(57)【要約】このシステムは、電力線ネットワークを介したヘッドエンドと複数のユーザとの間での双方向通信を可能にし、ユーザらに対して複数の高品質のサービスを提供するために、高速通信及び低速通信が確立されることが可能であるということにより特徴付けられる。このシステムは、時間、周波数でネットワークを共用することと、直交周波数多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）とを実現する手段を備えている。
2004523152.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であって、ヘッドエンドから様々な異なる複数のユーザへのリンクによって決定されるダウンストリームチャンネルにおける通信と、上記複数のユーザのそれぞれから上記ヘッドエンドへのリンクによって決定されるアップストリームチャンネルにおける通信とを備え、通信媒体は電力線ネットワークであり、通信は、ＯＦＤＭシンボルを取得するＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調によって達成され、上記ヘッドエンドと上記複数のユーザとはともに、マスター−スレーブ通信を提供する媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュールと、上記ＯＦＤＭシンボルにおいて巡回的なプレフィックスを付加する／抽出する手段と、上記ＯＦＤＭシンボルを周波数から時間へ変換しかつ時間から周波数へ変換する手段と、ディジタル／アナログ変換器及びアナログ／ディジタル変換器とを含む送信機／受信機を含み、
上記ヘッドエンドと上記複数のユーザの送信機／受信機は、
ディジタル信号を上記電力線ネットワークに適応化させる手段を備え、上記手段は、
少なくとも１．５ＫＨｚにまで減少された搬送波幅と、各１０ＭＨｚ毎に少なくとも５００個の搬送波にまで増加された搬送波数を有することにより、上記各ユーザとヘッドエンドとの間の電力線ネットワークにおける変化するケーブル長から生じる周波数選択的なフェーディングに対して頑健にされ、かつ上記電力線ネットワークにおける干渉に対して頑健にされたＯＦＤＭ変調と、
信号を復元するために少なくとも７マイクロ秒である長い継続時間を有する巡回的なプレフィックスとを提供し、
上記送信機は、多数のユーザに対して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で送信されるデータについて、媒体を時間で共用する手段であるＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）、媒体を周波数で共用する手段であるＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス）、及び／又は媒体を直交周波数分割多重化で共用する手段（ＯＦＤＭＡ）を含み、
上記受信機は、最大のスループットに到達するように、時間領域及び周波数領域での通信において伝送されたデータに対応する情報を処理する手段を含み、
上記ヘッドエンドから異なる距離に位置付けられた異なるユーザが、同一のＯＦＤＭシンボルにおいて、搬送波毎に可変なビット数を有する複数の異なる搬送波を動的に使用して、上記チャンネルの時間におけるスループットを最大化するように、上記アップストリーム及び上記ダウンストリームの両方におけるＯＦＤＭ変調での上記各搬送波のＳＮＲ（信号対雑音比）を継続して計算する手段を備え、
上記送信機は、上記ＳＮＲの計算結果から上記ＯＦＤＭ変調における搬送波の各々に対して搬送波と搬送波毎の所定数のビットとを継続的に割り当てる手段と、送信される所定数のビットを、指定された各搬送波に関連付けて、各周波数において上記複数のユーザと上記ヘッドエンドとの間の異なる距離での電力線の応答により被る変化を考慮した伝送を達成し、かつＳＮＲの計算値と各ユーザに必要な伝送品質との関数として伝送速度を適応化する手段とを含み、
上記電力線ネットワークに適応化されかつベースバンドより上のスペクトル領域を使用できるように、周波数を、ベースバンドより高いユーザ帯域幅に変換する手段を備えたシステム。
【請求項２】
上記周波数変換の手段はＩＱ（同相及び直交位相）変調器と復調器とにより構成されたことを特徴とする、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。
【請求項３】
上記ＩＱ変調器及び復調器はディジタルであることを特徴とする、請求項２記載の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。
【請求項４】
上記ＩＱ変調器及び復調器はアナログであることを特徴とする、請求項２記載の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。
【請求項５】
上記周波数変換の手段は、フィルタリング処理と、上記ディジタル／アナログ変換器の出力でのＯＦＤＭシンボルのスペクトルにおける第２高調波から始まる１つの高調波の選択とを含むことを特徴とする、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。
【請求項６】
異なる周波数がディジタル／アナログ変換器の動作によって異なる処理を受けることを防止するように、上記選択された高調波を前置等化する手段を含むことを特徴とする、請求項５記載の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。
【請求項７】
上記送信機によって行われる上記周波数変換は、上記ネットワークを介して伝送される信号を１ＭＨｚより高く設定することを特徴とする、請求項２及び５記載の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。
【請求項８】
上記送信機において上記ＯＦＤＭシンボルの周波数から時間への変換を行う上記手段は複素数形式で逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を行う装置によってセットアップされ、上記受信機によって行われる時間から周波数への変換は複素数形式の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行う装置を用いて実行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。
【請求項９】
上記複素ＤＦＴは、インターポレータ及びデシメータを含むディジタルＩＱ変調と組み合わせて使用されることにより、離散フーリエ変換に必要なポイント数を減少させかつ当該システムのハードウェアを簡単化することを特徴とする、請求項３及び８記載の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。
【請求項１０】
上記ヘッドエンド及び上記複数のユーザの両方は、誤りの訂正／検出のための情報を含むデータブロックを割り当てるＦＥＣ（順方向誤り訂正）情報を動的に付加する手段を含み、それによって、各ブロック内のかつ各ユーザのための上記ＦＥＣは、それを、異なる距離に存在しかつ異なる搬送波を使用している異なるユーザの状況に対して適応化させるように変化す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。
【請求項１１】
上記ヘッドエンド及び上記複数のユーザの両方は、時間においてインターリーブする手段を含むことにより、上記ネットワークにおける雑音により発生される誤りが受信時に様々なデータブロックにわたって拡散されるように、送信される情報のデータを分布させ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。
【請求項１２】
上記ＦＥＣ符号及び時間におけるインターリーブは、それらを、上記ヘッドエンドから異なる距離に存在しかつ上記ＯＦＤＭ変調の異なる搬送波を使用する異なるユーザとの通信に対して適応化するように、送信される情報の各パケット毎に、かつユーザ毎に変化す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。
【請求項１３】
上記ヘッドエンド及びユーザの送信機は、アナログ処理を可能にすることによりディジタルからアナログ領域への変換を行ないかつディジタル／アナログ変換器を含む手段と、送信される信号の電圧及び電力を確立する手段と、上記電力線ネットワークを介して伝送されるように上記信号を適応化させるフィルタリング手段とを備え、それとともに、上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、アナログ／ディジタル変換器によりアナログからディジタル領域への変換を行うことにより元のディジタル信号を復元するアナログ処理手段を含むことを特徴とする、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。
【請求項１４】
上記ヘッドエンド及びユーザの送信機は外部機器とのインタフェース接続を備えたことを特徴とする、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。
【請求項１５】
上記ヘッドエンド及びユーザの送信機は、上記アナログ処理手段によって許容されるものより高いピーク電圧を有する複数の同相の信号を所定のデータパターンが発生することを防止するようにスクランブルを実行する手段を備え、上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、スクランブルを解除して、スクランブルを実行する処理より以前の元のデータを取得する手段を含むことを特徴とする、請求項１３記載の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。
【請求項１６】
上記ヘッドエンド及びユーザの送信機は、トーンの配列及び関連付けモジュールで構成される、周波数においてインターリーブする手段を備えたことにより、アップストリーム／ダウンストリームの搬送波におけるＯＦＤＭ搬送波を個々のユーザに割り当てかつ上記ＯＦＤＭ変調における各搬送波に関連付けられた所定数のビットを継続的に割り当て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。
【請求項１７】
上記伝送を行うために伝送される所定数のビットを各搬送波に関連付ける上記手段は、各搬送波に対して指定された所定数のビットを用いて伝送されるデータを符号化する、可変な信号配置位相の符号化器を備え、上記可変な符号化器は下記の変調、即ち、
ｍ−ＤＰＳＫ（差動位相変調）と、
ｍ−ＰＳＫ（位相変調）と、
ｍ−ＱＡＭ（直交振幅変調）と、
（ｍ，ｎ）−ＡＰＳＫ（振幅及び位相変調）とのうちの１つ、いくつか、又はすべてによって構成されることを特徴とする、請求項１６記載の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。
【請求項１８】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、各搬送波に関して指定された所定数のビットを有する受信されたデータを復号化する、可変な信号配置位相の復号化器を含み、上記可変な復号化器は、下記の復調、即ち、
ｍ−ＤＰＳＫ（差動位相復調）と、
