(57)【要約】    【課題】  本発明の課題は、無線周波妨害（RFI）による妨害を回避する為の、Quadスペクトル使用したDMTシステムでの最大ビットレートを成し遂げるための方法とシステムを提供することである。    【解決手段】  本発明の実施例を様々に組合せることにより、ビット割当てを最適化し、信号強度スペクトル密度（ＰＳＤ）マスクを妨害することなく短いループ上で送信するために、ノッチ領域の複数ビンを使用する。【選択図】      図１
2005160105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散的マルチトーン(DMT) QUADスペクトルシステムのビットレートを向上する方法において：
１つの信号の信号強度スペクトル密度(PSD)マスクを周波数領域で形成するステップと；
前記ＰＳＤマスク中にある、無線周波妨害（RFI）のノッチ領域を識別するステップと；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域(notched area)にある複数のビン(bins)を決定するステップと；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域を修正するのに必要とする信号強度の減衰量を決定するステップと；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域にある複数のビンを使用不能にするステップ；
とで構成したことを特徴とするビットレートを向上する方法。
【請求項２】
前記信号強度は、レシーバでアナログからデジタルへ変換するＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ中に受信信号を保つ目的で、短距離ループ上の送信用に減衰するように構成したことを特徴とする請求項１記載のビットレートを向上する方法。
【請求項３】
前記信号強度は、長距離ループ上の送信用に減衰するように構成したことを特徴とする請求項２記載のビットレートを向上する方法。
【請求項４】
前記減衰の総合計が13dBであることを特徴とする請求項１記載のビットレートを向上する方法。
【請求項５】
離散的マルチトーン(DMT) QUADスペクトルシステムのビットレートを向上する方法において：
１つの信号の信号強度スペクトル密度（ＰＳＤ）マスクを時間領域で形成するステップと；
所定の周波数で稼動し、特定の周波数にノッチ領域を有する送信フィルタを実行するステップと；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域にある複数のビンを決定するステップと；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域を修正するのに必要とする信号強度の減衰量を決定するステップ；
とで構成したことを特徴とするビットレートを向上する方法。
【請求項６】
前記送信フィルタは、17.664MHzの周波数で稼動するように構成したことを特徴とする請求項５記載のビットレートを向上する方法。
【請求項７】
前記ノッチ領域は、1.8MHz−2.0MHzのノッチ周波数である第1ノッチと、3.5MHz−3.8MHzのノッチ周波数である第2ノッチで構成したことを特徴とする請求項５記載のビットレートを向上する方法。
【請求項８】
前記送信フィルタは、略1.9MHzで浅いノッチを有し、短距離ループ上の送信に用いられるように構成したことを特徴とする請求項５記載のビットレートを向上する方法。
【請求項９】
前記信号強度を0dB削減する時に11dBの減衰量を生成するように構成したことを特徴とする請求項５記載のビットレートを向上する方法。
【請求項１０】
前記浅いノッチを有した前記送信フィルタは、資源が限られたイコライザのための時間領域同等化を向上させるように構成したことを特徴とする請求項８記載のビットレートを向上する方法。
【請求項１１】
離散的マルチトーン(DMT) QUADスペクトルシステムのビットレートを向上する方法において：
無線周波妨害（RFI）に関連するノッチされた複数のビンを決定するステップと；
前記ノッチされたビンに隣接する妨害ビンを識別するステップと；
ダミーのビンを生成するために前記妨害ビンからのデータを利用するステップと；
前記決定したビンの両側に前記ダミーのビンを挿設するステップと；
前記ノッチされたビンのサイドローブエネルギーをキャンセルするために、前記ダミーのビンからのデータを利用するステップ；
とで構成されたことを特徴とするビットレートを向上する方法。
【請求項１２】
前記サイドローブをキャンセルして得られる減衰が13dBであることを特徴とする請求項１１記載のビットレートを向上する方法。
【請求項１３】
更に、無線周波ノッチの全影響を消去するために得られた減衰の全てを加えるステップを含むことを特徴とする請求項１１記載のビットレートを向上する方法。
【請求項１４】
離散的マルチトーン(DMT) QUADスペクトルシステムのビットレートを向上するシステムにおいて：
１つの信号の信号強度スペクトル密度(PSD)マスクを周波数領域で形成する手段と；
前記ＰＳＤマスク中にある、無線周波妨害（RFI）のノッチ領域を識別する手段と；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域にある複数のビンを決定する手段と；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域を修正するのに必要とする信号強度の減衰量を決定する手段と；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域にある複数のビンを使用不能にする手段；
とで構成したことを特徴とするビットレートを向上するシステム。
【請求項１５】
前記信号強度は、レシーバでアナログからデジタルへ変換するＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ中に受信信号を保つ目的で、短距離ループ上の送信用に減衰するように構成したことを特徴とする請求項１４載のビットレートを向上するシステム。
【請求項１６】
前記信号強度は、長距離ループ上の送信用に減衰するように構成したことを特徴とする請求項１５記載のビットレートを向上するシステム。
【請求項１７】
前記減衰の総合計が13dBであることを特徴とする請求項１４記載のビットレートを向上するシステム。
【請求項１８】
離散的マルチトーン(DMT) QUADスペクトルシステムのビットレートを向上するシステムにおいて：
１つの信号の信号強度スペクトル密度（ＰＳＤ）マスクを時間領域で形成する手段と；
所定の周波数で稼動し、特定の周波数にノッチ領域を有する送信フィルタを実行する手段と；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域にある複数のビンを決定する手段と；
前記ＰＳＤマスクのノッチ領域を修正するのに必要とする信号強度の減衰量を決定する手段；
とで構成したことを特徴とするビットレートを向上するシステム。
【請求項１９】
前記送信フィルタは、17.664MHzの周波数で稼動するように構成したことを特徴とする請求項１８記載のビットレートを向上するシステム。
【請求項２０】
前記ノッチ領域は、1.8MHz−2.0MHzのノッチ周波数である第1ノッチと、3.5MHz−3.8MHzのノッチ周波数である第2ノッチで構成したことを特徴とする請求項１８記載のビットレートを向上するシステム。
【請求項２１】
前記送信フィルタは、略1.9MHzで浅いノッチを有し、短距離ループ上の送信に用いられるように構成したことを特徴とする請求項１８記載のビットレートを向上するシステム。
【請求項２２】
前記信号強度を0dB削減する時に11dBの減衰量を生成するように構成したことを特徴とする請求項１８記載のビットレートを向上するシステム。
【請求項２３】
前記浅いノッチを有した前記送信フィルタは、資源が限られたイコライザのための時間領域同等化を向上させるように構成したことを特徴とする請求項１８記載のビットレートを向上するシステム。
【請求項２４】
離散的マルチトーン(DMT) QUADスペクトルシステムのビットレートを向上するシステムにおいて：
無線周波妨害（RFI）に関連するノッチされた複数のビンを決定する手段と；
前記ノッチされたビンに隣接する妨害ビンを識別する手段と；
ダミーのビンを生成するために前記妨害ビンからのデータを利用する手段と；
前記決定したビンの両側に前記ダミーのビンを挿設する手段と；
前記ノッチされたビンのサイドローブエネルギーをキャンセルするために、前記ダミーのビンからのデータを利用する手段；
とで構成されたことを特徴とするビットレートを向上するシステム。
【請求項２５】
前記サイドローブをキャンセルして得られる減衰が13dBであることを特徴とする請求項２４記載のビットレートを向上するシステム。
【請求項２６】
更に、無線周波ノッチの全影響を消去するために得られた減衰の全てを加えるステップを含むことを特徴とする請求項２４記載のビットレートを向上するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常、Discrete MultiTone(DMT) quard spectrum systems(離散マルチトーンQUADスペクトル・システム)のビットレートを向上または最適化する技術に関する。より詳細には本発明は、妨害ノッチ、例えば無線周波妨害（RFI）のノッチ部分で,ビットレートを向上または最適化するための方法とシステムに関する。なお本特許出願は、2003年11月26日に特許出願されたアメリカ仮出願No.60/524,900、「DMT QUADスペクトルシステムにおけるビットレートを最適化するための方法とシステム」の優先権を主張する。またその出願内容は全て本願明細書において引用される。
