(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システムであって、
一つのグループ内にて、ユーザーキット(２)からヘッドエンドキット(１)へ向かう上流へのチャンネルおよび、ヘッドエンド(１)からユーザーキット(２)に向かう下流へのチャンネルの双方に対して独立した制御で、電気的ネットワークを通じて双方向に通信する複数のユーザーキット(２)および一つのヘッドエンドキット(１)を備え、
上流および下流への双方のチャンネルに対する電気的ネットワークの分割が、周波数２重分割(FDD)の手段および/または時間２重分割(TDD)の手段により達成され、信号は、OFDM(直交周波数分割による多重化)変調手段で送信され、その結果、信号は一定でないエンベロープを持ち、
そして、送信および受信利得に作用して、同じ周波数および時間を再使用する、ヘッドエンドキット(１)とユーザーキット(２)との間の結合を可能にする増幅器を備え、
上流および下流へのチャンネルへのアクセスがOFDMA/TDMA多重化(直交周波数分割による多重化/時間分割による多重化)の手段により達成され、
本自動利得制御システムは、
周波数選択性チャンネルが、信号の平均パワーが固定される時間領域への変換前の信号に対して、電気的ネットワークとして持つ影響を前もって補償するために、放射信号に対しチャンネルによって減衰されなかったキャリアをより大きく減衰し、そして、チャンネルによりより大きく減衰されたキャリアをより少なく減衰するキャリア毎の処理手段と、
周波数領域での受信信号のキャリア毎の処理であり、チャンネルにより起きた減衰を補償するブロックは、受信信号の周波数および信号を修正する要素の周波数に対してスケール化し、浮動小数点により、補償された信号を示し、そして、所定の精度、あるいはキャリアによって定義された信号/雑音比率を得るために、仮数のビット数を固定する、周波数領域での受信信号のキャリア毎の処理と、
チャンネルにより送信される時に、より大きな減衰を受けるキャリアのパワーを増し、そして、より少ない減衰のチャンネルにより送信されたキャリアのパワーを減衰する手段で、各ユーザーキット(２)からの送信パワーを制御する送信パワー制御手段と、
ユーザーキット(２)からヘッドエンドキット(１８)に送られた信号が、他のグループの同じ周波数および時間を用いるヘッドエンド(１８)およびユーザーキット(２)の機能に干渉しないことを保証するために、ヘッドエンドおよびユーザーキットの送信利得を制御する送信パワー(Ｓ)制御手段とを備えるシステム。
【請求項２】
下流に対する自動利得制御システム(１０)は、システムの変換器内で最大送信能力に対してオーバーフローを生じることなく、通信で利用可能な範囲内で最大平均パワーを導入するため、ユーザーキット(２)における受信利得のみならず、ヘッドエンドキット(１)における送信利得の双方を調整する調整手段を備える請求項１記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項３】
信号/雑音比の低下を招くオーバーフローに起因する送信能力の低下を回避するために、ADC受信機の中で生成されたオーバーフローの数がある限界値を超過した場合、下流に対する自動利得制御システム(１０)は、ユーザーキット(２)の受信機における利得を低下する請求項２記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項４】
増幅されたライン雑音(ＮLINE＋Ｇ)に比べて信号/雑音比(６)を制限する定量化雑音(８)を防止するために、オーバーフローが決められた時間窓中にADC受信機で生成されない場合、下流に対する自動利得制御システム(１０)は、ユーザーキット(２)の受信機における利得を増加させる請求項２記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項５】
下流へのチャンネルに対する自動利得制御システム(１０)は、オーバーフロー(飽和)の数、ある時間窓中に生成されたADC受信機での飽和、およびイコライザー化の重みを制御する制御手段に基づいており、もし、前記時間窓中でのオーバーフローの数が所定のしきい値より大きいならば、受信機の利得を低下させ、もし、このしきい値が全体の時間窓に対して超過しておらず、かつ、オーバーフローを生成することなく、信号がパワーを増大してもよいことをイコライザー化の重みが示したなら、受信機の利得を増大させ、そして、もし、これらのケースのいずれでもないならば、システムは最適なレベルにあると考えられるので、対応するアンプの利得変更をせず、前記利得での発振の生成および、受信時の利得増大が信号/雑音の比(６)を改善しない、周期的な構成を回避するように、利得の値をモニターするためのシステムが常に用いられる請求項２から４のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項６】
上流へのチャンネルに対する自動利得制御システム(１０)は、ユーザー(２)の送信機の利得のみならず、ヘッドエンド(１)の受信機における利得の双方を調節するための調節手段を備え、ヘッドエンドキット(１)中のADCのオーバーフローおよび量化雑音による信号/雑音の悪化を回避する目的で、ユーザーキット(２)での送信利得を調節する前に、受信時のヘッドエンドキット(１)の利得を調節する請求項１記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項７】
ADCの量化雑音(８)が、増幅されたライン雑音に比較して信号/雑音を制限しないように、かつ、低減したビット数のコンバータを使用できるように、ヘッドエンドキット(１)の受信利得の固定化からなる、上流チャンネルへの自動利得制御システム(１０)は、ヘッドエンドキット(１)の受信利得を、ライン雑音の関数で固定し、それにより、ヘッドエンドキット(１)が雑音(９)のパワーを測定し、そしてその利得を調節する請求項６記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項８】
ユーザーキット(２)が送信していない時に、DFT(離散フーリエ変換)を用いるヘッドエンド(１)により、受信信号に対して前記雑音(９)の測定が実行され、この測定により、ユーザーキット(２)が送信していない時、受信利得を増加させ、そして、前記DFTの出力を所定のしきい値と比較することにより、ライン雑音(９)を評価できる請求項７記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項９】
いずれかのユーザー(２)が送信している間に、前記雑音(９)の測定は、ヘッドエンド(１)中の受信イコライザーによって供給された誤差信号、および、前記送信機の既知の利得及び前記受信機の既知の利得に基づいて行われる請求項７記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１０】
上流へのチャンネルに対し、送信能力を最大にし、かつ全体の信号の範囲に対してADC変換に必要なビットの数を低減するために、利得制御システムは、ユーザーキット(２)の送信アンプを、開ループおよび/又は閉ループにて制御し、
・開ループ制御では、下流へのチャンネルで受信されたパワーの手段によって、上流へのチャンネルによって送信されるべきパワーの量が見積もられ、
