジタル情報の伝送に使用するタイムスロットごとに上記妨害波の発生状況を検出し、当該検出された妨害波の発生状況をもとに、上記タイムスロットごとに上記妨害波の影響が所定値より小さいか否か判定してその判定結果を表す情報を第１の伝送装置へ通知する。そして、第１の伝送装置において、上記第２の伝送装置から通知された上記判定結果を表す情報に基づいて、上記妨害波の影響が所定値より小さいタイムスロットに対し上記デジタル情報を構成する複数のデータのうちの特定のデータを優先的に割り当てる処理を行い、当該割り当て処理後の上記デジタル情報を上記信号伝送路を介して上記第２の伝送装置へ送信する。そして、上記第２の伝送装置において、上記第１の伝送装置から伝送された、上記割当処理された後のデジタル情報を受信し、当該受信された割り当て処理された後のデジタル情報を上記判定結果を表す情報に基づいて再生するようにしたものである。
【００２０】
この発明の第２の態様は、上記妨害波の発生状況を検出する際に、第１の伝送装置から送信されるタイムスロット同期用信号波を受信し、当該タイムスロット同期用信号波をトリガとして上記タイムスロットごとに上記妨害波の強度、継続時間および周波数成分を含む妨害波パラメータを検出するようにしたものである。
【００２１】
この発明の第３の態様は、上記妨害波の影響が所定値未満のタイムスロットに対し、上記デジタル情報を構成する複数のデータのうち伝送に必須のヘッダ情報を割り当てるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の第１の態様によれば、デジタル情報の伝送に先立ち、妨害波によって信号劣化を受けるタイムスロットと受けないタイムスロットが判定され、信号劣化を受けないと判定されたタイムスロットに対し、デジタル情報を構成する複数のデータのうちの特定のデータが優先的に割り当てられる。このため、第１の伝送装置から第２の伝送装置へデジタル情報を伝送する際に、デジタル情報のうち重要度の高いデータを、妨害波の影響を受けると推定される期間を避けて伝送することが可能となる。
【００２３】
この発明の第２の態様によれば、送信側となる第１の伝送装置から送られる同期用信号波により受信側の第２の伝送装置においてタイムスロット同期を取り、タイムスロットごとに妨害波の強度、継続時間および周波数成分を含む妨害波パラメータを検出するようにしたので、妨害波により影響を受ける期間をより正確に判定することが可能となる。
【００２４】
この発明の第３の態様によれば、上記アロケーションに際し、妨害波の影響が所定値未満のタイムスロットにデジタル情報のヘッダ情報が割り当てられる。このため、デジタル情報の伝送に必須のヘッダ情報を、妨害波による影響を受けると推定される期間を避けて伝送することが可能となり、これによりデジタル情報の再送処理の回数を減らして、妨害波によるスループットの低下を抑制することが可能となる。
【００２５】
すなわちこの発明の各態様によれば、妨害波の発生状況に応じて特定データの送信タイミングを最適化することができ、これにより妨害波が存在する環境下においてもスループットの高い情報伝送を行えるようにした、デジタル情報伝送システムとその伝送装置および伝送方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態に係るデジタル情報伝送システムのハードウェア構成を示すブロック図。
【図２】この発明の一実施形態に係るデジタル情報伝送システムの特徴的な機能を示すブロック図。
【図３】図１および図２に示したデジタル情報伝送システムにおける送受信シーケンスを示す図。
【図４】図１および図２に示したデジタル情報伝送システムの送信機および受信機によるトレーニング期間における処理手順と処理内容を示すフローチャート。
【図５】変調タイミングと同期した電磁妨害波の波形計測動作を説明するための図。
【図６】図１および図２に示したデジタル情報伝送システムの送信機および受信機によるデジタル情報伝送期間における処理手順と処理内容を示すフローチャート。
【図７】図１および図２に示したデジタル情報伝送システムの送信機および受信機による処理手順と処理内容をより詳しく示した図。