ｍ−ＰＳＫ（位相復調）と、
ｍ−ＱＡＭ（直交振幅復調）と、
（ｍ，ｎ）−ＡＰＳＫ（振幅及び位相復調）とのうちの１つ、いくつか、又はすべてによって構成されることを特徴とする、請求項１７記載の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。
【請求項１９】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、上記ヘッドエンド及びユーザの送信機におけるトーン配列及び関連付けモジュールと相補的であるトーン配列及び関連付けモジュールを含むことを特徴とする、請求項１６記載の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。
【請求項２０】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、受信された信号の振幅及び位相を変更する前置等化手段を含むことを特徴とする、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。
【請求項２１】
上記アナログ処理手段は増幅器及び／又は減衰器をさらに含み、上記幅器及び／又は減衰器は、上記電力線ネットワークへ／からの信号の導入／抽出を可能にして上記ネットワークにより伝送される成分（５０−６０Ｈｚ）を除去するハイブリッド回路及びセパレータに接続されたことを特徴とする、請求項１３記載の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。
【請求項２２】
上記ヘッドエンド及びユーザは、上記送信機と上記受信機との間の同期化を制御して、周波数における誤り訂正を行ないかつ時間において信号の窓を設定するモジュールを備えたことを特徴とする、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。
【請求項２３】
上記複数のユーザの送信機及び受信機の場合は、電力前置等化モジュールと上記電力線ネットワークを介して送信される信号配置位相の回転角度を訂正するロータとにより構成される周波数処理モジュールを含み、ヘッドエンドの受信機では、電力前置等化モジュールを備えた周波数処理モジュールに同期化コントローラが接続され、これらすべてによって、上記ヘッドエンドの送信機／受信機は、上記アップストリームチャンネルにおける信号配置位相の回転された角度に対していかなる訂正を実行する必要性も除去されることを特徴とする、請求項１９記載の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。
【請求項２４】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、上記アップストリーム及びダウンストリームの両方で上記搬送波のそれぞれにおいて等化を実行することにより、これらの搬送波において伝送される情報のコヒーレントな復調を可能にする周波数等化器（ＦＥＱ）を含むことを特徴とする、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。
【請求項２５】
上記周波数における誤り訂正は、上記アナログ／ディジタル変換器及びディジタル／アナログ変換器のマスタークロックにおけるサンプリング速度を変更することによって行われることを特徴とする、請求項２２記載の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。
【請求項２６】
上記周波数における誤り訂正は、上記受信機において取得されるディジタル信号を再びサンプリングすることによって行われることを特徴とする、請求項２２記載の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。
【請求項２７】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、上記電力線ネットワークを介する信号のマルチパス伝搬におけるエコーによって発生される受信時のシンボル間干渉を除去して送信された元のＯＦＤＭシンボルを取得するために、同期化モジュールにおいて取得される情報から、受信されたＯＦＤＭシンボルの巡回的なプレフィックスを抽出する手段を含むことを特徴とする、請求項２２記載の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。
【請求項２８】
上記ＳＮＲは、予測された信号と所定の時間期間にわたって受信された信号との差分から計算され、伝送速度は、当該システムにおいて使用される複数の異なる変調信号配置位相と任意の時間に希望される最大誤り率との関数である予め固定された所定のしきい値に対して、上記ＳＮＲを比較することによって適応化され、上記予め確立されたしきい値は好適にはヒステリシスを含むことを特徴とする、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。
【請求項２９】
上記ヘッドエンド及びユーザのＭＡＣは、各時間期間においてどのユーザがアップストリームによる送信を実行してもよいかと、それがどの搬送波を使用できるかとについて、上記ダウンストリームを介して通知する手段を含むことを特徴とする、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。
【請求項３０】
上記ユーザ及びヘッドエンドのＭＡＣは、データの発信元及び宛先と上記データ符号化されている形式とを示すヘッダを、送信されるデータに挿入する手段を含むことを特徴とする、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。
【請求項３１】
上記アップストリーム及びダウンストリームチャンネルは、周波数、時間、符号、又はこれらの任意の組み合わせにおいて分離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。
【請求項３２】
上記ダウンストリームチャンネルで伝送される上記情報はすべてのユーザ受信機によって受信され、これらは受信された情報が復元されるべきものであるか否かを決定する手段を含むことを特徴とする、請求項２９及び３０記載の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。
【請求項３３】
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処理であって、
送信可能なディジタルデータ信号を適応化しかつこの信号を多重化して送信可能なフレームを生成する段階と、
受信時に誤りの訂正／検出を行うのに十分な冗長性を挿入する段階と、
時間におけるインターリーブを行って、誤りを縮小しかつ誤りの訂正を容易にする段階と、
ＳＮＲを測定する段階と、
上記ＳＮＲの測定結果と各ユーザによって要求される品質との関数として搬送波毎に所定数のビットを動的に割り当てる段階と、
ＯＦＤＭ変調の個々の搬送波を、搬送波毎に割り当てられた可変なビット数のビットで符号化する段階と、
符号化された信号を、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を使用して周波数領域から時間領域へ変換する段階と、
上記電力線ネットワークにおける信号に発生するマルチパス伝搬により発生されるエコーがＯＦＤＭシンボルの復元を損なうことを防止するために、時間において信号に巡回的なプレフィックスを付加する段階と、
ベースバンドより高い帯域を使用しかつ伝送を上記電力線ネットワークに適応化させてベースバンドより高いスペクトル帯を使用するように、取得された信号の周波数を変換する段階と、
ディジタル信号をアナログ信号に変換し、ネットワークを介して送信するようにこれを適応化する段階とを含む処理。
【請求項３４】
受信時に実行する逆の処理を含むことを特徴とする、請求項３３記載の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処理。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電気通信セクタに関し、特に、本発明は、電力線ネットワークを通信手段として使用し、これを介して様々なサービスがユーザへ提供可能となるようにする場合に、ヘッドエンドと様々なユーザとの間の双方向通信への適用が可能である。本発明の目的は、例えばビデオ・オン・デマンド、高速インターネットなどを含む複数の高品質サービスがユーザに提供されうるように、低速通信と高速通信との両方を確立することにある。これはまた、例えばＶｏＩＰ（ｖｏｉｃｅ  ｏｖｅｒ  ＩＰ）のような、待ち時間に対する大きな必要条件を有するアプリケーションに使用されることも可能である。さらに本発明は、標準的な電話サービスや現在の電気通信サービスのような狭帯域サービスにも使用可能である。
【背景技術】
【０００２】
伝送手段としての電力線ネットワークの使用は背景技術において既知であるが、その性能の低さに起因して、データ送信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。
【０００３】
これは、数ある理由の中でもとりわけ、電力線ネットワークにおいては、装置の接続及び切断が電力線上に電圧のピーク及びインピーダンスの変動を発生させ、かつ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生じさせるという事実に起因している。
【０００４】
さらに、特に、異なる周波数における多くのインピーダンスの変化と、受信信号を、送信信号と各ユーザで異なる受信信号上の減衰及び遅延を有して電力線ネットワークを循環する一連のエコーとの合成物にする反射の発現とに起因して、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。
【０００５】
さらに、減衰、雑音及びチャンネル応答は、周波数及び時間に関して動的に変化する。
【０００６】
これらすべての障害は、今日まで、全二重高速ポイント・ツー・マルチポイント通信への電力線ネットワークの使用を制限してきた。
【０００７】
一方、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の電話におけるツイストペアの使用のような、データ伝送のための他の通信手段が知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。そこでは、ヘッドエンドから複数の異なるユーザへのリンクによって決定されるダウンストリームチャンネルを介した通信と、複数のユーザからヘッドエンドへのリンクによって決定されるアップストリームチャンネルを介した通信とからなり、これにより、離散的ディジタルマルチトーン（ＤＭＴ）伝送システムを使用し、かつディジタルデータの符号化と離散的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通信を可能にする、ポイント・ツー・ポイントの通信方法が記述されている。
【０００９】