【背景技術】
【０００２】
インターネットおよび、その他の大容量コンテンツを送る電子通信システムの需要増大につれて、サービス提供者およびそれらのユーザの間でのデータ伝送を容易にするために、信頼性が高く、かつ入手容易な高帯域通信媒体に対する大きな必要性が存在する。その種の通信媒体をユーザが容易に入手できるようにする要求に関して、ユーザに低価格のサービスを提供する方法として、殆どの場所で既に存在する通信インフラを用いることが考えられる。従って、近年このような要求を広く満たすものに、ケーブルテレビ（CATV）および従来の銅線電話システム（普通の電話またはPOTS）の２つが挙げられる。
【０００３】
特に広帯域、或いは「ブロードバンド」データ伝送率で、データ送信するPOTS電話線の利用に関して、多くのデジタル加入者回線（DSL）用標準規格およびプロトコルが提案されている。DSLは、高データ伝送速度で銅線を経由してパケットを送るために、さまざまな時間領域均等化技術を使用して信号をフォーマット化する操作を行なっている。従来のDSLに関する標準技術の一つとして、非対称型デジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）がよく知られており、このＡＤＳＬは、データの上り方向の通信速度を犠牲にして、下り方向（つまりプロバイダーからユーザ方向）で高速通信速度が得られる能力があるために有利であると考えられている。従って最も普通に使用される通信方向で高速通信が可能であることによって、最終ユーザのコストをミニマイズすることが出来る。更にＡＤＳＬは、従来のPOTS、統合サービスデジタル通信網（ISDN）サービス、さらに高速二重（同時の双方向の）デジタルデータサービスを、同様にサポートする単一の撚り線通信ケーブル経由の信号に用いるシステムにも使用可能である。
【０００４】
DSLが新しい広帯域技術の中で最も急速に成長しているのは、十分な理由が存在する。まず第１に、DSLは既存の銅線通信ケーブルのネットワークインフラを利用することが出来ることである。第２に、最高56kbpsのダイヤルアップ接続が殆どのパソコンで使用されている例えばV.34およびV.90のような音声モデムに比べて、DSLは、高帯域通信で384kbpsから6Mbps以上の接続速度を有する常時接続サービスを可能とすることである。さらにDSLは、簡単な据え付け、単純な接続手順、そして優秀なサービス信頼性によって、入手可能である。またDSLの開発成功により、アナログ電話回線を有する誰にでもデジタル・ブロードバンド接続を提供することが可能となった。
【０００５】
地域組織であるアメリカ規格協会（ANSI）、ヨーロッパ通信標準規格学会（ETSI）、そして世界的電気通信組織である国際電気通信連合（ITU）によって、DSLサービスは、次第に標準化されている。例えばADSLのために提唱された標準規格は、国際電気通信連合の電気通信標準化部会（ITU-T）により定められている。最初の、よく利用されているADSL標準規格は、ITU-T勧告G.992.1−「非対称デジタル加入者回線（ADSL）トランシーバ」で規定されており、この規定はいずれも本願明細書でそのまま引用される。第２の、より最近提案された標準規格は、G.992.2または『G.lite』標準規格である。そして、更にITU-T勧告G.992.2 ―「分波器を用いない非対称デジタル加入者回線（ADSL）トランシーバ」があり、これも又、本願明細書においてそのまま引用される。このG.lite標準規格は、主に分波器を用いない環境で稼動するために仕様変更した（すなわち、音声トラヒックをデジタルデータトラヒックから切り離す、リモートユーザ端にある分波器を用いない環境下での使用）、G.992.1標準規格の異型である。
【０００６】
これらのDSL標準規格は、電話局（CO）と顧客の通信端末（CPE）を結び、さまざまなネットワーク（例えばDSLサービス提供者、バーチャル専用ネットワーク（VPN）またはインターネット）へ接続するデータ通信プロトコルを定めている。さまざまな形式のデジタルデータ（例えば音声、ビデオおよびデータ）を、DSL技術を使用して搬送することが出来る。音声搬送のために、DSL装置は一般加入電話網（PSTN）に接続されている。またビデオおよびデータの搬送のために、DSL装置はインターネットサービスプロバイダー（ISP）を経由してインターネットを使用する。DSL（VoDSL）経由の音声伝送は、コンピュータからコンピュータ、コンピュータから電話、そして電話から電話へ、統合アクセスデバイス（IAD）を使用して音声伝送サービスが行なわれる。DSL経由のビデオ伝送には、例えばMPEG-1 MPEG-2ファイル形式、或いはITU H.323のようなインターネットプロトコル（IP）標準規格を用いたテレビ会議、WebComやVideoメール、等の種々のフォーマットでのデータ伝送が含まれる。加えてDSLは、仮想専用ネットワーク（VPN）、例えばT1およびE1のような専用データライン、Point-to-Point Protocol（PPP）、非対称転送モード（ATM）およびインターネットプロトコル（IP）等の単純なデータ伝送（例えばベアラサービス）をサポートしている。
【０００７】
他の通信技術のように、DSLは最近の10年にわたり大きく進化しており、一般にｘDSLと言われる一連の通信技術がDSL技術の傘下として開発されている。加入者回線デジタル伝送技術の1つのタイプには統合サービスデジタル通信網（ISDN）があり、これはヨーロッパや日本で、アナログ電話回線の多くがこれに設備変更された。このISDNは、音声とデータの統合伝送サービスを提供し、伝送速度は144kbpsまで速くなっている。一方、米国では配備が高コストであるために、統合デジタルループ搬送（IDLC）と呼ばれる代替技術が開発された。しかしながら、そのデータ伝送レートは、個々の客先に不十分であるとみなされている。その結果、種々の高度なDSL技術が開発され、それらにはHDSL、SDSL、ADSL、HDSL2、SHDSLおよびVDSLが含まれ、その全ては1Mbpsを上回る接続速度が可能である。これらの高度なDSL技術は、色々な市場セグメントに対応した各種の需要やアプリケーション要求に合致するように開発された。例えば、SHDSLは、1.5Mbpsの接続速度を有する遠距離オフィスアプリケーション用に設計された上り／下り同一伝送速度（対称）の通信サービス向きであり、一方VDSLは、短距離、超高速、非対称の通信サービス向きである。
【０００８】
DSLシステムは、デジタル信号処理（DSP：Digital Signal Processing）技術の効率的アプリケーションにより高速ビットレートを達成し、このDSPは、DSPアルゴリズム設計およびVLSI設計の進歩によって可能となった。この効率的アプリケーションは、これらの技術と対応するアルゴリズムを物理的に実行するツールとなっている。通信アプリケーションのために設計された種々の技術の中で、離散的マルチトーン（DMT：Discrete MultiTone）が、最高レベルのビットレートを達成することが可能である。事実、この特性および他の特性のために、DMTは国際的なADSL標準規格のためのラインコーディング技術として選択されている。
【０００９】
上述のDMT技術では、チャネル分散（channel spread）によって生じる直線歪（ラインディストーション）を処理し、この技術により一つのチャネルがチャネル分散を持たない複数の小さなチャネルに分割され、歪を最少化することが出来るようになっている。しかしながら、許容されるチャネル分散の長さは、DMTシステムによって使われるシンボル・プリフィクス長により制限されている。そして実際のアプリケーションでは、そのチャネル長はプレフィックス長よりも長く、しかも電話局とユーザの距離が延びるに従い更に長くなる。従って、処理前の受信データの形式は、DTMレシーバで見える有効なチャネル長を、プレフィックス長以下又はプレフィックスと同じ長さに短縮するのが有用である。このための最も一般的な方法は、時間領域同等化技術（TEQ：Time domain Equalizationとして公知技術）であり、この技術により、効果的なチャネル分散になるように短くするために、線形フィルタリングが受信データのサンプルに適用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
典型的DMTベースのモデムにおいては、TEQフィルタは、受信フィルタの後で、かつDMT受信ブロックの前に位置する。この構造の場合の主な懸念の一つは、DMTシステム、例えばDMT QUADスペクトルシステムでのビットレートを最適化するために、最適で効率的なアルゴリズムを如何にして設計するかが重要となる。従って、改良された効率および全体のパフォーマンスのためには、最適ビットレートを成し遂げるための技術を開発することが望まれている。
【００１１】
従って、DMTシステムのビットレートを向上し最適化するための、より効率的な方法とシステムがADSLシステムの技術分野では必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述の問題点を解決し、さらに付加的な効果を与える。すなわち本発明は、無線周波妨害（RFI）による影響を回避する為の、Quadスペクトル使用したDMTシステムでの最大ビットレートを成し遂げるための方法とシステムを提供することを目的とする。本発明の実施例を様々に組合せることにより、ビット割当てを最適化し、信号強度スペクトル密度（ＰＳＤ）マスクを妨害することなく、短いループの上で送信するためにノッチ領域にある複数のビン(bins)を使用する。
【００１３】
