(57)【要約】この方法は、アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルによって、電力線ネットワーク（２）上で通信する複数のユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）と１つのヘッドエンド装置（１）とに適用される。基本的に、本方法は、ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡの多重化による、アップストリームチャンネルでの複数のユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）によるアクセスと、ダウンストリームチャンネルでのヘッドエンド装置（１）による複数の情報フレームの同時的な送信と、アップストリーム及びダウンストリームチャンネルの両方における伝送容量を最大化するように各搬送波を動的に割り当てる基準と、情報のタイプと伝送を要求するユーザとに依存して調整可能なサービス品質と、信号対雑音比を常に計算しかつモニタリングすることによる帯域幅の動的な割り当てとを含む。
2004531944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法であって、電力線ネットワーク（２）によって双方向通信で通信を行う複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）と１つのヘッドエンド装置（１）とを備え、アップストリームチャンネルにおいてデータは上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）から上記ヘッドエンド装置（１）に伝送され、ダウンストリームチャンネルにおいてデータは上記ヘッドエンド装置（１）から上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に伝送され、上記装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）、（１）のそれぞれは、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）が伝送可能な情報量を最大化しかつこれらのユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）における待ち時間を最小化するための媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）（３、４）を含み、上記電力線ネットワークは、周波数分割二重化（ＦＤＤ）及び／又は時分割二重化（ＴＤＤ）により上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルに分割され、
上記方法は、
ａ．ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡの多重化（直交周波数分割による多重化、時分割による多重化及び／又は符号分割による多重化）による、上記アップストリームチャンネルでの複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）によるアクセスと、上記ダウンストリームチャンネルでのヘッドエンド装置（１）による複数の情報リンクの同時的な送信とをサポートし、
ｂ．上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルの両方において伝送容量を最大化するように、すなわち送信及び受信の両方において上記ヘッドエンド装置により観測される周波数応答を等化するか又は平坦化するように、ＯＦＤＭシステム（直交周波数分割による多重化）における各搬送波を、この搬送波において伝送容量がより大きくなる（搬送波毎のビット数がより大きくなるか又は信号対雑音比がより良くなる）ように、その時点で送信する情報を有する上記１つ又は複数のユーザに対して動的に割り当てる基準をサポートし、
ｃ．情報のタイプと伝送を要求するユーザとに依存してサービス品質（ＱｏＳ）を調整することをサポートし、このサービス品質は、異なる瞬間における周波数応答と、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）及び上記ヘッドエンド装置（１）の間の異なる距離とに従って適応化可能であり、
ｄ．システムの全帯域幅にわたって、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）及び上記ヘッドエンド装置（１）によって観測される信号対雑音比を常に計算しかつモニタリングすることにより、個々の通信要求の間で、利用可能な帯域幅を動的に割り当てることをサポートし、これにより、伝送リソース（すなわちＯＦＤＭシステムにおけるすべての搬送波）は、各瞬間における各ユーザの伝送の必要性と、当該ユーザに対して確立されたサービス品質（ＱｏＳ）パラメータと、システムの全容量を最大化する基準と、伝送待ち時間を最小化する基準とに従って分配され、このために、１つのシンボルでの複数の搬送波を上記複数のユーザ間で再分配すること（ＯＦＤＭＡ）と、時間で再分配すること（ＴＤＭＡ）すなわちシンボル毎に再分配することと、符号によって再分配すること（ＣＤＭＡ）とを使用し、常に変化する上記電力線の品質パラメータを常にモニタリングすることにより上記再分配を最適化することを特徴とする方法。
【請求項２】
［電力線は１つの地点と他の地点との間で周波数について選択的チャンネルとして動作することから、ある周波数が他よりも高い信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を示し、ゆえにより大きな伝送容量を示すことになり、その結果、いくつかのユーザにとっては所定の周波数がより高いＳ／Ｎ比を示すものとなる一方で、他のユーザにとってはその周波数は異なるものとなる、という事実に起因して］送信及び受信の両方においてヘッドエンド装置（１）によって観測される周波数応答を最大化する手段、すなわち等化するか又は平坦化する手段を含み、上記最大化する手段は、
ａ．ＯＦＤＭチャンネル内の搬送波数に等しいサイズのベクトル空間を指定することを含み、この空間を構成する要素は、ユーザが上記搬送波のそれぞれにおいて観測可能な搬送波毎のビット数であるか、又は各搬送波に使用される信号配置位相の次元であり、ｖｉ＝［ｖｉ１，ｖｉ２，…ｖｉｎ］であり、ここで、Ｎは、当該ベクトルに関する通信の接続において利用される合計の搬送波数であり、ｖｉｘは、上記ヘッドエンド装置の観点での搬送波ｘにおける（どの接続が参照されているかに依存した）上記ユーザｉからの通信又は上記ユーザｉへの通信において利用可能な搬送波毎のビット数を表し、
ｂ．このベクトルの１−ノルム‖ｖ‖を最大化するように、送信するための情報を有する上記ユーザ間で上記搬送波を分配することを含み、ここで、ｖは、上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルの両方において、各ヘッドエンド装置が現在のシンボルで使用する搬送波毎のビット数（又は各搬送波の信号配置位相の次元）のベクトルであり、
ｃ．アルゴリズムの計算及び実装を簡単化するために、上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルでの合計でＮ個の搬送波をＭ個の搬送波にてなるサブチャンネルにグループ化することで、ベクトル空間の次元を小さくして、Ｎ／Ｍ次元のベクトル空間を生成することを含み、ここで、座標の値は上記サブチャンネルにおけるすべての搬送波の和であり、結果的に各サブチャンネルにおいて各ユーザが観測するＯＦＤＭシンボル毎の伝送容量を与え、
ｄ．上記サブチャンネルの幅を、最初の搬送波と最後の搬送波の周波数位置間の周波数の差として定義されるコヒーレントな帯域幅に調整することを含むことで構成され、これらの搬送波における周波数応答の変動は所定のしきい値より小さいことを特徴とする、請求項１記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項３】
上記ヘッドエンド装置（１）におけるＭＡＣ（４）は、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）からの様々な通信又は上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に対する様々な通信のために、上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルにおける帯域幅の動的な分配を担当するアービトレーションブロック又はアービタ（５）を含み、伝送帯域幅を動的に割り当てるためにこのアービトレーションブロックによって使用される基準は、請求項１及び２に記載のものであり、かつ、そのために、
ａ．上記伝送がどのユーザにどのような条件で向けてられているかを示すヘッダを先頭に有するパケット指向伝送の手段と、
ｂ．上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルを複数のサブチャンネルに分割し、周波数と上記個々の複数のユーザとの関数である直交された伝送容量の基準を使用して、複数のユーザを多重化することで上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルの両方の伝送帯域幅を最大化する手段と、
ｃ．上記個々の複数のユーザに対して上記複数の搬送波を動的に割り当てる、すなわち時間にわたって変化するように割り当てる手段であって、それによって、
１．−  ダウンストリーム接続では、上記サブチャンネルによって送信される各パケットのヘッダは、宛先とサイズと使用される信号配置位相とを他の情報とともに示し、そのため、上記複数のユーザは、どのサブチャンネルによって受信されたものであっても必ずすべてのヘッダを検出しかつ理解することが可能である一方、変調に使用された搬送波毎のビット数にてなるベクトルを知ることで、それら複数のユーザに向けられたパケットからの情報のみを復調することが可能であり、
２．−  アップストリーム接続では、上記コヒーレントな帯域幅に調整された複数のサブチャンネルへの分割とは別に、スロットが、このようなスロットに係る２つの割り当てメッセージ（ＳＡＭ）間の上記アップストリームチャンネルにおける所定個数のシンボルとして定義されるように、かつ複数のリソースを上記複数のユーザへ割り当てるためにアービタ（５）によって使用される単位を構成するように時分割が発生し、これらのリソースは、上記ダウンストリーム接続によって各ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）へ（ＳＡＭとして知られた）割り当てメッセージを送信することにより周期的に割り当てられ、上記割り当てメッセージは１つ又は複数のスロット上に情報を含み、かつ、上記割り当てメッセージは、参照されるスロットより決められた個数のサンプルだけ先行して（すなわちそれらのスロットに対して時間的に先行して）周期的に送信され、それによって、スロットのシンボル数が小さい場合には取得されうる待ち時間の下限値もまた小さくなるが、システムの複雑さは上記アップストリームチャンネルでのリソース割り当てメッセージ（ＳＡＭ）における伝送容量のコストと同様により高くなる手段と、
ｄ．上記サブチャンネルのそれぞれにおけるすべての上記ユーザに対する伝送容量を継続的に更新するために、すべての上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルにおいて、各ユーザに対する信号対雑音比を継続的に測定する手段と、
ｅ．どのユーザ（Ａ、Ｂ、…Ｘ）がどのような量の伝送の実行を希望しているかに関する、それぞれ、問い合わせ（ポーリング）スロット及びリソース請求メッセージ（ＭＰＲ）による継続的な情報の手段であって、上記ダウンストリームにおいて、上記ヘッドエンド装置（１）の上位レイヤが、伝送が保留中である情報の量とどのユーザからであるかということとについて上記アービタ（５）に通知する手段と、
ｆ．各ユーザに関して、チャンネル容量と上記ヘッドエンド装置（１）に接続されたユーザ数との関数として定義された、ＱｏＳに関する情報（帯域幅及び待ち時間）の手段であって、これにより、与えられた瞬間において様々なユーザが伝送を希望する場合に、単一のユーザに継続して割り当てられるスロット数が制限され、従って、アップストリーム接続における複数のユーザのアクセスを平等に維持する手段とが使用されることを特徴とする、請求項１及び２記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項４】
上記ヘッドエンド装置（１）が上記ダウンストリームチャンネルを介して１つ又は複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に伝送することを希望するとき、アービタブロック（５）は、参照される１つ又は複数のサブチャンネルを使用して帯域幅を動的に分配し、かつ、上記複数のサブチャンネルによって送信される情報パケット内のヘッダによってこの１つ又は複数のサブチャンネルの用途を通知し、それによって、各ユーザ装置は、上記ヘッダの１つが当該ユーザ装置に向けられたパケットを示していることを検出すると（ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は様々な個々のサブチャンネルから１つより多くのパケットを受信可能である）対応するデータを復号化し、このヘッダは、上記ユーザへの新しいパケットの伝送を示すか、又は、上記ヘッダを送信するサブチャンネルが、この新しいサブチャンネルの搬送波と先行するパケットの伝送にすでに使用されたサブチャンネルの搬送波とを集約することにより、同じユーザへの他の１つ又は複数のサブチャンネルによって先に送信されたパケットの伝送を高速化させるために使用されることを示すことができることを特徴とする、請求項３記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項５】
上記ダウンストリーム接続において上記複数のサブチャンネルによって送信される上記複数のヘッダは、上記ヘッダを正しく復号化する確率を高めるために、好ましくはＤＰＳＫ（差動位相変調）及び／又はＱＰＳＫ（直交位相変調）である、当該ヘッダの復号化のための信号対雑音比に関する低い必要条件を有する変調を用いるとともに、誤りの訂正／検出の符号と、周波数ダイバシティ（同一の情報を異なる複数の搬送波で送信する）及び／又は時間ダイバシティ（同一の情報を異なる複数の瞬間に送信する）とを用いることによって好ましくは変調されることを特徴とする、請求項４記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項６】
