(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多搬送波変調信号の送信機であって、
第１および第２のビット配分情報をそれぞれ格納する第１および第２のビット配分表と、
送信されるべきディジタルデータと関連付けられた、ビットを第１及び第２のビット配分情報から選択された一つを用いて複数のフレームの各々の周波数トーンに符号化するデータシンボル符号器であり、受信機への送信のための多重フレーム送信構造内の少なくとも１つのフレームの符号化は第１のビット配分情報を使用し、その受信機のための多重フレーム送信構造内の少なくとも１つの他のフレームの符号化は第２のビット配分情報を使用するデータシンボル符号器と、
周波数トーン上に符号化されたビットを変調し変調された信号を生成する多搬送波変調ユニットと、
変調された信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器とを有する送信機。
【請求項２】
請求項１記載の送信機であって、前記第１および第２のビット配分表は独立したビット配分表である送信機。
【請求項３】
請求項１記載の送信機であって、前記第１および第２のビット配分表はより大きなビット配分表の第１および第２の部分として配置される送信機。
【請求項４】
請求項２あるいは請求項３記載の送信機であって、さらに、
送信されるディジタルデータを受け取る入力を有し、データシンボル符号器に接続された出力を有するバッファと、
前記第１および第２のビット配分情報から選択された１つの検索を制御するため、前記第１および第２のビット配分表に能動的に接続された制御装置とを有する送信機。
【請求項５】
請求項１記載の送信機であって、データシンボル符号器は異なる送信スキームによって妨害を受ける第１の方向への転送に関連する第１の期間中に転送されるビットを多重フレーム送信構造内の複数のフレームに対する第１のビット配分情報を用いて符号化し、かつ、データシンボル符号器は異なる送信スキームによって妨害を受ける第２の方向への転送に関連する第２の期間中に転送されるビットを前記多重フレーム送信構造内の複数のフレームに対する第２のビット配分情報をも用いて符号化する送信機。
【請求項６】
請求項１記載の送信機であって、データシンボル符号器は多重フレーム送信構造内の第１の複数のフレームに対して第１のビット配分情報を使用し、多重フレーム送信構造内の第２の複数のフレームに対して第２のビット配分情報を使用する送信機。
【請求項７】
請求項６記載の送信機であって、前記変調ユニットは離散マルチトーン（ＤＭＴ）変調を使用してシンボルの周波数トーン上の符号化されたビットを変調する送信機。
【請求項８】
請求項６記載の送信機であって、第１のビット配分情報中のビット配分を第２のビット配分情報中のビット配分より大きくし、他の送信スキームからの漏話干渉のインパクトを縮小する送信機。
【請求項９】
請求項８記載の送信機であって、さらに、
送信線のバインダに含まれる送信線の対に接続された混成回路を有し、他の送信スキームの１つはデータを送信機から、および送信機への両方向に対してバインダ内の他の送信線を介して通信する送信機。
【請求項１０】
請求項９記載の送信機であって、他の送信スキームは時間領域分割スキームであり、送信機から遠方へのデータ通信に関連付けられた第１の期間と送信機に向かうデータ通信に関連付けられた第２の期間を有し、
多重フレーム転送構造内の第１の複数フレームは時間領域分割スキームの第１の期間に対応する送信機。
【請求項１１】
請求項１０記載の送信機であって、多重フレーム送信構造内の第２の複数フレームは時間領域分割スキームの第２の期間に対応する送信機。
【請求項１２】
受信された多搬送波変調信号からデータを回復するための回復装置であって、
受信された多搬送波変調信号に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
デジタル信号を復調しディジタル周波数領域データを生成する復調器と、
第１および第２のビット配分情報をそれぞれ格納する第１および第２のビット配分表と、
前記第１および第２のビット配分情報から選択された一つを用いて複数のフレームの各々の周波数トーンからディジタル周波数領域データに関連付けられたビットを復号するデータシンボル復号器であり、送信機からの送信の多重フレーム送信構造内の少なくとも１つのフレームの復号は第１のビット配分情報を使用し、その送信機のための多重フレーム送信構造内の少なくとも１つの他のフレームの復号化は第２のビット配分情報を使用するデータシンボル復号器とを有する回復装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の回復装置であって、データシンボル復号器は第１の期間に対応する多重フレーム送信構造内のフレームに第１のビット配分情報を選択し、第２の期間に対応する多重フレーム送信構造中のフレームに第２のビット配分情報を選択する回復装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の回復装置であって、データシンボル復号器は多重フレーム送信構造内の第１の複数のフレームに対して第１ビット配分情報を使用し、多重フレーム送信構造内の第２の複数のフレームに対して第２のビット配分情報を使用する回復装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の回復装置であって、第２のビット配分を第１のビット配分より大きくし、他の送信スキームからの漏話のインパクトを縮小する回復装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の回復装置であって、さらに、
送信線のバインダに含まれる送信線の対に接続された混成回路を有し、他の送信スキームの１つはデータを送信機から、および送信機への両方向に対してバインダ内の送信線を介して通信する回復装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の回復装置であって、他の送信スキームは時間領域分割スキームであり、送信機から遠方へのデータ通信に関連付けられた第１の期間と送信機に向かうデータ通信に関連付けられた第２の期間を有し、
多重フレーム転送構造内の第１の複数フレームは時間領域分割スキームの第１の期間に対応する回復装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の回復装置であって、多重フレーム送信構造内の第２の複数フレームは時間領域分割スキームの第２の期間に対応する回復装置。
【請求項１９】
請求項１４記載の回復装置であって、前記復調器は離散マルチトーン（ＤＭＴ）復調を使用してディジタル信号を復調する回復装置。
【請求項２０】
データ伝送システム用のトランシーバーであって、
第１および第２の送信ビット配分情報をそれぞれ格納する第１および第２の送信ビット配分表と、
前記第１および第２の送信ビット配分情報から選択された一つを用いて、送信されるべきディジタルビットと関連付けられた、ビットを複数のフレームの各々の周波数トーンに符号化するデータシンボル符号器であり、受信機への送信のための多重フレーム送信構造内の少なくとも１つのフレームの符号化は第１の送信ビット配分情報を使用し、その受信機のための多重フレーム送信構造内の少なくとも１つの他のフレームの符号化は第２の送信ビット配分情報を使用するデータシンボル符号器と、