本発明の一実施例では、離散的マルチトーン(DMT)変調のビットレートを向上または最適化する方法とシステムを開示する。この方法およびシステムでは、無線周波妨害ノッチを有したQUADスペクトルシステムのために、信号強度スペクトル密度(PSD)マスクを形成する。短距離ループの通信には、種々の減衰を得るために周波数領域で種々のマスク形状を用いて、信号強度の減衰が行なわれる。この場合、最も平坦なマスクが用いられる。長距離ループの通信には、本発明の方法およびシステムでは、RFIノッチ内部にあるビン(bins)をオフにする。それによって、隣接したビンからサイドローブだけを残す。
【００１４】
本発明の他の実施例では、無線周波妨害ノッチを有したQUADスペクトルシステムのための信号強度スペクトル密度(PSD)マスクを、時間領域で形成し、これを用いて、離散的マルチトーン(DMT)変調のビットレートを向上または最適化する方法とシステムを開示する。これは特定の周波数で動作する送信フィルタを実行することによって行なわれる。送信フィルタ周波数応答は2つの異なる周波数帯でノッチを呈し、そのフィルタはRFIノッチ効果を削減するために利用できる減衰を有する。
【００１５】
本発明のさらにもう一つの実施形態は、離散的マルチトーン(DMT)変調のビットレートを向上または最適化する方法とシステムを開示する。この方法およびシステムでは、無線周波妨害ノッチを有したQUADスペクトルシステムのために、信号強度スペクトル密度(PSD)マスクを形成する。そしてこの方法とシステムでは、両端に深いノッチを形成する特別なデータを有し、隣接する妨害ビンにより生じたサイドローブを軽減する為に、ノッチ領域の両側に置かれたダミーのビンを使用する。妨害ビンが検知され、各シンボル中の妨害ビンのデータが、ノッチされたビンのサイドローブのエネルギーを最適にキャンセルするダミーのトーンデータを生成する為に使用される。ある実施例では、このキャンセルの結果、ノッチされたバンド幅中、特にその両端で、サイドローブを減衰させることが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
上述のような結合時間領域と周波数領域での方法を組み合わせることにより、最適パフォーマンスを得ることが可能である。例えば上述の第１および第２の方法を組み合すことが可能である。第３の方法はオプションとして用いることが出来る。上述の方法は、本発明の他の実施例では種々の組合せで使用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下の記載は、最適ビットレート・アプリケーションに関する多くの特定実施例および詳細を開示することにより、本発明の完全な理解を得ることを目的とする記載である。しかしながら本発明が、これらの特定実施例および詳細に限定されず、それは単に例示的であると理解されなければならない。更に、当該技術の当業者は、周知のシステム及び方法を参考にして、特定の設計と必要性に応じて、どのような実施例中でも特定の意図する設計目的と必要性に応じて、本発明を用いることが可能であると理解されなければならない。
【００１８】
本発明の実施形態は、例えばRFIアマチュア無線との混信を回避しなければならないQuadスペクトルを用いたDMTシステム中で、最大ビットレートを達成する方法とシステムの方法に関する。ここで無線周波妨害（RFI）とは、電子デバイスから放射される高周波電磁波からの妨害をいう。アマチュア無線は、結合専用周波数帯を有するアマチュア無線標準規格をいう。特に、２つの最も低い周波数帯は、1.81−2MHzおよび3.5−3.75MHzを含み、これらはQuad DSL周波数帯（25kHz−4.416MHz）の一部である。残りは、この周波数帯より上である。さまざまな組合せで組み込まれた時に、3つの例示的な方法が可能であり、スペクトルマスクを乱すことなく複数のループ長（例えば短いループ）上で送信するために、ビット割当てを最適化して、ノッチ領域のビンを用いる。
【００１９】
図1は、本発明の一実施例に係る、複数のRFIノッチ（無線周波妨害時の減衰あるいは窪み部分）を含む、Quad(四倍)スペクトルシステムのための例示的な信号強度スペクトル密度（ＰＳＤ）マスクを示す。ＰＳＤとは、周波数領域において測定される信号の強度であり、1Hzのバンド幅に正規化した信号強度である。図1に示すように、この周波数帯では2つのノッチが存在し、例えば、ノッチ110はほぼ1.81MHz−2.0MHzにあり、ノッチ120はほぼ3.5MHz−3.75MHzに存在する。図1に示すように、マスクは平坦でない。より詳しくは、約1104kHzまでは130で示すように、マスクは略40dBm/Hzのレベルに留まる。それからマスクは、132で示すように、約1622kHzで略47dBm/Hzに落ちて、134で示すようにマスクは約3.5MHzで段階的にほぼ-50dBm/Hzに減少する。なおその間に妨害ノッチ110が存在する。
【００２０】
ノッチ110およびノッチ120のＰＳＤレベルは、略80dBm/Hzである。ノッチ上部と通信レベルのＰＳＤレベルを比較すると、この実施例では、必要とする減衰量はほぼ＋30dBである。更に、ＰＳＤマスクを乱すことなくデータ転送するには、ノッチ領域でビン(bins)を利用することが望ましい。これを実行するには、以下で更に詳細に述べるように、周波数領域そして、時間領域で2つ以上の方法を組合せて実行することが出来る。
【００２１】
本発明の実施形態に係る第1の方法は、周波数領域で信号強度スペクトル密度マスクを形成することである。第１に、短いループを通じて送信する場合は、信号強度はアナログからデジタルへの変換器（ADC）のダイナミック範囲内に受信信号を保つために、減衰される。全ての周波数で等しく信号強度を削減する代わりに、その周波数領域内で複数の異なるマスク形状が、異なる減衰毎に使用され、性能を向上することが出来る、最も平坦なマスクを使用することになっている。第２に、長いループ用に、識別されたノッチ内部のbinsは、使用不能またはオフの状態にされる。オフの状態にすることで、隣接binsからサイドローブだけを残すことが出来る。この例ではサイドローブは、隣接binsと比較して減衰量約１３dBである。
【００２２】
図2は、本発明の一実施例に係る、異なる減衰のために使用する複数のマスクを例示する。より詳しくは、210は0dB減衰用マスク、212は2dB減衰用マスク、214は4dB減衰用マスク、216は6dB減衰用マスク、218は8dB減衰用マスク、を夫々示している。図2に示すように、より高い減衰には、より平らなマスクが使用される。減衰自体はマイナスの利得を用いて、アナログ領域において行なわれ、それによって、最大または最適デジタル分解能を達成できる。例えば、0dB−8dBの減衰には、ノッチ領域のbinsを閉じることで13dBの減衰を達成する。上記したように、少なくとも30dBの減衰が無線周波妨害の影響に打ち勝つために望ましい。従って更に17dBの減衰には、後述する付加的な方法を実施する。8dB以上の減衰のためには、図3に示すように、実質的に平坦なマスクが用いられる。
【００２３】
図3は、本発明の一実施例に係る、所定の閾値（例えば10dB）より上の減衰のために使用するマスクを例示する。ノッチ内部の領域は、スペシャルモードで形成することができる。非常に短いループ（例えば200フィート未満）用に、減衰は長いループ用の送信よりも低い約−17dbにセットされ、そこではノッチ領域内部のbinsは使用可能の状態である。ノッチバンドの外側で用いられたデータトーンが、13dBの減衰を有するサイドローブを生成するので、ノッチバンド内部の信号調整データは、ノッチバンドの低いＰＳＤを維持する必要条件であるサイドローブより低い。17dBだけ合計信号強度を削減することによって、長いループに必要とされる30dBと比較して、さらに13dBの減衰が必要である。この種の13dBの減衰は、ダミートーンの実施によって得られる減衰と結合して、6dBの周波数マスクおよび浅い送信フィルタノッチで得ることができる。信号が受信されると、レシーバはチャネル経由の送信前にシンボルの頭に付けられた周期的プリフィクスを廃棄する。それによって、サイドローブを取り除くことが出来る。
【００２４】
上記の17dBの減衰を利用することによって、ノッチ領域のＰＳＤレベルが17dB減衰し、さらにサイドローブの減衰13dbで、合計30dbの減衰を得ることが出来る（オリジナルのマスクでの−72dBm/Hzと比較して、略−42dBm/Hzとなる）。このマスクは、データモードでのみ用いられる。準備期間中には、実質的に平坦なマスクが用いられる。その結果、時間領域同等化技術（TEQ：Time domain Equalization）の準備は、より容易かつ単純化することが可能となる。
【００２５】
本発明の他の実施例に係る第2の方法は、時間領域に関連させて信号強度スペクトル密度マスクを形成することである。この第2の方法は、特定の周波数、例えば17.664MHz、で送信フィルタを動作させる。この送信フィルタは、約1.9MHzで１つのノッチ、約3.5MHzでカットオフ周波数を有する。図4は、本発明の一実施例に係る送信フィルタの周波数応答を示している。
【００２６】
この送信フィルタは、例えば200フィート以上の「長い」ループ長で用いることが可能である。送信フィルタは、1.8MHz−2MHzの領域で410、および略3.5MHzで412が示すように、約11dBの減衰を有する。最悪のケースシナリオでは、0dBの信号強度削減は11dBの減衰を含み、この11dBを、binsを閉じることで得られる13dBの減衰に加えると、合計で約24dBの減衰を得ることが出来る。しかし未だ合計6dBの不足し、これは以下の本発明の他の実施形態により対処することが出来る。
【００２７】
例えば200フィート未満の「短い」ループのためには、他の異なる送信フィルタが用いられる。このフィルタは図４のフィルタに比べて、1.9MHzでそれより浅いノッチを有し、上部移行部は2つの帯域に分けられる。第1の帯域は、3.1MHzおよび3.5MHzであり、ゆっくりとした緩勾配を有する。第2の帯域は3.5MHz以上であり、急勾配を有する。このような浅いノッチを使用する利点は、時間領域同等化技術が、より容易で製造できることである。より長いイコライザを稼動させる資源が制限されている時に、これは特に重要である。
