(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線の特性を決定するためのデータ後処理および解釈モジュールを備えたマルチキャリア通信回線の特性付けシステムにおいて、
前記データ後処理および解釈モジュールは、遠隔に位置しデータ収集モジュールを有するマルチキャリアモデムからの生データを受信するようにされ、
前記データ後処理および解釈モジュールは、通信回線の特性を決定するため、前記データ収集モジュールから受信した生データを解釈するようにされており、
前記データ後処理および解釈モジュールは、障害のある実際のデータ転送速度と障害のない回線での推定データ転送速度との差を算出することによって、データ転送速度減少推定を実行するようにされたマルチキャリア通信回線の特性付けシステム。
【請求項２】
請求項１のマルチキャリア通信回線の特性付けシステムにおいて、当該マルチキャリア通信回線の特性付けシステムは、生データを収集するよう構成されたデータ収集モジュールを有するマルチキャリアモデムを備えている。
【請求項３】
請求項１または２のマルチキャリア通信回線の特性付けシステムにおいて、前記データ後処理および解釈モジュールは、少なくとも、ループ特性付け、妨害検出、データ転送速度推定のいずれか一つを実行する。
【請求項４】
通信回線の特性を決定するための通信回線の特性付け方法において、
当該方法は以下のステップを備える、
遠隔に位置しデータ収集モジュールを有するマルチキャリアモデムからの生データを受信し、
通信回線の特性を決定するため、前記データ収集モジュールから受信した生データを解釈し、
障害のある実際のデータ転送速度と障害のない回線での推定データ転送速度との差を算出することによってデータ転送速度減少を推定する。
【請求項５】
請求項４の方法において、当該方法は、遠隔に位置するマルチキャリアモデムの生データを収集するステップをさらに備えたことを特徴とする。
【請求項６】
請求項４または５の方法において、当該方法は、少なくとも、ループ特性付け、妨害検出、データ転送速度推定のいずれか一つをさらに実行することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願データ】
本出願は、２０００年８月１０日出願の米国仮出願第６０／２２４，３０８号で発明の名称「多数搬送波ＤＳＬシステムでブロードバンド信号を使用する伝送回線の特性」の特典および優先権を主張し、そして２００１年１月８日出願の米国特許出願第０９／７５５，１７２号で発明の名称「伝送回線のループ長とブリッジタップ長決定のためのシステムおよび方法」、および２００１年１月８日出願の米国特許出願第０９／７５５，１７３号で発明の名称「診断伝送モードを確立し、同上で通信するためのシステムおよび方法」に関連し、これらの全てはその全体を引用して本明細書に組込まれる。
【０００２】
【発明の背景】
発明の分野
本発明のシステムおよび方法は、一般的には伝送回線特性の決定に関する。詳細には、本発明は、ブロードバンド信号を使用して伝送回線の特性を決定するためのシステムおよび方法に関する。
【０００３】
関連技術の説明
コンピュータ業界での急速な進展と手頃な価格のハードウエアの入手性により、インターネット、すなわち分散型ネットワークが創出され、そこでは、ユーザ自身と中央位置にあるコンピュータとの間に通信リンクを有するユーザが、公開情報にアクセスできる。インターネットのユーザは、例えば、顧客構内（ＣＰＥ）から電話会社の中央局（ＣＯ）までの電話回線を含むリンクを通して分散型ネットワークへ接続される。インターネットサーバからのデータ転送を要求するユーザは、自らの場所と中央局間の接続の帯域幅制限に直面する。ますます多くの情報がデジタル形式で作成されて、格納されつつあるので、ユーザが大きなデータファイルへアクセスする需要により、データを転送するさらに高速な新方式を見出すことが決定的になってきている。より高速なデータ伝送を達成する一つの方式は、例えば、現行の金属導線をファイバで置換えるか、または広い帯域幅を有するさらに高い品質の金属導線を使用することによって、ユーザとＣＯ間の伝送回線の帯域幅を増大させることである。しかし、そのような手法は費用がかかり、電話会社によるかなりの投資を必要とする。
【０００４】
デジタル信号処理と遠隔通信における最近の進展の結果、デジタル加入者線（ＤＳＬ）技術により、既存のツイストペア電話回線上での高速データリンクが可能となった。２つの異なるＤＳＬシステムが提案されたものの、多数搬送波システムが急速に好評を博し、標準化されるに至っている。多数搬送波ＤＳＬシステムは、周波数分割多重化の原理で動作し、ＣＰＥからＣＯまたはその逆にデータを転送するために、分離した周波数帯域を使用する。ユーザからＣＯへデータを送信するために割り当てられた帯域幅の部分はアップストリーム（ＵＳ）チャネルと呼ばれ、ＣＯからユーザへデータを渡すために割り当てられた帯域幅の部分はダウンストリーム（ＤＳ）チャネルと呼ばれる。通常のインターネットセッションでは、ＣＯからユーザへ転送されているデータの量は、ユーザからＣＯへ送信されるデータの量より大変多いので、ダウンストリームチャネル用に割り当てられる帯域幅は、アップストリームチャネル用に割り当てられる帯域幅より通常は大変大きい。ダウンストリーム対アップストリームの典型的なチャネル帯域幅比は４：１または８：１である。
【０００５】
アップストリームとダウンストリームチャネルへ割り当てられる帯域幅は、多数の副帯域に分割され、これら副帯域は、減衰や位相シフトと称する、回線に導入された歪みを許容できる程に充分に狭い。これらのパラメータは、データリンクの確立に先立って所定信号を副帯域上で送受信することによりトレーニングセッションで測定できる。副帯域で送られ得るデータの量は、その副帯域での信号対ノイズ比（ＳＮＲ）により制限される、信号対ノイズ比は回線減衰した信号強度をノイズ電力で除算したものである。多数搬送波ＤＳＬシステムでの副帯域の各々を用いて、その副帯域上のＳＮＲと最大許容ビット誤り率（ＢＥＲ）に呼応するデータを送信する。上記原理の範囲内で動作する多数搬送波ＤＳＬシステムは、例えば、毎秒千万ビット程度のデータ転送速度を達成することができる。
【０００６】
【発明の概要】
多数搬送波ＤＳＬシステムは、現行の電話回線を高速データ伝送トラフィックへの道を開く費用効果のある方式を提供することから有望ではあるが、ＤＳＬの展開設置と保守の段階で重要な問題があり、これが急速な広範囲に及ぶ展開を妨げている。例えば、既存電話回線は、当初は音声だけの伝送のために設置された。この音声だけの伝送は、小帯域幅だけを使用して首尾好く伝送できる。多数搬送波ＤＳＬシステムは、音声伝送で必要とされる帯域幅よりもっと大きい帯域幅を利用する必要がある。高周波では、音声伝送に影響を及ぼさない回線状況が、デジタルデータ伝送速度を制限する重要な要因となる。例えば、回線減衰量はループ長に関連する。また、ＣＯまたはユーザから送られる信号の強度は距離と共に減少することになる。加えて、ブリッジタップと呼ばれ、作動中のツイストペアと並列に接続される小型の開回路ツイストペアは、音声伝送には影響を及ぼさないが、ある特定の副帯域では回線の減衰関数に周期的な谷を生じ、これによりにＤＳＬサービスの性能を劣化させる。加えて、電話回線は、通常２５または５０ツイストペアをケーブルに束ねられている。ある電話回線で伝えられる種々のＤＳＬサービスによって生成される信号は、ケーブル中のツイストペアの密な近接に起因して、束中の残りの電話回線の一本以上によって拾われてしまう。この信号は、実際のサービスを伝えている１本以外の全ての電話回線にとっては予測不可であるとともに無意味であるので、付加的ノイズ成分と見なされる。他の電話回線との何らかの結合経路を通して電話回線に入る妨害は、クロストークと称せられる。
【０００７】
ＡＭラジオ放送局や、例えばヘアドライヤー、減光スイッチ、盗難警報装置等の電気装置などの種々のソースによって伝送される電磁（ＥＭ）波の受信に起因する他のノイズソースが電話回線にあることもある。これらの電磁波ソースのうち最も有害なものは、一般的にはＡＭラジオ放送局である。１本として同じ電話回線は無く、そしてＤＳＬリンクの可用性と品質は先に説明した回線の状況に正比例するので、ＤＳＬサービスに対して電話回線を認定でき、かつ一旦サービスが確立されたなら通信リンクを保守できることが重要である。サービスとしての認定と保守に関連する費用を低減させるためには、技術要員を顧客構内へ派遣する必要もなく、遠隔から電話回線を認定および保守することが望ましいであろう。
【０００８】
ユーザと中央局の基幹へ接続された一台以上のサーバとの間に通信リンクを確立するには、先に概説した基本原理に従ってデータ伝送を取扱うためにＤＳＬトランシーバが必要となる。リンクの両側、すなわちＣＯとＣＰＥでのトランシーバの各々はモデムと呼ばれる。ＣＯモデムとＣＰＥモデムは、アナログ信号の送信と受信を行う幾つかのアナログハードウエアと、デジタル部とを備え、デジタル部はデジタル信号処理（ＤＳＰ）チップおよび信号処理動作を取扱う、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備える。ＤＳＬサービスに関連する高いデータ転送速度ゆえ、ＤＳＰチップは、デジタルデータの必要な処理と操作を迅速に能率良く完了できなくてはならない。本発明の代表例である実施の形態は、伝送回線の両側でのＤＳＬモデムの膨大な演算容量とＤＳＰチップの存在を活用して、伝送回線を特性付ける。ＤＳＬモデムは通常状態のモデムとして動作できる一方、試験および測定装置として使用できる別のモードでも動作する能力がある。
