(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同時に複数の異なるキャリアすなわちトーンを使用するマルチキャリア通信システムにおいてビットロードの計算を提供する方法であって、キャリアの信号対雑音比ＳＮＲを測定すること、およびＳＮＲに基づいて、それぞれのキャリアにロードすべき、すなわち割り振るべき関連するビット数を決定することを含み、
ａ）所定数のキャリアを含むことができる周波数帯幅を有するスライディングウィンドウを提供するステップと、
ｂ）前記スライディングウィンドウを、前記キャリアの周波数に対して、前記スライディングウィンドウの複数の位置を通過し、前記キャリアの周波数スペクトルにわたり移動させるステップであって、前記移動は、移動後、少なくとも１つの新しいキャリアが、現在の位置のスライディングウィンドウ内に配置され、現在のスライディングウィンドウ位置の直前のスライディングウィンドウ位置におけるスライディングウィンドウ内には配置されていなかったように行われ、
前記スライディングウィンドウが所定数のキャリアを含み、かつビットロードの対象となる新しいキャリアとして前記スライディングウィンドウ内に配置されることとなる少なくとももう１つのキャリアがある場合、前記スライディングウィンドウの移動が、新しいキャリアをその周波数境界の一方で前記スライディングウィンドウに入れるとき、前記スライディングウィンドウ内にすでにあるキャリアが他方の周波数境界で前記スライディングウィンドウを離れるように行われるステップと、
ｃ）前記スライディングウィンドウの位置ごとに、それぞれの前記少なくとも１つの新しいキャリアに対しビット割振りを決定するステップと、
ｄ）前記現在のスライディングウィンドウ位置について前記スライディングウィンドウにわたる前記キャリアの所定の平均パワースペクトル密度閾値ＴＰＳＤが遵守されていない（従ってそれを上回る）場合は、少なくとも１ビットを犠牲にして、パワースペクトル密度を低減するために、前記スライディングウィンドウ内の少なくとも１つのキャリアを選択するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの新しいキャリアとは異なる少なくとも１つの選択されたキャリアについてビット数が１だけ低減され、それに伴って前記選択されたキャリアのパワーが対応して低減される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つのキャリアの選択が、他のキャリアの使用可能なパワースペクトル密度の低減および前記他のキャリアのパワースペクトル密度の低減から利益を得られるはずの後続のスライディングウィンドウ位置の数と比較して、前記キャリアの使用可能なパワースペクトル密度の低減と、前記キャリアのパワースペクトル密度の低減から利益を得られるはずの後続のスライディングウィンドウ位置の数との間のトレードオフに従って達成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
平均ＰＳＤを低下させるために、１ビットが、前記スライディングウィンドウ内の他のキャリアから前記新しいキャリアに移され、前記他のキャリアが、取り除かれた１ビットのために前記他のキャリアから取り除かれるパワーが１ビットのために前記新しいキャリアに追加されるパワーより大きくなるように選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スライディングウィンドウを移動する前記ステップが、周波数の低いトーンから周波数の高いトーンへの方向の動きを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記スライディングウィンドウ幅が、すべてのキャリアの周波数範囲に等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記スライディングウィンドウ幅が、前記すべてのキャリアの前記周波数範囲より狭い、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのキャリアの選択が、他のキャリアの使用可能なパワースペクトル密度の低減および前記他のキャリアのパワースペクトル密度の低減から利益を得られるはずの後続のスライディングウィンドウ位置の数と比較して、前記キャリアの使用可能なパワースペクトル密度の低減と、前記キャリアのパワースペクトル密度の低減から利益を得られるはずの後続のスライディングウィンドウ位置の数との間のトレードオフに従って達成されるステップと、
平均ＰＳＤを低下させるために、１ビットが、前記スライディングウィンドウ内の他のキャリアから前記新しいキャリアに移され、前記他のキャリアが、取り除かれた１ビットのためにそのキャリアから取り除かれるパワーが１ビットのために前記新しいキャリアに追加されるパワーより大きくなるように選択されるステップとをさらに含み、
前記スライディングウィンドウを移動する前記ステップが、周波数の低いトーンから周波数の高いトーンへの方向の動きを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
請求項１の諸ステップを実行可能である手段を備える、ビットロードの計算を提供可能であるモデム。
【請求項１０】
ａ）所定数のキャリアを含むことができる周波数帯幅を有するスライディングウィンドウを提供するステップと、
ｂ）前記スライディングウィンドウを、前記キャリアの周波数に対して、前記スライディングウィンドウの複数の位置を通過し、前記キャリアの周波数スペクトルにわたり移動させるステップであって、前記移動は、移動後、少なくとも１つの新しいキャリアが、現在の位置のスライディングウィンドウ内に配置され、現在のスライディングウィンドウ位置の直前のスライディングウィンドウ位置におけるスライディングウィンドウ内には配置されていなかったように行われ、
ｃ）前記スライディングウィンドウの位置ごとに、それぞれの少なくとも１つの新しいキャリアに対しビット割振りを決定するステップと、