【００２８】
図5は本発明の一実施例に係る、より短いループのための送信フィルタの周波数応答を例示している。このフィルタのノッチ端での減衰は、1.81MHz、2.0MHzおよび3.5MHzで、略4dBである。しかしながら1.9MHz周辺の第1ノッチと、3.5MHz以上の第2ノッチの中心では、減衰は更に大きい。従ってこの余分の減衰を補償するために、周波数マスクを、ノッチ内部の信号強度が増加する図3のように形成することが出来る。
【００２９】
本発明の他の実施例に係る第3の方法は、周波数領域のサイドローブをキャンセルすることである。すなわち本発明の一実施例によれば、図6はノッチされたビン(bins)、ダミーのビン、妨害ビンを例示している。更に具体的には、この第３の方法では、両端に深いノッチを形成する特別なデータを有し、図６に示すように隣接する妨害ビンにより生じたサイドローブを軽減する為に、ノッチ領域の両側に置かれたダミーのビンを使用する。ノッチビンは610、ダミービンは620、そして妨害ビンは630として示されている。このコンセプトに関連した記載は、発明の名称「フーリエ変換サイドローブの緩和」と名付けられた2004年5月20日に出願された、米国特許出願番号第10/849,569号において、開示されている。そして、それの開示は全て本願において引用される。各々のシンボルの妨害ビンのデータは、ノッチビン中のサイドローブのエネルギーを最適にキャンセルするダミービンのデータを生成するために用いられる。このキャンセル結果は、ノッチ内部、特に端で、サイドローブの約5dB−6dBの減衰を示している。
【００３０】
図7は、サイドローブの取り消し効果を例示している。データとして使用したダミービンは710、サイドローブをキャンセルするために使用したダミーは712、そして閉ざされたダミービンは714、により各々示されている。図7に示すように、サイドローブをキャンセルするためにダミービンを使用すると、データとしてそれらのビンを使用する場合に比べて、5dB−6dBだけノッチ内部の減衰を改善することが出来る。さらにダミービンを閉じると、より少ない減衰、例えばサイドローブをキャンセルする場合と比較すると2dB−3dBの減衰を生成することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の実施形態は、RFIノッチまたは他の妨害ノッチがある場合に、ビットレートを最適化するために使用するさまざまな方法に関連する。上述のような結合時間領域と周波数領域での方法を組み合わせることにより、最適パフォーマンスを得ることが可能である。例えば上述の第１および第２の方法を組み合すことが可能である。第３の方法はオプションとして用いることが出来る。上述の方法は、本発明の他の実施例では種々の組合せで使用可能である。
【００３２】
上記のように、ビットレートを向上させるか、又は最適化する上述の方法とシステムは、電話局（CO）側又は顧客の端末(CPE)側に組み込むことが出来る。CO端およびCPE端には、モデム、トランシーバ、または他の通信装置を含むことができる。
【００３３】
本発明の、RFIノッチを含むDMTシステム上のビットレートを向上または最適化するための方法とシステムには、以下のステップが含まれる。すなわち各種の減衰を得るために周波数領域で複数のマスク形状を使用して信号強度を減衰するステップと、ループ長に従い時間領域で送信フィルタを減衰信号に適用するステップとが含まれ、かつ一つ以上のノッチ領域の一つ以上のビンが、スペクトルマスクを乱すことなく前述のループ長を経由した通信のために利用される。ある実施例では、そのループ長は、例えば200フィート未満の特定の閾値以下であり、また複数のマスクは、例えば200フィート未満の特定の閾値より短いループ長の為に実質的に平坦なマスクであってもよい。またループ長が例えば200フィートを超える閾値より長い場合には、一つ又は複数のノッチ領域内部のビンはオフにすることが出来る。
【００３４】
上述の記載は多くの詳細説明と仕様を含む一方、これらは単に説明目的に使用され、本願発明を限定するものと解釈されるべきでないと理解されるべきである。従って上述の実施例への多くの設計変更は本発明の技術的思想と範囲を逸脱することなく当然行なわれるものである。
【００３５】
本発明は、本願明細書に記載されている特定の実施態様によっては、権利範囲が制限されることはない。実際に本願明細書に記載されている内容に加え種々の変更を加えることは、上述の記載と添付した図面で当業者には明らかである。従ってその種の変更実施態様も、以下添付の請求の範囲の権利範囲内であると理解される。更に、本発明は本願明細書において特定の目的のために、特定の環境での特定の実施を前提として記載されているが、その有用性はそれにのみ制限されるものではなく、本発明がいかなる目的や環境においても、有益に実行可能であると当業者は理解できる。したがって本願の特許請求の範囲は、開示された本発明の記載内容とその技術的な精神からみて広く解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
この明細書の一部として使用され、また一部を構成する添付図面には、本発明の種々の実施例が開示されており、発明の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するために用いられる。本発明は、以下の発明の詳細な説明を添付図面と共に読み込むことによって、より完全に理解することが可能である。
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る、複数のRFIノッチ（無線周波妨害時の減衰あるいは窪み部分）を含む、Quadスペクトルシステムのための例示的な信号強度スペクトル密度(PSD: Power Spectral Density)マスクを示す。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る、異なる減衰のために使用する複数のマスクを例示する。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る、所定の閾値以上の減衰のために使用するマスクを例示する。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る、送信フィルタの周波数応答を示す。
【図５】図５は、本発明の一実施例に係る、より短いループのための送信フィルタの周波数応答を例示する。
【図６】図６は、本発明の一実施例に係る、減衰ビン（notched bins）、ダミービン(dummy bins)、およびディスターバビン（disturber bins）を例示する。
【図７】図７は、本発明の一実施例に係る、取り消し効果を例示する。
【図１】
2005160105.tif 000003
【図２】
2005160105.tif 000004
【図３】
2005160105.tif 000005
【図４】
2005160105.tif 000006
【図５】
2005160105.tif 000007
【図６】
2005160105.tif 000008
【図７】
2005160105.tif 000009
【外国語明細書】
【発明の名称】METHOD AND SYSTEM FOR ENHANCING BIT RATE IN DMT QUAD SPECTRUM
SYSTEMS
CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
This patent application claims priority to
U.S. Provisional Application No. 60/524,900 titled “Method And System For
Optimizing Bit Rate In A DMT Quad Spectrum System”, filed November 26, 2003,
which is hereby incorporated by reference herein in its entirety.
FIELD of the  Invention
The present invention relates generally to enhancing or
optimizing bit rate in Discrete MultiTone (DMT) quad spectrum systems and, more
particularly, to a method and system for enhancing or optimizing or enhancing
or optimizing bit rate with interference notches, e.g., Radio Frequency
Interference (RFI) notches.
Background of  the Invention
With the
increasing popularity of the Internet and other content-heavy electronic
communication systems, there has been a substantial need for reliable and
affordable high bandwidth mediums for facilitating data transmissions between
service providers and their customers. 