【図８】情報転送用必須データ領域（IPヘッダ）の特定フレームへの割当動作を説明するための図。
【図９】従来のシステムにおける入力フレームの処理内容と電磁妨害との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。  
［一実施形態］
（構成）
図１は、この発明の一実施形態に係るデジタル情報伝送システムのハードウェア構成を示すブロック図である。  
一実施形態に係るデジタル伝送システムは、ADSLデジタル伝送システムからなり、第１の伝送装置としての送信機１と、第２の伝送装置としての受信機２との間で、メタリック信号ケーブルからなる通信線３を介してデジタル情報の伝送を可能にしたものである。通信方式としては、複数のサブキャリア（ビン）を使用するマルチキャリア通信方式が用いられる。
【００２８】
なお、図１では簡単のため送信機１から受信機２に向けてデジタル情報を一方向に伝送する場合を例にとって説明するが、送信機能と受信機能を備えた伝送装置間でデジタル情報を双方向に伝送する場合も、この発明に含まれる。
【００２９】
送信機１および受信機２は、いずれもEthernet（登録商標）を用いたLAN（Local Area Network）に接続される。そして送信機１は、当該LANを介して図示しないパーソナルコンピュータやサーバ等の電子機器から伝送されたEthernetフレームからなる送信データをアナログ伝送信号に変換して通信線３へ送信し、受信機２は上記通信線３から受信したアナログ伝送信号をEthernetフレームの受信データに変換した後、LANを介して図示しないパーソナルコンピュータやサーバ等の電子機器へ転送する。
【００３０】
送信機１および受信機２は、ハードウェアとして、いずれもLAN-IF（LAN-Interface）１１，１２と、CPU（Central Processing Unit）１２，２２と、DSP（Digital Signal Processor）１３，２３と、メモリ１４，２４と、AFE（Analog Front End）１５，２５を備えている。LAN-IF１１，２１は、図示しないパーソナルコンピュータやサーバ等の電子機器との間でLANを介してEthernetフレームからなるデータを送受信する。AFE１５，２５は、送信データをD/A コンバータによりアナログ伝送信号に変換して通信線３へ送信すると共に、通信線３から受信したアナログ伝送信号をA/D コンバータによりデジタル伝送信号に変換した後、時間軸上の波形等化処理（TEQ）を行う。
【００３１】
DSP１３，２３は、基本的な機能として、変復調部および誤り訂正符号化復号部を備えている。送信機１として動作する場合、誤り訂正符号化復号部は、CPU１２から出力された送信データに対し、誤り検出および誤り訂正のための符号化処理を行う。変復調部は、上記誤り検出および誤り訂正のための符号化処理後の送信データに対し、デジタル変調処理とCP（Cyclic Prefix）の付加処理を行う。
【００３２】
一方、受信機２として機能する場合、変復調部は、上記AFE２５から出力されたデジタル伝送信号からCPを削除した後、サブキャリアごとに復調処理を行い、さらに周波数軸上の波形等化処理（FEQ）を行った後、デジタル復調をして受信ベースバンド信号を復元する。誤り訂正符号化復号部は、上記復調処理により得られた受信ベースバンド信号に対し、誤り訂正復号処理と誤り検出処理を行い、その処理後の受信データをCPU２２へ出力する。
【００３３】
CPU１２，２２は、基本的な機能として、LANを介して図示しないパーソナルコンピュータやサーバ等の電子機器との間でEthernetフレームからなるデータを送受信するための制御機能と、DSP１３，２３との間のデータ転送機能を有する。
【００３４】
ところで、CPU１２，２２およびDSP１３，２３は、上記基本的な機能に加え、一実施形態を実現するために必要な次のような新たな機能を備えている。図２はその機能構成を示すブロック図である。
【００３５】
