(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダを共有する別個の伝送回線を介して中央装置と複数の遠隔装置との間の双方向データ伝送を促進する加入者回線式通信システムにおいて、前記バインダ内の第１の伝送回線を介して情報を伝送する方法であって、
前記第１の伝送回線を介して前記中央装置が第１の遠隔装置に対して情報を伝送するための周期的な下り方向通信期間を供給するステップと、
前記第１の伝送回線を介して前記第１の遠隔装置が前記中央装置に対して情報を伝送するための周期的な上り方向通信期間を供給するステップと、
を備え、
前記第１の伝送回線を介した情報伝送は、第１の変調方式に従って変調されており、
前記周期的な下り方向及び上り方向通信期間は、前記第１の変調方式とは異なる第２の変調方式に従って変調される第２の伝送回線を介した伝送に対応付けられており、これによって、前記第１の伝送回線と第２の伝送回線を介した情報伝送が実質的に一時に一方向にのみ行われる、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前記第１の伝送回線は撚り線対を含む、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、さらに、
前記中央装置において、前記上り方向通信期間と下り方向通信期間の同期を促進するためのクロック信号を供給するステップを備える方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、さらに、
前記上り方向通信期間と前記下り方向通信期間とを隔てる静期間であって、上り方向情報伝送及び下り方向情報伝送のいずれも伝送されない静期間を供給するステップを備え、前記下り方向通信期間はそれぞれ複数個のシンボル期間を含み、前記上り方向通信期間は１個以上のシンボル期間を含む、方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法であって、
前記第１の伝送回線を介した上り方向の通信と下り方向の情報伝送は、双方とも離散多重音調変調信号でなされる、方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、さらに、
静期間が、連続する上り方向期間と下り方向期間の間に存在しない、方法。
【請求項７】
第１の変調方式に従って、第１の伝送回線を介して中央装置と遠隔装置との間の通信を促進する加入者回線式通信システムにおいて好適に使用される中央モデムであって、前記第１の伝送回線は、前記第１の変調方式とは異なる第２の変調方式に従って時分割多重伝送を搬送する第２の伝送回線とバインダを共有しており、前記中央モデムは、
前記第１の伝送回線を介して離散多重音調変調信号を送信するとともに、前記第１の伝送回線を介して離散多重音調変調信号を受信するトランシーバと、
前記第２の伝送回線上で搬送される下り方向時分割多重伝送に対応する下り方向通信期間の間に関連する遠隔装置に対して離散多重音調変調信号を送信するとともに、前記第２の伝送回線上で搬送される上り方向時分割多重伝送に対応する上り方向通信期間の間に前記遠隔装置に対して情報を含む離散多重音調変調信号を送信しないように、クロック信号を出力して前記トランシーバを制御する同期装置と、を備える中央モデム。
【請求項８】
請求項７記載の中央モデムであって、
前記トランシーバは、前記上り方向通信期間の間に前記第１の伝送回線から離散多重音調変調信号を受信する、中央モデム。
【請求項９】
請求項７記載の中央モデムであって、
前記クロック信号は、前記上り方向及び下り方向通信期間に対応付けられたクロック信号を含む、中央モデム。
【請求項１０】
請求項９記載の中央モデムであって、
前記クロック信号は、さらに、シンボルクロック信号とサンプルクロック信号とを含む、中央モデム。
【請求項１１】
請求項７記載の中央モデムであって、前記同期装置は、
前記トランシーバに対して、前記上り方向及び下り方向通信期間に対応付けられたクロック信号を出力する第１のクロックと、
前記トランシーバに対してシンボルクロック信号を出力する第２のクロックと、
前記トランシーバに対してサンプルクロック信号を出力する第３のクロックと、を備え、
前記複数のクロック信号は前記上り方向通信期間及び下り方向通信期間を調整するために前記トランシーバによって用いられる、中央モデム。
【請求項１２】
請求項７記載の中央モデムであって、
前記同期装置は、連続する上り方向期間と下り方向期間の間の静期間においても離散多重音調変調信号を送信しないように前記トランシーバを制御し、