周波数トーン上の符号化されたビットを変調し変調された信号を生成する多搬送波変調ユニットと、
変調された信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器と、
を有するトランスミッター、および、
受信多搬送波変調信号に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
デジタル信号を復調しディジタル周波数領域データを生成する復調器と、
第１および第２の受信ビット配分情報をそれぞれ格納する第１および第２の受信ビット配分表と、
第１および第２の受信ビット配分情報から選択された一つを用いて複数のフレームの各々の周波数トーンからディジタル周波数領域データに関連付けられたビットを復号するデータシンボル復号器であり、送信機からの送信の多重フレーム送信構造内の少なくとも１つのフレームの復号は第１の受信ビット配分情報を使用し、その送信機のための多重フレーム送信構造内の少なくとも１つの他のフレームの復号化は第２の受信ビット配分情報を使用するデータシンボル復号器と、
デジタル／アナログ変換器とアナログ／デジタル変換器を送信線に結合する混成回路と、
を有するレシーバー、
とからなるトランシーバー。
【請求項２１】
請求項２０記載のトランシーバーであって、前記第１の送信ビット配分表、前記第２の送信ビット配分表、前記第１の受信ビット配分表および前記第２の受信ビット配分表は単一のビット配分表に格納されるトランシーバー。
【請求項２２】
請求項２０記載のトランシーバーであって、多搬送波変調信号はＡＤＳＬの規格によるものであるトランシーバー。
【請求項２３】
請求項２０記載のトランシーバーであって、
混成回路は、漏話干渉を引き起こす第２のデータ送信スキームに従ってアップ・ストリームおよびダウン・ストリームのデータ送信を行う他の送信線を有するバインダ内の送信線に接続するためのものであり、
前記第１の送信ビット配分表、前記第２の送信ビット配分表、前記第１の受信ビット配分表および前記第２の受信ビット配分表内に格納されたビット配分情報は第２のデータ伝送スキームからの漏話干渉のインパクトを縮小するように決定されるトランシーバー。
【請求項２４】
請求項２３記載のトランシーバーであって、前記第１の送信ビット配分表に格納されたビット配分は、前記第２の送信ビット配分表に格納されたビット配分より大きいトランシーバー。
【請求項２５】
請求項２４記載のトランシーバーであって、前記第１の受信ビット配分表に格納されたビット配分は、前記第２の受信ビット配分表に格納されたビット配分より小さいトランシーバー。
【請求項２６】
請求項２５記載のトランシーバーであって、混成回路は、漏話干渉を引き起こす第２のデータ送信スキームに従ってアップ・ストリームおよびダウン・ストリームのデータ送信を行う他の送信線を有するバインダ内の送信線に接続するためのものであるトランシーバー。
【請求項２７】
請求項２６記載のトランシーバーであって、多搬送変調信号はＡＤＳＬの規格によるものであり、第２のデーター送信スキームはＩＳＤＮであるトランシーバー。
【請求項２８】
離散マルチトーン変調信号を送信する装置であって、
第１および第２の送信ビット配分情報をそれぞれ格納する第１および第２の送信みビット配分表と、
第１および第２の送信ビット配分情報から選択された一つを用いて、送信されるべきディジタルビットと関連付けられた、ビットを複数のフレームの各々の周波数トーンに符号化するデータシンボル符号器であり、受信機への送信のための多重フレーム送信期間内の遠端漏話期間に関連付けられた少なくとも１つのフレームの符号化はディジタルデータのビットを第１の送信ビット配分情報に従って周波数トーンに割り付け、その受信機のための多重フレーム送信期間内の近端漏話期間に関連付けられた少なくとも１つの他のフレームの符号化はディジタルデータのビットを第２の送信ビット配分情報に従って周波数トーンに割り付けるデータシンボル符号器と、
周波数トーン上の符号化されたビットを変調し多重フレーム送信構造内で整えられた離散マルチトーン変調信号を生成する離散マルチトーン変調ユニットと、
変調された信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器と、
アナログ信号をレシーバー方向へ送信可能なバインダ内の送信線の対にデジタル／アナログ変換器を接続する混成回路とからなる装置。
【請求項２９】
離散マルチトーンの変調された信号を受信する装置であって、
第１および第２の受信ビット配分情報をそれぞれ格納する第１および第２の受信ビット配分表と、
離散マルチトーン変調アナログ信号をトランスミッターから受信可能なバインダ内の送信線の対に接続する混成回路と、
混成回路に接続され、受信された離散マルチトーンの変調されたアナログ信号を離散マルチトーンの変調されたデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
離散マルチトーンの変調されたデジタル信号を多重フレーム送信構造内に複数のフレーム中の各々の周波数トーン上の符号化されたビットへ復調する離散マルチトーン復調ユニットと、
第１および第２の受信ビット配分情報から選択された一つを用いて、符号化されたビットからディジタルデータを復号するデータシンボル復号器であり、送信機からの送信の多重フレーム送信期間内の遠端漏話期間に関連付けられた少なくとも１つのフレームの符号化されたビットの復号は第１の受信ビット配分情報に従って実行され、その送信機のための多重フレーム送信期間内の近端漏話期間に関連付けられた少なくとも１つの他のフレームの復号化は第２の受信ビット配分情報に従って実行されるデータシンボル復号器とを有する装置。
【請求項３０】
離散マルチトーンの変調された信号用のトランシーバー装置であって、
第１および第２の送信ビット配分情報をそれぞれ格納する第１および第２の送信ビット配分表と、
第１および第２の送信ビット配分情報から選択された一つを用いて、送信されるべきディジタルビットと関連付けられた、ビットを複数のフレームの各々の周波数トーンに符号化するデータシンボル符号器であり、受信機への送信のための多重フレーム送信期間内の遠端漏話期間に関連付けられた少なくとも１つのフレームの符号化はディジタルデータのビットを第１の送信ビット配分情報に従って周波数トーンに割り付け、その受信機のための多重フレーム送信期間内の近端漏話期間に関連付けられた少なくとも１つの他のフレームの符号化はディジタルデータのビットを第２の送信ビット配分情報に従って周波数トーンに割り付けるデータシンボル符号器と、
周波数トーン上の符号化されたビットを変調し多重フレーム送信構造内で整えられた離散マルチトーン変調信号を生成する離散マルチトーン変調ユニットと、
離散マルチトーンの変調された信号を離散マルチトーンの変調アナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器と、
第１および第２の受信ビット配分情報をそれぞれ格納する第１および第２の受信ビット配分表と、
