(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平衡ペア線路を複数対有するデータ伝送装置において、
異なる２つの該平衡ペア線路のそれぞれの片方の線路を拡張用の平衡ペア線路として併用することを特徴としたデータ伝送装置。
【請求項２】
請求の範囲１において、
該平衡ペア線路及び該拡張用の平衡ペア線路の伝送方式が、同一のxDSL伝送方式であることを特徴としたデータ伝送装置。
【請求項３】
請求の範囲２において、
該xDSL伝送方式が、ADSL，HDSL，及びVDSL伝送方式、ピンポン伝送方式、並びにエコーキャンセラ伝送方式を含む平衡伝送方式であることを特徴としたデータ伝送装置。
【請求項４】
請求の範囲１において、
該拡張用の平衡ペア線路が、該平衡ペア線路の周波数帯域と異なるxDSL伝送方式を採用することを特徴としたデータ伝送装置。
【請求項５】
請求の範囲１において、
該平衡ペア線路の伝送速度が不足している伝送方向に合わせて、該伝送速度が増加するように該拡張用の平衡ペア線路の伝送方向を制御する制御部を有することを特徴としたデータ伝送装置。
【請求項６】
請求の範囲１において、
該平衡ペア線路が、方式の異なるxDSL伝送方式を採用しており、該拡張用の平衡ペア線路が任意のxDSL伝送方式を採用することを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項７】
請求の範囲１において、
該平衡ペア線路が、xDSL伝送方式及びアナログ伝送方式を併用していることを特徴としたデータ伝送装置。
【請求項８】
請求の範囲１において、
該拡張用の平衡ペア線路の少なくとも１つがアナログ伝送方式であることを特徴としたデータ伝送装置。
【請求項９】
請求の範囲１において、
該拡張用の平衡ペア線路を給電線路として併用することを特徴としたデータ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はデータ伝送装置に関し、特に平衡ペア線路を利用して高速伝送を実現するデータ伝送装置に関する。
平衡ペア線路（メタリック回線）を利用して高速伝送を実現する技術は、古くはモデムを利用したディジタル伝送に始まり、近年ではISDNを利用したディジタル伝送を含めたxDSL(Digital Subscriber Line)技術へ移行しているが、近年の情報量の増大に伴い、既存の平衡ペア線路の伝送速度を一層高速化することが要求されている。
背景技術
図19は、平衡ペア線路を利用した一般的な２線式のデータ伝送装置を示している。
このデータ伝送装置は、宅内装置20及び局内装置30が平衡ペア線路10で接続された構成になっている。宅内装置20は、変成器T1とこれを介して平衡ペア線路10に接続された送受信部21とを備えている。変成器T1は、平衡ペア線路10に接続されるコイル24と、送受信部21の送信端子及び受信端子にそれぞれ接続された送信コイル22及び受信コイル23とから成っている。
局内装置30の送受信部31も、宅内装置20と同様に、変成器T2とこれを介して平衡ペア線路10に接続された送受信部31とを備えている。変成器T2は、平衡ペア線路10に接続されるコイル34と、送受信部31の送信端子及び受信端子にそれぞれ接続される送信コイル32及び受信コイル33とから成っている。
動作において、宅内装置20は、上りデータを送受信部21、送信コイル22、及びコイル24を経由して平衡ペア線路10に送出し、局内装置30は、コイル34、受信コイル33、及び送受信部31を経由して受信する。また、局内装置30は、下りデータを送受信部31、送信コイル32、及びコイル34を経由して平衡ペア線路10に送出し、宅内装置20は、コイル24、受信コイル23、及び送受信部21を経由して受信する。
図20は、平衡ペア線路を利用した一般的な４線式のデータ伝送装置を示している。
このデータ伝送装置は、図19に示した２線式のデータ伝送装置と異なり、宅内装置20及び局内装置30が平衡ペア線路10_1及び10_2で接続されている。
また、宅内装置20は、平衡ペア線路10_1及び10_2にそれぞれ接続された変成器T1_1及びT1_2とこれらに接続された送受信部21を備えている。変成器T1_1は、平衡ペア線路10_1に接続されたコイル24と送受信部21の送信端子に接続された送信コイル22とから成り、変成器T1_2は、平衡ペア線路10_2に接続されたコイル25と送受信部21の受信端子に接続された受信コイル23とから成っている。
局内装置30の送受信部31も、宅内装置20と同様に、平衡ペア線路10_1及び10_2とそれぞれ接続された変成器T2_2及びT2_1とこれらに接続された送受信部31を備えている。変成器T2_1は、平衡ペア線路10_2に接続されるコイル34と送受信部31の送信端子に接続される送信コイル32から成り、変成部T2_2は、平衡ペア線路10_1に接続されるコイル35と送受信部31の受信端子に接続される受信コイル33とから成っている。
動作において、宅内装置20は、上りデータを送受信部21、送信コイル22、コイル24、回線10_1、コイル35、受信コイル33、及び送受信部31を経由して局内装置30に送信する。また、局内装置30は、下りデータを送受信部31、送信コイル32、コイル34、回線10_2、コイル25、受信コイル23、及び送受信部21を経由して宅内装置20に送信する。
すなわち、上り及び下りデータは、２線式と異なり、それぞれ平衡ペア線路10_1及び10_2を経由して送られるようになっている。
２線式及び４線式と共に対地不平衡減衰量を高めるために、一般的にはツイストペアケーブルを使用し、平衡（バランス）伝送により伝送している。また線間インピーダンスについてもあるインピーダンスで整合を取り、反射の影響を少なくしている。
一例として日本におけるISDNでは、対地不平衡減衰量＞60dB、線間インピーダンス110Ωで設計されている。伝送速度は2B+D=144Kbit/sである。