・閉ループ制御では、更に、対応するADC中でオーバーフローが生成されるなら、ヘッドエンドキット(１)は、ユーザーキット(２)から信号を受け取り、そして、受信時のパワーを測定し、そして、この測定から制御メッセージを送ることにより、送信利得アンプを増加させるか減少させるべきかどうかをユーザーキット(２)に示す請求項６記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１１】
上流へのチャンネルでは、利得制御システムは、アルゴリズムで動作し、
・最初に、時間窓中のオーバーフローの数が見積もられ、そして、この値が最大許容しきい値より大きな場合、利得が低下され、
・ユーザーキット(２)による送信、またはヘッドエンドキット(１)の受信のいずれの利得を低下すべきかを決定するために、重みイコライザーにより与えられた情報を用いて決定し、オーバーフローがユーザーにより送信された情報信号に基づき生成されたものであると決定されたなら、ヘッドエンドキットがユーザーキットに送信レベルを低下させる指示を出し、オーバーフローがライン雑音に基づくものであると決定されたなら、ヘッドエンドキット(１)の受信利得を低下させ、
・利得を低下するための理由が存在しない場合、オーバーフローに結びつかない範囲内で、ユーザーキット(２)で利得が増加するように、利得を増加し、
・発振を回避するために利得の値をモニターするためのシステムが常に使用され、
・ある時間毎(十分に間隔が置かれる)に、通信ラインは、受信時の利得に見合う固定値が正確であったかをチェックするためにモニターされ(ネットワーク上のインパルス雑音が不適当な調整を引き起こすことがある)、通信ライン上で実施されたモニター動作が、システムから所望の効率を得るために固定されたゲイン値が十分でない場合、受信ゲインが変更されることを含む請求項７から１０のいずれか記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１２】
利得制御を最適化するために、チャンネルによる送信でより多くの減衰を受けるキャリアのパワーを増す手段により、および、減衰のないチャンネルで送信されたキャリアでのパワーを減じる手段により、信号へのチャンネルの影響を受ける前に補償するために、対応する送信信号のキャリア毎の処理がなされ、その結果、平均送信パワーは維持され、かつ時間内において、または、アナログ/デジタル変換において、信号処理でのオーバーフローを生成することなく、送信能力を増加させることができる請求項１記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１３】
送信時にキャリア毎の処理の間に、法律によって使用が規制されている周波数、他の通信装置に干渉する周波数、テレビおよび他の電子装置に使用される中間周波数、アマチュア無線周波数、およびこれらと類似の周波数と一致する周波数位置のキャリアの排除を含み、そして、キャリアの選択が、各時間でシステムの通信要求に基づき、リアルタイムで構成できる請求項１２記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１４】
利得制御を最適化するために、受信時に、対応する信号のキャリア毎の処理が、一度、周波数領域内で実行され、この処理において、受信信号へのチャンネルの影響を補償するブロックが、各キャリアの受信信号を、同一の受信信号に対して評価されたレベルに基づきスケール化すると共に、受信信号に用いられた周波数修正要素の値をスケール化し、これにより、受信信号の浮動小数点、仮数および指数の中の受信された仮数のみで処理することを可能にし、最終的に、この仮数のビット数は、キャリアの最大精度すなわち信号/雑音比によって固定され、
周波数領域における動作を格納するために使用されるメモリのサイズを低減して、メモリ内で低減したビット数を持たせ、キャリア毎に周波数領域内で信号の処理をする前のブロック内にてオーバーフローを生じることなくアナログ/デジタル変換器の入力で信号を最大に増幅し、より大きく減衰されるキャリアの受信は、受信での信号/雑音比において、アナログ/デジタル変換器の量子化雑音によるのではなくライン上の雑音により制限され、同時に、ラインによりより少なく減衰されオーバーフローを生じることなくアナログ/デジタル変換前に増幅されるキャリアの受信は、各動作において、より大きく減衰された前記キャリアと同じビット数で周波数ブロックにより処理できるように適切にスケール化され、これにより、少数のビットで大きいダイナミックレンジの信号を示す、請求項１記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１５】
スケール化の処理にて、信号の仮数は、受信信号に、イコライザー化(等化)の重みの浮動小数点の指数が乗算されることにより得られ、そして、送信したデータが別のユーザーに送信されるなら、かつ、すべてのキャリア内で、送信されたデータが特定のユーザーに向けられた時、この指数は、グリッド・キャリアー(パイロット信号)での等化トレーニングの過程でそれ自体を更新し、その結果、電気ネットワークでの通信に影響する多数のインパルス雑音に基づくスケール誤差発生の可能性が低減される請求項14記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１６】
周波数および時間を再使用する同じ周波数および時間を用いる、ヘッドエンドキット(１８)および、ヘッドエンドキット(１８)と通信する複数のユーザーキット(２)からなる各グループの共存は、これらのキット(１８、２)にて送信利得を制御する手段によって達成され、一方、受信を制御する手段は、請求項１４で述べた通りであり、その結果、各グループ内のヘッドエンドキット(１８)は、共存して、それらのヘッドエンドキット(１８)間で通信する請求項１から７のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１７】
周波数および時間を再使用する同じ周波数および時間を用いる、ヘッドエンドキット(１８)および、ヘッドエンドキット(１８)と通信する複数のユーザーキット(２)からなる各グループの共存は、これらのキットにおける送信利得の制御によって達成され、一方、受信利得を制御する手段は、請求項１４で述べた手段により達成され、その結果、自身のユーザーキット(２)との通信のために、異なる周波数および／または時間を用い、かつ、同じ周波数および時間を再利用する、ヘッドエンドキット(１８)およびユーザーキット(２)からなる各グループの共存を可能にするために応答でき、そして、各グループのヘッドエンドキット(１８)と通信できるメインのヘットエンドキット(１)が存在する、請求項１から７のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１８】
同じ周波数および時間を再使用する、ヘッドエンドキット(１８)および複数のユーザー(２)からなる各グループが存在する時、利得制御結果の最適化のために、送信利得は、キャリア毎に変更されるか、または、より低い、信号/雑音比より、より大きな信号/雑音比を有するキャリアを考慮して、周波数での信号/雑音比の平均が見積もられ、この結果を用いて、送信利得の変更を行う請求項16および17のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１９】
通信のために同じ範囲の周波数および時間を使用するヘッドエンドキット(１８)と複数のユーザーキット(２)からなる各グループとの共存は、
下流および上流への双方の通信チャンネルでの対応する信号送信手段のパワー制御、
