(57)【要約】電気ネットワークを用いた複ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法に関する。設備（１、２）のレシーバが通信の品質をモニタリングし、アップリンクおよびダウンリンクチャンネルのキャリアの信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を評価する。設備のユーザ側要素（２）は、送信の受信の有無にかかわらず、独立的にモニタリングを行う。最適送信モードの選択は、パケット単位でキャリア毎のビット数、ＦＥＣの生成する誤信号補正／検出コードによって導入されるリダンダンシー、ＦＥＣコードそのもの、および／または、送信モードの変更を含む上記モニタリングによって行われる。このようにして、ネットワークは周波数および時間に関し最適に分割可能であり、また、ユーザ側設備の複数の要素の送信容量を最大化可能である。本発明は電気ネットワークを介した一対多双方向通信に好適である。
2004528782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気ネットワークを介した双方向通信において、様々なユーザ設備（２）およびヘッドエンド設備（１）を備え、
かつ、送信の最適化が、前記ユーザ設備から前記ヘッドエンド設備へ流れるチャンネル、と定義されるアップストリームチャンネル、および、前記ヘッドエンド設備から前記ユーザ設備へ流れるチャンネル、と定義されるダウンストリームチャンネルの両チャンネルにおいて実施され、
さらに、前記アップストリームチャンネルおよび前記ダウンストリームチャンネルにおける電気ネットワークの共有が周波数分割デュプレクシング（ＦＤＤ）および／または時分割デュプレクシング（ＴＤＤ）によって実施され、
また、ＯＦＤＭ（直交波周波数分割多重）変調を有する信号が、複数のキャリア、異なる変調、および、前進型誤信号訂正／検出コードを備えて非常に狭い帯域幅を用いている全チャンネルを介して送信される、
電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化法であって、
−  前記アップストリームチャンネルおよび前記ダウンストリームチャンネルにおける様々なキャリアについての、前記ヘッドエンド設備および前記ユーザ設備のレセプタにてそれぞれ実施される信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比の評価による通信品質の継続的なモニタリング、
−  前記ユーザ設備による、情報が前記ユーザに向かっているか否かに関係なく常時的になされるネットワークの状態のモニタリング、
−  時間および周波数の両方に関して常にネットワークの最適な共有を実現可能とし、また、前記複数のユーザ設備のための前記電気分配ネットワークを介した送信容量を最大化するための、パケット毎の、キャリア当りビット数、ＦＥＣによって導入されるリダンダンシー、前記ＦＥＣ、および／または、送信モード、ならびに、これら全て、について実施される変更によりなされる、モニタリングによる最適送信モードの選択、
を含むことを特徴とする、
電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項２】
前記信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比の評価がレセプタの復調器における誤信号により実行され、前記誤信号は前記レセプタの復調器に入力される前記信号と望ましい信号、つまり、各キャリアにおけるコンステレーションのポイントがそのキャリアにおいて用いられているコンステレーションで可能なポイントに照らして最適な位置にある場合に送信された信号と推定される信号、との差異によって決定され、
ビットエラー率（ＢＥＲ）が十分に低く、前記ノイズレベルの評価過程に影響を与えない場合に前記復調からのＳ／Ｎ評価が適切である、ことを特徴とする、
請求項１に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項３】
前記アップストリームチャンネルおよびダウンストリームチャンネルの通信品質のモニタリングが、
使用されている変調がわかっている受信された信号のキャリアのみにおける前記ユーザ設備および前記ヘッドエンド設備の両方の前記復調器によるノイズ電力（Ｎ）の評価を含んでおり、
前記ノイズ電力値は、前記復調器における誤信号からのノイズの二乗平均値を評価することで獲得され、また、
特定数のシンボルに渡って二乗されたノイズを重み付けして、受信されるノイズ電力の評価における前記電気ネットワークにおいてインパルスノイズまたは短い時間間隔のノイズのもたらす誤差を回避する、ことを特徴とする、
請求項２に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項４】
前記アップストリームチャンネルおよびダウンストリームチャンネルの通信品質をモニタリングする際に、
信号電力を表すため、前記チャンネルの影響を補正するノーマルレベルを受信に用いて前記ユーザ設備および前記ヘッドエンドが信号の電力（Ｓ）を選択的に評価し、
また、このレベルは設計により予め定められて、かつ、知られているか、または、受信信号電力を測定することにより予め定め、かつ、知られているものであり、
好ましくは送信信号への前記チャンネルの前記影響を補正するための均等化処理が施される、ことを特徴とする請求項２に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項５】
使用されている変調が知られているキャリアの受信信号の復調に続いて、前記復調器の前記誤信号が蓄積され、
望ましくは先ず、様々なキャリアにおけるノイズ電力の評価をフィルタリングして前記評価における変動を回避する、ことを特徴とする請求項４に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項６】
複数ウィンドウの間、つまり、Ｍ個のシンボルの存続する間、または、全てのキャリアにおいて少なくともＰ回の測定が実施される複数ウィンドウの間、選択的に復調エラーのサンプルを蓄積した後、前記Ｓ／Ｎの計算が実行され、
ここで、ＭおよびＰは前記設備全ての承知している予め定めた値である、ことを特徴とする請求項５に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項７】
前記ダウンストリームチャンネルを介した送信において、
あるキャリアが、好ましくはＳ／Ｎに対する要請が低く、その位置つまりグリッドが時間的に変化する、全ての設備に対して知られ、予め定められた固定的な変調を備えて送信され、
それによって、前記グリッドのキャリアを送信するのに用いた前記変調を知っている前記ユーザの設備が通信品質を、前記ヘッドエンドの送信する前記情報が他のユーザ設備に向けられている場合も含めて、モニタし、
さらには、前記ユーザ設備が前記送信の前記送り先でない場合でさえ、前記方法が、ノイズのサンプルを蓄積するステップを有する、ことを特徴とする請求項５に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項８】
アップストリームチャンネルをモニタリングする場合、
特定のユーザ設備がアップストリームでデータを送信している間に、前記特定のユーザ設備に対するＳ／Ｎの評価を前記ヘッドエンドのみが実行し、
前記ヘッドエンドがユーザ設備に対するＳ／Ｎの評価をアップデートすることを望む場合、
以下のアクション、
−  前記ユーザ設備に、特定の情報を送信することを命じ、前記ヘッドエンドが前記Ｓ／Ｎを測定し、
よって、前記レセプタは前記トランスミッタの送信する前記情報について知っており、ブラインドでないモニタリングがなされること、
−  前記ユーザ設備に、送信したい情報を送信することを命じ、
この場合、前記レセプタは送信に用いられる前記変調は承知しているが、送信される前記情報については知らず、ブラインドでモニタリングがなされること、
のうち１つを選択的に実行する、ことを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１つに記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項９】
前記ダウンストリームチャンネルにおける通信のモニタリングが、前記ヘッドエンド設備によって受信される前記様々なキャリアにおける前記Ｓ／Ｎ比の評価によって実行される、ことを特徴とする請求項８に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１０】
最適な送信モードの選択は、通信品質のモニタリング、および、以下のルールに従ってなされ、
前記以下のルールが、