【０００９】
ＤＳＬサービスの設置と保守の間に直面する代表的課題は、ＤＳＬサービスに対するループの適合性に関する決定を行えるように回線の状況と物理的構造を決めることであり、サービスプロバイダがより良いＤＳＬサービスを提供できるように電話回線を改善するために、もしあれば、どのステップを取り得るかである。例えば、大幅なデータ転送速度低下を引起すブリッジタップが見出される場合、電話会社は技術要員を派遣してブリッジタップを除去することがある。一般的に、ループ長、ブリッジタップの検出およびブリッジタップの長さと位置の推定、並びに、回線上の妨害物の検出は、伝送回線を特性付けるために有用である。
【００１０】
加えて、ＤＳＬハードウエアの設置後に、継続してサービス品質を確保するためにリンクを監視せねばならない。これは、一般的に伝送環境の変化を測ることを必要とし、それは、例えば、この場合もやはりＤＳＬモデムの信号処理能力を使用することによって行うことができる。
【００１１】
本発明の代表例である実施の形態に従うと、ＣＯモデムとＣＰＥモデムは試験点として使用される。試験プロセスは、モデムトレーニング中に特定データセットを収集すること、データセットを後処理して、その使用と解釈を容易にすること、および回線状況に関する結果を抽出することを含む。モデムトレーニングにおける目的は、ＣＰＥモデムとＣＯモデムによって送信された元の信号の回復を可能にするように、伝送回線の測定を行って、そのパラメータを決定することである。これらの信号は、一般的に、伝送回線によって減衰と位相シフトを通じて歪みを受けており、更にノイズによって劣化している。ＣＯモデムとＣＰＥモデムは、全体の通信システムのパラメータを習得するよう所定の標準化された状態セットを通る。それらモデムは、各モデムへ既知である信号を送信および受信する。これらの信号は、伝送回線を特性付けることを助ける。例えば、本発明の代表例である実施の形態に従うと、データ収集ソフトウエアおよび／またはハードウエア、すなわちモジュールが、ＣＯモデムとＣＰＥモデムのいずれか一方または両方へ追加される。このデータ収集モジュールは、モデムトレーニングで既に使用された幾つかのデータセットを収集して、更なる解析のために保存できる。データ収集モジュールは、追加および新しいデータも取得できる。
【００１２】
ＣＯモデムとＣＰＥモデムは周波数分割多重に基づき動作するので、ＣＰＥモデムとＣＯモデムで収集されたデータは、ＣＰＥモデムがアップストリームチャネルで送信してダウンストリームチャネルで受信し、ＣＯモデムがダウンストリームチャネルで送信してアップストリームチャネルで受信する、という意味で異なる。従って、ＣＰＥモデムで収集されるデータの帯域幅はダウンストリームチャネルの帯域幅に制限され、同様に、ＣＯモデムで収集されるデータの帯域幅はアップストリームチャネルの帯域幅に制限される。従って、モデムトレーニングの結果、アップストリームデータはＣＯモデムで収集および保存されることができる。同様に、ダウンストリームデータはＣＰＥモデムで収集および保存させることができる。このタイプの試験プロセスは標準のモデムトレーニング手順を使用するので、ＣＯモデムとＣＰＥモデム両方の実在に依拠する。これを、両端試験と称することにする。
【００１３】
両端試験では、ＣＰＥモデムで収集されるダウンストリームデータは、例えばサービス技術要員および／または追加のハードウエアおよび／またはソフトウエアによって、更に解析されるようＣＯモデムへ転送できる。これは、標準のＤＳＬリンクが故障した場合であっても、診断データを伝送するためにＣＯモデムとＣＰＥモデムとの間に特別な診断リンクを確立する能力を必要とする。これは、例えば、同時係属米国出願第０９／７５５，１７３号に記載の方法によって実行できる。診断リンクが確立できない場合には、ローカルデータ、すなわちＣＯモデムでアップストリームデータだけが、そしてＣＰＥモデムでダウンストリームデータだけが解析のために利用可能となる。
【００１４】
１つ以上の電話会社などの事業体が、ＣＯモデムおよびＣＰＥモデムのいずれか一方からの、例えばＤＳＬサービスのために事前認定の顧客回線への片端試験の実施を望むこともある。加えて、例えば、コンピュータへＤＳＬモデムをインストールするコンピュータメーカーが、顧客の注文するＤＳＬサービスの種類を決定できるように片側端試験の実施を望むことがある。これらの場合には、ＤＳＬモデムの信号処理能力を異なる様式で利用できる。両端試験では、一方のモデムが信号発生器として働き、他方が信号受信器として作動する。片側端試験では、同じＤＳＬモデムが、通信リンクを特性付けるために信号発生器と信号受信器の両方として働く。
【００１５】
本発明の代表例である実施の形態に従うと、本発明の一局面は、通信リンク上で収集されたデータの後処理と解釈に関する。
【００１６】
本発明の追加の側面は、ＣＯモデムとＣＰＥモデムの１つ以上からデータを収集することに関する。
【００１７】
加えて、本発明の側面は、データのその後の使用と解釈を容易にするために通信システムの１つ以上の端でデータを操作することにも関する。
【００１８】
加えて、本発明の側面は、較正すること、フィルタ補正すること、遠隔ＳＮＲテーブルを推定すること、およびＣＯモデムとＣＰＥモデムの１つ以上から取得したデータをデータ転送速度変換すること、の１つ以上にも関する。
【００１９】
本発明のさらなる側面は、回線状況についての解釈が容易な結果を出力することにも関する。
【００２０】
本発明のさらなる側面は、ＣＰＥとＣＯ間の通信リンクについての解釈が容易な結果を出力することにも関する。
【００２１】
本発明の上記および他の特徴と利点は、実施の形態の以下の詳細な説明に記載され、あるいはそれらから明白である。
【００２２】
【詳細な説明】
本発明の実施の形態を、添付の図を参照して詳細に説明する。
【００２３】
本発明の代表例である実施の形態を、ＡＤＳＬトランシーバ環境への本発明の適用に関連して説明する。しかし、一般的に、本発明のシステムと方法は、ＤＳＬ、ＶＤＳＬ、ＳＤＳＬ、ＨＤＳＬ、ＨＤＳＬ２、または、いずれか他のディスクリートマルチトーンまたは離散型ウェーブレットマルチトーンのＤＳＬシステムを含むが、それに限定されるものではない。いずれの多数搬送波通信システムに対しても等しく良好にうまく作動するであろうと理解されたい。
【００２４】
図１は、代表例の回線特性付けシステム１００を図示する。回線特性付けシステム１００は、１つ以上のＣＯモデム１１０、１つ以上のＣＰＥモデム１３０、および後処理と解釈モジュール１５０を備える。加えて、ＣＯモデム１１０はデータ収集モジュール１２０を備える。同様に、ＣＰＥモデム１３０はデータ収集モジュール１４０を備える。後処理と解釈モジュール１５０は、解釈パラメータ記憶装置１６０を備え、１つ以上の出力装置１７０へ接続される。
【００２５】
説明を容易にするために、ＣＯモデム１１０とＣＰＥモデム１３０に関連する標準の構成要素を省略しているが、当該技術分野における一般的な技術者にとっては容易に識別可能である。更に、後処理と解釈モジュール１５０を簡略化したが、例えば、コントローラ、Ｉ／Ｏインタフェース、メモリを含むことが可能で、および／または、デジタル信号プロセッサ、ＡＳＩＣ、または本明細書で説明した機能を実行することができるどのようなハードウエアおよび／またはソフトウエアの連合上に実装してもよい。また後処理と解釈モジュール１５０は、プリンタ、モニタ、回線特性付けディスプレイシステム、ＰＤＡ、グラフィカルユーザインタフェース、ネットワーク監視システム、ＤＳＬ解析システムその他の１つ以上の出力装置１７０に接続される。
【００２６】
図１で図解する代表例の実施の形態では、回線特徴付けシステム１００および種々の構成要素を分離して示すが、言うまでもなく回線特徴付けシステムの種々の構成要素は、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、イントラネットおよび／またはインターネット等の分散型ネットワークの離れた部分に、または専用の回線特性付けシステム内に連合または配置できる。従って、回線特徴付けシステム１００構成要素は、１つの装置内に連合される、または分散型ネットワークの特段のノード上に並置される、または１つ以上のＣＯモデムまたはＣＰＥモデムへ連合されることは言うまでもない。従って、以下の説明と演算効率の理由から、回線特徴付けシステム１００の構成要素が、システムの動作に影響を及ぼすことなく、汎用コンピュータ、または分散型ネットワークまたは専用の回線特性付けシステム等のいずれの場所にも編成できることは言うまでもない。
【００２７】
上記で述べたように、ハードウエアおよび／またはソフトウエアの連合であり得るデータ収集モジュール１２０、１４０は、少なくともモデムトレーニングに使用されるデータセットが収集および保存されることを可能にする。更に、データ収集モジュール１２０、１４０は、トレーニング中または実演時に取得され得る新規のデータまたはデータセットの収集を許容する。従って、１つ以上のデータセットが、データ収集モジュール１２０および／またはデータ収集モジュール１４０から収集され、解析のために後処理と解釈モジュール１５０へ回送される。
【００２８】