上記ヘッダは、宛先、パケットのタイプ、周波数及び／又は時間ダイバシティの使用、パケットが１個のユーザ宛てであるのか様々なユーザ宛てであるのか（マルチキャストモード）及び／又はすべてのユーザ宛てであるのか（ブロードキャストモード）、各搬送波に使用される変調、ＦＥＣの冗長性（情報パケットを保護するために誤りの訂正／検出の符号の決定に適用するための冗長性）が使用されているか否か、及び／又は、上記ヘッダを送信するサブチャンネルが、他のサブチャンネルによって先に送信されたパケットからの情報の伝送を高速化するために使用されるか否かについての情報のような、適正な情報パケットに必要なすべての情報、又は他の情報を含むことを特徴とする、請求項４記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項７】
上記アップストリーム接続が分割されて生じるスロットは、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）により、
ａ．問い合わせメッセージ（ポーリング）に対する要求の伝送と、
ｂ．リソース請求メッセージ（ＭＰＲ）に対する伝送と、
ｃ．下記のもの、すなわち、
１．同期化シーケンス、
２．等化シーケンス、
３．信号対雑音比を推定するためのシーケンス、及び／又は、
４．上記複数のユーザ（Ａ、Ｂ、…Ｘ）が上記ヘッドエンド装置（１）へ送信することを希望する情報に関するデータのうちの、１つ又はいくつかを含むデータの伝送とに使用されうることを特徴とする、請求項３記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項８】
上記アップストリームチャンネルでは、上記ヘッドエンド装置（１）のアービタ（５）は、最も適正な帯域幅を可変な形式で各ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に提供する手段を含み、送信される情報量、要求されるサービス品質、送信される情報のタイプ、与えられたスロットにおいて上記ユーザにより観測された信号対雑音比、及びその他のもののようなパラメータに従ってスロットの最適割り当てアルゴリズムにより多くのスロット又はより少ないスロットを提供し、上記アービタ（５）によって下された決定を、複数のＳＡＭメッセージを使用して上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に伝達することを特徴とする、請求項３記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項９】
上記ヘッドエンド装置（１）のアービタ（５）によって下された上記アップストリーム接続における複数のスロットの分配に関する決定を伝達するために使用される方法は、上記ダウンストリーム接続によって各ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に割り当てメッセージＳＡＭを送信することであり、上記ＳＡＭは、１つ又はいくつかのスロットに関する情報を含むことが可能であり、それらが、参照されるスロットよりも決められた個数のサンプルだけ常に先行して（すなわちそれらは時間的に先行し）、かつ周期的に送信され、
少なくとも、
ａ．各スロットが与えられる１つ又は複数のユーザ（Ａ、Ｂ、…Ｘ）の表示と、
ｂ．各スロットが利用されるべき用途の表示と、
ｃ．各ユーザに与えられるスロット内のシンボル数と、
ｄ．各ユーザが上記スロットを使用し始めることのできるシンボルの番号と、
ｅ．データの伝送のために使用されなければならない、好適にはＱＰＳＫである変調についての情報、又はチャンネルの信号対雑音比の関数として決定された誤り率に関してヘッドエンド装置（１）との間で交渉された信号配置位相についての情報と
を含み、
さらにまた、
ｆ．リソース請求メッセージ（ＭＰＲ）の受信の確認と、
ｇ．決められたユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）へのアクセスの制限と、
ｈ．上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）の時間的な伝送窓における迂回路の訂正と、
ｉ．電力制御に関する情報と、
ｊ．上記スロットによって送信されるべきデータのタイプ及び個数、すなわち、等化、同期化、信号対雑音比の推定、及び／又は送信を所望する情報データの、０個又はそれよりも多くのシンボルが送信されるか否かと
を含む場合があり、
好適には、これらのＳＡＭメッセージは、誤りの訂正／検出のためのより大きな容量を有する符号と、周波数又は時間のダイバシティと、他のシステムとのような、誤りに対する何らかの追加の保護システムを用いて符号化されることを特徴とする、請求項３及び７記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１０】
上記ダウンストリームチャンネルでは、アービタ（５）は、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）が上記複数のサブチャンネルにおいて観測する信号対雑音比（又は周波数応答）、メッセージの優先度、情報量又はその他のようなパラメータを考慮して分配機能を動作させる一方、上記複数のユーザは、上記ダウンストリーム接続を介して送信された上記複数のヘッダを復号化し、上記ヘッダを含む宛先に関する情報から始めて上記ヘッダと同じサブチャンネルによって送信されたデータをそれらのユーザが取り込まなければならないか否かを決定することを特徴とする、請求項３記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１１】
上記アービタ（５）は、参照されるパケットの伝送を高速化することを目的として、対応する送信のために１つ又は複数の追加のサブチャンネルの使用を指示するか、又はユーザの帯域幅の増大を指示することが可能であり、同時に１つよりも多くの情報パケットを伝送するために１つよりも多くのサブチャンネルを割り当て、送信されるメッセージ内のヘッダによりこれらの決定のうちの何れであったかを示すことを特徴とする、請求項１０記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１２】
上記アービタ（５）は、各ユーザ（Ａ、Ｂ、…Ｘ）が様々なサブチャンネルにおいて観測可能な周波数応答に基づいて、使用される帯域幅が各瞬間で最大化されるように、上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルの両方において上記複数のユーザ（Ａ、Ｂ、…Ｘ）を様々なサブチャンネル上に分配することが可能であることを特徴とする、請求項１０及び１１記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１３】
上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームチャンネルでは、リソースを割り当てる時点で、アービタ（５）は、ＱｏＳについての基準の１つとして、待ち時間を最小化することを用いる、すなわち、各ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）が、上記アップストリーム接続においてアクセス要求を行ってから可能な限り早く伝送するか、又は、パケットが上記ヘッドエンド装置（１）から１つのユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）へ可能な限り速く伝送されることを特徴とする、請求項９乃至１２記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１４】
ＭＰＲメッセージは、好適には、ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）がデータ送信を希望しているか否かについて通知し、オプションとして所定の瞬間において、送信される情報ブロックのサイズと、ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）によって要求されるサービス品質とについて通知する比較的短い制御メッセージであり、
上記瞬間は、
ａ．上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）によって受信されたＳＡＭメッセージが、上記装置に割り当てられる次のスロットが一連のデータ送信スロットにおける最後のものであることを示すときを含み、そのため、上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、伝送するデータをさらに有する場合、このスロットの一部を使用してＭＰＲメッセージを送信し、
ｂ．上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は送信するためのさらなるデータを持たないが依然としてスロットが割り当てられているときを含み、この場合、対応するＭＰＲメッセージは、これ以上これにスロットを割り当てずに残りのスロットを他のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）へ割り当て直すように、上記ヘッドエンド装置（１）に指示し、
ｃ．１つのユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に、リソース請求（ＭＰＲ）専用の１つのスロットが（ＳＡＭによって）割り当てられているときを含み、そのため、伝送を希望する１つ又は複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、それらのＭＰＲをこのスロット内で（これの小さな部分をランダムに用いてか、又は、ユーザのタイプ、情報のタイプ及び他のパラメータを考慮した決められたアルゴリズムによって）送信し、また、そのため、ヘッドエンド装置（１）は、様々なユーザ装置が当該スロットの同一のゾーンにおいてリソースの請求を同時に行うときに衝突の可能性を検出し、このような衝突は、背景技術において知られたアルゴリズムによって、又は、ユーザ間（Ａ、Ｂ、…Ｘ）の競合が解消されるまで、ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に、後の介入におけるその位置を再送信させることによって解消されることを特徴とする、請求項３記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１５】
上記ポーリングスロットは、伝送するための情報をそれらのユーザが有しているか否かに関して、最大個数のユーザ（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に対して、所定の問い合わせアルゴリズムを用いることで問い合わせをすることを可能にするが、その目的は、上記最大個数が超過される場合には同一のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）が必ずしも問い合わせを受けるユーザ装置であるとは限らないということにあり、上記ヘッドエンド装置（１）自体には、上記複数のユーザが明示する動作に依存して、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）を様々なカテゴリーに分類するための手段を含み、そのため、この情報を得るために、上記ヘッドエンド装置（１）は、その動作に関する情報を必要としているユーザに問い合わせスロット（ポーリング）を割り当て、これらのユーザは、送信するための情報を有しているときに、それらのユーザに割り当てられたスロットの一部において応答することを特徴とする、請求項３記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１６】
送信するためのデータをユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）が有する場合、上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、後続のスロットのうちの１つがポーリング又はＭＰＲのために予定されていることをメッセージ（ＳＡＭ）が通知するまで待機し、よって上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）がポーリングＳＡＭを受信すると、
ａ．上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、それが次のポーリングスロットを使用可能なユーザのグループに属するか否かを示す、上記ＳＡＭにおける所定のビットを照合するステップと、
ｂ．ＳＡＭメッセージは、上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）がリソース要求に対して応答しなければならない複数の位置を示し、これらの位置は、アップストリーム通信のために利用可能な様々な搬送波（又は周波数）において上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）により観測可能な信号対雑音比を常にモニタリングする上記ヘッドエンド装置（１）によって決定されるステップと、
ｃ．上記ポーリングスロットは、時間／周波数の小さな部分である様々な有効ゾーンに分割され、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、請求の衝突を防止するように、上記ＳＡＭによって示されたゾーンを選択するステップと、
ｄ．上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、選択されたゾーンにポーリングメッセージを送信するステップと、
ｅ．上記ポーリングが上記ヘッドエンド装置（１）において受信されていれば、上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、複数のスロットを割り当てるＳＡＭメッセージを後に受信する一方、上記ポーリングが受信されていなければ、上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は新たなポーリングＳＡＭを取得するまで待機しなければならなくなるが、これがＳＡＭにおいてＭＰＲスロットの通知を受信していれば、上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は上記スロットにおいてＭＰＲメッセージを送信し、ここでは、上記情報が上記ヘッダによって復号化されかつ上記アービタ（５）のスロット割り当てアルゴリズムの最適化に使用可能であるように、伝送する必要性とは別に、好適には、それが送信を希望する情報のサイズと、優先度と、要求されるＱｏＳとを示し、ヘッドエンド装置（１）が衝突を検出するか否かを見越して、これは、この衝突を解消するアルゴリズムを開始するか、又は（上記アービタ（５）は後続のＳＡＭにおけるいかなるデータ伝送スロットも付与しないので）上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）が他のＭＰＲスロット又はポーリングスロットにおいてそれらの請求を送信することを待機するステップとが実行されることを特徴とする、請求項７乃至９記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１７】
