(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークで使用すべきコンステレーション電力を決定する方法であって、
サーバからクライアント・モデムまで前記ネットワークにわたる合計電力損失を確認する工程と、
前記クライアント・モデムの最大平均電力を確認する工程と、
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失および前記クライアント・モデムの前記最大平均電力に基づいてコンステレーション電力を設定する工程とを含む方法。
【請求項２】
前記設定する工程が、少なくとも、
前記ネットワークの最大制約信号電力を確認する工程と、
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失を前記クライアント・モデムの前記最大平均電力に加え、その和が理想コンステレーション電力値である工程と、
前記理想コンステレーション電力値が前記最大制約信号電力以下である場合は、前記コンステレーション電力を前記理想コンステレーション電力値に等しくなるように設定する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記設定する工程が、少なくとも、
前記理想コンステレーション電力が前記最大制約信号電力よりも大きい場合は、前記コンステレーション電力を前記最大制約信号電力に等しくなるように設定する工程をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失がアナログ減衰を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失が、アナログとディジタルの両方の減衰を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ネットワークで使用すべきコンステレーション電力を決定するシステムであって、
サーバからクライアント・モデムまで前記ネットワークにわたる合計電力損失を確認する手段と、
前記クライアント・モデムの最大平均電力を確認する手段と、
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失および前記クライアント・モデムの前記最大平均電力に基づいてコンステレーション電力を設定する手段とを含むシステム。
【請求項７】
前記設定手段が、
前記ネットワークの最大制約信号電力を確認する手段と、
前記ネットワークにわたる合計電力損失を前記クライアント・モデムの前記最大平均電力に加え、その和が理想コンステレーション電力値である手段と、
前記理想コンステレーション電力値が前記最大制約信号電力未満以下である場合は、前記コンステレーション電力を前記理想コンステレーション電力値に等しくなるように設定する手段とを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記設定手段が、
前記理想コンステレーション電力が前記最大制約信号電力よりも大きい場合は、前記コンステレーション電力を前記最大制約信号電力に等しくなるように設定する手段をさらに含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失がアナログ減衰を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失が、アナログとディジタルの両方の減衰を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
ネットワークで使用すべきコンステレーション電力を決定するためのコンピュータ可読手段上に記録されたコンピュータ・プログラムであって、
サーバからクライアント・モデムまで前記ネットワークにわたる合計電力損失を確認するコンピュータ可読手段と、
前記クライアント・モデムの最大平均電力を確認するコンピュータ可読手段と、
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失および前記クライアント・モデムの前記最大平均電力に基づいてコンステレーション電力を設定するコンピュータ可読手段とを含むコンピュータ・プログラム。
【請求項１２】
前記設定するコンピュータ可読手段が、
前記ネットワークの最大制約信号電力を確認するコンピュータ可読手段と、
前記ネットワークにわたる合計電力損失を前記クライアント・モデムの前記最大平均電力に加え、その和が理想コンステレーション電力値であるコンピュータ可読手段と、
前記理想コンステレーション電力値が前記最大制約信号電力以下である場合は、前記コンステレーション電力を前記理想コンステレーション電力値に等しくなるように設定するコンピュータ可読手段とを含む、請求項１１に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１３】