受信された離散マルチトーンの変調されたアナログ信号を離散マルチトーンの変調されたデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、
離散マルチトーンの変調されたデジタル信号を多重フレーム送信構造内の複数のフレーム中の各々の周波数トーン上の符号化されたビットへ復調する離散マルチトーン復調ユニットと、
第１および第２の受信ビット配分情報から選択された一つを用いて、符号化されたビットからディジタルデータを復号するデータシンボル復号器であり、送信機からの送信の多重フレーム送信期間内の遠端漏話期間に関連付けられた少なくとも１つのフレームの符号化されたビットの復号は第１の受信ビット配分情報に従って実行され、その送信機のための多重フレーム送信期間内の近端漏話期間に関連付けられた少なくとも１つの他のフレームの復号化は第２の受信ビット配分情報に従って実行されるデータシンボル復号器と、
アナログ信号を他のトランシーバーへまた他のトランシーバーから送信可能なバインダ内の送信線の対にデジタル／アナログ変換器とアナログ／デジタル変換器を接続する混成回路とを有するトランシーバー装置。
【請求項３１】
多搬送波変調信号を送信する方法であって、
第１の送信ビット配分情報を決定するステップと、
第２の送信ビット配分情報を決定するステップと、
送信するデジタルデータを受け取るステップと、
受信したデジタルデータの部分を第１の複数のフレームの各々に関連した複数の周波数トーン上に符号化し、受信したデジタルデータのビットの数は第１の送信ビット配分情報に従って複数の周波数トーンに割り付けられるステップと、
符号化された周波数トーンを、第１の送信ビット配分情報に従って割り付けられたビットで、多重フレーム送信構造内で整えられた多搬送波時間領域信号の第１の複数のフレームに変調するステップと、
変調された第１の複数のフレームを受信機に送信するステップと、
受信されたデジタルデータの部分を第２の複数のフレームの各々に関連した複数の周波数トーン上に符号化し、受信したデジタルデータのビットの数は第２の送信ビット配分情報に従って複数の周波数トーンに割り付けられるステップと、
符号化された周波数トーンを、第２の送信ビット配分情報に従って割り付けられたビットで、多重フレーム送信構造内で整えられた多搬送波時間領域信号の第２の複数のフレームに変調するステップと、
変調された第２の複数のフレームをその受信機に送信するステップとを有し、
受信するステップ、符号化するステップ、変調するステップ、送信するステップを繰り返す方法。
【請求項３２】
請求項３１記載の方法であって、送信するステップは、バインダ内の送信線の対を介して多搬送波時間領域信号を送信するものであり、
変調された第１の複数フレームを送信するステップは多搬送波時間領域信号として同じ向きのバインダ内の他の送信線を介して信号の送信と同時となり、
変調された第２の複数フレームを送信するステップは多搬送波時間領域信号として反対の向きのバインダ内の他の送信線を介して信号の送信と同時となる方法。
【請求項３３】
請求項３２記載の方法であって、バインダ内の他の送信線を介しての信号の送信はＩＳＤＮ送信である方法。
【請求項３４】
請求項３３記載の方法であって、送信するステップはＡＤＳＬ送信スキームによって実行される方法。
【請求項３５】
多搬送波変調信号からデジタルデータを回復する方法であって、
第１の受信ビット配分情報を決定するステップと、
第２の受信ビット配分情報を決定するステップと、
多重フレーム送信構造の第１の複数のフレームの各々に関連した複数の周波数トーンでの多搬送波時間領域信号を送信機から受信するステップと、
第１の複数のフレームの各々の複数の周波数トーンの各々で受信信号を復調するステップと、
第１の受信ビット配分情報に従って、第１の複数のフレームの複数の周波数トーンの各々で復調された信号からのデジタルデータを復号するステップと、
多重フレーム送信構造の第２の複数のフレームの各々に関連付けられた複数の周波数トーンで多搬送波時間領域信号をその送信機から受け取るステップと、
第２の複数のフレームの各々の複数の周波数トーンの各々で受信信号を復調するステップと、
第２の受信ビット配分情報に従って第２の複数のフレームの複数の周波数トーンの各々で復調された信号からのデジタルデータを復号するステップとを有し、
受信するステップ、復調するステップ、復号するステップを繰り返す方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法であって、
受信ステップはバインダ内の送信線の対から多搬送波時間領域信号を受信し、
第１の複数のフレームに関連した多搬送波時間領域信号を受信するステップは、受信多搬送波時間領域信号と同じ向きのバインダ内の他の送信線を介しての信号の送信と同時になり、
第２の複数のフレームに関連した多搬送波時間領域信号を受け取るステップは、受信多搬送波時間領域信号と反対の方角へのバインダ内の他の送信線を介しての信号の送信と同時になる方法。
【請求項３７】
請求項３６記載の方法であって、バインダ内の他の送信線を介しての信号の送信はＩＳＤＮ送信である方法。
【請求項３８】
請求項３７記載の方法であって、受信多搬送波時間領域信号はＡＤＳＬ送信スキームに対応する方法。
【請求項３９】
離散マルチトーンの変調信号を送信する装置であって、
第１の送信ビット配分情報を格納する第１の送信ビット配分表と、
第１の送信ビット配分情報を使用して、送信されるべきディジタルデータに関連して、ビットを複数のフレームの各々の周波数トーンに符号化するデータシンボル符号器であり、多重フレーム送信期間内の遠端漏話期間に関連した少なくとも１つのフレームの符号化は、デジタルデータのビットを第１の送信ビット配分情報に従って周波数トーンに割り当てるデータシンボル符号器と、
符号化されたビットを周波数トーン上で変調し多重フレーム送信構造で整えられた離散マルチトーンの変調信号を生成する離散マルチトーン変調ユニットと、
変調された信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器と、
アナログ信号をレシーバーの方へ送信し得るバインダ内の送信線の対にデジタル／アナログ変換器を接続する混成回路とを有する装置。
【請求項４０】
バインダ内の送信線の対を介して多搬送波変調信号を送信する方法であって、
第１の送信ビット配分情報を決定するステップと、
送信されるデジタルデータを受け取るステップと、
第１の複数のフレームの各々に関連した複数の周波数トーン上に受信デジタルデータの部分を符号化するステップであり、受信デジタルデータのビットの数は第１の送信ビット配分情報に従って複数の周波数トーンに分配されるステップと、
符号化された周波数トーンを、第１の送信ビット配分情報によって割り付けられたビットで、多重フレーム送信構造内で整えられた多搬送波時間領域信号の第１の複数フレームに変調するステップと、
バインダ内の送信線の対を介して、多搬送波時間領域信号と同じ方向へのバインダ内の他の送信線を介する信号の伝送と同時となる状態で変調された第１の複数のフレームを送信するステップとを有する方法。
【請求項４１】
請求項４０記載の方法であって、バインダ内の他の送信線を介しての信号の送信はＩＳＤＮ送信である方法。