伝送において、上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、所定の処理により、伝送する瞬間、使用される搬送波、変調のタイプ及び他のパラメータに関して上記ヘッドエンド装置（１）によって下された決定に従い、上記処理は、
ａ．ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）からの伝送要求を正しく受信すると、上記ヘッドエンド装置（１）は、請求を行ったユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）の動作、伝送容量、サービス品質及び他のパラメータに従って、かつ各サブチャンネルにおいてモニタリングされた信号対雑音比に従って得られた推定値から始まる十分な時間／周波数スロットを割り当て、上記アービタ（５）は、先に言及したアルゴリズムを用いて、データ送信の請求を行った上記複数のユーザ間でのスロットの分配を担当する処理と、
ｂ．ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、上記ＳＡＭメッセージの復調及び復号化によって、１つ又は複数のスロットが当該装置のために予定されていることを検出すると、
１．割り当てられたスロットのそれぞれのタイプと、各スロットの各搬送波において使用される必要がある変調とをチェックする動作であって、上記ＳＡＭメッセージは、上記アービタ（５）によって割り当てられたものに従ってこの情報の伝達を担当する動作と、
２．合計で何個のビットを伝送可能であるかを計算する（かつそのメモリからデータを抽出する）動作であって、これらは、このスロットに割り当てられたＳＡＭメッセージに示されているように、情報のデータ、等化、同期化、信号対雑音比の推定、又はこれらの他の任意の組み合わせである動作と、
３．伝送することを必要とするスロットの部分において開始シンボルを待機し、選択された変調を使用してデータの伝送を実行する動作と、
４．割り当てられたスロットのうちの任意のものが時間ダイバシティ又は周波数ダイバシティのタイプであれば、上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、安全な形式（好適にはＱＰＳＫ）で変調された情報であって、周波数においていくつかの回数だけ反復された情報を伝送する必要がある、言い替えれば、使用されるダイバシティと割り当てられる搬送波とに依存して、搬送波ｋからのものと同一の情報を搬送波（ｋ＋Ｎ）、搬送波（ｋ＋２×Ｎ）などにおいて伝送する動作、又は、上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は、いくつかの瞬間においていくつかの回数だけ反復された情報を伝送する必要がある動作（時間ダイバシティ）と、
５．上記スロットがポーリング又はＭＰＲのタイプであれば、請求項１６記載の処理が使用される動作とを実行する処理であることを特徴とする、請求項２、１０及び１６記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１８】
すでに参照したＣＤＭＡの多重化方式は、上記複数の搬送波に適用された場合には、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）が、各瞬間において情報を送信するために使用可能な搬送波を示すシーケンスに従って、伝送の瞬間に複数の搬送波のうちの一部のみを用いる周波数ホッピング方法を含み、このシーケンスは予め定義され、かつこのシーケンスは擬似ランダムシーケンスによって生成されることが可能であり、上記擬似ランダムシーケンスのシードはＳＡＭメッセージによって伝送され、一方で、上記方法が複数のサブチャンネルに適用されると、上記シーケンスは、各瞬間において伝送するためにどのサブチャンネルが使用される必要があるのかを上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に指示するために使用されることを特徴とする、請求項１記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項１９】
上記アップストリーム接続において上記複数のスロットによって送信される情報パケットのヘッダは、正しく復号化する確率を増大させるために、好適には、ＤＰＳＫ（差動位相変調）及び／又はＱＰＳＫ（直交位相変調）のような、復号化のために小さな信号対雑音比の必要条件を有する変調方式を用いるとともに、誤りの訂正／検出の符号と、周波数ダイバシティ（同一の情報を個々の搬送波上で送信する）及び／又は時間ダイバシティ（同一の情報を異なる瞬間に送信する）を用いて変調されることを特徴とする請求項３記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項２０】
上記ヘッダは、パケットのタイプと、周波数ダイバシティ及び／又は時間ダイバシティの使用と、上記パケット内の情報を変調するために使用される変調方式（例えば、ＱＰＳＫにおけるすべての搬送波、又は、各ユーザが上記ヘッドエンド装置との間で交渉された後の、上記チャンネル上の信号対雑音比の関数として決められた誤り率に対して固定された信号配置位相を有する各搬送波）と、上記パケット内の情報を保護するために使用されるＦＥＣの冗長性（誤りの訂正／検出の符号による冗長性）とに関する情報又はその他のような、対応する情報パケットに関する必要なすべての情報を含むことを特徴とする請求項３及び１９記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項２１】
すべてのユーザに対する信号対雑音比を、どのユーザにも伝送中に不利益を与えることなく最大化させる一連の制御を含み、これにより、上記アップストリーム接続における同じＯＦＤＭシンボルでの多重アクセスと、上記ダウンストリーム接続における複数の情報パケットの同時的な伝送とを可能にし、
上記制御は、
ａ．各ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に投入される電力の制御と、
ｂ．各ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）に対する時間窓の制御と、
ｃ．サンプルの周波数の制御、すなわち上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）の周波数の同期化とであることを特徴とする請求項３記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項２２】
上記投入される電力に対するこれらの制御において自動利得制御及び／又は電力マスクが使用され、これにより、上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）からの信号はほぼ同じ電力で上記ヘッドエンド装置（１）に到達し、そのため、受信時に信号対雑音比を低下させることなく、少ないビット数のビットに対してＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器を動作させることが可能であることを特徴とする請求項２１記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項２３】
上記窓の制御は、上記ヘッドエンド装置（１）に同時に到達する個々の上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）からの信号を制御するために使用される、すなわち、送信されたすべてのＯＦＤＭシンボルの開始部は同じ時間窓において上記ヘッドエンド装置（１）に到達するように使用され、
この制御は、
ａ．上記ダウンストリームチャンネルにおいて発生する開ループにおける調整であって、これは上記時間窓における粗い調整を表し、この調整において、各ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は上記ダウンストリームチャンネルを介して到来するパケットを観測することが可能であり、この調整により、最適な瞬間に上記ヘッドエンド装置（１）に到着するように、伝送において遅延される／前進されるべきサンプルが概算として導出される手段と、
ｂ．上記複数のＳＡＭメッセージによる、上記アップストリームチャンネル及び上記ダウンストリームにおいて発生する閉ループにおける調整であって、これは上記時間窓における微調整を表し、この調整において、上記ヘッドエンド装置（１）は、伝送に最適な瞬間に到着するために上記ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）によって遅延される／前進される必要があるサンプル数を検出しかつ伝達する手段とによって実行されることを特徴とする、請求項２１記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【請求項２４】
同期化を伴う上記周波数制御においては、各ユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）は上記ヘッドエンド装置（１）によって使用されるサンプル周波数について認識し、次に、これを使用して、上記ヘッドエンド装置（１）での受信時の周波数誤りが０になるように上記アップストリームチャンネルにおける伝送を訂正し、
上記複数のユーザ装置（Ａ、Ｂ、…Ｘ）において伝送周波数を訂正するためには、
ａ．各搬送波が受ける回転を補償する、位相回転器による上記複数の搬送波内の残留誤差の訂正（各搬送波と所望の角度の複素指数との乗算）の方法と、
ｂ．周波数訂正構成要素（システムのディジタル処理部分における再サンプリング装置、及び／又はアナログ部分における可変発振器又はＶＣＸＯより成る可能性がある）によるサンプル周波数の訂正の方法であって、対応するクロックが十分に正確であれば、上記周波数訂正構成要素を使用する必要はなく、上記複数の搬送波における残留誤差は単に前述の位相回転器を用いて訂正するだけで十分であることを考慮した方法とが使用されることを特徴とする請求項２１記載の電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発明の名称に記載されているように、電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法に関する。この方法は、ダウンストリームチャンネル（ヘッドエンド装置から様々なユーザ装置へ至る）とアップストリームチャンネル（複数のユーザ装置からヘッドエンド装置へ至る）とを用いた伝送手段としての電力線ネットワークへのアクセスを制御するように選択された方法を特定する。本発明の方法は、「電力線ネットワークを介したポイント・ツー・マルチポイントのデータのディジタル伝送のためのシステム及び処理」と題されたスペイン国特許出願Ｐ−２００００３０２４号の発明において説明されたもののようなシステム用に特に設計されたものであるが、このことは、そのようなアプリケーションをサポートする他のシステム及び構造におけるその使用を除外するものではない。
【０００２】
本発明の主たる目的は、伝送容量を最大化すること、言いかえると、各ユーザが電力分配ネットワークから抽出できる帯域幅を最大化することにある。
【０００３】
本発明の技術分野は電気通信の分野にあり、特に、電力線ネットワークを伝送手段として使用するヘッドエンドと様々なユーザとの間の双方向通信の分野にある。
【背景技術】
【０００４】
電力線ネットワークを通信手段として使用することは従来技術において既知であるが、その性能の低さに起因して、データ伝送ネットワークとしてのその使用は、非常に低い速度でのポイント・ツー・ポイント通信に限定されている。
【０００５】
このことは、他の理由の中でも、電力線ネットワークにおいては、装置の接続及び切断が回線上に電圧のピークとインピーダンスの変動とを発生させ、それにより周波数及び時間の関数として変化する信号の重大な損失をもたらすという事実に起因する。
【０００６】
さらに、異なる周波数においてインピーダンスが多数に変化することと、反射の生成とに起因して、様々な障害がヘッドエンドと複数のユーザとの間の通信の確立を妨げる。上記反射は、受信信号を、送信信号と、ユーザのそれぞれにとって異なる減衰及び遅延を受信信号上に有して電力線ネットワークを循環する一連のエコーとが組み合わさったものにさせるものである。
【０００７】
さらに、減衰、雑音及びチャンネル応答は、周波数及び時間の両方で動的に変化する。
【０００８】
これらの障害がすべて、先に言及したスペイン国特許出願Ｐ−２００００３０２４号の出現まで、全二重の高速ポイント・ツー・マルチポイント通信のための電力線ネットワークの使用を制限した。上記特許出願は、様々なユーザ装置と１つのヘッドエンド装置とが電力線ネットワークを介して双方向通信で通信を行うシステムであって、一方のチャンネルはユーザ装置からヘッドエンド装置へのアップストリームであり他方はヘッドエンド装置からユーザ装置へのダウンストリームであり、装置のそれぞれにおいて、ユーザ装置が送信可能な情報の量を最大化しかつこれらのユーザ装置における待ち時間を最小化するための媒体アクセス制御モジュール（ＭＡＣ）を含み、それとともに、アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルのための電力線ネットワークの分割が、周波数分割による二重化及び／又は時分割による二重化によって実行され、ヘッドエンド装置及びユーザ装置の両方が、対応するディジタル伝送を電力線ネットワークに対して適応させる手段を含むシステムをサポートする。
【０００９】
すでに言及されたスペイン国特許出願Ｐ−２００００３０２４号によってサポートされるシステムは、前述の不具合を適切に解消するものであるが、それにも関わらず種々の処理を組み込むことが可能であり、その中に、本発明において説明されている方法が存在する。
【００１０】
一方で、背景技術においては、ポイント・ツー・ポイント通信又はポイント・ツー・マルチポイント通信を確立するために電話においてツイストペアを使用することのような、データの伝送のための他の通信手段が知られている。
【００１１】