前記設定するコンピュータ可読手段が、
前記理想コンステレーション電力が前記最大制約信号電力よりも大きい場合は、前記コンステレーション電力を前記最大制約信号電力に等しくなるように設定するコンピュータ可読手段をさらに含む、請求項１２に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１４】
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失がアナログ減衰を含む、請求項１１に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１５】
前記ネットワークにわたる前記合計電力損失が、アナログとディジタルの両方の減衰を含む、請求項１１に記載のコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランシーバおよびモデムに関する。より詳細には、本発明は、クライアント・モデムとディジタル・サーバ・モデムの間の接続におけるディジタルおよびアナログ損失の補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークを介する、具体的には公衆電話システムなど電気通信網を介する通信速度を最高にすることは、常に望まれていることである。公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）は、改善されて現在ではほとんど完全にディジタル化されている。電話網の唯一残っているアナログ部分は「加入者回線」、すなわち中央局（ＣＯ）とエンド・ユーザ（たとえば電話セットおよび／またはクライアント・モデムを使用する家庭の電話加入者）との間の接続である。このアナログ加入者回線は、他の点では頑強なシステムの弱いリンクであり、通信をＰＳＴＮを介して伝送できる速度、具体的にはモデムを使用するデータ伝送に関する速度に制限を加えるものである。それでも、電気通信網の大部分がディジタル化されたことを活用する様々な方法が開発されている。こうした開発の例は、（それぞれＡＴ＆Ｔ／Ｌｕｃｅｎｔに譲渡され、参照によりその全体を本明細書に組み込む）Ａｙａｎｏｇｌｕ他の米国特許第５，３９４，４３７号、Ｄａｇｄｅｖｉｒｅｎの米国特許第５，４０６，５８３号、およびＡｙａｎｏｇｌｕ他の米国特許第５，５２８，６２５号で見ることができる。
【０００３】
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｅｃｔｏｒ（ＩＴＵ−Ｔ）は、Ｐｕｌｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＣＭ）型モデムを標準化する目的でＶ．９０／９２規格を採用しており、今日ではこの規格がほぼ全てのモデム製造者によって使用されている。Ｖ．９０／９２規格では、モデム・セッションの一端（ＩＳＰ／サーバ側）で電話網へのディジタル接続を有し、高速ディジタル接続を利用することが想定されている。
【０００４】
Ｖ．９０／９２規格では、当技術分野でディジタル障害学習または「ＤＩＬ」として知られているプロービング信号の提供が求められる。ＤＩＬの一目的は、受信（アナログ）モデムに、電話網のディジタル部分にわたるディジタル損失ＬＤであるディジタル減衰または「ＰＡＤ損失」を含むディジタル網障害を測定する機会を与えることである。受信モデムによって行われるＬＤの測定は、データ転送に適したコンステレーションを公式化する際に受信モデムによって使用される。受信モデムによって公式化されたコンステレーションは、Ｖ．９０規格のセクション８．５．２に記載されているようにＣＰ／ＣＰｔシーケンスとして送信モデムに戻され、このコンステレーションは、ダウンストリーム・データ信号電力の設定に使用される。参照によりその全体を本明細書に組み込む、Ｏｋｕｎｅｖ他の米国特許第６，１７８，２００号には、コンステレーションの設計および改善点の概要が記載されている。
【０００５】
Ｖ．９０／９２規格では、ダウンストリーム方向でサーバ送信機が、（１２８＋と１２８−の）合計２５６μ−ｌａｗまたはａ−ｌａｗレベルに対応する８ビットの２進数（オクテット）を送信する。それぞれコンステレーション・テーブルの６つのフェーズは、２５６レベルのサブジェクトで構成される。コンステレーション・セットの平均電力の計算は、Ｖ．９０規格のセクション８．５．２に規定されている。任意の所与のモデム接続について、雑音レベルは固定されており、コンステレーションの設計前にトレーニング期間中に測定することができる。コンステレーション・レベルの最短距離は、固定雑音レベルより大きくする必要がある。経験則から、コンステレーション・セットの平均電力が高くなるに従って、データ接続速度が速くなる。
【０００６】