例えば、上記で述べたように、モデムと後処理と解釈モジュール１５０との間に通信リンクを確立することが困難である場合には、同時係属米国出願第０９／７５５，１７３号に記載されるように診断リンクが確立できる。しかしながら、一般的にはＣＯモデムとＣＰＥモデムの１つ以上からデータを回送することができるいずれのプロトコルまたは方法は、本発明のシステムおよび方法と同等に良好に作動できる。
【００２９】
データ収集の後に、後処理と解釈モジュール１５０はデータを処理し、例えば、回線特性の更なる容易な解釈を可能にする。詳細には、後処理プロセスは較正、フィルタ補正、ビットと利得のテーブルからのＳＮＲメドレーの決定、および転送速度変換を含む。解釈プロセスは、１つ以上のパラメータを格納する解釈パラメータ記憶装置１６０と協同して、ループ特性付け、障害物検出、データ転送速度減少推定、およびデータ転送速度推定を含む。
【００３０】
一般的に、後処理は生データを一つの形式から別の形式へ変換すること、データに倍率を掛けること、および伝送経路にあるアナログフィルタとデジタルフィルタを補正すること等の種々のタスクを含む。
【００３１】
一般的に、解釈プロセス中に代表例のループ長推定手順はループ長を推定し、伝送回線上の１つ以上のブリッジタップの存在を決定しようと試みる。ブリッジタップが検出される場合、ブリッジタップの長さも推定される。推定は、ループ長およびブリッジタップの長さと位置という点からパラメータ化される回線の伝達関数のモデルを、実際の測定された回線の伝達関数と比較することによって実行される。３つの異なるアルゴリズムが、使用されているデータセットに依存してループの物理的構造を推定するのに使用される、すなわち、アップストリーム、ダウンストリーム、または、両端の時間領域反射計測法である。
【００３２】
障害物検出プロセスは、ノイズの測定された電力スペクトルを解析することによって回線上のクロストークおよび電磁波障害物を識別する。データ転送速度減少推定は、伝送回線上の障害物の存在に起因するデータ転送速度減少を推定する。同様にデータ転送速度推定は、片端試験の使用により伝送回線が支持できる最大データ転送速度を推定する。試験は、アップストリームとダウンストリームチャネル両方に対する大まかなＳＮＲプロファイルを推定するよう片端時間領域反射計測法試験の結果と回線上のノイズの電力スペクトルの測定とを連合するだけでなく、これらのＳＮＲテーブルに基づきデータ転送速度も推定する。
【００３３】
図１６は、通信リンク特性付けを実行する方法の概要を図示する。具体的に、制御はステップＳ１０で開始し、ステップＳ２０まで継続する。ステップＳ２０で、生データがＣＯモデムとＣＰＥモデムの１つ以上から取得される。次に、ステップＳ３０で生データの一部に後処理が実行される。その後、ステップＳ４０で生データの一部と後処理されたデータの一部の１つ以上に解釈が実行される。そして制御はステップＳ５０まで継続する。
【００３４】
ステップＳ５０で、通信リンク、すなわち、回線の状況情報が、例えば、視覚的にディスプレイ可能な形式で出力される。そして制御は、制御系列が終了するステップＳ６０まで継続する。
【００３５】
図２は、収集されたデータを修正する較正を実行する代表例の方法を概説し、それによりデータは、例えば、標準の試験機器で測定されたかのように見える。詳細には、較正ルーチンは、生データの形で入信できる受信データ、データを収集することに使用されるプログラム可能な利得の増幅器（ＰＧＡ）の設定、および、もしあれば、利得倍率を取り、較正されたデータを出力する。しかしながら、この較正機能と、結果としての較正されたデータは、実際の実装および解析されている生データに依存して変化することがある。
【００３６】
詳細には、制御はステップＳ１００で開始し、ステップＳ１１０まで継続する。ステップＳ１１０で、生データアレイが受信される。次にステップＳ１２０で、生データアレイにあるエレメント数が決定される。次にステップＳ１３０で、データ収集プロセス中に存在したＰＧＡ設定が決定される。そして制御はステップＳ１４０まで継続する。
【００３７】
ステップＳ１４０で、受信された生データへ加えられた倍率情報が決定される。次にステップＳ１５０で、所定の反復数に対して、ステップＳ１６０が実行される。詳細にはステップＳ１６０で、較正されたデータを含む出力アレイが決定される。そして制御はステップＳ１７０まで継続する。
【００３８】
ステップＳ１７０で、較正されたデータアレイが出力される。そして制御は、制御系列が終了するステップＳ１８０まで継続する。
【００３９】
フィルタ補正ルーチンは受信されたデータからアナログフロントエンド（ＡＦＥ）フィルタの影響を除去する。詳細には、フィルタ補正ルーチンはＡＦＥフィルタのデバイス特有の周波数領域応答に基づき較正されたデータを修正し、フィルタ補正されたデータを出力する。
【００４０】
図３は、フィルタ補正を実行する代表例の方法を図示する。詳細には、制御がステップＳ２００で開始し、ステップＳ２１０まで継続する。ステップＳ２１０で較正されたデータアレイが受信される。次にステップＳ２２０で、ｄＢでのデバイス特有の周波数領域フィルタ関数が受信される。次にステップＳ２３０で、較正されたデータアレイに存在するエレメント数が決定される。そして制御はステップＳ２４０で継続される。
【００４１】
ステップＳ２４０では、所定の反復数に対して、ステップＳ２５０が実行される。詳細には、ステップＳ２５０で、フィルタ補正され較正されたデータを含むアレイである、フィルタ補正されたデータが決定される。次にステップＳ２６０で、フィルタ補正されたデータアレイが出力される。そして制御は、制御系列が終了するステップＳ２７０で継続される。
【００４２】
例えば、サービス監視では、ＣＰＥモデムとＣＯモデムは、同期フレームで受信された残響信号を収集する。時間領域等化および周波数領域等化は通常、実演中に動作中であるから、受信された残響信号は時間領域等化フィルタおよび周波数領域等化フィルタの影響を受ける。周波数領域の逆畳み込みの使用により、後処理と解釈モジュール１５０が時間領域等化および周波数領域等化の影響を除去することは可能である。
【００４３】
詳細には、図４は時間領域等化フィルタと周波数領域等化フィルタの影響を抑制する代表例の方法を概説する。制御はステップＳ３００で開始し、ステップＳ３１０でも継続する。ステップＳ３１０で、ｄＢでの較正されたデータアレイが受信される。この較正されたデータは、時間および周波数の領域等化に対する修正の前または後のいずれであってもよい。次にステップＳ３２０で、時間領域等化フィルタ係数を持つアレイが決定される。例えば、時間領域等化器係数は、トレーニング後にＣＯ／ＣＰＥモデムに格納でき、それによって、システムは格納された係数にアクセスしさえすればよい。次にステップＳ３３０で、ｄＢでの周波数領域等化器フィルタ係数を持つアレイが決定される。例えば、周波数領域等化器係数は、トレーニング後にＣＯ／ＣＰＥモデムに格納でき、それによって、システムは格納された係数にアクセスしさえすればよい。そして制御はステップＳ３４０まで継続する。
【００４４】
ステップＳ３４０で、較正されたデータアレイに存在するエレメント数が決定される。次にステップＳ３５０で、所定の反復数に対して、時間領域等化係数の高速フーリエ変換が決定される。そして制御はステップＳ３７０まで継続する。
【００４５】
ステップＳ３７０で、所定の反復数に対して、対数の周波数領域における逆畳み込みがステップＳ３８０で実行され、補正されたデータ値を決定する。ステップＳ３９０で、時間領域等化と周波数領域等化の影響を抑制または除去する補正されたデータが出力される。そして制御は、制御系列が終了するＳ３９５まで継続する。
【００４６】
２端配備では、ＣＯモデムまたはＣＰＥモデムが診断リンクを確立する能力が無い場合、ローカルアップストリームまたはダウンストリームデータだけが利用可能である。しかしながら、遠方端モデムでのＳＮＲテーブルの表示は、標準リンクを通し取得できる。各々がその全体を引用して本明細書に盛り込まれるＧ．ｄｍｔおよびＧ．Ｌｉｔｅ規格によると、各モデムは、ビットと利得のテーブルを対応するアップストリームモデムまたはダウンストリームモデムへ送る。このテーブルは、各トーンへ割当てられたビット数に対応する微細利得を指し示す。ビット割り当てりテーブルはＳＮＲと直接的に関連するから、後処理と解釈モジュール１５０はビットと利得のテーブルからＳＮＲテーブルへの逆変換を実行することができる。
【００４７】
詳細には図５は、ビットと利得のテーブルからＳＮＲメドレーを決定する代表例の方法を概説する。詳細には、制御はステップＳ４００で開始し、ステップＳ４１０まで継続する。ステップＳ４１０で、遠方端ビットローディングテーブルが受信される。ステップＳ４２０で、遠方端微細利得テーブルが受信される。次に、ステップＳ４３０で、ビットと利得のアレイに存在するエレメント数が決定される。制御は次にステップＳ４４０まで継続する。
【００４８】