さらに、通信回線は、雑音レベルをそれぞれ含む少なくとも１つの回線品質パラメータを決定するように監視され、かつ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んでいる。変調システムは、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に許容される電力のマスキングパラメータとを含む様々な要因を考慮するように設計される。変調システムはまた、使用されるサブ搬送波と送信の間に各サブ搬送波において送信されるデータ量とを動的に活性化させて、個別のサブ搬送波の変動にリアルタイムで適応化させることができる。
【００１０】
干渉を受けやすい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無音化されて、いずれかの方向における干渉を防止することが可能であり、よって、信号は、最大の雑音レベルにおける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。
【００１１】
さらに、この明細書においては、伝送はベースバンドで実行され、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）。既に説明した特性に起因して、この伝送方法は、電力線ネットワークを介した伝送に適用され得ない。
【００１２】
さらに、上で引用された特許明細書に記述された方法は、ポイント・ツー・ポイント通信に言及しており、よって、電力線ネットワークを介したその使用も、全二重ポイント・ツー・マルチポイント通信の可能性も推測され得ない。
【００１３】
一方で、ＰＣＴ特許出願国際公開番号ＷＯ９６／３７０６２号の明細書に記述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も存在し、この場合、伝送回線は、同軸ケーブル、光ファイバ又はこれに類似するものであってよく、上記システムは、背景技術では公知の変調システムである直交周波数分割多重アクセス変調システム（ＯＦＤＭ）を使用し、各ＯＦＤＭシンボルには、現状における当該技術において公知であるように、マルチパス伝搬の欠陥を軽減するために巡回的なプレフィックスが付加される。ＯＦＤＭ変調とともに巡回的なプレフィックスを使用することは、前述の明細書で使用されかつ現状における当該技術に等しく広範に使用されるＤＭＴ変調によって包含されることが可能である。
【００１４】
上記明細書は、複数のトーンにてなる特定のグループが各ユーザに割り当てられることにより、離散フーリエ変換の実現に関わるハードウェア及び複雑さが実質的に低下されるように各サブ搬送波のグループ上にチャンネルが確立される方法を記述している。しかしながら、固定されたシステムとして、これは、米国特許第５，６７３，２９０号の場合で説明されているように、干渉を防止するために個別のサブ搬送波が接続するか又は切断することが可能な場合であっても、各チャンネルにおいて優勢な周波数及び時間の条件に依存して複数のユーザへ異なるサブ搬送波を割り当てるということを許容しない。
【００１５】
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。
【００１６】
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号の明細書もまた引用可能である。
【００１７】
これらの明細書のいずれにも、電力線ネットワークを用いた伝送への適応化に関する記述はない。
【００１８】
さらに、先に引用した明細書のいずれも、複数のユーザのための伝送に関するものではなく、電力線ネットワークにおける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スループットの最大化方法に関するものでもない。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、電力線ネットワーク上のポイント・ツー・マルチポイント通信における、高い速度でのデータのディジタル伝送のためのシステム及び処理を含む。
【００２０】
これを達成するため、本発明は、他の既存の従来型のシステムの場合と同様に、ヘッドエンドと複数の異なるユーザまでの間（ダウンストリームチャンネル）と、複数のユーザからヘッドエンドまでの間（アップストリームチャンネル）の通信又はリンクを生成し、通信は、ＯＦＤＭシンボルを生成するＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調によって達成され、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュールを含む送信機／受信機（モデム）をユーザ及びヘッドエンドの両方が含む場合には、マスター−スレーブ通信を達成する。本発明の場合では、媒体は電力線ネットワークである。さらに、この発明のシステムは、ＯＦＤＭシステムに巡回的なプレフィックスを付加する／抽出する手段と、ＯＦＤＭシンボルを周波数から時間へ変換しかつ時間から周波数へ変換する手段と、ディジタル／アナログ変換器及びアナログ／ディジタル変換器とを含んでいる。
【００２１】
本発明は、ヘッドエンド及び複数のユーザのための送信機／受信機がディジタル伝送を電力線ネットワークに適応化させる手段を含み、それによって、これらが、少なくとも１．５ＫＨｚにまで減少された搬送波幅と、各１０ＭＨｚ毎に少なくとも５００個の搬送波にまで増加された搬送波数とをＯＦＤＭ変調に割り当てることにより、各ユーザとヘッドエンドとの間の電力線ネットワークでの変化するケーブル長によって生じる周波数選択的なフェーディングに対して頑健にし、及び電力線ネットワークにおける干渉に対して頑健にするということにより特徴付けられる。
【００２２】
ディジタル伝送を電力線ネットワークに適応化させる手段は、信号を適切に復元させるために少なくとも７マイクロ秒である長い継続時間の巡回的なプレフィックスを必要とする。
【００２３】
さらに、本発明は、ヘッドエンド及び複数のユーザのための送信機が、媒体を時間で共用する手段であるＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）、媒体を周波数で共用する手段であるＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス）、及び／又は媒体を直交周波数分割多重化で共用する手段（ＯＦＤＭＡ）を含み、このことが、通信に使用される搬送波と各ユーザに伝送されるデータとの一部の割り当てと、多数のユーザによ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共用とを可能にして、電力線ネットワーク上での各ユーザの伝送速度を最適化するということにより特徴付けられる。
【００２４】
上述の特徴を補完するさらなる特徴は、ヘッドエンド及びユーザの受信機が、時間領域及び周波数領域での通信において送信されたデータに対応する情報を処理することにより、時間的及び周波数的に送信された、共用されたデータを復元する手段を含むということにある。
【００２５】
さらに、本発明のシステムは、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ＯＦＤＭ変調の搬送波の各々に対するＳＮＲ（信号対雑音比）を継続して計算する手段を含み、それによって、ヘッドエンドから異なる距離に配置された異なるユーザは、同一のＯＦＤＭシンボルにおいて、計算されたＳＮＲの関数である搬送波毎に可変なビット数を有する異なる搬送波を動的に使用し、電力線ネットワークを介した伝送スループットを常に最適化する。
【００２６】
この機能を達成するため、本発明におけるシステムは、ヘッドエンド及び複数のユーザのための送信機がともに複数のユーザ間で複数の搬送波を割り当てかつ配列することにより、ＳＮＲの計算結果から、ＯＦＤＭ変調における搬送波の各々に関連付けられるビット数を割り当てる手段を含むことを特徴としている。これはまた、すべての時刻及びすべての周波数において、インピーダンスと、減衰と、ユーザ及びヘッドエンド間の距離の変動とに起因した電力線上の応答により被る変化を考慮して、搬送波の各々を、伝送を実行するために割り当てられるビットに対して関連付ける手段を含むことにより、各ユーザに必要な伝送品質の関数として伝送速度を適応化する。さらに、識別可能な通信への搬送波の割り当ては、周波数におけるインターリーブをもたらす。ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ及び／又はＯＦＤＭＡで媒体を共用するタスクを主として実行するのは、上述のように、このモジュールにおいてである。
【００２７】
この構造は、複数の搬送波が十分なＳＮＲで複数のユーザに個別に割り当てられ、かつさらに、言及した搬送波の各々には、それが伝送可能でありかつ計算されたＳＮＲの関数であるビット数が割り当てられ、ＳＮＲの測定値が、通信フローのビット誤り率を所定の値未満に維持することを保証するのに十分であるときには、搬送波毎に最大８ビットを割り当てることができるため、電力線ネットワーク上で可能な最大速度への到達を可能にする。ここで、上記ビット数は、前先のように、確立されたしきい値の関数として決定される。
【００２８】
明らかに、搬送波毎のビット数である８は、技術の進歩と相関して増大され得るものである。
【００２９】
本発明のもう１つの特徴は、ヘッドエンドの送信機／受信機及び複数のユーザの送信機／受信機が、ベースバンドより高い帯域への周波数変換を可能にする手段を含むことにより、ディジタル信号が、電力線ネットワークを介して送信されるように適応化されかつベースバンドより高いスペクトル領域の使用を可能にするように適応化されるということにある。
【００３０】
ヘッドエンド及びユーザ両方の送信機／受信機は、送信機の場合には電力線ネットワークを介してデータを送信して受信機の場合には電力線ネットワークからデータを受信するディジタル／アナログ変換器を使用して、アナログ処理を可能にする手段を含んでいる。
【００３１】
上記アナログ処理は、送信される信号の電圧及び電力を確立する手段と、電力線ネットワークを介した伝送のために信号を適応化させるフィルタリング手段とを含んでいる。
【００３２】
本発明の一実施形態においては、周波数変換の手段はＩＱ（同相及び直交位相）変調器／復調器にて構成される。これは、ディジタル又はアナログであることが可能であり、前者の場合、上記ＩＱ変調器はアナログ処理ブロックの前段に配置され、後者の場合はディジタル／アナログ変換が実行された後に配置される。
【００３３】
離散フーリエ変換（ＤＦＴ）の実行に必要なポイント数を減少させるため、ＩＱ変調器／復調器とともにインターポレータ及びデシメータが導入されてもよい。
【００３４】
本発明のもう１つの実施形態では、上記周波数変換の手段は、フィルタリング手段と、ディジタル／アナログ変換器によって発生され、ＯＦＤＭシンボルのスペクトルの第２高調波から始まる高調波のうちの１つを選択する手段とを備え、この場合、信号の周波数波形は時間／周波数変換の応答（典型的には１つのｓｉｎｃ）の補償を目的として補償される必要がある。このことは、それが既にベースバンドより高い周波数帯に存在するという事実により、情報を送信するより前に信号を変調する必要性を除去する。
【００３５】
本発明の好適な一実施形態では、伝送においてＯＦＤＭシンボルの周波数から時間への変換を実行する手段が、複素数形式で逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を実行する装置によりセットアップされ、受信機によって実行される時間から周波数への変換に関しては、これは、複素数形式で離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を実行する装置によって達成される。