このコンテキストにおいて米国特許第５，６７３，２９０号の明細書を引用する。上記明細書では、ヘッドエンドから様々な異なるユーザへの接続によって決定されるダウンストリームチャンネルを介する通信と、複数のユーザからヘッドエンドへの接続によって決定されるアップストリームチャンネルを介する通信とからなり、それによって、離散ディジタルマルチトーン（ＤＭＴ）伝送方式を用いた通信が可能にされ、ディジタルデータの符号化と離散マルチトーン信号上での符号化されたデータの変調とを提供するポイント・ツー・ポイントの伝送方法が説明される。
【００１２】
さらに、通信回線は、各々における雑音レベルを含む少なくとも１つの回線品質パラメータを決定するように監視され、関連付けられたサブ搬送波トーンにそれぞれ対応する多数のサブチャンネルを含む。この変調方式は、検出された回線品質パラメータと、サブチャンネル利得のパラメータと、離散マルチトーン信号を変調するときの許容電力のマスキングパラメータとを含む様々なファクタを考慮するように設計されている。この変調方式はまた、伝送中に、使用されるサブ搬送波と各サブ搬送波において伝送されるデータの品質とを動的に更新することで、個別のサブ搬送波における変化にリアルタイムで適応することができる。
【００１３】
干渉に対して敏感なアプリケーションでは、関連付けられた帯域幅は、単にマスキングされるか又は消音されることで、任意の方向への干渉を防止することが可能であり、ゆえに、信号は、最大の雑音のところより上又は下の周波数を有するサブ搬送波によって伝送される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
さらに、この米国特許第５，６７３，２９０号の明細書では、伝送はベースバンドにおいて発生し、伝送可能な情報の共役実エルミート変換が使用される（実高速フーリエ変換）。すでに説明した特性に起因して、この伝送方法を電力線ネットワーク上での伝送に適用することはできないことが開示されている。
【００１５】
さらに、この米国特許明細書に説明されている方法はポイント・ツー・ポイント通信に関するものであり、よって、電力線ネットワーク上でのその使用も、全二重ポイント・ツー・マルチポイント通信の可能性も想到され得ない。
【００１６】
一方で、ＰＣＴ特許出願公開番号ＷＯ９６／３７０６２号に説明されているような、ポイント・ツー・マルチポイント通信システムが存在し、ここで、伝送回線は同軸ケーブル、光ファイバ又はこれらに類似するものであることが可能であり、上記システムは直交周波数分割多重アクセス変調方式（ＯＦＤＭ）を使用し、上記変調方式は、背景技術では周知の変調システムであり、マルチパス伝搬の欠点を緩和させるために、現状における当該技術において公知であるように、各ＯＦＤＭシンボルに巡回的なプレフィックスを付加する。ＯＦＤＭ変調とともに巡回的なプレフィックスを用いることは、前述の明細書で使用されているＤＭＴ変調に包含されうるものであり、また現状での当該技術においても広く使用されている。
【００１７】
上記ＰＣＴ明細書は、ハードウェアと離散フーリエ変換の実現に関わる複雑さとが実質的に削減されるべく各ユーザに特定のトーンのグループが割り当てられるように、各サブ搬送波のグループにわたって複数のチャンネルを確立する方法を記述しているが、これは、固定されたシステムであることから、米国特許第５，６７３，２９０号の明細書における事例で説明されているように個別のサブ搬送波を接続し又は切断することで干渉を防止できる場合であっても、各チャンネルにおける優勢な周波数及び時間の状況に依存して複数のユーザに対して異なるサブ搬送波を割り当てることは許容されない。
【００１８】
さらに、これは、リモートループを使用して様々なユーザモデムの局部発振器の周波数を補正する。
【００１９】
また、ポイント・ツー・マルチポイント通信に関しては、米国特許第５，８１５，４８８号及び米国特許第５，８２８，６６０号の明細書を引用することができる。
【００２０】
これらの明細書に、電力線ネットワークを使用する伝送の適合化に関する記述はない。
【００２１】
さらに、これまでに引用したどの明細書も、複数のユーザのための伝送、又は電力線ネットワークにおけるアップストリーム及びダウンストリームチャンネルのスループットを最大化させる方法に関連していない。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
目的を達成し、先の諸段落で指摘した不具合を回避するために、本発明は、電力線ネットワークを介したデータのポイント・ツー・マルチポイントディジタル伝送のマルチユーザシステムのためのデータの多重アクセス及び多重伝送の方法を含む。このシステムは、電力線ネットワークを介した双方向通信で通信を行ういくつかのユーザ装置と１つのヘッドエンド装置とを含み、ここで、アップストリームチャンネルにおいてデータはユーザ装置からヘッドエンド装置に伝送され、ダウンストリームチャンネルにおいてデータはヘッドエンド装置からユーザ装置に伝送され、各装置は、ユーザ装置が送信可能な情報量を最大化しかつこれらの装置における待ち時間を最小化するための媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）を含み、電力線ネットワークは、周波数分割二重化（ＦＤＤ）及び／又は時分割二重化（ＴＤＤ）によりアップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルに分割される。
【００２３】
本発明に係る方法の新規性は、下記の内容にある。
【００２４】
−  様々なユーザ装置によるアップストリームチャンネルでのアクセスと、ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡの多重化（直交周波数分割による多重化、時分割による多重化、及び／又は符号分割による多重化）による、ヘッドエンド装置によるダウンストリームチャンネルでの様々な情報パケットの同時的な送信。
−  アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルの両方において伝送容量を最大化するように、すなわち送信及び受信の両方においてヘッドエンドにより観測される周波数応答を等化するか又は平坦化するように、ＯＦＤＭシステム（直交周波数分割による多重化）における各搬送波を、この搬送波において伝送容量がより大きくなる（搬送波毎のビット数がより大きくなるか又は信号対雑音比がより良くなる）ように、その時点で送信する情報を有する１つ又は複数のユーザに対して動的に割り当てる基準。
−  情報のタイプと伝送を要求するユーザとに依存してサービス品質（ＱｏＳ）を調整すること。このサービス品質は、異なる瞬間における周波数応答と、複数のユーザ装置及びヘッドエンド装置の間の異なる距離とに従って適応化できる。
−  システムの全帯域幅において、ユーザ装置及びヘッドエンド装置によって観測される信号対雑音比を常に計算しかつモニタリングすることにより、個々の通信要求の間で、利用可能な帯域幅を動的に割り当てること。
【００２５】
これにより、伝送リソース（すなわちＯＦＤＭシステムにおけるすべての搬送波）は、各瞬間における各ユーザの伝送の必要性と、当該ユーザに対して確立されたサービス品質パラメータと、システムの全容量を最大化する基準と、伝送待ち時間を最小化する基準とに従って分配され、このために、１つのシンボルでの複数の搬送波を複数のユーザ間で再分配すること（ＯＦＤＭＡ）と、時間で再分配すること（ＴＤＭＡ）すなわちシンボル毎に再分配することと、符号によって再分配すること（ＣＤＭＡ）とを使用し、時間にわたって変化する電力線の品質パラメータを常にモニタリングすることにより上記再分配を最適化する。
【００２６】
本発明の方法は、電力線が１つの地点と他の地点との間で周波数について選択的なチャンネルとして動作することから、ある周波数が他よりも高い信号対雑音比を示し、従ってより大きい伝送容量を示すことになり、その結果いくつかのユーザにとっては所定の周波数がより高い信号対雑音比を示すものになる一方で他のユーザにとってはその周波数は異なるものになる、という事実に起因して、送信及び受信の両方においてヘッドエンド装置によって与えられる周波数応答を最大化する、すなわち等化するか又は平坦化するための手段を提示する。上述の最大化するための手段は、好適には下記のものから構成される。
【００２７】
−  ＯＦＤＭチャンネル内の搬送波数に等しいサイズのベクトル空間の指定。ここで、この空間を構成する要素は、ユーザが搬送波のそれぞれにおいて観測可能な搬送波毎のビット数であるか、又は各搬送波に使用される信号配置位相（コンステレーション）の次元である。
【００２８】
［数式１］
ｖｉ＝［ｖｉ１，ｖｉ２，…ｖｉｎ］
【００２９】
ここで、Ｎは、当該ベクトルに関する通信の接続において利用される搬送波の合計の個数であり、ｖｉｘは、ヘッドエンド装置の観点での搬送波ｘにおける（どの接続が参照されているかに依存した）ユーザｉからの通信又はユーザｉへの通信において利用可能な搬送波毎のビット数を表す。
−  このベクトルの１−ノルム‖ｖ‖（ベクトルの各要素の絶対値の総和）を最大化するような、送信するための情報を有するユーザ間での搬送波の分配。ここで、ｖは、アップストリーム及びダウンストリームの両方において、各ヘッドエンド装置が現在のシンボルで使用する搬送波毎のビット数（又は、各搬送波の信号配置位相の次元）にてなるベクトルである。
−  アルゴリズムの計算及び実装を簡単化するために、アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルでの合計でＮ個の搬送波をＭ個の搬送波にてなるサブチャンネルにグループ化することで、ベクトル空間の次元を小さくして、Ｎ／Ｍ次元のベクトル空間を生成する。ここで、座標の値はサブチャンネルにおける全搬送波の和であり、結果的に各サブチャンネルにおいて各ユーザが観測するＯＦＤＭシンボル毎の伝送容量を与える。
−  サブチャンネルの幅を、最初の搬送波と最後の搬送波の周波数位置間の周波数の差として定義されるコヒーレントな帯域幅になるように調整する。これらの搬送波における周波数応答の変動は、所定のしきい値より小さくなっている。
【００３０】
本発明の好適な実施形態によれば、ヘッドエンド装置のＭＡＣは、ユーザ装置からの様々な通信又はユーザ装置に対するさまざまな通信のためにアップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルにおける帯域幅の動的な分配を担当するアービトレーション（調停）ブロック又はアービタ（arbiter：調停装置）を含む。ここで、伝送帯域幅を動的に割り当てるためにこのアービタによって使用される基準は先に説明したものである。このために下記の手段が使用される。
【００３１】
−  伝送がどのユーザにどのような条件で向けてられているかを示すヘッダを先頭に有するパケット指向伝送。
−  アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルを複数のサブチャンネルに分割することで、複数のユーザを多重化してアップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルの両方の帯域幅伝送を最大化すること。
−  時間にわたって変化する様々なユーザに対して複数の搬送波を下記のように動的に割り当てること。
＊  ダウンストリーム接続では、サブチャンネルによって送信される各パケットのヘッダは、宛先とサイズと使用される信号配置位相とを他の情報とともに示し、ゆえに、複数のユーザは、どのサブチャンネルによって受信されたものであっても必ずヘッダをすべて検出しかつ理解することが可能である一方、変調に使用された搬送波毎のビット数にてなるベクトルについて複数のユーザが認識している場合には、当該複数のユーザに向けられたパケットからの情報のみを復調することが可能であり、
＊  アップストリーム接続では、コヒーレントな帯域幅に調整された複数のサブチャンネルへの分割とは別に、スロット（ＳＬＯＴ）が、このようなスロットに係る２つの割り当てメッセージ（ＳＡＭ）間のアップストリームチャンネルにおける所定個数のシンボルとして定義されるように、かつ複数のリソースを複数のユーザへ割り当てるためにアービタによって使用される単位を構成するように時分割が発生し、これらのリソースは、ダウンストリーム接続によって各ユーザ装置へ（ＳＡＭとして知られた）スロット割り当てメッセージを送信することにより周期的に割り当てられ、上記スロット割り当てメッセージは１つ又は複数のスロット上に情報を含み、かつ、上記スロット割り当てメッセージは、参照されるスロットより決められた個数のサンプルだけ先行して（すなわちそれらのスロットに対して時間的に先行して）周期的に送信され、それによって、スロットのシンボル数が小さい場合には取得されうる待ち時間の下限値（フロア値）もまた小さくなるが、システムの複雑さはアップストリームチャンネルでのリソース割り当てメッセージ（ＳＡＭ）における伝送容量のコストと同様により高くなる。
−  サブチャンネルのそれぞれにおけるすべてのユーザの伝送容量を継続的に更新するために、アップストリーム及びダウンストリームの両方における全チャンネル中の各ユーザの信号対雑音比を継続的に測定すること。
−  どのユーザがどのような量の伝送の実行を希望しているかに関する、それぞれ、問い合わせ（ポーリング：ＰＯＬＬＩＮＧ）スロット及びリソース請求メッセージ（ＭＰＲ）による継続的な情報。ここで、ダウンストリームにおいて、ヘッドエンド装置の上位レイヤは、伝送が保留中である情報の量とどのユーザからであるかということとについてアービタに通知するものである。
−  各ユーザに関して、チャンネル容量とヘッドエンド装置に接続された（ハングされた）ユーザ数との関数として定義された、ＱｏＳに関する情報（帯域幅及び待ち時間）。これにより、与えられた瞬間において様々なユーザが伝送を希望する場合に、単一のユーザに継続して割り当てられるスロット数が制限され、従って、アップストリーム接続における複数のユーザのアクセスを平等に維持できる。
【００３２】
ヘッドエンド装置がダウンストリームチャンネルを介して１つ又は複数のユーザ装置に伝送を希望するとき、アービタブロックは、参照される１つ又は複数のサブチャンネルを使用して帯域幅を動的に分配し、かつ、サブチャンネルによって送信される情報パケット内のヘッダによってこの１つ又は複数のサブチャンネルの用途をユーザに知らせる。それによって、各ユーザ装置は、上記ヘッダの１つが当該ユーザ装置に向けられたパケットを示していることを検出すると（ユーザ装置は様々な個々のサブチャンネルから１つより多くのパケットを受信可能である）、対応するデータを復号化する。ヘッダは、ユーザへの新しいパケットの伝送を示すか、又は、ヘッダを送信するサブチャンネルが、この新しいサブチャンネルの搬送波と先行するパケットの伝送にすでに使用されたサブチャンネルの搬送波とを集約することにより、同じユーザへの他の１つ又は複数のサブチャンネルによって先に送信されたパケットの伝送を高速化させるために使用されることを示すことができる。
