(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワークにおいて、アナログ・レベルのデジタル・レベルへのマッピングに影響を与える、デジタル損失の不明瞭性を解決するための、トレーニング・モードで使用する適応デジタル障害学習（ＤＩＬ）シーケンスを生成する方法であって、
デジタル損失不明瞭性の事前知識を使用して、一対のデジタル損失不明瞭性についての特徴オクテットを識別する工程と、
少なくとも一部はノイズ分散に基づいて、前記特徴オクテットの伝送コピー数を決定する工程と、
通信ネットワークにおいてアナログ・レベルのデジタル・レベルへのマッピングに影響を与えるデジタル損失の不明瞭性を解決するための、トレーニング・モードで使用する適応ＤＩＬシーケンスを生成するために、前記特徴オクテットの伝送コピー数を使用して標準ＤＩＬシーケンスを修正する工程と、
からなる方法。
【請求項２】
更に、アナログの線走査段階の間にノイズ分散を得る工程からなる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に、デジタル・レベル間の最小距離を識別する工程と、
少なくとも一部は前記ノイズ分散と最小距離に基づいて、前記特徴オクテットの伝送コピー数を決定する工程と、
からなる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
更に、エラー動作を選択する工程と、
少なくとも一部は前記ノイズ分散と最小距離と誤差性能に基づいて、前記特徴オクテットの伝送コピー数を決定する工程と、
からなる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
通信ネットワークにおいてアナログ・レベルのデジタル・レベルへのマッピングに影響を与えるデジタル損失の不明瞭性を解決するための、トレーニング・モードで使用する適応デジタル障害学習（ＤＩＬ）シーケンスを生成する装置であって、
デジタル損失不明瞭性の事前知識を使用して、一対のデジタル損失不明瞭性についての特徴オクテットを識別すべく構成された特徴オクテット・ロケータと、
少なくとも一部はノイズ分散に基づいて、前記特徴オクテットの伝送コピー数を決定すべく構成されたコピー論理と、
通信ネットワークにおいてアナログ・レベルのデジタル・レベルへのマッピングに影響を与えるデジタル損失の不明瞭性を解決するための、トレーニング・モードで使用する適応ＤＩＬシーケンスを生成するために、前記特徴オクテットの伝送コピー数を使用して標準ＤＩＬシーケンスを修正すべく構成されたシーケンス修正器と、
からなる装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は一般に、通信ネットワークにおける障害の検出および補償に関し、より具体的には通信ネットワークにおけるデジタル損失を検出および補償するための方法および装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
モデムは、二値データを変調アナログ信号に変換し、その信号は、一般に公衆交換電話回線網（ＰＳＴＮ）等の、音声伝送用に設計された設備を介して伝送される。従来のモデムは、殆どの伝送に際しての信号はデジタル形式であるが、ＰＳＴＮを純粋なアナログ・チャネルとして取り扱うのに対して、パルス・コード変調（ＰＣＭ）モデムは、殆どのネットワークがデジタルであり、中央サイト・モデム（たとえばインターネット・サービス・プロバイダおよびオンライン・サービス）がデジタル接続（たとえば北米Ｔ１（Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔ１）または欧州Ｅ１（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｅ１）デジタル接続）を介してＰＳＴＮに接続されるという事実を利用している。
【０００３】
中央サイトのＰＣＭモデムは、多様な符号器復号器（ＣＯＤＥＣ）の出力レベルに対応して、オクテットまたはポイントとも呼ばれる８ビットのデジタル・ワードを伝送する。中央局またはデジタル・ループ・キャリア（ＤＬＣ）では、オクテットがアナログ・レベルに変換され、アナログ・ループを介してエンド・ユーザ・モデムに伝送されて、そのエンド・ユーザ・モデムが等化デジタル・レベルを元の伝送されたオクテットにマッピングする。しかし、デジタル・ネットワークにおけるデジタル損失（ＤＬ）および／または不正ビット信号（ＲＢＳ）を含むデジタル障害により、オクテットは伝送時に破損する場合がある。この破損により、一般に中央局またはＤＬＣで修正レベルが生成され、これがエンド・ユーザ・モデムによって受け取られて処理された結果、中央サイト・モデムによって伝送された本来のオクテットに対応する等化デジタル・レベルが正確に生成し得ないマッピングを生じてしまう。
【０００４】
デジタル・ネットワークに導入された障害の悪い影響を緩和するために、モデム・トレーニング・モード時に障害が識別される。一般に、モデム・トレーニング・モードには、通信ネットワークにおける障害または障害の組合せを検出するためにエンド・ユーザ・モデムによって解析される、中央サイト・モデムとエンド・ユーザ・モデムとの間でのトレーニング・ポイント・シーケンスまたはデジタル障害学習（ＤＩＬ）シーケンスの伝送が含まれる。これらのエンド・ユーザ・モデムによって識別された障害または障害の組合せは、その後、伝送時に導入されたデジタル障害の補償に使用される。したがって、通信ネットワークのデジタル・ネットワークによって導入された障害を検出および補償するための方法および装置が望まれる。
【０００５】
以下、本発明について、同様な符号が同様な要素を示す添付の図面と共に述べる。
（好ましい実施形態例の詳細な説明）