前記トランシーバは、前記静期間において前記第１の伝送回線から離散多重音調変調信号を受信しない、中央モデム。
【請求項１３】
請求項７記載の中央モデムであって、
静期間が、連続する上り方向期間と下り方向期間の間に存在しない、中央モデム。
【請求項１４】
加入者回線式通信システムのためのモデムであって、
指定伝送回線を介し、中央装置に対して第１の変調方式に従った上り方向の離散多重音調変調通信信号を送信するための送信器であって、前記指定伝送回線は、前記第１の変調方式とは異なる第２の変調方式に従って時分割多重通信を搬送する第２の伝送回線とバインダを共有している送信器と、
前記指定伝送回線を介して前記中央装置から下り方向離散多重音調変調通信信号を受信するための受信器と、
前記下り方向通信信号内のクロック信号を検出し、また、前記第２の伝送回線を介して搬送される上り方向通信に対応する上り方向通信期間の間に前記送信器が通信を送信するとともに、前記第２の伝送回線を介して搬送される下り方向通信に対応する下り方向通信期間の間に前記送信器が通信を送信しないように前記送信器を制御するコントローラと、
を備えるモデム。
【請求項１５】
請求項１４記載のモデムであって、
前記コントローラは、前記下り方向通信期間の間に前記指定伝送回線を介して通信信号を受信するように前記受信器を制御する、モデム。
【請求項１６】
請求項１４記載のモデムであって、さらに、
前記受信器で受信された通信信号からクロック信号を復元する回路を備える、モデム。
【請求項１７】
中央装置を動作させて、第１の伝送回線を介して離散多重音調変調信号によって遠隔装置と通信させる方法であって、前記第１の伝送回線は前記離散多重音調変調以外の変調方式に従って時分割多重伝送を搬送する第２の伝送回線とバインダを共有しており、前記方法は、
前記第２の伝送回線で搬送される下り方向の時分割多重伝送に対応する下り方向通信期間を示すとともに、前記第２の伝送回線で搬送される上り方向の時分割多重伝送に対応する上り方向通信期間を示すクロック信号を生成するステップと、
前記下り方向通信期間の間に前記第１の伝送回線を介して離散多重音調変調信号を送信するステップと、
前記上り方向通信期間の間に前記第１の伝送回線を介して情報を含む離散多重音調変調信号を送信することを禁止するステップと、
前記上り方向通信期間の間に前記第１の伝送回線を介して離散多重音調変調信号を受信するステップと、
を備える方法。
【請求項１８】
遠隔装置を動作させて、第１の伝送回線を介して中央装置と通信させる方法であって、前記第１の伝送回線は時分割多重伝送を搬送する第２の伝送回線とバインダを共有しており、前記方法は、
前記第１の伝送回線を介して、前記中央装置から、離散多重音調変調通信信号を含む通信信号を受信するステップと、
離散多重音調変調以外の変調方式に従って前記第２の伝送回線で搬送される下り方向の時分割多重伝送に対応する下り方向通信期間を示すとともに、前記第２の伝送回線で搬送される上り方向の時分割多重伝送に対応する上り方向通信期間を示すクロック信号を、前記通信信号から検出するステップと、
前記上り方向通信期間の間に前記第１の伝送回線を介して離散多重音調変調信号を送信するステップと、
前記下り方向通信期間の間に前記第１の伝送回線を介して離散多重音調変調信号を送信することを禁止するステップと、
を備える方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法であって、さらに、
前記下り方向通信期間の間に前記第１の伝送回線を介して離散多重音調変調信号を受信するステップを備える、方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法であって、
前記検出するステップは、前記第１の伝送回線を介して受信された前記離散多重音調変調信号から前記クロック信号を復元するステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に超高速双方向ディジタルデータ伝送システムに関する。さらに詳細には、加入者回線といった束伝送線上の伝送に良く適合する時分割二重化データ伝送方式が開示されている。
【背景技術】
【０００２】