−  Ｓ／Ｎが十分に高ければ、より密な変調、つまり、キャリア当りビット数のより大きな変調が用いられることとなり、コンステレーションのポイントの数は、前記評価されたＳ／Ｎを予め定められたＳ／Ｎ閾値と比較することにより選択され、可変ＦＥＣコードを伴って情報の前記送信を最大限に増加させ、終始所定のビットエラー率（ＢＥＲ）を維持すること、
−  Ｓ／Ｎが非常に低ければ、または、１以上のユーザに対して情報をよりセキュアな形式で送信する必要がある場合は、様々な周波数および／または時間において複数回、同一の情報を送信する、つまり、ＨＵＲＴＯモード、つまり、ハイ・ウルトラ・リライアブル・トランスミッションＯＦＤＭ、でダイバーシティを与えて送信すること、
であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１１】
様々なキャリアにおけるＳ／Ｎ、パケット損失率（ＰＬＲ）、必要とされているクオリティ・オブ・サービス（ＱｏＳ）、および、前記ＯＦＤＭシンボルの前記容量に対する送信されるべき前記情報の大きさにより、
前記ＦＥＣコード、前記ＦＥＣコードにより導入される前記リダンダンシー、前記キャリア当りビット数つまり各キャリアにおいて用いられるコンステレーション、および、前記送信モードつまりノーマルモードもしくはＨＵＲＴＯモードが、リダンダンシーを伴った情報パケット当りの前記ビット数がおよそ前記ＯＦＤＭシンボルにおいて送信される前記ビット数の整数倍であり、それを超過することはない、ように適合化される、ことを特徴とする請求項１０に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１２】
送信容量の適合化において、
以下の、
−  所定のＢＥＲを維持するのに必要とされる前記Ｓ／Ｎと予め固定したＳ／Ｎ閾値との比較による前記キャリア当りビット数の増加および減少の両方に対しヒステリシスマージンを導入し、よってＳ／Ｎが閾値に達した場合の振動の効果を回避すること、
−  変調を変更しなければならないキャリアの数が、予め定めた所定値よりも多い場合にのみ変調を変更すること、
−  キャリアの変調の変更に関して採られた決定を、前記評価のために用いられたものへ、望ましくはコントロールチャンネルまたはコントロールメッセージを用い、反対のチャンネルを介して送信すること、および、
−  キャリアにおける変調が変更されたことを示すインディケーションが受信されたことのコンファメーションを待って、この新しい変調を使用すること、
が発生する、ことを特徴とする請求項１１に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１３】
評価されたＳ／Ｎが、大きなリダンダンシーを導入するＦＥＣコードとともにＳ／Ｎへの要請の低い変調ですら、ＦＥＣ終了時点にて所定のＢＥＲを獲得する保証を備えて使用できないことを示す、予め定めた値を下回る場合、または、
１以上のユーザ設備に対して情報を、高い確率で正しくその情報を前記ユーザ設備が受信するように送信することを望み、そのうえ、ＨＵＲＴＯ送信モードが好ましい場合、
ＨＵＲＴＯモードによる送信が選択される、ことを特徴とする請求項１０に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１４】
ＨＵＲＴＯモードでの情報の送信が、前記電気ネットワークを介して送信することにより発生した多くのエラーを受信の際に訂正および／または検出するために十分なリダンダンシーを導入する前進型誤信号訂正ＦＥＣコードを用い、また、低いＳ／Ｎを復調に必要とする変調、望ましくはＱＰＳＫ変調を用いてキャリアを送信することを含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１５】
ＨＵＲＴＯモードにおいて、
情報が繰り返される回数、つまり、用いられるダイバーシティのレベルは、前記電気ネットワークの特性に対する評価より変更され、
また、前記変更はパケット毎に行われ、
前記設備はＨＵＲＴＯモードにて選択されているダイバーシティと同一の回数だけ同一の情報を受信し、様々な受信信号を組み合わせて実際に送信された情報を推定する処理を実行する、ことを特徴とする請求項１４に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１６】
前記の、ＨＵＲＴＯモードで実際に送信された情報を推定するための様々な受信信号を組み合わせる処理には、
ダイバーシティを有して受信される信号のコヒーレント加算を選択的に実行し、かつ、前記受信信号と、復調前の受信情報のキャリアのＳ／Ｎに基づいた係数、最大率コンバイナ、との積をとること、または、
ダイバーシティを備えて到着する前記情報を独立的に復調し、かつ、復調誤信号に基づく加重投票を実行すること、が含まれている、ことを特徴とする請求項１５に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１７】
周波数におけるダイバーシティが用いられている場合に限り、
前記の、組み合わせ処理または投票を実行する前に、
評価されたＳ／Ｎの分布に従ってキャリア群を選択、または、キャリア群を全て用いて、ダイバーシティを備えて受信される情報の推定の方法を最適化してもよい、ことを特徴とする請求項１６に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１８】
前記ＦＥＣにより導入されるリダンダンシーが動的に変更されることにより、変調、各キャリアに割り当てられたビット数を変更することなくエラー率が維持され、
そして、より多くのノイズが通信に影響を及ぼす場合、好ましくは複数の一時的なノイズが存在する場合に、より大きなエラー訂正容量を有するＦＥＣコードを用いる、ことを特徴とする請求項１０に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項１９】
受け入れ可能なコンステレーションよりも密なコンステレーションを送信に用い、
かつ、所定のＳ／Ｎを有する所定のＢＥＲを維持するために、前記ＦＥＣを適合させてより大きなリダンダンシーを導入し、前記ＢＥＲを達成し、また、送信容量を増加させる、ことを特徴とする請求項１８に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項２０】
ＦＥＣの適合がパケット毎に実行され、異なるクオリティ・オブ・サービス（ＱｏＳ）を提供し、
パケット内で用いられているヘッダによって前記ＦＥＣの現在の構成を他端に示し、
この前記ＦＥＣの適合化には、前記信号上に前記ＦＥＣが生成する前記リダンダンシーの変更、もしくは、
回線上のノイズに対して十分な能力を備えるように用いられる前記ＦＥＣコードを変更すること、または、
両方の態様を変更すること、を含んでいる、ことを特徴とする請求項１９に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項２１】
キャリア当りビット数、リダンダンシー、ＦＥＣコード、送信モード、および、ダイバーシティに関する様々な組み合わせが選択され、また、前記ユーザ設備およびヘッドエンド設備に、選択される様々な組み合わせに関する一連の表として記憶され、
ここで、その選択の目的が様々なクオリティ・オブ・サービス（ＱｏＳ）を提供することであり、
また、ここでは、ある組み合わせから別の組み合わせへの変更が、パケットごとに通信され、
また、ここでは、選択されるパラメータの組み合わせが、前記メッセージヘッダで送信される、参照、望ましくは表中の位置、によって示される、ことを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１つに記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項２２】
前記ヘッドエンドが前記同一の情報をユーザ設備群に対して、または、前記システム内の全ての前記ユーザに対して送信することを望む場合に、
以下、
−  ＨＵＲＴＯモードにおける送信と、
−  群内の全てのユーザ設備が、使用可能な最大のキャリア当りビット数を所定のＢＥＲを維持しながら復調可能である場合における、前記使用可能な最大のキャリア当りビット数で変調されたコンステレーションと、
−  群内の全てのユーザが送信された情報を回復可能なように、十分なリダンダンシーを付与された密なコンステレーションと、を選択的に用いる、ことを特徴とする請求項１０に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【請求項２３】
信号に導入されるリダンダンシーが増加されない限り、最小のキャリア当りビット数を備えた前記群内の前記ユーザ設備が前記群内の全ての前記ユーザに対するキャリアの送信において使用可能な前記コンステレーションの密度を制限し、