【００３６】
複素ＤＦＴ並びに複素ＩＤＦＴ及びディジタルＩＱ変調／復調は、離散フーリエ変換に必要なポイント数を減少させるために組み合わせて使用され、これにより、システムの実装に関連付けられた柔軟性は増大し、システム実装に関連付けられたコストは低下する。
【００３７】
可能な異なる実施形態において送信機により実行される周波数変換は、ネットワークによって伝送される信号を１ＭＨｚより高く設定する。
【００３８】
本発明の好適な一実施形態において、搬送波数は１０ＭＨｚ毎に１０００個である。
【００３９】
さらに本発明は、ヘッドエンド及びユーザの両方が、誤りの訂正／検出のための情報を構成する冗長性を含むデータブロックを割り当てるＦＥＣ（順方向誤り訂正）情報を付加する手段を含み、それによって、各ブロックにおけるＦＥＣであってかつ各ユーザに対するＦＥＣは、それが、異なる距離に存在しかつ異なる周波数を使用している異なるユーザ状況に適応化されるように変化することを特徴としている。
【００４０】
ヘッドエンド及びユーザの両方は、既に述べたように周波数においてインターリーブするとともに、時間においてインターリーブする手段であって、かつＳＮＲの測定値の関数としての搬送波の選択より成る手段を含んでいる。時間においてインターリーブすることは、ネットワーク内の雑音に起因して発生される誤りが様々なデータブロックにわたって拡散されるように、伝送可能なデータを分散させる。時間においてインターリーブすることは、周波数においてインターリーブすることとともに、誤り訂正の組み込みに続いて形成された各データブロック毎に変化し、ＦＥＣもまた既に述べたように各ブロック毎に変化する。
【００４１】
ヘッドエンド及びユーザの送信機は、複数の固定されたパターンが、アナログ処理手段のダイナミックレンジより高い電圧ピークをともに発生させる複数の同相の信号を生成するということを防止するように、データに対してスクランブルを実行する手段を含み、さらに、ヘッドエンド及びユーザの受信機は、スクランブルを解除して送信された元のデータ（即ち、スクランブル処理以前のデータ）を取得する手段を含んでいる。
【００４２】
伝送を行うために各搬送波を伝送されるべきビットに関連付ける方法は、可変な信号配置位相（コンステレーション）を有する符号化器によってセットアップされ、この可変な信号配置位相の符号化器は、送信されるデータを、各搬送波に割り当てられた所定数のビットを用いて符号化し、上記可変な符号化器は、下記の変調、即ち、
−  ｍ−ＤＰＳＫ（差動位相変調）
−  ｍ−ＰＳＫ（位相変調）
−  ｍ−ＱＡＭ（直交振幅変調）
−  （ｍ，ｎ）−ＡＰＳＫ（振幅及び位相変調）
のうちの１つ、いくつか、又はすべてに従ってセットアップされている。
【００４３】
さらに、ヘッドエンド及びユーザの受信機は、各搬送波によって指定された所定数のビットを有する受信されたデータを復号化する、可変な信号配置位相の復号化器を含み、この場合の上記可変な復号化器は、下記の復調、即ち、
−  ｍ−ＤＰＳＫ（差動位相復調）
−  ｍ−ＰＳＫ（位相復調）
−  ｍ−ＱＡＭ（直交振幅復調）
−  （ｍ，ｎ）−ＡＰＳＫ（振幅及び位相復調）
のうちの１つ、いくつか、又はすべてに従ってセットアップされている。
【００４４】
ヘッドエンド及びユーザの受信機は、ヘッドエンド及びユーザの送信機における周波数の配列及び割り当てとビットの割り当ての手段に対して相補的である、周波数を配列しかつビットを割り当てる手段を含んでいる。
【００４５】
ヘッドエンド及びユーザの受信機は、時間から周波数への変換手段より前段に、受信された信号の振幅及び位相を変更し、かつ受信された信号におけるチャンネルに起因して発生する変更を補償する前置等化手段を含んでいる。
【００４６】
アナログ処理手段はまた増幅及び／又は減衰手段を含み、上記増幅及び／又は減衰手段は、電力線ネットワークからの信号の導入／抽出を可能にすると同時に、これがもたらす成分（５０−６０Ｈｚ）を排除することを可能にする、ハイブリッド回路及びセパレータに接続されている。
【００４７】
ヘッドエンド及びユーザ両方のモデムは、ヘッドエンドのモデムとユーザのモデムとの間の同期化を制御するモジュールを含んでいる。
【００４８】
ヘッドエンド及びユーザ両方の受信機及び送信機は周波数処理モジュールを含み、ユーザの送信機及び受信機の場合、これは、電力前置等化モジュール又は電力マスクと、信号配置位相を回転させて周波数及び位相誤りを訂正する角度訂正ロータ（位相回転器）とにより構成され、一方、ヘッドエンドの受信機における周波数プロセッサは電力前置等化モジュールを含んでいる。
【００４９】
周波数等化器（ＦＥＱ）は、受信された信号搬送波の各々の等化を実行する。この機能は、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受信時に実行され、シンボル間干渉と電力線ネットワークに起因する性能低下の影響とを回避しながら信号の復元を可能にする。ＳＮＲは、このシステムにおける制御信号を使用して取得されることが可能である。
【００５０】
本発明の一実施形態では、受信における周波数誤り訂正は、受信機内のアナログ／ディジタル変換器におけるサンプリングクロックの速度を変更することによって実行される。
【００５１】
本発明のもう１つの実施形態では、周波数誤り訂正は、受信機において取得されるディジタル信号を再びサンプリングすることによって実行される。
【００５２】
ヘッドエンド及びユーザの受信機は、同期化モジュールにおいて取得される情報を使用することにより、電力線ネットワークにおける信号のマルチパス伝搬に起因するエコーで汚染された受信された信号の部分を除去しかつＯＦＤＭ信号を取得し、受信されたＯＦＤＭ信号の巡回的なプレフィックスを抽出する手段を含んでいる。
【００５３】
ＳＮＲは、予測された信号と所定の時間期間にわたって受信された信号との間の差分から計算されることが可能である。
【００５４】
伝送速度は、システム内で使用される異なる複数の変調信号配置位相の関数として選択された、予め固定された複数の所定のしきい値に対して、ＳＮＲを比較することによって適応化される。
【００５５】
確立された複数のしきい値は、ＳＮＲがしきい値のうちの任意の１つと一致する場合に連続的な変化を回避するヒステリシスを含み、これらから搬送波毎のビット数が取得され、伝送速度が制御される。
【００５６】
ヘッドエンドのＭＡＣは、ヘッドエンドからの送信が誰に宛てられたものであるかということについて様々なユーザが認識するように、送信されるデータに、データが誰に送信されたかということとデータが符号化されている形式とを識別する表示ヘッダを付加する手段を含んでいる。さらに、ヘッドエンドのＭＡＣはまた、ダウンストリームチャンネルによって送信されるパケットのヘッダを利用して、又は複数のユーザによって共用される特定のメッセージを送信して、各時間期間においてアップストリームチャンネルを介して伝送可能であるのはどのユーザであるかということと、使用可能なのはどの搬送波であるのかということとを識別する働きをする。
【００５７】
ダウンストリームチャンネルにおいて、ヘッダ内で伝送される情報は、個々のユーザによって受信され、かつ復号化されることが可能である。このヘッダの宛先情報から開始して、ユーザは、パケットに含まれる情報が復元されるべきものであるか否かを決定する。
【００５８】
ヘッドエンドの送信機／受信機におけるＭＡＣは、通信制御と、電力線ネットワークを介した伝送の、時間及び周波数における様々なユーザ間での共用と、個々の接続の管理との働きをする。
【００５９】
ヘッドエンドのＭＡＣは、個々のユーザに関する搬送波毎のビット数の情報を記憶すること以外に、それが、各ユーザへの伝送の時間及び周波数の割り当てとともに、同期化の要求、等化などに関する決定を行う高度なロジックを含むという点で、ユーザのそれより遙かに複雑である。
【００６０】
こうした理由により、ＭＡＣは、ユーザが、アップストリーム及びダウンストリームチャンネルにおいて、周波数、時間及び符号で送信することを可能にする働きをする。
【００６１】
さらに、本発明は、電力線ネットワークを介したポイント・ツー・マルチポイントでのデータのディジタル伝送のための処理に関し、上記処理は、
−  伝送可能なデータのディジタル信号を適応化しかつこれを多重化して、それを送信のために準備する段階と、
−  誤り訂正情報を追加して、受信における誤りの訂正及び／又は検出を実行するための十分な冗長性を導入する段階と、
−  時間においてインターリーブして、電力線ネットワークによって生成されるタイプのバースト誤りを訂正及び／又は検出する確率を増大させる段階と、
−  ＯＦＤＭ変調の複数の搬送波を周波数においてインターリーブする段階と、
−  ＳＮＲを測定する段階と、
−  ＳＮＲ及び各ユーザに要求される品質の関数として、搬送波毎に所定数のビットを動的に割り当てる段階と、
−  ＯＦＤＭ変調における搬送波の各々を、割り当てられた搬送波毎の可変なビット数で符号化する段階と、
−  符号化された信号を、逆高速フーリエ変換を用いて周波数領域から時間領域へ変換する段階と、
−  時間で取得された信号に巡回的なプレフィックスを付加して、電力線ネットワークにおけるマルチパス伝搬で生成されるエコーがＯＦＤＭシンボルの受信時に誤りを生成することを防止する段階と、
−  伝送を電力線ネットワークに適応化させかつより高いスペクトル帯を使用するように、取得された信号の周波数を変換してベースバンドより高い帯域を使用する段階と、
−  ディジタル信号を、ネットワークを介して送信されるように適応化されたアナログ信号に変換する段階とを含む。
【００６２】
受信時には、逆の処理が使用される。
【００６３】
さらに本発明の処理は、ディジタル／アナログ変換器並びにフィルタ及びアナログ利得増幅器が、多数の搬送波における複数の信号が同相で発生されるときに生成されるものであってかつシステムの出力電圧を増大させるものである電圧のクリッピングを生成することを防止する、スクランブルを実行する段階を含む。
【００６４】
ベースバンドより高い帯域を使用するために、取得された信号の周波数変換は、ディジタル領域において、アナログ領域において、又は両者の組み合わせにおいて実行されることが可能である。
【００６５】
ここに記述した本発明をより理解し易くするため、かつ本願明細書を構成する不可欠な一部として、本発明の目的を限定することなく説明する一連の図面が含まれている。
【００６６】
次に、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
以下は、前述の図面に基づいた本発明に関する説明である。
【００６８】
前述した通り、本発明は、マスター−スレーブ・アーキテクチャを使用した、ヘッドエンドと複数のユーザとの間での、電力線ネットワークを介する高速の全二重伝送のためのシステムで構成される。
【００６９】
ヘッドエンドからユーザへの通信はダウンストリーム通信又はダウンストリームチャンネルと呼ばれ、ユーザからヘッドエンドへの通信はアップストリーム通信又はアップストリームチャンネルと呼ばれる。
【００７０】
図１におけるように、ヘッドエンド及びユーザの両方は、ヘッドエンドとユーザとの間で通信を実行できるように、ハイブリッド回路３を介しかつセパレータ４から電力線ネットワーク５に接続された、送信機１及び受信機２を含む。