ＡＮＳＩ（米国規格協会  America National Standard Institute ）のスタンダードグループによって認可されたグループである、遠隔通信情報解決のための連合（the Alliance For Telecommunications Information Solutions ）（ＡＴＩＳ）は、最近になって非対称ディジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）上におけるディジタルデータ伝送のための離散多重音調に基づく規格を最終決定した。この規格は、主として通常の電話回線上における画像データの伝送を企図するものであるが、他の種々のアプリケーションにも同様にして用いることができる。この北米規格は、ＡＮＳＩ  Ｔ１．４１３  ＡＤＳＬ規格と呼ばれており、ここに参照により記載に代える。ＡＤＳＬ規格下においては、撚り線対電話回線を通じて一秒当たり６百万ビット以上（すなわち、６＋Ｍbit/s ）の速度での情報の伝送を容易にする伝送速度が目的とされている。規格システムでは、正方向（下り方向）に各々４．３１２５ｋＨｚ幅の２５６個の「音調」すなわち「サブチャネル」を用いる離散多重音調（ＤＭＴ）システムの使用を規定している。電話システムにおいては、一般的に下り方向とは、中央オフィス（一般的には電話会社によって所有されている）からエンドユーザ（すなわち、個人ユーザあるいは業務ユーザ）である遠隔地への伝送であると定義されている。他のシステムにおいては、使用される音調数は広く変更され得る。しかしながら、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を使用して変調が効率的に実行されるときには、サブチャネル（音調）数の典型的な値は、例えば、１２８個、２５６個、５１２個、１０２４個あるいは２０４８個といった２の累乗の整数となる。
【０００３】
非対称ディジタル加入者回線規格は、また、１６〜８００Ｋbit/s の範囲のデータ速度での逆信号の使用も規定している。逆信号は、例えば、遠隔地から中央オフィスに向かうというような、上り方向への伝送に相当する。したがって、非対称ディジタル加入者回線という用語は、データ伝送速度が実質的に上り方向よりも下り方向の方が高くなるという事実に由来するものである。このことは特に、ビデオ番組情報やテレビ会議情報を電話回線を通じて遠隔地へ伝送しようとするシステムにおいて有用である。例として、このシステムの一つの可能性ある使われ方に、自宅にいる顧客がビデオカセットをレンタルすることなく、映画のようなビデオ情報を電話回線あるいはケーブルを通じて入手することができるといったものがある。他の可能性ある使用方法には、テレビ会議がある。
【０００４】
上り方向信号及び下り方向信号の双方が同一の撚り線対上を伝わる（つまり、信号は二重化されている）ので、信号は何らかの方法により互いに分離される必要がある。ＡＤＳＬ規格で用いられる二重化の方法は、周波数分割二重化方式（ＦＤＤ）である。周波数分割二重化システムでは、上り方向信号及び下り方向信号は異なる周波数帯域を占有しており、送信器及び受信器においてフィルタによって分離される。
【０００５】
現在、ＡＮＳＩは、ＶＤＳＬ（超高速ディジタル加入者回線）規格と呼ばれる、次世代加入者回線に基づく伝送システムに関する作業を開始したばかりである。ＶＤＳＬ規格は、下り方向において２５．９６Ｍbit/s 以上の伝送速度、好ましくは、５１．９２Ｍbit/s 以上の伝送速度を容易にすることを企図するものである。これらの速度を達成するために、撚り線対電話回線を通じた伝送距離は、一般的にＡＤＳＬを用いる際に許された距離よりも短くなければならない。これと同時に、ディジタルオーディオ及びビデオ審議会（ＤＡＶＩＣ）は、「ファイバートゥーザカーブ」（ＦＴＴＣ）と呼ばれる類似のシステムに関して作業中である。「カーブ」から顧客構内への伝送媒体は、規格非被覆撚り線対（ＵＴＰ）電話回線である。
【０００６】
ＶＤＳＬ及びＦＴＴＣ規格（以後「ＶＤＳＬ／ＦＴＴＣ」という。）に用いるための数多くの変調方式が提案されている。現在提案されているすべてのＶＤＳＬ／ＦＴＴＣ変調方式は、上り信号及び下り信号の周波数分割二重化方式を利用している。例として、ある提案されている多重キャリア解決法は、低周波数帯域に収容された上り方向通信と、高周波数帯域に収容された下り方向通信とによる周波数分割二重離散多重音調信号を利用する。この解決方法は、図２（ａ）に概念的に図示されている。他の提案されている解決法は、高周波数帯域に収容された上り方向通信と、低周波数帯域に収容された下り方向通信とによる周波数分割二重キャリアレス振幅位相変調（ＣＡＰ）信号を企図している。この解法は図２（ｂ）に概念的に図示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの解法は共に潜在的な短所を有している。特に、比較的長いループ長を有する適用例では、高周波数信号が著しく減衰されてしまい、伝送がノイズに影響されやすくなると共に、許容される伝送速度を低くする。