ここで、キャリア当りビットの値は前記ヘッドエンド設備によって知られており、
また、前記ヘッドエンドが、各キャリアにおいて用いられているキャリア当りビット数を、前記ユーザ設備群に対して送られるメッセージヘッダによって示し、
また、ここで、どのユーザが前記群に属しているかについて通知、つまり、動的なユーザ群の再割り当てについて通知する、ことを特徴とする請求項２２に記載の電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は通信分野に関連し、特に、ヘッドエンドと様々なユーザの設備との双方向通信における、ヘッドエンドの設備から、様々なユーザの設備に伝わるダウンストリームチャンネルにおける送信最適化、および、ユーザの設備から、ヘッドエンドに伝わるアップストリームチャンネルにおける送信最適化、さらには、周波数分割デュプレックス（ＦＤＤ）、および／または、時分割デュプレックス（ＴＤＤ）によるアップストリームとダウンストリームとの間で電気ネットワークを共有することによる、電気ネットワークを介したユーザへの多重サービスの提供に有用である。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
スペイン特許出願第２００００３０２４号に記載のように、常時、時間および周波数に関して電気ネットワークの最適な共有を保証し、また、電気ネットワークの複数のユーザの送信容量の最大化を可能とするため、チャンネル特性、特に様々なユーザの設備とヘッドエンドの設備との間の減衰および位相角(atenuacion y desfase)、ならびに、電気ネットワークに作用する様々なノイズを持続的にモニタリングする必要がある。
【０００３】
このシステムは、非常に狭い帯域を用い、全チャンネルを介して送信される、複数キャリアを備えたＯＦＤＭ変調を用いている。上記の特許出願は送信最適化のための処理過程について記載していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（発明の目的）
本発明の目的は、アップストリームおよびダウンストリームチャンネルにおける個々のキャリアの信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比を評価してアップストリームおよびダウンストリームの両方の通信品質を持続的にモニタリングすることにより、時間、および、周波数の両方に関し常時、電気ネットワークのダウンストリームとアップストリームの共有を最適化するための、新しい処理方法を提供することである。
【０００５】
本発明においては、最適送信モードの選択は、パケットごとに、キャリア当りのビット数、従来よりこれらを送信するＦＥＣによる前進型誤信号訂正／検出コードによって導入されるリダンダンシー、ＦＥＣ、および／または、送信モード、の変更を行うモニタリングによって実行され、それによって複数のユーザ設備のための電力分配ネットワークを介した送信容量が最大化される。
【０００６】
さらに、本発明は同時複数ユーザ設備（マルチキャストモード）に対する電気ネットワークの送信特性の最適化も見越している。
【０００７】
本発明は、「電気ネットワークを介した一対多デジタルデータ送信のシステムおよび処理方法」に関するスペイン特許出願第２００００３０２４号に記載されているようなアップストリームおよびダウンストリームチャンネルにおける通信の最適化を想定している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の詳細）
本発明は様々なユーザの設備およびヘッドエンドの設備を有する電気ネットワークを介した双方向通信システムの送信最適化を実現する処理方法を構築しており、本方法は、以下を有することを特徴とする。
−アップストリームおよびダウンストリームチャンネルにおける様々なキャリアの信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比を評価することで通信品質を持続的にモニタリングするステップ。前記の評価はヘッドエンドおよびユーザの設備のレセプタがそれぞれ行う。
−ユーザに届けられる情報の有無にかかわらず、ユーザの設備によって常時ネットワークがモニタリングされるステップ。
−パケット単位での、キャリア当りのビット数、ＦＥＣによって導入されるリダンダンシー、ＦＥＣ、および／または、送信モード、を変更することで実施されるモニタリングにより、最適な送信モードを選択するステップ。
【０００９】
これらの特徴により、常時、時間および周波数に関して電気ネットワークの最適な共有を実現し、電気ネットワークを介した複数のユーザ設備に対する送信容量を最大化する処理を可能にしている。
【００１０】
キャリア当りのビット数の変更と、各キャリアで用いている変調の変更、または、変調におけるコンステレーションの密度の変更とは同じことである。この場合、送信速度は増加する。
【００１１】
さらに、本発明の方法は、ヘッドエンドの設備が電気ネットワークの特性を利用して複数のユーザ設備に対して送信（マルチキャストモード）可能である、という特徴を有する。
【００１２】
アップストリームチャンネルおよびダウンストリームチャンネルの両方における信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比の評価はレセプタの復調器における誤信号で実行される。この判断は、復調器に入力される信号と望ましい信号（キャリアにおけるコンステレーションのポイントが、そのキャリアで用いることができるコンステレーションのポイントと照らして最適な位置にあることで、送信された信号であると推定される信号）との差異により判断される。復調の後のＳ／Ｎの評価は、ビットエラー率（ＢＥＲ）が十分に低く、ノイズレベルの評価過程に影響を与えない程度である場合、適切である。
【００１３】
アップストリームチャンネルおよびダウンストリームチャンネルの通信品質のモニタリングには、ユーザおよびヘッドエンドの設備の両方における復調器による、用いられている変調が知られている受信信号のキャリアのみにおけるノイズ電力（Ｎ）の評価が含まれ、そうすることによって復調器における誤信号からのノイズの二乗平均値の評価に基づくノイズ電力値を得、また、特定数のシンボルにわたるノイズの二乗を重み付けし、そうすることで電気ネットワークにおけるインパルスノイズや短時間のノイズのもたらす、受信ノイズ電力の評価における誤差を回避している。
【００１４】
アップストリームおよびダウンストリームチャンネルにおける通信品質のモニタリングにおいては、対応する設備が信号電力を評価し、選択的に受信レベルを規格化してチャンネルによる影響を補正する。このレベルとは設計により予め定められており、あらゆる設備に対して知られている。または、望ましくは均等化処理を実行して信号の送信されるチャンネルの影響を補正した受信信号の電力を測定する。
【００１５】
アップストリームおよびダウンストリームチャンネルにおける設備は復調器における誤信号を蓄積し、続いて、レセプタがモニタリングを実行するために使用された変調を知っているキャリアの受信信号に対する復調がなされる。また望ましくは評価をフィルタリングして様々なキャリアにおけるノイズ電力の前記評価の変動を回避する。
【００１６】
従って、Ｓ／Ｎの算出は選択的に、復調からエラーのサンプルを蓄積した後、または、少なくともＰ回の測定が全てのキャリアで実行されるウィンドウの間、Ｍ個のシンボルの間存続するウィンドウ（時間周期）の間実行される。そうすることで、得られるＳ／Ｎの計算結果はより信頼性が高まる。ここで、ＭおよびＰは予め定められた値であり、全ての設備に周知であり、通信最適化において望まれざる変更は回避されている。
【００１７】
ダウンストリームチャンネルを介した送信の場合、キャリア群のうちの特定のキャリアが、全ての設備の承知している、予め定めた固定的な変調により送信される。この変調は望ましくは低いＳ／Ｎを必要とし、各群内においてシンボルからシンボルへ、ポジションが経時的に変化する。そうすることで、特定数のシンボルに続いて、群内の全てのキャリアは、しばらくの間、固定的な変調（グリッド）を用いることを強いられる。この間ずっと、ヘッドエンドの送信する情報が他のユーザに対するものである場合であっても、ユーザの設備は通信品質をモニタリングする。なぜならば、そのグリッドのキャリアを送信するのに用いられている変調を設備は承知しているからである。
【００１８】
アップストリームチャンネルをモニタリングする場合、ヘッドエンドは特定のユーザ設備に対するＳ／Ｎの評価を実行するのみで、その設備とはアップストリームでデータを送信している設備である。そうすることで、ヘッドエンドがユーザ設備に関するＳ／Ｎの評価をアップデートすることを望む場合、以下の動作のうち１つを選択的に実行する。
