(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信チャネルを介して互いに結合されたアナログモデムとデジタルモデムとを有し、スタートアップモード中にトレーニングシーケンスがアナログモデムからデジタルモデムへ、およびデジタルモデムからアナログモデムへ送信されるＰＣＭモデムシステムにおいて、データモード中に各々のモデム送信機パラメータを再構成する方法であって、
所定のモデムシステム特性を検出するステップと、
前記所定の特性の検出の結果として、前記アナログモデムの送信電力レベルを変更するためのマッピングパラメータを含む新しい送信機パラメータを生成するステップと、
前記データモードを維持し、スタートアップモードに戻ることなく、所定のタグを付与した前記新しい送信機パラメータをデータモードにある前記デジタルモデムから前記アナルグモデムに送信するステップと、
前記マッピングパラメータに基づいて前記アナログモデムの送信電力レベルを変更するステップと、
含む方法。
【請求項２】
前記所定のモデムシステム特性が通信チャネルの特性であり、
該通信チャネルの特性は前記デジタルモデムで測定され、
前記新しい送信機パラメータが、前記デジタルモデムから前記アナログモデムに送信され、前記データモードを切り替えることなく前記アナログモデムが前記送信された新しいパラメータによって調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記新しい送信機パラメータが、変調で使用される一連の記号値を定義する送信コンステレーションパラメータ及び、入力ビットストリームを記号にマップするために使用されるマッピングパラメータを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記送信機パラメータが、前置補償パラメータであり、
前記デジタルモデムにおける測定が、チャネル障害の測定であり、
測定された前記チャネル障害の結果に基づく前記新しい送信機パラメータが前記アナログモデムに送信され、前記データモードを切り替えることなく前記アナログモデムが前記送信された新しいパラメータによって調整される、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記アナログモデムが通信チャネルの特性を測定する、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記アナログモデムによる測定がダウンストリームの通信チャネルの品質の測定であり、
測定された前記品質の結果に基づく前記新しい送信機パラメータが前記デジタルモデムに送信され、前記データモードを切り替えることなく前記デジタルモデムが前記送信された新しいパラメータによって調整される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記新しい送信機パラメータが、コンステレーションパラメータを含み、
該コンステレーションパラメータが、前記アナログモデムによる前記通信チャネルの測定により得られたものであり、
前記コンステレーションパラメータが前記アナログモデムから前記デジタルモデムに送信され、前記データモードを切り替えることなく前記デジタルモデムが前記送信されたコンステレーションパラメータによって調整される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記所定のモデムシステム特性が前記アナログモデムで測定される送信電力レベルであり、
前記アナログモデムが過電力または電力不足を検知した場合は、過電力または電力不足の状況を示す情報が前記デジタルモデムに送信され、
前記デジタルモデムは、前記情報を前記アナログモデムから受信すると、前記マッピングパラメータを再構成し、再構成した前記マッピングパラメータをＰＣＭ変調方式を使って前記アナログモデムに返信し、
前記アナログモデムは前記送信電力レベルを所定の電力制約条件の限度内となるうように再構成する、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、電気通信分野に関し、より詳細には、データモード信号方式が利用されるＰＣＭモデムシステムにおいて用いられるモデムに対して、オンザフライ適応（ｏｎ  ｔｈｅ−ｆｌｙ−ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）、すなわち補正を提供する方法および装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