図１は、本発明の好ましい実施形態例に従って構成されたエンド・ユーザ・モデム１０４を有する通信ネットワーク１００を示す図である。通信ネットワーク１００には、公衆交換電話回線網（ＰＳＴＮ）１１６を介して８ビットのデジタル・ワードすなわちオクテットを伝送すべく構成された送信機（Ｔｘ）１１２を有する、中央サイト・モデム１０８が含まれる。送信機１１２によって送信されたオクテットは、Ａ法則またはμ法則コーディング等のオクテット・コーディング・スキームに従って、エンド・ユーザ・モデム１０４に接続された中央局１２０の符号器復号器１１８（ＣＯＤＥＣ）によってアナログ・レベルに変換される。ＣＯＤＥＣ１１８によって変換されたアナログ・レベルは、アナログ・ループ１２４を介してエンド・ユーザ・モデム１０４に伝送され、ここでアナログ・レベルは等化デジタル・レベルにマッピングされる。エンド・ユーザ・モデム１０４は、アナログ回線プローブ段階中に取得されたノイズ分散を使用して、適応デジタル障害学習（ＤＩＬ）シーケンスを生成すべく構成される。このＤＩＬシーケンスは、次のアナログ・レベルの等化デジタル・レベルへのマッピングに悪い影響を与える、デジタル損失の不明瞭性を解決するために、トレーニング・モードで使用される。
【０００６】
デジタル損失の不明瞭性は、一般に、ｘ−ｄＢ損失と（ｘ＋Ａｍｂ＿ｄ）−ｄＢ損失対との間で生じるものであり、ここで不明瞭性オフセット（Ａｍｂ＿ｄ）はゼロよりも大きい所定の定数であり、不明瞭性ベース（ｘ）はゼロよりも大きく不明瞭性オフセットよりも小さい。ｘ−ｄＢ損失および（ｘ＋Ａｍｂ＿ｄ）−ｄＢ損失対は、エンド・ユーザ・モデムがこの２つの値を区別し得ないような不明瞭性を生じさせる場合がある。不明瞭性オフセット（Ａｍｂ＿ｄ）の変化により、デジタル損失不明瞭性の異なるセットが生じ、デジタル損失不明瞭性のそれぞれのセットについて、少なくとも１つのオクテットが存在し、これを使用して不明瞭性を解決することが可能である。このようなオクテットを本明細書では特徴オクテットと呼ぶ。たとえば、Ａ法則コーディング・スキームを使用する通信ネットワークでは、不明瞭性オフセット６．０２ｄＢに対して１セットのデジタル損失不明瞭性が存在し、ここで特徴オクテットは第２のコード・セグメントからの１オクテットであり、好ましくは第２のコード・セグメントからの３１番目のオクテット（すなわちＵＣＯＤＥ３１）である。
【０００７】
デジタル損失ペア間の不明瞭性を解決するために、エンド・ユーザ・モデム１０４はデジタル損失不明瞭性の各セットについて特徴オクテットを識別する。デジタル損失ペアについての特徴オクテットが見出されると、チャネル・ノイズを許容するのに十分な、好ましくはノイズ分散に適応する特徴オクテットのいくつかの伝送コピーを使用して、適応ＤＩＬシーケンスが生成される。エンド・ユーザ・モデム１０４の適応ＤＩＬシーケンス生成器１２８が特徴オクテットを識別し、アナログ・ループ１２４から受け取ったアナログプローブ信号１３２を使用して、特徴オクテットを備えた適応ＤＩＬシーケンス１４０が生成される。適応ＤＩＬシーケンス１４０は、中央サイト・モデム１０８への伝送用に、エンド・ユーザ・モデム１０４の送信機１４４に提示される。中央サイト・モデム１０８が適応ＤＩＬシーケンス１４０を受け取ると、適応ＤＩＬシーケンス１４０によって規定されたオクテットは、その後モデム・トレーニングまたはＤＩＬプロセス時に中央サイト・モデム１０８によってエンド・ユーザ・モデム１０４に伝送される。
【０００８】
図２を参照すると、図１の適応ＤＩＬシーケンス生成器１２８がより詳細に示されている。一般に、適応ＤＩＬシーケンス生成器１２８は、デジタル損失不明瞭性の事前知識を使用して特徴オクテット（ＯＣＴ１）を識別し、特徴オクテットの伝送コピー数（Ｍｆ）を決定し、適応ＤＩＬシーケンスを生成するための特徴オクテットの伝送コピー数を使用して基本ＤＩＬシーケンスを修正する。特徴オクテットは特徴オクテット・ロケータ２０４によって識別され、特徴オクテット・ロケータは不明瞭性オフセット（Ａｍｂ＿ｄ）を受け取り、この値で特徴オクテット検索ルーチンを実行するが、この一例が図３に示されている。特徴オクテット検索ルーチンは、重要な出力レベルを備えた特徴オクテット、好ましくは特徴オクテットの特定セットの中で最も強い出力レベルを備えた特徴オクテットを識別すべく構成されることが好ましい。たとえば、６．０２ｄＢの不明瞭性オフセットおよびＡ法則コーディング・スキームが与えられると、第２のコード・セグメントからの３１番目のオクテットが好ましい距離特性を有する（すなわち、ＵＣＯＤＥ  ３１とＵＣＯＤＥ  ３０との間の距離が２であり、ＵＣＯＤＥ  ３１とＵＣＯＤＥ  ３２との間の距離が３である）場合、第２のコード・セグメントからの３１番目のオクテット（すなわちＵＣＯＤＥ  ３１）が好ましい特徴オクテットとなる。
【０００９】
図３を参照すると、特徴オクテット検索ルーチン３００はインデックス（ｊ）の初期設定で始まる。インデックスはオクテットＵＣＯＤＥ（Ｊｍａｘ）３０４に初期設定されることが好ましく、最も好ましくはこのポイントの伝送出力が依然として好ましい領域内にあるべく１２８よりも小さいオクテットＵＣＯＤＥ値に初期設定される。インデックス３０４の初期設定後、ルーチン３００はアナログ減衰値（Ａ）３０８を算出し、以下の式を使用して同じ損失量に基づいてデジタル減衰値３１２を算出する。
【００１０】
【数１】
0004809571.tif 000002
【数２】
0004809571.tif 000003