ｄ）前記現在のスライディングウィンドウ位置について前記スライディングウィンドウにわたる前記キャリアの所定の平均パワースペクトル密度閾値ＴＰＳＤが遵守されていない（従ってそれを上回る）場合は、少なくとも１ビットを犠牲にして、パワースペクトル密度を低減するために、前記スライディングウィンドウ内の少なくとも１つのキャリアを選択するステップと
を実行可能である手段を備え、
前記少なくとも１つの新しいキャリアとは異なる少なくとも１つの選択されたキャリアについてビット数が１だけ低減され、それに伴ってそのキャリアのパワーが対応して低減され、
前記少なくとも１つのキャリアの選択が、他のキャリアの使用可能なパワースペクトル密度の低減および前記他のキャリアのパワースペクトル密度の低減から利益を得られるはずの後続のスライディングウィンドウ位置の数と比較して、前記キャリアの使用可能なパワースペクトル密度の低減と、前記キャリアのパワースペクトル密度の低減から利益を得られるはずの後続のスライディングウィンドウ位置の数との間のトレードオフに従って達成され、
平均ＰＳＤを低下させるために、１ビットが、前記スライディングウィンドウ内の他のキャリアから前記新しいキャリアに移され、前記他のキャリアが、取り除かれた１ビットのために前記他のキャリアから取り除かれるパワーが１ビットのために前記新しいキャリアに追加されるパワーより大きくなるように選択され、
前記スライディングウィンドウを移動する前記ステップが、周波数の低いトーンから周波数の高いトーンへの方向の動きを含む、
請求項９に記載のモデム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、参照によりここに組み込まれる優先権出願第ＥＰ０２３６０００１．８号に基づくものである。
【０００２】
本発明は、同時に複数の異なるキャリア（ａ  ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｃａｒｒｉｅｒｓ）（＝トーン）を使用するマルチキャリア通信システムにおいてビットロードの計算を提供する方法であって、キャリアの信号対雑音比（ＳＮＲ）を測定すること、およびＳＮＲに基づいて、それぞれのキャリアにロードすべき（割り振るべき）関連するビット数を決定することを含む方法に関する。
【０００３】
本発明はまた、装置、特にモデムに関する。
【０００４】
【従来の技術】
本発明の技術分野は、マルチキャリアシステムにおけるビットロード（またはビット割振り）の計算である。
【０００５】
こうした計算は、例えば、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ：非対称デジタル加入者回線）、またはＶＤＳＬ（Ｖｅｒｙ  ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ：超高速デジタル加入者回線）のポイントツーポイント接続の初期化中に使用される。以下では、知られている１つの形式、すなわち、離散マルチトーン（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ＭｕｌｔｉＴｏｎｅ：ＤＭＴ）変調を使用したものについて説明する。ただし、本発明はＤＭＴに限定されるものではない。ＡＤＳＬ、およびＶＤＳＬはマルチキャリアシステムである。
【０００６】
マルチキャリアシステムは、多数の（直交）狭帯域キャリアないしトーンに関するデータを変調する。各キャリアないしトーンは、マルチキャリアシンボルの持続時間中にＱＡＭコンステレーションポイントとしてのＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直交振幅変調）で変調される。次いで、送信器ですべてのキャリアが合計されて完全なシンボルを構築する。そのキャリアは、受信器で分離され復調される。ＤＭＴシンボルの変調および復調は、それぞれ、逆高速フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＩＦＦＴ）および高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）を使用することによって、非常に効率よく行うことができる。
【０００７】
ＤＭＴベースのＡＤＳＬ（非対称デジタル加入者回線）では、これについては標準が存在するのであるが、２５６のキャリアが１．１０４ＭＨｚの周波数帯域にまたがるけれども、すべてのキャリアを使用することはできない（トーン６未満では、帯域幅は、一般電話システム（ＰＯＴＳ）用に取ってあり、キャリア（トーン）の幾つかはアップストリームに、また幾つかはダウンストリームに使用される）。全スペクトルにわたる平均パワースペクトル密度（Ｐｏｗｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｄｅｎｓｉｔｙ：ＰＳＤ）が「ＰＳＤマスク」に適合するように、ＡＤＳＬのビットロードを行う必要がある。さらに、ＰＳＤマスクの上でリップル（２．５ｄＢ）が許容される。ＰＳＤは、ある特定の周波数範囲内のキャリアのパワー（例えばワットで測定）の合計をその周波数範囲の幅（例えばＨｚで測定）で割った値である。
【０００８】
ＤＭＴベースのＶＤＳＬ（超高速デジタル加入者回線）では、従うべき（ｂｉｎｄｉｎｇ）標準はまだ存在しないが、専門家らは、１２ＭＨｚまでの周波数帯域にまたがる、２７８３までのキャリアを使用できるという、基準に基づいて研究をしている。トーン間隔は、４．３１２５ｋＨｚ（ＡＤＳＬと同じ）である。従って、１００ｋＨｚの周波数帯域は、隣接トーンからそれぞれ４．３１２５ｋＨｚだけ離れた異なる２３のトーンをカバーする。１００ｋＨｚのこの帯域は、以下に記載する本発明の好ましい変形形態で、ある役割を果たしている。ＶＤＳＬの場合、上記のリップルも許容される。ＡＤＳＬのビット割振りないしビットロードは帯域全体に対して行うことができるのに対して、ＶＤＳＬの場合は、次の理由のために別の問題がある。つまり、ＡＤＳＬのようにＰＳＤ要件（キャリア周波数の全スペクトルにわたる最大パワーおよび平均ＰＳＤは上回れない）を満たすだけでは十分ではなく、その要件に加えて、１００ｋＨｚにわたるＰＳＤ平均が所定の限界内になければならず、キャリア周波数範囲内の可能などの位置にある１００ｋＨｚの幅の範囲またはウィンドウの各位置についてそうでなければならない。これは、ＶＤＳＬでは、周波数ウィンドウの任意の位置について、１００ｋＨｚ平均基準を満たさなければならないことを意味する。従って、ＡＤＳＬのビット割振りの方法が必ずしもＶＤＳＬの場合に当てはまるとは限らない。