あるグループ内のすべてのユーザーキット(２)からの信号が、他のグループを構成するキット(１８、２)に到達する前に、自身のグループのヘットエンドキットを最初に通過する、ネットワークトポロジー、および
各グループのヘッドエンドキット(１８)間で情報を送ることにより、あるいはメインのヘッドエンドキット(１)との通信により、同じ周波数および時間を再使用する各ヘッドエンドキット(１８)間の減衰の測定、
の手段により実行される請求項16から18のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項２０】
下流へのチャンネルに対して、すべてのヘッドエンドキット(１８)は、電気的なネットワーク(Ｓ１，Ｓ２)上の通信に対して可能な最大パワーで送信し、その結果、ユーザーキット(２)の受信における信号/雑音(S/N)比(６)に対する最大値が、同じ範囲の周波数と時間を再使用する、ヘッドエンドキット間の減衰(Ｌ)によって制限され、一方、別の範囲の周波数および/または時間を使用するメインのヘッドエンド(１)が存在するなら、このメインのヘッドエンドキット(１)は、チャンネル制御によって、各ヘッドエンドキット(１８)で要求された異なる利得を調節するために応答できる請求項16から18のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項２１】
同じ周波数および時間を再使用する、ユーザーキット(２)および複数のユーザー(２)からなる各グループの共存を保証するために、あるグループ内のユーザーキット(２)からの送信信号が別のグループのヘッドエンド(１８)に達し、かつ、そのグループに対して干渉する信号のパワーのレベルが、ライン(９)上の雑音のレベルと比較できるように、前記ユーザーキット(２)における送信利得が調節される請求項16から18のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項２２】
上流への通信チャンネルについては、各ヘッドエンドキット(１８)は、同グループ内のユーザーキット(２)の一つから到着したパワーを検出し、そして、利得を増大させるべきか、低下させるべきかを決定し、その後、制御メッセージの手段により、関係するユーザーキット(２)にその情報を伝え、ヘッドエンドキット(１８)は、周波数、前回見積もり値および雑音の見積もりを考慮して、信号/雑音比の見積もり値を用いる手段により、対応する決定を採用する請求項21記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の目的】
【０００１】
この発明は、タイトル名にて述べたように、電気的なネットワークに関するマルチユーザーデジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システムに関する。この自動利得制御システムは、以下の動作を実行する。
システム装置中のオーバーフローの発生(これらはシステムの信号/雑音比の悪化を引き起こす)を回避する。
この種のチャンネルに適応される通信に利用可能な範囲に最大の平均パワーを導入する。
【０００２】
このシステムの自動利得制御のおかげで、最大の送信能力が達成され、最大数のユーザが周波数と時間の再使用によって達成され、近傍および遠方のユーザーの双方から来る信号は許可され、また、受信でのアナログ/デジタル変換に必要なビット数は最小にされる。
【背景技術】
【０００３】
電気ネットワークが静止の通信のためのチャンネルでなく、他の方法に置き換えられることは衆知であり、周波数応答、減衰および雑音が時間とともにライン上で変化し、その結果、送受信アンプにおける利得の設定は、与えられた瞬間で適切かもしれないが、ネットワークの挙動によって生じた変化により数秒後には不適切になる。
【０００４】
他方、電気ネットワークに関する通信システムでのユーザーは、ヘッドエンドに対応したそれらの位置に依存して異なるチャンネルを見る。その結果、ユーザーがシステムに接続される時、対応するアンプの利得のために、固定された形態を使用することができない。
【０００５】
電気ネットワークは、選択的な通信チャンネル(他のものに関していくつかのキャリアを80dB以上に減衰し、または80dB以上の動的なマージンを持つために、別の方法で行う)として作用する。さらに、ライン上のノイズは可変で(すなわち、同じノイズパワーが常に受信されない)、また、様々な衝動ノイズが存在する。したがって、自動利得制御の従来のシステムは、高度な利得制御を試みることが必要な、電気ネットワークに対して通信システムに適用されることが適切でない。
【０００６】
適切な背景技術は、文献 WO94/03002 に見ることができ、その文献は、ノイズの多い通信チャンネル上で通信するために、適応性のある周波数ホッピング方式拡大スペクトル変調を利用するシステムを開示している。個々のパケットデータは、より大きなセットから選ばれた２つの周波数を用いて、FSK調整で送信される。エラーをコード化するシステムは、レシーバーの利得、送信ビット速度、および、通信のエラー率を最適化する目的のためにネットワークによって使用された特定の周波数を変更するために、各ネットワーク・トランシーバーでどの受信クォリティのデータが使用されるかのために使用される。
【０００７】
ネットワーク管理を制御するマスター・トランシーバーは、ネットワーク上の他のトランシーバーにチャンネル制御情報を送信して、システムの同期化を可能にし、新しい加入者による既存のネットワークを獲得する。各トランシーバーは周波数制御のキャリア発生器、各々が周波数制御の帯域フィルタを有する１対のデジタル検知器、制御用マイクロプロセッサー、およびトランシーバーを通信チャンネルにつなぐために、広帯域結合ネットワークを備える。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、この発明は、電気的なネットワークに関するデジタルOFDM送信システム用の自動利得制御のシステムを備え、
複数のユーザーキットおよび一つのヘッドエンドキットが、前記ネットワークを通じ双方向通信にあり、上流へのチャンネル(ユーザーキットからヘッドエンドへの通信)および下流へのチャンネル(ヘッドエンドからユーザーキットへの通信)の双方において独立した制御を有し、
上流および下流への双方のチャンネルに対する電気的なネットワークの分割は、周波数分割２重化(FDD)、およぴ/または時分割２重化(TDD)の手段によって実行され、
一定でないエンベロープの信号はOFDM(直交周波数分割多重化)の使用によって送信され、
送受信でゲインが得られるようにアンプが備えられ、そして
ヘッドエンドキットとユーザーキットの種々の結合を用いた可能性で同じ周波数および時間を再利用し、
OFDM/TDMA 多重化(直交周波数分割多重化/時分割多重化)の手段によって上流および下流へのチャンネルへのアクセスが実行される。
【０００９】
この発明の新規性は、自動利得制御のためのシステムであり、
・信号の平均パワーが固定された時間領域への変化前の信号で、電気的なネットワークのような周波数選択チャンネルが持つ影響を補償するために、対応した送信信号のキャリア毎の処理と、
・周波数領域の受信信号のキャリア毎の処理であり、チャンネルブロックの影響に対する補償器が、受信信号のスケール化、および周波数中の信号の要素の訂正を行ない、浮動小数点により、補償された信号を示し、そして、キャリアによって定義された最大の精度(あるいは信号/雑音比)を得るために仮数のビット数を固定し、チャンネルの影響の補償要素を格納するメモリが低減されることにより、受信信号中のより大きなダイナミックレンジを扱うために、仮数のビットの数を固定することにより、周波数領域の動作の複雑さを低減し、そして、周波数処理への前のブロック内でオーバーフローすることなく、ADCに入力される信号を増幅する、キャリア毎の処理と、