ａ．  ユーザ設備に対し、特定の情報を送信することを命令し、それによりヘッドエンドはＳ／Ｎを測定可能で、従ってモニタリングはブラインドではない。なぜならばレセプタはトランスミッタより送られる情報について承知しているからである。
ｂ．  ユーザ設備に対し、送信することを望んでいる情報を送信することを命令する。この場合、モニタリングはブラインドである。なぜならば、ヘッドエンドはユーザによって送信された情報について知らないからである。だが、通信においてキャリアの用いている変調については承知している。それは、ヘッドエンドとユーザの設備との間の通信により、予め定められているものである。
【００１９】
先に、対応するユーザの設備によって送信され、ヘッドエンドの設備によって受信された様々なキャリアにおけるＳ／Ｎ比の評価により、ダウンストリームチャンネルにおける通信のモニタリングが実行される。
【００２０】
先に記載のとおり、送信最適化には、情報送信のモードの変更可能性が含まれている。それは、通信の品質をモニタリングすることで、以下のルールに従って実行される。
−  Ｓ／Ｎが十分に高ければ、より高い密度の（キャリア当りのビット数のより大きな）変調が用いられ、一連の理論上のＳ／Ｎ閾値とＳ／Ｎの評価値と比較することで、コンステレーションにおけるポイントの数が選択され、可変ＦＥＣコード、つまり、誤差に対する保護能力の異なる前進型誤信号訂正および／または検出によって、ずっと、所定のビットエラー率（ＢＥＲ）を維持する。この形式の送信はノーマルモードによる送信と呼ばれており、密な、または、疎な異なるコンステレーションの組み合わせである。つまり、Ｓ／Ｎが高いときはより多くの数のコンステレーションのポイントが、可変ＦＥＣコードと共に用いられる。可変ＦＥＣコードとは、データ保護のための様々なモードを備えた前進型誤信号訂正および／または検出コードである。そのようにして所定のＢＥＲ率を維持する。このノーマル送信モードが実行されるべき通信最適化を可能にしており、ここでは密または疎なコンステレーションの組み合わせ、ならびに、高度または低度な誤り訂正／検出能力を有するコードを用いている。最小のＦＥＣのリダンダンシーおよびキャリア当り数ビットのコンステレーション、または、大きなリダンダンシーを有するＦＥＣコードおよびより密なコンステレーション、といった複数の組み合わせが可能である。
−  Ｓ／Ｎが非常に低ければ、または、１以上のユーザによりセキュアな形式で情報を送信する必要があれば、同一の情報を複数回にわたり、様々な周波数および／または回数、（ＨＵＲＴＯモード(high ultra reliable transmission OFDM transmission)でダイバーシティを付与した送信で）送信する。
【００２１】
上述のように、送信最適化は様々なキャリアにおけるＳ／Ｎの評価に基づいて行われる。しかし、指摘しておかなければならないことだが、パケット損失率（ＰＬＲ）も配慮しなければならない。つまり、送信全体のうち正しく受信されたパケットの数の比、必要なキューオーエス（quality of service）（ＱｏＳ）、および、送信されるべき情報のＯＦＤＭのシンボルの容量に対する大きさ、に配慮し、これらパラメータ、ＦＥＣコード、および、ＦＥＣコードにより導入されるリダンダンシー、キャリア当りのビット数、ならびに／または送信モード（ノーマルもしくはＨＵＲＴＯモード）により、パケット毎に適合化が実行される。それにより、リダンダンシーを伴った情報のパケット当りのビット数は、そのＯＦＤＭのシンボルで送信されるビット数の整数倍(un multiplo entero)に近づき、超えることはない。
【００２２】
さらに、送信容量の最適化においても予見している。
−  用いられるキャリア当りのビット数の増加および減少の両方の目的でヒステリシスマージンを導入する。これは、Ｓ／Ｎと予め定めたＳ／Ｎ閾値との比較に端を発している。そうすることで、規定のＢＥＲを維持し、これらにより、Ｓ／Ｎがビット数変更の閾値に達した場合における振動の影響を回避している。
−  変調を変えなければならないキャリアの数が、予め定めた所定値よりも多い場合のみ、変調を変える。
−  キャリアにおける変調の変更に関して採られた決定を、逆のチャンネルを介して評価に用いられている設備へ送信する。それにより、ダウンストリームチャンネルに対し、ユーザの設備は様々なキャリアの品質をモニタリングする。そして、変調を変更することが必要と判断される場合には、それをヘッドエンドに通知し、コンファメーションがヘッドエンドから届くのを待って新しい変調を使用する。一方アップストリームにおいては同等の処理が実行されるが、ヘッドエンドこそがモニタリングを行い、ユーザの設備は変調の変更に関する確認を行う。キャリアの変調における変更に関して採られた決定を送信するこれら両方の場合においては、コントロールチャンネルまたはコントロールメッセージを用いることが望ましい。
【００２３】
本発明の特定の実施形態においては、評価したＳ／Ｎが予め定めた値を下回っていればＨＵＲＴＯモードでの送信を選択している。この値とは、大きなリダンダンシーを導入するＦＥＣコードを伴って低Ｓ／Ｎを必要とする変調でさえ、ＦＥＣの終了に際し所定のＢＥＲの獲得を担保して使用できないことを示しており、また、１以上のユーザ設備に対して情報が正確に受信されるよう高い確率を備えて情報を送信したい場合、例えばコントロールメッセージの場合に、この送信モードが望ましいことを示している。
【００２４】
ＨＵＲＴＯモードでの情報の送信には、電気ネットワークを介した送信によって生成される多数のエラーを受信する際に訂正および、または、検出するための十分なリダンダンシーを導入する前進型誤信号訂正ＦＥＣコードの使用と同様、低Ｓ／Ｎが必要とする変調を伴って、使用する全てのキャリアを送信することを含んでいる。低Ｓ／Ｎを必要とする変調はＱＰＳＫ変調が好ましい。
【００２５】
ＨＵＲＴＯモードにおける送信の場合、何回も情報が繰り返される。つまり、用いられるダイバーシティのレベルが、パケットごとに変更される。これは電気ネットワークの特性に関する評価に端を発している。この場合では、設備はＨＵＲＴＯモードにおいて選択されたダイバーシティと同一の回数だけ同一の情報を受信する。この場合、様々な受信信号を組み合わせて情報が本当に送信されたのかを評価する処理過程が実行される。
【００２６】
本発明のある実施形態においては、受信された様々な信号を組み合わせて実際にＨＵＲＴＯモードで送信された情報を推定する処理には、多様な受信信号のコヒーレント加算を選択的に実行し、そして、復調前の情報が受信されるキャリアのＳ／Ｎに基づいた係数で積算（最大率コンバイナ）すること、または、独立して多様に到達する情報を復調し、そして、復調誤信号に基づく加重投票の実行が含まれる。
【００２７】
周波数に関してダイバーシティを用いている場合のみ、組み合わせ処理または投票が実行される前に、Ｓ／Ｎ分布の評価に従ってキャリア群を選択してもよく、また、全てを用いてダイバーシティを含んだ受信情報を評価する方法を最適化してもよい。
【００２８】
複数のインパルスノイズが電気ネットワークに存在する場合、ＦＥＣにより導入されるリダンダンシーは動的に変更されて変調を変えずにエラー率を維持し、そして、送信に影響するようなノイズがさらに存在する場合には、さらなるエラー訂正能力を備えたコードを用いる。
【００２９】
さらに、本発明は所定のＳ／Ｎで、所定のＢＥＲを維持するために好ましいものよりも密なコンステレーションを使用することも見越しており、そのためにＦＥＣを適合させてより大きなリダンダンシーを導入し、受信において十分な前記ＢＥＲを維持し、そして、所定のエラー率を維持しながら、より密なコンステレーションを用いて送信容量を改善する。
【００３０】
いずれの場合にも、パケット毎にＦＥＣの適合化が実行され、異なるクオリティ・オブ・サービス（ＱｏＳ）が提示される。これらにより、ＦＥＣの現在の構成をパケットのヘッダを用いて、反対側の端末に知らせる。上記のＦＥＣの適合化には、ＦＥＣによって信号に付与されたリダンダンシーの変更が含まれる。使用されるＦＥＣコードの変更により信号を回線のノイズから保護、または、両方の様相を変化させる。
【００３１】
本発明のある実施形態の処理過程においては、キャリア当りのビット数、リダンダンシー、ＦＥＣコード、送信モード、および、ダイバーシティの様々な組み合わせを選択しており、そして、これら組み合わせはユーザおよびヘッドエンドの設備に、一連の表として記憶される。これらの組み合わせは、例えば、送信を最大化したり、レイテンシーを最小化したり、等の、通信における様々なキューオーエス（クオリティ・オブ・サービス）を与えるために選択される。この場合、実行された評価、および、先述のＰＬＲ、レングス、等といった様々なパラメータから、パケット毎に組み合わせが選択される。選択されたパラメータの組み合わせは、メッセージヘッダにて送信された、好ましくは表中の位置に対するリファレンスにより示される。従って、必要とされている品質、および、実行されたＳ／Ｎの評価の関数として、表中の所定の位置が、ビット数、ＦＥＣ、等といった、使用されるべきパラメータを示す位置になる。