【０００９】
システム起動時に、回線を介してｘＤＳＬ（ＡＤＳＬおよびＶＤＳＬを含む）システムでデータを伝送できるようになる前に、初期化手順が実行され、回線の各端部にあるモデムを初期化する。各モデムは、送信部と受信部を含む。一方のモデムは、他方のモデムが受信すべきキャリアである１組のキャリアを使用し、前者のモデムは、送信に使用するキャリアとは異なる１組のキャリアを受信に使用する。初期化中に実行すべき他の処置に加えて、各モデムは、その受信部で各キャリア周波数のＳＮＲ（信号対雑音比）を測定する。
【００１０】
ｘＤＳＬスペクトルのキャリアごとに、測定されたＳＮＲに従って、送信器と受信器の間で移送できる最大ビット数を決定するためにビットロードの計算が行われる。ＶＤＳＬの場合、１つのキャリアに最大１５ビットが許容される。ビット割振りの目的は、許容される最大パワーおよび平均ＰＳＤをもちろん上回ることなく、特定の周波数帯域でビット数を最大にすることである。
【００１１】
特に、異なるキャリア周波数のＳＮＲを測定するモデムは、あるパワーで送信され、ビットがロードされたキャリア周波数を知られている方法で他方のモデムから受信することができる。キャリアは、ｘＤＳＬポイントツーポイント接続の２つのモデムを接続する回線に、元の相対的に低い周波数、例えば４．３１２５ｋＨｚでは現れず、その回線（通常は銅線）を介して送信するために、キャリア周波数がより高い周波数範囲にシフトされていることを理解されたい。
【００１２】
知られているＳＮＲ測定を実行するモデムでは、最初は、（好ましくは）キャリアごとのＳＮＲが測定され、メモリに格納される。その後、ビットロードが計算される。特定のキャリアのＳＮＲが高ければそれだけ多くのビットをロードすることができる。
【００１３】
以下の説明では、電力（例えばワットで表される）に２を掛ける、あるいはそれを２で割ることは、それぞれ＋３ｄＢおよび−３ｄＢのステップに必ずしも正確に対応しているとは限らず、より正確な値は、専門家らには知られているように、それぞれ＋３．０１０３ｄＢおよび−３．０１０３ｄＢであることに注意されたい。正確な値は、（＋／−）１０×ｌｏｇ２（ｄＢ）である。従って専門家は、必要に応じて、説明を簡単にするためにここで使用する３ｄＢの倍数（例えば９ｄＢ−６ｄＢ−３ｄＢ）のステップを、より正確な値の代わりに使用する。
【００１４】
９ｄＢのＳＮＲの場合は通常３ビットを、６ｄＢのＳＮＲの場合は通常２ビットを、３ｄＢのＳＮＲの場合は通常１ビットをロードできると想定した場合、６．５ｄＢのＳＮＲの場合は同様に２ビットのみをロードすることができ、２ビットに必要なＳＮＲの最小値を０．５ｄＢだけ上回る。こうした場合に、ＳＮＲが、（この例で）必要な６ｄＢのＳＮＲに（技術的に妥当な近さで）近づくように、キャリア周波数を送り出す増幅器のパワーを低下させることが知られている。従って、このキャリアのパワーおよび平均ＰＳＤ（パワースペクトル密度）は、できるだけ低く保持される。これは、ビット割振りでは通常のやり方である。別の場合、あるキャリアで８．５ｄＢのＳＮＲが測定されれば、同様にこのキャリアに対しては２ビットしかロードすることができない。その理由は、３ビットに必要な９ｄＢのＳＮＲには達しないためである。最後に述べたキャリアのパワーを、９ｄＢのＳＮＲに達し、従ってわずか２ビットではなく３ビットをロードできるように、増強（すなわち増大）させることも今では知られている。しかし、こうした処置では、最大限に許容される平均ＰＳＤを上回ることがある。
【００１５】
キャリアからビットを取り除くこと自体は、技術的観点から、そしておそらくノイズの変動を考慮した若干の安全性を含め、キャリアのパワーが、そのパワーおよびＳＮＲが減じられたビット数に対してぴったりで十分となるように減少されない場合、ＰＳＤ又は平均ＰＳＤに影響を与えない。ビット数が増加され、この場合にパワーがそれに応じて増大されるのであれば、同じことが当然に当てはまる。キャリアのビット数の変更によるキャリアのパワーのこの増減についてはこれ以上説明しないが、当然ながらパワーのこうした修正は、いかなる場合でも、好ましくはビット数の変更時に近い時点で行われるべきである。従って、ここでの説明およびビットの割振りに関する計算では、キャリアは、そのキャリアの現在のビット数に対してぴったりで十分なＳＮＲを有すると見なされる。
【００１６】
キャリアは、全体的にオミットされる、すなわち、そのパワーおよびビット数が０に設定されることがある。キャリアの周波数が強いノイズを受ける場合、またはキャリアが他のサービスとの干渉を引き起こす可能性がある場合にこうしたことが起こり得る。
【００１７】
２つのモデムのキャリアごとにビットロードを計算した後、および必要に応じて、キャリアパワーをどのようにして増強（増大）させるか、またはどのように低下させるかを計算した後、どのビットロードとパワーを有するどのキャリアが使用されることとなるかを他方のモデムに指示するために、キャリアごとのビットロードおよびパワーのデータまたはテーブルを、他方のモデムと交換する。
【００１８】
ＡＤＳＬの場合、すべてのキャリアについて、可能なすべてのビット数および対応するパワーが計算され、（割り振られた最大ビット数を送出する）最適な組み合わせが選択されるという原理を使用する、全体的な（全帯域幅にわたる）最適化が知られている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
知られているシステムでの計算プロセスは、特に、（ＡＤＳＬと比較して）ＶＤＳＬでは多数のキャリア数を考慮に入れた高度な計算作業を要するため、今日のモデムで使用されている一部のプロセッサでは提供できない高い処理速度が必要となる。
【００２０】