合衆国では最近まで、Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（ＦＣＣ）規定により、（他の電気デバイスとの干渉を防ぐために）符号化されたアナログ信号の最大電力が−１２ｄＢｍに制約されていた。ＦＣＣ規定では、送信機末端部から受信器末端部までの信号電力は送信経路のどの地点で測定されても−１２ｄＢｍ以内でなければならないことが暗に示されている。最近は規定が変更されて、合衆国のシステムでは制約された最大電力が−６ｄＢｍに増加された。これはヨーロッパのＡ−ｌａｗディジタル網ですでに存在しているものである。
【０００７】
ダウンストリーム送信機経路は、従来技術でかなり注目を集めている。現在稼動しているモデムは古い規定で解釈されており、ＣＯＤＥＣのＤ／Ａ変換器の出力部で測定される信号が−１２ｄＢｍ以内であるようになされている。したがって従来のシステムでは、ディジタル損失が単に中央局（ＣＯ）のＰＡＤを介して補償されるだけで、新しい−６ｄＢｍ最大制約電力を部分的にしか利用することができない。たとえば、ＰＡＤ損失が６ｄＢｍの場合、コンステレーションは−６ｄＢｍ以下の平均電力で設計される。したがって、ＣＯのＣＯＤＥＣのＤ／Ａ出力部で測定されるダウンストリーム信号の平均電力は、−１２ｄＢｍ未満である。ＰＡＤ損失が０ｄＢｍの場合、平均コンステレーション電力は−１２ｄＢｍ未満になる。ディジタル網が、ＰＡＤ損失０ｄＢｍおよび制約された最大値−６ｄＢｍを暗に示すＡ−１ａｗの国でも、既存のモデムは−１２ｄＢｍ以下の電力を有するコンステレーションを依然として使用している。この理由はおそらく、オペレーションを標準化して、μ−ｌａｗおよびＡ−ｌａｗ状態が同じ方法で処理されるようにすることによって、同じハードウェアを両方のシステムで使用することができるようになるからであろう。
【０００８】
しかし、ＦＣＣ規定の変更について、現在のコンステレーション設計では考慮されていない２つの要因があるが、それをこれから考慮して、より良好なコンステレーション設計を得ることができる。第１に、従来のコンステレーション設計では、クライアント・モデムＣＯＤＥＣのＡＤＣ（Ａ／Ｃ変換器）へのアナログ信号入力の最大平均電力が考慮されていない。各ＣＯＤＥＣのＡＤＣは、入力信号に関するダイナミック・レンジ（Ｃｍａｘ，Ｃｍｉｎ）を有する。Ｖ．９０／９２ダウンストリーム信号は、ピーク対平均比ＲＰ／Ａを有する。ＰＡＤＣとして表されたクライアント・モデムのＣＯＤＥＣのＡＤＣの最大平均信号電力は、Ｃｍａｘ−ＲＰ／Ａで計算される。ＡＤＣへのアナログ信号入力の平均電力レベルがＰＡＤＣ未満である限り、ＡＤＣへのアナログ信号入力の平均電力が上がるに従って、ＡＤＣからのディジタル信号出力のＳ／Ｎ（信号対雑音比）が良好になる。ＡＤＣへのアナログ信号入力の平均電力レベルがＰＡＤＣと等しい場合は、ＡＤＣからのディジタル信号出力のＳ／Ｎが最大になる。今日存在するクライアント・モデムは、−９ｄＢｍに等しいＰＡＤＣを有し、一部は−６ｄＢｍに等しいＰＡＤＣを有する。
【０００９】
第２に、ＣＯからデコーダ（クライアント・モデム）までのアナログ回線上のアナログ減衰は、現在存在するモデムでは考慮されていない。このアナログ損失は、使用される特定の加入者回線によって、０ｄＢｍから３０ｄＢｍまで変化する。
現在の技術では、ダウンストリーム・コンステレーション設計ではディジタル損失（パッド損失）だけが補償されるため、−６ｄＢｍ最大制約電力を完全に活用することができない。たとえば、ＰＡＤ損失が０ｄＢｍであり、アナログ損失が−３ｄＢｍであるが、デコーダの最大平均信号電力ＰＡＤＣは−９ｄＢｍであると仮定する。既存のモデムでは、送信側末端部で、電力が−１２ｄＢｍ未満のコンステレーションが設計されるであろう。コンステレーションがモデムのＡＤＣへのアナログ信号入力としてデコーダに到達した後、その平均電力は−１５ｄＢｍになるが、実際、デコーダのＡＤＣは−９ｄＢｍの信号を得ることができる。
【特許文献１】米国特許第５，３９４，４３７号
【特許文献２】米国特許第５，４０６，５８３号
【特許文献３】米国特許第５，５２８，６２５号
【特許文献４】米国特許第６，１７８，２００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、アナログ損失に対する電力補償、および新しく変更されたＦＣＣ規定を考慮したＣＯＤＥＣの最大ダイナミック・レンジの使用を含むモデム・データ・コンステレーション設計を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ディジタル・サーバによって送信されるダウンストリーム・データ信号の最適電力を決定し、この決定に基づいてコンステレーションを設計する方法、システム、およびコンピュータ・プログラム製品である。