近年、xDSL技術においてはメタリック線路における平衡伝送の中で、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)変調方式を利用した位相と振幅の情報を２次元に符号化し、各周波数帯域毎のキャリアにおいて4〜256bitの情報を表現し、そのデータを積み重ねて、1.5Mbit/s程度の伝送容量を実現する方式が実現されている。
図21は、QAM変調器の一構成例を示している。
QAM変調器は、例えば、２組の電圧信号を、-3V，-1V，1V，3Vの４電圧信号に変換する２値/４値変換部102及び103と、これらの変換部102及び103の出力信号をそれぞれAM変調するAM変調器104及び105と、AM変調器105に変調キャリアを与えるキャリア発信部100と、AM変調器104にπ/2位相だけずれたキャリアを与えるためのπ/2位相器101と、AM変調器104及び105の出力信号を合成する合成器106で構成されている。
動作において、２値/４値変換部102は、例えば、信号▲１▼（1，0）、▲２▼(0，0)、▲３▼(1，1)、及び▲４▼(0，1)をそれぞれ+1V，-3V，+3V及び-1Vに変換し、２値/４値変換部103は、同(1)の信号▲１▼'(0，1)、▲２▼'(1，1)、▲３▼'(0，0)、及び▲４▼'(1，0)をそれぞれ-1V，+3V，-3V，及び+1Vに変換する。
これらの振幅信号は、AM変調器104及び105と合成器106で変調合成されて信号▲１▼″、▲２▼″、▲３▼″、及び▲４▼″として出力される。
すなわち、QAM変調器は、振幅変調と位相変調を組み合わせた変調を行うことにより線路１対当たりの伝送容量の拡大を図っている。
上記例のように平衡伝送では１対のペア線路を単位として伝送速度（効率）を上げる技術が盛んに研究されて来た。
従来のメタリックペア回線を利用した平衡伝送において近年最も伝送速度の高い方式としてADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)方式が注目されているが、メタリック回線の欠点である回線損失の周波数特性が伝送速度に制限を与えている。つまり回線距離が伸びるほど、回線損失が周波数に対して指数的に増大する傾向を持つという点である。
図22は、ADSL方式の伝送周波数帯域と電力スペクトラム密度及び回線損失の関係を示している。ADSL方式の１つであるG.dmt方式では最大1.104MHzまで、G.lite方式では最大552kHzまでを伝送帯域として使用している。基本的な考え方としてG.dmt方式では伝送速度を優先し、G.lite方式では回線距離を優先したためと考えられる。
日本では局（局内装置）から加入者宅（宅内装置）までの距離が長いためG.lite方式が主流となりつつある。回線距離と伝送速度の限界は、一例としてG.dmtでは3.6kmで下り6Mbit/s、G.lite方式では5.5kmで下り1.5Mb/s程度が伝送速度の限界である。
伝送速度以外に関してもADSL方式は、同図に示すように上り／下りの伝送周波数帯域を分けているため、上り／下りの速度が異なる（非対称）という点も特徴である。
従来のデータ伝送装置においては、上り/下り伝送速度が同じであったため、ループバック機能を容易に実現できた。しかし上記のようなADSL方式でループバックを実現するためには伝送容量の少ない上りの伝送速度に合わせて実施するしかない。この場合には折角の高速伝送も上り伝送速度以内に抑えられてしまうという欠点があった。
また、上り/下り伝送速度が異なると、対話型のシーケンスを選択し難い点があるなど、各種サービスを制限する一因となっている。
一方、図20に示した４線方式（２対の平衡ペア線路）を利用し、上り／下りの伝送容量を同じ（対称）としたHDSL(High-bit-rate Digital Subscriber Line)方式おいても、その伝送速度は、一例として伝送距離：3.6km、伝送速度：下り1.5Mb/s程度が限界である。
図23は、上記のG.lite、ADSL、及びHDSL方式に加えてVDSL(Very high-bit-rate Digital Subscriber Line)方式の対称性、伝送速度、伝送可能距離、及びその特徴を纏めて比較した図である。
また、図24はxDSL方式における電力スペクトル密度を比較して示している。
日本のISDNにおけるiDSL方式では、320KbpsのAMI符号による伝送を行っている。その電力スペクトル密度は、ナイキスト周波数160kHzをピークとする同図(1)に示す波形となる。
米国のISDNでは、2B-1Q符号を用いており。その電力スペクトル密度は、ナイキスト周波数80kHzをピークとする同図(2)に示す波形となる。
ADSL方式では、一定の範囲のサブキャリアを持っているので、広い周波数スペクトル密度を持っている。G.lite_ADSL方式のスペクトラム密度を同図(3)に示す、この波形については、既に図22にも示されている。
このように、平衡ペア線路は伝送距離が増える毎に、回線損失が周波数に応じて増大する特徴があるため、xDSL技術を利用しても、一定以上の伝送距離での伝送速度には限界があった。
このような問題を解決するため、伝送速度（伝送容量）を拡大する方式として、公開特許公報(昭53-80110及び特開平8-331169)に記載されたデータ伝送装置は、任意の２対の平衡ペア線路の送受信両端部にて、１対の平衡ペア線路の電気的中点と他対の平衡ペア線路の電気的中点との間にデータ信号を印加あるいは検出することでデータ伝送を行っている。
しかしながら、この方式を既存のデータ伝送装置に採用するには、変成器に中間端子を必要とするため、変成器の交換、ひいては既存の送受信部の交換が必要となる。
従って本発明は、平衡ペア線路を複数対有するデータ伝送装置において、変成器に中間端子を設けずに伝送速度を拡大することを課題とする。
発明の開示
(1)上記の課題を解決するため、本発明に係る多重伝送装置は、異なる２つの平衡ペア線路のそれぞれの片方の線路を拡張用の平衡ペア線路として併用することを特徴としている。