あまり複雑ではなく、従って、知られているモデムで今日使用されているような相対的に低い計算能力を有する計算エレメント（デジタルプロセッサ）で実行できる計算方法を見つけることが有用となる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、高い計算作業を必要としない、簡単、かつビット割振りを実行するのに効率の良い方法を提供することである。さらに、ビット割振りのこうした方法によって計算された結果は、実際に使用可能でなければならない。つまり、はるかに多くの計算作業を要する複雑な計算によって取得可能なビット割振りの正しい結果からかけ離れていないものでなければならない。計算に非常に長い時間を費やすことは回避すべきである。
【００２２】
この目的は、前記方法が、
ａ）所定数のキャリアを含むことができる周波数帯幅を有するスライディングウィンドウを提供するステップと、
ｂ）前記スライディングウィンドウを、前記キャリア周波数に対して、前記ウィンドウの複数の位置を通過し、前記キャリアの周波数スペクトルにわたり移動させるステップであって、前記移動が、移動後、少なくとも１つの新しいキャリアが、現在の位置のウィンドウ内に配置され、現在のウィンドウ位置の直前のウィンドウ位置におけるウィンドウ内には配置されていなかったように行われ、
前記ウィンドウが所定数のキャリアを含み、かつビットロードの対象となる新しいキャリアとして前記ウィンドウ内に配置されることとなる少なくとももう１つのキャリアがある場合、前記ウィンドウの移動が、新しいキャリアをその周波数境界の一方で前記ウィンドウに入れるとき、前記ウィンドウ内にすでにあるキャリアが他方の周波数境界で前記ウィンドウを離れるように行われるステップと、
ｃ）ウィンドウの位置ごとに、それぞれの少なくとも１つのキャリアに対しビット割振りを決定するステップと、
ｄ）前記現在のウィンドウ位置について前記ウィンドウにわたるキャリアの所定の平均パワースペクトル密度閾値（ＴＰＳＤ）が遵守されていない（従ってそれを上回る）場合は、少なくとも１ビットを犠牲にして、パワースペクトル密度を低減するために、前記ウィンドウ内の少なくとも１つのキャリアを選択するステップと
を含む、本発明の第１の側面に従って達成される。
【００２３】
本発明の利点は、１つ（または少数）のキャリアだけについてウィンドウの各位置ごとにビット割振りを計算すればよいので、計算プロセスが比較的簡単になることである。上記のＴＰＳＤは、ここでは許容可能ＰＳＤとも呼ばれる。
【００２４】
本発明は、ＶＤＳＬに関するものであるが、本発明を、他のマルチキャリアシステム、例えばＡＤＳＬに適用することも可能である。ここでは、ＶＤＳＬについてさらに本発明を説明する。その後、ＡＤＳＬへの応用例について説明する。
【００２５】
上記の形式のＶＤＳＬの場合、少なくとも、ビット割振りの所謂「開始期間」（後述）の後に、１００ｋＨｚ幅のウィンドウが存在する。この状態ではウィンドウ内に２３のキャリアがある。
【００２６】
ウィンドウの各「シフト」の後、すなわち、ビット割振りの計算中に考慮されるキャリア周波数の周波数範囲のそれぞれの変更の後、少なくとも１つの（ただしウィンドウ内のキャリアよりはるかに少ない）「新しい」キャリアが、ウィンドウの移動方向に向かう側でウィンドウに入り、もう一方の側で、（新しいキャリア数と）同じ数のキャリアがそのウィンドウを離れる変形形態も本発明に属する。新しいキャリアでは、ビットロードが計算される。
【００２７】
以下、ウィンドウの各シフトの間、新しい１つのキャリアだけがそのウィンドウに入り、１つのキャリアがそのウィンドウを離れる、本発明の変形形態について説明する。こうした変形形態では、複数の新しいキャリアを計算する場合より計算が容易である。これによって、必要な計算能力がすでに低減する、あるいは、別の観点からみると、ある特定のプロセッサを使用したときに必要な計算時間が低減する可能性がある。正確に１つのキャリアがウィンドウを離れるという記述の例外は、ビット割振りの「開始時期」を指し、これについては後述する。本発明は、ウィンドウのシフトごとに唯一つの新しいキャリアを伴う例について、更に説明される。
【００２８】
この場合、今述べたように、ウィンドウ内の新しいキャリアのみに対して、そのキャリアについてすでに知られているＳＮＲを使用して、ビット割振りを（部分的にＳＮＲ／ビット数の関係を含む表を読み取ることによって）計算する。さらに、このキャリアのＳＮＲが、計算されたロードすべきビット数に正確に一致するかどうか、まだ使用されていない余分なＳＮＲ（割り振られたビットに必要なそのＳＮＲを上回る過剰なＳＮＲ）が存在するかどうか、あるいは、キャリアのパワーを増強させることによって、さらなるビットをキャリアにロードすることが可能であるかどうかをチェックする。
【００２９】
本発明は、新しいキャリア以外のキャリアを、これらの他のキャリアのパワーまたはこれらの他のキャリアにロードされたビットが増大するという意味で、変更することが可能となる変形形態をカバーする。これによって、以前に計算され、例えば、現在のウィンドウ位置に対して５ないし１０のキャリア距離だけ後方にシフトされたあるウィンドウ位置が、許容可能な上限を上回る平均ＰＳＤを有する場合があるという結論になるであろう。こうした状況を修正するために、前の位置、および可能なすべての位置の再計算が必要となることになる。従って、反復に追加の計算時間を要することになる。反復を少なくすればそれだけ、計算が速くなる。
【００３０】
従って、本発明の好ましい変更形態では、ビット数および／またはそれぞれのキャリアのパワーを低減するという意味でのみ、現在のウィンドウの新しいキャリア以外のキャリアに何らかの変更を加えることができる。このような方法では、前のウィンドウのＰＳＤが平均ＰＳＤの許容された限界を上回る危険性がない。
【００３１】
これには、反復が除かれるため、ウィンドウをある一方向のみに移動することができ、プロセスが比較的迅速に進み、計算時間が、したがって初期化に必要な時間が前もって比較的よくわかるという利点がある。
【００３２】