・複数のユーザーキットからのパワーが同レベルで受信され、そして少数ビットのアナログ/デジタル変換器を使用することができるために、複数のユーザーキットのための送信パワーの制御と、
・ヘッドエンドキットへユーザーキットによって送られた信号が、他のグループの同じ周波数および時間を使用している、ヘッドエンドキットおよびユーザーキットの機能に干渉しないことを保証するための送信パワーの制御とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
これらの不可欠の特性を備えることで、この発明の自動利得制御システムは、以下のトポロジィを達成する。
最大送信能力が達成される。
周波数および時間を再利用する手段により、最大ユーザー数が達成される。
(電線長あるいは減衰の条件での)近くのユーザーあるいは離れたユーザーからの信号が、信号対雑音比か送信能力の低下なしで許可される。
送信能力の損失につながるシステム機構中でのオーバーフローの発生が回避される。
法律によって規制された周波数の使用あるいは、通信の他のシステムに対する干渉を引き起こす周波数の使用が回避される。
通信に利用可能な周波数範囲中の最大の平均パワーが導入される。また、
受信でのアナログ/デジタル転換に必要なビット数が最小限にされる。
【００１１】
下流に対する自動利得制御は、ユーザーキットにおける受信利得のみならず、ヘッドエンドにおける送信利得の双方を調節し、ユーザーキットの受信利得を調整する前に、ヘッドエンドでの利得を調整する。その結果、通信に利用可能な範囲中の最大の平均パワーは、送信キャパシティーを最大限にする目的としたシステム変換器中へオーバーフローを発生せずに導入される。
【００１２】
オーバーフローがS/N比の低下を招き、送信能力の悪化を引き起こすので、ADC受信機の中で生成されたオーバーフローの数がある限界値を超過した場合、下流への自動利得制御は、ユーザーの受信器における利得を低下する。
【００１３】
さらに、下流において、オーバーフローが決められた時間窓中にADC受信機の中で生成されない場合、自動利得制御のこのシステムは、ユーザー受信機における利得を増加させる。その結果、定量化雑音は、増幅されたライン雑音と比較してS/Nを制限しない。
【００１４】
下流へのチャンネルのための自動利得制御の対応するアルゴリズムの可能な実行は、ある時間窓中に生成されたオーバーフロー(ADC受信機中の飽和)の数およびイコライザー化の重みのような態様の制御に基づき、その結果、時間窓内のオーバーフローの数があるしきい値より大きな場合、受信機における利得が低下され、一方、このしきい値が窓全体に対して超えず、信号がオーバーフローを生成せずに、パワーを高められることを、イコライザー化の重みが示した場合、受信機における利得が増加され、そして、もし、これらの場合がいずれもが起きないならば、システムは最適のレベルで動作しているとみなされ、対応するアンプにおける利得は変更されず、利得の値をモニターするためのシステムは、受信利得の増加が信号/雑音比率を改善しない、利得の発振および周期的な校正の生成を回避するために常に使用される。
【００１５】
ヘッドエンドキット中のADCのオーバーフローおよび定量化雑音によるS/Nの悪化を回避する目的で、上流の接続において、この発明の自動利得制御システムは、ユーザーの送信機の利得のみならず、ヘッドエンド受信機における利得の双方を調節し、ユーザーキット中の送信機の利得を調節する前に、(受信時の)ヘッドエンドキットの利得を調節する。
【００１６】
更に、ここに示した自動利得制御として、ADCの定量化雑音が増幅されたライン雑音と比較してS/Nを制限しないように、かつ、低減したビット数のコンバータを使用する目的のために、ヘッドエンドキットでの受信利得は、下流へのチャンネルでのライン雑音の関数で固定され、それにより、ヘッドエンドキットが雑音のパワーを測定し、そして利得を調節する。
【００１７】
ユーザーキットが送信していない時に、ヘッドエンドキットが受信信号にDFT(離散フーリエ変換)を使用するので、前記雑音測定が実行され、そのことが、ユーザーキットが送信していない時、受信における利得を増加させ、そして、前記DFTの出力をあるしきい値と比較することにより、ライン雑音を評価できる。
【００１８】
何人かのユーザーが送信している間、この雑音測定を保証する別の手段は、ヘッドエンド中の受信イコライザーによって供給された誤差信号から、および送受信アンプの既知の利得からスタートすることができる。
【００１９】
上流へのチャンネルのために、ユーザーキット中の送信アンプの利得制御は、開ループになるか、および/又は、閉ループとなり、送信能力を最大にし、かつ全体の信号の範囲に関するADC変換に必要なビットの数を低減する。
・開ループ制御では、下流へのチャンネルで受信されたパワーの手段によって、上流へのチャンネルによって送信されるべきパワーの量が見積もられる。
・開ループ制御では、同様に、あたかもヘッドエンドキットが対応するADC中でオーバーフローを生成するかのように、ヘッドエンドキットはユーザーキットから信号を受け取り、受信時のパワーを測定し、そして、この測定からスタートすることは、好ましくは制御メッセージを送ることにより、送信利得アンプを増加させるか減少させるべきどうかをユーザーキットに示す。
【００２０】
上流へのチャンネルの利得制御アルゴリズムの可能な実行は、下記から成る:
・最初に、時間窓中のオーバーフロー数が見積もられ、そして、この値が最大許容しきい値より大きな場合、利得が低下される。
・どの(ユーザーキットによる送信またはヘッドエンドキット時の受信)利得が低減されるか決めるために、重みを有するイコライザーによって与えられた情報が、オーバーフローがユーザーにより送信された情報に基づき生成されたものであるのか(この場合はヘッドエンドキットがユーザーキットに送信レベルを低下させる指示を出す)、あるいは、オーバーフローがラインノイズに基づくものなのか(この場合、受信利得を低減するのがヘッドエンドキットである)、を区別するために用いられる。
・利得を低下するための理由が存在しない場合、オーバーフローに結びつかない範囲内で、ユーザーキット(２)で利得が増加するように、利得を増加する。
・いずれの場合でも、発振を回避する利得の値をモニターするためのシステムが常に使用される。
・ある時間毎(十分に間隔が置かれる)で、通信ラインは、受信時の利得に見合う固定値が正確であったかをチェックするためにモニターされ(ネットワーク上のインパルス雑音が不適当な調整を引き起こすことがある)、もし必要ならば、その値が修正される。
【００２１】
利得制御を最適化するために、チャンネルによる送信でより多くの減衰に苦しむキャリアのパワーを増す手段により、および、減衰のないチャンネルで送信されたキャリアでのパワーを減じる手段により、対応する送信信号のキャリア毎の処理がなされ、信号上のチャンネルの影響に対する改善を補償する。その結果、平均送信パワーは維持され、時間内において、または、アナログ/デジタル変換において、信号処理でのオーバーフローを生成することなく、送信能力を増加させることができる。
【００２２】