【００３２】
ヘッドエンドが同一の情報をユーザの設備群、または、システム内の全てのユーザに対して送信したい場合、選択的に以下を用いる。
−  ＨＵＲＴＯモードによる送信。
−  使用可能な、最大のキャリア当りビット数で変調されたコンステレーション。ただし、所定のＢＥＲを維持して、群中の全てのユーザ設備がこの最大のキャリア当りビット数を復調できる場合。
−  密なコンステレーション。ただ、ＦＥＣコードには十分なリダンダンシーを与える。そうすることで、群中の全てのユーザは送信された情報を回復させることができる。
【００３３】
もし、信号に含まれるリダンダンシーが増加されないのであれば、第２の想定においては、最も小さなキャリア当りのビット数を備えた群中のユーザ設備が、送信においてそのキャリアの使用できるコンステレーションの密度を限定する。ここでのキャリア当りのビット数はヘッドエンド設備が承知しており、また、ヘッドエンドは、ユーザ設備群に対して送信されるメッセージヘッダにより、各キャリアにおいてしようされているキャリア当りのビット数を示す。さらに、ヘッダは、前記群に属する１以上のユーザが送信されたメッセージを復調しなければならないかどうか、告知する。つまり、ユーザ群の動的な再配置を告知する。
【発明の効果】
【００３４】
従い、本発明の処理過程により、情報の送信は、チャンネルの状態、および、送信に要求される品質に従って、常時、情報の送信を最適化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
１つの図面により、本発明はより容易に理解される。また、この図面は詳細な説明、および、特許請求の範囲の不可分な一部を形成し、これらは本発明の原理を限定的ではなく、例示的に説明している。
【００３６】
（好適な実施形態）
上述のように、本発明は、電気ネットワークを介し、数多くのユーザ設備２とヘッドエンド設備１とが双方向通信を行うシステムにおいて有用であり、これらシステムは、周波数分割二重および／または時分割二重によりアップストリームおよびダウンストリームチャンネルを共有し、ＯＦＤＭ（直交波周波数分割多重方式）により信号を送信し、複数のキャリアは異なる変調および前進型誤信号訂正／検出コードＦＥＣを有し、非常に狭い帯域幅を使用している。
【００３７】
本発明における処理過程は、継続的な通信品質のモニタリングを含んでおり、このモニタリングにおいては、ヘッドエンド設備１およびユーザ設備２におけるレセプタがアップストリームおよびダウンストリームチャンネルの両方における様々なキャリアの信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比を評価する。
【００３８】
ユーザ設備によるモニタリングは、前述のように、常時、それらが情報の送り先であろうとなかろうと実行される。このことは多大な優位性をもたらす。なぜならば、チャンネルの状態は、各ユーザに対して情報を送信する必要性なしに、常時、モニタリングされるからである。
【００３９】
さらには、本発明における処理過程には、Ｓ／Ｎのモニタリングの実行から始まる、最適送信モードの選択が含まれている。これは、キャリア当りのビット数の変更による。そしてこれはＦＥＣによって情報に導入されたリダンダンシーによるものであって、ＦＥＣコード自体および／または送信モードにより前記の選択は全ての受信されたキャリアにおいて実行される。
【００４０】
したがってチャンネルのモニタリングには継続的な、別々の受信されたキャリアにおけるＳ／Ｎの評価が含まれる。そして、通信に用いられる帯域幅は狭いことから、これら帯域幅におけるレスポンスはフラットであることが想定され、そのために、レセプタの復調器における誤信号より、Ｓ／Ｎの評価は容易に実行可能である。この誤信号とはこの瞬間にレセプタに到達した信号と所望の信号との差異である（この所望の信号とは、このキャリアで用いられるコンステレーションの可能なポイントに照らしてコンステレーションのポイントが最適な位置にある場合に、到達すべき信号であると推定される信号である。）。この誤信号とはレセプタにおいて獲得される信号に関し、ノイズレベルについての良好な評価となる。
【００４１】
送信される信号において、信号電力レベルは規格化され、例えばＳ＝０．５とされる。ノイズ電力（Ｎ）のレベルは二乗平均誤差Ｅｎによって評価されてもよい。これは、現在のサンプルにおけるノイズ信号と現在のサンプルの共役ノイズ信号との積に対し想定される演算であると数学的に定義される。それは以下で与えられる。
【数１】
2004528782.tif 000003
【００４２】
レセプタの復調器受信信号に及ぼされるチャンネルの影響を補正する。そしてその出口において受信した信号と到達すべき信号との差異が計算される。つまり、誤信号が獲得される。
【００４３】
この機能を実行するため、使用される復調器は整合的(coherente)であっても差別的(diferencial)であってもよい。なぜならば、これら２つの構成のいずれでも、Ｓ／Ｎを評価することに用いることができる誤信号を得ることが可能であるからである。この復調に関して実施可能なものには、ＬＭＳ、ＲＬＳ、等といった、本技術分野において従来より用いられているアルゴリズムとの同等化がある。
【００４４】
様々なユーザ設備が異なる周波数の同一のＯＦＤＭシンボルにおいてチャンネルを使用可能であり、それにより、全てのキャリアにおけるＳ／Ｎの評価を実行することは不可能となり、ユーザ設備のそれぞれによって用いられるキャリアにおいてのみ可能となる。このことが処理過程に損害を与えることはない。なぜなら、前述のように、モニタリング／適合化の処理過程はキャリアごとに両方の通信チャンネルに関して実行されるからである。
【００４５】
前述の式によって得られるＳ／Ｎ値は、Ｓ／Ｎが十分に高い場合の、信号対ノイズ比の実値を推定する推定値である。これにより、正確な復調により高いＳ／Ｎを必要とする、より密なコンステレーションを変調で使用することを決定することになる場合に、さらなる正確性が与えられる。それによって、処理過程が電気ネットワークによる送信の容量を増加させることを決定する場合に、さらなる正確性がもたらされる。
【００４６】
先述のように、ユーザは、そのユーザが情報の送り先でなくとも、モニタリングを実行可能である。それにより、送信において、ヘッドエンドがグリッドを送信する。そのグリッドには、従来より用いられる同期シーケンスに続いてシンボルのキャリアをキャリア群に分割することが含まれ、そして、各群内において、復調に関して必要なＳ／Ｎが低い、固定的変調を有するキャリア群に分割される。これらキャリアはその位置を各群内においてシンボルごとに変化させる。群内の全てのキャリアは一時的に固定的変調を用いることを強いられ、そしてそうすることで、あらゆるユーザ設備がグリッドのキャリアについてＳ／Ｎの評価を実行することが可能となる。なぜならば、ユーザ設備が、用いられている変調を承知しているからである。それゆえ、情報が別のユーザへ向かう場合、情報の送り先ではないユーザの設備はグリッドのキャリアについてのみモニタリングが可能であって、そこで受信の際の復調器における誤信号が得られる。
【００４７】
ある実際の例において、グリッドのキャリアはＱＰＳＫによって変調される。これは必要とするＳ／Ｎの低い変調である。つまり、受信側で正しく検出される確率が非常に高いということである。
【００４８】
別のケースにおいては、換言すれば、情報がユーザ設備に送られない場合のみならず、情報がユーザ設備に送られる場合において、ある特定数のフレームの間におけるノイズの重み付けが実行され、電気ネットワークが受信の際につくる、インパルスノイズまたは持続時間の短いノイズを回避する。ノイズを計算するため、レセプタにおける復調器で得た二乗平均誤差を用いて平均が評価される。
【００４９】
ノイズの計算より、先述の形式でＳ／Ｎが計算される。
【００５０】
アップストリームにおけるモニタリングに関して、ユーザ設備が送信する間、ヘッドエンドは回線の品質のモニタリングを担う。先述のように、ヘッドエンド設備は、ユーザ設備がアップストリームチャンネルにおいて送信を行う間、そのユーザ設備に対するＳ／Ｎのみを測定可能である。よって、ヘッドエンド設備がユーザ設備に対するＳ／Ｎの評価を新しくすることを望む場合、以下の操作の１つを実行する。
−  ユーザ設備に対し、特定の情報を送信するよう命令し、ヘッドエンドがＳ／Ｎを測定する。この場合、モニタリングはブラインドではない。なぜならば、レセプタが送信器から送信された情報について知っているからである。
−  ユーザ設備に対し、所望の情報を送信するよう命令する。この場合、モニタリングはブラインドである。なぜならば、レセプタは、用いた変調は承知しているが、送信された情報は知らないからである。