すなわち、例えばｎ対の平衡ペア線路の中の２対の平衡ペア線路の片方の線路同士を拡張用の平衡ペア線路とする。以下同様にして、拡張用の平衡ペア線路にまだ用いられていない平衡ペア線路の片方の線路同士について(n-1)対の拡張用の平衡ペア線路を決定し、これらの拡張用の平衡ペア線路を介してデータを伝送する。
これにより、平衡ペア線路を追加すること無く伝送速度を拡大することが可能となる。
以下に、拡張用の平衡ペア線路を用いてデータ伝送が可能であることを原理的に説明する。
図1(1)は、対地平衡度を示している。この対地平衡度は、ある周波数において、平衡ペア線路10に大地GNDに対して電圧V1を印加したとき、線路間に発生する電圧V2との関係を示すものであり、対地平衡度LCL＝20logV2/V1で定義される。
同図(2)は、本発明の如く平衡ペア線路10_1の片方の線路と平衡ペア線路10_2の片方の線路とで拡張用の平衡ペア線路11を構成し、この平衡ペア線路11に電圧V1を印加したとき、平衡ペア線路10_1及び10_2の線路間に電圧V2及びV3が発生した場合を示している。
このときの「線路11が線路10_1に与える平衡度」＝20logV2/V1、「線路11が線路10_2に与える平衡度」＝20logV3/V1である。これらの平衡度は、線路のバランスが取れている場合、通常80dB程度である。
以下に、線路ロスを考慮した漏話について述べる。図2(1)は、宅内装置20_1及び局内装置30_1間が平衡ペア線路10_1（１本の線で示している）で接続され、宅内装置20_2及び局内装置30_2間が平衡ペア線路10_2で接続されたデータ伝送装置を示している。平衡ペア線路10_1及び10_2は互いに隣接している。
このデータ伝送装置において、いま、局内装置30_1が送信信号(レベル)ST_1を送出し、この信号を宅内装置20_1は受信信号(レベル)SR_1として受信し、宅内装置20_2が送信信号(レベル)ST_2を送出し、この信号を局内装置30_2は受信信号(レベル)SR_2として受信する。
平衡ペア線路10_1及び10_2のバランス（平衡度）が崩れている場合、各受信信号SR_1及びSR_2(以後、SRで総称することがある)は、それぞれ送信信号ST_2及びST_1（以後、STで総称することがある）からの漏話によってノイズX_1及びX_2（以後、Xで総称することがある）を受ける。
レベルST−レベルSR(dB)は、線路ロスであり、xDSL伝送方式においては、最大60dB程度である。また、漏話は、主に平衡度で表され、線路のバランスが取れている場合、平衡度は80dB程度であることは図1(2)でも述べた。
レベルSRとノイズXとの比は、通常S/N比あるいは漏話を意味するS/X比と呼ばれている。
同図(2)は、同図(1)におけるレベルST，SR，及びXのスペクトラム密度を示している。レベルSTを基準の０dBとすれば、上記の例では、レベルSR＝レベルST−線路ロス＝−60dB、レベルX＝レベルST(0dB)−80dB＝−80dBであり、S/X比＝レベルSR−レベルX＝(−60dB)−(−80dB)＝20dBとなる。
従って、S/X比は、平衡度に伴って、大きくすることができる。すなわち、平衡のとれた平衡ペア線路を他の線路が同相で揺らした場合に発生するノイズXは問題とならないことが分かる。
また、本発明による平衡ペア線路の拡張方式によれば、送受信用の変成器に中間端子を必要としないため、既存のデータ伝送装置の送受信部を変更することなく伝送容量を拡大することが可能である。
(2)また、本発明に係る多重伝送装置では、上記の(1)において、該平衡ペア線路及び該拡張用の平衡ペア線路の伝送方式を同一のxDSL伝送方式することができる。
(3)また、本発明に係る多重伝送装置では、上記の(2)において、該xDSL伝送方式をADSL，HDSL，及びVDSL伝送方式、ピンポン伝送方式、並びにエコーキャンセラ伝送方式を含む平衡伝送方式にすることができる。
(4)また、本発明に係る多重伝送装置では、上記の(1)において、該拡張用の平衡ペア線路が、該平衡ペア線路の周波数帯域と異なるxDSL伝送方式を採用することが可能である。
これにより、該拡張用の平衡ペア線路と該平衡ペア線路との間の漏話を少なくすることが可能となる。
(5)また、本発明に係る多重伝送装置では、上記の(1)において、該平衡ペア線路の伝送速度が不足している伝送方向に合わせて、該伝送速度が増加するように該拡張用の平衡ペア線路の伝送方向を制御する制御部を有することが可能である。
すなわち、該制御部は、例えば、該平衡ペア線路の上り方向の伝送速度が不足しているとき、該拡張用の平衡ペア線路を上り方向の線路に設定する。
これにより、上り方向及び下り方向の伝送速度を適応的に可変することが可能となる。例えば、上り/下り伝送速度を同じにすることによりループバック機能及び対話型のシーケンスを容易に実現することが可能となる。
(6)また、本発明に係る多重伝送装置では、上記の(1)において、該平衡ペア線路が、方式の異なるxDSL伝送方式を採用しており、各拡張用の平衡ペア線路が任意のxDSL伝送方式を採用することが可能である。
これにより、該平衡ペア線路の様々な伝送方式に対応した伝送速度を該拡張用の平衡ペア線路で拡大することが可能となる。
(7)また、本発明に係る多重伝送装置では、上記の(1)において、該平衡ペア線路が、xDSL伝送方式及びアナログ伝送方式を併用することが可能である。
すなわち、例えば２つの該平衡ペア線路の中の一方がxDSL伝送方式で伝送し、他方がアナログ伝送方式である場合、各平衡ペア線路の片方の線路同士を拡張用の平衡ペア線路としてデータの伝送を行う。
これにより、アナログ回線とxDSL伝送方式を混在した複数の該平衡ペア線路においても、伝送速度を拡大することが可能となる。
(8)また、本発明に係る多重伝送装置では、上記の(1)において、該拡張用の平衡ペア線路の少なくとも１つがアナログ伝送方式とすることが可能である。
これにより、該拡張用の平衡ペア線路においても、アナログ回線とxDSL伝送方式を混用することが可能となる。