In relation to the requirement that such mediums be affordable to
consumers, a cost-effective manner for providing service to customers involves
using infrastructure already present in most locations.  Accordingly, over recent years, the two
such mediums most widely meeting these requirements include cable television
(CATV) and conventional copper wire telephone systems (plain old telephone
system or POTS).
Relating
specifically to the adaptation of POTS telephone lines to carry data at
high-bandwidth or “broadband” data rates, a number of Digital Subscriber Line
(DSL) standards and protocols have been proposed.  DSL essentially operates by formatting signals using various
Time Domain Equalization techniques to send packets over copper wire at high
data rates.  An offshoot of
conventional DSL is Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) and is considered
advantageous for its ability to provide very high data rates in the downstream
(i.e., from service provider to the user) direction by sacrificing speed in the
upstream direction.  Consequently,
end user costs are minimized by providing higher speeds in the most commonly
used direction.  Further, ADSL
provides a system that applies signals over a single twisted-wire pair that
simultaneously supports conventional POTS or Integrated Services Digital
Network (ISDN) service as well as high-speed duplex (simultaneous two-way)
digital data services.
DSL is the fastest
growing among emerging broadband technologies for very good reasons.  First of all, DSL utilizes the existing
copper wire network infrastructure. Secondly, compared to the voice modems,
such as V.34 and V.90, used in most personal computers that provide up to 56
kbps dial-up connection, DSL provides a high bandwidth, always-on connection
with typical connection speeds from 384 kbps to 6 Mbps and higher.  Moreover, DSL is affordable with easy
installation, simple turn-up, and high service reliability.  The successful deployment of DSL is
capable of providing digital broadband connection to anyone with an analog
telephone line.
DSL services have
been standardized over time by regional organizations such as, American
National Standard Institute (ANSI), European Telecommunication Standard
Institute (ETSI), and by world telecommunication organization International
Telecommunication Union (ITU).  For
example, proposed standards for ADSL are set forth by the International
Telecommunications Union, Telecommunication Standardization Section
(ITU-T).  A first, conventional,
ADSL standard is described in ITU-T Recommendation G.992.1 - “Asymmetric
Digital Subscriber Line (ADSL) Transceivers”, the body of which is incorporated
herein by reference.  A second,
more recently proposed standard is the G.992.2 or ‘G.lite’ standard, further
described in ITU-T Recommendation G.992.2 - “Splitterless Asymmetric Digital
Subscriber Line (ADSL) Transceivers”, also incorporated by reference
herein.  The G.lite standard is a
variant of the G.992.1 standard, with modifications directed primarily to work
in a splitterless environment (i.e., without a splitter at the remote user end
to separate the voice traffic from the digital data traffic).
These DSL
standards define data communication protocols to connect customer premise
equipment (CPE) to the central office (CO) and to provide connections to
various networks, such as DSL service providers, virtual private networks
(VPN), or the Internet.  Various
forms of digital data (e.g., voice, video, and data) can be transported using
DSL technology.  For transport of
voice, DSL equipment is connected to the public switched telephone network (PSTN).  For transport of video and data, DSL
equipment uses the Internet via an Internet service provider (ISP).  Voice over DSL (VoDSL) is capable of
providing computer-to-computer, computer-to-telephone, and
telephone-to-telephone voice services using an integrated access device
(IAD).  Video over DSL includes
transport of data in various formats, including, e.g., MPEG-1 or MPEG-2 files,
video conferencing using Internet Protocol (IP) standard such as ITU H.323,
WebCam, and video mail.  In
addition, DSL supports simple data transport, e.g., bearer services, for
virtual private network (VPN), leased data line such as T1 and E1,
Point-to-Point Protocol (PPP), Asynchronous transfer mode (ATM), and Internet
Protocol (IP).