ウィンドウの移動の方向がある役割を果たす。上り方向は、よりよく機能する。図の左から右（すなわち周波数のより低い方からより高い方）へ移動するウィンドウの位置ごとに、そのウィンドウ内の新しいキャリア、すなわち一番右のキャリアのみのビット割振りを選択する必要がある。その他のトーン（２２のトーン）のビットは、すでに割り振られている。それらは、ここで説明するように修正することができる。
【００３３】
新しいキャリアに関しては、キャリアのパワーまたはビット数を変更できる方向に制限はない。この新しいキャリアが増強され、そのビット数が増加された場合、これが最後に計算されたウィンドウ（新しいキャリアが存在しないウィンドウ）のＰＳＤに影響を与えることはない。新しいキャリアのパワーおよびビット数の上記の増加と同等またはそれ以上の、負の向き（新しいキャリア以外のキャリアのビット数を低減させ、それに応じてそのキャリアのパワーを低減させる）の対応する修正が、現在のウィンドウのその他のキャリアのいずれか１つに適用された場合、これは、前のウィンドウの平均ＰＳＤを増大させないという事実に鑑みれば、問題とはならない。
【００３４】
本発明によって、ビット数を新しいキャリアに割り振るための異なる戦略が可能となる。例えば、新しいキャリアに割り振ることができるビット数は、少なくとも以下の２つの状況に依存する。
ａ）割り振られるビットは、新しいキャリアのＳＮＲに依存する。最初に考慮されるＳＮＲは、ビットの割振り前にそのキャリアについて測定されたＳＮＲであることが好ましい。そのＳＮＲは、新しいキャリアのパワーを増減することによって変更することができる。
ｂ）新しいキャリアのパワーおよびＰＳＤは、遵守すべきマスクまたは遵守すべき類似の規則によって指定されるあるパワーを上回ることはできない。また、適用可能な標準または規則に従って、特定のウィンドウ幅内の平均ＰＳＤを上回ることもできない。
【００３５】
ビット割振りの最適条件を見つけるために、もともと測定されたＳＮＲを考慮して許容され得るよりも多くのビットを、少なくとも幾つかの場合、新しいキャリアに割振ることは有利であると考えられる。これは、以下の新しいキャリアへの「仮の」ビット割振りを含む。すなわち、ＳＮＲを考慮して、使用可能なＳＮＲが割振り可能なビット数の方に近い場合（すなわちＳＮＲが必要なＳＮＲよりわずかに高い場合）、上記のビット数が割り振られる。使用可能なＳＮＲが、必要なＳＮＲを１．５ｄＢ未満だけ上回る場合、上記のアクションを行うと決めることができる。ＳＮＲが次に多いビット数（しかしＳＮＲは十分ではないため、割り振ることはできない）の方に近い場合、もう１つビットが割り振られ、従って、現在のＳＮＲは十分ではなく、キャリアのＳＮＲを増加させるために新しいキャリアの割り振られたビット数およびパワーを増加（または増強）する必要がある、。本発明は、キャリアの元のＳＮＲを考慮して許容可能なビット数に加えて、１ビットだけの追加ではなく、複数ビットを割り振ることができる変形形態も含む。ただし、説明を簡単にするために、以下では、１ビットのみの追加を考慮する。
【００３６】
使用可能なＳＮＲが必要なＳＮＲより１．５ｄＢ以下低い場合、さらに１ビットを追加すると決めることができる。しかし、本発明を実施する場合、異なるビット数に対して、必要な２つのＳＮＲ値の中間でこの決定の境界を逸脱することが可能となる。特に、新しいキャリアにさらなるビットの追加を試みることが常に可能である。
【００３７】
新しいキャリアへのビットの仮の割振りをした後、この方法は、遵守すべき限界、例えば、新しいキャリアのパワーおよび平均ＰＳＤに対しての限界が遵守されているかどうか、すなわちその限界を超えないかどうかを計算する。この計算は、この方法では、許容される限界を上回ることなく新しいキャリアによって追加することができる追加の平均ＰＳＤの量をすでに計算しているので、本発明の範囲内で前もって行うこともできる。
【００３８】
仮に割り振られた新しいキャリアのビット数（新しいキャリアのパワーの対応する変更の後に必要な場合）が、上記の状況を考慮して許容可能である場合、本発明の変形形態によれば、上記の新しいキャリアへのビットの割振りが終了したとみなされ、割り振られたビット数および新しいキャリアのパワーが格納され、さらに新しいキャリアが使用可能な場合はウィンドウが移動される。
【００３９】
そのようなビットの仮割振りの結果、新しいキャリアがその新しいキャリアに対して許容可能なパワー又はＰＳＤを上回る場合、その新しいキャリアのビット数とパワーは１ビット減少され、その新しいキャリアそのもののパワーが許容限界を超えないという事実に至るだろう。しかし、平均ＰＳＤを上回る可能性は依然として存在する。
【００４０】
平均ＰＳＤを上回る場合、許容された平均ＰＳＤを確実に超えないようにするために、新しいキャリア以外の別のキャリアを１ビットだけ減らすステップとキャリアの関連するパワーを減らすステップの少なくとも一方を実行する。
【００４１】
ａ）ａ１）新しいキャリアがウィンドウに入ってきた後、およびその知られているＳＮＲを考慮して新しいキャリアに割り振るべきビット数を決定した後、平均ＰＳＤを上回るかどうかをチェックする。このチェックは、本発明の範囲内では、新しいキャリアのないウィンドウ内のキャリアを考慮に入れる前に、およびビット数を割り振る前に、新しいキャリアを含む許容される平均ＰＳＤを上回ることなく、新しいキャリアに割り振ることができる可能な限り高いビット数をチェックすることができる。
ａ２）平均ＰＳＤを超えない場合、さらに１ビットの追加（当然そのキャリアのパワーの増大が伴う）が試行される。本発明では、複数のビットを新しいキャリアに追加することを排除しない。
【００４２】