【請求項４２】
請求項４１記載の方法であって、送信するステップはＡＤＳＬ送信スキームによって実行される方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は、データ通信に関し、特に、多搬送波変調を使用するデータ通信に関する。
関連技術の説明
双方向ディジタル・データ伝送システムが高速データ通信用に現在開発されつつある。開発されたツイスト・ペア電話線を介した高速データ通信用の１つの標準規格は、非対称ディジタル加入者線（ＡＤＳＬ）として知られている。現在提案されているツイスト・ペア電話線を介した高速データ通信用の他の標準規格は、超高速ディジタル加入者線（ＶＤＳＬ）として知られている。
ＡＮＳＩ（米国規格協会）標準規格グループによって認可されたグループである電気通信情報解決同盟（ＡＴＩＳ）は、ＡＤＳＬを介したディジタル・データの伝送に対する離散マルチ・トーン利用アプローチを最終的に仕上げた。この標準規格は、普通の電話線を介したビデオ・データ及び高速インターネット・アクセスを伝送することを主として意図している。もっとも、この標準規格は種々の他の応用に同様に使用されることがある。北米規格は、ＡＮＳＩ  Ｔ１．４１３  ＡＤＳＬ規格（以下、ＡＤＳＬ規格）と称される。ＡＤＳＬ規格の下での伝送速度は、ツイスト・ペア電話線を介した８００万ビット毎秒（Ｍビット／ｓ）までの速度で情報の伝送を容易にすることを意図している。その規格化システムは、下り（ダウン・ストリーム）方向に各々４．３１２５ｋＨｚ幅である２５６「トーン」又は「サブチャネル」を使用する離散マルチ・トーン（ＤＭＴ）システムの使用を定義する。電話システムの状況で、ダウン・ストリーム方向は、（典型的には、電話会社によって所有された）電話局から最終利用者（すなわち、在宅利用者又は業務上利用者）であることがある遠隔位置への伝送と定義される。他のシステムでは、使用されるトーンの数は広く変動することがある。しかしながら、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を使用して変調が効率的に遂行されるとき、利用可能なサブチャネル（トーン）の数の典型的な値は、２の整数べき（たとえば、１２８，２５６，５１２，１０２４又は２０４８）サブチャネルである。
ＡＤＳＬ規格はまた、１６〜８００Ｋビット／ｓの範囲のデータ・レートでの上り信号の使用を定義する。上り信号は、アップ・ストリーム方向の（たとえば、遠隔位置から電話局への）伝送に相当する。ＡＤＳＬという用語は、データ伝送速度がアップ・ストリーム方向におけるよりもダウン・ストリーム方向における方が実質的に高いという事実に由来する。これは、電話線を介して遠端位置へビデオ・プログラミング情報又はビデオ会議情報を送信することを意図しているシステムでは、特に有効である。
ダウン・ストリーム信号及びアップ・ストリーム信号の両方が電線の同じペア上を進行する（すなわち、これらの信号が二重化される）ので、これらの信号をある方法で互いに分離しなければならない。ＡＤＳＬ規格に使用される二重化の方法は、周波数分割二重化（ＦＤＤ）又はエコー・キャンセリングである。周波数分割二重化されるシステムでは、アップ・ストリーム信号及びダウン・ストリーム信号は異なる周波数帯を占め、送信機又は受信機でフィルタによって分離される。エコー・キャンセル・システムでは、アップ・ストリーム信号及びダウン・ストリーム信号は同じ周波数帯を占め、信号処理によって分離される。
ＡＮＳＩは、加入者線利用伝送システムに対する他の標準規格を作成中であり、この規格はＶＤＳＬ規格と称される。ＶＤＳＬ規格は、ダウン・ストリーム方向で少なくとも約６Ｍビット／ｓかつ約５２Ｍビット／ｓまで又は以上の伝送速度を容易にすることを意図している。これらの速度を達成するために、ツイスト・ペア電話線を介した伝送距離は、一般に、ＡＤＳＬを使用して許される長さよりも短くなければならない。同時に、ディジタル、オーディオ及びビデオ会議（ＤＡＶＩＣ）が類似のシステムについて作業中であり、このシステムはファイバー・ツー・カーブ（ＦＴＴＣ）と称される。「道路縁（カーブ）」から顧客までの伝送媒体は、標準非遮蔽ツイスト・ペア（ＵＴＰ）電話線である。
いくつもの変調方式が、ＶＤＳＬ規格及びＦＴＴＣ規格（以下、ＶＤＳＬ／ＦＴＴＣ）における使用のために提案されている。たとえば、可能なＶＤＳＬ／ＦＴＴＣ変調方式のいくつかは、離散マルチ・トーン変調（ＤＭＴ）又は離散ウェーブレット・マルチ・トーン変調（ＤＷＭＴ）のような多搬送波伝送方式ばかりでなく、直交振幅変調（ＱＡＭ），無搬送波振幅／移相変調（ＣＡＰ），４相位相変調（ＱＰＳＫ）又は残留側波帯変調のような単搬送波伝送方式を含む。
提案されたＶＤＳＬ／ＦＴＴＣ変調方式のほとんどは、アップ・ストリーム信号及びダウン・ストリーム信号の周波数分割二重化を利用する。１つの特定の提案されたＶＤＳＬ／ＦＴＴＣ変調方式は、互いに重なり合わない周期的同期アップ・ストリーム及びダウン・ストリーム通信期間を使用する。すなわち、バインダを共用する電線のすべてに対してアップ・ストリーム通信期間とダウン・ストリーム通信機関とが同期させられる。同期時分割二重化アプローチがＤＭＴとともに使用されるとき、そのアプローチは同期ＤＭＴ（ＳＤＭＴ）と称される。この構成の場合、同じバインダ内のすべての超高速伝送は、ダウン・ストリーム通信がアップ・ストリーム通信の伝送と重なり合う時刻には送信されないように、同期させられかつ時分割二重化される。これはまた、（すなわち、「ピンポン」）利用データ伝送方式と称される。データがどちらの方向にも送信されない沈黙期間は、アップ・ストリーム通信期間とダウン・ストリーム通信期間とを分離する。
上述の伝送システムの共通特徴は、ツイスト・ペア電話線が、電話局（たとえば、電話会社）と利用者（たとえば、住宅又は事務所）を接続する伝送媒体の少なくとも一部分として使用されることである。相互接続伝送媒体のすべての部分からツイスト・ペア線を避けることは困難である。たとえ光ファイバが電話局から利用者の住宅近くの道路縁まで利用可能であっても、ツイスト・ペア電話線は信号を道路縁からその利用者の家庭又は事務所内へもたらすために使用される。
ツイスト・ペア電話線はバインダ内にグループ化される。ツイスト・ペア電話線がバインダ内にある間、バインダは外部電磁干渉に対して合理的に良好な保護を施す。しかしながら、バインダ内では、ツイスト・ペア電話線は互いに電磁干渉を誘導する。この型式の電磁干渉は漏和電磁干渉として一般に知られ、これは近端漏話（ＮＥＸＴ）干渉及び遠端漏話（ＦＡＲ）干渉を含む。伝送周波数が高くなるにつれて、漏話干渉が実質的になる。その結果、高速でツイスト・ペア電話線を介して送信されるデータ信号は、バインダ内の他のツイスト・ペア電話線が引き起こす漏和干渉によって顕著に劣化され得る。データ伝送の速度が上昇するにつれて、この問題は悪化する。