本発明は、クライアント・モデムＡＤＣのダイナミック・レンジ、ネットワークにわたる合計損失（ディジタルとアナログの両方の損失）、およびディジタル網の制約された最大電力を考慮して、コンステレーション電力を計算することによってディジタル損失とアナログ損失の両方を補償して、送信信号の電力が、デコーダの（クライアント・モデムの）ＡＤＣの入力部で、ＡＤＣの最大平均電力ＰＡＤＣ未満であるがそれにできるだけ近く、好ましくはそれに等しくなるようにする。ネットワーク全体にわたる合計損失ＬＴは、モデム起動シーケンス中に交換されるハンドシェーク情報から決定される。この情報およびクライアント・モデムのＡＤＣの周知のダイナミック・レンジを使用して、ダウンストリーム・データ信号の電力を最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、通常の電気通信網のための通常のダウンストリーム・データ経路を示す。図１を参照すると、ディジタル・サーバ１０２は、入力ディジタル・ユーザ・データをパルス符号変調（ＰＣＭ）データ・ストリームに符号化して、メッセージ信号を音声帯域チャネルを介して送ることができるようにし、このディジタル信号をディジタル電話網１０４、たとえばＰＳＴＮに向ける。次いで、この信号は中央局１０６にディジタル式に伝送され、そこからディジタル信号はμ−ｌａｗ／線形またはＡ−ｌａｗ／線形変換器によって線形値に変換される。これは、標準μ−ｌａｗ／線形またはＡ−ｌａｗ／線形変換テーブルを使用する２５６要素のルックアップテーブルとして実行することができる。次いでそれをクライアント・モデム１０８に伝送する。中央局１０６とクライアント・モデム１０８の間の接続は、加入者回線と呼ばれ、電話網のアナログ部分であり、電話網の残りの部分はディジタルである。
【００１３】
図２は、本発明により実施される工程の一例を示す流れ図である。クライアント・モデム１０８がネットワークを介して通信セッションを開始する場合、Ｖ．９０／９２規格に記載され明確に規定された「ハンドシェーク」手順が開始されて、通信セッションに関与するモデムの間の通信が確立される（工程２０２）。ハンドシェーク手順中に伝送された要素には、ネットワーク経路上の合計損失値ＬＴがあり、工程２０４で、この値が確認され格納されて理想コンステレーション電力ＰＣＯＮＳの計算に使用される。このＬＴ値は、任意の周知の方法で、たとえばバッファまたは他の使用可能な一時記憶位置に格納することができる。
【００１４】
本発明によれば、理想コンステレーション電力ＰＣＯＮＳは、式ＰＡＤＣ＋ＬＴを使用して計算され、電話網上に符号化された信号の最大電力に関する制約が存在しない場合、ＰＣＯＮＳはデータ・コンステレーションの電力設計に使用される。クライアント・モデムのＣＯＤＥＣのアナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）のダイナミック・レンジは周知であり、したがってＰＡＤＣも周知である。工程２０６で、クライアント・モデムの最大平均電力ＰＡＤＣが（たとえばベンダ情報から）得られる。したがって、ＰＣＯＮＳの計算は、ＰＡＤＣとＬＴの値を加算する周知のプログラミング技法を使用して簡単に行うことができる（工程２０８）。
【００１５】
上記に記載したように、ネットワーク上の符号化信号の最大電力は制約を受けている。したがって、理想ＰＣＯＮＳが計算された後、ディジタル・サーバによって伝送されるデータ・コンステレーションの電力を最大にして、理想ＰＣＯＮＳにできるだけ近づけることができるが、最新のＦＣＣ規定によれば−６ｄＢｍである電話網上で制約される最大信号電力よりも小さくすることができる。したがって、工程２１０で、制約された最大信号電力が確認される。工程２１２で、ＰＣＯＮＳが最大制約信号電力以下であるかどうかについての判断が行われる。ＰＣＯＮＳが最大制約電力以下の場合は、工程２１４で周知の方法を使用してコンステレーション電力がＰＣＯＮＳに等しくなるように設定され、工程２１８でプロセスが終了する。工程２１２で、ＰＣＯＮＳが最大制約信号電力以下でない（すなわち最大制約信号電力より大きい）と判断された場合は、工程２１６で、コンステレーション電力が最大制約信号電力と等しくなるように設定され、工程２１８でプロセスが終了する。
以下の実施例は、本発明の上記の態様を示すものである。各実施例では、ＣＯＤＥＣの最大平均電力ＰＡＤＣは−１０ｄＢｍであると想定されている。
【実施例１】
【００１６】