Like other
communication technologies, DSL has gone though a major evolution over the last
decade and a collection of technologies, commonly referred to as xDSL, are
developed under the umbrella of DSL. 
One type of subscriber loop digital transmission technology involves an
integrated services digital network (ISDN), which has replaced a significant
portion of the analog phone lines in Europe and Japan.  ISDN offers integrated voice and data
services and connection speed up to 144 kbps.  Due to the high cost of deployment, an alternative solution
called integrated digital loop carrier (IDLC) was deployed in United
States.  However, resulting data
rates were considered inadequate for individual customers.  As a result, advanced DSL technologies
were developed including HDSL, SDSL, ADSL, HDSL2, SHDSL, and VDSL, all of which
are capable of connection speed in excess of 1 Mbps.  These advanced DSL technologies were developed to address
different needs and application demands, while serving different market
segments.  For example, SHDSL is a
symmetric service designed for long reach office applications with connection
speed of 1.5 Mbps, whereas, VDSL is designed to provide a very high-speed
asymmetric service for a short-range applications.
DSL systems
achieve high bit rates due to an effective application of Digital Signal
Processing (DSP) techniques which are enabled by advances in DSP algorithm
design and VLSI design, which provides tools to physically implement these
techniques and corresponding algorithms. 
Among the various techniques designed for communication applications,
Discrete MultiTone (DMT) provides bit rates close to a maximum achievable
level.  In fact, due to this
property and other properties, DMT has been elected as the line coding technique
for the international ADSL standard. 
DMT technique
deals with the linear distortion caused by channel spread where the channel is
divided into smaller channels with no channel spread, thereby minimizing
distortion.  However, the length of
allowable channel spread is limited by a symbol prefix length used by the DMT
system.  In real life applications,
however, the channel length is generally greater than the prefix length and
further increases in length as the distance between the CO and the user increases.  Therefore, a form of preprocessing received
data is useful for shortening the effective channel length seen by the DMT
receiver to a length less than or equal to the prefix length.  The most common approach, known as Time
domain Equalization (TEQ), is to apply a linear filtering to received data
samples to shorten the effective channel spread.
In a typical DMT
based modem, the TEQ filter is located after the receive filter and before the
DMT receiver block.  Given this
structure, one major concern involves designing an optimal and efficient algorithm
to optimize bit rate in DMT systems, such as DMT Quad spectrum systems.  Ultimate optimization goal involves
maximizing data communication rate of the DMT system.  Therefore, it is desirable to develop techniques for
achieving optimal bit rate for improved efficiency and overall performance.
Therefore,
there is a need in the art of ADSL systems for a more efficient method and
system for enhancing or optimizing bit rate in DMT systems.
SUMMARY OF THE INVENTION
Aspects of the present inventions overcome the
problems noted above, and realize additional advantages.  In accordance
with an exemplary embodiment, a method and system achieving a maximum bit rate
in a DMT system using a quad spectrum under constraints of avoiding
interference with RFI.  The methods of an embodiment of the
present invention, when combined in various combinations, enhance or optimize
bit allocation and utilize bins in notched areas for transmission over short
loops without violating the spectral mask.
In one embodiment of the present invention, a method and system for
enhancing or optimizing or enhancing or optimizing the bit rate of discrete
multi-tone modulation is disclosed. The method and system involves shaping of
the power spectral density mask for quad spectrum systems with radio frequency
interference notches. For transmitting over short loops, the power is
attenuated, using different mask shapes in the frequency domain for different
attenuations, and the most flat mask is utilized. For long loops, the method
and system of the present invention, turns off the bins that are inside the RFI
notches, thereby leaving only the side lobes from neighboring bins.
In another embodiment of the method and system for enhancing or
optimizing the bit rate of discrete multi-tone modulation involves shaping of
the power spectral density mask for quad spectrum systems with radio frequency
interference notches in the time domain, by implementing a transmit filter that
runs at a certain frequency. The transmit filter frequency response exhibits
notches at two different frequency bands, and the filter has an attenuation
that may be utilized to reduce the effects of RFI notches.
In yet another embodiment of the present invention, a method and
system for enhancing or optimizing the bit rate of discrete multi-tone
modulation involves shaping of the power spectral density mask for quad
spectrum systems with radio frequency interference notches, involves the
implementation of dummy bins with special data for creating deep notches on the
edges, and then placed on both sides of notched bins to mitigate the side lobes
caused by the neighbor disturber bins. 
Disturber bins are identified, and the data in the disturber bins in
each symbol may be used to generate dummy tone data that may optimally cancel
side lobe energy in the notched bins. In an exemplary application, the results
of this cancellation results in an attenuation of the side lobes inside the
notched bandwidth, especially at the edges. 
The accompanying
drawings, which are incorporated in and constitute a part of this
specification, illustrate various embodiments of the inventions and, together
with the description, serve to explain the principles of the inventions.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The present inventions can be
understood more completely by reading the following Detailed Description of the
Invention, in conjunction with the accompanying drawings, in which:
Figure 1 illustrates an exemplary power spectral density
(PSD) mask for an exemplary Quad spectrum system with RFI notches, according to
an embodiment of the present invention.
Figure 2 illustrates a plurality of masks used for
different attenuations, according to an embodiment of the present
invention.  
Figure 3 illustrates a mask used for attenuation above a
threshold, according to an embodiment of the present invention.  
Figure 4 shows a frequency response of a transmit filter,
according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 illustrates a frequency response of a transmit
filter for shorter loops, according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 illustrates notched bins, dummy bins and disturber
bins, according to an embodiment of the present invention.  
Figure 7 shows an example of a cancellation effect,
according to an embodiment of the present invention.
Detailed  Description of the Invention
The
following description is intended to convey a thorough understanding of the
inventions by providing a number of specific embodiments and details involving
optimal bit rate applications. It is understood, however, that the inventions
are not limited to these specific embodiments and details, which are exemplary
only.  It is further understood
that one possessing ordinary skill in the art, in light of known systems and
methods, would appreciate the use of the inventions for their intended purposes
and benefits in any number of alternative embodiments, depending upon specific
design and other needs. 
An embodiment of
the present invention is directed to methods and systems for achieving a
maximum bit rate in a DMT system using a quad spectrum under constraints of
avoiding interference, e.g., interference with RFI HAM Radio.  Radio
Frequency Interference (RFI) may refer to interference from high-frequency
electromagnetic waves emanating from electronic devices.  HAM radio may represent the Amateur
Radio standard with a couple dedicated frequency bands.  In particular, the two lowest bands may
include 1.81 - 2 MHz and 3.5 - 3.75 MHz which are part of the Quad  DSL band (25 KHz - 4.416 MHz).  The rest are above this band.  Three exemplary methods, when combined
in various combinations, may be implemented to optimize bit allocation and
utilize bins in notched areas for transmission over loop lengths (e.g., short
loops) without violating a spectral mask.
Figure 1
illustrates an exemplary power spectral density (PSD) mask for an exemplary
quad spectrum system with interference notches, e.g., RFI notches, according to
an embodiment of the present invention. 
PSD may refer to the power of a signal measured in the frequency domain,
and normalized to a 1 Hz bandwidth. 