多搬送波変調は、それが与える高データ伝送速度のために極めて多くの注目を浴びてきている。図１Ａは、多搬送波変調システム用の従来の送信機１００のブロック図である。送信機１００は、送信されるべきデータ信号をバッファ１０２に受け取る。次いで、データ信号は、バッファ１０２から下り誤り訂正（ＦＥＣ）ユニット１０４に供給される。ＦＥＣユニット１０４は、漏話雑音，インパルス雑音及びチャネルひずみなどによる誤りを補償する。ＦＥＣユニット１０４によって出力された信号は、データ・シンボル・エンコーダ１０６に供給される。データ・シンボル・エンコーダ１０６は、多搬送波変調に関連した複数の周波数トーンについて信号を符号化するように動作する。データ又はデータのビットを各周波数トーンに配分するに当たって、データ・シンボル・エンコーダ１０６は、送信ビット配分表１０８及び送信エネルギー配分表１１０に記憶されたデータを利用する。送信ビット配分表１０８は、多搬送波変調の各搬送波（周波数トーン）に対する整数値を含む。その整数値は、特定の周波数トーンに配分されるべきビットの数を表示する。送信エネルギー配分表１１０に記憶された値は、多搬送波変調の周波数トーンにエネルギー・レベルの異なる配分を介して解像度の端数のビットを有効に与えるために使用される。どの場合にも、データ・シンボル・エンコーダ１０６が各周波数トーンへデータを符号化したのちに、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット１１２がデータ・シンボル・エンコーダ１０６によって供給された周波数領域データを変調して、送信されるべき時間領域信号を発生する。次いで、時間領域信号はディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）１１４に供給され、ここで、アナログ信号がディジタル信号に変換される。その後、ディジタル信号は、チャネルを介して１つ以上の遠隔受信機へ伝送される。
図１Ｂは、従来の多搬送波変調システム用の遠隔受信機１５０のブロック図である。遠隔受信機１５０は、送信機によってチャネルを介して伝送されたアナログ信号を受信する。受信されたアナログ信号は、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）１５２に供給される。ＡＤＣ１５２は、受信されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。次いで、ディジタル信号は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニット１５４に供給される。このユニットは、ディジタル信号を時間領域から周波数領域に変換すると同時に、ディジタル信号を復調する。復調されたディジタル信号は、次いで、周波数領域等化器（ＦＥＱ）ユニット１５６に供給される。ＦＥＱユニット１５６は、ディジタル信号に等化を遂行し、それにより、減衰及び位相が種々の周波数トーンにわたって等化される。次いで、データ・シンボル・デコーダ１５８が等化されたディジタル信号を受け取る。データ・シンボル・デコーダ１５８は、各搬送波（周波数トーン）に載せて送信されたデータ又はデータのビットを回復するために、等化されたディジタル信号をデコードするように動作する。等化されたディジタル信号をデコードするに当たって、データ・シンボル・デコーダ１５８は、データを送信するために使用されたビット配分情報及びエネルギー配分情報へのアクセスを必要とする。ゆえに、データ・シンボル・デコーダ１５８は、受信ビット配分表１６２及び受信エネルギー配分表１６０に結合され、これらの表は、データを送信するために使用されたビット配分情報及びエネルギー配分情報をそれぞれ記憶する。各周波数トーンから得られたデータは、次いで、下り誤り訂正（ＦＥＣ）ユニット１６４へ転送される。ＦＥＣユニット１６４は、データの誤り訂正を遂行して、訂正されたデータを発生する。次いで、訂正されたデータは、バッファ１６６に記憶される。その後、データは、バッファ１６６から検索され、受信機１５０によってさらに処理されることがある。この代わりに、受信エネルギー配分表１６０をＦＥＱユニット１６６に供給して、このユニットで受信エネルギ配分表１６０を利用することもできる。
図１及び図２に示されたような多搬送波変調の送信機及び受信機の従来の設計に関する１つの問題は、データ・シンボルの伝送又は受信に対して単一のビット配分しか施されないということである。特に、送信機１０８は、送信ビット配分表１０８に記憶されたビット配分情報の単一の集合を有し、また、受信機２００は、受信ビット配分表２１２に記憶されたビット配分情報の相当する単一の集合を有する。ビット配分表は変更可能であるが、ビット配分を更新又は変更する処理時間は比較的長く、典型的にはある種の訓練プロセスを必要とする。多搬送波変調システムに利用可能な単一のビット配列のみをもってしては、多搬送波変調システムは送信又は受信されるシンボルに対するそのビット配分を迅速に変えることはできない。換言すれば、データの伝送中又は受信中、ビット配分は固定され、それゆえ、送信及び受信されるすべてのシンボルは同じビット配分を使用しなければならない。
したがって、多搬送波変調システムがそれらのビット配分を迅速に変えることができるように多数ビット配分をサポートすることができる多搬送波変調システムの改善された送信機及び受信機に対する必要性が存在する。
発明の要約
一概にいえば、本発明は、送信又は受信されるすべてのシンボルが異なるビット配分を使用することができるように多搬送波変調システムにおける多数ビット配分をサポートする方法及び装置である。多数ビット配分をサポートすることによって、多搬送波変調システムは、スーパフレーム制でビット配分をサポートすることができる。本発明はまた、システム性能を改善するスーパフレーム書式の選択及び整列（アライメント）に適している。本発明は、伝送がフレーム構造を使用するデータ伝送システムに使用されるのに適している。本発明はまた、多数ビット配分が漏話干渉を減少させる助けになる異なる伝送方式に係わるデータ伝送システムに充分に適している。
本発明は、装置，システム，方法又はコンピュータ読取り可能媒体を含む多数の態様で実現することができる。本発明のいくつかの実施形態を以下に説明する。
多搬送波変調を使用するデータ伝送システム用の送信機として、本発明の一実施形態は、スーパフレーム・ビット配分表と、データ・シンボル・エンコーダと、多搬送波変調ユニットと、ディジタル／アナログ変換器とを含む。スーパフレーム・ビット配分表は、スーパフレームの複数のフレームに対する分離ビット配分情報を含むスーパフレーム・ビット配分情報を記憶する。データ・シンボル・エンコーダは、送信されるべきディジタル・データを受け取り、ディジタル・データと関連したビットを前記スーパフレーム・ビット配分表に記憶されたフレームと関連したスーパフレーム・ビット配分情報に基づいてフレームの周波数トーンに符号化する。多搬送波変調ユニットは、フレームの周波数トーンに載せた符号化されたビットを変調して、被変調信号を発生させる。ディジタル／アナログ変換器は、被変調信号をアナログ信号に変換する。
送信機によって送信されたデータを回復する装置として、本発明の一実施形態は、アナログ／ディジタル変換器と、復調器と、スーパフレーム・ビット配分表と、データ・シンボル・デコーダとを含む。アナログ／ディジタル変換器は、送信されたアナログ信号を受け取り、これからディジタル信号を発生する。送信されたアナログ信号は、送信されたデータを表す時間領域信号である。復調器は、ディジタル信号を受け取り、ディジタル信号を復調してディジタル周波数領域データを発生する。スーパフレーム・ビット配分表は、スーパフレームの複数のフレームに対する分離ビット配分情報を含むスーパフレーム・ビット配分情報を記憶する。データ・シンボル・デコーダは、前記スーパフレーム・ビット配分表に記憶されたフレームと関連したスーパフレーム・ビット配分情報に基づいてフレームの周波数トーンからディジタル周波数領域データと関連したビットをデコードするように動作する。