１９９９年９月３日に出願され、本発明の譲渡人に譲渡され、参照により本明細書に援用される米国特許出願第０９／３９０，１０６号、「データ伝送用にパルス符号変調を使用するデジタル／アナログモデムのためのスタートアップ手順の方法および装置」（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ａ  Ｓｔａｒｔ−Ｕｐ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ａｎｄ  Ａｎａｌｏｇ  Ｍｏｄｅｍｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｐｕｌｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｄａｔａ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）に記載されているように、デジタル／アナログＰＣＭモデム間のスタートアップシーケンスを詳述するスタートアップ手順が説明されている。アナログ／デジタルモデムの双方について、受信機は、各送信機から送信された基準トレーニングシーケンスがある場合チャネル障害を測定することのできる構造を有する。スタートアップシーケンスの最後には、各受信機はいずれの方向においても、どのようなチャネル障害があるのかを正確に知るための十分な情報を有する。
【０００３】
各受信機が障害を認識しているとすると、その後チャネルのアプリケーションまたは方向に基づいて適切な等化または前置等化構造を設計することが可能である。アップストリーム方向のデジタルモデムについては、デジタルモデムがアナログモデム送信機のために一連のパラメータを形成する。これらのパラメータのセットには、送信コンステレーション、マッピング、前置等化器パラメータが含まれる。前置等化器の構造自体は、プレフィルタとプレコーダフィルタ係数とが組み合わさったものである。これらすべてのパラメータが、スタートアップシーケンス中にデジタルモデム受信機による測定に基づいて計算され、次いでアナログモデムに送信され、データモード中に使用される。最初のスタートアップシーケンスにより、デジタルモデムは、アップストリームチャネルを正しく測定し、次いでパラメータを形成し、その後アナログモデムに送信されデータモードで使用することができる。
【０００４】
「データ伝送のためのパルス符号変調を使用するデジタル／アナログモデムのためのスタートアップ手順の方法および装置」（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ａ  Ｓｔａｒｔ−Ｕｐ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ａｎｄ  Ａｎａｌｏｇ  Ｍｏｄｅｍｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｐｕｌｓｅ  Ｃｏｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｄａｔａ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と題される、米国特許出願第０９／３９０，１０６号に記載されているように、デジタルモデムが、速度再交渉方式（ｒａｔｅ  ｒｅ−ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ）によって、これらすべてのパラメータを更新し、その更新されたパラメータは、データモードを出てスタートアップモードに再入した後にのみ、アナログモデムに送信されるという手順が定義されている。これには、スタートアップ構造への切り替えが必要であり、その結果、余分な時間がかかり、双方向の転送速度が低下する。また、アップストリーム方向で異なる送信機（アナログモデム）および受信機（デジタルモデム）の構造を使用する必要が生じる。これは、スタートアップ中にはパルス振幅変調を使用し、データモード中にはＰＣＭ変調を使用するためである。
【０００５】
スタートアップモードとデータモードの違いは、スタートアップモード中は、データはパルス振幅変調つまりＰＡＭを使用してアップストリーム方向においてで送信されるという点である。これとは対称的に、データモード中は、データはＰＣＭ変調を介して双方向で送信される。一般に、データモードの転送速度は、スタートアップモードの転送速度よりはるかに速い。
【０００６】
要するに、スタートアップ後に、送信機パラメータの修正が必要な場合、パルス振幅変調の使用を必要とするスタートアップモードが再び呼び出されることとなる。ＰＣＭ変調とＰＡＭの間でアナログモデム送信機およびデジタルモデム受信機の完全な構造変更を行なうため、一旦データモードに入った後に、データモードからスタートアップモードへ切り替えるには非常に時間が掛かることが理解されるであろう。
【０００７】