ｂ）新しいキャリアの、前のパラグラフａ１に従って最初に割り振られたビット数（または前のパラグラフ２ａに従って、さらに追加された１ビット）だけ許容可能な平均ＰＳＤを上回る場合、本発明の方法の変形形態では、１ビットの「交換」を試行する。つまり、ウィンドウ内のあるキャリア（新しいキャリアではない）から、１ビット（および対応するパワー）が取り除かれ、１ビット（および対応するパワー）が新しいキャリアに追加される。最初のキャリアは、取り除かれた１ビットのためにそのキャリアから取り除かれたパワーが、追加される１ビットのために新しいキャリアに追加されるパワーより大きくなるように選択される。（こうしたキャリアを見つけることができれば）１ビットが取り除かれるキャリアのパワーの低減は、さらにもう１ビットを割り振る新しいキャリアのパワーの必然的な増大より大きいため、この処置によって、平均ＰＳＤは、おそらく十分に低減されて許容値内に収まる。２つのキャリアがそれぞれ、（交換の前に）例えば５ビットを有しており、新しいキャリアがその他のキャリアより低いノイズレベルを有している場合、その他のキャリアから１ビットを（それに伴うパワーとともに）取り除くことによって、新しいキャリアに必要な追加パワーより多くの平均ＰＳＤが低減され、従って平均ＰＳＤが低減する。２つのキャリアが同じノイズレべルを有している場合、次の規則を適用することができる。ビットが取り除かれるキャリアは、新しいキャリアより少なくとも２ビット多く有していなければならない。上記のことから当然、新しいキャリアのノイズレベルが他のキャリアより高い場合、その他のキャリアは、いずれの場合でも、１ビットの交換を可能にして平均ＰＳＤを低減するために、新しいキャリアのビット数３つまたはそれ以上上回るビットを有していなければならないことになる。
【００４３】
利点は、割り振られたビット数が、この交換の処置によっては低減しないことである。
【００４４】
ｃ）さらに、このようにして平均ＰＳＤを許容値に収めるために、１ビットを新しいキャリアに追加することなく、少なくとも１つのキャリア（新しいキャリアではない）を１ビットだけ低減することが可能となる。
【００４５】
ｄ）トレードオフを使用して、変形形態ｂまたはｃ（さらに後述）の場合に１ビットだけ低減する「最適な」キャリアを見つけることが好ましい。
【００４６】
ｅ）新しいキャリアのビット数が段階的に減少され、必要な場合には０となる。この処置によって、ウィンドウ内の平均ＰＳＤを許容値に低減することが可能となる。
【００４７】
上記の可能性は、現在の見解によれば、ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）の順序で実行することが好ましい。この方法をできるだけ迅速に実行するために、平均ＰＳＤの許容可能値に達するとすぐに、しかし好ましくはａ２が試行される前でなく、プロセスが終了し、それにも関わらず、より複雑で、そしておそらく、より時間のかかるビット割振り方法によって取得可能な最適な結果からかけ離れない「適切な結果」を得ることが好ましい。
【００４８】
このために、ビット数に関して、および／またはキャリアパワーに関して、ウィンドウ内のどのキャリアを低減することができるかをチェックする必要がある。パワーおよび／またはビット数の低減だけが適切に行われた場合、キャリアおよび／またはウィンドウの最後のキャリアのビットパワーの増加が補償され、ウィンドウにわたるＰＳＤは、許容可能なレベルを超えない。
【００４９】
本発明の好ましい変形形態では、新しいキャリア以外のどのキャリアが、パワーおよび／またはビット数を低減するのに最適であるかを見つけるための方法ステップ（および本発明による装置における手段）を提供する。減分すべき最適なトーンを選択するための基準が定義されている。この基準は、使用可能なＰＳＤの低減と、このＰＳＤの低減から利益を得る後続のウィンドウ位置の数との間の、すなわち、図２に示すＭａｘ（Ａ（Ｊ１），Ａ（Ｊ２））の間のトレードオフである。例えば、新しいキャリア以外の、パワーまたはビット数を変更すべきキャリアが、ウィンドウの左側境界に近接するか、極端な場合は２番目のキャリアであるときは、このキャリアのパワーの低減が、そのウィンドウの次のシフト時に、そのウィンドウ内に入るその１つ次のキャリアのみに影響を与えることができる。これは、上記の次のキャリア以外のキャリアを、上記の２番目のキャリアといっしょに同じウィンドウ内に配置することができないためである。変更すべきキャリアが新しいキャリアに比較的近接している場合、このキャリアのパワーの低減は、非常に多くのさらに新しいキャリアに影響を与えることができる。さらに、パワー低減のためのキャリアが見つけられ、そのキャリアに対して低減が大量になされることができる場合には、パワーの低減が小さくて一つのさらなるキャリアのみがこの減少から利益を得ることができる場合に比べて、まだウィンドウ内に入っていない多数のさらなるキャリアがそのキャリアによって影響を受けることができる。これに関連する利点は、現在のウィンドウ内の１つのキャリアのパワーの低減が、そのウィンドウ内にまだ配置されていないもう１つのキャリアのパワーの増大を可能にすることである。
【００５０】
例えば、現在の位置の直前のウィンドウ位置内において、そのウィンドウの左端（低周波数端）にあるキャリアのパワーが低い場合、現在の位置（そのキャリアはもはやそのウィンドウ内にはない）内において平均ＰＳＤは、その前のウィンドウと比べて増大されるかもしれず、許容されるより著しく高くなることがある。次に、現在のウィンドウ内にある新しいキャリアのビット数が、知られているＳＮＲに基づいて計算され、ビット数とＳＮＲとの間の適切な相関関係をもつように、そのキャリアのパワーが低減された場合、そのパワーは、それでもなお、このように高くなることができ、許容される平均ＰＳＤが上回ることがある。
【００５１】
スライディングウィンドウという用語は、本発明によれば、上述したようにモデムの初期化中に、キャリアの周波数がウィンドウの実際の位置にあるウィンドウ内にある、そのような周波数のみがビットの割振り中に考慮に入れられることを表すと理解されたい。ＳＮＲのこうした測定が行われ、この上記のウィンドウの位置に対してビット割振りが計算された後、そのウィンドウ内にはない新しい位置の直前のウィンドウの位置内にあった少なくとも１つの「新しい」キャリアが、そのウィンドウ内に入り、そのキャリアのもう一方の側でそれぞれの数のキャリアがそれぞれそのウィンドウを離れるまで、そのウィンドウが「シフト」、すなわち「移動」される。新しい正確に１つのキャリアが新しい位置のウィンドウに入り、次にＳＮＲの測定が行われ、次にビット割振りが行われ、以下同様に行われることが好ましい。
【００５２】