多搬送波変調を使用するデータ伝送システムにおけるデータの伝送のためにスーパフレームのシンボルにビットを配分する方法として、本発明の一実施形態は、データ伝送に対するサービス・リクエストを受信する動作と、サービス・リクエストをサポートするために必要とされるビットの数を決定する動作と、スーパフレーム内の複数のシンボルについて性能インディシアを得る動作と、性能インディシアに基づいてスーパーフレーム内の複数のシンボルに決定された数のビットを配分する動作とを含む。
多搬送波変調を使用するデータ伝送システムにおいてデータを送信するために使用されるスーパフレームの整列を決定する方法として、本発明の一実施形態は、（ａ）データ伝送に対するサービス・リクエストを受信する動作と、（ｂ）サービス・リクエストに基づいてスーパーフレーム書式を選択する動作と、（ｃ）選択されたスーパフレーム書式の提案された整列を選択する動作と、（ｄ）選択されたスーパフレーム書式の周波数トーンにビットを配分する動作と、（ｅ）ビットの配分を施された選択されたスーパフレーム書式について性能基準を決定する動作と、（ｆ）少なくとも１つの他の提案された整列について動作（ｃ）〜（ｅ）を繰り返す動作と、（ｇ）決定された性能基準に従ってスーパフレーム書式の提案された整列の１つを選択する動作とを含む。
多搬送波変調を使用するデータ伝送システムにおいてデータの伝送のためにスーパフレームのシンボルにビットを配分する方法として、本発明の一実施形態例は、（ａ）データ伝送に対するサービス・リクエストを受信する動作と、（ｂ）サービス・リクエストに基づいてスーパフレーム書式を選択する動作と、（ｃ）選択されたスーパフレーム書式の整列を決定する動作と、（ｄ）その整列を有する選択されたスーパフレーム書式の周波数トーンにビットを配分する動作と、（ｅ）ビットの配分を施された選択されたスーパフレーム書式について性能基準を決定する動作と、（ｆ）少なくとも１つの他のスーパフレーム書式について動作（ｂ）〜（ｅ）を繰り返す動作と、（ｇ）決定された性能基準に従ってスーパフレーム書式を選択する動作とを含む。
本発明の他の態様及び利点は、例として本発明の原理を示す添付図面と関連して行われる以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付図面と関連した以下の詳細な説明によって容易に理解される。これらの図面で同様の参照番号は同様の構成要素を示す。
図１Ａは、多搬送波変調用の従来の送信機のブロック図である。
図１Ｂは、多搬送波変調用の従来の遠隔受信機のブロック図である。
図２は、本発明を実施するのに適した模範的な電気通信網のブロック図である。
図３は、本発明の一実施形態による模範的な処理及び分配ユニットのブロック図である。
図４Ａは、本発明によるスーパフレーム書式の一構成を示す線図である。
図４Ｂは、多搬送波変調システムによって提供された混合レベルのサービスの線図である。
図５は、本発明の一実施形態による多搬送波変調システム用の送信機ブロック図である。
図６は、本発明の一実施形態による多搬送波変調システム用の遠隔受信機のブロック図である。
図７は、本発明の一実施形態によるトランシーバのブロック図である。
図８は、本発明の一実施形態によるスーパフレーム・ビット配分表の線図である。
図９は、本発明の一実施形態によるスーパフレーム・ビット配分プロセスのフローチャートである。
図１０Ａは、本発明の他の実施形態によるスーパフレーム・ビット配分プロセスのフローチャートを示す。
図１０Ｂは、本発明のなお他の実施形態によるスーパフレーム・ビット配分プロセスのフローチャートを示す。
図１１は、本発明の一実施形態によるスーパフレーム整列処理のフローチャートである。
図１２は、最適ビット配分処理のフローチャートである。
図１３Ａ及び図１３Ｂはそれぞれ、ＡＤＳＬ及びＩＳＤＮ用のスーパフレーム構造の線図である。
図１３Ｃ及び図１３Ｄは、ＩＳＤＮ伝送からのＮＥＸＴ干渉を減少させるようなＡＤＳＬ伝送用のスーパフレーム構造用のビット配分の線図である。
発明の詳細な説明
本発明の実施形態を図２〜図１３Ｄを参照して以下に説明する。しかしながら、当業者が容易に承知するように、これらの図面に関してここに与えられる詳細な説明は説明目的のためであり、したがって、本発明はこれらの限定された実施形態を超えて拡がるものである。
本発明は、漏話干渉がデータの適正な受信に実質的に障害であり得る高速データ伝送に有効である。特に、本発明は、多搬送波変調（たとえば、ＤＭＴ）を使用するＶＤＳＬ及びＡＤＳＬデータ伝送に有効であり、そこでは、すべての線路に対する伝送フレームは同期しているが、伝送の方向の持続時間は異なるスーパフレーム書式により変動し得る。本発明は、多数ビット配分が漏話干渉（すなわち、ＮＥＸＴ）を減少させる助けとなるＡＤＳＬ及び統合サービス・ディジタル網（ＩＳＤＮ）のような異なる伝送方式を含むデータ伝送システムにまた充分に適している。
図２は、本発明を実施するのに適した模範的な電気通信網２００のブロック図である。電気通信網２００は電話局２０２を含む。電話局２０２は、電話局２０２から種々の遠隔ユニットへ又はこれと逆方向にデータ伝送を行う複数の分配ポストにサービスする。この模範的な実施形態では、各分配ポストは、処理及び分配ユニット２０４（ノード）である。処理及び分配ユニット２０４は、光ファイバ線路の形を取ることがある高速多重化伝送線路２０６によって電話局２０２に結合されている。典型的には、伝送線路２０６が光ファイバ線路であるとき、処理及び分配ユニット２０４は、光ネットワーク・ユニット（ＯＮＵ）と称される。電話局２０２はまた、通常、高速多重化伝送線路２０８，２１０を介して他の処理及び分配ユニット（不図示）と対話しかつこれらに結合するが、処理及び分配ユニット２０４の動作のみを以下では説明する。一実施形態では、処理及び分配ユニット２０４はモデム（中央モデム）を含む。
処理及び分配ユニット２０４は、多数の離散加入者線２１２−１〜２１２−ｎをサービスする。各加入者線２１２は、典型的には、単一の最終利用者をサービスする。最終利用者は、非常に高いデータ・レートで処理及び分配ユニット２０４と通信するのに適した遠隔ユニットを有する。特に、第１の最終利用者２１６の遠隔ユニット２１４は加入者線２１２−１によって処理及び分配ユニット２０４に結合されており、また、第２の最終利用者２２０の遠隔ユニット２１８は加入者線２１２−ｎによって処理及び分配ユニット２０４に結合されている。遠隔ユニット２１４，２１８は、処理及び分配ユニット２０４へデータを送信しかつこれからデータを受信することができるデータ通信システムを含む。一実施形態では、データ通信システムはモデムである。遠隔ユニット２１４，２１８は、たとえば電話機，テレビジョン，モニタ，コンピュータ及び会議ユニットなどを含む種々の異なる装置内に組み込むことができる。図２は各加入者線に結合された単一の遠隔ユニットしか示していないが、複数の遠隔ユニットを単一の加入者線に結合することができることを認識すべきである。さらに、図２は処理及び分配ユニット２０４を集中化処理であるとして示しているが、処理は集中化させなくてもよく加入者線２１２ごとに独立に遂行することもできるを認識すべきである。