送信時にキャリア毎の処理の間に、法律によって使用が規制されている周波数、他の通信装置に干渉する周波数、テレビおよび他の電子装置に使用される中間周波数、アマチュア無線周波数、およびこれらと類似の周波数と一致する周波数位置のキャリアの排除を含み、そして、キャリアの選択が、各時間でシステムの通信要求に基づき、リアルタイムで構成できる。
【００２３】
利得制御を最適化するために、対応する受信信号のキャリア毎の処理は、信号が周波数領域内にあると実行され、そして、受信信号でのチャンネルの影響を補償する補償器ブロックを備え、同一と評価されたレベルに基づき、各キャリアの受信信号をスケール化すると共に、信号に用いられた周波数修正器要素の値をスケール化し、これにより、受信信号の浮動小数点(仮数の指数)中の受信の仮数のみで動作することが可能で、そして、最終的に、この仮数のビットの数は、キャリアの最大の正確さ(あるいは信号/雑音比)によって固定され、極めて少ないビット数の手段により、信号を大きいダイナミックレンジ(つまり広範囲のパワーレンジ)で示す目的を備え、周波数領域内の動作を格納するために用いられるメモリのサイズを低減(低減されたビット数を持ち)し、そして、周波数領域のキャリア毎の信号処理に先立つブロック内にてオーバーフローを発生させることなく、アナログ/デジタル変換への入力部での信号を最大に増幅し、ライン上の雑音によって、そしてA/D変換器の定量化雑音によってではなく、受信での信号/雑音比で制限された、より大きな減衰を有するキャリアを受信し、同時に、ラインによってより減じられていないキャリアを受け取り、通常のスケール化においてオーバーフローを発生することなく、変換前に増幅され、その結果、キャリアは、周波数ブロックにより、各動作において、より大きな減衰を有するキャリアに関して同数のビットで扱うことができる。
【００２４】
前述したスケール化の処理にて、信号の仮数は、受信信号に、イコライザー化の重みの浮動小数点の指数が乗算されることにより得られ、そして、送信したデータが我々のユーザーに送信された時、データが直接に別のユーザーに向けられ、すべてのキャリア内へ送信されたなら、この指数は、パイロット信号での等化トレーニング過程の中でそれ自体を更新し、その結果、電気ネットワークでの通信に影響する多数のインパルスノイズに基づくスケール誤差の可能性が低減される。
【００２５】
同じ周波数および時間を用いる、ヘッドエンドおよび、これと通信する複数のユーザーからなる各グループの存在は、これらのキット内にて送信利得を制御する手段によって達成され、一方、受信を制御する手段は、前述の通りであり、その結果、各ヘッドエンドキットは共存決定をとるためにそれら自身の間で通信する。
【００２６】
同じ周波数および時間(周波数および時間を再使用)を用い、ヘッドエンドキットおよびそれと通信するユーザーキットからなる各グループの共存を達成する別の可能性は、これらのキットにおける送信利得の制御によって達成され、一方、受信利得を制御する手段は前述した手段によって達成される。その結果、そのユーザーキットとの通信のために、異なる周波数および時間を用いる、主要なヘッドエンドキットが存在し、同じ周波数および時間を再利用する、各グループのキット間で共存を確実にするために応答可能であり、各グループのヘッドエンドキットと通信できる。
【００２７】
同じ周波数および時間を再使用するヘッドエンドキットおよびユーザーキットからなる各グループが存在する時、利得制御結果の最適化のために、送信利得は、キャリア毎に変更されるか、または、(このことがコストの増大を伴うので) 信号/ノイズ比のないものよりもより大きな信号/ノイズ比を有するキャリアを考慮して、周波数での信号/ノイズ比の平均が見積もられ、その結果は、送信利得を変更するために用いられる。
【００２８】
通信のために同じ範囲の周波数および時間を使用するヘッドエンドキットとユーザーキットからなる各グループの共存は、以下に基づき、可能である。
下流および上流への双方の通信チャンネル中の対応する信号送信手段でのパワー制御、
すべてのユーザーキットからの信号が、別のグループを構成するキットに到着する前に、それらのグループに対応するヘッドエンドキットを最初に通過する、ネットワークトポロジー、および
これらのヘッドエンドキット間の情報を送ることにより、あるいはメインのヘッドエンドキットとの通信の手段により、(同じ周波数および時間を再使用する)ヘッドエンドキット間の減衰を測定すること。
【００２９】
下流へのチャンネルに対して、すべてのヘッドエンドキットは、電気的なネットワーク上の通信に対して可能な最大パワーで送信し、その結果、ユーザーの受信における信号/雑音(S/N)比に対する最大値が、同じ範囲の周波数と時間を再使用する、ヘッドエンドキット間の減衰によって制限され、一方、(別の範囲の周波数および/または時間を使用する)メインのヘッドエンドキットが存在するなら、チャンネル制御の手段によって、好ましくは制御メッセージの手段によって、様々なヘッドエンドキットの中で要求された異なる利得を調節するために応答できるのが、このメインのヘッドエンドキットである。
【００３０】
上流への通信チャンネルで、同じ周波数および時間を再使用する各グループのキットの共存を保証するために、別のグループのヘッドエンドに達した、(および、このグループに対して干渉する)信号パワーのレベルが、ライン上の雑音のレベルと比較できるように、ユーザーキットにおける送信利得が調節される。
【００３１】
上流への通信チャンネルについては、ヘッドエンドキットは、そのユーザーキットの一つから到着したパワーを検出し、そして、利得が増加させられるか減少するべきであるどうか決定する。その後、このましくは、制御メッセージの手段によって関係するユーザーキットにその情報を伝え、ヘッドエンドキットは、周波数、前回見積もり値およびノイズの見積もりを考慮して、信号/ノイズ比の見積もり値を用いる手段により、対応する決定を採用する。
【００３２】
記述されたシステムは、電気的なネットワークのような問題ある通信手段に関する知的・効率的な自動利得制御を達成する可能性を示す。この発明は次の利点を有する。
最大送信能力の達成、周波数および時間を再使用する手段によるユーザー数の最大化、近傍および遠方のユーザーからの信号の許可、システム機構ないでのオーバーフローの発生回避、通信に対して利用できる範囲内での最小平均パワーの導入および、受信時のアナログ/デジタル変換で必要なビット数の最小化である。
【００３３】
次の図面はこの発明の理解をより容易にするために提供され、そして、詳細な記述およびクレームの不可欠な部分を形成しているが、それは単に例示するものであり、この発明の本質の表現を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明に記述された自動利得制御を使用するシステムの例を概略的に示した図。
【図２】この発明で表わされるような自動利得制御を使用する電気ネットワークに関する通信システムにおいて、送信機でのデジタル/アナログ変換器から、受信機でのアナログ/デジタル変換器までの信号上で結果を概略的に示した図
【図３】この発明で表わされた自動利得制御を使用して、電気ネットワークに関する通信システムでの受信パワーレベルを概略的に示した図
【図４】電気ネットワークに関する通信システムでのオーバーフローの場合の利得の減少を概略的に表わし、およびこの発明で表わされるような自動利得制御を組込むのに適した図
【図５】概略的に電気ネットワークに関する通信システムでの受信時の利得増加を表わし、およびこの発明で表わされるような自動利得制御を組込むのに適した図
【図６】概この発明の自動利得制御を使用して、システムで様々なヘッドエンドを備えた論理的なトポロジィを概略的に表わした図