(9)また、本発明に係る多重伝送装置では、上記の(1)において、該拡張用の平衡ペア線路を給電線路として併用することができる。
すなわち、多重伝送装置の一方の装置から他方の装置に該拡張用の平衡ペア線路を経由して電力を給電する。これにより、一方の装置側の停電時においても他方の装置から給電を行うことにより通信を継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るデータ伝送装置の原理を示した図（その１）である。
図２は、本発明に係るデータ伝送装置の原理を示した図（その２）である。
図３は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(1)を示したブロック図である。
図４は、本発明に係るデータ伝送装置に適用可能な一般的なピンポン伝送方式の送受信部を示したブロック図である。
図５は、本発明に係るデータ伝送装置に適用可能な一般的なエコーキャンセラ方式の送受信部を示したブロック図である。
図６は、本発明に係るデータ伝送装置に適用可能なADSL伝送方式の送受信部を示したブロック図である。
図７は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(2)を示したブロック図である。
図８は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(3)を示したブロック図である。
図９は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(4)を示したブロック図である。
図10は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(5)を示したブロック図である。
図11は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(6)を示したブロック図である。
図12は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(7)を示したブロック図である。
図13は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(8)を示したブロック図である。
図14は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(9)を示したブロック図である。
図15は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(10)を示したブロック図である。
図16は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(11)を示したブロック図である。
図17は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(12)を示したブロック図である。
図18は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(1)〜(12)における従来の装置及び追加装置を比較して示した図である。
図19は、一般的な２線式のデータ伝送装置を示したブロック図である。
図20は、一般的な４線式のデータ伝送装置を示したブロック図である。
図21は、一般的なQAM変調方式の原理を示したブロック図である。
図22は、ADSL伝送方式の伝送周波数帯域に対応した電力スペクトラム密度及び回線損失を示した図である。
図23は、一般的なxDSL伝送方式の特徴を比較した図である。
図24は、一般的なxDSL伝送方式の電力スペクトル密度を示した図である。
符号の説明
10，10_1〜10_n〜10_n+m  平衡ペア線路，メタリック回線
11，11_1〜11_n〜10_n+m-1  拡張用の平衡ペア線路
20，20_1〜20_n〜20_n+m〜20_2n+2m-1  宅内装置
21，21_1〜21_n〜21_n+m〜21_2n+2m-1  送受信部
22  送信コイル           23  受信コイル            24，25  コイル
30，30_1〜30_n〜30_n+m〜30_2n+2m-1  局内装置
31  送受信部             32  送信コイル            33  受信コイル
34，35  コイル           36  電源回路              37  給電回路
40  エコーキャンセラ     41  送受信増幅器          42  信号処理部
43  可変等化部           44  送信回路              45  待機回路
46  発呼検出部            47  SRG                  48  DC/DC変換部
49  端末給電回路         50  双方向伝送路          51  信号処理部
52  DC/DC変換部          53  送受信増幅器          60  給電回路
61  送信回路             62  信号処理部            63  受信回路
64  エコーキャンセラ     65  N/RSW                 66  局給電部
70  直/並バッファ        71  エンコーダ            72  256点IFFT部
73  並/直バッファ        74  D/A変換器       75  送信ビットマップ
80  A/D変換部            81  直/並バッファ         82  256点FFT部
83  デコーダ             84  並/直バッファ   85  受信ビットマップ
90，91  送受信部         92，93  抵抗        100  キャリア発信部
101  π/2位相器          102，103  ２値/４値変換部
104，105  AM変調器      106  合成器                NT  網終端装置