【００３３】
ダウンストリーム接続において複数のサブチャンネルによって送信される複数のヘッダは、上記ヘッダを正しく復号化する確率を高めるために、好ましくはＤＰＳＫ（差動位相変調）及び／又はＱＰＳＫ（直交位相変調）である、当該ヘッダの復号化のための信号対雑音比に関する制限された必要条件を有する変調を用いるとともに、誤りの訂正／検出の符号と、周波数ダイバシティ（同一の情報を異なる複数の搬送波で送信する）及び／又は時間ダイバシティ（同一の情報を異なる複数の瞬間に送信する）とを用いることによって好ましくは変調される。
【００３４】
さらに、すでに言及されたヘッダは、宛先、パケットのタイプ、周波数及び／又は時間ダイバシティの使用、パケットが１個のユーザ宛てであるのか様々なユーザ宛てであるのか（マルチキャスト（ＭＵＬＴＩＣＡＳＴ）モード）及び／又はすべてのユーザ宛てであるのか（ブロードキャスト（ＢＲＯＡＤＣＡＳＴ）モード）、各搬送波に使用される変調、情報パケットを保護するためにＦＥＣの冗長性（誤りの訂正／検出の符号による冗長性）が使用されているか否か、及び／又は、ヘッダを送信するサブチャンネルが、他のサブチャンネルによって先に送信されたパケットからの情報の伝送を高速化するために使用されるか否かについての情報のような、適正な情報パケットに必要なすべての情報、又は他の情報を含む。
【００３５】
その一方で、アップストリーム接続が分割されることで生じる前述のスロットは、ユーザ装置により下記の目的で使用することができる。
【００３６】
−  問い合わせメッセージ（ポーリング）に対する要求の伝送、
−  リソース請求メッセージ（ＭＰＲ）の伝送、
−  下記のもの、すなわち、
＊  同期化シーケンス、
＊  等化シーケンス、
＊  信号対雑音比を推定するためのシーケンス、及び／又は、
＊  ユーザがヘッドエンド装置へ送信することを希望する情報に関するデータのうちの、１つ又はいくつかを含むデータの伝送。
【００３７】
上記アップストリームチャンネルでは、アービタは最も適正な帯域幅を可変な形式で各ユーザ装置に提供する手段を含み、送信される情報量、要求されるサービス品質、送信される情報のタイプ、与えられたスロットにおいてユーザにより観測された信号対雑音比、及びその他のもののようなパラメータに従ってスロットの最適割り当てアルゴリズムにより多くのスロット又はより少ないスロットを提供し、上記アービタによって下された決定を、ＳＡＭメッセージを使用してユーザ装置に伝達する。
【００３８】
ヘッドエンド装置のアービタによって下されたアップストリーム接続における複数のスロットの分配に関する決定を伝達するために使用される方法は、ダウンストリーム接続によって各ユーザ装置に割り当てメッセージＳＡＭを送信することであり、上記ＳＡＭは、１つ又はいくつかのスロットに関する情報を含むことが可能であり、それらが、参照されるスロットよりも決められた個数のサンプルだけ常に先行して（すなわちそれらは時間的にスロットに先行して）かつ周期的に送信され、少なくとも、下記のものを含む。
【００３９】
−  各スロットが与えられる１つ又は複数のユーザの表示、
−  各スロットが利用されるべき用途の表示、
−  各ユーザに与えられるスロット内のシンボル数、
−  各ユーザがスロットを使用し始めることのできるシンボルの番号、
−  データの伝送のために使用されなければならない、好適にはＱＰＳＫである変調についての情報、又はチャンネルの信号対雑音比の関数として決定された誤り率に関してヘッドエンド装置との間で交渉された信号配置位相についての情報。
【００４０】
それは、さらにまた下記のものを含みうる。
【００４１】
−  リソース請求メッセージ（ＭＰＲ）の受信の確認、
−  決められたユーザ装置へのアクセスの制限、
−  ユーザ装置の時間的な伝送窓における迂回路の訂正、
−  電力制御に関する情報、
−  ユーザによって送信されるべきデータのタイプ及び個数、すなわち、等化、同期化、信号対雑音比の推定、及び／又は情報データの、０個又はそれよりも多くのシンボルが送信されるか否か。
【００４２】
好適には、これらのＳＡＭメッセージは、誤りの訂正／検出のためのより大きな容量を有する符号と、周波数又は時間のダイバシティと、他のシステムとのような、誤りに対する何らかの追加の保護システムを用いて符号化される。
【００４３】
さらに、ダウンストリームチャンネルでは、アービタは、ユーザ装置がサブチャンネルにおいて観測する信号対雑音比（又は周波数応答）、メッセージの優先度、情報量又はその他のようなパラメータを考慮して分配機能を動作させる。ユーザは、ダウンストリーム接続を介して送信されたヘッダを復号化し、上記ヘッダを含む宛先に関する情報から始めてヘッダと同じサブチャンネルによって送信されたデータをそれらのユーザが取り込まなければならないか否かを決定する。
【００４４】
アービタは、参照されるパケットの伝送を高速化することを目的として、対応する送信のために１つ又は複数の追加のサブチャンネルの使用を指示するか、又はユーザの帯域幅の増大を指示することが可能であり、１つよりも多くの情報パケットを同時に伝送するために１つよりも多くのサブチャンネルを割り当て、送信されるメッセージ内のヘッダによりこれらの決定のうちの何れであったかを示す。
【００４５】
アービタは、様々なサブチャンネル上で各ユーザが観測可能な周波数応答に基づいて、使用される帯域幅が各瞬間において最大化されるように、アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルの両方において複数のユーザを様々なサブチャンネル上に分配することが可能である。
【００４６】
アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルでは、リソースを割り当てる時点で、アービタは、ＱｏＳについての基準の１つとして、待ち時間を最小化することを用いる、すなわち、各ユーザ装置が、アップストリーム接続においてアクセス要求を行ってから可能な限り早く伝送するか、又は、パケットがヘッドエンド装置からユーザへ可能な限り早く伝送される。
【００４７】
前述のＭＰＲメッセージは、好適には、ユーザ装置がデータ伝送を所望する場合にこのことについて通知し、オプションとして、下記のようなときに、送信される情報ブロックのサイズとユーザ装置によって要求されるサービス品質とについて通知する比較的短い制御メッセージである。
【００４８】
−  ユーザ装置によって受信されたＳＡＭメッセージが、上記装置に割り当てられた次のスロットは一連のデータ伝送のスロットにおける最後のものであることを示すとき。そのため、ユーザ装置は、送信するデータをさらに有する場合、このスロットの一部を使用してＭＰＲメッセージを送信する。
−  ユーザ装置は送信するためのさらなるデータを持たないが、未だにスロットが割り当てられているとき。この場合、対応するＭＰＲメッセージは、これ以上スロットを割り当てずに残りのスロットを他のユーザ装置へ割り当て直すように、ヘッドエンド装置に指示する。
−  １つのユーザ装置に、リソース請求（ＭＰＲ）専用の１つのスロットが（ＳＡＭによって）割り当てられているとき。そのため、伝送を希望する１つ又は複数のユーザ装置は、それらのＭＰＲをこのスロット内で（これの小さな部分をランダムに用いてか、又は、ユーザのタイプ、情報のタイプ及び他のパラメータを考慮した決められたアルゴリズムによって）送信する。また、そのため、ヘッドエンド装置は、様々なユーザ装置が当該スロットの同一のゾーンにおいてリソースの請求を同時に行うときに、衝突（コリジョン）の可能性を検出し、このような衝突は、背景技術において知られたアルゴリズムによって、又は、ユーザ間の競合が解消されるまで、ユーザ装置に、後の介入におけるその位置を再送信させることによって解消される。
【００４９】
ポーリングスロットは、伝送するための情報をそれらのユーザが有しているか否かに関して、最大個数のユーザに対して、問い合わせアルゴリズムを用いることによって問い合わせをすることを可能にするが、その目的は、上記最大個数が超過される場合には同一のユーザ装置が必ずしも問い合わせを受けるユーザ装置であるとは限らないということにあり、ヘッドエンド装置には、ユーザが明示する動作（アクティビティ）に依存して、複数のユーザ装置を様々なカテゴリーに分類するための手段が含まれ、そのため、この情報を得るために、ヘッドエンド装置は、その動作に関する情報を必要としているユーザに問い合わせスロット（ポーリング）を割り当て、これらのユーザは、送信するための情報を有しているときに、それらのユーザに割り当てられたスロットの一部において応答する。
【００５０】
送信するためのデータをユーザ装置が有する場合、ユーザ装置は、後続のスロットのうちの１つがポーリング又はＭＰＲのために予定されていることをあるメッセージ（ＳＡＭ）が通知するまで待機し、そのため、ユーザ装置がポーリングＳＡＭを受信すると下記のステップが実行される。
【００５１】
−  ユーザ装置は、それが次のポーリングスロットを使用可能なユーザにてなるグループに属するか否かを示す、ＳＡＭにおける所定のビットを照合する。
−  ＳＡＭメッセージは、ユーザ装置がリソース要求に対して応答しなければならない複数の位置を示し、これらの位置は、ユーザ装置により様々な搬送波（アップストリーム通信のために利用可能な周波数）において観測されることが可能な信号対雑音比を常にモニタリングするヘッドエンド装置によって決定される。
−  ポーリングスロットは、時間／周波数の小さな部分であるいくつかの有効ゾーンに分割され、ユーザ装置は、請求の衝突を防止するように、ＳＡＭによって示されたゾーンを選択する。
−  ユーザ装置は、選択されたゾーンにポーリングメッセージを送信する。
−  上記ポーリングがヘッドエンド装置において受信されていれば、ユーザ装置は、複数のスロットを割り当てるＳＡＭメッセージを後に受信する一方、上記ポーリングが受信されていなければ、ユーザ装置は、新たなポーリングＳＡＭを取得するまで待機する必要がある。しかしながら、これがＳＡＭにおいてＭＰＲスロットの通知を受信していれば、ユーザ装置は上記スロットにおいてＭＰＲメッセージを送信し、ここでは、上記情報がヘッドエンド装置によって復号化されかつアービタのスロット割り当てアルゴリズムの最適化に使用可能であるように、伝送する必要性とは別に、好適には、それが送信を希望する情報のサイズと、優先度と、要求されるＱｏＳとが示されている。ヘッドエンド装置が衝突を検出するか否かを見越して、これは、この衝突を解消するためのアルゴリズムを開始するか、又は（アービタは後続のＳＡＭにおけるいかなるデータ伝送スロットも付与しないので）複数のユーザ装置が他のＭＰＲスロット又はポーリングスロットにおいてそれらの請求を送信するのを待機する。
【００５２】
本発明の好適な一実施形態では、ユーザ装置は、下記の処理により、伝送する瞬間、使用される搬送波、変調のタイプ及び他のパラメータに関して、ヘッドエンド装置によって下された決定に従う。
【００５３】
−  ユーザ装置からの伝送要求を正しく受信すると、ヘッドエンド装置は、請求を行ったユーザ装置の動作、伝送容量、サービス品質及び他のパラメータに従って、かつ各サブチャンネルにおいてモニタリングされた信号対雑音比に従って得られた推定値から始まる十分な時間／周波数スロットを割り当て、アービタは、前述されたアルゴリズムを用いて、データ送信の請求を行ったユーザ間でのスロットの分配を担当する。
−  ユーザ装置は、ＳＡＭメッセージの復調及び復号化によって、１つ又は複数のスロットが当該装置のために予定されていることを検出すると、下記の動作を実行する。
＊  割り当てられたスロットのそれぞれのタイプと、各スロット中の各搬送波において使用される必要がある変調とをチェックする。ＳＡＭメッセージは、アービタによって割り当てられたものに従ってこの情報の伝送を担当する。
＊  合計で何個のビットを伝送可能であるかを計算する（かつそのメモリからデータを抽出する）。これらは、このスロットに割り当てられたＳＡＭメッセージに示されているように、情報のデータ、等化、同期化、信号／雑音の推定、又はこれらの他の任意の組み合わせである。
＊  伝送することを必要とするスロットの部分において開始シンボルが始まるまで待機し、選択された変調を使用してデータの伝送を実行する。
＊  割り当てられたスロットのうちの任意のものが時間ダイバシティ又は周波数ダイバシティのタイプであれば、ユーザ装置は、安全な形式（好適にはＱＰＳＫ）で変調された情報であって、周波数においていくつかの回数だけ反復された情報を伝送する必要がある。言い替えれば、使用されるダイバシティと割り当てられる搬送波とに依存して、搬送波ｋからのものと同一の情報を搬送波（ｋ＋Ｎ）、搬送波（ｋ＋２×Ｎ）などにおいて伝送する。又は、ユーザ装置は、いくつかの瞬間においていくつかの回数だけ反復された情報を伝送する必要がある（時間ダイバシティ）。
＊  スロットがポーリング又はＭＰＲのタイプであれば、前述された処理が使用される。
【００５４】
すでに参照したＣＤＭＡの多重化方式は、複数の搬送波に適用された場合には、複数のユーザ装置が、各瞬間において情報を送信するために使用可能な搬送波を示すシーケンスに従って、伝送の瞬間に複数の搬送波のうちの一部のみを用いる周波数ホッピング方法を含む。このシーケンスは予め定義され、かつこのシーケンスは擬似ランダムシーケンスによって生成されることが可能であり、上記擬似ランダムシーケンスのシード（種）はＳＡＭメッセージによって伝送される。一方で、上記方法が複数のサブチャンネルに適用されると、各瞬間において伝送するためにどのサブチャンネルが使用される必要があるのかをユーザ装置に指示するためにシーケンスが使用される。
【００５５】
アップストリーム接続において複数のスロットによって送信される情報パケットのヘッダは、正しく復号化する確率を増大させるために、好適には、ＤＰＳＫ（差動位相変調）及び／又はＱＰＳＫ（直交位相変調）のような、復号化のために小さな信号対雑音比の必要条件を有する変調方式を用いるとともに、誤りの訂正／検出の符号と、周波数ダイバシティ（同一の情報を個々の搬送波上で送信する）及び／又は時間ダイバシティ（同一の情報を異なる瞬間に送信する）を用いて変調される。
【００５６】
前述されたヘッダは、パケットのタイプと、周波数ダイバシティ及び／又は時間ダイバシティの使用と、パケット内の情報を変調するために使用される変調方式（例えば、ＱＰＳＫにおけるすべての搬送波、又は、各ユーザがヘッドエンド装置との間で交渉された後の、チャンネル上の信号対雑音比の関数として決められた誤り率に対して固定された信号配置位相を有する各搬送波）と、パケット内の情報を保護するために使用されるＦＥＣの冗長性（誤りの訂正／検出の符号による冗長性）とに関する情報又はその他のような、対応する情報パケットに関する必要なすべての情報を含む。
【００５７】