【００７１】
ヘッドエンドの送信機１及びユーザの送信機１はともに、データ処理ブロック６を備える一般的な構造の形式をとり、データ処理ブロック６は、モデムを利用する機器が送信を希望する情報を取得し、これを適応化し、送信されるフレームを組み立て、これらをディジタル処理ブロック７へと供給し、ディジタル処理ブロック７は、ＯＦＤＭ変調と、ベースバンドより高い帯域を使用するための周波数変換とを実行することにより、これを電力線ネットワークに適応化させかつベースバンドより高いスペクトル領域を利用し、当該信号をアナログ処理ブロック８へ供給し、アナログ処理ブロック８は、当該信号を電力線ネットワークを介して伝送できるように当該信号をアナログ環境へ適応化させ、ディジタル信号をアナログに変換し、これをフィルタリングして帯域外の成分を除去し、電力線ネットワークを介して伝送されるようにこれを増幅する働きをする。
【００７２】
アナログ処理ブロック８は、送信機１とハイブリッド３との間の接続が形成される媒体を構成するとともに、伝送回線に最大の電力が送信されかつ電力線ネットワークから最大の信号が受信されるように送信信号と受信信号とを分離し、これにより、セパレータ４は、受信時にネットワークの周波数を除去しかつ送信される信号を電力線ネットワーク５上の伝送のために通過させる働きをする。
【００７３】
同様に、ヘッドエンド及びユーザの両方の受信機２もアナログ処理ブロック１１を含み、アナログ処理ブロック１１は、ネットワークにより伝送されたアナログ信号を受信し、増幅及びフィルタリングに先行してこれをディジタルに変換しかつこれをディジタル処理ブロックに供給し、このディジタル処理ブロックは、電力線ネットワークを介した伝送を実行するために使用された周波数帯をベースバンドに変換し、同時にそれはＯＦＤＭ復調されたシンボルを復元しかつこれらをデータ処理ブロック９に供給し、データ処理ブロック９では、復元されたフレームから、送信された元の情報が復元され、対応する電子機器であるコンピュータ、テレビ受像機などに供給される。
【００７４】
図２を参照すると、本システムがさらに詳しく記載され、ここで、送信機１と受信機２は、モデムと電子機器との間の通信を可能にするユーザデータインタフェース１２に接続される。
【００７５】
データ処理ブロック６では、送信されるデータパッケージ１５（図４）が多重化される。このブロックは、データパッケージ１５が誰に宛てられたものであるかということ、データを符号化する手段、優先度、メッセージのタイプなどを表示するためのヘッダ１７が付加されるように、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュール１４の制御下で伝送するためのフレーム１６を構成する。
【００７６】
順方向誤り訂正（ＦＥＣ）モジュール２０は、特定のバイト数で構成されるデータブロック１８を取得し、個々の上記ブロック１８に、受信において誤りの訂正／検出を実行するのに十分な冗長性を導入するための誤り訂正及び／又は誤り検出符号１９を付加する。誤り訂正／検出符号１９は、例えばＢＣＨ、ＲＥＥＤ−ＳＯＬＯＭＯＮ、ＲＥＥＤ−ＭＵＬＬＥＲなどのような、現状における当該技術において知られたもので任意のものであることが可能である。
【００７７】
後に説明するように、誤り訂正／検出符号は、各データブロック１８毎に、かつ各ユーザ毎に変化する可能性があるという点を指摘することは重要である。
【００７８】
従って、ＦＥＣ２０は所定のバイト数を伝送し、その出力では、初期情報とともに、誤り訂正／検出符号によって導入されたより多くの冗長性とを含むより多くのバイト数を取得している。
【００７９】
ＦＥＣは、ＭＡＣ１４により管理される。
【００８０】
さらに、データ処理ブロック６は、電力線ネットワーク内で発生されるノイズのバーストに直面するときに誤り訂正の特性を改善する、時間においてインターリーブするためのブロック２２を含む。このブロックのために、デインターリーブを実行した後では、ノイズバースト誤りはスクランブルが実行された誤りに変換される。即ち、これらは様々なデータのブロック内に拡散されたままであることにより、電力線ネットワーク上でのこれらの雑音により発生される誤りは、受信時には隣接した誤りを発生しない。従って、時間においてインターリーブするブロック２２は、明確に異なるブロック長に注目して再配列を実行する。ここで、これらの長さは、主としてチャンネル内のインパルス雑音の平均継続時間に基づく、システムに提供されることが所望される保護（プロテクト）の関数である。従って、ＦＥＣ２０から取得されるブロック長及びブロック数は、チャンネル内で予測される平均特性を考慮する。
【００８１】
図５は、時間におけるインターリーブの可能な一例を示し、問題の場合では、これは、行７２にバイトを導入しかつ列７１で上記バイトを抽出することによって生成され、これによって発生されるものが、前述のインターリーブである。
【００８２】
時間におけるインターリーブに続いて、データ処理ブロック６は、周波数におけるインターリーブを実行するビット割り当て器及び周波数配列２３を含み、これのために、ＭＡＣ１４は、各時点において利用可能な搬送波と、各通信８２において利用されなければならないものとを通知する。後述されるように、これはすべて、受信機２では、ＳＮＲの測定から開始することにより、ディジタル処理ブロック１０に関して実行される。従って、ビット割り当て器及び周波数配列２３は、送信されるべきパッケージのビットを、通信のために選択された個々の搬送波に割り当てる。これにより、データ８３が並列に生成される。
【００８３】
従って、データ処理ブロック６に関して述べた特性は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）及び直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）の実行を決定する。
【００８４】
ＴＤＭＡは、時間においてあらゆる単一の瞬間毎に、通信が（伝送に利用可能な搬送波のすべて、又は一部を利用して）どのユーザに向けられるかということを制御することにより実行される。
【００８５】
ＦＤＭＡは、伝送のためにどの搬送波が利用されるべきであるかということを示すために、ＭＡＣ１４の側でビット割り当て器及び周波数配列２３を制御することにより実行される。
【００８６】
ＯＦＤＭＡでは、各ユーザに、通信において使用可能な搬送波の全体のうちの一部が提供される。
【００８７】
周波数におけるインターリーブは、送信されるべき情報の各パッケージ毎に、及び各ユーザ毎に変化する可能性があり、かつこれは、続いてさらに説明するように、異なる距離を有して位置付けられかつ異なる周波数を使用する異なる複数のユーザに対してそれ自体を適応化する。
【００８８】
この構造は、周波数及び時間において共用する処理が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で実行されることから、アップストリームチャンネルとダウンストリームチャンネルとの最大限の使用を可能にする。
【００８９】
最後に、データ処理ブロック６は、多数の搬送波において複数の信号を同相で生成する複数のビットにてなるパターンを発生させることを防止するスクランブラ２４を含んでいる。この信号は、アナログ処理ブロック８の出力で電圧を増大させる可能性があり、このブロックがそれに耐えるのに十分なダイナミックレンジを持たないならば電圧ピークにカットを生じさせる。このスクランブラは、上記ピークが発生する確率を低下させる。
【００９０】
これに続いて、データは、信号配置位相符号化器２８を有するディジタル処理ブロック７（図２）に伝送される。各瞬間で測定されるチャンネル特性と所望の通信速度とに依存する搬送波毎に可変なビット数を有する符号化器を使用する場合に、伝送可能なデータの量を最適化するように、信号配置位相符号化器２８は、ｍ−ＤＰＳＫ（差動位相変調）、ｍ−ＰＳＫ（位相変調）、ｍ−ＱＡＭ（直交振幅変調）及び／又は（ｍ，ｎ）−ＡＰＳＫ（振幅及び位相変調）であることが可能である。ここで、上記伝送可能なデータの量は、指示された異なる符号化のパラメータ“ｎ”及び“ｍ”により示される、従って、信号配置位相符号化器２８を出るときには、周波数領域におけるＯＦＤＭディジタル変調（時間における直交分割多重化）が達成される。
【００９１】
続いて、符号化された信号は周波数領域プロセッサ２９に導入される。周波数領域プロセッサ２９は、ＭＡＣ１４によって管理され、その構成は、これがヘッドエンドの送信機であるか、それともユーザの送信機であるかに依存して変化する。これがユーザの送信機である場合、周波数領域プロセッサ２９は、電力マスクとロータとにより構成される。電力マスクは、チャンネルの既知の周波数特性に対して前置等化のように作用して、通信に使用される周波数において受信された信号の振幅を変更し、ロータは、受信における信号配置位相を伝送に関して“回転させる”チャンネルの伝達関数の変化に起因する、周波数及び位相の小さな変動を補償する。
【００９２】
ヘッドエンドの周波数領域プロセッサは、上記前置等化を実行する電力マスクのみを含む。これは、ユーザの送信機及び受信機がともに上記ロータを含むときにロータを含む必要性はなく、ヘッドエンドのモデムではこの機能を実行する必要性が除去されているからである。
【００９３】
離散フーリエ変換（ＤＦＴ）の計算のための好ましいアルゴリズムは、当該アルゴリズムの高い効率のために、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）となる。同様に逆ＤＦＴも、好適にはアルゴリズムＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を使用して実行される。
【００９４】
続いて、ディジタル処理ブロック７は、複素逆高速フーリエ変換を実行する装置ＩＦＦＴ３０を有する。ディジタル処理ブロック７はこの装置ＩＦＦＴ３０によって周波数領域から時間領域への変換を実行し、続いて、ＭＡＣを管理することにより、情報を一連の搬送波に分散させたビット割り当て器及び周波数配列２３によって生成された並列性を除去し、単一の信号を取得する。
【００９５】
時間領域への変換の実行後、信号は、ＭＡＣ１４に制御されて巡回的なプレフィックス６５（図７）を生成する、記憶装置より成る巡回的プレフィックス発生器３１に導入される。巡回的なプレフィックス６５は、送信されるべきＯＦＤＭシンボルの最後の部分の時間的な反復である。この図面には、先行するシンボル７４及び後続するシンボル７５がまた表示されている。
【００９６】
次いで、信号は、ＩＱ変調を実行する前にインターポレータにより十分な数のサンプルが取得されるようにインターポレータの通過を条件として、ＩＱ（同相及び直交位相）変調器３３へと導入される。この変調は、ベースバンドにおける周波数の、より高い帯域への変換を実行し、これを電力線ネットワークに適応させる。
【００９７】
ＩＱ変調器とともに複素ＩＦＦＴを使用することは、ＩＦＦＴ装置３０の入力が、直接的に導入される識別可能な入力に関する搬送波の信号であり、その出力が複素信号（言い替えれば、虚数部がゼロ以外である信号）であることから、周波数変換を容易化する。これは、実数部が同相（Ｉ）の信号に対応するとともに虚数部が直交位相（Ｑ）の信号に対応する、もしくはこの反対であり、また、帯域を適正な中心周波数に変換するためにはこの適正な中心周波数の発振器で乗算することだけが必要であることから、この出力に対して直接的にＩＱ変調を実現することを可能にする。このことは、ハードウェア構成を大幅に削減する。