ステップＳ４４０で、所要ＳＮＲアレイが決定される。例えば、所要ＳＮＲアレイは、特定のＤＳＬ用途に対する所定の事前設定アレイであることができる。このアレイは、例えば、各々がその全体を引用して本明細書に盛り込まれるＧ．ｌｉｔｅ、Ｇ．９９２．１、およびＧ．９９２．２規格から取得できる。ＳＮＲアレイは、モデム初期化のビットローディング段階で使用されることになるＣＯ／ＣＰＥモデムソフトウエアに格納されることもできる。次にステップＳ４５０で、マージンが決定される。マージンは、ビットテーブルを決定する際に低減されることになるＳＮＲ量によって決定されるパラメータである。例えば、６ｄＢのマージンは、ビットテーブルを割当てるときに各ビットでのＳＮＲが６ｄＢだけ低減されることを意味する。従って、マージンは、突然のノイズバーストに備えてのＳＮＲクッションをシステムに提供する。次にステップＳ４６０で、所定の反復数に対して、ＳＮＲテーブルがステップＳ４７０で推定される。制御は次にステップＳ４８０まで継続する。
【００４９】
ステップＳ４８０で、推定された遠方端ＳＮＲテーブルが出力される。次に制御は、制御系列が終了するステップＳ４９０まで継続する。
【００５０】
上記に加えて、後処理と解釈モジュール１５０は、受信されたデータアレイのデータ転送速度を変換する能力もある。詳細には、代表例の実施の形態に従うと、データアレイは３２Ｋｂｐｓの単位に基づき、Ｋｂｐｓでの実際のデータ転送速度へ変換される。
【００５１】
図６は、データ転送速度を変換する代表例の方法を概説する。詳細には、制御がステップＳ５００で開始し、ステップＳ５１０でも継続する。ステップＳ５１０で、生データ転送速度が決定される。次にＳ５２０で、生データ転送速度が、Ｋｂｐｓでの実際のデータ転送速度へ変換される。次にステップＳ５３０で、実際のデータ転送速度が出力される。次に制御は、制御系列が終了するステップＳ５４０まで継続する。
【００５２】
後処理と解釈モジュール１５０の解釈部分は、後処理されたデータから分かり易い結果を抽出する。詳細には上記で述べたように、解釈中に後処理と解釈モジュール１５０は少なくともループ特性付け、クロストークと障害物の推定、ＡＭラジオと電磁波妨害の検出、転送速度劣化推定、およびデータ転送速度推定を実行する能力がある。
【００５３】
詳細には、本発明のシステムおよび方法で作動するループ特性付けの代表例の方法は、ループの長さおよび最大２つのブリッジタップの長さを推定する手法に基づくモデルを採用する。具体的には、同時係属出願第０９／７５５，１７２号で図解されるように、測定されたチャネルインパルス応答と単一番径ワイヤで構成され、最大２つのブリッジタップを含むループモデルのチャネルインパルス応答との間の比較をする。ループ長およびブリッジタップ長は、理論的チャネルインパルス応答のパラメータである。アルゴリズムが、理論的モデルのパラメータを変更し、測定されたチャネルインパルス応答と理論的チャネルインパルス応答との間の差を評価する。誤差関数を最小化するループ長および／またはブリッジタップ長が、次に推定値として断定される。
【００５４】
上記で説明した方法は、ＣＯモデムとＣＰモデムが利用可能である両側端診断モードを活用するとはいえ、ＣＰＥモデムが未だ設置されていない、または動作中でない場合、後処理と解釈モジュールは、回線の物理的構造を推定することに使用できる時間領域反射計測法（ＴＤＲ）の技法を実行できる。
【００５５】
具体的には、時間領域アルゴリズムによって必要とされるデータは、チャネルの上に所定の信号を送り、エコー波形を評価することによって取得される。このようにして取得されたエコーは、いずれかのブリッジタップ、ループの開放端、負荷コイル、または同類に起因するインピーダンス不連続点を検出するよう解析される。エコーキャンセラ（不図示）は、回線カードのアナログフロントエンド（ＡＦＥ）回路に起因する近距離端エコーを打消すために時間領域反射計測法の測定中に稼動していることができる。
【００５６】
ｘk（ｎ）、ｎ＝１，．．．，Ｎ、がエコーキャンセラの出力でｋ番目フレームでの受信された信号のサンプルされたバージョンであり、Ｎがフレーム内の信号サンプル数である場合、ＴＤＲ波形は次となる：
【数１】
0004694093.tif 000002
ＴＤＲ波形は時間領域平均することによって取得されることに注意のこと。それ故に、受信経路におけるＦＦＴは、平均するプロセス中に止められることになる。
【００５７】
理論上は、ループでのいずれかのインピーダンス不連続点は、パルスとして観測される反射を引起し、パルスの位置と高さは、インピーダンス不連続点の距離だけでなく種類、すなわち、インピーダンス不連続点の原因がブリッジタップかまたはループの開放端かも推定することに使用できる。多数のインピーダンス不連続点がループに存在する場合、エコー信号の時間領域波形を解析することは非常に複雑になる。この理由のために、モデルに基づく手法がＴＤＲ推定のために使用され得る。
【００５８】
代表例の方法は、一般的に、観測されたエコーをモデルのエコーと比較する、モデルでは、チャネルは、図７に示すように、２つのブリッジタップによって分離された３部から成ると想定されている。ＴＤＲ解析の目的は、ｄi、ｉ＝１，２，３とｂj、ｊ＝１，２を推定することであり、これらはブリッジタップの位置と長さだけでなく全体のループの長さについての情報を提供する。
【００５９】
測定段階では、顧客構内にある全ての電話機は、不使用中（オンフック）でなくてはならない。ループモデルは、ループの端が無終端、すなわち、開放であることを想定しているから、これは必要である。これは、ＴＤＲ測定に先立ち不使用中／使用中（オン／オフフック）状況の検出を必要とする。
【００６０】
次には、ＴＤＲ測定が、Ｋフレームにわたるエコー信号を平均し、結果を記録することによって施行される。この手順は、時間領域エコー波形の結果となり、この波形は既知のループのエコー応答と比較されることになる。
【００６１】
アップストリームの場合におけるエコーチャネル伝達関数に対する理論的モデルは２ステップで記述できる。第１ステップは、負荷（ＣＯ受信）での電流と電圧ＩL、ＶLという点からＡＢＣＤマトリクスの適用によりソース（ＣＯ送信）での電流と電圧Ｉs、Ｖsに対する等式を書くことから成る。従って、ｄiとｂjを与えられたループのエコー応答は次で与えられる：
【数２】
0004694093.tif 000003
ここでＡi、Ｂj、ＦSおよびＦLは２ｘ２マトリクスであり、その要素は事実上Ｎ／２要素のアレイであり、ここでＮはＴＤＲ波形バッファつまり以前のフレームにおけるサンプル数である。ここでは、Ａiはループのｉ番目部の周波数領域応答を表すマトリクスであり、Ｂjはｊ番目ブリッジタップの応答を表すマトリクスであり、ＦSおよびＦLはＴＸ（ソース）およびＲＸ（負荷）経路のためのＡＦＥ回路を表すマトリクスである。上記の伝達関数から、エコー経路が導出でき、次で与えられる：
【数３】
0004694093.tif 000004
上記マトリクスの成分は下記の通りである：
【数４】
0004694093.tif 000005
【００６２】
【数５】
0004694093.tif 000006
Ｂjマトリクスの成分は：
【数６】
0004694093.tif 000007
ここでＺj-1は、ｊ番目ブリッジタップのインピーダンスに関連する量である、そして最後に：
【数７】
0004694093.tif 000008
これらの等式から所要メモリサイズが決定できる。例として、マトリクスの成分の各々は、１２８複素要素のアレイであり得る。それはｃｏｓｈ（γｄ）およびｓｉｎｈ（γｄ）値を決定する複素数であり得るから、これらの量は、５ｋｆｔから１５ｋｆｔまで５００ｆｔ間隔等の規則的な間隔で事前決定できる。これらの代表例の事前決定の間隔は、ｃｏｓｈ（．）およびｓｉｎｈ（．）値を格納するために４２ｘ２５６個所を、Ｚ0-2を格納するために２５６個所を必要とするであろう。ブリッジタップ長が２５０ｆｔ区切りで弁別できることを想定すると、６ｘ２５６個所がＺj-1のために割り当てられる必要があろう。加えて、ＺSおよびＺL-1値を格納するために２ｘ２５６個所が必要であろう。これは合計で５２ｘ２５６個所となる。また、８ｘ２５６個所が、乗算の中間結果を格納するために必要であろう。
【００６３】
システムの理論的エコー伝達関数が与えられると、ループ長およびブリッジタップの長さと位置は、ｄ1、ｄ2、ｄ3とｂ1、ｂ2に関して下記を最小化することによって推定される：
【数８】
0004694093.tif 000009
従って、ｄiとｂjパラメータにわたり探索が実行されねばならない。第１反射パルスｄ1とｂ1の位置から、反射がブリッジタップに起因した場合、位置が推定できる。それ故に、ｄ1とｂ1は探索から削除できる。エコー応答に対する式における第１の３つのマトリクス、ＦSｘＡ1ｘＢ1は、一緒に一括して扱うことができ、考慮する必要はない。探索パラメータ、ｄ2、ｂ2、ｄ3の各セットに対して、エコー応答が構築される。次に、実際のエコー応答と理論的エコー応答との間の差が決定される。この手順は、探索アルゴリズムによって必要である回数だけ繰返される。探索アルゴリズムは、一般的に、最適のｄ2、ｄ3、ｂ2値に到達するために可変の反復数が必要であるから、この数は予測し難い。
【００６４】
図８は、時間領域反射計測法を使用してループを特性付ける代表例の方法を図解する。具体的には、制御はステップＳ５５０で開始し、ステップＳ５５５まで継続する。ステップＳ５５５で、電話機が不使用中であるかどうかが決定される。電話機が不使用中である場合、制御はステップＳ５６５へ跳ぶ。そうでない場合、制御はステップＳ５６０まで継続する。ステップＳ５６０で、電話機は不使用中にされる。制御は次にステップＳ５６５まで継続する。
【００６５】