上式で、ＰＣＭ＿ＬＶＬ（ｉ）は、入力オクテット（ｉ）が与えられた通信ネットワーク回線カードにおいてデジタル−アナログ・オペレーションを実行することで得られるコーディング・レベルであり、ＤＬ＿ＦＵＮ（ｘ，ｙ）は、デジタル損失ｘｄＢで入力オクテット（ｙ）を出力オクテット（ｚ）にマッピングするためのデジタル損失関数である。アナログ減衰値およびデジタル減衰値がそれぞれ数式（１）および数式（２）を使用して得られると、これら２つの値の比較オペレーション３１６が実行される。アナログ減衰値がデジタル減衰値に等しい場合、ルーチン３００によって特徴オクテットの位置が決められず、インデックスは減分され３２０、第２のアナログ減衰値が算出され３０８、第２のデジタル減衰値が算出されて、等しくない減衰値が見つかるまで（すなわちＡ≠Ｂ）ルーチン３００によって比較オペレーション３１６が実行される。例に示されるように、第２のコード・セグメントからの３１番目のオクテット（すなわちＵＣＯＤＥ  ３１）は、このルーチンを使用して特徴オクテットとして識別される。
【００１１】
図２を参照すると、特徴オクテット・ロケータ２０４が特徴オクテットをいったん決定すると、その特徴オクテットは最小距離算出器２０８に提供される。最小距離算出器２０８は、コーディング・レベル間の最小距離（ｄｍｉｎ）を決定するために、特徴オクテット・ロケータ２０４および不明瞭性オフセット（Ａｍｂ＿ｄ）によって識別された特徴オクテットを使用する。最小距離算出器２０８は、最小距離（ｄｍｉｎ）を決定するために以下のオペレーションを実行する。
【００１２】
【数３】
0004809571.tif 000004
上式で、ＰＣＭ＿ＬＶＬおよびＤＬ＿ＦＵＮは、数式（１）および数式（２）を参照しながら前述した関数である。この最小距離（ｄｍｉｎ）は、最小距離算出器２０８によって、デジタル損失検出の信頼性を向上させる伝送コピー数（Ｍｆ）を選択するためのコピー論理２１２に提供される。
【００１３】
最小距離（ｄｍｉｎ）に加えて、コピー論理２１２は、一般にアナログ回線プローブ段階と呼ばれるモデム起動オペレーションの第１段階中に得られたノイズ分散（σ２）も受け取る。アナログ回線プローブアナライザ２１６は、当分野で知られた多くの技法のうち１つを使用して、ノイズ分散を生成する。たとえばノイズ分散は、参照のために本明細書に援用された、１９９１年９月１０日にユボーグル等（Ｅｙｕｂｏｇｌｕ  ｅｔ  ａｌ）に付与された「Ｌｉｎｅ  Ｐｒｏｂｉｎｇ  Ｍｏｄｅｍ」という名称の米国特許第５０４８０５４号に記載された方法および装置を使用して生成することが可能である。ノイズ分散がアナログ回線プローブアナライザ２１６から入手可能となり、最小距離が最小距離算出器２０８から受け取られると、コピー論理２１２は、信頼し得るデジタル損失検出を提供する伝送コピー数を決定すべく構成される。
【００１４】
コピー論理２１２は、エンド・ユーザ・モデムによって使用されるコーディング・レベル推定器および検出器の誤差性能（Ｐｅ）を含むいくつかの要因に基づいて、伝送コピー数を選択する。本発明では、図５に示されたコーディング・レベル推定器および検出器４０４を含み、この詳細な説明で表された範囲および精神を逸脱することのない任意のタイプのコーディング・レベル検出器が使用可能であり、その誤差性能は次のように表し得る。
【００１５】
【数４】
0004809571.tif 000005
上式で、Ｍｆは誤差性能を生成するために使用されるオクテットの伝送コピー数であり、Ｑ（ｘ）は以下のようなガウスエラー関数である。
【００１６】
【数５】
0004809571.tif 000006
信頼し得るコーディング・レベルを検出するためには、０．００１以下の誤差性能が好ましい（すなわちＰｅ＜＝０．００１）であることがわかっているが、この値は特定の応用例の場合には所望どおりに変更可能である。誤差性能が０．００１の場合、数式（４）の不等式は次のように解かれる。
【００１７】
【数６】
0004809571.tif 000007
結果は以下のようになる。
【００１８】
【数７】
0004809571.tif 000008
数式（７）の関係を使用して、コピー論理２１２は不等式を満たす伝送コピー数（Ｍｆ）を選択する。次にこのＭｆ値が、適応ＤＩＬシーケンスを生成するためにシーケンス修正器２２０に提示される。
【００１９】
シーケンス修正器２２０は、好ましくは何らかの一般障害検出を提供すべく設計された標準ＤＩＬシーケンス２２４を修正することによって、適応ＤＩＬシーケンスを生成する。標準ＤＩＬシーケンス２２４の設計は、たとえば付録Ａの表１に示された標準ＤＩＬシーケンスディスクリプタを含む、任意数のＤＩＬシーケンス設計であってよい。（参照のために本明細書に援用された、１９９８年９月、ＩＴＵ電気通信標準化部門の「Ａ  ＤＩＧＩＴＡＬ  ＭＯＤＥＭ  ＡＮＤ  ＡＮＡＬＯＧＵＥ  ＭＯＤＥＭ  ＰＡＩＲ  ＦＯＲ  ＵＳＥ  ＯＮ  ＴＨＥ  ＰＵＢＬＩＣ  ＳＷＩＴＣＨＥＤ  ＴＥＬＥＰＨＯＮＥ  ＮＥＴＷＯＲＫ  （ＰＳＴＮ）  ＡＴ  ＤＡＴＡ  ＳＩＧＮＡＬＬＩＮＧ  ＲＡＴＥＳ  ＯＦ  ＵＰ  ＴＯ  ５６０００  ＢＩＴ／Ｓ  ＤＯＷＮＳＴＲＥＡＭ  ＡＮＤ  ＵＰ  ＴＯ  ３３６００  ＢＩＴ／Ｓ  ＵＰＳＴＲＥＡＭ」に示されたＤＩＬディスクリプタおよび関連する考察を参照）。シーケンス修正器２２０は、標準ＤＩＬシーケンス２２４を受け取り、特徴オクテット・ロケータ２０４によって提供された特徴オクテットの伝送コピー数を挿入する。適応ＤＩＬシーケンスはこの挿入プロセスの結果であり、デジタル損失の不明瞭性の解決を支援する設計を有する。たとえば、適応ＤＩＬシーケンスは、ノイズ分散が約５０．４８２（すなわち、公称伝送信号出力が−１２ｄＢｍの場合、信号対雑音比が３７ｄＢにほぼ等しい）の場合、不明瞭性オフセット６．０２に対するＡ法則コーディング・スキームでのデジタル損失の不明瞭性がほぼ解決されるプロセスで使用可能である。付録Ａの表１に示された標準ＤＩＬシーケンスディスクリプタから適応されたこの適応ＤＩＬシーケンスは、付録Ａの表２に示されている。表２の適応ＤＩＬシーケンスは、特徴オクテット３１に対して３０７２のコピーを有する。
【００２０】