加入者線２１２が処理及び分配ユニット２０４から離れるにつれて、処理及び分配ユニット２０４によってサービスされる加入者線２１２は、遮蔽バインダ２２２内に束ねられる。遮蔽バインダ２２２によって施される遮蔽は、一般に、電磁干渉の発射（egress）及び被射（ingress）に対して良好な絶縁体として働く。しかしながら、これらの加入者線の最終セグメントは、遮蔽バインダ２２２から出る「引き込み」分岐と普通称され、最終利用者の遠隔ユニットに直接又は間接に結合されている。各遠隔ユニットと遮蔽バインダ２２２との間の加入者線の「引き込み」部分は、正規には、非遮蔽ツイスト・ペア線である。ほとんどの応用で、引き込みの長さは約３０メートル以下である。
近端漏話（ＮＥＸＴ）及び遠端漏話（ＦＥＸＴ）を含む漏話干渉は、加入者線２１２が緊密に束ねられている遮蔽バインダ２２２内に主として起こる。ゆえに、多重レベルのサービスが提供されているときに普通であるような他の加入者線がデータを受信している間にデータが加入者線２１２のいくつかの上を送信されるとき、誘導された漏話干渉がデータの適正受信に対して実質的な障害になる。ゆえに、データは、送信されるべきデータのビットが配分されるスーパフレーム構造を使用して送信される。電気通信網２００は、たとえば、異なるレベルのサービスを提供するＳＤＭＴ伝送システムに特によく適している。ＳＤＭＴ伝送システムの一例は、ＳＤＭＴ  ＶＤＳＬシステムである。
したがって、図２に示されたＳＤＭＴ伝送システムを参照すると、処理及び分配ユニット２０４と関連した遮蔽バインダ２２２内のすべての線２１２を介したデータ伝送は、マスタ・クロックと同期している。そのように、処理及び分配ユニット２０４から発するすべての活性線路は、ＮＥＸＴ干渉を実質的に除去するように同じ方向（すなわち、ダウン・ストリーム又はアップ・ストリーム）に送信していることもできる。しかしながら、しばしば、遮蔽バインダ２２２内のすべての線路はＳＤＭＴを必ずしも使用していないか、たとえＳＤＭＴを使用していても異なるレベルのサービスを含む。異なるレベルのサービスが特定の処理及び分配ユニット２０４（ノード）で使用されるとき、活性線路のいくつかの上の伝送の期間が他の活性線路上の受信期間と重なり合うことになる。その結果、ＳＭＤＴの使用にかかわらず、異なるレベルのサービスが特定の処理及び分配ユニット２０４で使用されるとき、ＮＥＸＴ干渉が困ったことに起こる。
図３は、本発明の一実施形態による処理及び分配ユニット３００のブロック図である。たとえば、処理及び分配ユニット３００は、図２に示された処理及び分配ユニット２０４の詳細な実施である。
データ処理及び分配ユニット３００は、データ・リンク３０４を介してデータを受信しかつ送信する処理ユニット３０２を含む。データ・リンク３０４は、たとえば、電話網又はケーブル網の光ファイバ・ケーブルと結合させることもできる。処理ユニット３０２はまた、処理ユニット３０２の種々の処理された伝送及び受信に同期を施すためのマスタ・クロック３０６を受信する。データ処理及び分配ユニット３００は、バス構成３０８と複数のアナログ・カード３１０とをさらに含む。処理ユニット３０２の出力は、バス構成３０８に結合されている。それゆえ、バス構成３０８は、処理ユニット３０２と一緒に、処理ユニット３０２からの出力データを適当なアナログ・カード３１０へ指向させるばかりでなく、アナログ・カード３１０からの入力を処理ユニット３０２へ指向させる。アナログ・カード３１０は、処理及び分配ユニット３００によって利用されるアナログ電子回路を提供する。すなわち、アナログ・カード３１０は、処理ユニット３０２によるディジタル処理を使用するよりもアナログ構成要素を用いて典型的により効率的に遂行する。たとえば、アナログ電子回路は、フィルタ，変圧器，アナログ／ディジタル変換器又はディジタル／アナログ変換器を含む。各アナログ・カード３１０は、異なる線路に結合される。典型的には、所与のデータ伝送システム３００用のすべての線路は、約５０線路（線路−１〜線路−５０）を含むバインダ内へ束ねられる。ゆえに、このような実施形態では、５０の線路にそれぞれ結合された５０のアナログ・カード３１０がある。一実施形態では、これらの線路はツイスト・ペアである。処理ユニット３０２は、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）又は専用特定目的デバイスのような汎用計算デバイスであってよい。バス構成３０８は、多くの構成及び形を取ってよい。アナログ・カード３１０は、個別線路用に設計されなくてもよいが、その代わりに、多重線路をサポートする単一のカード又は電子回路であることもできる。
処理が集中化されていない場合、図３の処理ユニット３０２は、各線路ごとにモデムで置換することができる。それであるから、各線路に対する処理を各線路ごとに独立に遂行することができる。この場合、モデムは、アナログ電子回路とともに単一のカード上に置いてよい。
ＮＥＸＴ干渉問題は、処理及び分配ユニット３００の出力に隣接した線路上に起こる。図３に示されたブロック図に関して、ＮＥＸＴ干渉はアナログ・カード３１０の出力の近くで最も優勢であるが、それは、カードの出力の近くで線路が互いに接近しておりかつ（送信された信号と受信された信号との間で）これらの線路の最大電力差を有するからである。換言すれば、処理及び分配ユニット３００の出力から、線路は遠隔ユニットに向けて走行する。通常、その距離のほとんどは、たとえば、５０のツイスト・ペア線を保持する遮蔽バインダ内にあり、かつ、残りの距離は単一の非遮蔽ツイスト・ペア線にわたっている。すべてのこれらの線路（たとえば、ツイスト・ペア線）はバインダ内で極めて隣接して保持されかつこれらの線路の他のものから電磁結合に対してほとんど遮蔽を個別には与えないので、バインダ内の線路間の漏話干渉（すなわち、ＮＥＸＴ干渉及びＦＥＸＴ干渉）が問題になる。本発明は、望ましくない漏話干渉の影響を減少させる有効な技術を提供する。
提供されるレベルのサービスに依存して、ＳＤＭＴでもって実施されるデータ伝送はアップ・ストリーム伝送及びダウン・ストリーム伝送に関して対称又は非対称であり得る。対称伝送の場合、ＤＭＴシンボルは、等しい持続時間で方向を交互させて送信される傾向がある。換言すれば、ＤＭＴシンボルがダウン・ストリームに伝送される持続時間は、ＤＭＴシンボルがアップ・ストリームに送信される持続時間と同じである。非対称伝送の場合は、ＤＭＴシンボルは、アップ・ストリームより長い持続時間中ダウン・ストリームに送信される傾向がある。
ＶＤＳＬでは、フレーム・スーパフレーム構造が固定数（たとえば、２０）のフレームを有することが提案されている。ただし、各フレームはＤＭＴシンボルに関連している。このようなフレーム・スーパフレームの場合、ダウン・ストリーム伝送に使用されるフレームの数及びアップ・ストリーム伝送に使用されるフレームの数を変動させることができる。結果として、起こり得るいくつかの異なるスーパフレーム書式が存在する。伝送の方向を変化させる前にチャネルを確立するために、アップ・ストリーム・フレームとダウン・ストリーム・フレームとの間に沈黙フレームを挿入する。