本発明における方法は、すべてのユーザに対する信号対雑音比を、どのユーザにも伝送中に不利益を与えることなく最大化させる一連の制御を含むことが可能であり、これにより、アップストリーム接続における同じＯＦＤＭシンボルでの多重アクセスと、ダウンストリーム接続における複数の情報パケットの同時的な伝送とが可能になる。上記制御は、下記のものであることが可能である。
【００５８】
−  各ユーザ装置に投入される電力の制御。
−  各ユーザ装置に対する時間窓の制御。
−  サンプルの周波数の制御、すなわちユーザ装置の周波数の同期化。
【００５９】
投入される電力に対するこれらの制御において自動利得制御及び／又は電力マスクが使用され、これにより、ユーザ装置からの信号はほぼ同じ電力でヘッドエンド装置に到達し、そのため、受信時に信号対雑音比を低下させることなく、少ないビット数のビットに対してＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器を動作させることが可能である。
【００６０】
一方で、上述された窓の制御は、ヘッドエンド装置に同時に到達する様々なユーザからの信号を制御するために使用される、すなわち、送信されたすべてのＯＦＤＭシンボルの開始部は同じ時間窓においてヘッドエンド装置に到達するように使用される。この制御は下記の手段によって実行される。
【００６１】
−  ダウンストリームチャンネルにおいて発生する開ループにおける調整。これは時間窓における粗い調整を表し、この調整において、各ユーザ装置はダウンストリームチャンネルを介して到来するパケットを観測することが可能であり、この調整により、最適な瞬間にヘッドエンド装置に到着するように、伝送において遅延される／前進されるべきサンプルが概算として導出される。
−  ＳＡＭメッセージによる、アップストリームチャンネル及びダウンストリームにおいて発生する閉ループにおける調整。これは時間窓における微調整を表し、この調整において、ヘッドエンド装置は、伝送に最適な瞬間に到着するためにユーザ装置によって遅延される／前進される必要があるサンプル数を検出しかつ伝達する。
【００６２】
最後に、同期化を伴う前述の周波数制御においては、各ユーザ装置はヘッドエンド装置によって使用されるサンプル周波数について認識し、次に、これを使用して、ヘッドエンド装置での受信時の周波数誤りが０になるようにアップストリームチャンネルにおける伝送を訂正する。ユーザ装置において伝送周波数を訂正するためには、下記の方法が使用される。
【００６３】
−  各搬送波が受ける回転を補償する、位相回転器（ロータ）による搬送波内の残留誤差訂正（各搬送波と所望の角度の複素指数とを乗算する）。
−  周波数訂正構成要素（システムのディジタル処理部分における再サンプリング装置（リサンプラ）、及び／又はアナログ部分における可変発振器又はＶＣＸＯより成る可能性がある）によるサンプル周波数の訂正。対応するクロックが十分に正確であれば、上記周波数訂正構成要素を使用する必要はなく、搬送波における残留誤差は前述の位相回転器を用いて訂正するだけで十分であると考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
添付の図面は、本発明のより良い理解を促すために提示されたものであり、詳細な説明の重要な部分を形成しているが、これらは例示を提供するものであって、本発明の原理を限定的に表現するものではない。
【００６５】
以下は、本発明の好適な実施形態の説明であり、数字は図面で使用した参照番号を示す。
【００６６】
この実施例に使用されている方法は、いくつかのユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）と１つのヘッドエンド装置１とを有するシステムに適用される。
【００６７】
これらの装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）及び１は、電力線ネットワーク２上で双方向通信で通信を行い、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）からヘッドエンド装置１にデータが伝送されるアップストリームチャンネルと、ヘッドエンド装置１からユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）にデータが伝送されるダウンストリームチャンネルとを確立している。
【００６８】
ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）及びヘッドエンド装置１は共に、ユーザ装置の場合は数字３で表され、ヘッドエンド装置の場合は数字４で表された媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）を含む。
【００６９】
このＭＡＣにより、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）が送信できる情報量は最大化され、かつ上記装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）の待ち時間は最小化される。
【００７０】
電力線ネットワークである物理的媒体上に、２つの通信接続、すなわちアップストリーム接続及びダウンストリーム接続を有するためには、周波数分割（ＦＤＤ＝周波数分割二重化）又は時分割（ＴＤＤ＝時分割二重化）を実行する必要がある。
【００７１】
図１に、説明される構成が表示されている。
【００７２】
本実施例で説明される方法は、下記の４つの本質的な特徴を有する。
【００７３】
−  アップストリームチャンネルでの様々なユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）によるアクセスと、ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡの多重化（直交周波数分割による多重化、時分割による多重化及び／又は符号分割による多重化）による、ダウンストリームチャンネルでのヘッドエンド装置１による様々な情報パケットの同時的な送信。
−  アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルの両方において伝送容量を最大化するように、すなわち送信及び受信の両方においてヘッドエンド装置により観測される周波数応答を等化するか又は平坦化するように、ＯＦＤＭシステム（直交周波数分割による多重化）における各搬送波を、搬送波毎の伝送容量がより大きくなる（搬送波毎のビット数がより大きくなるか又は信号対雑音比がより良くなる）ように、その時点で送信する情報を有する１つ又は複数のユーザに対して動的に割り当てる基準。
−  情報のタイプと伝送を要求するユーザとに依存して調整可能なサービス品質（ＱｏＳ）。このサービス品質は、異なる瞬間における周波数応答と、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）及びヘッドエンド装置１の間の異なる距離とに従って適応化できる。
−  システムの全帯域幅においてユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）及びヘッドエンド装置１によって観測される信号対雑音比を常に計算しかつモニタリングすることにより、様々な通信要求の間で、利用可能な帯域幅を動的に割り当てること。
【００７４】
これらの４つの特徴により、伝送リソース、すなわちＯＦＤＭシステムにおけるすべての搬送波は、各瞬間における各ユーザの伝送の必要性と、当該ユーザに対して確立されたサービス品質パラメータと、システムの全容量を最大化する基準と、伝送待ち時間を最短化する基準とに従って分配され、このために、１つのシンボルでの複数の搬送波を複数のユーザ間で再分配すること（ＯＦＤＭＡ）と、時間で再分配する（ＴＤＭＡ）すなわちシンボル毎に再分配することと、符号によって再分配すること（ＣＤＭＡ）とを使用し、時間にわたって変化する電力線の品質パラメータを常にモニタリングすることにより上記再分配を最適化する。
【００７５】
この実施例における方法では、ヘッドエンド装置１は、ユーザのそれぞれに割り当てられたサービス品質のようなファクタを考慮した、複数のユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）間での帯域幅の分配を担当する。アップストリームチャンネルは、図２に表示され、スロット（ＳＬＯＴ）として知られる時間及び周波数の区間に分割され、これらのスロットは、伝送を希望するユーザ間に分配される。ヘッドエンド装置１のＭＡＣ４に設けられたアービトレーション（調停）ブロック又はアービタ５が、この分配を実行する。各ユーザによりどのスロットが使用される必要があるかということ、及び／又は、１つ又は複数のユーザによりスロットのうちのどのシンボルが使用される必要があるかということに関する情報とともに、割り当てられたスロット及びシンボルにおいて使用する変調のタイプ、それぞれの機能などに関する情報は、ダウンストリームチャンネルによってすべてのユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）に周期的に送信されるＳＡＭとして知られたスロット割り当てメッセージに導入される。
【００７６】
この複合的な共用の柔軟性は、伝送媒体の最適な利用を可能にする。このために、下記のものより成る一連の制御もまた含まれる。
【００７７】
−  各ユーザ（Ａ，Ｂ，…Ｘ）に投入される電力の制御。
−  各ユーザ（Ａ，Ｂ，…Ｘ）に対する時間窓の制御。
−  サンプル周波数の制御、すなわちユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）の周波数の同期化。
【００７８】
アップストリーム接続及びダウンストリーム接続において帯域幅を動的に分配するために、これらの接続又はチャンネルは、いくつかの搬送波にてなるグループとして構成される一連のサブチャンネルに分割される。
【００７９】
サブチャンネルにおける帯域幅は、電力線ネットワーク２の特性に対して調整され、特にチャンネルの帯域幅に対してコヒーレントにされる。複数搬送波の伝送システムの場合、上記コヒーレントな帯域幅は、最初の搬送波と最後の搬送波の周波数位置間の周波数の差として定義され、ここで、これらの搬送波における周波数応答の変動は、所定のしきい値（例えば１２ｄＢ等）より小さくなっている。
【００８０】
複数のサブチャンネルがコヒーレントな帯域幅に調整される場合、決められたユーザに対するこのサブチャンネルにおける搬送波の周波数応答には、所定の限界が存在するということを保証できる。ゆえに、ユーザは、比較的安定した信号対雑音比で、サブチャンネルを構成するすべての搬送波を観測することができる。
【００８１】
この調整は、複数のサブチャンネルにおいて観測される周波数応答の関数として、複数のユーザが選択されることを可能にする。各ユーザには、各接続において観測される平均帯域幅を最大化するように、最適なスペクトルゾーンが割り当てられることが可能である。さらに、帯域幅の使用を最大化できるように、複数のサブチャンネルはまた、互いに直交する周波数応答を観測する様々なユーザに割り当てられることが可能である（複数のサブチャンネルにおいて、あるユーザは小さなＳ／Ｎを観測し、もう１つのユーザが大きなＳ／Ｎを観測する場合があり、又はこの反対の場合がある。）。
【００８２】
最良の場合では、１つのサブチャンネルがただ１つの搬送波のみからなるような高い細分性を有することがその目的である。この場合、平均帯域幅の効用を最大化させるためには、各サブチャンネルの周波数応答に従って複数のユーザを複数のサブチャンネルに割り当てる処理の時間及び容量に関して極めて高いコストを要する複雑なアルゴリズムが必要とされる。高速かつ管理しやすいアルゴリズムを得るために、接続は、チャンネルのコヒーレントな帯域幅によって課される限度に常に従って、アップストリーム接続及びダウンストリーム接続において８個又は１６個のサブチャンネルに分割される。
【００８３】
図３は、アップストリームチャンネルが分割された４つのサブチャンネル１３、１４、１５及び１６のそれぞれに対して、決められたしきい値より高い周波数応答を有する４つのユーザＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを保持するテーブルの一例を示す。このテーブルは、ヘッドエンド装置１において保持され、直交する周波数応答を観測する複数のユーザに複数のサブチャンネルを割り当てるときに平均帯域幅を最大化するように、複数のユーザに帯域幅を分配する間に使用される。
【００８４】
図３のテーブルは、使用される分配の第１の基準の一例である。あるユーザがアップストリーム接続での伝送を希望するとき、又はヘッドエンドがダウンストリーム接続を介したあるユーザへの伝送を希望するとき、情報はどのサブチャンネルで送信可能であるかを観測するために、上述のテーブル又はこれと同様のテーブルが使用される。
【００８５】
電力線ネットワーク２を介した複数のユーザによる同時通信を最適化するための最も重要なポイントの１つは、複数のユーザ間での帯域幅の動的な割り当てである。
【００８６】
複数のユーザへの搬送波の割り当てを最適化するためには、両方の通信チャンネルにおける複数のユーザ及びヘッドエンド装置の周波数応答又は信号対雑音比の継続的な計算及びモニタリングを必要とする。これは、電力線ネットワークは安定した媒体ではなく、時間にわたって変化しかつ問題のユーザとヘッドエンドとの間に存在する距離に依存する伝送関数の変化の影響を受けるという事実に起因する。
【００８７】
その目的は、通信チャンネルの平均容量を最大化する基準に従って各ユーザへの複数の搬送波の最適な割り当てを常に発見することにあり、このことは、合計帯域幅における信号対雑音比を最大化することによって達成されうる。
【００８８】
帯域幅を分配するためには、通信の宛先であることが意図されるユーザが決定される。ヘッドエンド装置１は、アップストリーム接続では、リソース請求メッセージ（ＭＰＲ）及びユーザへの問い合わせ（ポーリング：ＰＯＬＬＩＮＧ）によってこの情報を知る一方、ダウンストリームでは送信されるパケットの宛先を知る。
【００８９】
通信に関与しているユーザが分かると、伝送容量を最大化することを目的として、図３に示されたタイプのテーブル又はデータベースを使用することで、各ユーザにどのサブチャンネルが割り当てられなければならないかを決定する。
【００９０】
送信及び受信の両方においてヘッドエンド装置１によって与えられる周波数応答を最大化するために、すなわち等化するか又は平坦化するために、下記のステップが実行される。
【００９１】
−  ＯＦＤＭチャンネル内の搬送波数に等しいサイズのベクトル空間が指定される。ここで、この空間を構成する要素は、ユーザが搬送波のそれぞれにおいて観測可能な搬送波毎のビット数であるか、又は各搬送波に使用される信号配置位相の次元である。