【００５１】
この場合、アップストリームチャンネルにおけるキャリアのＳ／Ｎの評価は、誤信号の二乗からノイズを獲得することにより実行され、そのノイズより、先にダウンストリームチャンネルに対して示されたのと同様にしてＳ／Ｎが評価される。
【００５２】
他方、ダウンストリームチャンネルでのモニタリングにおいては、ユーザがヘッドエンドの送信した情報の送り先である場合、受信した情報は、その全てのキャリアにおいて、復調器にて誤信号をともなったＳ／Ｎの評価が実行される。なぜならば、ユーザは各キャリアにおいて採用されているコンステレーションを知っているからである。これは従来的な実施であるように、ヘッドエンド設備と予めネゴシエートしているからである。
【００５３】
グリッドのキャリアにおいては、固定的情報を送信する必要はない。なぜならば、レセプタはブラインドモードにおいてモニタリング可能だからである。つまり、先験的に送信された情報について知らずとも、あらゆるユーザ設備はグリッドのキャリアの位置について知っており、これらキャリアにおいては、システム設計によって用いられる変調は固定されているので、情報を復調可能であることによる。よって、復調誤信号はグリッドのキャリアにおけるＳ／Ｎの評価に寄与する。
【００５４】
例えばコントロール信号について生じるように、いつ何時であれ、セキュアな通信が必要とされるのであれば、または、実行されるモニタリングが巨大なリダンダンシーを導入するＦＥＣコードによる低いＳ／Ｎでの変調ですら所定のＢＥＲを維持する保証がないような場合、システムは送信モードをノーマルモードからＨＵＲＴＯモード(high ultra reliable transmission OFDM)に変更する。
【００５５】
この送信モードは、周波数および／または時間のダイバーシティを備えて通信チャンネルで送信を実行する。つまり、同一の情報が複数回、異なる、周波数、および／または、時における瞬間に送信される。そしてさらに、変調において用いられる全てのキャリアは、例えばＱＰＳＫのように、その復調に関して必要とするＳ／Ｎが低く、また、電気ネットワークでの送信により生まれる多数の、受信の際のエラーを訂正および／または検出するために十分なリダンダンシーを導入する、（ＦＥＣによって導入される）前進型誤信号検出／訂正コードを有する。よって、レセプタは同一の情報を何度も受信し、それにより送信されたメッセージが正確にデコードされる確率が高められる。
【００５６】
情報が繰り返される回数、つまり用いられるダイバーシティの程度は、推定される電気ネットワークの特性によって変更される。この因子はパケットごとに変更可能である。設備が、例えば表に、所定の構成を有することも可能であり、プロトコルによって、異なるダイバーシティの程度を有する１以上の構成を表示することが可能である。この表示は、なるべく、メッセージヘッダを伴って実行される。
【００５７】
本発明のある実施形態においては、５１２キャリアに対して総計８のダイバーシティが用いられる。そしてそれは周波数におけるダイバーシティのみである。この場合、情報はＱＰＳＫで変調され、キャリアｋ、ｋ＋６４、ｋ＋１２８、等で送信される。
【００５８】
結果として、ユーザはＨＵＲＴＯモードにおいて選択されたダイバーシティと同一の回数だけ同一の情報を受信する。電気ネットワークを介した送信のため、受信した情報にはエラーの存在する可能性がある。そしてそのため、ユーザ設備はどの情報が本当に送信されたのかを決定しなければならない。この決定を下すには様々な手段が存在する。例えば、
−  最も高いＳ／Ｎを有するキャリアを用いて送信された受信信号を、複数回数選択する（最大Ｓ／Ｎ選択）。
−  信号が送信されるキャリアのＳ／Ｎに基づく重みとの積をとった後に、同一の情報を伝える受信信号の整合的な和をとり、結果として現れた波形を復調する（最大率コンバイナ）。
【００５９】
通信の品質をモニタリングしてから、本発明の処理過程は以下の可能性に基づいて最適な形式の通信を選択する。
−  もし、Ｓ／Ｎが十分に高ければ、可変ＦＥＣコード、つまり、異なるデータ保護モードを備えた前進型誤信号訂正および／または検出コードに従って、より密な変調を（Ｓ／Ｎが高くなれば、さらにより多くの数のポイントをコンステレーション内に備えて）用い、所定のＢＥＲを維持しながら情報の送信を最大限にまで増大させる。最小のリダンダンシーのＦＥＣとキャリア当り数ビットのコンステレーション、または、大きなリダンダンシーを有するコードと密な（キャリア当りさらに多くのビットを有する）コンステレーションを使用する、のように、可能な複数の組み合わせが存在する。
−  もしＳ／Ｎが非常に低ければ、または、もし、我々が１以上のユーザに向けてよりセキュアな形式で送信したいと望むのであれば、先述のＨＵＲＴＯモードによる送信により、周波数および／または時間に関してダイバーシティを与えて情報が送信される。
【００６０】
よって、本発明の送信最適化により、送信容量の適合化が実現される。理論的な観点から、どのような通信チャンネルであれ送信容量はチャンネルの帯域幅、および、そのチャンネルにおける信号対ノイズ比の値によって制約を受けている。シャノンの公式を用いて、この容量の理論的限界を求める
【数２】
2004528782.tif 000004
ここで、Ｗはチャンネル帯域幅、Ｐは用いる電力、Ｎ０はノイズ密度、そして、ＳＮＲは信号対ノイズ比である。
【００６１】
この理論上の通信容量は、通例の情報送信用符号化および復号化アルゴリズムを用いて実現可能なものよりも大きい。しかし、先述の数学的表現より、送信の最適化に対し個別的にクライテリアを得ることができる。つまり、より大きなＳ／Ｎ値ではより多くの情報を送信するためにチャンネルを使用することができ、このことが本明細書にて先に記した内容の根拠となっている。
【００６２】
チャンネルの品質の評価から始まり、最大の送信容量へと到達する本目的はセキュアな状態で継続される。本発明のある実施においては、コンステレーションｍ−ＱＡＭが用いられれば、品質の評価から、送信モードの変更はｍ∈｛０、２、４、８、１６、３２、６４…、なる「ｍ」の変更と一致する。
【００６３】
送信容量の適合化はパケットごとに、様々なキャリアにおけるＳ／Ｎの評価、パケット損失率（ＰＬＲ）、必要とされるキューオーエス（クオリティ・オブ・サービス）（ＱｏＳ）、および、送信される情報の大きさにより実行され、キャリア当りのビット数、および、送信モード（ノーマルモード、もしくは、ＨＵＲＴＯモード）のみならず、ＦＥＣコード、および、導入されるべきリダンダンシーが決定される。
【００６４】
これら全ての処理過程は、本発明のある実施形態においては受信全体中の所定のビットエラー率（ＢＥＲ）を維持することを含んでいるセキュアな送信に関するクライテリアのよって実行される。また、他の実施形態では、クライテリアには、受信全体中における誤りを含んだＦＥＣブロックを有するパケットの受信の比率（ＰＬＲ）を所定の比に維持することが含まれている。
【００６５】
許容可能なエラー率は、その瞬間にシステムの提供する特定用途のキューオーエス（クオリティーオブサービス）による。
【００６６】
以下において、通信システムにおけるエラー率に関する幾つかの概念を導入し、本発明において使用されているクライテリアの理解を円滑にしている。これらの概念には以下のものが含まれる。
−  粗いビット誤り率(de error bruta por bit)（ＲＢＥＲ）、これは、復調器を出るトータルについての、誤りを有するビットの数である。
−  ＦＥＣブロックエラー率(de error de bloques FEC)（ＦＥＲ）、これは、（トータルについての、）訂正されていないブロック（ＦＥＣ）の数である。
−  パケット損失率(de paquetes perdidos)（ＰＬＲ）、これは、１以上の誤りを有するＦＥＣブロックを含んだ受信パケットの数である。
【００６７】
ＰＬＲは可変であるが、その値は所定のキューオーエス（クオリティオブサービス）に対して既知である。よって、例えばある実施においては、そのチャンネルを介した送信が容認可能な品質を保証するにはＰＬＲ＝１０４であると考えられる。
【００６８】
先のパラメータは、数式でそれぞれを関連付けることができる。よって、例えば、ＦＥＣにおいてリード−ソロモン(Reed-Solomon)コードを用いれば、以下の関係を得る。
【数３】
2004528782.tif 000005
【００６９】
ここで、ｐｂはビットあたりの粗いビット誤り率であり、ｐＢはバイトあたりの粗いビット誤り率であり、ｐＦはＦＥＣブロックの誤り率であり、ｔは誤信号訂正／検出コードによって訂正される誤りを有するバイトの最大数であり、また、ＮはＦＥＣによってリダンダンシーを加えた後のバイト数である。
【００７０】
さらに、パケット損失率（ＰＬＲ）およびＦＥＣブロックエラー率（ＦＥＲ）は以下の式により直接的に関係付けられる。