【図７】概略的に、この発明の自動利得制御を使用して、システムにおける様々なヘッドエンドでの物理的なトポロジィを示した図
【図８】この発明の自動利得制御を使用する電気ネットワークに関する通信システムの下流へのチャンネルで様々なヘッドエンド間の干渉を概略的に示した図
【図９】この発明の自動利得制御を使用する電気ネットワークに関する通信システムの上流へのチャンネルでの干渉を概略的に示した図
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、この発明の好ましい実施例の記述が続き、用いた番号は図面上の番号は関係する。
【００３６】
電気ネットワーク上のデジタルOFDMマルチユーザー送信用自動利得制御のシステムは、電気ネットワークに関する通信システムで適用される。このネットワークは、図１の中で表わされるように、ヘッドエンド１または中央が多数のユーザーキット２に情報を送信し、そしてそこから情報を得る、マルチユーザーのトポロジィを持つ。
【００３７】
このヘッドエンドは、一定でないエンベローブおよび高いピーク対平均比(つまり、２乗された信号電圧ピークの値と同じ信号の平均２乗値との関係)へのピーク)にして最大パワーで広帯域の信号を送信する。これらの特性は主にOFDM変調による。
【００３８】
自動利得制御は、信号パワーがシステムの送信能力を最大化するのに十分となるように達成する目的のために、ヘッドエンドキット１およびユーザーキット２での送信および受信利得に作用するプロセスである。その例は、システム内での下流へのチャンネルおよび上流へのチャンネルに対する独立した自動利得制御から成る。
【００３９】
アナログ/デジタル変換器(ADC)は自動利得制御上で決定をとるに際し、最も時間で制限されるブロックである。この変換器は、転換用に幾らかのビット数および、オーバーフローが発生する最大入力電圧を有する。これは、より多くの変換ビットが対応するADCの中で使用される場合、変換器がより少ない定量化雑音を生成すると言うのと同じことである。
【００４０】
この例におけるシステムは、正確にOFDM信号(これが最も高価なコンポーネントのうちの１つであるので、各位置で支援されたキャリアについてビットの最大の数を備えたOFDM信号を正確に復調するために最低ビットが使用される)を復調するために十分なビット数を備えたADCを使用する。一般にこれらの変換器は、ラインのレンジ未満のレンジを持っているか、あるいは他の言葉で言い換えれば、大多数の場合に、S/N比を制限するのが定量化雑音であるので、電気ライン上の背景雑音のレベル以上の定量化雑音を生成する。図２は、チャンネルが対応する信号に持つ影響を例示している。そこでは、信号３は変換器DACに到達させるために、対応する送信機のタイム処理ブロックから来る。前記変換器を去ったこの信号は、図２中で示されるように、チャンネルを伝わる間に影響を受けて変換器ADCに到達し、出力信号４は対応する受信機中のタイム処理ブロックに進む。
【００４１】
図２では、送信された信号が、受信機の他方の端部に着く前に、どのように別個の変化を受けるかを観察できる。この図では、DACおよびADC変換器ブロックが理想的であるとは仮定され、そのため、これらの機構における定量化雑音は余分な雑音として独立に加えられる。更に、チャンネルは、２つの方法で信号に影響する:キャリアからキャリアに変更できる減衰および位相acejfcを、信号に掛け、そして、信号に付加的な雑音を加えること。受信信号は次の数式で与えられる。
Y＝ r＋nADC (t) ＝(x＋nDAC(t)).acejfc＋nl nea(t)＋nADC(t)
【００４２】
図３は、受信機のアナログ/デジタル変換器のマージンに沿って決定された帯域幅のために、(対応するDFTを実施する前に)時間領域の中で測定された信号の平均パワーを示す。
【００４３】
前述の図３では、dBmのパワーが縦軸に示される。矢印５は、PARのためのパワーマージンを表わす：レベル７は、ADC選択によって選ばれた固定値であるADCの飽和しきい値を表わす。レベル８は、ADCの定量化雑音を表わし、これもADC選択によって選ばれた固定値である。レベル９はライン上の雑音を示す。矢印６は、レベル７と、レベル８、９間の最大との間の最大との差異に対応するADCコンバータを備えた検知できるS/N比の最大のマージンを表わす。受信利得の変化は、ADC変換器の影響を考慮する。
【００４４】
受信信号が、ADCのオーバーフロー電圧しきい値上に到達した場合、受信利得が低下される。システムに対し最大のS/N範囲が達成されるように、信号の最大のレベルがADCに対する飽和レベルに達成されるまで、受信アンプ利得が低下される。
【００４５】
図４は、オーバーフローの場合の利得の減少を示す。図４の部分ａは、受信時(Nl nea)でのライン雑音のレベル、ADC(NADC)の中の定量化雑音のレベル、飽和しきい値(Usat)および受信信号のレベルを示す。矢印１０により示されるように、利得制御システムによる適切な減衰の結果、図４の部分ｂに至る。この図はレベルにおける変化を示し、受信信号のレベルの減少を実証している。
【００４６】
数式を示す。
Pr＞Usat なら 理論的に G＝Usat − Pr<0
S/N ＝ (Pr+G)−max(NADC,Nl nea+G)＝Usat− NADC
【００４７】
他方では、送信機の中の正の増幅も、アナログ/デジタル変換器の存在によって制限される。受信信号の増幅において、通信チャンネルの反対の極に送られた所望の信号を増大させるのみならず、さらに、チャンネルを伝播中に受信信号に加えられたライン雑音を増幅している。両方の雑音の合計は受信でのS/N比の限界になるであろう。増幅されたライン雑音がADC定量化雑音より十分に大きな場合、この雑音は、受信機中の信号/雑音比を制限するであろう(それは少なくとも12dB以上大きい場合に生じる)。このポイントからスタートする利得を増加させることはいずれの改善にも結びつかない。定量化雑音および増幅されたライン雑音でのパワーレベル(対数スケールでの)間の差が12デシベルより大きな場合、雑音の合計が増幅されたライン雑音に等しくなり、この観点から、受信における利得の増幅についての信号/雑音比に改善はみられないという仮定をすることができる。
【００４８】
図５の部分ａでは、11で示されたマージンは、増幅なしの受信時の受信で検出されたで信号/雑音比を示す。部分ａでの状況からスタートして、適した増幅(矢印12で示す)の後に、部分ｂで示した状況に到達する。参照番号14は、後で増幅される信号のレベルで参照番号15は増幅前の信号/雑音比を示す。
【００４９】
しかしながら、過度の増幅での状況からスタートが起きたなら(つまりNADC＋12Db−Nl neaより大きい(それは矢印13で示す))、部分ｃで示した状況に到達する。ここで参照番号16は、後で増幅される信号のレベルであり、一方、参照番号17は増幅前の信号/雑音比を示し、この信号/雑音比は、S/Nを制限する雑音が増幅されたライン雑音とほぼ等しいので、増幅がNADC＋12Db−Nl neaと正確に等しい場合、改善しない。
【００５０】
数式では、もし、Pr＜Usat なら、
理論的に G＝min(Usat−Pr, NADC＋12Db−Nl nea)
飽和無しでは  S/N ＝ (Pr＋G)−max(NADC,Nl nea＋G) ＝Pr−Nl nea;
もし G>NADC +12dB-Nl nea なら
S/N ＝ (Pr＋G)−max(NADC,nL NEA＋G)＝Pr −Nl nea.
