(57)【要約】ＤＳＬ受信機トランスペアレントＱモード、すなわち、送信機のみで実行され、受信機は送信機のＱモード状態を認識しないアイドルモードに関する。この種のＱモード再構成では、所望に応じてＱモードに入出でき、受信機は、例えば、ショータイムと称される定常状態におけるように通常動作の機能を続行する。このアプローチにより、受信機は送信機のＱモードの入出を検出する必要がない。Ｑモードシンボルは、送信機を、受信機の操作状態から独立して、Ｑモードへ及びＱモードから継ぎ目なく遷移させることを許容する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重搬送波通信システムの送信機であって、
ＸＯＲスクランブラと、
エンコーダと、
相回転器と、
逆高速フーリエ変換モジュールと、を備え、前記モジュールは複数のシンボルを出力し、前記複数のシンボルの少なくとも１つは前記送信機がＱモードに入ることを表すＱモードシンボルであって、前記Ｑモードシンボルは、前記送信機を、受信機の動作状態から独立して、前記Ｑモードへ及び前記Ｑモードから継ぎ目なく遷移させることを許容することを特徴とする送信機。
【請求項２】
前記Ｑモードシンボルは、疑似ランダム直交振幅変調ＤＭＴシンボルに基づくことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記送信機及び前記受信機の少なくとも１つが、複数の搬送波の各々で変調された１以上の細密ゲイン値及びビット数を決定することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
送信機をＱモードに入らせる方法であって、
全ゼロビットパターンを受信し、
Ｑモードシンボルを送信し、
Ｑモードに入らせ、前記Ｑモードへの入出が受信機の動作状態とは独立していることを特徴とする方法。
【請求項５】
更に、複数の搬送波の各々で変調された１以上の細密ゲイン値及びビット数を決定することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
更に、全ゼロワードを予め定められたコンステレーションポイントに位置付けることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
更に、コンステレーションポイントに基づいてＸＯＲスクランブラ特性及び相回転を決定することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
送信機をＱモードに入らせるプロトコルであって、
全ゼロビットパターンを受信し、
Ｑモードシンボルを送信し、
Ｑモードに入らせ、前記Ｑモードへの入出が受信機の動作状態とは独立していることを特徴とするプロトコル。
【請求項９】
更に、複数の搬送波の各々で変調された１以上の細密ゲイン値及びビット数を決定することを特徴とする請求項８に記載のプロトコル。
【請求項１０】
更に、全ゼロワードを予め定められたコンステレーションポイントに位置付けることを特徴とする請求項８に記載のプロトコル。
【請求項１１】
更に、コンステレーションポイントに基づいてＸＯＲスクランブラ特性及び相回転を決定することを特徴とする請求項８に記載のプロトコル。
【請求項１２】
送信機をＱモードに入らせる手段であって、
全ゼロビットパターンを受信する手段と、
Ｑモードシンボルを送信する手段と、
Ｑモードに入らせる手段と、を備え、前記Ｑモードへの入出が受信機の動作状態とは独立していることを特徴とする手段。
【請求項１３】
更に、複数の搬送波の各々で変調された１以上の細密ゲイン値及びビット数を決定する手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の手段。
【請求項１４】
更に、全ゼロワードを予め定められたコンステレーションポイントに位置付ける手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の手段。
【請求項１５】
更に、コンステレーションポイントに基づいてＸＯＲスクランブラ特性及び相回転を決定する手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の手段。
【請求項１６】
送信機をＱモードに入らせる情報を有する情報記憶媒体であって、
全ゼロビットパターンを受信する情報と、
Ｑモードシンボルを送信する情報と、
送信機がＱモードに入ることを許容する情報と、を有し、前記Ｑモードへの入出が受信機の動作状態とは独立していることを特徴とする媒体。
【請求項１７】
更に、複数の搬送波の各々で変調された１以上の細密ゲイン値及びビット数を決定する情報を有することを特徴とする請求項１６に記載の媒体。
【請求項１８】
更に、全ゼロワードを予め定められたコンステレーションポイントに位置付ける情報を有することを特徴とする請求項１６に記載の媒体。
【請求項１９】
更に、コンステレーションポイントに基づいてＸＯＲスクランブラ特性及び相回転を決定する情報を有することを特徴とする請求項１６に記載の媒体。
【請求項２０】
多重搬送波通信システムにおける省電力方法であって、
送信機がＱモードに入っていることを表すＱモードシンボルを送信し、
前記Ｑモードへ及びＱモードから継ぎ目なく遷移させ、受信機が前記Ｑモードシンボル及び１以上の情報ビットの両者を復調することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願データ】
【０００１】