図１を参照すると、中央サイト・モデム１０８がエンド・ユーザ・モデム１０４から適応ＤＩＬシーケンス１４０を受け取った後、適応ＤＩＬシーケンスを含むオクテットは、中央サイト・モデム１０８によってＰＳＴＮ  １１６およびアナログ・ループ１２０を介して伝送される。エンド・ユーザ・モデム１０４の受信機（Ｒｘ）１３６は、適応ＤＩＬシーケンスを含むオクテットをアナログ信号として受け取り、この信号を、デジタル接続およびアナログ・ループによって導入された振幅および遅延の両方のひずみを補償する等化器を介して渡す。等化された受信機１３６の出力１４８は、アナログ・ループ１２４に示されたような適応ＤＩＬシーケンスのアップスケーリングされた推定値であり、数学的に以下のように示し得る。
【００２１】
【数８】
0004809571.tif 000009
上式で、ｙｊは等化器出力１４８、ｘｊは回線カード出力でのコーディング・レベル、ｗｊはノイズ分散（σ２）での付加的なホワイト・ガウス・ノイズ、ならびにｇｍはデジタル・ネットワークでのデジタル損失に関する、図４を参照しながら以下で論じるようなデジタル損失検出器によって識別されるスケーリング因子である。この等化出力１４８は、それぞれデジタル損失検出および非線形検出のためにデジタル損失検出器１５２および非線形検出器１５６に提供される。
【００２２】
図４を参照すると、等化出力（ｙｒｅｆ，０，．．．ｙｒｅｆ，ｊ，．．．；ｙ１，０，．．．，ｙ１，ｊ，．．．；ｙ２，０，．．．，ｙ２，ｊ，．．．；．．．；ｙＮ−１，０，．．．ｙＮ−１，ｊ，．．．；ｙｆ，０，．．．ｙｆ，ｊ，．．．）１４８を受け取り、Ｎオクテット、基準オクテット（ＯＣＴｒｅｆ）、および特徴オクテット（ＯＣＴｆ）を処理する、図１のデジタル損失検出器１５２が示されている。言い換えれば、デジタル損失検出器１５２はＮ＋２オクテットを処理している。デジタル損失検出器１５２はＮ＋２オクテットを順次に処理することが好ましいが、この詳細な記述では明瞭さおよび簡潔さを維持するために並列オペレーションが示されている。デジタル損失検出器１５２が等化出力１４８を受け取ると、Ｎ＋２オクテット４０２のそれぞれに関連付けられた出力はコーディング・レベル推定器および検出器４０４に提示され、ここで平均化オペレーションが実行される。コーディング・レベル推定器および検出器４０４の一例は図５に示されている。
【００２３】
図５を参照すると、平均化オペレーションは、Ｔ記号フレームのあらゆる段階についてアナログ・ローカル・ループへの入力のアップスケーリングされた推定値を改良するために、コーディング・レベル推定器および検出器４０４にＴ記号間隔ごとに着信する記号を介して実行され、ここでＴは、帯域内不正ビット信号（ＲＢＳ）の期間に依存する。入力記号ストリームはＴストリームにシリアル・パラレル変換され、各ストリームは、Ｔ記号間隔ごとに着信する記号またはＴ記号フレームの同じ段階中の記号からなる。平均化デバイス４０８は、次に以下のオペレーションを実行する。
【００２４】
【数９】
0004809571.tif 000010
上式で、ｙｊは数式（８）によって与えられるｊ番目の等化器出力記号であり、Ｍはｌ番目の段階の推定値Ｙｌを得るのに使用される記号の合計数である。ｙｊはノイズ分散（σ２）を備えたガウス変数であり、Ｙｌもノイズ分散（σ２）を備えたガウス変数で。ただし、Ｙｌのノイズ分散（すなわちσ２／Ｍ）はｙｊのそれよりも小さい。したがって、Ｙｌは等化器出力（ｙｊ）よりも良い推定値を提供する。コーディング・レベル推定器および検出器４０４は、ほぼすべてのＴ段階についてＴ個の比較的精密な推定値を生成するため、不正ビット信号（ＲＢＳ）によって導入される影響を回避することを支援する。
【００２５】
図４を参照すると、コーディング・レベル推定器および検出器４０４の改良された推定値４０８は、基準スケール生成器４１６によって生成された基準スケール４１２によってダウンスケーリングされる。基準スケール４１２は、適応ＤＩＬシーケンス１４０のトレーニング命令（ＴＯ）オクテットを基準オクテット（ＯＣＴｒｅｆ）および対応する改良推定値３０８
【数１０】
0004809571.tif 000011
として使用し、基準スケール生成器４１６によって生成される。合計で、以下のようにＳ個の基準スケール
【数１１】
0004809571.tif 000012
４１２が帰納的に生成される。
【００２６】
【数１２】
0004809571.tif 000013
等化誤差生成器４２０は、２乗量子化誤差和４２４を計算するために、それぞれ基準スケール４１２
【数１３】
0004809571.tif 000014
および改良推定値４０８を受け取る。それぞれの基準スケール４１２についての量子化誤差和４２４は、以下の式によって決定されたＳ次元誤差ベクトルの各構成要素（Ｅｉ，ｊ）を使用して、Ｓ次元誤差ベクトル
【数１４】
0004809571.tif 000015
として表し得る。
【００２７】
【数１５】
0004809571.tif 000016
上式で、ＰＣＭ＿ＤＡＱ（ｘ）は、アナログ・レベルから、Ａ法則コーディング・スキームでのＡ法則コーディング・レベルなどの、特定コーディング・スキームでの最も近いコーディング・レベルへのアナログ・ループ変換に関連付けられた、回線カードでのデジタル・アナログ量子化関数を実行する。選択されたそれぞれのオクテットについての誤差ベクトル
【数１６】
0004809571.tif 000017
４２４は、特徴オクテット・スイッチ４４０によって累算器４２８に条件付きで提供される特徴オクテット
【数１７】
0004809571.tif 000018
の誤差ベクトルを除いて、累算器４２８に直接提示される。特徴オクテット・スイッチ４４０は、図６を参照しながら次に説明するように、ネットワークＣＯＤＥＣ出力の改良推定値が適度に低いノイズ分散を有するかどうかを示す制御信号（ＣＳＧＡ）に基づいて、特徴オクテットの誤差ベクトルを条件付きで累算器４２８に提供する。ネットワークＣＯＤＥＣ出力の改良推定値が適度に低いノイズ分散を有する場合、特徴オクテット・スイッチ４４０は特徴オクテットの誤差を累算器４２８に結合し、そうでない場合、累算器４２８は誤差項の生成に使用するために特徴オクテットのこの誤差ベクトルを受け取らない。