【００９８】
ＩＱ変調器３３の出力は、アナログ処理ブロック８に印加される。アナログ処理ブロック８は、変調されたディジタル信号を、電力線ネットワーク５（図２及び図３）を介した伝送のためのアナログに変換するディジタル／アナログ変換器３４を含む。
【００９９】
このため、この時点では、ＩＱ変調はディジタルであるが、システムの設計を大幅に変更することになるにもかかわらず、例えばディジタル／アナログ変換器の後段で、同じくアナログのＩＱ変調が実行されてもよい、ということを言っておく必要がある。
【０１００】
さらに、アナログ処理ブロック８は、低域通過フィルタ３５ａと高域通過フィルタ３５ｂとにより構成される平滑フィルタ３５を有し、この後段にプログラム可能な利得を有する増幅器３６が設けられ、上記プログラム可能な利得を有する増幅器３６はまた、信号のレベルが伝送のために適応化されかつ極値の接続が保証されるように、固定された利得を有する増幅器３７にも接続される。この信号はハイブリッド３に印加され、続いてセパレータ４に印加される。セパレータ４は、信号を電力線ネットワークへと導入し、５０−６０Ｈｚのネットワーク成分をフィルタリングして受信のときの成分の飽和を防止する。
【０１０１】
ディジタル／アナログ変換器３４の動作周波数は、同期化制御モジュール２７によって管理される。このため、同期化制御モジュール２７はディジタル信号をディジタル／アナログ変換器２９に供給し、ディジタル／アナログ変換器２９はその出力に、電圧３８によって制御される発振器の動作を制御する電圧信号を供給し、これがアナログ処理ブロック８のディジタル／アナログ変換器３４に印加される。
【０１０２】
送信されるデータは、電力線において発生される雑音又は誤りに耐えるように例えばＱＰＳＫ変調のような頑健な変調によって符号化されたヘッダと、元のデータとを含んでいる。ここで、符号化自体は、既に論じたように、その送信における各搬送波内で利用される信号配置位相に依存する。このヘッダは、いずれの１つ又は複数のユーザモデムが情報の宛先であるかということ、優先度、サイズなどに関する情報を含む。これらのヘッダは、ＳＮＲが低い場合を含めて、ヘッドエンドを復調しなければならない各々かつすべてのユーザモデムによって理解される必要があり、このことは、ＱＰＳＫ変調と、高レベルの訂正を用いたＦＥＣと、前述の冗長性とのために可能にされる。この冗長性は、ユーザモデムがヘッダの情報をより高い信頼性で復調できるように、識別可能な周波数、識別可能な時間、及び／又は識別可能な符号で、情報を繰り返して特定回数送信することからなる。
【０１０３】
電力線ネットワークによって送信される信号は、送信の逆の処理を実行する受信機２によって受信される。このため、アナログ処理ブロック１１は、低雑音増幅器５０ａとプログラム可能な利得を有する増幅器５０ｂとを含む増幅器５０（図２及び図３）を有し、さらに、低域通過フィルタ５１ａと高域通過フィルタ５１ｂとにより構成されるフィルタ５１を有し、これは、実際に、プログラム可能な利得を有する増幅器５０ｂに信号を伝送し、続いて、電圧３８によって制御される発振器を用いて、同じく同期化制御モジュール２７によって管理される対応する変換器５２により、信号のアナログ／ディジタル変換が行われる。
【０１０４】
その後、情報はＩＱ復調器５３に伝送され、ＩＱ復調器５３はこれをデシメータへ伝送する。復調と、その後のフィルタリングされたデシメーションとを実行した後、巡回的プレフィックス抽出器５５によって巡回的なプレフィックス６５が抽出され、シンボル誤りがない部分が取り出される。ここでは、シンボル誤りは主としてマルチパス伝搬のエコーに起因する。
【０１０５】
図７は、受信機に直接に到来する直接波６６とともに、異なるエコー６７、６８及び６９を概略的に示している。エコー６７、６８及び６９は、７０とともに、以前に送信されたすべての信号から受信機が取得する信号を表し、そのためには、正確な受信を保証するために長いシンボル期間と適切な巡回的なプレフィックスとを選択することが必要である。本実施形態では、巡回的なプレフィックスは約７マイクロ秒である。
【０１０６】
受信信号には、ＯＦＤＭシンボルの正しい復元を可能にするように窓（ウィンドウ）が設定され、よって、時間において信号の等化を実行する必要性が除去される。
【０１０７】
送信されたＯＦＤＭシンボルがいったん正しく抽出されると、これらはＦＦＴ（高速フーリエ変換）装置５６に送られ、ＦＦＴ装置５６は、時間から周波数への信号の変換を実行し、これを周波数等化器５７へ送る。
【０１０８】
この処理はすべて同期化制御モジュール２７によって制御され、よって、マルチポイント通信の個々の受信機において実行されるサンプリングはヘッドエンドのモデムにおいて実行されるものと同様であり、かつ受信時に各ＯＦＤＭシンボルの開始部を認識し、従って正しい窓の設定を実行する巡回的なプレフィックスを抽出することが可能である。
【０１０９】
周波数等化器５７は、シンボルを、その出力において、送信機から送られたシンボルに可能な限り近づける周波数領域プロセッサを備え、通信に利用される個々の搬送波において減衰及び位相歪みをもたらすチャンネルのふるまいを補償する。
【０１１０】
前述したように、電力線ネットワークは時間的に不安定であり、よって等化の処理は継続的な形式で実行される必要がある。
【０１１１】
周波数領域プロセッサ５７によってＳＮＲが取得されると、これは、送信機におけるビットの割り当てを実行するために利用される。本実施形態では、上記ＳＮＲは周波数の等化における誤り信号の計算の一部として取得されるが、これは送信に利用される電力が既知だからである。
【０１１２】
ＳＮＲの測定は、電力線ネットワークにおける瞬間的な雑音に起因するＳＮＲの瞬間的に誤った値の生成を防止するように、搬送波における新しいＳＮＲの妥当性を検査する前に特定の時間期間にわたって実行される。前述のように、ＳＮＲ情報は、ビットを複数の異なる搬送波に割り当てて、従って伝送の速度を適応化させるために利用される。
【０１１３】
本発明のシステムにおいては、先に示したように取得されたＳＮＲ値の関数として、搬送波毎にゼロビット乃至８ビットを使用可能である。現時点では、電力線ネットワークを介した伝送に採用されているシステムのうちで、搬送波毎に２ビットよりも多くのビットを組み込むことを可能にするものは存在せず、よって、それらは低い伝送速度を有している。この問題点は、本発明が説明するシステムによって解決される。
【０１１４】
従って、伝送速度は、搬送波によって使用されるビットの関数として適応化され、このために、ＳＮＲがしきい値のうちのいずれかと一致する場合に連続的な変化を防止するように所定のヒステリシスが導入されている一連のしきい値７６乃至７９（図８）に対して、測定されたＳＮＲ８０が比較され、これから、各周波数グループ８１における搬送波毎のビット数（ｂｐｃ）が取得される。図８は、搬送波毎のビット数の選択のために確立された複数の異なるしきい値の可能な一例を示す。
【０１１５】
適応化の処理は、既に以前に説明したように、電力線ネットワークの特性に起因して時間の関数として変化するチャンネルの即時的な特性により、電力線ネットワークを介して適用可能な最大速度に常に到達するように、すべての搬送波について、又はこれらの１つ又は様々なセットについて継続して反復される。
【０１１６】
先に示したように、ＭＡＣ１４は、複数の異なるユーザに複数の異なる搬送波を割り当てるとともに、それらの個々に関連付けられた所定数のビットを割り当てる。この機能はＳＮＲの取得の後に実行され、低いＳＮＲを有するという事実に起因してあるユーザが利用できない搬送波を、それらの搬送波を利用できるように十分なＳＮＲを有する他のユーザに割り当てる。さらに、これは、複数の識別可能なユーザがそれぞれの搬送波において利用できる、搬送波毎のビット数の関数として、複数の周波数を上記識別可能なユーザに割り当てる。
【０１１７】
続いて、取得された信号は、ＯＦＤＭシンボルの搬送波の復調を実行する、可変な信号配置位相の復号化器５８を通過し、次いでそれらの信号はデスクランブラ５９によりスクランブル解除され、ビット割り当て及び周波数配列のモジュール６０によりＦＤＭＡ及びＴＤＭＡ復調が実行される。このビット割り当て及び周波数配列のモジュール６０は、送信機に関して説明したそれ２３と相補的である。
【０１１８】
さらに、受信機は、上記送信機のインターリーブブロック２２と相補的であるデインターリーブブロック６２を有する。続いて、ＦＥＣ装置６３により誤りの訂正／検出が実行され、ＦＥＣ装置６３は、データを外部機器とのインタフェース１２へ送る。
【０１１９】
従って、既に指摘した相違点を除いて、ヘッドエンドのモデムとユーザのモデムは同様の構成を有するが、既に行った説明から結論づけることが可能であるように、１つの相違点が追加される。上記相違点は、即ち、ヘッドエンドモデムの場合におけるＭＡＣプロセッサ１４が、ユーザの各々に送信されなければならない搬送波毎の所定のビット数を記憶する必要があり、さらに情報の発信元及び宛先と個々のユーザが利用できる周波数及び時間期間とを管理するヘッダを含むので、ヘッドエンドモデムの場合におけるＭＡＣプロセッサ１４はユーザの場合より複雑な構成を有するということである。
【０１２０】
さらに、本発明のシステムにおいては、本発明の説明に関連する部分で説明した処理が適用可能であり、これは、図面を使用して行った説明から明らかに導き出さ得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本システムの全体構造を構成する主要なブロックと電力線ネットワークに対するその接続とを示すブロック図である。
【図２】図１に表示したブロックがそれらの様々な部分に分割されている、本発明のシステムの機能的なブロック図である。
【図３】図２に示されたアナログ処理に関するブロックを展開した詳細図である。
【図４】誤り訂正符号が付加される時点まで情報が構成される方法の一例を示す概略図である。
【図５】時間ブロックにおけるインターリーブで情報が処理される方法の一例を示す概略図である。
【図６】ビットの割り当て及び周波数の配列の形式の可能な一例を示す図である。
【図７】巡回的なプレフィックスを用いたＯＦＤＭ変調の異なるシンボルが受信される形式を示す一般的な図であり、適切な巡回的なプレフィックスを選択する重要性を示すことを目的とする図である。
【図８】各周波数に対する信号対雑音比の測定値の関数として確立された異なるしきい値の選択の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２２】
１…送信機、
２…受信機、
３…ハイブリッド回路、
４…セパレータ、
５…電力線ネットワーク、
６，９…データ処理ブロック、
７，１０…ディジタル処理ブロック、
８，１１…アナログ処理ブロック、
１２…ユーザデータインタフェース、
１４…媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュール、
１５…データパッケージ、
１６…フレーム、
１７…ヘッダ、
１８…データブロック、
１９…誤り訂正及び／又は誤り検出符号、
２０…順方向誤り訂正（ＦＥＣ）モジュール、
２２…インターリーブブロック、
２３…ビット割り当て器及び周波数配列、
２４…スクランブラ、
２７…同期化制御モジュール、
２８…信号配置位相符号化器、
２９…周波数領域プロセッサ、
