(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有するＶＤＳＬ伝送システムであって、
前記モデムの少なくともいくつかが異なる長さの回線上で動作し、
各モデムは目標ビットレートを有し、
ｎｋをサブキャリヤｋのバックグラウンド・ノイズ、Ｆｋをモデムが接続されている回線のＦＥＸＴ伝達関数、λを定数とすると、前記モデムの少なくともいくつかは、ｋ番目のサブキャリヤに対して、
【数１】
0004304408.tif 000030
で与えられるエネルギー負荷を生成するように構成されており、
Ｆｅｘｔｋを他のＶＤＳＬモデムからのＦＥＸＴ、ΓをＳＮＲギャップ、ΓＭをシステム・マージン、ＲをＤＭＴフレーム当たりの目標ビットレートとすると、λは、
【数２】
0004304408.tif 000031
となるように調節されている、
ＶＤＳＬ伝送システム。
【請求項２】
前記システムが、ＤＭＴを使用して送信データを変調するように構成されている、
請求項１に記載のＶＤＳＬ伝送システム。
【請求項３】
前記ＦＥＸＴ伝達関数は、
【数３】
0004304408.tif 000032
で与えられ、ここでＨｋは所与の回線のための伝達関数、ｆｋはサブキャリヤｋの周波数、ｄは回線の長さ、そしてＫは定数である、
請求項１に記載のＶＤＳＬ伝送システム。
【請求項４】
Ｅｋが、前記ＶＤＳＬ伝送システムの最大許容ＰＳＤレベル、ＰＳＤｍａｘ以下である、
請求項１または３に記載のＶＤＳＬ伝送システム。
【請求項５】
【数４】
0004304408.tif 000033
の場合には、
【数５】
0004304408.tif 000034
であり、
【数６】
0004304408.tif 000035
の場合には、
【数７】
0004304408.tif 000036
である、
請求項４に記載のＶＤＳＬ伝送システム。
【請求項６】
複数のモデムを有するＶＤＳＬ伝送システム用のモデムあって、
前記モデムは、目標ビットレートを有し、
ｎｋをサブキャリヤｋのバックグラウンド・ノイズ、Ｆｋを前記モデムが接続されている回線のＦＥＸＴ伝達関数、λを定数とすると、ｋ番目のサブキャリヤに対して、
【数８】
0004304408.tif 000037
で与えられるエネルギー負荷を生成するように構成されており、
Ｆｅｘｔｋを他のＶＤＳＬモデムからのＦＥＸＴ、ΓをＳＮＲギャップ、ΓＭをシステム・マージン、ＲをＤＭＴフレーム当たりの目標ビットレートとすると、λは、
【数９】
0004304408.tif 000038
となるように調節されている、
モデム。
【請求項７】
前記モデムはＤＭＴを使用して送信データを変調するように構成されている、
請求項６に記載のモデム。
【請求項８】
前記ＦＥＸＴ伝達関数は、
【数１０】
0004304408.tif 000039
で与えられ、ここでＨｋは所与の回線のための伝達関数、ｆｋはサブキャリヤｋの周波数、ｄは回線の長さ、そしてＫは定数である、
請求項６に記載のモデム。
【請求項９】
Ｅｋは、ＶＤＳＬ伝送システムの最大許容ＰＳＤレベル、ＰＳＤｍａｘ以下である、
請求項６または８に記載のモデム。
【請求項１０】
【数１１】
0004304408.tif 000040
の場合には、
【数１２】
0004304408.tif 000041
であり、
【数１３】
0004304408.tif 000042
の場合には、
【数１４】
0004304408.tif 000043
である、
請求項９に記載のモデム。
【請求項１１】
アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有し、前記モデムの少なくともいくつかが異なる長さの回線上で動作し、各モデムは目標ビットレートを有するＶＤＳＬ伝送システムにおける、生成されるＦＥＸＴ低減のための、モデムによる送信電力の制御方法であって、
ｎｋをサブキャリヤｋのバックグラウンド・ノイズ、Ｆｋを前記モデムが接続されている回線のＦＥＸＴ伝達関数、λを定数とすると、ｋ番目のサブキャリヤに対して、
【数１５】
0004304408.tif 000044
で与えられるのエネルギー負荷を前記モデムは生成し、
Ｆｅｘｔｋを他のＶＤＳＬモデムからのＦＥＸＴ、ΓをＳＮＲギャップ、ΓＭをシステム・マージン、ＲをＤＭＴフレーム当たりの目標ビットレートとすると、λは、
【数１６】
0004304408.tif 000045
となるように調節されている、
方法。
【請求項１２】
ＤＭＴを使用して送信データを変調する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ＦＥＸＴ伝達関数は、
【数１７】