ステップＳ５６５で、所定の信号がチャネルの上に送られ、エコー波形が解析される。次には、ステップＳ５７０で、ＴＤＲ波形が、エコー信号をＫフレームにわたり平均することによって決定される。次に、ステップＳ５７５で、モデルのループ長およびブリッジタップ長が変えられる。制御は次にステップＳ５８０まで継続する。
【００６６】
ステップＳ５８０で、測定されたチャネルインパルス応答と理論的チャネルインパルス応答との間の差が監視される。次には、ステップＳ５８５で、推定値が、誤差関数を最小化するループ長／ブリッジタップ長に基づき断定される。制御は、次にステップＳ５９０へ続き、ここで制御系列は終了する。
【００６７】
ループの物理的構造を形成するループ長およびブリッジタップ長等の要素を推定することとは別に、解釈手順は、チャネル上の種々のクロストークおよび障害のソースを識別する能力もある。ツイストケーブルペアは、普通には２５または５０ペア単位で束ねられる。ツイストペアの１つ以上によって伝えられる、ＨＤＳＬ、Ｔ１またはＩＳＤＮ等の異なるＤＳＬサービスは、通常、束中の残りのツイストペアによってピックアップされ、ノイズソースとして観測される。他のツイストペアとの何らかの結合経路を通してツイストペアに入る妨害は、クロストークと呼ばれる。
【００６８】
回線上には障害の他のソースがあり、それは電磁波結合に起因する。良い例はＡＭラジオ放送局である。欠陥のある家庭内配線は、通常、ＤＳＬ周波数帯域にＡＭ信号を観測する結果となる。クロストーク／障害物の推定アルゴリズムの目的は、クロストークのソースを識別し、障害物の電力レベルおよび周波数等のソースについての量的情報を提供することである。回線上のクロストーク／障害物の識別に、転送速度劣化推定が続き、これは識別された障害物の存在に起因するデータ転送速度損失の予測である。
【００６９】
アルゴリズムの観点から、クロストークおよび電磁波妨害（ＥＭＩ）を識別する２つの異なるアルゴリズムがある。データ収集プロセスの検討の後に、これら２つのアルゴリズムを詳細に説明する。
【００７０】
障害物検出手順は、回線上のクロストーク／障害物の推定のために無使用チャネルノイズ（ＩＣＮ）の電力スペクトルを使用する。ＩＣＮ測定中に、チャネルは、起動要求トーン等の意味のある信号が回線上に無いことを確実にするよう監視される。受信器上に存在する信号がｘ(n)と記される場合、ここでｎ＝１，．．，Ｎはフレーム内のサンプル指標であり、Ｎはフレームに含まれるサンプル数であり、電力スペクトルＳxx(f)は、次により推定される：
【数９】
0004694093.tif 000010
ここでｘk(n)はｋ番目フレーム中に収集されるサンプルされた信号であり、Ｋは上記平均化が実行されるフレーム数である。換言すると、Ｎ点の信号系列のｘk(n)がｋ番目フレームでサンプルされ、Ｎ点のＦＦＴが取られ、そして、Ｋ個引続くフレームに対するＦＦＴ係数の大きさの２乗の平均が決定される。この手順は、電力スペクトルの周期図推定を提供する。残響信号測定の場合と同様に、電力スペクトルは、離散セットの周波数、ｆi＝ｉΔｆ、ｉ＝ｉf，．．．，ｉlでのみ入手可能である、ここでｉfとｉlは電力スペクトルがサンプルされる最初と最後のトーンを記す。累積プロセスは、ノイズ測定プロセスの所望精度が獲得されるまで続く。例えば、Ｋ＝５１２またはＫ＝１０２４の累積が優れた結果を提供する筈である。
【００７１】
クロストークの種類および電力は、測定されたノイズ電力スペクトルを、ＤＳＬ  Ｎｅｘｔ、ＨＤＳＬ  Ｎｅｘｔ、Ｔ１  Ｎｅｘｔ、または同類等の既知のクロストークスペクトルマスクと比較することによって推定される。アルゴリズムのステップは、ｉ、ここでｉはｉ番目の既知の障害物を記す、障害物の電力であるｇ、および白色ノイズの電力を表すσに関して、観測と既知との障害物電力スペクトルマスクの間の差の２乗を最小化することである。次に従って平均２乗誤差（ＭＳＥ）を最小化する障害物が決定される：
【数１０】
0004694093.tif 000011
上記のアルゴリズムでは、それぞれ障害物の種類、電力および白色ノイズレベルに関連するｉ、ｇおよびσが変えられ、全ての候補のクロストーク種類にわたりＭＳＥを最小化する変数のセットが選ばれる。例えば、ｉ＝１はＤＳＬ  Ｎｅｘｔの障害物を記してよく、ｇはその電力を記してよい。例として、このアルゴリズムのためのメモリ所要量は、ＩＣＮ電力スペクトルを格納することに２５６個所、そして、各既知の障害物の電力スペクトルを格納することに２５６個所であり得る。Ｐ個の異なる種類の既知の障害物がある場合、記憶装置所要量はＰｘ２５６である。しかし、記憶装置所要量は、全体のスペクトルを格納することに２５６個所を使用するのでなく、進行中に所定クロストークのＰＳＤを決定することによって低減できることに注意されたい。それ故に、データメモリはプログラムメモリと交換され、中間変数を格納するためにほぼ３５０の追加個所が、ＭＳＥ探索アルゴリズムの代表例の実行中に使用され得る。
【００７２】
ＭＳＥを最小化するパラメータｉ、ｇおよびσを決定することに使用される探索アルゴリズムに関しては、背景白色ノイズを検出することは紛れもないので、このノイズレベルは探索アルゴリズムから落すことができる。それで残りは、各ｉに対してｇに関してＭＳＥを最小化することであり、それは、ｇに対してＱ個の可能な値を拾い出し、これらのＱの所定の値にわたりＭＳＥを最小化するものを見出すことによって完遂できる。ＰおよびＱに対する普通の代表例の値は、Ｐ＝５、すなわち、５つの既知障害物のＰＳＤ、およびＱ＝５０である。
【００７３】
クロストーク検出アルゴリズムの動作の例を図９に図解する。実線は、観測データに最良に整合するクロストークのＰＳＤに対比した、ＩＣＮの測定されたＰＳＤである。回線上の実際の障害は、−３５ｄＢｍの電力を持つＤＳＬ  Ｎｅｘｔの障害物であったから、クロストーク検出アルゴリズムは、ぴったりと同じ答を見出した。
【００７４】
図１０は、クロストークの推定を決定する代表例の方法を図解する。詳細には、制御はステップＳ６００で開始し、ステップＳ６１０まで継続する。ステップＳ６１０で、チャネルノイズを含むアレイが受信される。次には、Ｓ６２０で、ｉ番目障害物に関する最小化が、障害物と白色ノイズの電力を変えることによって完遂される。次に、ステップＳ６３０で、ＭＳＥi（ｇ，σ）に従って平均２乗誤差を最小化する障害物が決定される。制御は次にステップＳ６４０まで継続する。
【００７５】
ステップＳ６４０で、障害情報が出力される。制御は、次にステップＳ６５０へ続き、ここで制御系列は終了する。
【００７６】
ＡＤＳＬ受信器は、ＡＤＳＬ受信帯域の一部がＡＭおよびアマチュアの放送周波数と一致するので、ＡＭ／ＥＭＩ妨害も受けやすい。ＦＣＣ規格によると、ＡＭラジオ放送周波数は、５４０ｋＨｚで始り、１．８ＭＨｚまで延在する。この周波数帯域を超えると、１．９ＭＨｚからほぼ３．３ＭＨｚまでの帯域にあるアマチュアラジオ放送に起因するＥＭＩ進入がある可能性がある。それ故に、ＡＤＳＬモデムを電話回線へ接続する家庭配線が１つ以上のＡＭおよび／またはＥＭＩのソースを検出するアンテナとして作用し得る。
【００７７】
図１１は、多数のＡＭ障害物を持つ普通のＡＭ／ＥＭＩ妨害パターンの代表例の電力スペクトルを図解する。ＡＭ放送は、音声または音楽信号等の基底帯域信号を振幅変調で変調することによって完遂された。基底信号をf(t)で記すと、ｔが時間で、変調信号は、次で与えられる：
【数１１】
0004694093.tif 000012
ここでＡは定数であり、ω＝２πｆcは搬送波角周波数である。上記の等式から、ｅm(t)のスペクトルは、周波数で±ωcだけシフトされた基底信号とそれに加えた±ωcでの２つの追加パルスとから成る。それ故に、
【数１２】
0004694093.tif 000013
ＡＭ／ＥＭＩ妨害検出は、観測スペクトルが上記で図解したように時間変化する基底信号ｆ(t)の未知のスペクトルに依存する事実によって複雑にされる。従って、ＡＭ／ＥＭＩ検出アルゴリズムは、対象として変調波の搬送波周波数だけを使用すべきである。ＡＭ／ＥＭＩ妨害の周波数と電力は、ＡＭ／ＥＭＩの電力スペクトルを一定の背景ノイズと、それに加えたＡＭ／ＥＭＩ搬送波周波数を表す周波数および高さでパラメータ化した数多くのスパイクと、としてモデル化することによって推定できる。次には、モデルは、各個々のスパイクの周波数と高さを変えることによって観測されたスペクトルと比較される。平均２乗誤差という点で元の電力スペクトルと最良整合するモデルの周波数／高さの構成が、推定として断定される。
【００７８】
しかし、各スパイクは２つのパラメータ、すなわち、周波数と高さによってパラメータ化されるから、各追加のＡＭ／ＥＭＩ障害物は、最適化にとり２つのさらなるパラメータを追加する、例えば、１０個のＡＭ／ＥＭＩ障害物がある場合、最適化は、２０個のパラメータにわたり実行される必要があろう。これは、一般的に、非常に複雑な最適化問題を提示し、それは実際上解くことが難しいかもしれない。しかし、ＡＭ／ＥＭＩ障害物のスペクトルを解析すると、搬送波周波数でのスペクトルの１次導関数は連続的でないことが分かる。すなわち、搬送波周波数では、スペクトルの傾斜は、正の大きな数から負の大きな数へ不意に跳ぶ。従って、スペクトルの２次導関数は、大きな負のパルスを含み、これは負の閾値を定め、設定閾値より下にある高さのインパルスを決定することによって検出できる。
【００７９】