数式ｖｉ＝［ｖｉ１，ｖｉ２，…ｖｉｎ］において、Ｎは、当該ベクトルに関する通信の接続において利用される搬送波の合計の個数であり、ｖｉｘは、ヘッドエンド装置の観点での搬送波ｘにおける（どの接続が参照されているかに依存した）ユーザｉからの通信又はユーザｉへの通信における搬送波毎の使用可能なビット数を表す。
−  このベクトルの１−ノルム‖ｖ‖を最大化するように、送信するための情報を有するユーザ間で搬送波が分配される。ここで、ｖは、アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルの両方において各ヘッドエンド装置が現在のシンボルで使用する搬送波毎のビット数（又は、各搬送波の信号配置位相の次元）にてなるベクトルである。
−  アルゴリズムの計算及び実装を簡単化するために、アップストリームチャンネル及びダウンストリームチャンネルにおける合計でＮ個の搬送波をＭ個の搬送波にてなるサブチャンネルにグループ化することで、ベクトル空間の次元を小さくして、Ｎ／Ｍ次元のベクトル空間を生成する。ここで、座標の値はサブチャンネルにおける全搬送波の和であり、結果的に各サブチャンネルにおいて各ユーザが観測するＯＦＤＭシンボル毎の伝送容量を与える。
−  サブチャンネルの幅を、最初の搬送波と最後の搬送波の周波数位置間の周波数の差として定義されるコヒーレントな帯域幅になるように調整する。これらの搬送波における周波数応答の変動は、所定のしきい値より小さくなっている。
【００９２】
ヘッドエンド装置１は、送信を予定しているユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）を認識するとき、又はそれがダウンストリームチャンネルにあるならば受信を予定しているユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）を認識するとき、サービス品質の必要条件ＱｏＳと、前述のテーブルにおける適切なサブチャンネルとを観測する。最後に、これは、分配基準として直交によるアルゴリズムを使用し、最も直交したユーザ（最も異なるユーザ）間で帯域幅を分配する。この方法で、通信チャンネルにおいてヘッドエンド装置１によって観測される周波数応答は、可能な限り最も平坦である。
【００９３】
図４は、ダウンストリームチャンネルの場合の複数の搬送波の割り当てと、ヘッドエンド装置１からいくつかのユーザ装置Ａ及びＢへの情報の送信とについてグラフ表示を示す。軸１８及び１９はそれぞれ、信号対雑音比又は搬送波毎のビット数と、搬送波周波数とを表す。グラフ２０は、ユーザＡの方向で観測されたチャンネルを表す、すなわち、ヘッドエンドがこのユーザに対する伝送を最適化するために使用する、ユーザＡによりサポートされたＳ／Ｎ又は搬送波毎のビット数に関する、ダウンストリーム接続における複数の搬送波のチャンネル応答を表し、一方、グラフ２１は、ユーザＢの方向で観測されたチャンネルを表す。グラフ２２では、ヘッドエンド装置１によって選択された分配１７が表されている。
【００９４】
ヘッドエンド装置１は、ある特定のユーザへの伝送を希望するとき、サブチャンネルのうちの１つを使用して宛先を通知し、このサブチャンネルによって送信されたパケットヘッダによってサブチャンネルを使用する。ユーザは、パケットがそれらユーザに向けられていることを示すヘッダを復号化して、対応するデータを復号化する。
【００９５】
ヘッドエンド装置１のみは、ダウンストリーム接続において１つ又はいくつかのユーザ（Ａ，Ｂ，…Ｘ）に送信することができる。ヘッドエンド装置１は、それがバーストモードで動作可能な場合でも、すなわち、何を伝送しなければならないかを上位レイヤがいったん決定すれば、送信されるパケットを直接にキューイングするように動作可能な場合でも、決められたＱｏＳを保証するために、様々なユーザに送信されなければならないパケットの順序を再び決定する場合がある。
【００９６】
ダウンストリーム接続では、複数のパケットは、この接続が分割された１つ又はいくつかのサブチャンネルを使用して送信される。各サブチャンネルにおいて、あるパケットがあるユーザに送信される予定であるという事実は、すでに言及されたヘッダによって示される。新たなユーザに異なるパケットを伝送するために１つのサブチャンネルを使用可能であるということに加えて、このサブチャンネル内の複数の搬送波が、他のサブチャンネルによってすでに伝送されているパケットの情報の伝送を高速化するために使用可能である（このサブチャンネルの搬送波と最初のパケットを送信したサブチャンネルの搬送波とを集約することにより、このパケットの伝送を高速化する）。伝送を高速化するために集約されたものとしてあるサブチャンネルが使用されることを示すために、影響を受けるユーザに向けられたヘッダとともに、情報パケットが、集約されたサブチャンネルにより送信される。
【００９７】
ユーザは、ダウンストリーム接続の全体を観測し、当該パケットがそれらユーザに向けられていることを示すヘッダを有するパケットを捜す。これらのヘッダは、システム内の各ユーザに対して正しく復号化されかつ解釈される必要があり、パケットのこの部分は、復号化のために非常に低いＳ／Ｎの必要条件を有する必要がある。このためには、ＢＰＳＫ又はＱＰＳＫ等の安全な変調を使用するとともに、頑健な誤りの訂正／検出符号と並びに時間及び周波数ダイバシティを使用することができる。
【００９８】
ユーザは、あるパケットが当該ユーザに向けられていることを示すヘッダを復号化するとき、パケットを送信するために使用された対応する１つ又は複数のサブチャンネルを知り、これらのサブチャンネルによって送信されたデータを取得する。ヘッダが当該ユーザに向けられたものでなければ、単にユーザはそのヘッダに関連付けられたデータを無視する。ヘッダが、パケットの送信を高速化するために新たなサブチャンネルが使用されていることを示していれば、ユーザは、新たな搬送波を介して到来する情報と、元のサブチャンネルにおける搬送波を介して到来する情報とを復号化し、当該チャンネルにおける情報を取得する。この手段により、ダウンストリーム接続における帯域幅の動的な割り当てが達成される。
【００９９】
ヘッダの使用は、パケットがそれ自体で完備したものとなることを可能にする点で、本システムでは非常に重要である。ヘッダは、宛先、サイズ、パケットのタイプ、周波数又は時間ダイバシティを有するか否か、マルチキャストモード（このモードは、パケットが複数のユーザによって受信されることを示す）であるか否かなどのような、パケットに関して必要なすべての情報を含む。アップストリームチャンネルでは、パケットをいつ送信できるかについて知るための追加の機構を用いること、すなわち、アービタ５によるスロットの分配と、その分配について複数のユーザに伝達するためのスロット割り当てメッセージとを用いることが必要である。
【０１００】
図５は、ダウンストリーム接続において使用される４つのサブチャンネル２４の一例を示す。この図５から、上から数えて第１及び第２のサブチャンネルは、ヘッダ２７を先頭に有するパケットを送信するということが理解されうる。第４のサブチャンネルでパケットの伝送が開始され、その後、矢印２８で表されるように、このための新たな搬送波を用いることで同じパケットの伝送を高速化するために、第３のサブチャンネルが使用される。このことは、第３のサブチャンネルのヘッダ２７によって示される。矢印２３は、ヘッドエンド装置１からユーザＡ、Ｂ、Ｃ又はＤへのパケットの伝送方向を表す。軸２５及び２６はそれぞれ、時間及び周波数を表す。
【０１０１】
アップストリーム接続又はアップストリームチャンネルにおける伝送の場合、チャンネルは、複数のユーザが電力線ネットワーク２を介してヘッドエンド装置１の方向へ同時に送信できるように、（前述された）スロットとして知られた複数の時間及び周波数の区間に論理的に分割される。この構造により、より多くの又はより少ない個数の時間スロット（シンボル）又は周波数スロット（搬送波）が付与されうるように、帯域幅は動的に割り当てられることが可能である。そのため、ユーザは異なる品質の必要条件（帯域幅及び待ち時間の両方）で情報を伝送することが可能になり、最も密な変調を使用するように、サブチャンネル上で十分な信号対雑音比を観測するユーザにスロットを付与することにより伝送が最適化される。
【０１０２】
これらのスロットの１つがユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）に割り当てられると、ユーザは、伝送することを希望する情報をどの瞬間の間にどの搬送波で（従ってどの周波数で）送信できるかを知る。あるスロットに関連付けられた搬送波にてなるグループは、アップストリーム接続におけるサブチャンネルとして知られている。各サブチャンネルにおける周波数は、各ユーザが各サブチャンネルにおいて（所定の限界の間で調整された）同様の周波数応答を観測するように、チャンネルのコヒーレントな帯域幅に対して調整されている。これにより、アップストリームチャンネルの容量が増大される。
【０１０３】
図２は、ある可能な実装の場合の決められた瞬間におけるスロット分配の一例を示す。軸１１及び１２はそれぞれ周波数及び時間を表し、スロット７、８、９及び１０はそれぞれ異なるユーザＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに関連付けられたスロットを表し、スロット６は空きスロットを表す。
【０１０４】
上述のスロットは、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）により下記のような様々な用途に利用されることが可能である。
【０１０５】
−  問い合わせメッセージ（ポーリング）要求の伝送。
−  リソース請求メッセージ（ＭＰＲ）の伝送。
−  下記のもののうちの１つ又はいくつかを含む伝送：
１．同期化シーケンス、
２．等化シーケンス、
３．信号対雑音比を推定するシーケンス、及び／又は、
４．ユーザ（Ａ，Ｂ，…Ｘ）がヘッドエンド装置１へ送信することを希望する情報データ。
【０１０６】
スロットを割り当てるＳＡＭメッセージにより、ヘッドエンド装置１は、各スロットの目的と、どの１つ又は複数のユーザがそれを利用できるかということとを示す。このコンテキストにおいては、多重アクセスシステムは集中化されたシステムであり、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、ヘッドエンド装置１が前もって決定し、かつこの決定を伝送可能な情報量、変調のタイプなどとともに関連したユーザに伝達した場合にのみ電力線ネットワーク２を介して伝送する。
【０１０７】
ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡ／ＣＤＭＡによる電力線ネットワーク２へのアクセスにおけるアップストリームチャンネルの使用を最適化するために、前述された３つの制御が開発されており、これらによって、信号対雑音比は、他のどのユーザの伝送にも不利益を与えることなくすべてのユーザに対して最大化される。
【０１０８】
投入される電力に対する制御に関しては、自動利得制御及び／又は電力マスクが使用され、これにより、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）の信号はほぼ同じ電力でヘッドエンド装置１に到達し、そのため、受信時に信号対雑音比を低下させることなく、非常に少ないビット数のビットに対してＡ／Ｄ変換器を動作させることが可能である。
【０１０９】
時間窓の制御は、様々なユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）からの信号がヘッドエンド装置１に同時に到達すること、すなわち、送信されるすべてのＯＦＤＭシンボルの開始部が同じ時間窓においてヘッドエンド装置１に到達することを保証するために使用され、この制御を下記により実行する。
【０１１０】
−  ダウンストリームチャンネルにおいて発生する開ループにおける調整。これは時間窓における粗い調整を表し、この調整において各ユーザ装置はダウンストリームチャンネルを介して到来するパケットを観測することが可能であり、この調整により、最適な瞬間にヘッドエンド装置１に到着するように、伝送において遅延される／前進されるべきサンプルが概算として導出される。
−  ＳＡＭメッセージによる、アップストリームチャンネル及びダウンストリームにおいて発生する閉ループにおける調整。これは時間窓における微調整を表し、この調整において、ヘッドエンド装置１は、伝送に最適な瞬間に到着するためにユーザ装置によって遅延される／前進される必要があるサンプル数を検出しかつ伝達する。
【０１１１】
同期化を伴う周波数制御に関しては、各ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、ヘッドエンド装置１によって使用されるサンプル周波数を取得し、次に、これを使用して、ヘッドエンド装置１での受信における周波数誤りが０になるようにアップストリームチャンネルにおける伝送を訂正する。ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）において伝送周波数を訂正するためには、下記の方法が使用される。
【０１１２】
−  各搬送波が受ける回転を補償する、位相回転器による搬送波内の残留誤差訂正（各搬送波と所望の角度の複素指数とを乗算する）、及び、
−  周波数訂正構成要素（システムのディジタル処理部分における再サンプリング装置、及び／又はアナログ部分における可変発振器又はＶＣＸＯより成る可能性がある）によるサンプル周波数の訂正。対応するクロックが十分に正確であれば、上記周波数訂正構成要素を使用する必要はなく、搬送波における残留誤差は前述の位相回転器で訂正するだけで十分であると考えられる。
【０１１３】
アップストリームチャンネルでありかつＣＤＭＡの多重化である場合においては、周波数ホッピング方法が使用され、上記方法が複数の搬送波に適用される場合には、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、各瞬間において情報を送信するために使用可能な搬送波を示すシーケンスに従って、伝送の瞬間に複数の搬送波のうちの一部のみを使用し、このシーケンスは予め定義され、かつこのシーケンスは擬似ランダムシーケンスによって生成されることが可能であり、上記擬似ランダムシーケンスのシードはＳＡＭメッセージによって伝達される。一方で、上記方法が複数のサブチャンネルに適用されると、各瞬間において伝送するためにどのサブチャンネルが使用される必要があるのかをユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）に指示するためにシーケンスが使用される。
【０１１４】
「周波数ホッピング」の優位点の１つは、複数のサブチャンネル又は複数の搬送波が時間にわたって複数のユーザに分配されるということ、すなわち、ユーザは大きな信号対雑音比を有するサブチャンネルを常に使用するのではなく、（シーケンスがそれを指示した場合には）小さな信号対雑音比を有するチャンネルも使用するため、平均するとすべてのユーザが平均的なチャンネルに遭遇することになり、これにより電力線ネットワークの伝送帯域幅が最大化されるということにある。