本発明者らは、ウィンドウの「移動」の最適な方法は、（反復を避けるために）一方向に連続しており、さらに、最適な方向は、周波数の低い方から高い方であると考える。性能がより良い理由は、ビット割振り中に、ビット割振りの前のＳＮＲ測定で考慮されるノイズと比較して、ノイズが変更され、周波数の低い方から高い方にウィンドウをシフトした場合、ノイズのこうした変更のシステムの性能への負の影響がより低いことに基づいていると考えられる。
【００５３】
多く（２３）のキャリアを含む最適化を避けるために、計算のごく最初の段階で、１つのキャリアのみ（いずれにしても、可能な最大数よりもはるかに少ないキャリア）がそのウィンドウ内に配置される位置で、そのウィンドウを開始することが好ましい。キャリアの周波数の低い方から高い方に移動する好ましい方向の場合、この最初のキャリアは、最も低い周波数を有するキャリアとなる。従って、最初の計算は、１つのキャリア（または少数のキャリア）のみで行うことができる。この最初の位置から、（好ましい変形形態によれば）第２のキャリアがそのウィンドウに入るまでウィンドウが移動され、ビット割振りの計算が行われ、次のステップで、第３のキャリアがそのウィンドウ内に入り、以下同様に行われる。好ましい実施形態の説明に記載したようなシステム、すなわち、約１００ｋＨｚのウィンドウ幅（２３のキャリアに対応）で、２３番目のキャリアがそのウィンドウに入った場合、上記の開始期間が終了する。遅くともここで、そのウィンドウは、１００ｋＨｚの幅を有する。ウィンドウの次の移動で、第１のキャリアがそのウィンドウを離れ、２４番目のキャリアがそのウィンドウ内に入る。
【００５４】
上記の説明とは対照的に、開始期間の間は、本発明の変形形態および実施形態において、ウィンドウが、可変の幅を有すると見なすことができ、またそのように実現される。そのウィンドウに１つのキャリアを受け入れる場合、そのウィンドウは、一例として、約４．３１２５ｋＨｚの幅を有し、そのウィンドウ内にさらに入るキャリアごとに、その幅が約４．３１２５ｋＨｚだけ増加する。これは、開始期間の間、ウィンドウの好ましい「移動」方向の場合の左（より低い周波数）境界が移動するのではなく、最も低いキャリアの周波数より下で保持され、ウィンドウの右（より高い周波数）境界のみが移動するように実現されることが好ましい。そのウィンドウがその全幅（１００ｋＨｚ）に達した後で、２つの境界が一緒に移動して、ウィンドウ全体が移動する。
【００５５】
以下に、本発明を、ＶＤＳＬシステム以外の他のマルチキャリアシステム、特にＡＤＳＬに対しどのように適用することができるかについて説明する。すでに説明したように、ＡＤＳＬでは、全帯域幅の最適化が可能であり、従って、全ＡＤＳＬ帯域より小さいウィンドウを使用する必要はない。従って、本発明の概念のＡＤＳＬへの適用の第１の例で、本発明は、以下の特定の処置を提供する。ウィンドウ幅が、最大でＡＤＳＬ帯域幅（特に１．１０４ＭＨｚ）になるように定義される。本発明のプロセスまたは方法は、ウィンドウ内の１つ（またはほんの少数）のキャリアで開始し、そのウィンドウ移動ごとに、さらにもう１つ（または少数）のキャリアがそのウィンドウ内に入る。そのウィンドウは、上述したように、ビット割振りの開始から全幅を有することができ、同じく上述したように、高い周波数境界のみを移動することによって、幅を増やすこともできる。後者の場合、最後のキャリア（２５６番目のキャリア）がそのウィンドウに入ったときに、そのウィンドウは、全幅に到達する。さらなるキャリアがそのウィンドウ内に入ってこないため、そのウィンドウはそれ以上移動することはない。従って、本発明の概念のＡＤＳＬへの適用は、ＶＤＳＬの場合のビット割振りの上記の開始期間に概ね該当する。
【００５６】
ＡＤＳＬの場合、全ＡＤＳＬ帯域幅より小さいウィンドウ幅を有する必要はないが、全ＡＤＳＬ帯域幅より小さいウィンドウの最大幅を有することは可能であり、有用となり得る。こうした場合、動くウィンドウは、上記のＶＤＳＬの場合のビット割振りに非常に似た方法で提供される。こうした比較的小さいウィンドウが使用される場合、ビット割振りの計算の結果は最適なのではなく、そして、おそらく、その結果はそのウィンドウの幅が大きくなるほど良くなる。それにも関わらず、主にＶＤＳＬ又は類似のマルチキャリアシステム用に設計されたハードウェアおよびソフトウェアをＡＤＳＬに使用する可能性を有することが有利となり得る。
【００５７】
ＡＤＳＬへの本発明の概念の適用は、特に反復が避けられる場合は、ビット割振りの計算時間が前もってわかっているという利点がある。
【００５８】
好ましい実施形態および変形形態での本発明の利点は以下の通りである。
【００５９】
多くのトーン数にも関わらず、アルゴリズムは、あらかじめわかっている処理時間で収束する。
【００６０】
無視可能な容量ロスが、安定したビット割振りアルゴリズムの代償（ｐｒｉｃｅ）である。
【００６１】
本発明の本質的な特徴を示す図、および特許請求の範囲に即した本発明の好ましい変形形態および実施形態についての以下の説明から、本発明のさらなる特徴および利点が明らかになる。個々の特徴は、本発明の実施形態で、個々に、またはあらゆる組み合わせで実現されることができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
図１で、モデム１は、受信部（Ｒ）２、および送信部（Ｔ）３を有する。通常のモデムのわずかのエレメントのみを示している。伝送回線（ＴＬ）５は、ポイントツーポイントＶＤＳＬ接続の他のモデム（図示せず）に接続するために設けられている。受信部２では、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）７の入力端末が伝送回線５に接続されている。ＡＤＣ７の出力は、復調装置（ＤＥＭ）９に接続されている。受信部のそれ以外の通常のエレメントは図示していないが、図１の受信部２のそれ以外のエレメントは、本発明の方法を実行するために必要なものである。
【００６３】