図１１と１２は、ＡＭ／ＥＭＩ検出方法の動作を図解する。具体的には、図１１は、数多くのＡＭ／ＥＭＩ障害物を含むＡＤＳＬ受信器帯域の電力スペクトルを示す。図１２は、図１１における電力スペクトルの連続時間での２次導関数に対応する２次差を示す。ＡＭ／ＥＭＩ搬送波周波数が位置している点での大きな負のスパイクが観測できる。搬送波周波数は、図１２において２次差が一点鎖線で図解されたような所定の閾値を超える点を位置付けることによって検出される。各ＡＭ／ＥＭＩ障害物の電力は、次に元の電力スペクトルから直接的に推定される。
【００８０】
図１３は、ＡＭ／ＥＭＩ障害物を決定する代表例の方法を図解する。詳細には、制御はステップＳ７００で開始し、ステップＳ７１０まで継続する。ステップＳ７１０で、チャネルノイズを含むアレイが受信される。次には、ステップＳ７２０で、所定の反復数に対して、無使用チャネルノイズを含有するアレイの２次差がステップＳ７３０で決定される。次に、ステップＳ７４０で、所定の反復数に対して、所定の閾値を超える搬送波周波数が検出される。制御は次にステップＳ７６０まで続く。
【００８１】
ステップ７６０で、検出されたＡＭ／ＥＭＩ障害物に対応するトーン番号を含むアレイが出力される。次には、ステップＳ７７０で、ＡＭ／ＥＭＩ障害物の電力レベルを含むアレイが出力される。次に、ステップＳ７８０で，ＡＭ／ＥＭＩ障害物の数が出力される。制御は、次にステップＳ７９０へ続き、ここで制御系列は終了する。
【００８２】
後処理と解釈モジュール１５０の別の機能は、回線上のクロストークおよび／または障害物の存在に起因する転送速度減少を推定することである。クロストークおよび／または障害物の検出方法が回線上の背景白色ノイズ以外のノイズソースがあることを決定する場合、方法は利用可能なＳＮＲテーブルを更新する、ＳＮＲテーブルは片端または両側端の診断により、または障害物に起因するＳＮＲ低減を逆転させることによって取得できる。方法論は、次に所定マージン、フレーム化および符号化の情報で、更新されたＳＮＲテーブル上にビットローディングルーチンを稼動させて、障害物フリーの回線に対する転送速度を決定する。実際のデータ転送速度と推定されたデータ転送速度との間の差がノイズソースに起因する転送速度減少を与える。ＳＮＲは、次に従って決定される：
【数１３】
0004694093.tif 000014
ここでＨ(ｆi)はｉ番目トーンで評価したチャネルインパルス応答であり、そしてＳxx(ｆi)はｉ番目トーンで評価した回線上のノイズの電力スペクトル密度（ＰＳＤ）である。背景白色ノイズを除いて、回線上にノイズソースが無い場合、ＳＮＲ等式は、次へ簡単化できる：
【数１４】
0004694093.tif 000015
ここでσは白色ノイズの標準偏差である。上記の等式から、一旦障害物が検出されると、ＳＮＲNo-Disturberは、Ｓxx(ｆi)、ノイズの実際のＰＳＤ（ＩＣＮ）およびσが与えられると決定できる。次には、ビットローディングルーチンがＳＮＲＮｏ−Ｄｉｓｔｕｒｂｅｒ上に稼動され、ＳＮＲとＳＮＲNo-Disturberとに対応する転送速度の差が決定される。
【００８３】
方法は、障害物フリーの回線に対する推定データ転送速度を決定するために既存のビットローディングルーチンを使用できる。それ故に、方法を実施することに必要とされるメモリは低減できる。
【００８４】
図１４は、転送速度劣化推定を生成するための代表例の方法を図解する。具体的には、制御はステップＳ８００で開始し、ステップＳ８１０まで継続する。ステップＳ８１０で、無使用チャネルノイズを含むアレイが受信される。次には、ステップＳ８２０で、クロストークもＡＭ／ＥＭＩ障害物も無いＩＣＮを含むアレイが決定される。次に、ステップＳ８３０で、ＳＮＲメドレーが決定される。制御は次にステップＳ８４０まで継続する。
【００８５】
ステップＳ８４０で、マージンが決定される。次には、ステップＳ８５０で、トレーニングに使用されたフレーム化モードについての情報が収集される。次に、ステップＳ８６０で、符号化利得が決定される。制御は次にステップＳ８７０まで継続する。
【００８６】
ステップＳ８７０で、ＳＮＲテーブルにあるエレメント数が決定される。次には、ステップＳ８８０で、データ転送速度がＳＮＲテーブルに基づき決定される。次に、ステップＳ８９０で、障害物に起因するＳＮＲ低減が低減／削除される。制御は次にステップＳ８９５まで継続する。
【００８７】
ステップＳ８９５で、推定された最大データ転送速度が決定される。次には、ステップＳ８９７で、転送速度劣化推定が出力される。制御は、次にステップＳ８９９へ続き、ここで制御系列は終了する。
【００８８】
ＴＤＲデータは、上記で検討したように、ループ長およびブリッジタップ長を推定することに使用される。加えて、ＴＤＲ解釈方法から抽出された情報は、周波数領域チャネルインパルス応答Ｈ(ｆi)を推定することに使用できる。なおその上に、ノイズのＰＳＤ、Ｓxx(ｆi)は、ＩＣＮ測定から分かる。従って、ＳＮＲは、これらの２つの量から次に従って推定できる：
【数１５】
0004694093.tif 000016
ここでｉsとｉlは、Ｓ(ｆi)が評価される最初と最後のトーンである。データ転送速度は、所定マージン、フレーム化および符号化の情報で、推定されたＳＮＲ上にビットローディング方法を稼動させることによって決定される。転送速度推定アルゴリズムは既存のビットローディングルーチンを使用できるから、この場合もやはりメモリ所要量は低減できる。
【００８９】
図１５は、データ転送速度を推定する代表例の方法を図解する。具体的には、制御はステップＳ９００で開始し、ステップＳ９１０まで継続する。ステップＳ９１０で、チャネル減衰量の推定が決定される。次には、ステップＳ９２０で、無使用チャネルノイズが決定される。次に、ステップＳ９３０で、マージンが決定される。制御は、次にステップＳ９４０まで継続する。
【００９０】
ステップＳ９４０で、フレーム化モード情報が取得される。次には、ステップＳ９５０で、符号化利得が決定される。次に、ステップＳ９６０で、ＳＮＲテーブルが取得される。制御は、次にステップＳ９７０まで継続する。
【００９１】
ステップＳ９７０で、ビットローディングがＳＮＲ上に実行され、推定されたデータ転送速度が決定される。次には、ステップＳ９８０で、推定データ転送速度が出力される。制御は、次にステップＳ９９０へ続き、ここで制御系列は終了する。
【００９２】
図１に図解したように、回線特性付けシステム１００は、単一プログラム汎用コンピュータ、または別個プログラム汎用コンピュータ上で実施できる。しかし、回線特性付けシステム１００は、特殊目的コンピュータ、プログラムされたマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラおよび周辺集積回路素子、ＡＳＩＣまたは他の集積回路、デジタル信号プロセッサ、個別素子回路等の配線の電子回路または論理回路、ＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡ、ＰＡＬ等のプログラムできる論理デバイス、モデム、または同類上でも実施できる。一般的に、有限状態機械を実施する能力のある、それは、立ち代わって、図２−６、８、１０および１３−１５に図解したフローチャートを実施する能力のあるいずれのデバイスも、本発明による回線特性付けシステムを実施することに使用できる。
【００９３】
なおその上に、開示した方法は、様々なコンピュータまたはワークステーションのハードウエアプラットフォーム上で使用できる移植性の高いソースコードを提供するオブジェクトまたはオブジェクト指向ソフトウエア開発環境を使用するソフトウエアにたやすく実装されてよい。代替として、開示した回線特性付けシステムは、標準の論理回路またはＶＬＳＩ設計を使用するハードウエアに部分的にまたは全面的に実装されてもよい。本発明に従ってシステムを実施することにソフトウエアかハードウエアかいずれを使用するかは、システムの速度および／または効率の要求事項に依存し、特定の機能、および、特定のソフトウエアおよび／またはハードウエアのシステムまたはマイクロプロセッサまたはマイクロコンピュータのシステムが利用される。しかし、本明細書に明らかにした回線特性付けシステムおよび方法は、いずれか既知のまたは後に開発されるシステムまたは構造、装置および／またはソフトウエアを使用して、該当する技術で並みの習熟の者によって、本明細書に提供された機能説明およびコンピュータ技術と通信技術の一般的基本知識から、ハードウエアおよび／またはソフトウエアでたやすく実施できる。
【００９４】
その上、開示した方法は、プログラムされた汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、マイクロプロセッサ、または同類上で実行されるソフトウエアとしてたやすく実装されてよい。このような場合には、本発明の方法およびシステムは、Ｊａｖａ（商標）またはＣＧＩスクリプト等のパーソナルコンピュータ上に埋込まれたプログラムとして、サーバまたはグラフィックスワークステーション上に在住するリソースとして、専用の回線特性付けシステム、モデム、専用の回線特性付けシステム、または同類に埋込まれたルーチンとして、実装できる。回線特性付けシステムは、回線特性付けシステムのハードウエアとソフトウエアのシステム等のソフトウエアおよび／またはハードウエアシステム、またはＤＳＬモデム等のモデム内へシステムおよび方法を物理的に組込むことによっても実装できる。
【００９５】