【００５１】
より詳細な実施例として、下流へのチャンネルに対する自動利得制御は、ヘッドエンドキット１からユーザーキット２への送信能力を最大限にすることをねらっている。
【００５２】
下流へのリンクでは、ユーザーキット２の受信利得を調節する前にヘッドエンドキット１の送信で最大の可能な利得を設定する。これは、ヘッドエンドキット１による送信でなされた変化は、すべてのユーザーキット２に影響し、また、できるだけ大きな利得(これは法律で規制)を用いることは、最大の可能な範囲を達成するのに役立つからである。
【００５３】
ユーザーキットの受信機での利得は、前述したように調節され、つまり、オーバーフローすることなく、利用できる範囲内で最大パワー(送信能力を最大にする)を設定する。
【００５４】
前の目的を両方とも達成する自動利得制御アルゴリズムの可能な実行は、システムの様々な態様に対する制御に基づく:主に、オーバーフロー(この場合、受信機のADCでの飽和)の数は、ある時間窓の間に、およびイコライザーを去る信号の重みで生成される。時間窓でのオーバーフローの数が、あるしきい値より大きいと、S/Nを損なうので、受信利得が低下される。このしきい値が窓中で超過せず、そして、等価器の重みが前記を指示するなら、オーバーフローを生成せずに信号強度が増大され、受信利得が増大される。これらの２つのケースのどちらも当てはまらない場合、システムは最適のレベルにあり、アンプ利得を調整することは必要ない。すべての場合に、利得値モニタリング・システムは自動利得制御によって同じのばらつきの生成を回避するために使用される。さらに、受信利得の増大がS/Nを改善していないこと(最適値)を見るためにチェックされる。
【００５５】
他方では、下流へのチャンネルのための自動利得制御は、ヘッドエンドキット１における受信利得およびユーザーキット２における送信利得の両方を調節する。下流へのチャンネルでの自動利得制御に対して起こるのと同じ方法で、ユーザーキットでの送信利得を調節する前に、ヘッドエンドキット(このときは受信)における利得が調整され、固定される。これにより、飽和を回避して各キットとで良好な通信を可能にする。
【００５６】
ヘッドエンドキットにおける受信利得はライン雑音の関数に固定される。これについては、メインのヘッドエンドキットかヘッドエンドキットがこの雑音を測定し、増幅されたライン雑音がアナログ/デジタル変換器において12dB以上の定量化雑音を超えないように、利得が調節される。
【００５７】
ヘッドエンドキット１がこの測定を行える方法がある。次は二つの可能な実行である。
a. 情報を送信するユーザがいない場合、中央のキットは、ライン上の雑音を測定するためにDFTを使用する。
b. イコライザーの誤差電圧の重みから、チャンネルの特性の評価の作成が始められる。一方の端から送られたパワーが一定の値であるので、イコライザーのアルゴリズムによる誤差電圧はライン上の雑音のよい評価となる。
【００５８】
他方は、ユーザーキット２の送信アンプの利得制御も試みられる。この制御は開ループおよび閉ループで起こる。
・開ループ制御では、下流へのリンクでの受信パワーは、上流へのリンクにより、どれだけのパワーが送信されるべきかを推測するのに役立つ。
・閉ループ制御では、ヘッドエンドキット１がユーザーキット２から信号を受け取り、(それがADC中でオーバーフローを生成する場合と同様に)受信時にそのパワーを測定する。この測定から始まり、制御チャンネルを用いて(好ましくは制御メッセージを送ることにより)、ユーザーキット２が送信アンプ利得を増加させるか減少させるかを告げる。
【００５９】
上流へのチャンネルでの利得制御アルゴリズムの可能な実行例は以下の通りである。最初に、時間窓中のオーバーフロー数が測定され、そしてこの値がしきい値より大きい場合、イコライザーを去る値が、いくら利得が低減されるかを決定するために用いられる。
【００６０】
(ユーザーキットの送信時の利得またはヘッドエンドキットでの受信時の利得を)いくら低減するかを決定するために、イコライザーを去る情報に与えられた重みが、ユーザーキットによって送信された情報信号の結果としてオーバーフローが生成されていないか(この場合、ヘッドエンドキットは、ユーザーキットにその送信を低下させる指示をする)、または、増幅されたライン雑音によるものか(その場合、ヘッドエンドキット１は受信利得を低減する)を決定するために用いられる。利得を縮小する理由が存在しない場合、利得増加のみが起こる。オーバーフローが生成されていない場合、ユーザーキットで利得増加が起きる。
【００６１】
双方の場合において、発振を避けるために、利得の値をモニターすることが起きる。
【００６２】
時々(十分に大きい期間)、ラインは受信利得に対する固定値が正確であるかをチェックするためにモニターされ(衝動雑音が不適当な調節を引き起こすことがある)、それが正確でない場合はこの値が修正される。
【００６３】
自動利得制御は様々な内部ブロック中でオーバーフローを生成せずに、OFDMA(多重アクセス直交周波数分割)を適用することができるので特に重要である。この場合、ヘッドエンド１における受信利得はS/Nマージンを維持するために固定され、また、様々なユーザーが異なる周波数(異なるユーザからの信号は同じ信号に到達)で同時に送信しているので、ヘッドエンドにおける受信利得はこれらの各々に適応することができない。受信利得は最大に適合し、そして、固定された利得を備えたS/Nマージンを維持し、かつ起こり得るオーバーフローを低減するために、周波数領域にて、(DFTに続く)キャリア毎の処理が保証される。
【００６４】
上流および下流への両方のチャンネルの利得制御を最適化するために、対応する送信信号のキャリア毎の処理が保証される(減じられないキャリアをより大きく減衰させ、反対の場合も同様である)。更に、キャリア毎の処理は、次第に減衰させるために使用されることができ(その場合、減衰されたキャリアは通信で使用されるために継続される)、あるいは、他の通信システム(アマチュア無線のごとき)での使用に対し、または、他の通信施設に妨害する周波数に対し、法律によって使用が規制されているキャリアをも排除する。キャリアが減じられるか除去されるかの選択、および(この場合の)減衰の程度は、リアルタイムで各キットにおいて構築することができ、その結果、各瞬間でシステムのための設置基準に、およびシステムのための通信要求を満たす。これを実行する可能な形態は、送信時に決定された係数による各キャリアの増加を含むパワーマスクを使用することである。
【００６５】
他方、受信時、等イコライザー処理中に、浮動小数点中に平均化の重みがコード化され、その結果、FFTを去るときに、平均化の重みにより計算された指数で信号がスケール化される。受信信号にこれらの指数を掛けることによって、即ちスケーリング化することにより、わずかなビットを持つ仮数で動作することが可能になる。
【００６６】
図６は、電気ネットワーク上に対応する通信システム内の種々のヘッドエンドキット18用の論理的なトポロジィを示す。多数のヘッドエンドキット18の使用は、ユーザーキット２を加算したヘッドエンドグループ18の生成を許可し、その結果、これらの２つのキット間の独立した通信を保証でき、また、メインのヘッドエンドキット１に対して(電気ケーブル長による減衰の条件で)遠方に位置しているユーザーキットが通信できる。
【００６７】
メインのヘッドエンドキット１の通信およびヘッドエンドキット18の通信が、互いに邪魔をしないために、異なる周波数および(または)時間が両方の通信で使用される。ここに記述のシステムとの通信のために使用することができる周波数および時間のグループは、「リンク」と呼ばれる。ヘッドエンドキット18のグループおよびそれらのユーザーキット２により送信に道いられる各グループで時間および周波数が再使用され、つまり同じ時および周波数が使用され、その結果、１つのグループからの信号は妨げるか、あるいは他方のグループの信号によって妨害されるかもしれない。
【００６８】
発明の１つの実行では、「リンク」は、送信のために1〜5MHzの間に位置する周波数の利用から成り、別のものでは、5〜10のMhzの間で送信することから成る。すべてのキットは１つあるいはこれらのグループの周波数を用いた“リンク”を使用し、したがって互いに干渉してもよい。
【００６９】
メインのヘッドエンドキット１とユーザーキット２間の通信は、一つの「リンク」によって起こり、一方、ヘッドエンドキット18とそのユーザー間の通信は別の「リンク」によって生じており、そのために、２つの通信間の干渉を回避する。