実際、高周波数帯域で上り方向信号を伝送するシステムでは、上り方向信号全体を失うという容認できない現実の危険がある。非対称の適用例ではまた、狭帯域のノイズがシステムの能力を著しく低下させるというおそれが増大する。したがって、超高速データ伝送を調整する（すなわち、各伝送回線上における１０Ｍbit/s 以上の伝送を可能にする）改良された方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の趣旨に従い上記および他の目的を達成するために、バインダを共有する異なる撚り線対伝送線を介して中央装置及び複数の遠隔装置間における超高速双方向データ伝送を調整するための方法が開示されている。特に、相互に重なり合うことのない周期的な同期上り方向通信期間及び同期下り方向通信期間が提供される。すなわち、バインダを共有する全ワイヤについての上り方向及び下り方向通信期間が同期化される。この調整により、上り方向通信の伝送と重なり合う時には下り方向通信が伝送されないよう、同一バインダ内における全ての超高伝送が同期され、そして、時分割二重化される。  
【０００９】
実施形態の１つでは、上り方向通信期間及び下り方向通信期間を分離するために静期間(quiet periods )が提供される。静期間の間は、上り方向通信も下り方向通信もどちらも伝送されない。他の実施の形態では、通信期間及び静期間がシンボル期間に分割される。この実施形態では、各下り方向通信期間はそれぞれ複数個のシンボル期間を含み、各上り方向通信期間はそれぞれ１個以上のシンボル期間を含み、そして、各静期間は、それぞれ１個以上のシンボル期間を含む。多重キャリア変調方式を企図する詳細な実施形態の１つでは、下り方向通信期間は８個から６０個の範囲のシンボル期間から構成され、上り方向通信期間は１個から３０個の範囲のシンボル期間から構成され、そして、静期間は１個から４個の範囲のシンボル期間から構成されている。
【００１０】
本発明は、直交振幅変調（ＱＡＭ）、キャリアレス振幅位相変調（ＣＡＰ）、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、あるいは、ヴェシジオル（vesigial）副帯域変調といった単一キャリア伝送方式のみならず、離散多重音調変調（ＤＭＴ）といった多重キャリア伝送方式を含む幅広い変調方式と共に用いられ得る。本発明は、低速信号の伝送に用いられるワイヤを含むバインダ内で用いられ得るものであり、この低速信号は、高速信号との時分割二重化及び／又は同期化がなされていてもよく、また、なされていなくてもよい。これは、標準の低速信号システムは、高周波数信号と異なり端部近傍クロストークの影響を受けにくい低周波数において作動する傾向にあるからである。
【００１１】
本発明は、約１．０ＭＨｚ以上の周波数を有する信号キャリアの使用を企図すると共に、別個の各伝送回線上を１０Ｍbit/s 以上のビット速度で下り信号を伝送する能力を有するような超高性能システムにおいて特有の利点を有する。
【００１２】
他の局面では、本発明は、単一の伝送回線を共有する複数のセットトップユニットに対する上り方向データ帯域の容易な割当を促進する。例として、実施形態の１つでは、各セットトップユニットは、上り方向通信期間の別々の部分に割り当てられ得る。他の実施形態では、各セットアップユニットは、自身の上り方向伝送のための周波数帯域の別々の部分に割当られ得る。
【００１３】
上記方法は、中央装置が、通信を開始した中央オフィスであるか、あるいは、１本以上の基幹回線等を通じて下り方向ソース信号を受信し、下り方向ソース信号内に組み入れられている情報を下り方向通信信号として伝送する（光ネットワーク装置のような）分配装置であるか、に拘わらず上手く作用する。分配装置はまた、光ファイバを通じて上り方向通信信号内に組み込まれている情報を上り方向ソース信号として伝送する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
一般的に知られている１つの双方向伝送の解法は、時分割二重化（すなわち、「ピンポン」）式データ伝送方式を企図する。すなわち、先ず、下り方向信号が帯域幅全体を使用して送信される。その後、上り方向信号が帯域幅全体を使用して送信される等々。出願人の研究によれば、加入者回線への適用では、この解法が低周波数において無理なく機能する。しかしながら、例えば、１ＭＨｚ以上のキャリア周波数といった高キャリア周波数が用いられると、同一バインダ２０５を共有するワイヤ間における端部近傍クロストークがシステムの能力を著しく低下させ始める。提案されているほとんどの変調方式は、明らかに１ＭＨｚ以上のキャリア周波数帯域での伝送を企図しているので、今現在、時分割二重化伝送は、ＶＤＳＬ／ＦＴＴＣ、あるいは、他の加入者回線式超高速データ伝送の適用に対して提案されていない。本発明は、バインダを共有する超高速データ伝送のための時分割二重化伝送を同期することにより端部近傍におけるクロストーク問題を解決する。