一般的な状況においては、データモードからスタートアップモードへの切り替えには、２秒から７秒もの長い時間を要し、モデム内の送信パラメータを単に再調整する時間にしては、時間がかかり過ぎる。このように切り替え中には帯域を十分に活用できなくなり、したがってスループットが低下する。
【０００８】
（発明の概要）
本発明においては、アナログ送信機またはデジタル送信機のいずれかのパラメータを変更する度毎に、データモードからスタートアップモードへの切り替えを行なうのではなく、パラメータの変更を、まだデータモードにある間に適切なモデムに送信する。例えば、チャネルの変動または障害が検知された場合、本方法においては、再設計されたパラメータが生成され、これがより高速度のデータモード構造を通って他の側へ送信される。これにより、１つのモードから別のモードへの切り替えに要する時間がなくなり、またシステムはより高速度のＰＣＭ変調伝送速度を利用することが可能になる。
【０００９】
例として、アナログモデムの送信構造の変化を考察する。スタートアップ中に、デジタルモデムではチャネル測定が行なわれ、アナログ側を前置補償するため、アナログモデムに送信すべき一連のパラメータが生成される。この情報には、データモード中にアナログモデムの送信機によって使用される前置等化、送信コンステレーション、マッピングパラメータが含まれる。
【００１０】
送信コンステレーションは変調で使用される一連の記号値を定義し、マッピングパラメータは送信機により入力ビットストリームを記号にマップするために使用されるパラメータであることに留意されたい。
【００１１】
パラメータをデジタルモデム側からアナログモデム側に送信した結果、アナログ側の送信パラメータは、デジタルモデムによって検知されたチャネル特性に基づき、修正、適応、または変更がなされる。修正、適応、または変更とは、例えば、前置等化フィルタ係数の変更、各記号のレベルまたは振幅を再定義する送信コンステレーションの変更、アナログモデムのための送信機出力電力を決定するマッピングパラメータの変更を指す。
【００１２】
スタートアップ後、このモードは、データ送信モードに切り替わり、ここでより高速度のＰＣＭ変調方式が双方向で使用される。
上記のように、チャネル障害または変化が検知された場合、この場合はデジタル側であるが、上記のパラメータを修正または適合させられるように、データ送信モードからスタートアップモードへと切り替えて、チャネル内で前記変化を吸収するのが通常の方法であった。これには、ＰＣＭ変調モードからスタートアップ手順に関連するパルス振幅変調モードへの切り替えを伴った。
【００１３】
しかし、本システムにおいては、いったんデータ送信モードに入ると、帯域内信号を使って変化をオンザフライの特定モデムに送信する。これは、データモード中に使用されるＰＣＭ変調方式を使って行われる。本システムでは、時間のかかるプロセスである、データ送信モードからスタートアップモードへの切り替えの必要がなくなるということが達成される。さらに、ＰＣＭ変調を使用して、情報を約２倍の速度で送信できる。これにより、帯域が大きく活用でき、かつ他の利点も生れる。
【００１４】
デジタルモデムの修正の例として、デジタルモデム送信（ＴＸ）パラメータを修正したい場合のシナリオがある。仮に、アナログモデムが、ダウンストリーム回線のノイズが最初のスタートアップ中にあったノイズより低下していることを検知したとする。この場合、アナログモデムはデジタルモデムにダウンストリーム速度の上昇を要求しようとする。これは、アナログモデムが、ダウンストリームデータ送信のために、デジタルモデムに、新しくてより密なコンステレーションを要求することによって得られる。本システムにおいては、アナログモデムは、デジタルモデムに新しいコンステレーションを使用するよう指示するデータモードに関連するＰＣＭ変調方式を使用して、速いパラメータ交換を開始する。これは、ＰＡＭではなくＰＣＭ変調を使用してアップストリーム信号を送ることによって行われ、したがって、ＰＡＭへの切り替えを回避することができる。
【００１５】
アナログモデムについては、所望の電力レベルに一致させるために、アナログモデムにおいて出力送信電力を修正できることが重要である。アナログモデムの出力送信電力は、一般に、アナログモデムに表示される電力制約条件に従って、デジタルモデムで生成されるマッピングパラメータを使用してスタートアップ中に設定される。しかし、マッピングパラメータにより、アナログモデムが、時折所定の所望のレベルを超えるか、またはそれ未満の出力電力を有することとなる。デジタルモデムからのマッピングパラメータの元の構成方法に関らず、電力レベルでのエラーを測定できるのはアナログ側のみである。したがって、出力電力が一定限度内にあるかどうか、その結果デジタル側で設定されたパラメータが正しいかどうかを判断できるのはアナログ側でのみである。限度外の状態は、この限度外の状況が認識された後、デジタルモデムから新しいマッピングパラメータを生成することによってのみ修正され得る。この信号方式では、スタートアップモードに切り替えてアナログモデムが限度外の状況であることをデジタルモデムに警告するのではなく、より高速度のＰＣＭ変調を使用して、ＰＡＭへの切り替えを行わないでその警告を行なう。