すなわち、送信機１の機能としてCPU１２は、タイムスロットカウントタイミング同期用信号送信部１２１と、タイムスロットカウント情報受信部１２２とを有している。タイムスロットカウントタイミング同期用信号送信部１２１は、デジタル情報の伝送に先立つトレーニング期間において、受信機２との間でタイムスロットを同期させるための信号波を送信する。タイムスロットカウント情報受信部１２２は、上記トレーニング期間において受信機２から通知されるタイムスロットカウント情報を受信して、メモリ１４に格納する。
【００３６】
また送信機１として機能するためにDSP１３は、デジタル情報伝送処理部１３１の新たな機能として、アロケーション処理部１３２と、スクランブル処理部１３３とを有している。アロケーション処理部１３２は、デジタル情報を伝送する際に、上記トレーニング期間に上記受信機２から通知されたタイムスロットカウント情報をもとに、バースト性電磁妨害波の影響が所定レベル未満のタイムスロットに、送信データの情報伝送必須データであるIPヘッダを割り当てるアロケーション処理を行う。スクランブル処理部１３３は、上記タイムスロットカウント情報をもとに、上記アロケーション処理後の情報伝送必須データを、信号劣化を受けないようにスクランブル処理する。
【００３７】
一方、受信機２として機能するために、CPU２２はタイムスロットカウント部２２１と、電磁妨害波パラメータ抽出部２２２と、タイムスロットカウント情報算出部２２３と、タイムスロットカウント情報通知部２２４とを有している。
【００３８】
タイムスロットカウント部２２１は、トレーニング期間において、上記送信機１から送信されたタイムスロットカウントタイミング同期用の信号波をトリガとして、タイムスロットごとに通信線３上に存在する電磁妨害波を検出する。電磁妨害波パラメータ抽出部２２２は、上記タイムスロットカウント部２２１による電磁妨害波の検出結果をもとに、サブキャリアごとに電磁妨害波の強度、継続時間および周波数成分を抽出し、その抽出結果を電磁妨害波パラメータとしてメモリ２４に格納する。
【００３９】
タイムスロットカウント情報算出部２２３は、上記メモリ２４に格納された電磁妨害波パラメータをもとに、信号劣化を受けるタイムスロットと受けないタイムスロットを判定し、その判定結果をタイムスロットカウント情報としてメモリ２４に格納する。タイムスロットカウント情報通知部２２４は、上記メモリ２４に格納されたタイムスロットカウント情報を通信線３を介して送信機１に通知する。
【００４０】
また、受信機２として機能するためにDSP２３は、デジタル情報伝送処理部２３１の一つの機能として、デスクランブル処理部２３２を有する。デスクランブル処理部２３２は、ビタビ復号により受信信号のシンボル判定が行われた後の受信ベースバンド信号に対し、メモリ２４に格納されているタイムスロットカウント情報を参考にデスクランブル処理を行う。
【００４１】
（動作）
以上のように構成されたデジタル情報伝送システムの動作を説明する。  
図３は、送信機１および受信機２の処理手順の概要を示すシーケンス図である。  
図３に示すように、先ずトレーニング期間において、受信機２により、送信機１から送信されるタイムスロットカウントタイミング同期用の信号波をもとにタイムスロットをカウントする処理と、電磁妨害波パラメータの検出処理と、電磁妨害波による信号劣化の有無をタイムスロットごとに判定する処理が行われる（ステップＳ４１）。続いてデジタル情報の伝送期間において、送信機１により、情報伝送必須データのアロケーション処理と、スクランブル処理が行われ（ステップＳ４２，Ｓ４３）、受信機２により受信データのデスクランブル処理とフレーム再構成処理が行われる（ステップＳ４４，Ｓ４５）。
【００４２】
次に、以上述べた動作をさらに詳しく説明する。  
（１）トレーニング期間の動作
デジタル情報の伝送に先立ち送信機１および受信機２は、トレーニング動作を以下のように実行する。図４はその処理手順と処理内容の詳細を示すフローチャートである。  
先ず送信機１は、ステップＳ５１によりタイムスロットカウントタイミング同期用の信号波を生成し、当該信号波を通信相手となる受信機２に向け通信線３へ送信する。このタイムスロットカウントタイミング同期用信号波の波形の一例を、図５のタイムスロットＴs00に示す。
【００４３】