【００２８】
累算器４２８は、以下の式に従って、Ｓ個の基準スケールに対応するＳ個の誤差項（Ｅ０，Ｅ１，．．．，Ｅｊ，およびＥＳ−１）を生成する。
【００２９】
【数１８】
0004809571.tif 000019
Ｓ個の誤差項は、比較するためおよびＳ個の誤差項の最小誤差を選択するために、スケール・セレクタ４３２に提示される。スケール・セレクタ４３２は、最小誤差を表す予備スケール（ｇｍ’）を生成する。予備スケールは、スケール対損失マッピング器４３６によって予備デジタル損失値（ＤＬｍ’）にもマッピングされる。
【００３０】
予備スケールおよび予備検出デジタル損失は、デジタル損失不明瞭性が特徴オクテットの観察によって適切に解決されないと判断された場合に、修正を必要とすることがある。したがって、スケール修正スイッチ４４２およびデジタル損失修正スイッチ４４４には、特徴オクテットの観察によってデジタル損失不明瞭性を解決する妥当性を示す第２の制御信号（ＣＳＧＢ）が提供される。さらに、図６の制御信号生成器を参照しながら以下で論じるように、この妥当性はチャネル非線形性要因およびＣＯＤＥＣによって強制される出力制約に関することが好ましい。デジタル損失不明瞭性が特徴オクテットの観察によって適切に解決されないことが決定した場合、予備スケール信号および予備検出デジタル損失信号は、最良のスケール（ｇｍ）および検出損失（ＤＬｍ）を生成するために、乗算器４４８および加算器４５２によって以下のように修正される。
【００３１】
【数１９】
0004809571.tif 000020
【数２０】
0004809571.tif 000021
そうでなければ、予備スケール信号および予備検出デジタル損失信号は修正されず、その後最良のスケールおよび検出損失として使用される。
【００３２】
図６を参照すると、制御信号生成器１６０は、受信機等化器の性能を反映する平均２乗残余誤差（ＭＳＥ）６０４を含む３つの制御信号（ＣＳＧＡ、ＣＳＧＢ、およびＣＳＧＣ）を生成するために、複数の入力を受け取る。よくトレーニングされた受信機等化器のＭＳＥは、一般に、アナログプローブ段階中に取得されるノイズ分散（σ２）よりも正確であることが理解されよう。したがって、ＭＳＥ  ６０４は、適応ＤＩＬシーケンスに含まれるそれぞれのＴ段階についての特徴オクテットの伝送コピー数（Ｍｆ）に加えて、分散算出器６０８に提供されることが好ましい。分散算出器６０８は、以下の式に従ってノイズ分散（σ２）を算出する。
【００３３】
【数２１】
0004809571.tif 000022
ノイズ分散（σ２）は、図３のコーディング・レベル推定器および検出器の出力３０４で、推定ベクトル
【数２２】
0004809571.tif 000023
に含まれる改良推定値の分散（Ｙｆ，ｊ）を表す。
【００３４】
分散算出器６０８で算出されたノイズ分散は、図４のデジタル損失検出器１５２による特徴オクテット検出の信頼性を決定するために、比較器６１４においてノイズしきい値（ＴＨＤ）６１２と比較される。ノイズしきい値は、特徴オクテットに関連付けられた最小距離（ｄｍｉｎ）と、特徴オクテットに関連付けられたコーディング・レベルを検出するときに使用される図５の検出器の望ましい最大誤差性能を使用して決定し得る。数式（６）および（７）において、０．００１よりも小さいかまたは等しい誤差性能（Ｐｅ）を満たすために、ノイズしきい値を以下の式による最小距離に関連させ得る。
【００３５】
【数２３】
0004809571.tif 000024
たとえば、Ａ法則ネットワークにおいて（ｘ）−ｄＢと（ｘ＋６．０２）−ｄＢのデジタル損失ペア間の不明瞭性を解決するためには、ＵＣＯＤＥ  ３１特徴オクテットでは２２／４３．３４のＴＨＤが望ましい。ノイズ分散がノイズしきい値よりも大きい場合、特徴オクテットの検出は信頼し得ないとみなされる。このような状況では、特徴オクテットの観察に対応する誤差ベクトルはデジタル損失を決定する際に使用すべきでないことを示す、第１の制御信号（ＣＳＧＡ）が生成される（たとえばＣＳＧＡ＝１）。ただし、デジタル損失を決定する際に特徴オクテットの観察を使用すべきでないことがいったん決められると、デジタル損失の不明瞭性（たとえば、Ａ法則コーディング・スキームで不明瞭性が（ｘ）ｄＢと（ｘ＋６．０２）ｄＢの間）を解決するために代替処置が開始されることが好ましい。
【００３６】
デジタル損失の不明瞭性を解決する際に図４のデジタル損失検出器によって代替処置が取られる場合、制御信号生成器１６０は第２の制御信号（ＣＳＧＢ）を生成する。第２の制御信号は、以下の３つの条件が合えば、デジタル損失の不明瞭性を解決する際に代替処置を使用すべく、デジタル損失検出器に命令する。第１に、比較器６１６が、特徴オクテットの観察に対応する誤差ベクトルをデジタル損失の決定に使用すべきではないと決定したことである。第２に、図７の非線形検出器１５６が非線形性（すなわちＮＬ＿ＦＬＡＧ＝０）を見つけていないこと、さらに中央局のＣＯＤＥＣ出力に適用された出力制約が緩和されるかまたはエンド・ユーザ・モデムのオペレーション条件から除去されることである。
【００３７】
政府機関（たとえば連邦通信委員会（ＦＣＣ／Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ））では、ＣＯＤＥＣでの公称伝送出力レベルを規制している（たとえばＦＣＣ規制では、ＣＯＤＥＣ出力が−１０または−１２ｄＢｍを超えてはならない）。ただし、この制約は緩和されており、場合によっては規制本体から除外される。したがって、出力制約の有無を示すために、出力制限インジケータ（ＰＷＲ＿ＬＩＭＩＴ）が提供される。この実施形態例では、出力制限インジケータは、それぞれ出力制約ありまたは出力制約なしを示す２進数「１」または「０」に設定される。出力制限インジケータは、出力制約の有無が不明瞭性を解決するための代替処置の選択に影響を与える場合に提供される。