0004304408.tif 000046
で与えられ、ここでＨｋは所与の回線のための伝達関数、ｆｋはサブキャリヤｋの周波数、ｄは回線の長さ、そしてＫは定数である、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
Ｅｋは、前記ＶＤＳＬ伝送システムの最大許容ＰＳＤレベル、ＰＳＤｍａｘ以下である、
請求項１１または１３に記載の方法。
【請求項１５】
【数１８】
0004304408.tif 000047
の場合には、
【数１９】
0004304408.tif 000048
であり、
【数２０】
0004304408.tif 000049
の場合には、
【数２１】
0004304408.tif 000050
である、
請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電力制御を使用してＦＥＸＴを低減するＶＤＳＬ伝送システム、ＶＤＳＬ伝送システムにおいて使用するモデム、および電力バックオフを使用することによってＶＤＳＬ伝送システムにおけるＦＥＸＴを低減する方法に関する。
【０００２】
ＶＤＳＬ伝送システムにおいて頻繁に遭遇する１つの問題は、短い回線を有するシステム・ユーザによって生成される上流のＦＥＸＴが非常に強いことである。これは長い回線を有するユーザにとって性能に重大な制限をもたらす。短い回線のユーザが高いビットレートを得られるのに対して長い回線のユーザは低いビットレートしか得られないか、またはビットレートゼロとなる可能性もある。極端なケースでは、１０００メートルよりも長い長さの回線を持つユーザがデータを上流に送信できないことが起こり得る。
【０００３】
本発明はさまざまな長さの回線を有する顧客の間で、より均一な使用可能な帯域幅の分配を供給するために電力バックオフを使用してこの問題を克服する方法を提供するものである。電力バックオフの意味するところは、短い回線にあるモデムが、それらが生成するＦＥＸＴを低減するために、それらの送信電力を低下させることである。このことは、長い回線にあるモデムが許容可能なビットレートを得ることを可能にする。
【０００４】
ＦＥＸＴを低減するためのよく知られている技術はユーザのための目標ビットレートを設定することができず、いかなる種類のユーザ間ビットレート分配の最適化もできない。本発明はより良い性能、すなわち、特に導線よりも損失の大きい薄膜において、ＦＥＸＴを低減するために知られている技術よりも高いビットレートを付与するものである。
【０００５】
本発明の第１の態様では、アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有するＶＤＳＬ伝送システムであって、前記モデムの少なくともいくつかが長さの異なる回線で動作し、各モデムごとに目標のビットレートがあり、比較的短い回線のモデムが、送信電力を低下させるための制御手段を有しており、それにより前記モデムによって生成されるＦＥＸＴが低減され、かなり長い回線のモデムがより高いビットレートで送信できるようになることを特徴とする、ＶＤＳＬシステムが提供される。
【０００６】
前記比較的短い回線は長さが１０００メートルよりも短いものであり、前記かなり長い回線は長さが１０００メートルよりも長いものであるとすることも可能である。
【０００７】
前記モデムの少なくともいくつかは前記目標のビットレートを達成できるように使用可能な周波数帯域で電力を分配するように適合された制御手段を有している。
【０００８】
前記ＶＤＳＬシステムは、ＤＭＴを使用して送信データを変調するように適合されている。
【０００９】
所与の回線に接続された所与モデムに結合された制御手段は、
【数２２】
0004304408.tif 000002
で与えられるｋ番目のサブキャリヤのエネルギー負荷を生成するように適合可能であり、ここでｎｋはサブキャリヤｋのバックグラウンド・ノイズ、Ｆｋは前記所与の回線のためのＦＥＸＴ伝達関数、そしてλは定数であって、
【数２３】
0004304408.tif 000003
となるように調節されており、ここでＦｅｘｔｋは他のＶＤＳＬモデムからのＦＥＸＴであり、ΓはＳＮＲギャップ、Γｍはシステム・マージン、そしてＲはＤＭＴフレーム当たりの目標ビットレートである。
【００１０】
前記ＦＥＸＴ伝達関数は、
【数２４】
0004304408.tif 000004
で与えられることが可能であり、ここでＨｋは所与の回線のための伝達関数、ｆｋはサブキャリヤｋの周波数、ｄは回線の長さ、そしてＫは定数である。
【００１１】
Ｅｋは前記ＶＤＳＬシステムにとっての最大許容ＰＳＤレベル、ＰＳＤｍａｘよりも常に小さいことが可能である。