３０…ＩＦＦＴ装置、
３１…巡回的プレフィックス発生器、
３３…ＩＱ（同相及び直交位相）変調器、
３４…ディジタル／アナログ変換器、
３５…平滑フィルタ、
３５ａ，５１ａ…低域通過フィルタ、
３５ｂ，５１ｂ…高域通過フィルタ、
３６，５０ｂ…プログラム可能な利得を有する増幅器、
３７…固定された利得を有する増幅器、
３８…電圧、
５０…増幅器、
５０ａ…低雑音増幅器、
５１…フィルタ、
５２…変換器、
５３…ＩＱ復調器、
５５…巡回的プレフィックス抽出器、
５６…ＦＦＴ（高速フーリエ変換）装置、
５７…周波数等化器、
５８…復号化器、
５９…デスクランブラ、
６０…ビット割り当て及び周波数配列のモジュール、
６２…デインターリーブブロック、
６３…ＦＥＣ装置、
６５…巡回的なプレフィックス、
６６…直接波、
６７，６８，６９…エコー。
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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18日(2003.8.18)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、ヘッドエンドから様々な異なる複数のユーザへのリンクによって決定されるダウンストリームチャンネルにおける通信と、上記複数のユーザのそれぞれから上記ヘッドエンドへのリンクによって決定されるアップストリームチャンネルにおける通信とを備え、通信媒体は電力線ネットワーク（５）であり、通信は、ＯＦＤＭシンボルを取得するＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調によって達成され、上記ヘッドエンドと上記複数のユーザとはともに、マスター−スレーブ通信を提供する媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュール（１４）と、上記ＯＦＤＭシンボルにおいて巡回的なプレフィックスを付加する／抽出する手段（３１，５５）と、上記ＯＦＤＭシンボルを周波数から時間へ変換しかつ時間から周波数へ変換する手段（３０，５６）と、ディジタル／アナログ変換器（３４）及びアナログ／ディジタル変換器（５２）とを含む送信機（１）／受信機（２）を含み、
上記ヘッドエンドと上記複数のユーザの送信機（１）／受信機（２）は、
ディジタル信号を上記電力線ネットワークに適応化させる手段を備え、上記手段は、
少なくとも１．５ＫＨｚにまで減少された搬送波幅と、各１０ＭＨｚ毎に少なくとも５００個の搬送波にまで増加された搬送波数を有することにより、上記各ユーザとヘッドエンドとの間の電力線ネットワークにおける変化するケーブル長から生じる周波数選択的なフェーディングに対して頑健にされ、かつ上記電力線ネットワークにおける干渉に対して頑健にされたＯＦＤＭ変調と、
信号を復元するために少なくとも７マイクロ秒である長い継続時間を有する巡回的なプレフィックス（６５）とを提供し、
上記送信機（１）は、多数のユーザに対して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で送信されるデータについて、媒体を時間で共用する手段であるＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）、媒体を周波数で共用する手段であるＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス）、及び／又は媒体を直交周波数分割多重化で共用する手段（ＯＦＤＭＡ）を含み、
上記受信機（２）は、最大のスループットに到達するように、時間領域及び周波数領域での通信において伝送されたデータに対応する情報を処理する手段を含み、
上記ヘッドエンドから異なる距離に位置付けられた異なるユーザが、同一のＯＦＤＭシンボルにおいて、搬送波毎に可変なビット数を有する複数の異なる搬送波を動的に使用して、上記チャンネルの時間におけるスループットを最大化するように、上記アップストリーム及び上記ダウンストリームの両方におけるＯＦＤＭ変調での上記各搬送波のＳＮＲ（信号対雑音比）を中断することなく計算する手段（５７）を備え、
上記送信機は、上記ＳＮＲの計算結果から上記ＯＦＤＭ変調における搬送波の各々に対して搬送波と搬送波毎の所定数のビットとを中断することなく割り当てる手段（２３）と、送信される所定数のビットを、指定された各搬送波（８３）に関連付けて、各周波数において上記複数のユーザと上記ヘッドエンドとの間の異なる距離での電力線（５）の応答により被る変化を考慮した伝送を達成し、かつＳＮＲの計算値と各ユーザに必要な伝送品質との関数として伝送速度を適応化する手段とを含み、
上記電力線ネットワークに適応化されかつベースバンドより上のスペクトル領域を使用できるように、周波数を、ベースバンドより高いユーザ帯域幅に変換する手段（３３）を備えたシステム。
【請求項２】
上記周波数変換の手段はＩＱ（同相及び直交位相）変調器（３３）と復調器（５３）とにより構成されたことを特徴とする、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。
【請求項３】
上記ＩＱ変調器（３３）及び復調器（５３）はディジタルであることを特徴とする、請求項２記載の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。
【請求項４】
上記ＩＱ変調器（３３）及び復調器（５３）はアナログであることを特徴とする、請求項２記載の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。
【請求項５】
上記周波数変換の手段（３３，５３）は、フィルタリング処理と、上記ディジタル／アナログ変換器の出力でのＯＦＤＭシンボルのスペクトルにおける第２高調波から始まる１つの高調波の選択とを含むことを特徴とする、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。
【請求項６】
異なる周波数がディジタル／アナログ変換器（３４）の動作によって異なる処理を受けることを防止するように、上記選択された高調波を前置等化する手段を含むことを特徴とする、請求項５記載の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。
【請求項７】
上記送信機によって行われる上記周波数変換（３３）は、上記ネットワークを介して伝送される信号を１ＭＨｚより高く設定することを特徴とする、請求項２及び５記載の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。
【請求項８】
上記送信機において上記ＯＦＤＭシンボルの周波数から時間への変換を行う上記手段（３０）は複素数形式で逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）を行う装置によってセットアップされ、上記受信機によって行われる時間から周波数への変換は複素数形式の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行う装置（５６）を用いて実行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。
【請求項９】
上記複素ＤＦＴ（５６）は、インターポレータ及びデシメータを含むディジタルＩＱ変調（５３）と組み合わせて使用されることにより、離散フーリエ変換に必要なポイント数を減少させかつ当該システムのハードウェアを簡単化することを特徴とする、請求項３及び８記載の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。
【請求項１０】
上記ヘッドエンド及び上記複数のユーザの両方は、誤りの訂正／検出のための情報を含むデータブロックを割り当てるＦＥＣ（順方向誤り訂正）情報を動的に付加する手段（２０）を含み、それによって、各ブロック内のかつ各ユーザのための上記ＦＥＣは、それを、異なる距離に存在しかつ異なる搬送波を使用している異なるユーザの状況に対して適応化させるように変化す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。
【請求項１１】
上記ヘッドエンド及び上記複数のユーザの両方は、時間においてインターリーブする手段（２２）を含むことにより、上記ネットワークにおける雑音により発生される誤りが受信時に様々なデータブロックにわたって拡散されるように、送信される情報のデータを分布させ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。
【請求項１２】
上記ＦＥＣ符号（２０）及び時間におけるインターリーブ（２２）は、それらを、上記ヘッドエンドから異なる距離に存在しかつ上記ＯＦＤＭ変調の異なる搬送波を使用する異なるユーザとの通信に対して適応化するように、送信される情報の各パケット毎に、かつユーザ毎に変化す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。
【請求項１３】
上記ヘッドエンド及びユーザの送信機（１）は、アナログ処理を可能にすることによりディジタルからアナログ領域への変換を行ないかつディジタル／アナログ変換器（３４）を含む手段（８）と、送信される信号の電圧及び電力を確立する手段（３６）と、上記電力線ネットワーク（５）を介して伝送されるように上記信号を適応化させるフィルタリング手段とを備え、それとともに、上記ヘッドエンド及びユーザの受信機（２）は、アナログ／ディジタル変換器（５２）によりアナログからディジタル領域への変換を行うことにより元のディジタル信号を復元するアナログ処理手段（１１）を含むことを特徴とする、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。
【請求項１４】
上記ヘッドエンド及びユーザの送信機（１）は外部機器とのインタフェース接続（１２）を備えたことを特徴とする、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。
【請求項１５】
上記ヘッドエンド及びユーザの送信機（１）は、上記アナログ処理手段（８）によって許容されるものより高いピーク電圧を有する複数の同相の信号を所定のデータパターンが発生することを防止するようにスクランブルを実行する手段（２４）を備え、上記ヘッドエンド及びユーザの受信機（２）は、スクランブルを解除して、スクランブルを実行する処理より以前の元のデータを取得する手段（５９）を含むことを特徴とする、請求項１３記載の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。
【請求項１６】
上記ヘッドエンド及びユーザの送信機（１）は、トーンの配列及び関連付けモジュール（２３）で構成される、周波数においてインターリーブする手段を備えたことにより、アップストリーム／ダウンストリームの搬送波におけるＯＦＤＭ搬送波を個々のユーザに割り当てかつ上記ＯＦＤＭ変調における各搬送波に関連付けられた所定数のビットを中断することなく割り当て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。
【請求項１７】