【００３８】
代替処置が不明瞭性解決に好ましいことが決定されると（たとえば、（ｘ）−ｄＢデジタル損失または（ｘ＋Ａｍｂ＿ｄ）−ｄＢデジタルの選択）、デジタル損失対の損失のうちの１つを一貫して選択することが好ましい。たとえば、（ｘ＋Ａｍｂ＿ｄ）−ｄＢのデジタル損失を補償すべく設計された配列は、たとえ実際のデジタル損失がｘ−ｄＢ損失であっても破損されにくいため、（ｘ＋Ａｍｂ＿ｄ）−ｄＢのデジタル損失を選択することが好ましい。ただし、実際のデジタル損失がｘ−ｄＢデジタル損失である場合に（ｘ＋Ａｍｂ＿ｄ）のデジタル損失を補償するように設計された配列であれば、伝送出力に比例した非線形性（すなわちネットワークＣＯＤＥＣにおける高調波ひずみ）は、伝送出力が設計よりもＡｍｂ＿ｄ  ｄＢだけ強くなるごとに性能が低下することになる。さらに、（ｘ＋Ａｍｂ＿ｄ）のデジタル損失補償によって増加した出力は、前述の出力制約を超えてしまう場合があるので望ましくない。
【００３９】
第３の制御信号（ＣＳＧＣ）は、第１の制御信号（ＣＳＧＡ）および第２の制御信号（ＣＳＧＢ）によって指定された条件に基づき、制御信号生成器１６０によって生成される。より具体的に言えば、第３の制御信号は、特徴オクテットの観察がノイズを考慮することによって使用不可能であること、特徴オクテットが適応ＤＩＬシーケンス内にないこと、過度の非線形性が存在すること、またはＣＯＤＥＣで出力制約が強制されていることを示すインジケーションを提供する。第３の制御信号（ＣＳＧＣ）についての論理式は、以下のように表される。
【００４０】
【数２４】
0004809571.tif 000025
したがって、論理式によって指定された条件が真（すなわち論理「１」）である場合、第３の制御信号は、図７の配列生成器に対して、デジタル損失出力として選択されていないデジタル損失ペアのデジタル損失を補償するために配列設計を修正するように指示を与える。
【００４１】
図７を参照すると、図１の配列生成器１６４がより詳細に示されている。配列生成器１６４は第３の制御信号（ＣＳＧＣ）を受け取り、この信号に基づいて２つの配列設計プロセスのうち１つを選択する。より具体的に言えば、前述の条件に合致するものが何もない（すなわち、特徴オクテットの観察が使用可能であり、特徴オクテットが適応ＤＩＬシーケンス内に存在し、過度の非線形性が存在せず、ＣＯＤＥＣで出力制約が強制されていない）ことを示す第３の制御信号が受け取られた場合、配列生成用に第１の設計プロセスが選択される。
【００４２】
第１の設計プロセスおよび第２の設計プロセスは、第１の構成スイッチ７０４および第２の構成スイッチ７０８を構成することによって選択される。基本のＣＯＤＥＣ配列デザイナ７１２は主として第１の設計プロセスを実行し、好ましくは配列ポイント間の最小距離が以下の関係を満たす基本のＣＯＤＥＣ配列セットを生成する。
【００４３】
【数２５】
0004809571.tif 000026
上式で、βは許容差スケーリング因子である。さらに、基本のＣＯＤＥＣ配列セットは、配列セットの平均出力が所定の制限（すなわちＰＬＩＭＩＴ、すなわちＰａｖ＜＝ＰＬＩＭＩＴ）を超えないように生成される。これら２つのパラメータを満たす基本のＣＯＤＥＣ配列セットが生成されると、送信機配列生成器７１４は、基本のＣＯＤＥＣ配列およびデジタル損失（ＤＬｍ）からＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ配列セットを生成するように構成される。第１の設計プロセスでは、所望のＣＯＤＥＣ配列セットが修正なしに基本の配列セットから生成される。このＣＯＤＥＣ配列セットがエンド・ユーザ・モデムの受信機に送信され、これが、このセットを使用して検出器用のしきい値テーブルを構築する。中央サイト・モデムにも、デジタル・ネットワーク内に発生したデジタル損失を補償するためのＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ配列セットと、それ独自の受取りのために改善された遠端エコー配列性能を達成するためのＣＯＤＥＣ配列セットが提供される。
【００４４】
第３の制御信号が、非線形性が存在すること、出力制約が有効であること、または特徴オクテットの信頼し得る観察が使用不可能であることを示す場合、第１の構成スイッチ６０４および第２の構成スイッチ６０８は、配列生成器１６４を第２の設計プロセス用に構成するように構成される。第２の設計プロセスには、配列設計を制限するための許容差スケーリング因子（β）のスケーリングが含まれる。いったんβが適切にスケーリングされると、数式（１５）で指定された関係および平均出力制限（すなわちＰａｖ＜＝ＰＬＩＭＩＴ）に合致するように、基本のＣＯＤＥＣ配列セットが生成される。この基本のＣＯＤＥＣ配列はその後、所定の不明瞭性オフセット（Ａｍｂ＿ｄ）がデジタル損失値であると想定して、デジタル損失関数（ＤＬ＿ＦＵＮ（ｌｏｓｓ，ｙ））を適用して生じる他の配列セット内のほぼすべてのポイントに対して、基本のＣＯＤＥＣ配列内のほぼすべてのポイントが１対１のマッピング対応関係を有するように配列チューナ７１８によって改良される。たとえば、基本のＣＯＤＥＣ配列セットは以下のように表されると想定する。
【００４５】
【数２６】
0004809571.tif 000027
上式で、Ｑは基本のＣＯＤＥＣ配列セットにおけるポイント数であり、ｃｋはそのポイントのＵＣＯＤＥであり、ｃ１＜ｃ２＜．．．＜ｃＱである。基本のＣＯＤＥ配列セットから選択されたＰ個のポイントを有する改良された配列は、以下のように表すことが可能であり、ここではＰ＜＝Ｑであって、