【００１６】
具体的には、最初のマッピングパラメータがスタートアップモードでセットアップされている間、アナログモデムで行われる測定により、いずれの方向においても限度を越えていないかどうか判断する。過電力または電力不足を検知した場合は、ＰＡＭ送信方法ではなくＰＣＭ変調モードで、この状況がデジタルモデムに送信される。いずれかの方向で限度を越えているという情報をアナログモデムから受信すると、デジタルモデムは、マッピングパラメータを再設計または再構成し、これらのマッピングパラメータをＰＣＭ変調方式を使ってアナログモデムに返信し、その結果、アナログモデムはその出力が規定された限度内であることを保証するように再構成され得る。別の実施形態では、アナログモデムがマッピングパラメータを再設計または再構成し、次いで本明細書に記載されているような速いパラメータ変換を使用して、新しいマッピングパラメータをデジタルモデムに送信する。その結果、デジタルモデムは受信した記号を正しく復号化し、デマッピングしてビットストリームを出力する。このパラメータ転送が、上述したようにＰＡＭではなくＰＣＭ変調を使用して、非常に速く行われ得ることが理解されるであろう。
【００１７】
モデムを適応するためにデータ送信モードを使用することは、双方向でこの情報を送信するのに必要な時間を減少する上で重要であることに留意されたい。一実施形態では、情報送信速度は、スタートアップモードとデータモードの切り替えおよびＰＡＭの双方が必要なシステムと比べ、約２倍となる。
【００１８】
要約すると、アナログモデムとデジタルモデムの双方を備える全二重ＰＣＭモデムシステムにおいては、再トレーニングまたはスタートアップモードに戻る必要のない、アナログまたはデジタルモデム送信機パラメータのオンザフライ再構成のための方法および装置が提供される。スタートアップ後は、すべてのデータ転送が、データモードでより高速度で行われることに留意されたい。後述するように、一実施形態における本システムは、スタートアップモードに戻る必要のあるシステムに比べて大きな改良がなされたものである。一実施形態においては、アナログモデムのための送信機パラメータがチャネル障害を考慮するために修正され、修正された前置補償パラメータが、データモードから切り替わることなく、デジタルモデムからアナログモデムに送信される。別の実施形態においては、アナログモデムで検知された限度外の出力電力レベルが、スタートアップモードに戻ることなく、デジタルモデムから送信された新しいパラメータによって調整される。さらに別の実施形態においては、デジタルモデム内の送信機パラメータが再構成されて、ダウンストリームチャネルの品質の向上を検知すると、スタートアップモードに切り替わることなく、デジタルモデムから上昇したダウンストリームデータ速度を提供する。また、アナログモデムによって、性能の低下、すなわち誤り率の増加を検知すると、デジタルモデム内の送信機パラメータが再構成されて、コンステレーションを拡大することによって、すなわちコンステレーションポイント間の最小距離を増加させることによってデータ速度を低下させる。コンステレーションポイントの修正機能によって、アナログモデムは所望のデジタルモデム送信電力レベルを変更することができることが理解されるであろう。
【００１９】
本発明の上記およびその他の特徴は、詳細な説明および図面からより理解されるであろう。
（詳細な説明）
図１を参照すると、ＰＣＭモデム通信システム１０が示されており、アナログモデム１２がアナログ加入者回線（ａｎａｌｏｇ  ｌｏｃａｌ  ｌｏｏｐ）１４を介してデジタルネットワーク１６に接続され、次いで電話会社の中央局（ｃｅｎｔｒａｌ  ｏｆｆｉｃｅ）ＣＯ２０の利用を介してデジタルモデム１８に接続される。前記ＣＯ２０は前記加入者回線をデジタルネットワークに接続するのに利用される。
【００２０】
図示したように、アナログモデムおよびデジタルモデムの双方は、それぞれＴｘおよびＲｘと記した送信機部分および受信機部分を備える。
ＣＯ２０は、アナログ−デジタルコンバータおよびデジタル−アナログコンバータを備えるが、これに限定されるものではないことが理解されるであろう。デジタルモデムへの情報の流れ、およびデジタルモデムからの情報の流れは、それぞれの矢印２２および矢印２４で示す。ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．７１１にて、アナログ−デジタルコンバータおよびデジタル−アナログコンバータの特性および操作手順が定義されていることに留意されたい。