本願は、「受信機トランスペアレントＱモード」を発明の名称とする２００１年３月２７日に出願されたアメリカ合衆国仮出願シリアル番号６０／２７８，９３６号、「オンライン再構成による受信機トランスペアレントＱモード」を発明の名称とする２００１年４月１２日に出願されたアメリカ合衆国仮出願シリアル番号６０／２８３，４６７号、「オンライン再構成及びスランブリングによる受信機トランスペアレントＱモード」を発明の名称とする２００１年５月１日に出願されたアメリカ合衆国仮出願シリアル番号６０／２８７，９６８号、並びに、「オンライン再構成及びスランブリング及びＱモードシンボル歪みによる受信機トランスペアレントＱモード」を発明の名称とする２００１年５月２３日に出願されたアメリカ合衆国シリアル番号６０／２９３，０３４号の優先権の利益を主張し、これらの出願は全てそのまま本願に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は一般に多重搬送波通信システムに係る。特に、本発明は、送信機をＱモードへ及びＱモードからの入出を許容するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
Ｑモードは、Ｇ．ｄｍｔ．ｂｉｓ ＡＤＳＬ規格及びＧ．ｌｉｔｅ．ｂｉｓ ＡＤＳＬ規格を発展させたＩＴＵ−ＴのＡＤＳＬ規格群により検査され、両規格はここに全てそのまま組み込まれる。Ｑモードは、定常状態の信号、すなわち、フルパワーの信号に対し低ＰＡＲ（平均に対するピークのパワー比）で信号を送信することにより、電力を節約することを意図した低電力送信モードである。低ＰＡＲによるＱモード信号は、しばしば定常状態の信号と同じ平均電力となるが、ピーク電力が減少するので、アナログ送信の回路構成での電力消費を減少させることができる。このことは、通常ＡＤＳＬモデムが設置される電話会社の中央局や中継局での省電力にとって特に重要である。
【０００４】
現在のＱモード技術は、送信機の省電力を図るために、低ＰＡＲ特性によるＱモード「フィルタ」シンボルを利用している。この種の技術内容は、ＢＡ−０４４、ＢＡ−０４５、ＨＣ−０２９Ｒ１、ＣＦ−０３３及びＣＦ−０４０等の種々のＩＴＵ（国際電気通信連合）規格で規定されており、これらの規格はここに全てそのまま組み込まれる。他のＩＴＵ技術では、ＢＩ−０８０及びＤ．８７で示すように、フィルタシンボルが送信機で定義され、初期化中に受信機と通信されることが規定されており、両規格もここに全てそのまま組み込まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するための手段】
【０００５】
しかしながら、現在のシステムには多くの欠点がある。これらには、典型的に、受信機がＤＴＭシンボル毎にＱモードシンボルを検出する回路構成を必要とする、という欠点が含まれる。更に、受信機が実際の情報搬送シンボルからＱモードシンボルを識別できなければならないので、Ｑモードに関連する入出モードにロバスト性（頑強性）を欠く、という欠点がある。
【０００６】
対照的に、本発明の典型的システム及び方法は、受信機トランスペアレントＱモード、すなわち、送信機のみで実行されるＱモードを主眼としており、受信機は送信機のＱモードを認識しないものである。この種のＱモード構成では、受信機が、例えば、「ショータイム」と称される定常通信状態等の機能を継続しつつ、送信機は、所望に従って、Ｑモードからの入出を行うことができる。このアプローチにより、受信機は、送信機によるＱモードの入出を検出する必要がなくなる。
【０００７】
このため、本発明の典型的態様は、多重搬送波通信システムに係る。特に、本発明の典型的態様は送信機での省電力に関する。
【０００８】
また、本発明の態様は、受信機が送信機の動作状態を認識することなく、送信機がＱモードに入ることを許容することに関する。
【０００９】
更に、本発明の態様は、受信機がＱモードの入出検出能力の必要性を排除することに関する。
【００１０】
また、本発明の態様は、送信機及び受信機間のＱモードへ及びＱモードからの継ぎ目のない変更（遷移）に関する。
【００１１】
また更に、本発明の態様は、送信機から受信機へ送信する複数のシンボルに関し、受信機は該シンボルがＱモードシンボルであることを決定する必要がない。
【００１２】
これら及び本発明の他の特徴及び利点は、以下の実施形態の詳細な説明に記載されており、その記載を参照することで明らかとなる。
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態による典型的送信機を示す。特に、送信機１０は、シリアルからパラレルへのコンバータ１１０、ＸＯＲスクランブラ１２０、ＱＡＭ（直交振幅変調）エンコーダ１３０、相回転器（フェイズローテータ）１４０、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）モジュール１５０、符号反転モジュール１６０及び疑似ランダムビットシーケンス（ＰＲＢＳ）モジュール１７０を備え、これらはリンク５により相互接続されている。
【００１５】
以下、多重搬送変調通信システムに関し、本発明の典型的システム及び方法について説明する。しかしながら、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるために、以下の説明では、ブロックダイアグラム形式又は他の要約形式で示される公知の構造及びデバイスについてはその説明を省略する。また、以下の説明では、本発明の理解を完全なものとするために、多くの特定詳細について言及する。しかしながら、本発明は、これらの特定詳細に拘わらず、種々の方法で適用されるものである。
【００１６】