【００１５】
一般的な加入者回線電話通信ローカルループが図１ａに図示されている。図示のように、中央装置２０１は、従来の撚り線対電話回線２０６の形を採り得る離散回線を通じて遠隔装置Ｒ1 〜ＲN と通信する。遠隔装置は、自宅、オフィス等に存在するエンドユーザ装置であり得る。典型的には、多くの遠隔装置が特定の中央オフィスによってサービスを受ける。現在設置されているシステムでは、遠隔装置はしばしば電話であるが、ファックス回線、コンピュータ端末、テレビ、あるいは、「電話回線」に接続可能な他の種々の装置であっても良い。中央装置２０１は、各回線について、機能的に送信器２０９及び受信器２１０に分別されるトランシーバ２０８を含んでも良い。
【００１６】
ある実施の形態では、中央装置は、中央オフィスに配置された、通信を開始するマスタサーバである。他の実施の形態では、「中央装置」は、システムアーキテクチャにおいて、信号を受信して再送信するより低レベルの分配コンポーネントであってもよい。このような分配コンポーネントの１つの実施の形態が図１ｂに図示されている。図示されているように、基幹回線２０２は分配装置２０４において終わっている。図示する実施の形態では、基幹回線は光ファイバの形式を採り、分配装置は光ネットワークユニット（ＯＮＵ）の形を採る。分配装置２０４は、従来の撚り線対電話回線２０６の形を採り得る離散回線を通じて複数の遠隔装置Ｒ1 〜ＲN と通信する。既述のように、遠隔装置は、自宅、オフィス等に存在するエンドユーザ装置であってもよい。典型的には、数多くの遠隔装置が特定のＯＮＵによるサービスを受ける。例として、北米では、典型的なＯＮＵは、４台から９６台の遠隔装置にサービスを行い得る。この実施の形態では、ＯＮＵは１本以上の基幹回線を通じて下り方向ソース信号を受信すると共に、その中に組み込れている情報を、適切な遠隔装置に対して下り方向通信信号として送信する。同様に、ＯＮＵは遠隔装置から上り方向通信信号を受信すると共に、その中に組み込まれている情報を上流ソース信号として送信する。ソース信号は、中央オフィス、他の分配装置、又は、任意の適切な位置に届けられる。
【００１７】
中央装置２０１、２０４と最も離れている遠隔装置との距離は、相当量変化し得る。例として、ＶＤＳＬ／ＦＴＴＣ規格では、１０００フィート（３００メートル）までの長さの撚り線対ループが、５１．９２ＭＨｚでの下り方向通信について許容される。同様にして、３０００フィート（９００メートル）までの長さのループ長が２５．９６ＭＨｚでの下り方向通信について許容され得、また、５０００フィート（１５００メートル）までの長さのループ長が１２．９７ＭＨｚでの下り方向通信について許容され得る。当業者には理解できるように、一般的に、最大ループ長が短くなるに連れて、対応する達成可能なデータ速度が高くなる。
【００１８】
本発明は、幅広いデータ伝送方式に適用され得る。特に、１ＭＨｚ以上のキャリア周波数での重要な伝送を企図する伝送方式に有用である。例として、加入者回線の適用例では、同期化時分割二重化の概念は、直交振幅変調（ＱＡＭ）、キャリアレス振幅位相変調（ＣＡＰ）、４位相偏移変調、あるいは、ヴェシジオル副帯域変調といった単一キャリア伝送方式及び、離散多重音調変調（ＤＭＴ）といった多重キャリア伝送方式の双方に対して適用され得る。このシステムは、低速信号を伝送するために用いられる信号線を含むバインダ内でも用いられ得るものであり、その低速信号は、高速信号との時分割二重化及び／又は同期化が行われていてもよく、また、行われていなくてもよい。この理由は、標準の低速信号システムは、高周波数信号と異なり端部近傍クロストークの影響を受けにくい低周波数において作動する傾向にあるからである。低周波数ノイズ又はクロストークが問題を呈する場合には、問題となる周波数帯域は、しばしば完全に回避され得る。
【００１９】
代表的な時分割二重化データ伝送方式が図３（ａ）及び図３（ｂ）に図示されている。図示されているように、下り方向通信（図３（ａ）に図示）は、周期的な下り方向通信期間１１１の間に伝送されている。上り方向通信（図３（ｂ）に図示）は、関連する下り方向通信期間の間に点在する周期的な上り方向通信期間１１３の間に伝送されている。図示する実施形態では、静期間１１５が、下り方向期間及び上り方向期間の間に存する各移行期に設けられている。最初の下り方向通信期間の始まりから次の下り方向期間の始まりまでの合計時間を以後「スーパフレーム」と呼ぶことにする。上り方向期間、下り方向期間、及び静期間の現実の持続期間、さらに、スーパフレームは、本発明の範囲内にて広範に変更され得る。