これに対し受信機２は、上記タイムスロットカウントタイミング同期用の信号波を受信すると、先ずステップＳ５２によりタイムスロットカウント部２２１が、上記信号波をトリガとして変調タイムスロットのカウントを開始する。そして、ステップＳ５３により電磁妨害波パラメータ抽出部２２２が、上記タイムスロットＴs00に続く所定のタイムスロット数分の時間（例えば図５のＴs11〜Ｔs16）において、通信線３により伝播される電磁妨害波の周波数成分、受信強度レベルおよび継続時間をそれぞれ計測し、その計測結果を電磁妨害波パラメータとしてメモリ１４に格納する（ステップＳ５４）。
【００４４】
続いて受信機２は、ステップＳ５５によりタイムスロットカウント情報算出部２２３が、上記電磁妨害波パラメータをもとに信号劣化を受けるタイムスロットと受けないタイムスロットを判定する。例えば、電磁妨害波の受信強度レベルを予め設定した閾値と比較し、受信強度レベルが閾値を以上となったタイムスロットを信号劣化を受けるタイムスロットと判定し、受信強度レベルが閾値未満のタイムスロットを信号劣化を受けないタイムスロットと判定する。図５においては変調タイムスロットＴs13、Ｔs14、Ｔs15が信号劣化を受けるタイムスロットと判定され、変調タイムスロットＴs11、Ｔs12、Ｔs16が信号劣化を受けないタイムスロットと判定される。
【００４５】
そして、タイムスロットカウント情報算出部２２３は、上記判定結果をタイムスロットカウント情報としてステップＳ５６によりメモリ２４に格納する。またそれと共に、ステップＳ５７によりタイムスロットカウント情報通知部２２４が、上記タイムスロットカウント情報を送信機１に通知するべく通信線３へ送信する。
【００４６】
送信機１は、タイムスロットカウントタイミング同期用信号波の送信後に、ステップＳ５８によりタイムスロットカウント情報受信部１２２が、タイムスロットカウント情報の受信を監視する。そして、受信機２からタイムスロットカウント情報を受信すると、受信したタイムスロットカウント情報をメモリ１４に格納する。
【００４７】
（２）デジタル情報伝送期間の動作
上記トレーニング期間が終了すると、送信機１および受信機２はデジタル情報の伝送動作を以下のように実行する。図６はその処理手順および処理内容を示すフローチャート、図７は処理手順および処理内容をより詳しく示す図である。
【００４８】
送信機１は、ステップＳ６１により送信データの入力を監視している。この状態で、パーソナルコンピュータやサーバ等の電子機器からEthernetフレームからなる送信データが送信され、当該送信データをLANを介して受信すると、デジタル情報伝送処理部１３１が先ずステップＳ６２において誤り訂正符号化処理を実行する。この誤り訂正符号化処理では、例えば図７のステップＳ１１，Ｓ１２に示すように先ずCRC符号化およびRS符号化が行われる。
【００４９】
次に、ステップＳ６３においてアロケーション処理部１３２が、メモリ１４に格納されたタイムスロットカウント情報をもとに、バースト性電磁妨害波の影響が所定レベル未満のタイムスロットに、送信データに含まれる情報伝送必須データであるIPヘッダを割り当てるアロケーション処理を行う（図７ではステップＳ１３）。続いてステップＳ６４においてスクランブル処理部１３３が、上記タイムスロットカウント情報をもとに、上記アロケーション処理後の情報転送必須データ領域を、信号劣化を受けないようにスクランブル処理を行う（図７ではステップＳ１４）。
【００５０】
図８は、上記アロケーション処理の一例を説明するための図である。いま、図８（ｇ）に示すように変調タイムスロットＴ1、Ｔ3、Ｔ4に信号劣化を生じる強度のバースト性電磁妨害波が存在し、変調タイムスロットＴ2にはこれが存在しなかったとする。この場合アロケーション処理部１３２は、変調タイムスロットＴ2において送信する出力フレーム２は電磁妨害波で信号劣化を生じないので、この出力フレーム２に図８（ｃ）に示すように情報伝送必須データを優先的に割り当てる。情報伝送必須データとしては、例えば図８（ａ）に示すIPヘッダが該当する。図８（ｂ）は、割り当てられる出力フレーム２の特定中間フレームを示す。なお、情報伝送必須データとしては、IPヘッダの他に、TCPヘッダ、HTTPヘッダなどの上位レイヤプロトコルにおいて使用される必須データを含めるようにしてもよい。