それ故に、回線状況を特性付けるためのシステムおよび方法が、本発明に従って提供されたことは明白である。本発明が数多くの代表例の実施の形態に関連させて説明されたとはいえ、多くの代替、改修および変形が該当する技術で並みの習熟の者にとり明白であるまたは明白であろうことは明らかである。その結果、本発明は、本発明の精神と範囲内にある全てのそのような代替、改修、同等および変形を包含する意図である。
【００９６】
本発明のいくつかの特徴を以下に列挙する。
(1)多数搬送波通信回線の特性付けシステムであって：
データ後処理モジュール；および
データ解釈モジュール；を備え、データ収集モジュール経由で１つ以上のモデムから受信される生データを使用して、通信リンクの前記特性を決定する多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(2)(1)のシステムであって、
前記データ処理モジュールは、較正、フィルタ補正、ビットと利得のテーブルからのＳＮＲメドレーの決定、およびデータ転送速度変換のうちの少なくとも一つを実行する。
(3)(1)のシステムであって、
前記データ解釈モジュールは、ループ特性付け、妨害物検出、データ減少推定、およびデータ転送速度推定のうちの少なくとも一つを実行する。
(4)(1)のシステムであって、
前記通信リンクは、デジタル加入者線通信システム、ディスクリートマルチトーン通信システム、または離散型ウェーブレットマルチトーン通信システムのうちの少なくとも一つの一部であり、前記多数搬送波通信回線特性付けシステムは、ＣＯモデムまたはＣＰＥモデムの１つ以上から取得されるデータに基づき前記通信リンクについて視覚的にディスプレイ可能なデータを出力する。
(5)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
較正されたデータ決定モジュールを備え、較正されたデータは、データアレイ、前記データアレイ中のエレメント数、プログラム可能な利得の増幅器の設定、および倍率に基づき決定される多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(6)(5)のシステムであって、
前記較正されたデータは：
ＣａｌｉｂｒａｔｅｄＤａｔａ［ｉ］
＝１０＊Ｌｏｇ１０（ＲａｗＤａｔａ［ｉ］＊２ＧＳｃａｌｅ）−ＰＧＡ
に従って決定され、
ここで、ＣａｌｉｂｒａｔｅｄＤａｔａ［ｉ］は較正されたデータアレイであり、ＲａｗＤａｔａ［ｉ］はモデムから受信されたデータであり、ＧＳｃａｌｅは利得倍率であり、そしてＰＧＡは前記データアレイを収集するために使用されたプログラム可能な利得の増幅器の設定である。
(7)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
較正されたデータアレイ、周波数領域フィルタ関数、および前記較正されたデータアレイ中のエレメント数に基づき、フィルタ補正されたデータアレイを決定するフィルタ補正データアレイ決定モジュールを備える多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(8)(7)のシステムであって、
前記周波数領域フィルタ関数は、１つ以上のアナログフロントエンドフィルタのデバイス特有の周波数領域応答に基づく。
(9)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
時間領域等化フィルタおよび周波数領域等化フィルタのうち１つ以上の影響を低減するフィルタ補正データアレイ決定モジュールを備える多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(10)(9)のシステムであって、
前記フィルタ補正データアレイは、較正されたデータアレイ、１つ以上の時間領域等化器係数、１つ以上の周波数領域フィルタ係数、および前記較正されたデータアレイ中のエレメント数に基づく。
(11)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
遠方端ビットローディングテーブル、遠方端微細利得テーブル、前記遠方端ビットローディングテーブルおよび前記遠方端微細利得テーブルにあるビット数、所要信号対ノイズ比、およびマージンに基づき、遠方端信号対ノイズ比テーブルを推定する遠方端信号対ノイズ比テーブル推定器を備える多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(12)(11)のシステムであって、
前記マージンは、前記遠方端ビットローディングテーブルを決定する際に前記信号対ノイズ比が低減されることになる量に基づく。
(13)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
エコー波形、時間領域反射率波形、および通信チャネル応答のモデルとの比較に基づき、前記ループ長および１つ以上のブリッジタップの存在の推定を決定するループ長およびブリッジタップ推定モジュールを備える多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(14)(13)のシステムであって、
前記推定は、誤差関数を最小化するループ長およびブリッジタップ長に基づき決定される。
(15)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
無使用チャネルノイズ量および平均２乗誤差の最小化に基づき通信リンク上の妨害を決定する妨害推定モジュールを備える多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(16)(15)のシステムであって、
前記最小化は、障害物の電力および白色ノイズの電力を変えることに基づく。
(17)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
チャネルノイズを含むアレイ、前記アレイの２次差、および１つ以上の搬送波周波数の閾値との比較に基づき、１つ以上のＡＭ障害物の存在を決定するＡＭ障害物推定モジュールを備える多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(18)(17)のシステムであって、
前記推定モジュールは、検出されたＡＭ障害物に対応する１つ以上のトーン番号を含むアレイを出力する。
(19)(17)のシステムであって、
前記推定モジュールは、検出されたＡＭ障害物の電力レベルを含むアレイを出力する。
(20)(17)のシステムであって、
前記推定モジュールは、検出されたＡＭ障害物の数を表す数を出力する。
(21)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
チャネルノイズを含むアレイ、前記アレイの２次差、および１つ以上の搬送波周波数と閾値との比較に基づき、１つ以上のＥＭＩ障害物の存在を決定するＥＭＩ障害物推定モジュールを備える多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(22)(17)のシステムであって、
前記推定モジュールは、検出されたＥＭＩ障害物に対応する１つ以上のトーン番号を含むアレイを出力する。
(23)(17)のシステムであって、
前記推定モジュールは、検出されたＥＭＩ障害物の電力レベルを含むアレイを出力する。
(24)(17)のシステムであって、
前記推定モジュールは、検出されたＥＭＩ障害物の数を表す数を出力する。
(25)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
推定された最大データ転送速度および１つ以上の障害物に起因するＳＮＲ低減に基づき、転送速度劣化を推定する転送速度劣化推定モジュールを備える多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(26)(25)のシステムであって、
前記転送速度推定は、無使用チャネルノイズを含むアレイ、クロストークもＡＭ／ＥＭＩ障害物も無い無使用チャネルノイズを含むアレイ、ＳＮＲメドレー、マージン、フレーム化モード、符号化利得、ＳＮＲテーブルにあるエレメント数、およびデータ転送速度にも基づく。
(27)多数搬送波通信回線特性付けシステムであって：
チャネル減衰量、無使用チャネル上のノイズ、マージン、フレーム化モードについての情報、符号化利得、およびＳＮＲテーブルに基づき、通信チャネルのためのデータ転送速度を推定するデータ転送速度推定モジュールを備える多数搬送波通信回線特性付けシステム。
(28)(27)のシステムであって、
前記推定は、ＳＮＲ上にビットローディングを実行することに基づく。
(29)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
ＣＯモデムおよびＣＰＥモデムの１つ以上から受信されるデータを後処理すること；および
前記通信リンクの前記特性を決定するために前記データを解釈すること；
を含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(30)(29)の方法であって、
前記後処理は、較正、フィルタ補正、ビットと利得のテーブルからのＳＮＲメドレーの決定、およびデータ転送速度変換のうちの少なくともひとつを含む。
(31)(29)の方法であって、
前記データ解釈は、ループ特性付け、妨害物検出、データ減少推定、およびデータ転送速度推定のうちの少なくとも一つを含む。
(32)(29)の方法であって、