【００２０】
ほとんどの超高速データ伝送方式は、離散シンボルを有するフレーム式システムである。そのようなシステムでは、「下り方向通信期間」、及び「上り方向通信期間」を構成するシンボル数は、通常、整数である。静期間は整数個（最も一般的には１個）のシンボルとすることが最も容易であるが、このことは厳密に要求されるわけではない。離散多重音調伝送を利用する既述した多重キャリアの実施形態の１つでは、各スーパーフレームは１２個以上のＤＭＴシンボル期間を有する。このようなシステムでは、下り方向通信期間は８個から６０個のＤＭＴシンボル期間の範囲内にあり、上り方向通信期間は１個から３０個のシンボル期間の範囲内にあり、静期間は１個から４個のシンボル期間の長さである。
【００２１】
例として、図３（ａ）及び図３（ｂ）に図示する発明の実施の形態では、スーパーフレームは３８個のシンボル期間を有し、また、各静期間は１個のシンボル期間の長さである。したがって、上り方向通信と下り方向通信とに分割されるべき３６個のシンボル期間が存在する。非対称な適用例における上り方向帯域幅と下り方向帯域幅との一般的な比率は、８：１である。そのようなシステム例が図示されており、下り通信期間は３２個のシンボル期間であり、上り通信期間は４個のシンボル期間である。このシステムを３２：１：４：１実施形態と呼ぶ。対称システムでは、１８個のシンボル期間がそれぞれ上り方向通信期間と下り方向通信期間とに割り当てられる。すなわち、１８：１：１８：１の割当が用いられる得る。当然ながら、上り方向通信に割り当てられるシンボル期間数は１個から１８個の間で任意に変化し得るものであり、上り方向通信が下り方向通信よりも多くの帯域幅を必要とする場合にはそれ以上の個数にも変化し得る。他の特定の離散多重音調の例では、２０個のシンボルのスーパフレームを意図する。このようなシステムでは、１６：１：２：１又は８：１：８：１のシンボル分配が用いられ得る。当然ながら、その各割当と同様に各スーパフレームのシンボル期間数は、幅広く変更され得る。
【００２２】
シンボル速度が３２ＫＨｚのとき、シンボル期間は３１．２５マイクロ秒である。３２ＫＨｚのシンボル速度を備える３８個のシンボルスーパーフレームにて３２：１：４：１シンボル分配を有するシステムでは、遠隔装置についての最大アクセス時間は、３８個のシンボル期間、すなわち、約１．２ミリ秒である。より短いアクセス時間が要求される場合には、より短いスーパーフレーム時間が割り当てられる。下り方向帯域幅よりも多くの上り方向帯域幅が要求される場合には、下り方向通信に割り当てられているシンボル数を削減し、上り方向のシンボルを増大させることが好ましい。より多くのシステム帯域幅が要求される場合には、スーパーフレームの長さを増加させるか、又は、静期間の長さを削減すればよい。実際、いくつかの適用例では、静期間のすべてを削除することが望ましいが、静期間の削除は干渉の可能性を増加させる。これらのファクタのすべては、特定のシステムのニーズによって大きく変化し得ることは理解されるべきである。
【００２３】
単一キャリア伝送方式は、通常、かなり短いシンボル期間（例として、ミリ秒程度の期間）を有することが理解されるべきである。したがって、このようなシステムでは、相当に大きなシンボル数が下り方向、上り方向、及び静期間のそれぞれに提供される。例として、下り方向通信について約１０００個から約２００００個程度のシンボル期間、静期間について約１００個から約５００個程度のシンボル期間、及び上り方向について約４００個から約１００００個程度のシンボル期間が割り当てられる。
【００２４】
次に、図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照して非同期化システムの短所について説明する。図示する例では、撚り伝送線対２０６（ａ）、２０６（ｂ）は共に、時分割二重化離散多重音調信号を伝送する。各線は、１６個のシンボル下り方向通信期間１１１、２個のシンボル上り方向通信期間１１３、及び、それらの間に配置された単一シンボルの静期間を備える。この実施の形態では、通信は同期されていない。したがって、線２０６（ａ）及び線２０６（ｂ）上の下り方向通信の伝送は、それぞれ線２０６（ａ）及び線２０６（ｂ）上の上り方向通信の伝送と同時に生じ、また、分配装置に関連する双方の受信器に端部近傍クロストークをもたらす。同様にして、上り方向送信装置ＲＴ（ａ）、ＲＴ（ｂ）は、互いの受信器に（ある程度低減されるが）端部近傍クロストークをもたらす。それはＲＴ（ｂ）及びＲＴ（ａ）のそれぞれの受信器においてである。したがって、矢印２１７、２１９で示すように、このシステムは、システム性能を著しく低下させる端部近傍クロストークに直面する。