【００２１】
このシステムについては、ＰＣＭ変調を使用して、デジタルモデムからアナログモデムへのダウンストリームおよびアナログモデムからデジタルモデムへのアップストリームの双方向で、データが送信され得る。
【００２２】
この種の双方向ＰＣＭ通信システムは、本発明の譲渡人に譲渡され、かつ参照により本明細書に援用される、米国特許出願第０８／７２４、４９１号「ハイブリッドデジタル−アナログ通信装置」（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）に記載されている。
【００２３】
スタートアップ
本明細書に記載するシステムにおいては、アナログモデムは、ＰＣＭ変調モードでのみ送信するのではなく、スタートアップ手順中にパルス振幅変調モードで送信する。スタートアップモードでパルス振幅変調を使用する目的は、限られた数のアナログレベルをデジタルモデムに送ることにより、最も簡単で最も頑強な方式の通信チャネルという特色を有することができることにある。これにより、アナログモデムが、デジタルモデムでの測定に基づいて通信チャネル内で障害を吸収するように適切に設定される。スタートアップ手順は、上述の米国特許出願に記載されている。スタートアップ手順の目的は、デジタルモデムでチャネル特性を測定し、アナログモデムの送信機構造を構成するために、アナログモデムにパラメータを送信することである。
【００２４】
一実施形態においては、スタートアップ手順は、アップストリーム方向においてパルス振幅変調つまりＰＡＭによって通信チャネルを介して一連の信号をデジタルモデムへ送信することから開始される。この一連のトレーニング信号は、一旦デジタルモデムで受信されると、通信チャネルのアップストリーム方向の特性を決定するのに使用され得る。
【００２５】
デジタルモデムは、アナログモデムより送信された信号を受信し、受信した信号に基づいてアップストリーム方向の通信チャネルの特性を計算する。アナログモデムからデジタルモデムに送信した信号は、受信された信号が送信された信号とは異なるように変更される可能性が高いことに留意されたい。通信チャネルのアップストリーム方向の特性を計算するために、受信されたトレーニング信号の特性を使用する。これらのチャネル特性には、通常アップストリームチャネル応答、デジタルおよびアナログの障害が含まれる。
【００２６】
例えば、本発明の譲渡人に譲渡され、かつ参照により本明細書に援用される、米国特許出願第０９／０９２，７８６号「通信ネットワーク内のＰＣＭアップストリームデジタル障害を検出する装置および方法」（Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ＰＣＭ  Ｕｐｓｔｒｅａｍ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ａ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）には、ＰＣＭトレーニングシーケンスを評価することによってデジタル障害を検出する方法が記載されている。また、ルーセント・テクノロジー・インク（Ｌｕｃｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ）に譲渡され、かつ参照により本明細書に援用される、米国特許出願第５，８８７，０２７号「ＰＣＭモデムのためのアップストリームチャネルモデリングの方法」（Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｕｐｓｔｒｅａｍ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ｆｏｒ  ＰＣＭ  Ｍｏｄｅｍ）には、アナログ障害の検出方法およびスタートアップ中のチャネル応答の判断方法が記載されている。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態においては、デジタルモデムは、上述したように計算した特性を使用して、アナログモデムのパラメータセットを決定する。デジタルモデムによって決定されたパラメータセットは、次いでＰＡＭ変調を使用するダウンストリーム方向でアナログモデムに送信される。
【００２８】