【数２７】
0004809571.tif 000028
オクテット（ｃ１，ｃｋ２，ｃｋ３，．．．，およびｃｋｐ）は以下を満たす。
【００４６】
【数２８】
0004809571.tif 000029
上式で、所定の不明瞭性オフセットはデジタル損失関数（ＤＬ＿ＦＵＮ）のデジタル損失であると想定される。結果として、他のＰおよびＱのポイント（｛ｃ２，．．．，ｃｋ２−１，ｃｋ２＋１，．．．ｃｋｐ−１，ｃｋｐ＋１，．．．，ｃＱ｝）は基本配列から除去される。除去されるＰおよびＱのポイントは以下を満たす。
【００４７】
【数２９】
0004809571.tif 000030
この例で、６．０２ｄＢの不明瞭性オフセットおよびＡ法則コーディング・スキームが与えられた場合、ゼロ・コード・セグメント（コード・セグメント（０））および第１のコード・セグメント（コード・セグメント（１））に属するポイントのみが６．０２ｄＢのデジタル損失によって破損される改良された配列に対して、基本の検索が容易に実施される。
【００４８】
配列チューナ７１８が基本のＣＯＤＥＣ配列を改良した後、改良された配列セットは所望のＣＯＤＥＣ配列セットとしてエンド・ユーザ・モデムの受信機に送信される。これが改良されたセットを使用して検出器用のしきい値テーブルを構築する。送信機配列生成器７１４は、事前に選択されたデジタル損失を使用してＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ配列セットを生成する。次に、デジタル・ネットワーク内に発生するデジタル損失を補償するために、改良された配列セットから生じたＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ配列セットおよび改良された配列セットが中央サイト・モデムに提供される。配列生成器１６４のこの記述から理解されるように、配列チューニング・デバイス７１８およびスケーリング・デバイス７０４は、デジタル損失検出に存在する潜在的な不明瞭性に対して補償支援を提供する。言い換えれば、ネットワークにおける実際のデジタル損失が（ＤＬｍ＋Ａｍｂ＿ｄ）ｄＢのときに、たとえ検出されたデジタル損失がＤＬｍ  ｄＢであっても、設計された配列は付加的ノイズを許容するのに十分であり、一部のポイント（たとえば、不明瞭性オフセット６．０２ｄＢが与えられたＡ法則コーディング・スキームにおける、ゼロ・コード・セグメント（すなわち、コード・セグメント（０））および第１のコード・セグメント（コード・セグメント（１））からのポイント）にかなりの量の量子化ノイズが存在するとしても、実際のデジタル損失によってほとんど破損されることはない。
【００４９】
図８を参照すると、受信機の等化出力１４８において非線形性を検出すべく構成された図１の非線形検出器が、より詳細に示されている。非線形性を検出するためには、アナログ回線プローブを使用する方法および装置を含むがこれに限定されることのない多数の方法および装置が使用可能であるが、非線形性検出の好ましい方法では、不明瞭性オフセット（Ａｍｂ＿ｄ）を備えた不明瞭性セットとして特徴オクテット以外のオクテットを含む、ＤＩＬシーケンス設計を使用する。これらの非特徴オクテットが選択され、第１のテーブル８０８が第１の非特徴オクテット（ｘ）を含む場合、第２のテーブル８１２は、第１の非特徴オクテット（ｘ）に対応するコーディング・レベルのγ倍である対応するコーディング・レベルを有する非特徴オクテットを含むような、第１のテーブル８０８および第２のテーブル８１２にグループ分けされ、ここでγ＝１０（Ａｍｂ＿ｄ／２０）である。これとは逆に、第２のテーブル８１２が第２の非特徴オクテット（ｙ）を含む場合、第１のテーブル８０８は、第２の非特徴の対応するコーディング・レベルをγで割ったものに等しい対応するコーディング・レベルを有する非特徴オクテットを含む。さらに、第２のテーブル８１２における非特徴オクテットのコーディング・レベルは、それらのポイントの伝送出力が規制された公称伝送出力に近いことを保証するコード・セグメント内にあるかまたはこれに近いことが好ましい。たとえば、Ａ法則コーディング・スキームでは、第４のコード・セグメント（コード・セグメント（４））が、規制された公称伝送出力に近いポイントの伝送出力を提供する。
【００５０】
第１のテーブル８０４および第２のテーブル８１２の非特徴オクテットは、非線形検出器１５６による非線形性検出の基礎を形成する。第１のテーブルの非特徴オクテットに対応するスケーリングされた推定コーディング・レベルの第１の和（Ｚ１）と、第２のテーブルの非特徴オクテットに対応するスケーリングされた推定コーディング・レベルの第２の和（Ｚ２）との比がほぼγに近い値の場合、第１のテーブル８０４からのポイントの推定値が、振幅レベルが大きいことによってより大きなひずみを受けやすいために、非線形性は存在しない。
【００５１】
この比を比較するために、非線形検出器１４８はコーディング・レベル推定器８０４を使用して、期間Ｔのあらゆる段階についてアップスケーリングされたコーディング・レベル推定値を生成する。たとえば、図５のコーディング・レベル推定器５０４がこうした目的に使用できる。コーディング・レベル推定器８０４によって生成されるこれらの推定値は、ＤＩＬプロセス中に動作し、生成されたオクテットが現在のコーディング・レベル推定器出力に対応するソース・オクテットであるように同期化される、同期化されたＤＩＬ基準生成器によって生成されるＵＣＯＤＥに対応する。ＤＩＬ基準生成器によって同期的に生成されたＵＣＯＤＥを使用して、コーディング・レベル推定器によって提供されたコーディング・レベル推定値は、第１のテーブル８２４に関連付けられた第１のＫＥＹ信号生成器（図示せず）によって生成される第１のＫＥＹ信号（ＫＥＹ  １）８２２と、第２のテーブル８２８に関連付けられた第２のＫＥＹ信号生成器（図示せず）によって生成される第２のＫＥＹ信号（ＫＥＹ  ２）８２６とによって制御される、第１の累算スイッチ８２４および第２の累算スイッチ８２０により、第１の累算器８１６および第２の累算器８２０に選択的に提示される。