上記伝送を行うために伝送される所定数のビットを各搬送波に関連付ける上記手段は、各搬送波に対して指定された所定数のビットを用いて伝送されるデータを符号化する、可変な信号配置位相の符号化器（２８）を備え、上記可変な符号化器は下記の変調、即ち、
ｍ−ＤＰＳＫ（差動位相変調）と、
ｍ−ＰＳＫ（位相変調）と、
ｍ−ＱＡＭ（直交振幅変調）と、
（ｍ，ｎ）−ＡＰＳＫ（振幅及び位相変調）とのうちの１つ、いくつか、又は全てによって構成されることを特徴とする、請求項１６記載の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。
【請求項１８】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、各搬送波に関して指定された所定数のビットを有する受信されたデータを復号化する、可変な信号配置位相の復号化器（５８）を含み、上記可変な復号化器は、下記の復調、即ち、
ｍ−ＤＰＳＫ（差動位相復調）と、
ｍ−ＰＳＫ（位相復調）と、
ｍ−ＱＡＭ（直交振幅復調）と、
（ｍ，ｎ）−ＡＰＳＫ（振幅及び位相復調）とのうちの１つ、いくつか、又は全てによって構成されることを特徴とする、請求項１７記載の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。
【請求項１９】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、上記ヘッドエンド及びユーザの送信機におけるトーン配列及び関連付けモジュールと相補的であるトーン配列及び関連付けモジュール（６０）を含むことを特徴とする、請求項１６記載の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。
【請求項２０】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、受信された信号の振幅及び位相を変更する前置等化手段（５７）を含むことを特徴とする、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。
【請求項２１】
上記アナログ処理手段は増幅器及び／又は減衰器（３６，５０）をさらに含み、上記幅器及び／又は減衰器は、上記電力線ネットワーク（５）へ／からの信号の導入／抽出を可能にして上記ネットワークにより伝送される成分（５０−６０Ｈｚ）を除去するハイブリッド回路及びセパレータ（４）に接続されたことを特徴とする、請求項１３記載の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。
【請求項２２】
上記ヘッドエンド及びユーザは、上記送信機（１）と上記受信機（２）との間の同期化を制御して、周波数における誤り訂正を行いかつ時間において信号の窓を設定するモジュール（２７）を備えたことを特徴とする、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。
【請求項２３】
上記複数のユーザの送信機及び受信機の場合は、電力前置等化モジュールと上記電力線ネットワークを介して送信される信号配置位相の回転角度を訂正するロータとにより構成される周波数処理モジュール（２９）を含み、ヘッドエンドの受信機では、電力前置等化モジュールを備えた周波数処理モジュールに同期化コントローラが接続され、これら全てによって、上記ヘッドエンドの送信機／受信機は、上記アップストリームチャンネルにおける信号配置位相の回転された角度に対していかなる訂正を実行する必要性も除去されることを特徴とする、請求項１９記載の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。
【請求項２４】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機（２）は、上記アップストリーム及びダウンストリームの両方で上記搬送波のそれぞれにおいて等化を実行することにより、これらの搬送波において伝送される情報のコヒーレントな復調を可能にする周波数等化器（ＦＥＱ）（５７）を含むことを特徴とする、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。
【請求項２５】
上記周波数における誤り訂正は、上記アナログ／ディジタル変換器及びディジタル／アナログ変換器（３４）のマスタークロック（３８）におけるサンプリング速度を変更することによって行われることを特徴とする、請求項２２記載の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。
【請求項２６】
上記周波数における誤り訂正は、上記受信機において取得されるディジタル信号を再びサンプリングすることによって行われることを特徴とする、請求項２２記載の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。
【請求項２７】
上記ヘッドエンド及びユーザの受信機は、上記電力線ネットワーク（５）を介する信号のマルチパス伝搬におけるエコーによって発生される受信時のシンボル間干渉を除去して送信された元のＯＦＤＭシンボルを取得するために、同期化モジュールにおいて取得される情報から、受信されたＯＦＤＭシンボルの巡回的なプレフィックス（６５）を抽出する手段を含むことを特徴とする、請求項２２記載の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。
【請求項２８】
上記ＳＮＲ（８０）は、予測された信号と所定の時間期間にわたって受信された信号との差分から計算され、伝送速度は、当該システムにおいて使用される複数の異なる変調信号配置位相と任意の時間に希望される最大誤り率との関数である予め固定された所定のしきい値（７６，７７，７８，７９）に対して、上記ＳＮＲ（８０）を比較することによって適応化され、上記予め確立されたしきい値（７６，７７，７８，７９）は好適にはヒステリシスを含むことを特徴とする、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。
【請求項２９】
上記ヘッドエンド及びユーザのＭＡＣ（１４）は、各時間期間においてどのユーザがアップストリームによる送信を実行してもよいかと、それがどの搬送波を使用できるかとについて、上記ダウンストリームを介して通知する手段を含むことを特徴とする、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。
【請求項３０】
上記ユーザ及びヘッドエンドのＭＡＣ（１４）は、データの発信元及び宛先と上記データ符号化されている形式とを示すヘッダ（１７）を、送信されるデータ（１５）に挿入する手段を含むことを特徴とする、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。
【請求項３１】
上記アップストリーム及びダウンストリームチャンネルは、周波数、時間、符号、又はこれらの任意の組み合わせにおいて分離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。
【請求項３２】
上記ダウンストリームチャンネルで伝送される上記情報は全てのユーザ受信機によって受信され、これらは受信された情報が復元されるべきものであるか否かを決定する手段を含むことを特徴とする、請求項２９及び３０記載の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。
【請求項３３】
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処理であって、
ヘッドエンドから様々な異なる複数のユーザへのリンクによって決定されるダウンストリームチャンネルにおける通信と、上記複数のユーザのそれぞれから上記ヘッドエンドへのリンクによって決定されるアップストリームチャンネルにおける通信とを備え、通信媒体は電力線ネットワーク（５）であり、通信は、ＯＦＤＭシンボルを取得するＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調によって達成され、上記ヘッドエンドと上記複数のユーザとはともに、マスター−スレーブ通信を提供する媒体アクセス制御（ＭＡＣ）（１４）を用いて送信し／受信し、上記ＯＦＤＭシンボルにおいて巡回的なプレフィクスを付加し／抽出し（３１，５５）、上記ＯＦＤＭシンボルを周波数から時間へ変換しかつ時間から周波数へ変換し（３０，５６）、ディジタル／アナログ変換（３４）及びアナログ／ディジタル変換（５２）を達成し、
上記データのディジタル伝送のための処理は、
送信可能なディジタルデータ信号を適応化しかつこの信号を多重化して送信可能なフレームを生成する段階（１２）と、
受信時に誤りの訂正／検出を行うのに十分な冗長性を挿入する段階（２０）と、
時間におけるインターリーブを行って、誤りを縮小しかつ誤りの訂正を容易にする段階（２２）と、
ＳＮＲを測定する段階（８０）と、
上記ＳＮＲの測定結果と各ユーザによって要求される品質との関数として搬送波毎に所定数のビットを動的に割り当てる段階（２３）と、
ＯＦＤＭ変調の個々の搬送波を、搬送波毎に割り当てられた可変なビット数のビットで符号化する段階（２８）と、
符号化された信号を、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を使用して周波数領域から時間領域へ変換する段階（３０）と、
上記電力線ネットワークにおける信号に発生するマルチパス伝搬により発生されるエコーがＯＦＤＭシンボルの復元を損なうことを防止するために、時間において信号に巡回的なプレフィックスを付加する段階（３１）と、
ベースバンドより高い帯域を使用しかつ伝送を上記電力線ネットワークに適応化させてベースバンドより高いスペクトル帯を使用するように、取得された信号の周波数を変換する段階（３３）と、
ディジタル信号をアナログ信号に変換（３４）し、ネットワークを介して送信するようにこれを適応化する段階（３５，３６）とを含む処理。
【請求項３４】
受信時（２）に実行する逆の処理を含むことを特徴とする、請求項３３記載の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処理。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
関連した背景技術として、欧州特許出願公開ＥＰ−１０１１２３５−Ａ２号の明細書を引用することができる。この明細書は、電力線を介してマルチキャリア信号を受信する実施形態を開示している。これは、複数の顧客に電力を分配する電力線と、この顧客のうちの１つにおいて電力線に接続された通信局とを備え、上記局が、通信媒体として、顧客の外部の電力線の一部を使用する、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）電力線通信システムを示している。通信局は、クリッピングシステムを備えた受信機を含み、上記クリッピングシステムは、規則的なインパルス状のノイズ成分を含んで到来するＯＦＤＭデータ波形をクリッピングするように適応化されたことにより、波形上のノイズのレベルを低下させる。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号の明細書もまた引用可能である。




【国際調査報告】
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