デジタルモデムからのパラメータには、測定されたチャネル障害または特性があった場合に、アナログモデムの出力を最適化するための、前置等化器、送信コンステレーション、送信マッピング構造の設定が含まれる。本発明の譲渡人に譲渡され、かつ参照により本明細書に援用される、米国特許出願第０８／９９９，２４９号「ＰＣＭ伝送のためのデータ信号前置符号化装置および方法」（Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｅ−Ｃｏｄｉｎｇ  Ｄａｔａ  Ｓｉｇｎａｌｓ  ｆｏｒ  ＰＣＭ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）に記載されているように、前置等化器の構造には、通常、プレフィルタおよびプレエンコーダ係数が含まれるが、必ずしもこれに限定されるものではない。コンステレーションセットは、本発明の譲渡人に譲渡され、かつ参照により本明細書に援用される、米国特許出願第０８／９９９，２５４号「最適化された伝送コンステレーションを使用するＰＣＭアップストリーム伝送方法」（Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ＰＣＭ  Ｕｐｓｔｒｅａｍ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａｎ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｔ  Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）に記載されているように定義され得る。マッピングパラメータは、本発明の譲渡人に譲渡され、かつ参照により本明細書に援用される、米国特許出願第０９／２３４，４５１号「トレリス符号化方式をデータ信号のための前置符号化方式に組み合わせる方法および装置」（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ａ  Ｔｒｅｌｌｉｓ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｐｒｅ−Ｃｏｄｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  Ｄａｔａ  Ｓｉｇｎａｌｓ）およびＩＴＵ勧告Ｖ．９０およびＶ．９２に記載されているように定義され得る。
【００２９】
スタートアップ後のチャネル障害
理解されるように、アナログモデムは、前置補償回路をセットアップまたはオンラインにして信頼性の高いデータ伝送を開始するために、スタートアップ手順中にデジタルモデムによって生成されるパラメータセットを使用する。
【００３０】
図１に示すシステムおよび上記の説明によって、一旦スタートアップシーケンスが完了すると、チャネル変動が生じて、アナログモデムとデジタルモデムとの間で信頼性のある通信が維持できなくなる程度にまで、通信チャネルが損なわれてしまうことが理解されるであろう。
【００３１】
図２を参照すると、スタートアップモードの開始時に、デジタルモデムが符号３０においてスタートアップ手順を開始し、符号３２に示すように、アナログモデム１２に対してスタートアップモードに切り替えるように指示する。次いで、アナログモデムは、符号３４に示すようにパルス振幅変調を介して、所定の信号のトレーニングシーケンスを送信し、これらの信号は、符号３６に示すようにチャネル変動を測定するために使用される。
【００３２】
その後、デジタルモデム１８が新しいパラメータを設計して、符号３８に示すようにアナログモデムに返信し、符号４０に示すようにこれらのパラメータをアナログモデムに返信するが、この場合は、ＰＣＭ変調技術が使用される。
【００３３】
スタートアップモードでは、アナログモデムの送信部分が、ＰＡＭを介してデータを送信するために、予め構成された構造を有することが理解されるであろう。デジタルモデムがチャネルを測定できるようにするトレーニング信号を提供するために、アナログモデムとデジタルモデムの間のアップストリーム方向ではＰＡＭが使用される。スタートアップモード、さらにデータモードでは、デジタルモデムからアナログモデムへのすべての通信は、ＰＣＭ変調を介して行われることに留意されたい。しかしながら、スタートアップ中の速度は、データモード中の速度に比べて非常に遅い。ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｖ．９０は、スタートアップ速度の範囲を１２ｋビット／秒〜４０ｋビット／秒に、データモード速度の範囲を２８ｋビット／秒〜５６ｋビット／秒に定義している。通常、スタートアップで使用される速度は、１６〜３２ｋビット／秒の範囲内である。
【００３４】
その後、一旦データモードに入ってしまうと、通信チャネル内における変動を吸収するためアナログモデムを更新するには、アナログモデム内の前置補償要素を変更するためにスタートアップモードに戻す必要が生じる。スタートアップモードの速度は、少なくともデータモードの速度の半分の遅さであることもあり、非常に時間がかかる。
【００３５】