上記典型的実施形態では、送信機及び対応する受信機を一まとめとして図示しているが、本システムの種々の構成要素は、遠隔通信ネットワーク及び／又はインターネット又は専用通信ネットワーク等の分散ネットワークの離隔された位置に配置されるものである。従って、送信機及び受信機の構成要素は、それぞれ、遠隔通信ネットワーク等の分散ネットワークの特定の要素に１以上のデバイス又は一まとめとして組み合わせることができるものである。以下の説明から分かるように、また、計算効率の理由で、通信ネットワークの構成要素は、本システムの動作に影響を与えない範囲で分散ネットワーク内のいずれの位置に配置するようにしてもよい。
【００１７】
更に、要素を接続する種々のリンクは配線又は無線リンク、又はそれらの組み合わせ、又は接続された要素へ及び接続された要素からデータを供給及び／又は通信可能な公知の又は将来開発される要素を含むものと解釈されるべきである。
【００１８】
本願では、以下の符号で表される略称が用いられる：
Ｎ    送信用の搬送波の総数
Ｃｉ  Ｉ＝０・・・Ｎとしたときのｉ番目の搬送波
Ｂｉ  （トレーニング中に受信機で定義される）Ｃｉにより変調されたビット数
Ｇｉ  （トレーニング中に受信機で定義される）Ｃｉの細密ゲイン
Ｑｉ  （送信機で定義される）ＱモードシンボルのＣｉの４−ＱＡＭコンステレーションポイント
ｗｉ  （ワード長がＢｉビットの）Ｃｉで変調されるべき入力ビットワード
ｓｉ  ＸＯＲスクランブルされたｗｉ
ｑｉ  ＣｉのＱＡＭシンボル
Ｘｉ  Ｃｉ用のＸＯＲスクランブラビット値
Ｒｉ  Ｃｉの相回転値
【００１９】
動作では、Ｌビット（複数）が送信プロトコル特定送信コンバージェンス（ＴＰＳ−ＴＣ）層（不図示）から受信され、シリアルからパラレルへのコンバータ１１０で、ｗＮワードに変換される。次に、これらのｗＮワードは、ｉ番目搬送波の「全ゼロ」入力ワード（ｗｉ）を当該搬送波用の４−ＱＡＭ
Ｑモードコンステレーションポイント（ＱＩ）に最も近いＢｉ，Ｇｉで定義されるコンステレーション上のポイントに位置付ける（マッピングする）ため、共働して、ＸＯＲスクランブラ１２０及び相回転器１３０で処理される。図示を省略した受信機は、逆動作を行う。
【００２０】
上述したように、ＸＯＲスクランブラ１２０及び相回転器１４０は、各搬送波について「全ゼロ」入力ワード（ｗｉ）をＱモードコンステレーションポイント（Ｑｉ）に最も近いコンステレーションポイントに位置付ける。これにより、各搬送波について異なるＰＭＤスクランブラ及び相回転が定義される。ＸＯＲスクランブラ１２０及び相回転器１４０は、例えば、送信機又は受信機で定義される、例えば、搬送波のＱＡＭコンステレーションサイズ（Ｂｉ）、搬送波の細密ゲイン（Ｇｉ）及び搬送波のＱモード４−ＱＡＭコンステレーションポイント（Ｑｉ）に依存する。
【００２１】
図１に示すように、ＸＯＲスクランブラ１２０及び相回転器１４０は、搬送波ベースの一つの搬送波で動作する。従って、典型的な図２に示すように、搬送波は、送信機により、Ｑモードシンボル用のＱｉ＝｛＋，−｝すなわち｛０，１｝を用いるものと特定され、Ｂｉ＝６ビット及びＧｉ＝√（２１／１３）＝１．２７（２．０８ｄｂ）を有する搬送波のＸＯＲスクランブラビット（Ｘｉ）、相回転値（Ｒｉ）が想定される。係数Ｇでスケーリング（縮尺）することで、図３に示す６４−ＱＡＭコンステレーションが得られる。ここで、Ｇ＝Ｇｉ＊（コンステレーションゲイン）＝√（２１／１３）（１／√（２１））＝√（１／１３）であり、１／√（２１）は４−ＱＡＭコンステレーションに対する６４−ＱＡＭコンステレーションのコンステレーションゲインスケーリングである。この縮尺された６４−ＱＡＭコンステレーションに基づいて、図１のＱモード信号の｛＋，−｝コンステレーションポイントに最も近い右下象限でのコンステレーションポイントを決定することができる。コンステレーション全体を純粋に相回転することで、対角に限らず、どのような６４−ＱＡＭコンステレーションポイントの使用も許容される。従って、原点から√（２）の距離がＱｉ＝｛＋，−｝Ｑモードポイントのため、この距離を持つ６４−ＱＡＭコンステレーションポイントを決定する必要がある。右下象限における６４−ＱＡＭコンステレーションポイントの原点からの距離は：
【００２２】
【数１】
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【００２３】
上記計算から、（１，５）のポイントは、原点から√（２）の距離を有することは明らかであり、このポイントがこの典型的なコンステレーションでの「全ゼロ」入力ワード用のコンステレーションポイントとして使用される。６４−ＱＡＭコンステレーションでは、（１，−５）コンステレーションポイントがビットパターン｛０１０１０１｝に位置付けられる。従って、このコンステレーションポイント用のスクランブラは、全ゼロワード｛００００００｝を｛０１０１０１｝に位置付ける。これを実行可能な単純なスクランブラは、ビットパターンＸｉ＝｛０１０１０１｝を有するこのコンステレーション用入力ワードのＸＯＲである。
【００２４】
図４は、上記の例で説明したスクランブリングを実行可能な典型的ＸＯＲスクランブルを示す。特に、ＸＯＲスクランブラは全ゼロで構成される変調対象の入力ワードを受け取り、Ｃｉ用のＸＯＲスクランブラビット値を有するＸＯＲは、スクランブルされた入力ワードｓｉを適正にＸＯＲスクランブルして出力する。一例として、図４は、図２に示したＱモードコンステレーションを用いた搬送波用で２．０８ｄｂの細密ゲインを用い図３に示した６４−ＱＡＭコンステレーション用のＸＯＲスクランブラを示す。
【００２５】