【００５１】
以上述べたアロケーション処理により、LANから受信したEthernetフレームに含まれるデータのうちのIPヘッダ等の情報伝送必須データは、バースト性電磁妨害波による信号劣化を受けずに伝送することが可能となる。なお、Ethernetフレームのユーザデータ領域に関しては、電磁妨害波による信号劣化を受けるものの、誤り訂正用のデータによって訂正が可能である。
【００５２】
従って、送信機１にLANを介して接続された電子機器末と、受信機２にLANを介して接続された電子機器との間では、非到達IPパケットは原理上存在しないことになる。このため、非到達IPパケットの再送手順は不要となり、電子機器間で誤り訂正が不十分であると判断されたときのみにIPパケットの再送処理が行われる。このため、バースト性電磁妨害波による電子機器間のスループットの低下を抑制することが可能となる。
【００５３】
上記アロケーション処理およびスクランブル処理が終了すると、デジタル情報伝送処理部１３１は、上記アロケーション処理およびスクランブル処理がなされた送信データに対し、図７のステップＳ１５に示すようにトレリス符号化を行った後、ステップＳ６５により変調処理を行う。具体的には、図７に示すようにステップＳ１６１，Ｓ１６２において、QAM（Quadrature Amplitude Modulation）およびIFFT（Inverse Fast Fourier Transform）を含むDMT（Discrete Multi-tone）変調処理が行われる。
【００５４】
そして、最後にデジタル情報伝送処理部１３１は、上記変調処理された後の送信データに対し図７のステップＳ１７によりCPを付加し、このCPが付加された送信データをAFE１５へ出力する。AFE１５は、ステップＳ６６において上記送信データをアナログ伝送信号に変換した後、通信線３へ送信する（図７ではステップＳ１８）。
【００５５】
一方、受信機２は以下のように動作する。すなわち、上記送信機１から送信されたアナログ伝送信号がステップＳ７１により受信されると、AFE２５が図７に示すように先ずステップＳ２１により上記アナログ伝送信号をA/D変換し、続いてステップＳ２２により時間軸上の波形等化処理（TEQ）を行う。
【００５６】
次にDSP２３のデジタル情報伝送処理部２３１が、ステップＳ７２において復調処理を実行する。例えば図７に示すように、先ずステップＳ２３において、上記AFE２５から出力されたデジタル伝送信号からCPを削除した後、ステップＳ２５においてFFT（Fast Fourier Transform）によりサブキャリアごとにDMT復調処理を行う。なお、図７のステップＳ２４は、先に述べたレーニング期間において行われるタイムスロットのカウント処理を示す。
【００５７】
デジタル情報受信処理部２３１は、続いてステップＳ２６において、上記DMT復調後の受信信号に対し周波数軸上の波形等化処理（FEQ）を行い、ステップＳ２７においてQAM復調して受信ベースバンド信号を復元する。そして、上記復元された受信ベースバンド信号に対し、ビタビ復号器により受信信号のシンボル判定を行う。
【００５８】
次にデジタル情報伝送処理部２３１は、ステップＳ７３において、デスクランブル処理部２３２により上記受信ベースバンド信号に対しデスクランブル処理を行う（図７ではステップＳ２９）。このデスクランブル処理は、メモリ２４に格納されているタイムスロットカウント情報を参照して行われる。
【００５９】
そして、デジタル情報伝送処理部２３１は、上記デスクランブル処理後の受信ベースバンド信号に対し、ステップＳ７４により誤り訂正復号処理を行う。例えば、図７に示すようにステップＳ３０によりRS復号処理を行う。そして、上記誤り訂正処理後の受信データについて、ステップＳ３１によりCRC検査を行って情報の誤りがないかどうかを判定し、この検査後の受信データをCPU２２へ出力する。CPU２２は、上記受信データに誤りがないと判定された場合に、当該受信データをEthernetフレームに変換してLANへ送信する。