PSF1，PSF2  変成器       R1，R2  終端抵抗          TE  端末
SR，SR_1，SR_2  受信信号 ST，ST_1，ST_2  送信信号
T1，T1_1，T1_2，T2，T2_1，T2_2，T3，T4  変成器
X，X_1，X_2  ノイズ
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
発明を実施するための最良の形態
図３は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(1)を示している。
このデータ伝送装置は、宅内装置20_1及び20_2と局内装置30_1及び30_2とが、メタリック回線（平衡ペア線路）10_1及び10_2で接続されている。さらに、宅内装置20_3と局内装置30_3が、メタリック回線10_1の片方の線路とメタリック回線10_2の片方の線路を別の平衡ペア線路と見倣した拡張用の平衡ペア線路11で接続されている。
宅内装置20（符号20は、符号20_1，20_2，及び20_3を総称する。以下同様）は、図19で示した宅内装置20と同じ構成である。宅内装置20_1，20_2，及び20_3のコイル24は、それぞれメタリック回線10_1及び10_2、拡張用の平衡ペア線路11に接続されている。
局内装置30（符号30は、符号30_1，30_2，及び30_3を総称する。以下同様）は、図19で示した局内装置30と同じ構成である。局内装置30_1，30_2，及び30_3のコイル34は、それぞれメタリック回線10_1及び10_2並びに拡張用の平衡ペア線路11に接続されている。
動作において、宅内装置20_1，20_2及び20_3と局内装置30_1，30_2及び30_3との間でデータが、それぞれメタリック回線10_1及び10_2、並びに平衡ペア線路11を経由して同一のxDSL伝送方式(A1〜A3)で送受信される。
これにより、メタリック回線10_1及び10_2の他にメタリック回線を追加することなく、伝送速度を1.5倍にすることが可能となる。
以下の図４〜図６においては、本発明に係るデータ伝送装置に適用可能な一般的なxDSL伝送方式が示されており、これについて述べる。
図４は、一般的な２線式のiDSL伝送方式(ピンポン伝送方式)における宅内装置20及び局内装置30の構成例を示している。宅内装置20及び局内装置30はメタリック回線10で接続されている。
ピンポン伝送方式においては、宅内装置20と局内装置30との間のデータの送受信は時分割で行われる。すなわち、上り信号と下り信号を時間的に分割して送受信する。
同図は、宅内装置20及び局内装置30の構成例を示している。この内、宅内装置20は、終端抵抗R1及びR2で終端された４線式双方向伝送路50で相互接続された１つ網終端装置NT及び端末TEで構成されている。なお、双方向伝送路50には、複数の端末TEを接続することが可能である。
網終端装置NTは、変成器T1及びT3と、送受信部21を構成する送受信増幅器41、信号処理部42、可変等化部43、及び送信回路44と、電源回路36を構成する変成器PSF1、DC/DC変換部48、及び端末給電回路49と、待機回路45を構成する発呼検出器46及びSRG47とを備えている。端末TEは、送受信増幅器50、信号処理部51、及びDC/DC変換部52を備えている。
局内装置30は、変成器T2と、送受信部31を構成する送信回路61、受信回路63、及び信号処理部62と、給電回路37を構成する変成器PSF2、N/RSW65、及び局給電部66とを備えている。
動作において、端末TEにおいて、信号（データ又は音声）は、信号処理部51、送受信増幅器53、及び変成器T4を介して双方向伝送路50に送出される。
網終端装置NTにおいて、該信号は、変成器T3、送受信増幅器41、信号処理部42、送信回路44、及び変成器T1を経由してメタリック回線10に送出される。このとき、信号処理部42は、該信号を一時的に記憶し、上り信号を送出するタイミングに２倍の速度で該信号を出力する。
局内装置30において、該信号は、変成器T2、受信回路63、及び信号処理部62を経由して受信される。このとき、信号処理部62は、該信号を一時記憶し、該信号の受信速度を半分の速度に変換する処理を行う。
局内装置30から端末TEへ送信される下り信号は、信号処理部62において、一時的に記憶され、下り信号を送出するタイミングに２倍の速度で出力され、送信回路61及び変成器T2を経由してメタリック回線10に送出される。
網終端装置NTにおいて、該信号は、変成器T1及び可変等化部43を介して信号処理部42に受信される。ここで、該信号は半分の速度に変換された後、送受信増幅器41及び変成器T3を経由して双方向伝送路50に送出される。
端末TEにおいて、該信号は、変成器T4、送受信増幅器53、及び信号処理部51を経由して受信される。
以下に、局内装置30が、網終端装置NT及び端末TEに供給する電力について述べる。局内装置30において、電力は、給電回路37からメタリック回線10を経由して電源回路36に供給される。電源回路36において、電力は変成器PSF1を経由してDC/DC変換部48に与えられ、ここで、DC/DC変換され40Vの電圧に変換され、停電時の電源となる。
端末給電回路49は、DC/DC変換部48の出力電力を変成器T3、双方向伝送路50、及び変成器T4を経由してDC/DC変換部52に与える。DC/DC変換部52は、これをDC/DC変換して端末TEの電力とする。
図５は、一般的な２線式のiDSL伝送方式(エコーキャンセラ方式)における宅内装置20及び局内装置30の構成例を示している。宅内装置20及び局内装置30はメタリック回線10で接続されている。
宅内装置の端末TEの構成は、図４に示したピンポン伝送方式の端末TEと同様である。網終端装置NTにおいては、送信回路44からの信号を入力し、出力信号を可変等化部43に与えるエコーキャンセラ40が付加されていることが同図に示した網終端装置NTと異なっている。