As shown in Figure 1, there are two notches defined in the band, for
example, notch 110 may be defined at approximately 1.81 MHz - 2.0 MHz and notch
120 may be defined at approximately 3.5 MHz - 3.75 MHz.  As shown in Figure 1, the mask is not
flat.  More specifically, the mask
stays at a level of approximately -40 dBm/Hz, as shown by 130, until about 1104
KHz.  The mask then falls to
approximately -47 dBm/Hz at about 1622 KHz, as shown by 132, and gradually
decreases to approximately -50 dBm/Hz at about 3.5 MHz, as shown by 134 with
intervening notch 110. 
The PSD level
defined for the notch 110 and notch 120 is about -80 dBm/Hz.  Comparing the PSD level to the transmit
level at a top of the notches, the attenuation that may be required is
approximately 30 dB, in this exemplary illustration.  Further, it is desirable to still utilize the bins in the
notched areas for data transfer without violating the PSD mask.  In order to do this, a combination of
two or more methods in the frequency domain and in the time domain may be
implemented, as discussed in further detail below.
In accordance with
an embodiment of the present invention, a first method may involve shaping the
power spectral density in the frequency domain. First, when transmitting over
short loops, the power may be attenuated in order to keep the received signal
within a dynamic range of an analog to digital converter (ADC).  Instead of reducing the power equally
at all frequencies, a plurality of different mask shapes in the frequency
domain may be used for different attenuations, the target being to use the most
flat mask possible for enhanced performance.  Second, for long loops, the bins inside the identified
notches may be disabled or otherwise turned off.  Turning off the bins leaves only the side lobes from the
neighbor bins.  In this example,
the side lobes may be approximately 13 dB attenuated compared to the neighbor
bins.
According to an
embodiment of the present invention, Figure 2 illustrates a plurality of PSD
masks used for different attenuations. 
More specifically, a mask for 0 dB attenuation may be represented by
210, a mask for 2 dB attenuation may be represented as 212, a mask for 4 dB
attenuation may be represented as 214, a mask for 6 dB attenuation may be
represented as 216 and a mask for 8 dB attenuation may be represented as
218.  As shown in Figure 2, the
higher the attenuation, the more flat is the mask used.  The attenuation itself may be achieved
in an analog domain by using a negative gain, thereby providing a maximum or
optimal digital resolution.  For
example, for attenuation of 0 dB - 8 dB, the bins in the notched area may be
shut down, thereby achieving 13 dB attenuation.  As mentioned above, at least 30 dB attenuation may be
desirable for overcoming the effects of the radio frequency interference.  For an additional 17 dB, additional
methods may be implemented, as discussed below. For attenuations above 8 dB, a
substantially flat mask may be used, as shown in Figure 3.
Figure 3
illustrates a mask used for attenuation above a threshold (e.g., 10 dB),
according to an embodiment of the present invention.  An area inside the notch may be shaped in a special mode.  For a very short loop (e.g., less than
200 ft), the attenuation may be set at approximately -17 dB lower than the
transmission set for long loops and where the bins inside the notch areas are
enabled.  Since the used data tones
outside the notch band generate side lobes with 13 dB attenuation, the signal
modulating data inside the notch band is lower than the side lobes, a
requirement for maintaining a low PSD in the notch band. By reducing the total
power by 17 dB, an additional 13 dB of attenuation is required, compared to 30
dB needed for long loops. Such 13 dB attenuation can come from a frequency mask
and a shallow transmit filter notch of 6 dB in combination with the attenuation
achieved through the implementation of dummy tones. When the signal is
received, the receiver discards a cyclic prefix appended to the beginning of
the symbol prior to transmission over the channel, thereby removing the side
lobes. 
By utilizing the
17 dB attenuation described above, the PSD level in the notched area may be
reduced by 17 dB attenuation, along with an the attenuation of 13 dB from the
side lobes,  yielding a total
attenuation of 30 dB (approximately -72 dBm/Hz, compared to -42 dBm/Hz of the
original mask).  The masks may be
used in data mode only.  In
training, substantially flat masks may be used.  As a result, Time Domain Equalizer (TEQ) training may be
easier or simplified.
The second method
may involve shaping in the time domain, in accordance with another iteration of
the present invention.  The second
method may involve implementing a transmit filter running at a certain
frequency, e.g., 17.664 MHz, with a notch at about 1.9 MHz and a cut-off
frequency at about 3.5 MHz.  Figure
4 shows the frequency response of the transmit filter, according to an
embodiment of the present invention.
The transmit
filter may be used at “long” loop lengths of 200 ft and greater, for
example.  The transmit filter may
have an attenuation of about 11 dB around the area of 1.8 MHz - 2 MHz, as shown
by 410, and at around 3.5 MHz, as indicated by 412.  For a worst case scenario, 0 dB power cutback may involve 11
dB  attenuation and adding that to
the 13 dB attenuation from shutting off the bins, yields about 24 dB
attenuation.  This still leaves a
total of 6 dB excess, which may be addressed by another embodiment of the
present invention described below.
For “short” loops
of less than 200 ft, for example, a different transmit filter may be
implemented.  This filter may have
a less deep notch at 1.9 MHz, as compared to the filter of Figure 4 and an
upper transition band may be split into two parts.  The first part between 3.1 MHz and 3.5 MHz has a gradual
slope and the second part has a steep slope above 3.5 MHz.  An advantage of using a less deep notch
is that Time Domain Equalization is made easier.  This is particularly important when the resources for
running a longer equalizer are limited.
Figure 5
illustrates a frequency response of a transmit filter for shorter loops,
according to an embodiment of the present invention.  The attenuation of this filter at the notches edges - 1.81
MHz, 2.0 MHz and 3.5 MHz is approximately 4 dB.  However, the attenuation is larger at the center of the
first notch, around 1.9 MHz, and also in the second notch, above 3.5 MHz.  To compensate for this extra
attenuation, the frequency mask may be shaped as shown in Figure 3 where the
power inside the notches may be increased.
The third method
may cancel side lobes in the frequency domain, according to another iteration
of the present invention.  Figure 6
illustrates notched bins, dummy bins and disturber bins, according to an
embodiment of the present invention. 
More particular, the third method may involve the use of “dummy bins”
with special data that creates deep notches on the edges, and placed on both
sides of the notched area to mitigate the side lobes caused by the neighbor
“disturber” bins, as illustrated in Figure 6.  Notch bins are represented by 610, dummy bins are
represented as 620 and disturber bins are represented as 630.  A related description of this concept
has been disclosed in U.S. Patent Application No. 10/849,569 entitled “Fourier
Transform Side Lobe Mitigation,” filed May 20, 2004, the disclosure of which is incorporated by reference in its
entirety.  The data in the
disturber bins in each symbol may be used to generate dummy bins data that may
optimally cancel side lobes energy in the notched bins.  The results of this cancellation show
about 5-6 dB attenuation of the side lobes inside the notch, especially at the
edges.  
Figure 7 shows an
example of the effect of the cancellation of the side lobes.  Dummy bins used as data are represented
by 710, dummy bins used to cancel side lobes is represented by 712 and dummy
bins that are shut off are represented by 714.  As shown in Figure 7, using the dummy bins to cancel the
side lobes improves the attenuation inside the notch by 5-6 dB compared to
using them as data.  Shutting the
dummy bins off yields less attenuation, such as  2-3 dB compared to the canceling of the side lobes.