図４に示すＸＯＲに加え、（１，−５）コンステレーションポイントを対角に移行させるため、相回転値Ｒｉが特定される必要がある。Ｒ＝π／５．３４の相回転により、（１，−５）ポイントは対角６４−ＱＡＭコンステレーション上に位置する。当然、この相回転は全ての６４−ＱＡＭコンステレーションに適用することができ、このようにすることでコンステレーションの全てに亘って、同じ距離特性及び平均電力を維持することが可能となる。
【００２６】
図５に示すように、ＱＡＭエンコーディング（符号化）が例えば６４−ＱＡＭエンコーダ１３０で実行された後、相回転は相回転器１４０で行われる。次いで、その結果がＩＦＦＴモジュール１５０を介して出力される。
【００２７】
上述したように、各搬送波は異なるＸＯＲスクランブラ及び相回転を有する。各搬送波用のＸＯＲスクランブラ１２０及び相回転器１４０の相回転のパラメータは、例えば、特定の搬送波用のＱＡＭコンステレーションサイズ、当該搬送波による細密ゲイン値及び当該搬送波のＱモード４−ＱＡＭコンステレーションに依存する。
【００２８】
図示を省略したが、受信機側では、送信機とは逆の機能が実行される。特に、元の入力ワードｗｉを得るために、受信信号はＦＦＴ（高速フーリエ変換）モジュールの出力で回転が戻され、ＱＡＭデコーダの出力でデスクランブルされる。
【００２９】
図５は、トレリス符号を用いたＸＯＲスクランブリング及び相回転の例を示す。特に、トレリス符号化は、ＸＯＲスクランブラ１２０が非符号化ビットのみをスクランブルするように使用される。符号化ビットは、スクランブルされない状態でコンボリューションエンコーダ１２５を通過する。この結果、全ゼロワードは、常にコセット（剰余類）０でコンステレーションポイントに配置される。仮に、全ゼロ入力ワードを４−ＱＡＭ
Ｑモードコンステレーションポイントに位置させるために使用されるコンステレーションポイントのコセットが０でないときは、正しい結果を得るためにコンステレーション全体を回転すればよい。
【００３０】
図示した例のように、トレリス符号化を上記例に用いるようにしてもよい。上記例では、選択されたコンステレーションポイント（１，−５）がコセット１に位置付けられている。しかしながら、（＋，＋）象限ではコンステレーションポイント（５，１）はコセット０に位置付けられる。従って、コンステレーション全体を−π／２回転することで、（５，１）コンステレーションポイントを（１，−５）位置に移動させることができ、これにより、回転された（１，−５）コンステレーションポイントはコセット０に位置付けられる。
【００３１】
図６は、このエンコーディングプロセスを示す。特に、非回転の（５，１）コンステレーションポイントに位置付けられたビット値は｛０１００００｝である。この場合に、非符号化ビット（４ＭＳＢ）のみに対するＸＯＲスクランブラ１２０に適用されるＸＯＲスクランブラ値はＸｉ＝｛０１００｝である。余剰系を指定する符号化ビット（２ＬＳＢ）はスクランブルされずにコンボリューションエンコーダ１２５でエンコード（符号化）される。この結果、ＱＡＭシンボルはコンステレーションポイント（５，１）でコセット０に位置付けられる。このように−π／２の相回転は、このＱＡＭシンボルを（１，−５）位置に移動させるために必要となる。従って、相回転器１４０により、−π／２相回転が相回転Ｒｉ＝π／５．３４−π／２に加えられる。
【００３２】
これに代えて、トレリス符号化が使用可能な場合でも、例えば、ＸＯＲによる位置付けを全ビットに適用するようにしてもよい。しかしながら、この場合には、受信機のトレリス復号化に追加ステップが必要となる。通常、トレリス復号化の第１ステップではコンステレーションポイント（複数）の各対に対して４つの２−Ｄメトリック（距離）を決定する。次いで、これらの２−Ｄメトリックは８つの４−Ｄメトリックを形成するように組み合わされる。送信機側でコセットビットがＸＯＲされたときには、通常のデコーディング（復号化）に先立って、４−Ｄメトリックの決定過程でこのＸＯＲが考慮される。これを実行する簡単な方法は、４−Ｄメトリック計算テーブルを適正なＸＯＲ値で修正することである。
【００３３】
例えば、Ｃ２ｉをｉ番目の２Ｄコセットとし、Ｃ４ｉをｉ番目の４Ｄコセットとする。定義により、Ｃ４０＝ｍｉｎ｛Ｃ２０＋Ｃ２０，Ｃ２３＋Ｃ２３｝。今、Ｈ１を最初の２Ｄトーン用の２ビットＸＯＲパターン、Ｈ２を２番目の２Ｄトーン用の２ビットＸＯＲパターンとする。これにより、４Ｄメトリック計算は：
【００３４】
【数２】
2004538676.tif 000004
【００３５】
従って、受信機側で４Ｄメトリックの決定中に、ＸＯＲの動作を除くことができる。なお、２ビットパターンは単純に送信機側で実行されるＸＯＲパターンの最初の２ビットであり、トレリス復号化後、より高次レベルのＸＯＲビットは除くことができる。
【００３６】
送信機及び受信機は、送信機がＱモードシンボルとスクランブルされた全ゼロシンボルとの間の差異に基づいてＱモードシンボルを送信するときに、マージンにおける損失を決定するようにしてもよい。このマージンにおける損失は、例えば、受信機が全ゼロシンボルを正確にＱモードシンボルに位置付けないときに発生する。Ｑモードシンボルは情報ビットを含まないので、Ｑモードシンボルの送信中にマージンにおける損失を受入可能なため、大きなマージン損失がある場合には、送信機及び受信機は、Ｑモードシンボル送信中に、例えば、ＣＲＣエラー、ＦＥＣエラー、ＨＥＣエラー等の起こりうる誤り警報を考慮する必要がある。そうすることで、データ送信に影響が出ない。
【００３７】