図１に示すように、本発明においては、スタートアップモード中パルス振幅変調を使用し、スタートアップ後にアナログモデムが切り替わり、より高速度のＰＣＭ変調モードで送信されたデータを提供する。
【００３６】
上述のシステムにおいては、チャネルの障害が検出された場合、アップストリーム方向のＰＣＭ変調は不可能となり、アナログモデムが送信構造の完全な再構成を必要とするスタートアップモードに切り替えられる。一方、本発明ではデータモード中に、以下に記載する技術によるように、符号４１に示すようにチャネルの障害が検出された場合、またはいずれかの前置補償要素の変更が必要となった場合は、デジタルモデムが符号４２に示すように、新しいパラメータを設計する。パラメータが再設計された後、デジタルモデムは、符号４４に示すように、ＰＣＭ変調でのより高速度でアナログモデムに新しいパラメータを送信する。
【００３７】
トレーニングシーケンスを送信するためにアナログモデムの送信部分を再構成する必要がなくなり、当然ＰＡＭを使用してこれを行う必要もない。むしろ、アップストリーム方向のＰＣＭ変調が続行可能となり、新しいパラメータはアナログモデムに送信されて、オンザフライでのアナログモデム内の前置補償要素を再構成するために使用される。
【００３８】
デジタルモデムは、最初のトレーニングシーケンスによってではなく、データモード中のチャネル監視により、データモード内のチャネル障害を検出することが理解されるであろう。以下に記載するこの技術により、スタートアップ中に使用されるパルス振幅変調トレーニングシーケンスに戻る必要がなく、チャネルのオンザフライ測定が可能になる。
【００３９】
チャネル変動の検知
データモード中、時間とともに通信チャネルが変更した場合に、チャネル変動や障害を検知できることが重要である。この方法を以下に記載する。
以下の方法は、スタートアップ手順中に導出された前置等化構造が静的（ｓｔａｔｉｃ）であることを利用している。したがって、デジタル側で測定されたエラーは、前置等化構造で追跡不可能なチャネル変動であることを示している。
【００４０】
一実施形態においては、デジタルモデムが前置等化構造を形成し、スタートアップ手順中にアナログモデムにパラメータを送信する。また、該デジタルモデムはアップストリームデジタル障害を検出し、仮想逆量子化器テーブルを初期化する。モデムがデータモードである場合、前置等化構造は固定される。データモードでは、デジタルモデム受信機内の唯一の適応ループはエコーキャンセラであり、これは適応のために判断エラーを使用する。
【００４１】
エコーの源は、中央局内のハイブリッドであり、アナログチャネル特性とは関係がない。エコー経路特性は、スタートアップ手順の半二重トレーニング部分中に測定される。このモデルは、エコーの線形要素の１００％を消去するのに十分なほど正確であるが、すべての非線形の影響を含む残差を有する。
【００４２】
したがって、データモード中、判断エラーは、前置等化構造では追跡不可能なアナログチャネル変動、消去されていないエコー要素およびチャネルのノイズによるものである。エコー経路変動が非常に遅く、ＣＯ機器内に位置している場合、エラー変動の主な原因は、アナログチャネル変動である。
【００４３】
したがって、前置等化構造を更新する方法は、デジタルモデムがアナログチャネル変動を追跡し、いつ最初のチャネル推定値から逸脱したかを判断することである。そのような場合では、デジタルモデムは、新しいチャネルに基づいて前置等化構造を再計算する。次いで、新しい前置等化器構造がデータモードを使用してアナログモデムに送られる。
【００４４】
送信パラメータの再構成
次に図３を参照すると、アナログモデム１２が、点線５０で示すように、送信部分内に３つの要素を有する。これらの要素は、それぞれパラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３を使用して、前置等化器係数、送信コンステレーション、送信マッピングパラメータで構成されている。
【００４５】
アップストリーム方向のスタートアップ中に、ＰＡＭを使用してトレーニングシーケンスをデジタルモデム１８に送信し、このトレーニングシーケンスはアナログフォームからデジタルフォームに変換され、最初にトレーニングシーケンスを検出するようトレーニングされた等化器５２に結合されている。次いで、チャネルが、符号５４に示すように受信回線から直接測定され、パラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３が符号５６で生成される。その後、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｖ．９０およびＶ．９２に定義されているように、ＰＣＭ変調技術を使用して、ダウンストリーム方向で通信チャネルを介して返信される。次いで、これらのパラメータは、前置補償要素５０によって使用され、通信チャネルでの頑強な通信のためアナログモデム送信パラメータを最適化する。