また、局内装置30においては、送信回路61から信号を入力し、出力信号を受信回路63に与えるエコーキャンセラ64が付加されていることが同図に示した局内装置30と異なっている。
動作において、宅内装置20及び局内装置30間の上り/下り信号は、ピンポン伝送方式と異なり、時分割せずにハイブリッド回路を用いた双方向伝送を常時行っている。しかしながら、２線式においては送信信号の受信側への回り込みが存在するので、理想的な信号送受信を実現するため、エコーキャンセラ64を併用して受信側への送信信号の回り込みをキャンセルしている。
図６は、一般的なADSL伝送方式のデータ伝送装置を示している。この例では、宅内装置20及び局内装置30における送受信部21及び31の送信回路と受信回路とを示している。
この内、送信回路は、直列送信データ信号を並列信号bO〜biに変換する直/並バッファ70と、信号bO〜biをコード化するエンコーダ71と、直/並バッファ70及びエンコーダ71にビットマップを与える送信ビットマップ部75と、エンコーダ71からの信号を高速で逆フーリエ変換する256点IFFT部72と、IFFT部72からの信号にサイクリックプリフィクスを付加した信号を並直変換する並/直バッファ73と、このバッファ73からの信号をD/A変換してメタリック回線10に出力するD/A変換器74と、で構成されている。
また、受信回路は、メタリック回線から受信したアナログ信号をA/D変換するA/D変換部80と、A/D変換部80のデジタル出力信号からサイクリックプリフィックスを削除して直並変換を行う直/並バッファ81と、このバッファ81の出力を高速でフーリェ変換する256点FFT部82と、FFT部82の出力信号をbO〜biビットにデコードするデコーダ83と、このデコーダ83からの信号を並直変換する並/直バッファ84と、デコーダ83及び並/直バッファ84にビットマップ信号を与える受信ビットマップ部85と、で構成されている。
図７は、本発明の実施例(2)を示している、この実施例(2)は、実施例(1)における２対のメタリック回線10_1及び10_2をｎ(nは、３以上の自然数)対のメタリック回線10_1〜10_nに拡張したものである。
宅内装置20_1〜20_n及び局内装置30_1〜30_nが、それぞれメタリック回線10_1〜10_nで接続されている。
そして、(n-1)台の宅内装置20_n+1〜20_2n-1及び(n-1)台の局内装置30_n+1〜30_2n-1同士が、それぞれメタリック回線10_1及び10_2、メタリック回線10_2及び10_3、〜、メタリック回線10_n-1及び10_nの片方の線路同士で構成された別の拡張用の平衡ペア線路11_1〜11_n-1で接続されている。
動作において、宅内装置20_1〜20_n及び20_n+1〜20_2n-1と宅内装置30_1〜30_n及び30_n+1〜30_2n-1との間でデータが、それぞれメタリック回線10_1〜10_n及び平衡ペア線路11_1〜11_n-1を経由して同一のxDSL伝送方式A1〜A(2n-1)で送受信される。
これにより、n-1回線分のxDSL伝送方式のサービスを拡張することが可能となる。すなわち、メタリック回線を増設せずに伝送速度を、ほぼ２倍にすることが出来る。
図８は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(3)を示している。このデータ伝送装置は、実施例(1)のデータ伝送装置と同じ接続関係であるが、宅内装置20_3及び局内装置30_3の間のデータ伝送方式は、実施例(1)のxDSL伝送方式Aと異なるxDSL伝送方式B1である。
動作において、宅内装置20_1及び20_2と局内装置30_1及び30_2との間でデータが、それぞれメタリック回線10_1及び10_2を経由して同一のxDSL伝送方式A1及びA2で送受信される。宅内装置20_3と局内装置30_3との間でデータが、それぞれ平衡ペア線路11を経由してメタリック回線10_1及び10_2のxDSL伝送方式A1及びA2と周波数帯域が異なる別のxDSL伝送方式B1で送受信される。
これにより、メタリック回線10_1及び10_2とメタリック回線11との間の漏話による影響を、周波数帯域が異なることにより減少させた状態で、図３と同様に伝送速度を1.5倍にすることが可能となる。
図９は、本発明の実施例(4)を示している。この実施例は、実施例(3)における２対のメタリック回線10_1及び10_2をｎ(nは、３以上の自然数)対のメタリック回線10_1〜10_nに拡張したものであり、その接続関係は、実施例(2)と同様である。
動作において、宅内装置20_1〜20_nと局内装置30_1〜30_nとの間でデータが、それぞれメタリック回線10_1〜10_nを経由して同一のxDSL伝送方式A1〜Anで送受信される。宅内装置20_n+1〜20_2n-1と局内装置30_n+1〜30_2n-1との間でデータが、それぞれ拡張用の平衡ペア線路11_1〜11_n-1を経由してxDSL方式伝送A1〜Anと周波数帯域が異なるxDSL伝送方式B1〜Bn-1で送受信される。
これにより、メタリック回線10_1〜10_nと、平衡ペア線路11_1〜11_n-1と、の間の漏話による影響を周波数帯域が異なることにより減少させた状態で、(n-1)回線分の新たなxDSL伝送方式のサービスを追加することになり、追加前と比較してほぼ２倍に拡張することが可能となる。
図10は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(5)を示している。このデータ伝送装置が、実施例(1)のデータ伝送装置と基本的に異なる点は、拡張用の平衡ペア線路11に並列接続された電源回路36並びにコイルL1及びL2が、宅内装置20に追加され、平衡ペア線路11に並列接続された給電回路37並びにコイルL3及びL4が、局内装置30_3に追加されていることである。
そして、メタリック回線10_1，10_2及び平衡ペア線路11の宅内装置20側にコンデンサC1_1〜C1_3が直列に挿入され、平衡ペア線路11の局内装置30_3側にコンデンサC2が直列に挿入されていることも異なっている。