【００２５】
この問題を克服するために、バインダを共有するすべての超高速伝送は、図５（ａ）〜図５（ｄ）に図示するように同期化される。この同期化システムでは、下り方向通信期間１１１は、すべて同時に始まって終了し、また、上り方向通信期間１１３は、すべて同時に始まって終了する。このような上り方向通信期間及び下り方向通信期間の同期化は、端部近傍クロストークにより引き起こされる問題を効率的に取り除く。
【００２６】
このタイプの構造の実現に好適なモデムタイミング及び同期化構成が図６に図示されている。図示する実施の形態では、同期化は、すべての中央装置送信器２０９にスーパーフレームクロックを供給する中央装置（すなわちＯＮＵ）内のマスタクロック装置によって実行される。より詳細には、中央装置２０１は、サンプルクロック２２２を供給するマスタ発振器（マスタクロック）２２０と、シンボルクロック２２４と、スーパーフレームクロック２２６とを備えている。３つのクロック２２２，２２４，２２６はそれぞれ、各トランシーバ２０８に供給される単一クロック信号を供給する。トランシーバは、入力されたクロック信号に基づいて、自身のシンボル及びスーパフレームをそれぞれ同期させると共に、データを下り方向の遠隔装置２０４に送る。遠隔装置２０４はそれぞれ、受信器２３１と、送信器２３３と、下り方向信号からスーパフレーム、シンボル、及びサンプルクロックを取得する制御装置２３５とを有するとともに、当業者に周知である種々のクロック復元方法の中の任意の１つを用いて上り方向信号を同期させる。一般的に、制御装置２３５は、ＰＬＬ回路の形式を採る。当然ながら、受信器、送信器、及び制御装置の現実の構成は、用いられる符号化、誤り訂正、及び変調方式等によって大きく変わり得る。
【００２７】
本発明は、幅広い通信方式に適用され得ることは理解されるべきである。出願人の経験では、１ＭＨｚを大きく超えるキャリア周波数帯域内で伝送を利用する変調方式は、特に端部近傍クロストークの可能性を有し、また、最も同期化による利点を享受することができる。ＶＤＳＬ／ＦＴＴＣについて考えられるほとんどの変調技術、及び１０Ｍbit/s を超えるビット速度を要求する他の適用例は、１．５ＭＨｚ以上の搬送周波数の使用を意図しており、本発明に基づく利点を大きく享受することができる。多くの適用例では、バインダを共有するいくつかの回線は、上述の同期化方式の利点を享受することができる変調技術を用いて超高速伝送を搬送するために用いられ、一方、他の回線は従来の低速信号を搬送していてもよい。端部近傍クロストークは、一般的に、約１ＭＨｚ以下の搬送周波数では深刻な問題ではないので、そのような通信は、本発明に係る同期化を用いる高速度又は高搬送周波数時分割二重化信号と著しく干渉することはない。
【００２８】
ＶＤＳＬ／ＦＴＴＣシステムの非常に好ましい特徴の１つは、１本の撚り線対が多重通信を単一顧客の構内における複数のセットトップユニット（ＳＴＵと呼ぶ）に提供できるところにある。各セットトップユニットは、全下り方向信号を復調すると共に復号し、また、自身にアドレスされているもののすべてを選択する。各ＳＴＵ送信器は、共有上り方向チャンネルに対するアクセスが許可されていなければならない。各ＳＴＵは、連続する時間周期においてアクセスが許可されてもよく、これは時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）として知られている。あるいは、各ＳＴＵには異なる周波数帯域が割り当てられてもよく、これは周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）として知られている。ＴＤＭＡ及びＦＤＭＡは双方ともに当業界で周知であるが、通常、これらは下り方向信号及び上り方向信号を分けるために周波数分割多重方式と組み合わされてきた。しかしながら、本発明は、そのような多ポイント−ポイント間の上り方向通信において上り方向帯域幅の割り当てを処理するために上手く適応されている。複数のＳＴＵからの上り方向信号の調停は、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）として知られている。例として、このメディアアクセス制御のための情報は、当業界で周知の方法を使用して下り方向信号内のオーバーヘッドとして含められ得る。
【００２９】