上述したように、マージンの損失は、例えば、受信機が全ゼロシンボルを正確にＱモードシンボルに位置付けられないときに発生する。代わりに、マージンの損失は細密ゲインを用いて減少させることができる。特に、Ｑモードシンボルの受信中にマージンの損失のない受信機が用いられれば、受信機トランスペアレントＱモードが細密ゲインの値を制約する。例えば、Ｂｉ≧６ビットのような大きなコンステレーションでは、Ｑモードコンステレーションポイントでコンステレーションのポイントを位置決めする幾つかの採り得る細密ゲイン値があり、Ｂｉ≦６ビットのような小さなコンステレーションでは許容可能な細密ゲイン値が少なくなる。
【００３８】
多くの典型的形態により細密ゲイン値数を決定することができる。特に、細密ゲインは正確なＱモードコンステレーションポイントが用いられるか、又は、送信されたポイントが定常状態送信中に選択されたポイントでない場合でも、マージンの損失なしに実Ｑモードコンステレーションポイントを送信可能なように、細密ゲインを選択することができる。換言すれば、特定の場合に、コンステレーションポイントは、検出側でマージンの損失なしにＱモードに必要な値に強制的に設定可能である。これは、全ゼロ入力が４５°対角の一つに沿う一番外側のコンステレーションポイントに位置付けられ、Ｑモードシンボルがこの対角に沿って更に配置されるように選択されたときに起こる。
【００３９】
表１は、Ｑモード送信中に受信機がゼロマージン損失で作動する場合の典型的に許容可能な細密ゲイン値（ｄＢ）を示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１では、典型的細密ゲイン値が、細密ゲインを有しない、すなわち、ｇｓｙｎｃ＝０ｄＢのＱモードシンボルに有効であることに留意する必要がある。
【００４２】
Ｂｉ＝１及びＢｉ＝２では、Ｑモードコンステレーションポイントが対角上のポイントに位置付けられるため、Ｑモードシンボルがビットエラーレート（ＢＥＲ）に影響せず、実際に、Ｑモード送信中にコンステレーションの最小距離特性が増加するので、受信機はどのような負の細密ゲイン値を使用するようにしてもよい。
【００４３】
同じ原理を全ての一様なコンステレーションに適用することができる、すなわち、負の細密ゲインは、Ｂｉコンステレーションのコンステレーションポイントより原点から遠いポイントに位置付けられるＱモードコンステレーションポイントとなり、Ｑモードシンボルの送信中にマージンの損失が生じない結果となる。しかしながら、
【００４４】
上述した受信機−送信機Ｑモードの典型的利点は、受信機の設計に柔軟性を含むことである。特に、本発明の典型的システム及び方法の実行時に、受信機が選択できる複数の典型的な選択枝（トレードオフ）がある。
【００４５】
まず、受信機がＱモードシンボルの受信中にマージンの損失に対処しようとする場合には、受信機は、表１の細密ゲイン値のみを使用することを選択する、データレートについての選択枝がある。そうすることによって、データレートの損失を小さくすることができる。しかしながら、Ｑモードシンボルの入出の複雑な検出を実行しない受信機にとっては、このデータレート損失は受け入れ可能な選択枝となり得る。例えばデータレート損失を避けるために、ビットローディングアルゴリズムを用いるようにしてもよい。
【００４６】
この選択枝に代えて、受信機は、表１の細密ゲイン値の使用を選択せず、受信機トランスペアレントＱモードで動作してもよい。これにより、Ｑモードシンボルの受信中マージンを効果的に減少させることができる。しかしながら、Ｑモードシンボル受信中のマージン減少は情報搬送波シンボルに実効的でないため、Ｑモード入出シンボルの複雑な検出の実行を欲しない受信機にとっては、受け入れ可能な選択枝となり得る。
【００４７】
また、受信機は、表１の細密ゲイン値の使用を選択せず、受信機トランスペアレントＱモードで動作しなくてもよい。この場合に、受信機は、Ｇ．ｄｍｔ．ｂｉｓによる現行のＱモード技術等で動作し、複雑な入出Ｑモード機能の検出を実行することを選択してもよい。受信機は、送信機に、ＸＯＲ及び相回転機能を使用していないことを通知するようにしてもよい。これは、例えば、受信機の動作タイプを表すメッセージを受信機から送信機に送信することで行うようにしてよい。又は、受信機は、全ゼロ入力ワードが真の全ゼロコンステレーションポイントに位置付けられるような全ゼロのＸｉテーブルを送信機に送信するようにしてもよい。
【００４８】
以上のように、本発明のシステム及び方法の一典型的利点は、受信機がどの方式を用いてＱモードを使用するか決定することを許容する点にある。従って、Ｑモードを実行する複雑さの負担は、例えば、送信機が決定すればよく、送信機がＱモードを実行しようとする場合に、たとえ、受信機がＸＯＲスクランブラ及び相回転の機能を使用しないと決定しても、すなわち、受信機がＱモードフィルタ信号を検出することを選択しても、送信機がＸＯＲスクランブラ及び相回転を実行すればよい。
【００４９】
Ｇ．ｄｍｔによる現行のＱモード技術では、Ｑモード信号は４，０００シンボルより長いピリオド（期間）を有するＰＲＢＳに基づくリバーブ（反響）／セグエ信号を変更することでランダム化（乱処理）されている。本発明のシステム及び方法に関しても、同じ乱処理の方法が使用可能である。しかしながら、この場合には、全てのＤＭＴシンボル、すなわち、情報搬送ＤＭＴシンボル及びＱモードシンボルの両者がＰＲＢＳに基づき逆変換される。これは、例えば、ＰＲＢＳに基づきＩＦＦＴ出力で全てのＤＭＴシンボルの符号を変更することで実行可能である。これに代えて、相回転器１４０により相回転の部分として相シフトを実行するようにしてもよい。これは、例えば、丁度１８０°、すなわち、単純な逆転以外の相シフトも許容する。例えば、ＤＭＴシンボルを、９０°相シフトに基づいて更に乱処理するようにしてもよい。