【００１２】
Ｅｋは、
【数２５】
0004304408.tif 000005
の場合には、
【数２６】
0004304408.tif 000006
であり、
【数２７】
0004304408.tif 000007
の場合には、
【数２８】
0004304408.tif 000008
である。
【００１３】
本発明の第２の態様では、アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有するＶＤＳＬ伝送システムであって、前記モデムの少なくともいくつかが長さの異なる回線で動作し、各モデムごとに目標のビットレートがあり、前記モデムが、送信電力を低下させるための制御手段を有しており、それにより前記モデムによって生成されるＦＥＸＴが低減されることを特徴とする、ＶＤＳＬ伝送システムにおいて使用されるモデムが提供される。
【００１４】
前記制御手段は、前記目標ビットレートが達成できるように、使用可能な周波数帯域にわたって電力を分配するように適合させることも可能である。
【００１５】
前記モデムは、ＤＭＴを使用して送信データを変調するように適合させることも可能である。
【００１６】
前記モデムが回線に接続され、前記制御手段が、
【数２９】
0004304408.tif 000009
で与えられるｋ番目のサブキャリヤのエネルギー負荷を生成するように適合させることも可能であり、ここでｎｋはサブキャリヤｋのバックグラウンド・ノイズ、Ｆｋは前記回線のためのＦＥＸＴ伝達関数、そしてλは定数であって、
【数３０】
0004304408.tif 000010
となるように調節されており、ここでＦｅｘｔｋは他のＶＤＳＬモデムからのＦＥＸＴであり、ΓはＳＮＲギャップ、Γｍはシステム・マージン、そしてＲはＤＭＴフレーム当たりの目標ビットレートである。
【００１７】
前記ＦＥＸＴ伝達関数は、
【数３１】
0004304408.tif 000011
で与えられることが可能であり、ここでＨｋは所与の回線のための伝達関数、ｆｋはサブキャリヤｋのための周波数、ｄは回線の長さ、そしてＫは定数である。
【００１８】
ＥｋはＶＤＳＬのための最大許容ＰＳＤレベルよりも常に小さいことが可能である。
【００１９】
Ｅｋは、
【数３２】
0004304408.tif 000012
の場合には、
【数３３】
0004304408.tif 000013
であり、
【数３４】
0004304408.tif 000014
の場合には、
【数３５】
0004304408.tif 000015
である。
【００２０】
本発明の第３の態様では、アクセス・ネットワーク上で動作する複数のモデムを有するＶＤＳＬ伝送システムであって、前記モデムの少なくともいくつかが長さの異なる回線で動作し、かつ各モデムごとに目標ビットレートがあり、前記モデムによって生成されるＦＥＸＴが低減され、かなり長い回線上のモデムがより高いビットレートで送信することが可能になるように、比較的短い回線上のモデムの送信電力を低下させることを特徴とする電力バックオフの方法が提供されている。
【００２１】
前記比較的短い回線は長さ１０００メートルよりも短く、前記かなり長い回線は長さ１０００メートルよりも長いとすることが可能である。
【００２２】
電力は、前記目標ビットレートが達成されるように、使用可能な周波数帯域にわたって分配可能である。
【００２３】
送信されたデータがＤＭＴを使用して変調されていることが可能である。
【００２４】
ｋ番目のサブキャリヤのエネルギー負荷は、
【数３６】
0004304408.tif 000016
で与えられ、ここでｎｋはサブキャリヤｋのバックグラウンド・ノイズ、Ｆｋは前記回線のためのＦＥＸＴ伝達関数、そしてλは定数であって、
【数３７】
0004304408.tif 000017
となるように調節されており、ここでＦｅｘｔｋは他のＶＤＳＬモデムからのＦＥＸＴであり、ΓはＳＮＲギャップ、Γｍはシステム・マージン、そしてＲはＤＭＴフレーム当たりの目標ビットレートである。
【００２５】
前記ＦＥＸＴ伝達関数は、
【数３８】
0004304408.tif 000018
で与えられることが可能であり、ここでＨｋは所与の回線のための伝達関数、ｆｋはサブキャリヤｋのための周波数、ｄは回線の長さ、そしてＫは定数である。
【００２６】
Ｅｋは前記ＶＤＳＬシステムのための最大許容ＰＳＤレベル、ＰＳＤｍａｘよりも常に小さいことがあり得る。
【００２７】
Ｅｋは、
【数３９】
0004304408.tif 000019
の場合には、
【数４０】
0004304408.tif 000020
であり、
【数４１】
0004304408.tif 000021
の場合には、
【数４２】