【０１１５】
図６は、ヘッドエンド装置１の方向へ向かう、いくつかのユーザ装置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ間の通信のための周波数ホッピングの一例を示す。矢印２９はデータ伝送の方向を表す一方、矢印３０は各サブチャンネルの帯域幅を表す。軸３１及び３２はそれぞれ、周波数及び時間を表す。参照番号３３、３４、３５及び３６はそれぞれ、ユーザＡ、Ｂ、Ｃ及びＤからの送信を表す一方、参照番号３７はユーザ間の衝突を表す。
【０１１６】
スロット割り当てメッセージＳＡＭは、ダウンストリームチャンネルによって周期的に伝送されかつすべてのユーザによって復号化されるメッセージである。その周期性は、アップストリームチャンネルが分割されて生じるスロットのサイズに依存する。周波数及び時間の区間（スロット）のサイズがいったん選択されると、その周期性は常に保持される必要がある。
【０１１７】
ＳＡＭメッセージの目的は、下記のことにある。
【０１１８】
−  アップストリームチャンネルが分割されて生じた周波数及び時間スロットのそれぞれにおいて、伝送することが承認されている１つ又は複数のユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）を発表すること、又は識別すること。
−  このスロットが使用されなければならない用途、すなわち、伝送、等化、Ｓ／Ｎ、同期化、データ、問い合わせ（ポーリング）、リソース要求（ＭＰＲ）などを指示すること。
−  リソース要求の受信に対する追加の情報を送信し、ユーザのグループへのアクセスを制限すること、など。
【０１１９】
ＳＡＭメッセージは、帯域幅の動的な割り当てを用いたシステムを構成するためには不可欠である。ユーザは、情報を伝送する必要があるときには、（リソース要求又は問い合わせの方法を使用して）ヘッドエンド装置１に対して要求を生成する。ヘッドエンド装置１はユーザに対して固定された帯域幅を付与せず、送信される情報量、要求されるサービス品質、送信される情報のタイプ、付与されるスロットにおいてユーザにより観測される信号対雑音比などのようなファクタに従って帯域幅の動的な分配を実行し、要求を生成するユーザに対してより多くのスロット又はより少ない個数のスロットを提供する。
【０１２０】
ＯＦＤＭＡによる共用は、帯域幅の動的な割り当てが、起こりうるうちで最も効率的となるように実行される。このタイプの共用を使用すれば、様々なユーザが、１つのＯＦＤＭシンボル内の異なる搬送波を使用して情報を伝送できる。
【０１２１】
スロット割り当てメッセージは、１つ又は複数のスロット上で情報を伝送することができる。これらのＳＡＭメッセージの重要性に起因して、これらはまた好適には、誤りを訂正／検出するための高い能力を有する符号、周波数及び／又は時間ダイバシティなどのような、誤りを防ぐ何らかのシステムを備える。明らかに、スロットを割り当てるためのメッセージは、アップストリームチャンネルにおけるそれらメッセージが関係するスロットに対して時間的に常に先行する。
【０１２２】
さらに、ＳＡＭメッセージは、ユーザに割り当てられるスロットが最初であるのか、最後であるのか、それとも中間のものの１つであるのかを示すことができる。そのスロットが、情報を送信するためにユーザに付与されたスロットのうちの最初のものであれば、データはそのスロットのすべてのシンボルで送信されるのではなく、そのスロットのいくつかのシンボルを使用して同期化又は等化等の補足情報が送信される必要がある。スロットが中間の１つであれば、当該スロットはその全体をデータ送信のために使用可能である。スロットがユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）に割り当てられた最後のスロットであれば、これは、さらなる情報の送信が所望されているか否かについてヘッドエンド装置１が認識するように、情報及びリソース請求メッセージ（ＭＰＲ）を送信する。これは、装置がリソース請求メッセージを送信できる唯一のときではなく、これらのメッセージは、ユーザが送信する情報を有しかつヘッドエンド装置１から次のスロットの目的がリソースの請求にあると指示された場合にも、送信されることが可能である。
【０１２３】
この実施例では、ダウンストリームチャンネルにより各ユーザ（Ａ，Ｂ，…Ｘ）の方向へ送信されるＳＡＭメッセージは、少なくとも下記の情報を含む。
【０１２４】
−  各スロットが付与されている１つ又は複数のユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）を示す情報。
−  このスロットが使用される必要がある用途を示す情報。
−  各装置が当該スロットにおいて使用できるシンボル数。
−  所定のユーザが当該スロットにおいて伝送を開始できるシンボルの番号。
−  データを伝送するために使用される必要がある変調に関する情報。
【０１２５】
さらに上記ＳＡＭメッセージは、下記のものを含みうる。
【０１２６】
−  ＭＰＲメッセージの受信の確認。
−  所定のユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）へのアクセスの制限。
−  ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）の伝送時間窓における偏差の訂正。
−  電力制御に関する情報。
−  ユーザにより送信されるデータのタイプ及び個数。すなわち、送信されるものは、等化、同期化、信号対雑音比の推定、及び／又は情報データの０個又はそれより多くのシンボルである。
【０１２７】
一方で、様々な機会でこれまでに言及してきたＭＰＲメッセージは、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）がデータの伝送を希望するか否かに関する情報と、オプションとして、送信される情報ブロックのサイズ及びユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）により所望されるサービス品質に関する情報とを提供する比較的短い制御メッセージであり、これらは異なる瞬間に送信される。上記瞬間は、下記のものである。
【０１２８】
−  ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）によって受信されたＳＡＭメッセージが、上記装置に割り当てられた次のスロットは一連のデータ送信のためのスロットにおける最後のものであることを示とき。そのため、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）が、伝送するデータをさらに有する場合に当該スロットの一部を利用してＭＰＲメッセージを送信できる。
−  ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）に、リソース請求のための専用のスロットがＳＡＭにより割り当てられているとき。そのため、伝送を所望する１つ又は複数のユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、それらのＭＰＲを当該スロットに入れて送信する。
【０１２９】
ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）が伝送するデータを有する場合、当該装置は、後続するスロットのいくつかがポーリング又はＭＰＲのために予定されていることをＳＡＭメッセージが通知するまで待機し、そのため、これは、ポーリングＳＡＭを受信すると下記のステップを実行する。
【０１３０】
−  ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、後続のポーリングスロットを使用できるユーザのグループに関係しているか否かを示すＳＡＭ中の所定のビットを照合する。
−  ＳＡＭメッセージは、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）がリソース要求に応答しなければならない位置を示す。これらの位置はヘッドエンド装置１によって決定され、ヘッドエンド装置１は、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）がアップストリーム通信における利用可能な様々な搬送波において観測しうる信号対雑音比を常にモニタリングする。
−  ポーリングスロットは、時間／周波数の小さな部分であるいくつかの有効なゾーンに分割され、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、請求の衝突を防止するために、ＳＡＭによって指示されたゾーンを選択する。
−  ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、選択されたゾーンにおいてポーリングメッセージを送信する。及び、
−  上記ポーリングがヘッドエンド装置１によって受信されていれば、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、スロット割り当てメッセージＳＡＭを後に受信するが、受信されていなければ、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は新たなポーリングＳＡＭを待機する必要がある。
【０１３１】
一方で、ＭＰＲ  ＳＡＭを受信すると、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は対応するスロットにおいてＭＰＲメッセージを送信し、ここでは、この情報がヘッドエンド装置により復号化されかつアービタ５によるスロット割り当てアルゴリズムの最適化を使用可能であるように、送信する必要性とは別に、好適には、送信される情報量と、優先度と、要求されるＱｏＳとが示されている。ヘッドエンド装置１が衝突を検出することを事前に予測した場合には、衝突解消アルゴリズムが実行され、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、後続のＳＡＭにおいてアービタ５がそれらユーザに対して伝送スロットを付与しないので、次のＭＰＲスロット又はポーリングにおいてそれらユーザの請求を伝送する。
【０１３２】
本実施例においては、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、伝送を所望するとき、下記の処理により、伝送の瞬間、使用する搬送波、変調のタイプ及び他のパラメータに関してヘッドエンド装置１によって下された決定に従う。
【０１３３】
−  ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）から伝送要求を正しく受信した後に、ヘッドエンド装置１は、請求を行ったユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）の動作（アクティビティ）、伝送容量、サービス品質及び他のパラメータによって、かつ各サブチャンネルにおいて観測された信号対雑音比のモニタリングによって得られた推定値から始まる十分な時間／周波数スロットを割り当てる。アービタ５は、所定のアルゴリズムにより、データ送信の請求を行ったユーザ間でのスロットの分配を担当する。
−  ユーザ（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、ＳＡＭメッセージの復調及び復号化によって、１つ又は複数のスロットが当該ユーザのために予定されていることを検出すると、下記の動作を実行する。
１．割り当てられたスロットのそれぞれのタイプと、各スロット中の各搬送波において使用される必要がある変調とを照合する。ここで、ＳＡＭメッセージは、アービタ５によって割り当てられたものに従ってこの情報の伝送を担当する。
２．合計で何個のビットを伝送可能であるかを計算する（かつ、そのメモリからデータを抽出する）。これらは、このスロットの割り当てのメッセージＳＡＭに示されているように、情報のデータ、等化、同期化、信号対雑音比の推定、又はこれらの他の任意の組み合わせであることが可能である。
３．スロットの開始時刻が到来するまで待機し、要求された変調を使用してスロットの搬送波においてデータを伝送する。
４．割り当てられたスロットのうちの任意のものが時間又は周波数ダイバシティのタイプであれば、ユーザ装置（Ａ，Ｂ，…Ｘ）は、好適にはＱＰＳＫである安全な形態で変調された情報を伝送し、かつ伝送を周波数において所定回数だけ反復する必要がある。言い替えれば、使用されるダイバシティと割り当てられる搬送波とに依存して、搬送波ｋからのものと同一の情報を搬送波（ｋ＋Ｎ）、搬送波（ｋ＋２×Ｎ）などにおいて伝送する。又は、ユーザ装置は、いくつかの瞬間においていくつかの回数だけ反復する必要がある（時間ダイバシティ）。
５．スロットがポーリング又はＭＰＲのタイプであれば、前述された処理が実行される。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の方法を適用可能な構成又はシステムを概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例を使用した、アップストリームチャンネルに対するスロットの時間及び周波数分割を概略的に示す図である。
【図３】本発明の方法を使用するシステムでの、アップストリームチャンネル又はダウンストリームチャンネルに対するサブチャンネルの分割に関するテーブルを概略的に示す図である。
【図４】本発明において説明された方法を使用するシステムでの、ダウンストリームチャンネルによる複数の搬送波の割り当ての一例を概略的に示す図である。
【図５】本発明の方法を使用するシステムでの、ダウンストリームチャンネルにおける各サブチャンネルのヘッダを有するパケットの伝送を概略的に示す図である。
【図６】本発明において説明された方法を利用するシステムでの、アップストリームチャンネルにおける周波数ホッピング方法の使用を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１…ヘッドエンド装置、
２…電力線ネットワーク、
３，４…媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）、
５…アービタ（調停装置）、
６，７，８，９，１０…スロット、
１３，１４，１５，１６，２４…サブチャンネル、
２７…ヘッダ、
Ａ，Ｂ，…Ｘ…ユーザ装置。
【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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