【００５０】
しかしながら、多重搬送波ＡＤＳＬシステムは、送信されているデータビットができるだけランダム化するように、変調前に、典型的に同期ビットスクランブラを使用している。これは、多重搬送波モデムで平均電力に対するピークを低くすることが重要なためである。しかしながら、上記ＸＯＲスクランブラ１２０は本質的にビット（複数）を１つのパターンから他のパターンへ位置付けるだけのものであるため、この乱処理機能を提供できない。本発明による典型的ビットスクランブリング機能をサポートするために、次の典型的実施形態を実行するようにしてもよい。
【００５１】
まず、送信機側にＸＯＲスクランブラの前に自己同期スクランブラを配置する。ＦＥＣ符号が使用される場合には、送信機側でＦＥＣ符号器の前に自己同期スクランブラが典型的に配置される。当該スクランブラは、Ｓビットをスクランブルした後にリセットされる。自己同期スクランブラがリセットされ次第、当該最初のスクランブラの状態は全ゼロにリセットされる。そのスクランブラがリセットされ次第、スクランブラフィードバック接続を変更するようにしてもよい。例えば、スクランブラフィードバックは、異なる疑似ランダムパターンに基づいて変更するようにしてもよい。例えば、そのスクランブラは、次のように定義できる：
【００５２】
【数３】
2004538676.tif 000006
【００５３】
ここで、Ｄｎはスクランブラ入力のｎ番目のデータビットであり、Ｄｎ’はスクランブラ出力のｎ番目のデータビットである。Ｓビットがスクランブラに入力された後、スクランブラは全ゼロ状態にリセットされ、例えば、ｎ−３からｎ−２０にフィードバック接続が変更される。例えば、第２のスクランブラに基づき、新たな接続に接続を変更するようにしてもよく、接続数を固定する必要はない。新たな遅れ値を定義する第２のスクランブラ、すなわち、例えば、乱数発生器のＳ値は、スクランブラリセットの後直ちに受信機がスクランブリング動作を逆にすることで、すなわち、デスクランブリングすることで、送信機及び受信機の両者が知ることになる。
【００５４】
スクランブラ接続を変更しない他の方法としては、複数のＤＭＴシンボルにおいて、スクランブラの入力の受信ビットパターンが同じ搬送波で変調されているビットパターンと同じとならないように、Ｓを定義することに基づくものがある。例えば、これは、Ｌを単一ＤＴＭシンボルにおける全ての搬送波で変調されたビット数としたときに、Ｓ及びＬを１以外の共通係数を用いないで、すなわち、Ｓ及びＬを互いに素として、Ｓ及びＬを定義することにより達成することができる。
【００５５】
次に、データビットは、ＸＯＲスクランブラに先立つある時点でインターリーブ（シャッフル）するようにしてもよい。このインターリービングパターンは、１つのＤＭＴシンボルから次ぎのＤＭＴシンボルに変更可能である。インターリービングパターンは、受信機が逆動作をすることで、送信機及び受信機の両者が知ることができる。単純なインターリーバでは、Ｎビットを、Ｎ番目のＤＭＴシンボルの長さＬビットストリームの最後に移動させるようにしてもよい。例えば、３番目のＤＭＴシンボルのインターリーバの入力で、[Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・ＢＬ]がビットパターンの場合には、インターリーバの出力では、[Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６，・・・ＢＬ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３]がビットパターンとなる。しかしながら、送信機及び受信機が知っている限り、どのようなインターリービングパターンを用いるようにしてもよい。
【００５６】
本発明のシステム及び方法の上記典型的な実施形態の代替として、Ｑモードシンボルが全ゼロシンボルに位置付けられるように受信機にＢｉ及びＧｉテーブルを定義させることに代えて、Ｑモードシンボルは送信機により有効なコンステレーションポイントに限定されるように定義されるようにしてもよい。この結果のＱモードシンボルは、送信機に完全には望ましいＰＡＲ特性を与えないかもしれないが、このＱモードシンボルは正確に全ゼロシンボルに位置付けられる。
【００５７】
Ｑモードシンボル用に選択されたコンステレーションポイントは、Ｂｉ及びＧｉテーブルが通信されてから、送信機により決定され、受信機に通信されるようにしてもよい。これに代えて、Ｑモードシンボル用に選択されたコンステレーションポイントは、トレーニング中に送信機から受信機にＱモードシンボルが送られるように、所望のＱモードシンボルに基づいて受信機及び送信機により独立して決定されるようにしてもよい。
【００５８】
また、トーンの再要求は、ビットローディング中にＱモードシンボルに全ゼロシンボルをうまく位置付けることに利用できる他の方法である。これは、トレリス符号化又はターボ符号等の他の符号が使用される場合に役立つ。
【００５９】
また更に、Ｑモード信号は、規格で、すなわち、例えば、システムプロバイダにより、送信機での定義と反対となるように、予め定められるようにしてもよい。
【００６０】