An embodiment of
the present invention is directed to various methods used to optimize the bit
rate in the presence of RFI notches or other interference notches.  By combining time domain and frequency
domain methods, optimal performance may be achieved.  For example, the first and second method discussed above may
be combined.  The third method may
be an optional method.  Other
combinations of the methods may be implemented in accordance the various
embodiments of the present inventions.
As discussed
above, the method and system for enhancing or optimizing bit rate may be
incorporated at the central office (CO) end and at the customer premise
equipment (CPE) end.  The CO end
and the CPE end may include a modem, transceiver or other communication device.
A method and
system for enhancing or optimizing bit rate on a DMT system with RFI notches
may involve: attenuating power of a signal by using a plurality of mask shapes
in a frequency domain for different attenuations and applying a transmit filter
in a time domain to the attenuated signal depending on a loop length, wherein
one or more bins in one or more notched areas are utilized for transmission
over the loop length without violating a spectral mask.  In accordance with other aspects of an
exemplary embodiment, the loop length may be less than a certain threshold, e.g.,
less than 200 feet; the plurality of masks may be substantially flat masks for
loop lengths less than a certain threshold, e.g., less than 200 feet; if the
loop length is greater than a threshold, e.g., greater than 200 feet, the bins
inside the one or more notched areas may be turned off.
While the
foregoing description includes many details and specificities, it is to be
understood that these have been included for purposes of explanation only, and
are not to be interpreted as limitations of the present inventions.  Many modifications to the embodiments
described above can be made without departing from the spirit and scope of the
inventions.
The present
invention is not to be limited in scope by the specific embodiments described
herein.  Indeed, various
modifications of the present inventions, in addition to those described herein,
will be apparent to those of ordinary skill in the art from the foregoing
description and accompanying drawings. 
Thus, such modifications are intended to fall within the scope of the
following appended claims. 
Further, although the present inventions have been described herein in
the context of a particular implementation in a particular environment for a
particular purpose, those of ordinary skill in the art will recognize that its
usefulness is not limited thereto and that the present invention can be
beneficially implemented in any number of environments for any number of
purposes.  Accordingly, the claims
set forth below should be construed in view of the full breath and spirit of
the present inventions as disclosed herein.
【請求項１】A method for enhancing bit rates in a discrete multi-tone quad
spectrum system, comprising:
shaping in the
frequency domain, a power spectral density (PSD) mask associated with a signal;
identifying notched
areas in the PSD mask associated with radio frequency interferences (RFI);
determining bins
associated with the notched areas in the PSD mask;
determining the
amount of attenuation in the signal power required to overcome the notched
areas in the PSD mask;
disabling the bins
associated with the notched areas in the PSD mask.
【請求項２】The method of claim 1, wherein the power is
attenuated for transmissions over short length loops in order to keep the
received signal within the dynamic range of an analog-to-digital converter at a
receiver.
【請求項３】The method of claim 2, wherein the power is
attenuated for transmissions over long length loops.
【請求項４】The method of claim 1, wherein total power
attenuation is 13 dB.
【請求項５】A method for enhancing bit rates in a
discrete multi-tone quad spectrum system, comprising:
shaping in the time
domain, a power spectral density (PSD) mask associated with a signal;
implementing a
transmit filter that operates at a certain frequency, with notched areas at
specific frequencies;
determining bins
associated with the notched areas;
determining the
amount of attenuation of the signal power required to overcome the notched
areas in the PSD mask.
【請求項６】The method of claim 5, wherein the transmit
filter operates at a frequency of 17.664 MHz.
【請求項７】The method of claim 5, wherein the notched
areas comprise a first notch at a first notch frequency of 1.8-2.0 MHz and a
second notch at a second notch frequency of 3.5-3.8 MHz.
【請求項８】The method of claim 5, wherein the transmit
filter is characterized by a shallow notch at approximately 1.9 MHz and is
utilized for transmissions over short loops.
【請求項９】The method of claim 5, wherein 0 dB power
cutback yields an 11 dB attenuation.
【請求項１０】The method of claim 8, wherein the filter
characterized by a shallow notch enhances time domain equalization for
resource-limited equalizers.
【請求項１１】A method for enhancing bit rates in a
discrete multi-tone quad spectrum system, comprising:
determining notched
bins associated with radio frequency interferences (RFI);
identifying disturber
bins adjacent to the notched bins;
utilizing data from
the disturber bins to generate dummy bins;
inserting the dummy
bins on both sides of the determined notched bins; and
utilizing data from
the dummy bins to cancel any side lobe energy in the notched bins.
【請求項１２】The method of claim 11, wherein the power
attenuation from canceling the side lobes is 5-6 dB.
【請求項１３】The method of claim 11, further comprising,
adding all the attained attenuation to overcome the total effect of radio
frequency notches.
【請求項１４】A system for enhancing bit rates in a
discrete multi-tone quad spectrum system, comprising:
shaping in the
frequency domain, a power spectral density (PSD) mask associated with a signal;
identifying notched
areas in the PSD mask associated with radio frequency interferences (RFI);
determining bins
associated with the notched areas in the PSD mask;
determining the
amount of attenuation in the signal power required to overcome the notched
areas in the PSD mask; and
disabling the bins
associated with the notched areas in the PSD mask.
【請求項１５】The system of claim 14, wherein the power is
attenuated for transmissions over short loops in order to keep the received
signal within the dynamic range of an analog-to-digital converter at a
receiver.
【請求項１６】The system of claim 15, wherein the power is
attenuated for transmissions over long loops.
【請求項１７】The system of claim 14, wherein the total
power attenuation is 13 dB.
【請求項１８】A system for enhancing bit rates in a
discrete multi-tone quad spectrum system, comprising:
shaping in the time
domain, a power spectral density (PSD) mask associated with a signal;
implementing a
transmit filter that runs at a certain frequency, with notched areas at
specific frequencies;
determining bins
associated with the notched areas; and
determining the
amount of attenuation of the signal power required to overcome the notched
areas in the PSD mask.
【請求項１９】The system of claim 18, wherein the transmit
filter is running at a frequency of 17.664 MHz.
【請求項２０】The system of claim 18, wherein the notched
areas are at frequencies between 1.8-2.0 MHz, and 3.5 MHz.
【請求項２１】The system of claim 18, wherein a transmit
filter with a shallow notch at 1.9 MHz is utilized for transmissions over short
loops.
【請求項２２】The system of claim 18, wherein 0 dB power
cutback yields an 11 dB attenuation.
【請求項２３】The system of claim 18, wherein the filter
with a shallow notch facilitates a smoother time domain equalization for
resource-limited equalizers.
【請求項２４】A system for enhancing bit rates in a
discrete multi-tone quad spectrum system, comprising:
determining notched
bins associated with radio frequency interferences (RFI);
identifying
disturber bins adjacent to the notched bins;
utilizing data from
the disturber bins to generate dummy bins;
inserting the dummy
bins on both sides of the determined notched bins; and
utilizing data from
the dummy bins to cancel any side lobe energy in the notched bins.
【請求項２５】The system of claim 24, wherein the power attenuation
from canceling the side lobes is 5-6 dB.
【請求項２６】The system of claim 24, further comprising,
adding all of the attained attenuation to overcome the total effect of radio
frequency notches.
A
method and system for achieving a maximum bit rate in a
DMT system using a quad spectrum under constraints of avoiding interference
with radio frequency interference (RFI).  The methods of an embodiment of the
present invention, when combined in various combinations, optimize bit
allocation and utilizes bins in notched areas for transmission over short loops
without violating the power spectral density (PSD) mask
Representative Drawing
Fig.1
【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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