【数４】
2004528782.tif 000006
ここで、ｍはデータパケット内のＦＥＣブロックの平均数である。例えば、１５１８バイトのデータのパケットに対しては、もし用いられるリード−ソロモンコードが（２５２、２３２）であれば、パケット当りのブロックの平均数は６．５４３１、およそ７である。
【００７１】
先述の関係性より、選択されたＰＬＲの値が、復調器のＲＢＥＲ最大値を与える。
【００７２】
例えば、ＰＬＲ＝１０−４と特定されれば、
【数５】
2004528782.tif 000007
となり、このＦＥＲ値を維持するために、ｐＢ＝８．５５６×１０−３であることが必要であり、このことは、ｐｂ＝１．０７３４７×１０−３と等価である。
【００７３】
１つの誤りを有するシンボルの確率と、変調におけるキャリアのＳ／Ｎとを関係付けることが可能である。よって、本発明のある実施形態において、ｍ＝２ｋのｍ−ＱＡＭの長方形のコンステレーションを用いれば、ｍが偶数の場合、ＱＡＭのコンステレーションは２つの直交するＰＡＭ変調に分割され、そしてコンステレーションのポイントについて正しい決定がなされる確率は次式で決定される。
【数６】
2004528782.tif 000008
ここで、Ｑ（ｘ）はガウス確率密度分布の端部よりも小さな領域を計算するために用いられる数学的関数であり、以下のように定義される。
【数７】
2004528782.tif 000009
【００７４】
そして、補完的エラー関数ＥＲＦＣ（通例統計学で用いられる）とは以下の関係を有する。
【数８】
2004528782.tif 000010
ここで、さらにＰｃはＭ個のコンステレーションのポイントを有するＱＡＭシステムでの受信における正確な決定がなされる確率であり、また、Ｐ√Ｍは（√Ｍ）個のポイントを有するＰＡＭシステムにおけるエラーの確率であり、これは等価なＱＡＭシステムと比べて半分の平均電力を各直交した信号が有する。
【００７５】
明らかに、別種のコンステレーションについても、類似の、または、図式的な関係性を受信において正確な決定がなされる確率とＳ／Ｎ値との間に見出すことができる。
【００７６】
先に記した公式を用いて、ｐｂに関する値を達成するために十分な、一連のＳ／Ｎ閾値を得ることができる。閾値は使用される訂正／検出コードに依存する。
【００７７】
これら閾値より、所定のキャリア当たりのビット数（ｂｐｃ）を使用することができ、そしてそれによって、問題のキャリアのＳ／Ｎの評価の後、変調を変更することができる。
【００７８】
本発明のある実施形態においては、キャリア当り、２、４、６、および、８ビットの可変ＱＡＭ変調、ならびに、リード−ソロモンコード（２５２、２３２）および（４０、２０）を用いるＦＥＣにより、先述の理由で以下のＳ／Ｎの閾値が得られる。それにより次の変調が使用可能である。
【表１】
2004528782.tif 000011
【表２】
2004528782.tif 000012
同じ理由から、異なるキューオーエスを提供することができ、それは異なるＰＬＲ値に変換される。各キューオーエスに対し、また、選択された各種訂正／検出コードに対し、異なるＲＢＥＲ値が見出され、これらの値より新しい変調が使用できるＳ／Ｎ閾値が得られる。
【００７９】
例えば、本発明の実施においてパケット損失率によって３つの異なるキューオーエスが規定されるならば、下表のようになる。
【表３】
2004528782.tif 000013
【００８０】
よって、ＢＥＲ閾値が得られる、ＲＢＥＲ値は以下の通りである。
【表４】
2004528782.tif 000014
【００８１】
送信する情報の大きさも先述のとおり、通信の最適化に用いられる。情報パケットのビット数は、リダンダンシーを伴って、ＯＦＤＭシンボルで送信されるビット数の整数倍に、超過することなく近づくべきである。情報の大きさと（ＯＦＤＭシンボルによって送信可能なビット数の）最も近い倍数とを比較することで、さらなるリダンダンシーの情報を送れるか、および、どの程度送れるかを結論付けることができる。このリダンダンシーの情報は、受信の際、正確な情報が獲得される確率を向上させ、また間接的には、情報送信容量を増大させる。
【００８２】
先述のように、送信される情報のキャリア当りのビット数、および、形式に関する情報はパケットごとにネゴシエートされてよい。
【００８３】
よって、ヘッドエンド設備、および、ユーザ設備の両方が承知している固定的構成を備えた表を用いることが可能であり、適合化アルゴリズムの結果に従っていずれかのモードを使用することをプロトコルによってネゴシエートする。本発明の好適な実施形態においては、メッセージヘッダを用いて、構成の表における所定の位置の使用を示す。
【００８４】
よって、送信容量に適合させるため、キャリア当りのビット数とＦＥＣコードによるリダンダンシーの組み合わせに関して複数の組み合わせを、常に所定のＢＥＲを維持することを目的としながら、用いてよい。
【００８５】
その結果、先述のように、本発明により評価されたＳ／Ｎ値を用い、所定のＲＢＥＲを維持するためＦＥＣにより導入されたコード、および、リダンダンシーのキャリアごとの組み合わせを計算する。先に示されている決定の閾値が所定のＦＥＣを使用する場合に選択されるべき変調を示唆するのだが、エラーに対してより強い保護を与えるＦＥＣコードを使用すること、および、閾値の推奨するものよりも多くのビット数を有する変調を適用することができ、導入されるリダンダンシーが十分であれば、同様のＲＢＥＲ値を得られる。
【００８６】
ユーザ設備において計算されたいかなる変更も、このためのアップストリームチャンネルの一部を用いてヘッドエンドと通信しなければならず、そうすることでヘッドエンドが、指示されたキャリアの変調に用いられているコンステレーションは変更されていることをユーザ設備に対して通知しないうちは、ユーザ設備はこれらキャリアにて受信された信号の復調の形式をアップデートしない。アップストリームチャンネルにおいて、同様の処理過程が実行される。だがこの場合、変調の変更を決定するのはヘッドエンドであり、ヘッドエンドは関係するユーザ側のコンファメーションを待ち受ける。
【００８７】
ユーザ設備の計算した、いかなる変更もアップストリームチャンネルの一部を用いてヘッドエンド設備と通信されなければならず、このチャンネルはこれら瞬間において情報の送信に使用されてもよく、また逆も同様なので、Ｓ／Ｎが閾値に到達した際、振動の影響を回避し、またそれにより通信のための送信容量を損なわないように、ヒステリシスマージンを導入してキャリア当りのビット数の増加、および、減少の両方を行う。
【００８８】
本発明のある実施形態においては、ＲＢＥＲ＝１．０７×１０−３、固定的ＦＥＣ  ＲＳ（２５２、２３２）、および、キャリア当り２、４、６、８ビットの変調ＱＡＭの場合、以下の例のような閾値表が用いられる。
【表５】
2004528782.tif 000015
【００８９】
例えば、キャリアにおいて１６−ＱＡＭ変調が用いられているなら、６４−ＱＡＭの変調にビット数を増加させるには、評価されたＳ／Ｎが２４．５ｄＢよりも大きいことが必要で、その一方、４−ＱＡＭの変調にビット数を減少させるには、評価されたＳ／Ｎが１５．５ｄＢよりも小さいことが必要である。
【００９０】
変調の変更は、複数のキャリアが変調の変更を必要とする場合にのみ、行われる。よって、そのキャリアをブロックにグループ化してよく、ブロックに含まれるキャリアの所定数について変調を変更する必要がある場合にのみ、この必要性を、通信の他端との間で通信する。キャリアにおける変調の変更に関する決定は、反対側のチャンネルにより、評価を実行したものへ送信される。
【００９１】
このために、コントロールチャンネルが使用される。望ましくは、コントロールメッセージを送信することでこの変更を他端に通告する。
【００９２】
より高速にＳ／Ｎ測定をアップデートするため、２つの隣接したキャリア（ｋとｋ＋１）におけるＳ／Ｎは等しいと見込む可能性が存在する。この処理過程は複数のキャリアで繰り返されるのだが、周波数に関する解像度が悪ければ、なおさらに多くの数のキャリアが同一のＳ／Ｎを有するものと見込まれる。
【００９３】
前述のように、回線品質のモニタリングから最適な通信形式が決定される。この形式はＦＥＣの出力において所定のＢＥＲを維持しつつ、通信容量を最大化する目的をもって選択される。
【００９４】
先述のように、このことは様々な形式で実行されてよく、それには、キャリア当りのビット数（各キャリアにおいて用いられているコンステレーション）、受信におけるエラーの訂正／検出を実行するために導入されるリダンダンシー、および、信号にリダンダンシーを生成するために用いられるＦＥＣコードさえ変更することが含まれる。例えば、より疎なコンステレーション（キャリア当りのビット数が少ない）と僅かなリダンダンシーしか導入しないＦＥＣコードでキャリアを送信し、または、より密なコンステレーションとより多くのリダンダンシーでキャリアを送信し、受信において発生しうるエラーを回避することが可能である。