【００７０】
これらのヘッドエンド18のグループは同じ「リンク」を共有する。すなわち、それらは同じ周波数および時間を使用して送信する。この理由のために、ヘッドエンド18およびそのユーザーキット２の信号は、別のヘッドエンドキット18およびそのユーザー２により干渉される。その逆も同じである。ヘッドエンドキット18のグループとユーザー２とを十分に離れて(電気ケーブル長または減衰の条件で)位置させるために、電気ネットワークのトポロジィを使用することができ、離れている(電線または希薄の長さでは)その結果、(上流および下流への)両方のチャンネルに送られた信号は高い干渉を引き起こさない。
【００７１】
これらの干渉するグループの存在により、ヘッドエンドキット18のグループおよびそれらのユーザーキット２の上流および下流へのチャンネルで、低減された信号/雑音比が生成される。
【００７２】
このポイントに関するこの発明のシステムでの新規性は、様々なヘッドエンドキット18のグループおよびそれらのユーザーキット２の共存が許可される形態である。このことを、我々は、主に送信パワーを制御する際に、根底としている。
【００７３】
図７は、２つの別個のキット(電気ライン上の)の物理的な接続例を示し、４つの異なる建物19〜22内のヘッドエンドキット18およびユーザーキット２の位置を示す。
【００７４】
自動利得制御を試みるために、ヘッドエンドキット18にユーザーキットによって送られた信号が到達すると仮定すると、長い距離を伝わり、そして、ネットワーク上のポイント(ここにそのグループのためにヘッドエンドキット18を接続する)を通過しなければならない。これは、電気的分配ネットワークのトポロジィで容易に達成される。例えば、図７で示されるように、ヘッドエンドキット18は、建物および建物内のユーザーキット２のための電気入力のポイントに位置することができる。ヘッドエンド18のグループとそれらのユーザーキット２間の共存は、特定のヘッドエンドキット18に取り付けられたすべてのユーザーキット２が、そのグループにない別のヘッドエンドキット18に達することができるように、このヘッドエンドキット18が接続するポイントを常に見逃すという事実に基づく。このために、私たちは、ヘッドエンドキット18間の減衰を測定し、ヘッドエンドキット18および/またはユーザーキット１間の情報を送る手段によって自動的にできるものを測定する。私たちが以前に見たように、この値はユーザーキットのための最大の送信パワーを調節する役目をする。
【００７５】
下流へのチャンネルで、近隣のヘッドエンドキット18の信号は、私たちのグループ中のヘッドエンドキット18からの信号と混じり合っているかもしれない。この干渉は、(M-QAMの中で変調されたおよそ1000のキャリアを備えたOFDM信号の分布統計は、実際に正常であるという事実に基づき)システムに追加的なホワイトガシアンノイズのタイプの雑音を導入する。ユーザーキットは(そのヘッドエンドキットおよび近隣のヘッドエンドキットの)両方の信号を受け取る。「干渉する」ヘッドエンドキット18の信号が、ユーザーキット２とそのヘッドエンド18の間の距離に比例して減じられている一方、私たちのグループのヘッドエンド18の信号は、ユーザーキット２からそのヘッドエンドキット18までの距離に比例して減じられる。「干渉」がライン上の雑音より大きな場合、S/Nの中の低下は主にこの妨害によって引き起こされるであろう。その結果、S/Nは信号のパワー(それは、両方のヘッドエンドキット18間で存在する減衰に正比例する)の間の違いになるであろう。
【００７６】
図８は、下流へのチャンネルに対し、ユーザーキット２を加えた異なるグループのヘッドエンド18の間の干渉を示す。ユーザーキット２によりそのヘッドエンドキット18から受信した信号の次の数式で与えられる。
Pr＝S2−Lu
S2 はヘッドエンドキット18により送信された信号強度、Lu は ヘッドエンドキット18およびユーザー２間に存在する距離によって主に生成された減衰である。一方、(他のグループのヘッドエンドキット18により送信された)干渉信号は次式で与えられる。
Pi＝S1−L−Lu
S1 は 他のグループのヘッドエンドキット18により送信された信号強度、L はヘッドエンドキット18間の減衰である。通常は、この干渉パワーは、ユーザーキットのADC受信機の定量化雑音より大きい。その結果、S/Nマージンは次式に示される。
S/N＝Pr−max(NADC, Pi)＝Pr−Pi＝S2−Lu−(S1−L−Lu)＝S2−S1＋L
【００７７】
ヘッドエンドキット18はすべて、(相互の干渉を持つためにおよび範囲を最大限にするために)最大のパワーで送信する。その結果、S/Nの最大の値は、ヘッドエンドキット間の減衰(L)と等しくなる。
【００７８】
２つ以上の「リンク」では、ヘッドエンドキット18がより大きな減衰を備えた他のグループを見ることができ、より大きな利得を持っているかもしれないので、ヘッドエンドキット18間の減衰は等しくない。この場合、メインのヘッドエンドキット１は、制御メッセージ(あるいは別のタイプのチャンネル制御)によって利得を調節するために応答可能である。
【００７９】
上流へのチャンネルに関して、目的は、ユーザーキット２を加えた別のグループの別のヘッドエンド18から来る信号が、電気的分配ネットワークでの背景雑音のレベルに比較できるパワーのレベルを有する、私たちのグループ(そのキットは同じ「リンク」に由来、つまり同じ時間および周波数を使用のものに由来)に到達させることである。
【００８０】
２つのパワーレベルが等しい場合、上流へのチャンネルでの許容できる低下であると考えられる、雑音フロアーを３dBの上回る増大が生成される。
【００８１】
結果として、ユーザーキット２は、他のグループのヘッドエンドキット18に到達する信号が、このヘッドエンドキット18に対して検出されたライン雑音以下かそれに等しくなることが確実となるように、送信利得を適応させなければならない。その検知は、各グループのヘッドエンド18で起こり、また、そのグループのユーザーキット２は制御メッセージ(あるいは別のタイプのチャンネル制御)を使用して通知される。したがって、その調節は閉ループ中の制御で起こる。これは、上流へのチャンネルの干渉が示された図９の中で実証されている。
【００８２】
ユーザーキット２は、パワーSで上流へのチャンネルへ信号を送信する。この信号は、減衰されてグループ(減衰L1)のヘッドエンドキット18に到達する。また、他のグループのヘッドエンドキット18に、ヘッドエンド18間に関係した減衰を加算(S-L1-L2)して到達する。S-L1-L2がライン上の雑音フロアーレベルにあるように、ユーザーキット２の送信を修正して、Sの値が調節されるので、この信号は他のグループ(それは同じ周波数および時間を再使用する)に対する雑音と考えられる。
【００８３】
パワー干渉は次式で与えられる。
Pi＝S−L1−L2
(PiがADCのような他の要因により引き起こされた雑音よりより大きい場合) N＜P1といえる。
【００８４】
結果を最適化するために、また、チャンネルが周波数に一定のレスポンスを持たないので、送信利得はキャリア毎に変化するに違いない。このことがコストを本質的に増加させるので、S/N値がほとんどないキャリアに比べ、より大きなS/N値を備えた多くのキャリア周波数をしばしば用いて、S/Nの評価平均を採用することができる。
【００８５】
これらの動作は、グループに対応するヘッドエンドキット18の中で起こり、そのグループの様々なユーザーキット２の利得を増加させられるべきか、減少させるべきか、または維持すべきかをどうか決定する。後で、それは、制御チャンネルにより(好ましくは制御メッセージにより)、ユーザーキット２にこの情報を伝える。この決定をとるために、それは、S/N評価値の重みが加えられた値およびこの評価の前の値を使用する。
【符号の説明】
【００８６】
１  ヘッドエンドキット
２  ユーザーキット
３  信号
４  出力信号
１８  ヘッドエンドキット
１９〜２２  建物
【図１】
0004143416.tif 000002
【図２】
0004143416.tif 000003
【図３】
0004143416.tif 000004
【図４】
0004143416.tif 000005
【図５】
0004143416.tif 000006
【図６】
0004143416.tif 000007
【図７】
0004143416.tif 000008
【図８】
0004143416.tif 000009
【図９】
0004143416.tif 000010