この実施例では、ハンドシェーク手順中に、ネットワークにわたる合計損失ＬＴが５ｄＢｍであると決定される。さらにＤＩＬシーケンス中に、クライアント・モデムがネットワークにわたるディジタル損失（ＰＡＤ損失）（ＬＤ）が３ｄＢｍであることを確認する。理想コンステレーション電力ＰＣＯＮＳを決定するには、ディジタル・サーバは電力を有する信号を伝送して、信号がダウンストリーム経路を通過してクライアント・モデムに到達した場合に、信号の電力が、ＡＤＣの最大平均電力ＰＡＤＣに等しくなるようにしなければならない。上記で述べたように、この例では、ＰＡＤＣ＝−１０ｄＢｍである。ＰＣＯＮＳ＝ＰＡＤＣ＋ＬＴであるから、コンステレーション電力ＰＣＯＮＳは−５ｄＢｍでなければならない（−１０ｄＢｍ＋５ｄＢｍ＝−５ｄＢｍ）。以上のように、コンステレーション電力ＰＣＯＮＳを−５ｄＢｍに等しくすることによって、ダウンストリーム経路の合計損失が補償される。−５ｄＢｍは現在のＦＣＣ最大値−６ｄＢｍよりも１ｄＢｍ高いため、コンステレーション電力が−６ｄＢｍであるように選択され、伝送電力がモデムのＰＡＤＣに（ＦＣＣ規定内で）できるだけ近づくことができるようにしなければならない。従来技術の技法を使用すると、コンステレーション電力ＰＣＯＮＳは、−１２ｄＢｍ＋３ｄＢｒｎ＝−９ｄＢｍ（ＰＭＡＸ＋ＬＤ＝ＰＣＯＮＳ）になる。本発明を使用すると、ディジタル損失とアナログ損失の両方を考慮に入れることによって、クライアント・モデムのＡＤＣからのディジタル信号出力の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）の利得３ｄＢｍが獲られるコンステレーション設計がもたらされる。受信信号のＳ／Ｎ利得は、より高速のユーザ・データ転送速度またはより信頼性の高いデータ伝送を確保することができることを示すものである。
【実施例２】
【００１７】
この実施例では、ＬＴ＝３ｄＢｍかつＬＤ＝０ｄＢｍであると想定されている。本発明の方法を使用すると、理想制約電力ＰＣＯＮＳは、−１０ｄＢｍ＋３ｄＢｍ＝−７ｄＢｍになる。−７ｄＢｍは、ＦＣＣによって許可された制約最大電力（−６ｄＢｍ）以下であるため、コンステレーション設計では、コンステレーション電力として−７ｄＢｍが使用される。従来技術のモデムでは、−１２ｄＢｍが使用されており、これは本発明のシステムを使用すると利得５ｄＢｍが得られることを指す。
【００１８】
本発明と共に、測定可能、計算可能、かつ周知のパラメータを使用して、クライアント・モデムのＣＯＤＥＣ性能を最大にすることによって、既存のＶ．９０／Ｖ．９２規格を使用して最大ダウンストリーム・データ転送速度をもたらすことができる。
【００１９】
上述の工程は、標準の周知のプログラミング技法を使用して実施することができる。上述の実装形態の新規性は、特定のプログラミング技法ではなく、上記の工程を用いて上記の結果を達成することにある。本発明を実施するソフトウェア・プログラミング・コードは、通常、ネットワークに接続されたモデム内に配置された永久記憶装置ワークステーションなど、ある種の永久記憶装置に格納される。クライアント／サーバ環境では、こうしたソフトウェア・プログラミング・コードをサーバに関連する記憶装置に格納することができる。ソフトウェア・プログラミング・コードは、ディスケット、またはハード・ドライブ、あるいはＣＤ−ＲＯＭなどデータ処理システムと共に使用される多様な周知の媒体の任意のもので実施することができる。コードをこうした媒体に分散し、または１つのコンピュータ・システムのメモリまたは記憶装置からあるタイプのネットワークを介して他のコンピュータ・システムにユーザに分散することによって、こうした他のシステムのユーザによって使用されることができるようになる。ソフトウェア・プログラミング・コードを物理媒体上で実装し、かつ／またはソフトウェア・コードをネットワークを介して分散する技術および方法は周知であるため、本明細書ではさらに論じない。
【００２０】
理解されるように、例示の各要素、および例における要素の組合せは、特定の機能または工程を実施する汎用および／または専用ハードウェアに基づくシステムによって、または汎用および／または専用ハードウェアの組合せおよびコンピュータ命令によって実装することができる。
【００２１】
こうしたプログラム命令をプロセッサに提供して機械を作成し、プロセッサで実行される命令が例で指定された機能を実行する手段を生成できるようにすることができる。コンピュータ・プログラム命令は、プロセッサによって実行されて、一連の動作工程がプロセッサによって実施され、コンピュータ実行プロセスが作成されて、プロセッサで実行される命令によって、例で指定された機能を実行する工程が提供される。したがって、図１〜図２は、特定の機能を実行する手段の組合せ、特定の機能を実行する工程の組合せ、および特定の機能を実行するプログラム命令手段をサポートするものである。
【００２２】
本発明を本発明の特定の好ましい実装形態に関して説明したが、当業者には様々な変更および修正が示唆されるであろうが、本発明は、こうした変更および修正が頭記の特許請求の範囲内にあるものとして包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】通常の電気通信網のための通常のダウンストリーム・データ経路を示す図である。
【図２】本発明により実施すべき工程の一例を示す流れ図である。
【図１】
0004451785.tif 000002
【図２】
0004451785.tif 000003