更に、Ｘｉテーブルを交換することに代えて、送信機及び受信機は、Ｑモードコンステレーションポイントに最も近いコンステレーションポイントを見つけることでＸｉ値を独立して決定するようにしてもよい。この値から、送信機及び受信機は、必要なＸＯＲスクランブラ及び相回転値を独立して生成することができる。Ｘｉ値を独立して決定するには、送信機及び受信機の両者で同じコンステレーションポイントが選択されることを確保するために定義された一連のルールがあればよい。これは、２つ以上のコンステレーションポイントがＱモードポイントに対する大きさで最も近い状態を満足するときに重要となる。例えば、上記例に則して云えば、コンステレーションポイント（１，−５）及び（５，−１）は原点から√２の距離にある。この場合に、「最も小さい正の相回転値となるポイントを常に選択せよ」というようなルールを選択することができ、これによれば、送信機及び受信機の両者がコンステレーションポイント（１，−５）を選択することを確保することができる。これに代えて、送信機及び受信機の１つ以上にテーブルを記憶し、Ｘｉ値をこれらのテーブルから選択するようにしてもよい。
【００６１】
Ｇ．９９２．１及びＧ．９９２．２規格で行われているように、６９ＤＭＴシンボル毎に同期信号が送信される場合には、本発明のシステム及び方法により受信機トランスペアレントＱモード動作を有するシステムは、ＳＹＮＣ（同期）シンボルとしてＱモードシンボルを送ることができる。このように、送信機がＱモードに入る（移行する）と、同期信号を変更しないで送り続けるようにしてもよい。
【００６２】
更にまた、オンライン再構成では、例えば、ビットスワッピングオンライン再構成のように、ショータイム中に動作をＢｉ及びＧｉテーブルに変更する際に、新たなＢｉ及びＧｉ値に加え、受信機が送信機に新たな対応するＸｉ値を送信するようにすることも可能である。受信機及び送信機が独立してＸｉ値を決定する場合には、受信機は、ショータイム中のＢｉ及びＧｉテーブルの変更時に新たなＸｉ値を送信する必要はない。
【００６３】
ＡＤＳＬフレーミングパラメータも、非スクランブルデータシーケンスが一つのＤＭＴシンボルから次のＤＭＴシンボルへの異なる搬送波に確実に位置付けられるように構成される。一例として、ＡＴＭセルヘッダはＡＴＭ  ＴＰＳ−ＴＣによりスクランブルされない。ＡＤＳＬモデムのＭＵＸデータフレームサイズに関しＤＭＴシンボルのビット数が互いに素となるように選択された場合は、ＳＹＮＣビットがデータビットストリームに挿入される際に、ＡＴＭセルヘッダは一つのＤＭＴシンボルから次のＤＭＴシンボルへの異なる搬送波に位置付けられる。これに代えて、５３ビット等のＡＴＭセルサイズに関し、ＤＭＴシンボルのビット数が互いに素となるように選択された場合には、ＡＴＭセルヘッダは、一つのＤＭＴシンボルから次のＤＭＴシンボルへの異なる搬送波に位置付けられる。更に、これに代えて、例えば、５３ビットのリードソロモンコード名サイズに関しＤＭＴシンボルのビット数が互いに素となるように選択された場合には、ＡＴＭセルヘッダは、一つのＤＭＴシンボルから次のＤＭＴシンボルへの異なる搬送波に位置付けられる。明らかに、このように他のフレーミングパラメータを構成することで、同じ結果を得ることができる。
【００６４】
図７は、本発明による送信機及び受信機の典型的トレーニング方法の概要を示したものである。特に、制御はステップ１００で開始され、Ｓ１１０へ進む。ステップＳ１１０で、送信機は疑似ランダム４−ＱＡＭ  ＤＭＴシンボルとして全ての搬送波上のＱモードフィルタシンボルを特定する。このトレーニング中、Ｂｉ及びＧｉテーブルが決定される前に、送信機は受信機にＱモードシンボル用のビットパターン（Ｑｉ）を送信する。次に、ステップＳ１２０において、受信機はＢｉ及びＧｉテーブルを決定する。これに代えて、受信機は、スクランブルされた全ゼロシンボルができるだけ送信機で定義されたＱモードシンボルと同じになるように、ビットローディング中にＱモードシンボル特性を考慮するようにしてもよい。上述したように、これは、全ゼロ入力ワードを搬送波用のＱモードコンステレーションポイントに最も近くなるように、又は、同一となるように、選択されたコンステレーションポイントに位置付けることによって達成可能である。このため、ステップＳ１３０では、受信機がビットローディング中にＱモードシンボル特性を考慮したかの決定がなされる。受信機が考慮した場合には、制御はステップＳ１４０へ進み、全ゼロ入力ワードが予め定められたコンステレーションポイントに位置付けられる。そうでないときは、制御はステップＳ１５０へ進む。
【００６５】
ステップＳ１５０では、受信機は、全ゼロ入力ワード（ｗｉ）をＱモードコンステレーションポイント（Ｑｉ）に位置付ける各搬送波用の選択されたコンステレーションポイントのビットパターンを含むＢｉ、Ｇｉ及びＸｉテーブルを送信する。次いで、ステップＳ１６０で、選択されたコンステレーションポイントに基づいて、送信機及び受信機の両者は各搬送波用のＸＯＲスクランブラ及び相回転を生成する。次に制御はステップＳ１７０に進み、制御シーケンスを終了する。
【００６６】
図８は、本発明による典型的なＱモード移行方法の概要を示したものである。特に、制御はステップＳ２００で開始し、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０で、全ゼロビットパターンが送信機により受信される。次に、ステップＳ２２０で、Ｑモードシンボルを受信機に送信すべきかの決定がなされる。Ｑモードシンボルを受信機に送信すべきときは、送信機がＱモードに移行する（入る）ことを許容し、制御はステップ２５０へ進む。そうでないときは、制御はステップＳ２３０へ進む。
【００６７】
ステップＳ２５０では、Ｑモードシンボルが受信機に送信される。次いで、ステップＳ２６０で、送信機はＱモードに移行する。その後、ステップＳ２７０で、受信機はＱモードシンボルを復調し、定常ショータイム中に受信機が動作しているように処理を続行する。そして、制御はステップＳ２８０へ進み、制御シーケンスを終了する。