これらの他のエレメントには、制御ユニット（ＣＴＲＬ）１１、接続回線１４を介してＤＥＭ９から出力信号を受信するＳＮＲ測定手段（ＳＮＲ）１３、メモリ（ＭＥＭ）１５、および計算装置（ＣＡＬＣ）１７がある。制御エレメント１１は、上述のユニット１３、１５、１７の機能を制御する。必要に応じて、制御エレメント１１は、その関連する計算装置１７とともに、本発明の実施形態で、受信部２および必要な場合は送信部３の、その他のエレメントの機能を制御する。まず、ＳＮＲ測定手段１３によってすべてのキャリアのＳＮＲが測定され、メモリ１５に格納され、次いで、ユニット１１、１５、１７によって構築されたプロセッサによってビット割振りが計算される。制御ユニット１１は、計算手段１７に、メモリ手段１５とともに、ウィンドウ内の個々のキャリアのビットロード値を計算させる。
【００６４】
最適化を含む計算は、上記のように行われる。すなわちこの例では、
ＳＮＲを考慮して可能なビット数より１ビット多いビットが新しいキャリアに（仮に）割り振られる。
【００６５】
許容可能なパワー／平均ＰＳＤを上回っている場合は、１ビットを、ウィンドウ内の別のキャリアから新しいキャリアに交換しようとする。
【００６６】
許容可能なパワー／平均ＰＳＤをまだ上回っている場合は、対応するパワーとともに、ウィンドウ内の他方のキャリアを（交換する代わりに）１ビットだけ低減しようとする。
【００６７】
上記の最後の２つの処置のために、キャリアを、図２を参照して以下で説明するトレードオフに従って探す。
【００６８】
許容可能なパワー／平均ＰＳＤをまだ上回っている場合は、許容可能なパワー／平均ＰＳＤをもはや上回らなくなるまで、新しいキャリアを１ビットずつ低減する。
【００６９】
上段の手順で、許容可能なパワー／平均ＰＳＤを上回らなくなるとすぐに現在のキャリアのビット割振りの計算を終了する。
【００７０】
この計算の結果（パワーおよびビット数）がメモリ１５にテーブル状に格納される。すべてのキャリアについてのビット割振りプロセスが終了した後、結果は、図１のモデム１の制御部から送信部３に与えられる情報によって、他方のモデムに連絡される。このことは破線１９で図に示されている。（２つのモデムの）ビット割振りの２つのテーブルが、ポイントツーポイント接続の操作中のビットロードを行う他方のモデムによって割り振られるように互いに交換される。
【００７１】
第２のモデムがビット割振りを行い、対応する情報を図１に示すモデムに送信することは、この図には示していない。この場合、図１の送信部３で、他方のモデムからのこの設定情報は、Ｔ手段２１を設定する（ＳＥＴ  Ｔ）ことによって、モデム１の送信部Ｔによって送信されるその情報に合うようにビットロードを調整するために使用される。送信部３では、送信に必要なほんの少数のユニット、すなわち変調装置（ＭＯＤ）２４およびデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２６が示してあり、その出力端末が、送信回線５に接続されている。
【００７２】
図２で、新しいキャリア（ウィンドウの高い方の周波数の境界位置「ｋ」にある）から遠く離れているキャリアＪ１は、パワーの低減時に、平均ＰＳＤの比較的大きい低減ＰＳＤａｖＪ１を提供することができるが、影響を及ぼすことができるのは、新しいキャリア（位置「ｋ」）を超えて、すなわち、後の位置にあるウィンドウ内のほんの少数のキャリアにすぎない。キャリアＪ２は、新しいキャリアに近接しており、新しいキャリアを超えてより多くのキャリアに影響を与えることができる。図２では、キャリアＪ２は、パワーの低減時に、Ｊ１に比較して平均ＰＳＤをあまり低減（ＰＳＤａｖＪ２）することができないが、エリアＡ（Ｊ２）＝ＰＳＤａｖＪ２＊１００ｋＨｚで表現される、可能な影響または利益は、キャリアＪ１のエリア（Ａ（Ｊ１））より大きい。これは、Ｍａｘ（Ａ（Ｊ１），Ａ（Ｊ２））＝Ａ（Ｊ２）であることを意味する。従って、キャリアＪ２が、パワーを低減するために選択される。各エリアＡ（Ｊ１）、Ａ（Ｊ２）の左側境界は、新しいキャリアの位置である。各エリアの右側境界は、ウィンドウ幅による周波数範囲の右端であり、その範囲の左端は、新しいキャリアより高い周波数のキャリアへの影響に関して調査中のそのキャリア（Ｊ１またはＪ２）の位置である。各エリアの右側境界に関する記述は、将来のキャリアの数が少なくとも範囲１００ｋＨｚをカバーする限り、そのままあてはまる。
【００７３】
これによって、次のウィンドウ位置のための平均ＰＳＤの必要性が損なわれる。最適なビット割振りは、ＰＳＤの適合を要する。
【００７４】
低いキャリアのノイズは、ＰＳＤに強く依存する（ＩＳＩ／ＩＣＩの影響）ため、ＰＳＤの調整によってノイズが修正される。そのため、反復処理（ＳＮＲ測定、ビット割振り、ＳＮＲ測定、ビット割振りの連続）を避けるために、スペクトルの下部でのＰＳＤ更新（ＰＳＤ変更）を避けることが賢明である。スペクトルの下部での最適ではないビット割振りのために、容量のわずかのロスがもたらされる。これは、比較的簡単な計算方法のことを考えると、許容可能と考えられる。
【００７５】
その後ろ（左）側でウィンドウを離れたキャリアは、全周波数範囲のビット割振りの現在の手順では、これ以上ビット割振りまたはパワーを変更されない。しかし、本発明は、（例えば、すでに操作中のポイントツーポイント接続でのノイズの変更を考慮に入れるために）上述した同じ発明手順およびアルゴリズムを使用してビット割振りの更新を行うが、好ましくはすでに計算されたキャリアのビット数およびパワーの値から開始する方法および装置を含む。
【００７６】
上記で使用した標準および規則の代わりに、本発明を実現するシステムの標準として、その他の規制および規則を選択して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法の一例を実行する、本発明による装置を内蔵するモデムのブロック図である。
【図２】トレードオフの動作の原理を示す図である。
【符号の説明】
１  モデム
２  受信部
３  送信部
５  伝送回線
７  アナログ−デジタル変換器
９  復調装置
１１  制御ユニット
１３  ＳＮＲ測定手段
１４  接続回線
１５  メモリ
１７  計算装置
１９  破線
２１  Ｔ手段
２４  変調装置
２６  デジタル−アナログ変換器
【図１】
0004249978.tif 000002
【図２】
0004249978.tif 000003