【００５２】
より具体的に言えば、基準ＵＣＯＤＥが第１のテーブル８０８で見つかった場合、第１のテーブル・スイッチ８２４を閉じてコーディング・レベル推定器８０４の出力を第１の累算器８１６に結合するために、第１のＫＥＹ信号（ＫＥＹ  １）が起動される。さらに、基準ＵＣＯＤＥが第２のテーブル８１２で見つかった場合、第２のテーブル・スイッチ８２８を閉じてコーディング・レベル推定器８０４の出力を第２の累算器８１６に結合するために、第２のＫＥＹ信号（ＫＥＹ  ２）が起動される。第１の累算器８１６および第２の累算器８１６で累算された基準ＵＣＯＤＥは、第１のテーブル８０８から累算された値と第２のテーブル８１２から累算された値との比（すなわちＺ２／Ｚ１）を決定する、比率算出器８３０に提示される。この比率が比較器８３２によって比較され、比率が所定のしきい値に基づいた範囲内であるかどうかが判定される。より具体的に言えば、以下のように判定される。
【００５３】
【数３０】
0004809571.tif 000031
比率が上限および下限より外にあることがわかれば非線形性が存在するということであり、比較器８３２はこうした非線形性を示す信号（たとえばＮＬ＿ＦＬＧ＝１）を生成し、そうでない場合は非線形性がないことを示す信号（たとえばＮＬ＿ＦＬＧ＝０）が生成される。Ａ法則コーディング・スキームでは、第１のテーブル８０８および第２のテーブル８１２用の２つの例示的なテーブルは、以下のように、６．０２の不明瞭性オフセット（Ａｍｂ＿ｄ）の曖昧なデジタル損失を備えたＡ法則コーディング・スキーム用である。
【００５４】
ＴＡＢＬＥ４＝｛６４，６５，７８，７９｝
ＴＡＢＬＥ５＝｛８１，８２，９４，９５｝
図９を参照すると、図１の受信機１３６の本発明に関する構成要素がより詳細に示されている。受信機クロックがネットワーク・クロックと同期していると想定すると、アナログ・ループからのアナログ入力信号９０２が、エコー・キャンセル後に等化器９０４に提供される。以前に示されたように、等化器９０４の等化出力１４８はデジタル損失検出器および非線形性検出器に提供される。さらに、等化出力１４８は、デジタル損失検出器によって発見された最適なスケール（ｇｍ）を使用して、スケールダウン・デバイス９０８によってダウンスケールされる。したがって、スケールダウン・デバイス９０８の出力は、ローカル交換器の回線カード出力の出力とほぼ合致する。決定デバイス９１２は、スケールダウン・デバイス９０８の出力と、図７の配列生成器によって生成されたＣＯＤＥＣ配列を使用するしきい値テーブル生成器によって生成されたしきい値テーブル９１４とを使用する。ＣＯＤＥＣ配列で生成されたしきい値テーブル９１４はデマッパ９１６に提供され、これが適切なデータ・ストリームを生成する。等化器の残余誤差（すなわちＭＳＥ）は、しきい値テーブル９１４からの情報を使用して、決定デバイス９１２への入力９０９を決定デバイス９１２の出力９１０から減じることによっても算出される。
【００５５】
以上の説明から、通信ネットワークのデジタル・ネットワークおよびアナログ・ループによって導入された障害を検出および補償するための方法および装置について述べたことを理解されたい。以上の説明では、例示的な実施形態について述べてきたが、実施形態には多数の変形形態が存在することを理解されたい。最後に、この実施形態は単に好ましい実施形態例であって、いかなる方法でも本発明の範囲、適用可能性、または構成を限定するように意図されたものでないことを理解されたい。むしろ前述の詳細な説明は、当分野の技術者に本発明の好ましい実施形態例を実施する際に便利なロード・マップを提供するものである。好ましい実施形態例に記述された要素の機能および配置構成には、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲を逸脱することなく、様々な変更が可能であることが理解されよう。
【００５６】
付録Ａ
【００５７】
【表１】
0004809571.tif 000032
【００５８】
【表２】
0004809571.tif 000033
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい１実施形態例に従ったエンド・ユーザ・モデムを有する通信ネットワークを示す図。
【図２】本発明の好ましい１実施形態例に従った図１の適応デジタル障害学習（ＤＩＬ）シーケンス生成器を示す図。
【図３】本発明の好ましい１実施形態例に従った図２の特徴オクテット・ロケータによって実行される、特徴オクテット検索ルーチンを示すフローチャート。
【図４】本発明の好ましい１実施形態例に従った図１のデジタル損失検出器を示す図。
【図５】本発明の好ましい１実施形態例に従った図４のコーディング・レベル推定器および検出器を示す図。
【図６】本発明の好ましい１実施形態例に従った図１の制御信号生成器を示す図。
【図７】本発明の好ましい１実施形態例に従った図１の配列生成器を示す図。
【図８】本発明の好ましい１実施形態例に従った図１の非線形検出器を示す図。
【図９】本発明の好ましい１実施形態例に従った図１の受信機を示す図。
【図１】
0004809571.tif 000034
【図２】
0004809571.tif 000035
【図３】
0004809571.tif 000036
【図４】
0004809571.tif 000037
【図５】
0004809571.tif 000038
【図６】
0004809571.tif 000039
【図７】
0004809571.tif 000040
【図８】
0004809571.tif 000041
【図９】
0004809571.tif 000042