0004304408.tif 000022
である。
【００２８】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照して例を挙げることにより、ここで説明する。
【００２９】
本特許明細書に使用されている用語の略語を以下に述べる。
【００３０】
ＤＭＴ：離散マルチトーン
【００３１】
ＦＥＸＴ：遠端漏話
【００３２】
ＰＳＤ：電力スペクトル密度
【００３３】
ＳＮＲ：Ｓ／Ｎ比
【００３４】
ＶＤＳＬ：超高速デジタル加入者回線
【００３５】
ＶＤＳＬ伝送システムにおいて使用するのに適した代表的な電話アクセス・ネットワークを図１に示す。ネットワーク端末ＮＴが中央局からさまざまな距離で、典型的には３００ｍから１５００ｍの間で、局在している様子が伺える。中央局に近い場所にあるネットワーク端末によって生成されるＦＥＸＴのために、より遠隔にある、中央局から１０００ｍ以上の端末はそれらに割り当てられるごくわずかの使用可能帯域幅を得られるにすぎない、すなわち、それらは低いビットレートで上流方向にデータ送信することしかできない。
【００３６】
本発明は、ＶＤＳＬモデムにおいて電力バックオフを実施する方法を提供するものであり、これが図１に示したネットワーク端末のいずれにでも設置可能となる。図１のアクセス・ネットワークで、所与の長さの回線上で動作する１つのＶＤＳＬモデムを考えると、そこではさまざまな長さの回線上でいくつかの他のモデムが動作している。いくつかの回線長さはより長く、他にはより短いものがあり、さらに他には同じ長さのものもある。このモデムは割り当てられた目標ビットレートを有し、この目標ビットレートが達成されるように電力が周波数帯域にわたって分配される。この電力分配は、同じアクセス・ネットワークに接続された他のモデムのビットレートが最大となるようになされる。
【００３７】
例えばＤＭＴを使用したＶＤＳＬシステムを考え、Ｅｋをサブキャリヤｋで使用される送信エネルギーとする。ＤＭＴフレーム当たりＲビットのビットレートが達成される場合、エネルギーＥｋには以下の拘束条件が存在し、
【数４３】
0004304408.tif 000023
ここでｎｋはサブキャリヤｋのバックグラウンド・ノイズ、Ｆｅｘｔｋは他のＶＤＳＬモデムからのＦＥＸＴであり、ΓはＳＮＲギャップ（＝９．８ｄＢ）、Γｍはシステム・マージン（代表的には３〜６ｄＢ）である。その他のＶＤＳＬモデムのビットレートを最大化するために、ｋ番目のサブキャリヤのエネルギーは、
【数４４】
0004304408.tif 000024
となり、ここでλは式（１）を満足するような定数、Ｆｋは考慮対象の回線についてのＦＥＸＴ伝達関数である。このＦＥＸＴ伝達関数は、
【数４５】
0004304408.tif 000025
から算出可能であり、ここでＨｋは所与の回線の伝達関数、ｆｋはサブキャリヤｋの周波数、ｄは回線の長さ、そしてＫは定数である。Ｋおよびｄは、それらがλに包含されているので、あまり重要ではない。エネルギー分布を設定するために式（２）を使用することにより、ＦＥＸＴはバックグラウンド・ノイズと同様の方法でスペクトルとして形づくられる。
【００３８】
常に適用されるべき他の拘束条件は、ＥｋがＶＤＳＬの最大許容ＰＳＤレベル、すなわちＰＳＤｍａｘを超えてはならないことである。これは式（２）が次のように書き換えることができることを意味する。すなわち、
【数４６】
0004304408.tif 000026
である場合、
【数４７】
0004304408.tif 000027
であり、
【数４８】
0004304408.tif 000028
である場合、
【数４９】
0004304408.tif 000029
である。
【００３９】
もしも極端に大きなＲの値が選択された場合、すべてのｋについて目標ビットレートが達成されずにＥｋ＝ＰＳＤｍａｘとなることが起こり得る。
【００４０】
図２はさまざまな長さの回線についてＰＳＤがどのようになるかの例を示すものである。より短い回線はより低い電力を使用し、低い周波数よりも高い周波数においてより多くの電力負荷がかけられる傾向にある。より長い回線は低めの周波数しか使用しないので、直感的には短い回線が高めの周波数を使用して低めの周波数を長い回線のために節約しているように見える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施することのできる電話アクセス・ネットワークを描いた図である。
【図２】  さまざまな回線の長さについてＰＳＤが変化する方式を描いた図である。
【図１】
0004304408.tif 000051
【図２】
0004304408.tif 000052