なお、電源回路36が、宅内装置20に共通に電源を供給することを示すため、実施例(1)に示した宅内装置20_1〜20_3の送受信部21及び変成器T1は、同図では宅内装置20の送受信部21_1〜3及び変成器T1_1〜3として示している。
動作において、送受信部21_1〜21_3と宅内装置30_1〜30_3との間のデータの送受信は実施例(1)と同じである。
宅内装置20の送受信部21_1〜3の電力は、給電回路37からコイルL3、L4、平衡ペア線路11、コイルL1及びL2を経由して送電された電源回路36から供給される。
これにより、実施例(1)において拡張した平衡ペア線路11を使用することで回線の伝送速度を拡大するだけでなく、さらに、直流電力をコイルL1〜L4，コンデンサC1_1〜C1_3，及びC2で重畳/分離することにより、停電時又は商用電源が存在しない場所の宅内装置20に局内装置30から平衡ペア線路11を経由して直流電力を供給することが可能となる。
図11は、本発明の実施例(6)を示している。この実施例は、実施例(5)における２対のメタリック回線10_1及び10_2をｎ(nは、３以上の自然数)対のメタリック回線10_1〜10_nに拡張したものである。その構成は、実施例(2)の構成に実施例(5)の電源回路36、コイルL1〜L4、コンデンサC1及びC2，並びに給電回路37を追加したものに相当する。
動作において、宅内装置20_1〜20_2n-1と局内装置30_1〜30_2n-1との間のデータは、それぞれメタリック回線10_1〜10_n及び平衡ペア線路11_1〜11_n-1を経由して同一のxDSL伝送方式A1〜A(2n-1)で送受信されることは実施例(2)と同じである。
宅内装置20_1〜20_2n-1の電力は、給電回路37からコイルL3，L4、平衡ペア線路11_n-1、コイルL1及びL2を経由して電源回路36に送電され、この電源回路36から供給される。
これにより、局側システムに給電回路37を搭載し、停電時又は商用電源が存在しない場所の宅内装置20_1〜20_2n-1に給電回路37からの電力を供給することが可能となる。なお、この例では局内装置30_2n-1に給電回路37を取り付けた例を示したが、その取り付け位置は局内装置30_1〜30_2n-2のいずれでもあってもよい。
図12は、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(7)を示している。
このデータ伝送装置は、宅内装置20と、この宅内装置20に対してメタリック回線10_1及び10_2、並びに拡張用の平衡ペア線路11で接続された局内装置30_1及び30_2とで構成されている。
宅内装置20は、変成器T1_1，T1_2，及びT1と、変成器T1_2の送信コイル22及び変成器T1_1の受信コイル23に接続された送受信部21_1と、変成器T1の送信コイル22及び受信コイル23に接続された送受信部21_2と、を備えている。変成器T1_1のコイル24及び変成器T1_2のコイル25はメタリック回線10_1及び10_2にそれぞれ接続され、変成器T1のコイル24は平衡ペア線路11に接続されている。
局内装置30_1は、変成器T2_1及びT1_2と、変成器T2_1の受信コイル33及び変成器T2_2の送信コイル32に接続された送受信部31と、を備えている。変成器T2_2のコイル35及び変成器T2_1のコイル34はメタリック回線10_1及び10_2にそれぞれ接続されている。
局内装置30_2は、変成器T2と、この変成器T2の送信コイル32及び受信コイル33に接続された送受信器31と、を備えている。変成器T2のコイル34は平衡ペア線路11に接続されている。
動作において、送受信部21_1と局内装置30_1の送受信部31との間のデータ伝送は、図20に示した従来の４線式データ伝送と同じであり、xDSL伝送方式A1で送受信される。すなわち、4線中の回線10_1を上り専用として、残り回線10_2を下り専用として使用している。
送受信部21_2と局内装置30_2の送受信部31との間のデータ送受信は、図19に示した従来の２線式データ伝送と同じであり、xDSL伝送方式A1とは異なる周波数帯域のxDSL伝送方式B1でカップリングコンデンサC1及びC2を経由して送受信される。
これにより、通常時はxDSL伝送方式A1の装置で、上り/下りデータを双方向に伝送しているが、上り側又は下り側の伝送速度を上げる要求が来たとき、制御装置（図示せず）が、xDSL伝送方式B1の装置の送信方向を要求に対応した上り/下りに切り替えて、一次的に上り又は下り伝送速度を最大２倍にすることが可能となる。
図13は、本発明の実施例(8)を示している。この実施例は、基本的には、実施例(7)における２対のメタリック回線10_1及び10_2をn+m(n，mは自然数)対のメタリック回線10_1〜10_n+mに拡張したものである。
ただし、この実施例では、送受信部20及び30間のデータ送受信は、４線式データ伝送の実施例(7)と異なり、全て２線式データ伝送を採用している。これは、送受信部21及び31間のデータ送受信の上り又は下り方向をメタリック回線毎に変更可能にして上り及び下り方向のデータ伝送速度に柔軟に対応できるようにするためである。
また、メタリック回線10_1〜10_n+m及び拡張用の平衡ペア線路11_1〜11_n+m-1は、同一のxDSL伝送方式A1〜A2n+2m-1を採用している点も異なっている。
動作において、通常時、送受信部21_1〜21_nと局内装置30_1〜30_nは、同一のxDSL伝送方式A1〜Anで上り信号を伝送し、送受信部21_n+1〜21_n+mと局内装置30_n+1〜30_n+mは、同一のxDSL伝送方式An+1〜An+mで下り信号を伝送している。
また、送受信部21_n+m+1〜21_2n+2m-1と局内装置30_n+m+1〜30_2n+2m-1の送受信部31は、同一のxDSL伝送方式A1〜An+mで、上り/下りデータを適度な割合で伝送している。