ＴＤＭＡの例として、図１ｂの遠隔２０４（ｅ）により図示されているように、４個のＳＴＵが単一の回線を共有している実施形態を考えてみる。３２：１：４：１のシンボル使用パターンを使用する実施形態では、各ＳＴＵは指定された上り方向シンボルの１つに割り当てられ得る。ＳＴＵの数よりも多くの利用可能な上り方向シンボル期間を有する実施形態では、特定のＳＴＵが複数の上り方向期間に割り当てられ得る。上り方向シンボルの数よりも多くのＳＴＵを有する実施形態では、多少複雑なメディアアクセス制御ルーチンが、スーパフレーム当たり１個よりも少ない頻度でシンボルを割り当てる。ＦＤＭＡの例として、図１ｂの遠隔装置２０４（ｅ）により図示されているように、複数のＳＴＵが単一の回線を共有する実施形態について考えてみる。好適な実施形態の１つは、１６：１：２：１のシンボル使用パターンを使用すると共に、上り方向通信期間の間、各ＳＴＵは自身のデータ伝送要求に従い、（離散多重音調変調を使用するとき）多くのサブキャリアに割り当てられ、あるいは、（単一キャリア変調を使用するとき）周波数サブ帯域に割り当てられる。典型的には、低帯域幅ノイズが、ＳＴＵの中の１つにおいて中央装置と通信するための能力を著しく損なう可能性を低減させるために、各ＳＴＵに割り当てられているサブキャリアをインターリーブすることが望まれる。当然ながら、このような割当サブキャリアのインターリーブは必ずしも要求されるわけではない。
【００３０】
以上、わずかな数の変調方式に対して本発明を適用することにより本発明を説明したが、本発明はその趣旨又は範囲を逸脱することなく他の多くの特定の形式で実施され得ることは理解されるべきである。例えば、明細書中では、ＶＤＳＬ／ＦＴＴＣ、及び、他の加入者回線方式の超高速データ伝送システムにおいて本発明を説明したが、本発明は端部近傍クロストークを経験する他のシステムにおいても同様に用いられ得る。最初の発明の実施の形態では、離散多重音調変調方式を使用するシステムに対する本発明の適用例が記述されている。しかしながら、本発明は、他の変調技術を使用するシステムにおいても同様に容易に用いられ得る。例として、直交振幅変調（ＱＡＭ）、キャリアレス振幅位相変調（ＣＡＰ）、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、及び／又は、ヴェシジオル副帯域変調がすべて用いられ得る。重要なことは、本発明は、同一バインダを共有する回線上で異なる変調技術が用いられる場合でさえも用いられることである。高搬送周波数信号が異なる変調技術を用いて伝送されるとき、それらの時分割二重化されている上り方向及び下り方向通信期間が同期化されることだけが重要である。バインダを共有する隣接信号線を通じて低搬送周波数信号が伝送されるとき、時分割二重化されていると共に同期されている信号は、その低搬送周波数信号が高速信号との時分割二重化及び／又は同期化が行なわれているか否かに関わりなく上手く搬送される。この理由は、標準低速度信号システムは、高周波数信号と異なり端部近傍クロストークの可能性の低い低周波数で動作する傾向にあるからである。
【００３１】
さらに、本発明は中央局位置及び遠隔局位置の双方で幅広いモデム構成を用いて実行され得ることは明らかである。したがって、本発明の例示は、限定としてでなく説明としてと考慮されるべきであり、本発明は明細書の詳細な記載事項に限定されることなく、また、添付の特許請求の範囲内で改良され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１ａ】中央装置から各遠隔装置に対して延びる複数の撚り線対を有する加入者回線式通信システムのブロック図である。
【図１ｂ】中央装置が光ファイバ基幹回線及び複数の撚り線対回線間におけるジャンクションとして機能する光ネットワーク装置の形式を採る図１ａの特定事例である。
【図２】それぞれ非対称加入者回線伝送についての従来の周波数領域二重化伝送方式を示すグラフである。
【図３】単一回線についての時間領域二重化伝送方式を示すグラフであり、図３ａは下り方向通信を、図３ｂは上り方向通信を示す。
【図４】同一バインダを共有する伝送回線対についての非同期化時間領域二重化伝送方式を示すグラフであり、実線は送信を示し、破線は受信を示す。
【図５】同一バインダを共有する伝送回線対についての同期化時間領域二重化伝送方式を示すグラフであり、実線は送信を示し、破線は受信を示す。
【図６】本発明の同期化の実行に適当な中央オフィス及び遠隔モデムのタイミングアーキテクチャを図示するブロック図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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