【００６０】
（効果）
以上詳述したように一実施形態では、デジタル情報の伝送に先立ち、送信機１からタイムスロットカウントタイミング同期用の信号波を送信して、受信機２が当該信号波をもとにタイムスロット同期を取る。そして、タイムスロットごとにバースト性電磁妨害波のパラメータを検出し、その検出結果をもとに上記バースト性電磁妨害波による信号劣化を受けるタイムスロットと受けないタイムスロットを判定して、その判定結果をタイムスロットカウント情報として送信機１に通知する。送信機１は、デジタル情報を伝送する際に、上記通知されたタイムスロットカウント情報をもとに、バースト性電磁妨害波による信号劣化を受けないタイムスロットに情報伝送必須データであるIPヘッダを割り当て、スクランブル処理した後受信機２へ送信するようにしている。
【００６１】
従って、デジタル情報のうち重要性の高いIPヘッダを、バースト性電磁妨害波の影響を受けると推定される期間を避けて伝送することが可能となり、これによりデジタル情報の再送処理の回数を減らして、妨害波によるスループットの低下を抑制することが可能となる。また、送信機１から送信される同期用信号波により受信機２においてタイムスロット同期を取り、タイムスロットごとにバースト性電磁妨害波の強度、継続時間および周波数成分を含む妨害波パラメータを検出するようにしたので、バースト性電磁妨害波の影響を受ける期間をより正確に判定することが可能となる。
【００６２】
［他の実施形態］
上記一実施形態においては、IPヘッダをバースト性電磁妨害波の影響を受けないタイムスロットに割り当てる場合を例にとって説明した。しかし、これに限らずTCPヘッダやHTTPヘッダ等の上位レイヤプロトコルによる情報伝送に必須のデータを、バースト性電磁妨害波の影響を受けないタイムスロットに割り当てるようにしてもよい。また、ユーザがユーザデータ領域のうち重要なユーザデータを任意に入力操作により指定し、当該指定されたユーザデータをバースト性電磁妨害波の影響を受けないタイムスロットに割り当てるようにしてもよい。
【００６３】
また、上記一実施形態ではADSLデジタル情報伝送システムを例にとって説明したが、デジタル情報を時系列電気信号で伝送するEthernet伝送システムや、マルチキャリア伝送方式であるOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を採用した無線のデジタル情報伝送システムを含め、各種デジタル情報伝送システムにも、本発明は適用可能である。
【００６４】
さらに、上記一実施形態で示したタイムスロットごとの電磁妨害波パラメータの抽出およびアロケーション／スクランブル処理への反映についても、使用するデジタル情報伝送システムで採用しているタイムスロットやフレーム処理に合わせて、情報転送必須データ領域が信号劣化を受けないタイムスロットで伝送されるようにすればよい。
【００６５】
その他、送信機および受信機の構成や変復調方式、誤り訂正符号化復号方式、伝送データのフレーム構成、妨害波の影響が少ないタイムスロットに割り当てる特定データの種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００６６】
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…送信機、２…受信機、３…通信線、１１，１２…LAN−IF、１２，２２…CPU、１３，２３…DSP、１４，２４…メモリ、１５，２５…AFE、１２１…タイムスロットカウントタイミング同期用信号送信部、１２２…タイムスロットカウント情報受信部、１３１，２３１…デジタル情報伝送処理部、１３２…アロケーション処理部、１３３…スクランブル処理部、２２１…タイムスロットカウント部、２２２…電磁妨害波パラメータ抽出部、２２３…タイムスロットカウント情報算出部、２２４…タイムスロットカウント情報通知部、２３２…デスクランブル処理部。
【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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