【００６８】
ステップＳ２３０では、送信機が変調された全ゼロシンボルを送信する。次いで、ステップＳ２４０で、変調された全ゼロシンボルがＱモードシンボルと同じかの決定がなされる。変調された全ゼロシンボルがＱモードシンボルと同じときは、制御はステップＳ２６０へ進み、送信機はＱモードに移行する。そうでないときは、制御はステップＳ２８０へ進み、制御シーケンスを終了する。
【００６９】
図９は、本発明による典型的なＱモード脱出方法の概要を示したものである。特に、制御はステップＳ３００で開始し、ステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、実際の情報ビットが送信されるべきかの決定がなされる。実際の情報ビットが送信されるべきときは、制御はステップＳ３００に進む。そうでないときは、制御はステップＳ３２０に進み、送信機はＱモードを維持する。そして、制御はステップＳ３１０に戻る。
【００７０】
ステップＳ３３０では、送信機は、実情報ビットで変調されたＤＭＴシンボルを送信してＱモードから脱出する（出る）。次のステップＳ３４０では、受信機が送信された実情報ビットを受信し継ぎ目なく復調する。次いで制御はステップＳ３５０に進み、制御シーケンスを終了する。このように、受信機は、送信機循環を介して、受信機が送信機のＱモードへの遷移やＱモードからの脱出を検出することなく、Ｑモードに及びＱモードから遷移することになる。
【００７１】
多重搬送波送信システムにおける受信機トランスペアレントＱモードの本発明は、ＡＤＳＬモデル等のＤＳＬモデムでも、通信デバイスを有する別個にプログラムされた汎用コンピュータでも実行可能である。本発明の方法は特定目的のコンピュータ、プロクラムされたマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ及び周辺集積回路素子、ＡＳＩＣ又は他の集積回路、デジタル信号プロセッサ、ディスクリート素子回路等のハードワイヤ又は電子論理回路、ＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡ、ＰＡＬ等のプログラム可能な論理素子、及び関連のある通信装置でも実行可能である。
【００７２】
また、開示された方法は、種々のコンピュータ、ワークステーション、モデムのハードウエア及び又はソフトウエアプラットフォーム上で使用可能なポータブルソースコードを提供するオブジェクト又はオブジェクト指向ソフトウエア開発環境を用いたソフトウエアで有効に実行可能である。これに代えて、本方法は、標準の論理回路又はＶＬＳＩデザインを用いたハードウエアで部分的に又は全面的に実行可能である。使用されるシステム、特定機能、及び特定ソフトウエア及び／又はハードウエア又はマイクロプロセッサ又はマイクロコンピュータのスピード及び／又は効率要求に応じて、他のソフトウエア又はハードウエアも本発明に従って開示された方法を実行可能である。本方法が、本願で機能的に表現された適用可能技術並びにコンピュータ及び遠隔通信技術により当業者にとって既知の又は後で開発されたシステム又は構造、デバイス及び／又はソフトウエアを用いたハードウエア及び／又はソフトウエアで有効に実行可能である、ことは論を待たない。
【００７３】
更に、開示された方法は、プログラムされた汎用コンピュータ、特定目的のコンピュータ、マイクロプロセッサ及び関連のある通信装置、ＤＳＬモデムなどのモデム等上で実行可能なソフトウエアとしても有効に実行することができる。これらの例では、本発明の方法及びシステムはＤＳＬモデムなどのモデムに内蔵されたプログラムとしても実行可能である。また、開示された方法は、ＡＤＳＬモデム、ＶＤＳＬモデム、ネットワークインターフェースカードなどの多重搬送波情報トランシーバのハードウエア及びソフトウエア等のソフトウエア及び／又はハードウエアに物理的に組み込まれた動作が均等の方法でも実行可能である。
【００７４】
以上のように、本発明について多くの実施形態と関連して説明したが、当業者にとって応用技術で多くの代替、修正、多様化を図ることができることは明らかである。従って、出願人は、本発明の思想及び範囲内で本発明が全てそのような代替、修正、均等及び多様化を包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明による送信機の典型的部分を示すブロックダイアグラムである。
【図２】本発明による典型的なコンステレーションポイントを示す。
【図３】本発明による典型的な６４−ＱＡＭコンステレーションを示す。
【図４】本発明のよる典型的なＸＯＲスクランブラを示すブロックダイアグラムである。
【図５】６４−ＱＡＭコンステレーション用のＸＯＲスクランブラ及び相回転器を有する典型的送信機を示すブロックダイアグラムである。
【図６】トレリス符号化を使用するＸＯＲスクランブラ及び相回転器を有する典型的送信機を示すブロックダイアグラムである。
【図７】本発明による送信機及び受信機の典型的トレーニング方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明によるＱモードへ典型的移行方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明によるＱモードからの典型的脱出方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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