【００４６】
ＰＡＭまたはＰＣＭ変調のアナログモデムの変調モードは、変調制御ユニット６０を介して制御され、アナログモデム１２で検出されるような初期化に際し、ＰＡＭフォーマットでトレーニングシーケンスを送信するためにアナログモデムを構成する。
【００４７】
その後、図４に示すように、データモードでは、チャネル測定ユニット５４が、通信チャネルの品質を連続監視し、障害を検出すると符号５６で新しい一連のパラメータＰ１，Ｐ２，Ｐ３を生成し、これらはＰＣＭ変調モードでダウンストリームに送信される。新しいパラメータの存在にはタグが付けられ、アナログモデムの受信部分で検出され、その結果、前置等化器６２、送信コンステレーション構造６４、送信マッピングパラメータ要素６６が直ちに再構成されて、送信パラメータを最適化して、チャネル内で測定された変動を吸収する。
【００４８】
この点において、前置等化器フィルタ係数、送信コンステレーション、または送信マッピングパラメータはいずれ変更され得る。さらに、アナログモデムの出力電力が、送信マッピングパラメータを介して変更されて、アナログモデム出力を限度内に維持するとともに、頑強な通信を確立するために、最大限に保つことができる。
【００４９】
データモード中、変調モード制御ユニット６０は、アナログモデムの送信部分を、デジタルモデムで検知されるチャネル障害に関係ないままであるＰＣＭ変調モードにすることが理解されるであろう。
【００５０】
このように、通信チャネルの変動またはその他の変動に対してアナログモデムを最適化するために、アナログモデムをＰＡＭモードに切り替える必要がない。反対に、データモード中にオンザフライでアナログモデム送信要素への変更がなされ、それによって最大限に帯域を利用し、またＰＡＭモードからＰＣＭ変調への切り替えに関連する遅延が除去されることとなる。
【００５１】
本発明の成果は、アナログモデムからデジタルモデムへ初期トレーニング信号を送信するため使用される元のパルス振幅変調方式に戻ることなく、アナログモデムの前置補償要素をオンザフライで十分に再構成できることである。つまり、情報をアナログモデムからこのデジタルモデムへ転送する速度を低下させる必要なく、ＰＣＭ変調に関連したより高速度でのデータ通信を介してモデム適応ができることが認識される。さらに、本発明では、スタートアップモードおよびデータモードの双方において、ＰＣＭ変調はデジタルモデムからアナログモデムへのダウンストリーム方向で使用されるが、情報を転送できる速度はスタートアップモードの方が遅いことが分かった。また、データモード構成を使用することによって、アナログモデムはより迅速にデジタルモデム送信機を再構成し、スタートアップ構成に戻る必要があるために起きるスループットの低下を回避することができることが理解されるであろう。
【００５２】
本発明によるいくつかの実施形態およびそれらの修正形態と変更形態を説明したきたが、上述のものは例を示す目的でのみ示したものに過ぎず、限定的なものではないことが、当業者には明らかであろう。多くの修正形態およびその他の実施形態が、当業者の理解の範囲内であり、添付の請求の範囲およびその均等物によってのみ制限される本発明の範囲内に含まれることが企図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＰＣＭモデムシステム内でのアナログモデムおよびデジタルモデムの使用を示すブロック図。
【図２】  アップストリーム方向では検知されたチャネル障害に基づいてアナログモデム内で前置補償回路を変更するためアナログモデムのスタートアップモードへの切り替えを示し、また図の中のもう一方の枝では、本発明を使用したスタートアップモードへの切り替えの回避を示したフローチャート。
【図３】  スタートアップモード中トレーニング情報が、パルス振幅変調を使用してアナログモデムからデジタルモデムに送信され、ダウンストリーム方向でデジタルモデムからアナログモデムへのハンドシェイクがＰＣＭ変調を使用して達成される、ＰＣＭモデム通信システムを示すブロック図。
【図４】  システムがデータモードである場合の、ＰＣＭ変調を使用するアップストリームおよびダウンストリームの通信を示し、チャネル障害が対応する受信機によりいずれの方向でも測定され、いずれかのモデムでの測定によって、ＰＣＭ変調を使用する別のモデムに送信され、他のモデム送信機によって使用される更新パラメータの生成が可能となる、図３に示したＰＣＭモデム通信システムを示すブロック図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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