【００９５】
電気ネットワークを介した送信における最大の問題点は、回線上のノイズが定常でないことである。換言すれば、ホワイトガウシアンノイズのみが存在するのではなく、インパルスノイズ、または、電力分配の基本周波数、つまり、北米におけるネットワークでの５０Ｈｚから６０Ｈｚの倍数のノイズのような他のノイズによって影響をうけることである。
【００９６】
ＦＥＣによって導入されるリダンダンシーを動的に変更することにより、変調（各キャリアに割り当てられているビット数）を変更する必要なくエラー率を維持することができ、送信に対してさらに多くのノイズが影響を及ぼす場合により多くのエラーを訂正する。
【００９７】
他方、（より高速に送信する）より密なコンステレーションを用い、より多くのリダンダンシーを導入するＦＥＣに適応することで、送信容量を改善させるとともに、受信におけるＢＥＲを維持してもよい。
【００９８】
ＦＥＣの適合化は先述のように、パケットごとに実行可能であり、それによって現行の構成は、パケットに用いられているヘッダによって、ＦＥＣ（コードおよびリダンダンシー）の他端にて示される。ＦＥＣの適合化は、ＦＥＣによって信号に生成されるリダンダンシーを変更することを含むのみならず、回線のノイズに適応するために用いられるＦＥＣコードの変更の可能性をも含んでいる。例えば、リード−ソロモンコードはインパルスノイズの場合に適当だが、他方、回線の背景ノイズが通信の劣化の主たる原因である場合、畳み込み(convolucionales)コードが適当である。
【００９９】
先述のように、ヘッドエンド設備がユーザ群、または、システムの全てのユーザに対して同一の情報を送信することを望む場合、先述のようにＨＵＲＴＯモードで送信してもよく、またさらには、全てのユーザが所定のＢＥＲを維持しながら適切に復調可能な限りにおいて、できる限り大きなキャリア当りビット数を備えた変調がなされたコンステレーションを用いてもよい。
【０１００】
さらに、ヘッドエンド設備がより密なコンステレーションを適用し、エラー訂正／検出に十分なリダンダンシーを付与し、そうすることで群内の全てのユーザが送信された情報を適切に回復可能とすることも可能である。
【０１０１】
ヘッドエンド設備は、本明細書に記載の内容に基づき、各ユーザに対してダウンストリームチャンネルで情報を送信するために用いなければならない、キャリア当りのビット数を理解している。信号に含まれるリダンダンシーが増加されない限り、群の内で、最小のキャリア当りビット数を備えたユーザが、キャリアにおけるコンステレーションの密度を、制限する。この場合、各キャリアに用いられるキャリア当りのビット数に関する情報は、ユーザ群に対して送信されるメッセージヘッダにより、示される。
【０１０２】
図１は複数のユーザ設備２に対して情報を送信するための手段の例を示している。ここでは、ヘッドエンド１が群内の全てのユーザが情報を獲得可能なことが保証された、各キャリアにおけるキャリア当りビット数（ｂｐｃ）の最小数を選択していることが見て取れる。
【０１０３】
ヘッドエンドはユーザ設備の群を動的に再配置する。つまり、各群の要素は固定的なものではなく、メッセージを復調すべき、ならびに、メッセージが帰属すべき群もしくは複数の群はメッセージヘッダに示されている。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】複数のユーザへ情報を送信する手段の例を示している。ここでは、情報の送信される全てのユーザ設備がそれを受信可能であることを保証するため、ヘッドエンドがキャリアそれぞれにおける最小のキャリア当りのビット数を選択する。
【符号の説明】
【０１０５】
１  ・・・ヘッドエンド設備
２  ・・・ユーザ設備
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月20日(2003.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
電気ネットワークを介した双方向通信において、様々なユーザ設備（２）およびヘッドエンド設備（１）を備え、
かつ、送信の最適化が、前記ユーザ設備から前記ヘッドエンド設備へ流れるチャンネル、と定義されるアップストリームチャンネル、および、前記ヘッドエンド設備から前記ユーザ設備へ流れるチャンネル、と定義されるダウンストリームチャンネルの両チャンネルにおいて実施され、
さらに、前記アップストリームチャンネルおよび前記ダウンストリームチャンネルにおける電気ネットワークの共有が周波数分割デュプレクシング（ＦＤＤ）および／または時分割デュプレクシング（ＴＤＤ）によって実施され、
また、ＯＦＤＭ（直交波周波数分割多重）変調を有する信号が、複数のキャリア、異なる変調、および、前進型誤信号訂正／検出コードを備えて非常に狭い帯域幅を用いている全チャンネルを介して送信される、
電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化法であって、
−  前記アップストリームチャンネルおよび前記ダウンストリームチャンネルにおける様々なキャリアについての、前記ヘッドエンド設備および前記ユーザ設備のレセプタにてそれぞれ実施される信号対ノイズ（Ｓ／Ｎ）比の評価による通信品質の継続的なモニタリング、
−  前記ユーザ設備による、情報が前記ユーザに向かっているか否かに関係なく常時的になされるネットワークの状態のモニタリング、
−  時間および周波数の両方に関して常にネットワークの最適な共有を実現可能とし、また、前記複数のユーザ設備のための前記電気分配ネットワークを介した送信容量を最大化するための、パケット毎の、キャリア当りビット数、ＦＥＣによって導入されるリダンダンシー、前記ＦＥＣ、および／または、送信モード、ならびに、これら全て、に関する通信品質のモニタリングに端を発する最適送信モードの選択、
を含むことを特徴とする、
電気ネットワークを介した複数ユーザＯＦＤＭデジタル送信システムのための通信最適化の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
（発明の背景）
スペイン特許出願公開第２，１８４，５８７号に記載のように、常時、時間および周波数に関して電気ネットワークの最適な共有を保証し、また、電気ネットワークの複数のユーザの送信容量の最大化を可能とするため、チャンネル特性、特に様々なユーザの設備とヘッドエンドの設備との間の減衰および位相角(atenuacion y desfase)、ならびに、電気ネットワークに作用する様々なノイズを持続的にモニタリングする必要がある。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
このシステムは、非常に狭い帯域を用い、全チャンネルを介して送信される、複数キャリアを備えたＯＦＤＭ変調を用いている。上記の特許出願は送信最適化のための処理過程について記載していない。
欧州特許出願公開第１１３３０９２号明細書(EP1133092)は、通信が定常状態を維持している間、送信回線がモニタされ、所定のＳ／Ｎ比の値を確保しているトーンが一切ない場合にトーンセットを移動させる、通信方法および通信デバイスを開示している。少なくとも２つのトーンが前記のＳ／Ｎ比を確保している場合は、トーンセットは移動されない。１つのトーンが前記のＳ／Ｎ比を確保していれば、トーンセットを同一のトーングループ内で移動させることで通信品質が維持可能と判断され、所定の方法でトーンセットが移動される。トーンセットを同一のトーングループ内で移動させることでは通信品質が維持不可能と判断されれば、トーングループが移動される。
国際公開第００／３８４０２号パンフレット(WO0038402)は、複数の器具、および、複数のネットワークノードを有するローカルエリアネットワークのための電力線による通信システムを開示しており、各ネットワークノードはそれぞれの器具と接続され、前記の器具のそれぞれと電力線とが、多次元的プロトコルを用いて情報通信するように構成されている。
欧州特許出願公開第１０１１２３５号明細書は、電力線を介した複数キャリア信号の受信について開示している。ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）電力線モデムレシーバは、規則的な一時的ノイズ(impulsive noise)成分を含んだ、入ってくるＯＦＤＭデータ波形をクリップすることに適化したクリッピングシステムを備えており、それによって波形上の前記のノイズレベルを低減させている。請求項１、および、原明細書２頁を補正した。




【国際調査報告】
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