前記通信リンクは、デジタル加入者線通信システム、ディスクリートマルチトーン通信システム、または離散型ウェーブレットマルチトーン通信システムのうち少なくとも一つの一部であり、前記ＣＯモデムまたは前記ＣＰＥモデムの１つ以上から取得されるデータに基づき前記通信リンクについて視覚的にディスプレイ可能なデータが出力される。
(33)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
データアレイ、前記データアレイにあるエレメント数、プログラム可能な利得の増幅器の設定、および倍率に基づき、データを較正することを含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(34)(33)の方法であって、
前記較正されたデータは：
ＣａｌｉｂｒａｔｅｄＤａｔａ［ｉ］
＝１０＊Ｌｏｇ１０（ＲａｗＤａｔａ［ｉ］＊２ＧＳｃａｌｅ）−ＰＧＡ
に従って決定され、
ここで、ＣａｌｉｂｒａｔｅｄＤａｔａ［ｉ］は較正されたデータアレイであり、ＲａｗＤａｔａ［ｉ］はモデムから受信されたデータであり、ＧＳｃａｌｅは利得倍率であり、そしてＰＧＡは前記データアレイを収集するために使用されたプログラム可能な利得の増幅器の設定である。
(35)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
較正されたデータアレイ、周波数領域フィルタ関数、および前記較正されたデータアレイにあるエレメント数に基づき、フィルタ補正されたデータアレイを決定することを含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(36)(35)の方法であって、
前記周波数領域フィルタ関数は、１つ以上のアナログフロントエンドフィルタのデバイス特有の周波数領域応答に基づく。
(37)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
時間領域等化フィルタおよび周波数領域等化フィルタの１つ以上の影響を低減することに基づき、フィルタ補正されたデータアレイを決定することを含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(38)(37)の方法であって、
前記フィルタ補正されたデータアレイは、較正されたデータアレイ、１つ以上の時間領域等化器係数、１つ以上の周波数領域フィルタ係数、および前記較正されたデータアレイにあるエレメント数に基づく。
(39)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
遠方端ビットローディングテーブル、遠方端微細利得テーブル、前記遠方端ビットローディングテーブルおよび前記遠方端微細利得テーブルにあるビット数、所要信号対ノイズ比、およびマージンに基づき、遠方端信号対ノイズ比テーブルを推定することを含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(40)(39)の方法であって、
前記マージンは、前記遠方端ビットローディングテーブルを決定する際に、前記信号対ノイズ比が低減されることになる量に基づく。
(41)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
エコー波形、時間領域反射率波形、および通信チャネル応答とモデルとの比較に基づき、ループ長およびブリッジタップを推定することを含む、
多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(42)(41)の方法であって、
前記推定は、誤差関数を最小化するループ長およびブリッジタップ長に基づき決定される。
(43)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
無使用チャネルノイズ量および平均２乗誤差の最小化に基づき通信リンク上の妨害を推定することを含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(44)(43)の方法であって、
前記最小化は、障害物の電力および白色ノイズの電力を変えることに基づく。
(45)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
チャネルノイズを含むアレイ、前記アレイの２次差、および１つ以上の搬送波周波数と閾値との比較に基づき、１つ以上のＡＭ障害物の存在を推定することを含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(46)(45)の方法であって、
検出されたＡＭ障害物に対応する１つ以上のトーン番号を含むアレイを出力することを更に含む。
(47)(45)の方法であって、
検出されたＡＭ障害物の電力レベルを含むアレイを出力することを更に含む。
(48)(45)の方法であって、
検出されたＡＭ障害物の数を表す数を出力することを更に含む。
(49)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
チャネルノイズを含むアレイ、前記アレイの２次差、および１つ以上の搬送波周波数の閾値との比較に基づき、１つ以上のＥＭＩ障害物の存在を推定することを含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(50)(49)の方法であって、
検出されたＥＭＩ障害物に対応する１つ以上のトーン番号を含むアレイを出力することを更に含む。
(51)(49)の方法であって、
検出されたＥＭＩ障害物の電力レベルを含むアレイを出力することを更に含む。
(52)(49)の方法であって、
検出されたＥＭＩ障害物の数を表す数を出力することを更に含む。
(53)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
推定された最大データ転送速度および１つ以上の障害物に起因するＳＮＲ低減に基づき転送速度劣化を推定することを含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(54)(53)の方法であって、
前記転送速度推定は、無使用チャネルノイズを含むアレイ、クロストークもＡＭ／ＥＭＩ障害物も無い無使用チャネルノイズを含むアレイ、ＳＮＲメドレー、マージン、フレーム化モード、符号化利得、ＳＮＲテーブルにあるエレメント数、およびデータ転送速度にも基づく。
(55)多数搬送波通信リンクを特性付ける方法であって：
チャネル減衰量、無使用チャネル上のノイズ、マージン、フレーム化モードについての情報、符号化利得、およびＳＮＲテーブルに基づき通信チャネルのためのデータ転送速度を推定することを含む、多数搬送波通信リンクを特性付ける方法。
(56)(55)の方法であって、
前記推定は、ＳＮＲ上にビットローディングを実行することに基づく。
(57)多数搬送波通信リンクを特性付けるための情報を含む情報記憶媒体であって：
ＣＯモデムおよびＣＰＥモデムの１つ以上から受信されるデータを後処理する情報；および
前記通信リンクの前記特性を決定するために前記データを解釈する情報；
を含む情報記憶媒体。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明による代表例の回線特性付けシステムを図解する。
【図２】  図２は、本発明による、較正されたデータを決定する代表例の方法を図解する。
【図３】  図３は、本発明による、フィルタ補正されたデータを決定する代表例の方法を図解する。
【図４】  図４は、本発明による、時間領域フィルタと周波数領域フィルタの影響を低減する代表例の方法を図解する。
【図５】  図５は、本発明による、遠方端ＳＮＲテーブルを決定する代表例の方法を図解する。
【図６】  図６は、本発明による、実際のデータ転送速度を決定する代表例の方法を図解する。
【図７】  図７は、本発明による代表例のループ長モデルを図解する。
【図８】  図８は、本発明による、ループ長およびブリッジタップ長を決定する代表例の方法を図解する。
【図９】  図９は、本発明による、クロストーク検出プロセスの代表例の動作を図解する。
【図１０】  図１０は、本発明による、障害情報を決定する代表例の方法を図解する。
【図１１】  図１１は、ＡＭ／ＥＭＩ妨害パターンの代表例の電力スペクトルを図解する。
【図１２】  図１２は、本発明に従って決定された図１１の電力スペクトルの２次導関数を図解する。
【図１３】  図１３は、本発明による、ＡＭ／ＥＭＩ障害物の数を決定する代表例の方法を図解する。
【図１４】  図１４は、本発明による、転送速度劣化推定を決定する代表例の方法を図解する。
【図１５】  図１５は、本発明による、推定されたデータ転送速度を決定する代表例の方法を図解する。
【図１６】  図１６は、本発明による、通信リンク特性を決定する代表例の機能の総括を図解する。
【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】
0004694093.tif 000028
【図１３】
0004694093.tif 000029
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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