いま、上り又は下りの伝送速度を上げる要求が来たとき、制御装置（図示せず）が、平衡ペア線路11_1〜11_n+m-1に接続された装置を要求に対応した上り/下りに切り替えて、一時的に上り又は下りの伝送速度を最大(m+n)倍にすることが可能となる。
これにより、通常時は、n組の送受信部21及び送受信部31が上りデータを伝送し、m組の送受信部21及び送受信部31が下りデータを伝送する。そして、制御部（図示せず）が、拡張された(n+m-1)組の送受信部21及び送受信部31の上下伝送方向の比率を適度に変えることで、データ伝送装置を上り/下り速度可変可能な可変速度適応型にすることが可能となる。
図14は、本発明の実施例(9)を示している。この実施例の接続関係は、実施例(1)と同様であるが、実施例(1)と異なり、宅内装置20_1及び局内装置30_1、宅内装置20_2及び局内装置30_2、並びに宅内装置20_3及び局内装置30_3が、それぞれ互いに異なるxDSL伝送方式A，B，及びCによる伝送サービスを行っている。
これにより、異なるxDSL伝送方式A及びxDSL伝送方式Bによるサービスを受けられる他、回線を追加することなく拡張用の平衡ペア線路11で別の異なるxDSL伝送方式Cによるサービスも利用することが可能となる。
図15は、本発明の実施例(10)を示している。この実施例は、実施例(9)におけるxDSL伝送方式Aでデータを送受信する宅内装置20_1及び局内装置30_1、並びにメタリック回線10_1を、ｎ組の送受信部21_1〜21_n及び局内装置30_1〜30_n、並びメタリック回線10_1〜10_nに拡張している。
また、xDSL伝送方式Bでデータを送受信する宅内装置20_2及び局内装置30_2、並びにメタリック回線10_2を、ｍ組の送受信部21_n+1〜21_n+m及び局内装置30_n+1〜30_n+m、並びメタリック回線10_n+1〜10_n+mに拡張している。
また、xDSL伝送方式Cでデータを送受信する宅内装置20_3及び局内装置30_3、並びに平衡ペア線路11を、(n+ｍ-１)組の送受信部21_n+m+1〜21_2n+2m-1及び局内装置30_n+m+1〜30_2n+2m-1、並び平衡ペア線路11_1〜11_n+m-１に拡張している。
動作において、送受信部21_1〜21_nは、xDSL伝送方式Aで上りのデータをそれぞれ局内装置30_1〜30_nに送信する。局内装置30_n+1〜30_n+mの送受信部31は、xDSL伝送方式Bで下りのデータをそれぞれ送受信部21_n+1〜21_n+mに送信する。
さらに、送受信部21_n+m+1〜21_2n+2m-1と局内装置30_n+m+1〜30_2n+2m-1との間では、xDSL伝送方式A，B，及びCのいずれかの方式でデータを送受信する。
これにより、加入者は、通常時、n組のxDSL伝送方式A及びm組のxDSL伝送方式Bのサービスを受け、伝送速度を拡大する必要があるとき、拡張された(n+m-1)組の様々なxDSL伝送方式A，B，及びCを適度な割合で上り/下り伝送方向に設定することが可能となる。
図16は、本発明の実施例(11)を示している。この実施例の宅内装置20、局内装置30、及びメタリック回線10並びに拡張用の平衡ペア線路11の接続状態は、実施例(1)同じであるが、実施例(1)と異なり宅内装置20_2は、アナログ送受信部90を備え、局内装置30_2はアナログ送受信部91及び抵抗92及び93を備えている。
動作において、宅内装置20_1及び局内装置30_1の間は、xDSL伝送方式Aでデータが送受信され、宅内装置20_2及び局内装置30_2の間は、アナログ方式Bでデータが送受信され、宅内装置20_3及び局内装置30_3の間は、xDSL伝送方式Cでデータが送受信されている。
従来のサービス形態には、通常の会話としてアナログ回線を使用し、データ通信を行う場合にはディジタル回線を使用するというように、その用途によって回線を使い分けるものがあった。このようなサービス形態において、さらに別のディジタル回線を追加する必要がある場合、通常ではもう一回線引く必要があったが、本発明によれば、回線数の追加を行うことなく、別のxDSL伝送方式C1を利用することが可能となる。
ただし、ここで注意すべき点は、アナログ回線は局アースを基準とした電位で給電電圧信号とアナログ信号とを重畳して伝送しているため、回線10_2は、両線ともある電位を持っている。このため、このアナログ回線を一部に含むディジタル回線10_1及び11は、トランス結合された平衡伝送でなければならない。
図17は、本発明の実施例(12)を示している。この実施例の接続状態は、実施例(11)と同じであるが、その構成は実施例(11)と異なり、宅内装置20_3及び局内装置30_3のxDSL伝送方式が、宅内装置20_1及び局内装置30_1のxDSL伝送方式Aと同じである。
これにより、一つのアナログ回線と一つのxDSL伝送方式Aの回線を併用する従来のサービス形態に、回線数を追加することなく、さらに同一のxDSL伝送方式Aの回線を利用することができるようになる。
図18に、本発明に係るデータ伝送装置の実施例(1)〜(12)における現状（従来）の装置及び拡張用の平衡ペア線路に接続された追加装置の一覧を示す。
以上説明したように本発明によれば、異なる２つの平衡ペア線路のそれぞれの片方の線路を拡張用の平衡ペア線路として併用することで、(1)2組以上の平衡ペア線路により、1方式以上のxDSL伝送方式を利用する場合、(2)1組以上の平衡ペア線路でxDSL伝送方式を利用し、もう１組でアナログ伝送方式を利用している場合において、回線数を増やさずに伝送速度（容量）を容易に拡大することができる。
これにより、例えば、これまでxDSL伝送方式上の限界とされていた伝送速度を、最大1.5倍〜2倍まで拡張することができる。
また、該拡張用の平衡ペア線路を介して、例えば局内装置から宅内装置に電力を供給することも可能となる。
【図１】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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