図４Ａは、本発明によるスーパフレーム書式の構成４００を示す線図である。構成４００は９つの異なるスーパフレーム書式を示し、これらの各々が２０個のフレーム書式を使用する。各スーパフレーム書式は、１つ以上のダウン・ストリーム・フレーム（「Ｄ」又は「ダウン」）と、１つ以上のアップ・ストリーム・フレーム（「Ｕ」又は「アップ」）と、伝送の方向の遷移間の沈黙フレーム（「Ｑ」）とを有する。図４Ａで、各スーパフレーム書式は、番号の記述的集合によって説明されている。たとえば、構成４００内の第１のスーパフレーム書式は、「１７−１−１−１」で表されて、１７個のダウン・ストリーム・フレームと１つの沈黙フレームと１つのアップ・ストリーム・フレームと１つの沈黙フレームとを示す。他の例としては、構成４００内の最終スーパフレーム書式は、「９−１−９−１」で表されて、９つのダウン・ストリームと１つの沈黙フレームと９つのアップ・ストリーム・フレームと１つの沈黙フレームとがあることを示し、かつ、同じ量のフレームがアップ・ストリーム伝送及びダウン・ストリーム伝送に配分されているので、対称書式と称される。
同期ＤＭＴ（ＳＤＭＴ）で、光ネットワーク・ユニット（ＯＮＵ）におけるバインダ内のすべての線路が同じスーパフレーム書式を使用しなければならないならば、ＯＮＵでのバインダ内の線路のすべてが同じ時刻に送信しておりかつ同様に同じ時刻に受信しているので、近端漏話（ＮＥＸＴとしてまた知られている。）は有効に減少させられる。この伝送方式の欠点は、各線路に提供されるサービスの混合がすべて同じものであるということである。ゆえに、幾人かの遠隔利用者は、多過ぎるアップ・ストリーム帯域幅及び少な過ぎるダウン・ストリーム帯域幅を受信することになり、また、他の遠隔利用者は、多過ぎるダウン・ストリーム帯域幅及び少な過ぎるアップ・ストリーム帯域幅を受信することになる。また、ＯＮＵのバインダでの線路が同じスーパフレーム書式に必ずしもすべてが同期してはいないとき、ＮＥＸＴ干渉が心配になる。
ＮＥＸＴ干渉を補償する１つの技術は、「漏話キャンセル用の方法及び装置」と題する、ジョーン・Ｍ・シォッフィによって１９９６年９月３日出願された米国特許出願第０８／７０７，３２２号に説明されているような漏話キャンセラーを提供することにあり、この内容は言及することによって本明細書に組み入れられている。この方法の漏話キャンセラーの使用はＮＥＸＴ干渉を補償するように動作するが、スーパフレーム書式選択、整列又はビット配分には適していない。漏話キャンセラーはまた、かなりの程度の複雑性を有し、かつ、少数の優勢漏話源しかないときに最も適している傾向がある。
ＮＥＸＴ干渉を補償する他の技術は、本発明によって提供される。本発明によれば、混合レベルのサービスは、所望されるレベルのサービス及び現れている雑音又は干渉に従って最も適したスーパフレーム書式を選択させることによって、バインダ内の線路に提供され得る。さらに、本発明によれば、１つのスーパフレーム書式を１つ以上の他のスーパフレーム書式と整列させるとき及び／又はビットをそれらのシンボルに配分するとき、（提供される混合レベルのサービスによる）ＮＥＸＴ干渉の同じバインダ内の線路への影響が考慮に入れられる。ゆえに、本発明によれば、ＮＥＸＴ干渉の影響を顕著に減少させる。
図４Ａに示された構成４００では、多重スーパフレーム書式が、干渉（すなわち、ＮＥＸＴ干渉）の否定的な影響を最少限にする又は少なくとも減少させるように、互いに整列させられる。特に、構成４００は、これらのスーパフレームを整列させる１つの好適な所定の方法を提供する。しかしながら、９つより少ないスーパフレーム書式が加入者に与えられるならば、又は、より少ない書式が使用されるならば、他の整列についてもっと多くのオプションがＮＥＸＴ干渉の影響を最少限にすることに関して同様の利益をもたらす上で可能になる。一般に、その目的は、ダウン・ストリーム・トラヒック用の同期フレームを種々のスーパフレーム書式内で互いに重なり合わさせ、次いで、他のスーパフレーム書式のどれかのダウン・ストリーム・トラヒック用のフレームと重なり合う所与のスーパフレーム書式のアップ・ストリーム・トラヒック用のフレームの数を可能な限り少なくすることである。
図４Ｂは、多搬送波変調システムによって提供された混合レベルのサービス４５０の線図である。ＯＮＵ（たとえば、処理及び分配ユニット２０４）でサービス中の２つの線路があると想定する。サービス中の第１の線路が第１のスーパフレーム書式４５２を使用中であり、かつ、サービス中の第２の線路が第２のスーパフレーム書式４５４を使用中であるとまた仮定する。第１のスーパフレーム書式４５２は図４Ａの「１６−１−２−１」スーパフレーム書式に相当し、また、第２のスーパフレーム書式４５４は図４Ａの「９−１−９−１」スーパフレーム書式に相当する。
図４Ｂで、第１及び第２のスーパフレーム書式４５２，４５４は、異なるレベルのサービスを提供する２つの線路間のＮＥＸＴ干渉を最少限にするように特定の方法で整列させられているとして示されている。これら２つの線路間で同じ方向に進行する伝送に対して、遠端漏話（ＦＥＸＴ干渉）が現れる。これら２つの線路間で反対方向に進行する伝送に対して、ＮＥＸＴ干渉が現れる。通常、ＮＥＸＴ干渉はＦＥＸＴ干渉よりも実質的にいっそう激しく、それゆえ、たとえ追加のＦＥＸＴ干渉が結果として生じてもＮＥＸＴ干渉を最小限にするのが有利である。また、注意するのは、ＮＥＸＴ干渉は、受信機が物理的に異なる位置にある傾向がある遠隔受信機側よりもＯＮＵ側で遥かに悪いことである。
たとえば、図４Ｂで第１及び第２のスーパフレーム書式４５２，４５４の整列に当たって、アップ・ストリーム伝送を搬送する第２のスーパフレーム書式４５４のフレームＡ，Ｂ，Ｃ，Ｈ，Ｊは、ＯＮＵによる第１のスーパフレーム書式４５２に従うダウン・ストリーム伝送からＮＥＸＴ干渉の否定的影響を受ける。ゆえに、図４Ｂに示された第１及び第２のスーパフレーム書式４５２，４５４の整列でもって、アップ・ストリーム方向に送信する９つの合計フレームのうちの５つのフレームしかＮＥＸＴ干渉を受けない。他方、第１及び第２のスーパフレーム書式４５２，４５４の最悪の場合の整列は、第２のスーパフレーム書式４５４のアップ・ストリーム・フレームの９つすべてが第１のスーパフレーム書式４５２のダウン・ストリーム伝送からＮＥＸＴ干渉を受けることになる。また、チャネル応答が合理的に短いならば、アップ・ストリーム・フレームＤ，Ｇは、ＮＥＸＴ干渉もＦＥＸＴ干渉も受けないであろう。第２のスーパフレーム書式４５４のアップ・ストリーム・フレームＥ，Ｆは、第１のスーパフレーム書式４５２からＦＥＸＴ干渉を受けることになる。
混合レベルのサービスが提供されるときは必ず、ある１つの線路に割り当てられたスーパフレーム書式内の異なるフレームが、ＯＮＵ側のバインダ内の他の線路の相当するフレームからの実質的に異なる干渉を受けると仮定する。したがって、線路ごとに、そのスーパフレームを横断する干渉は、異なるフレームでは実質的に異なっていることがある。特に、それらのフレームの異なる周波数トーンは、そのスーパーフレーム書式を横断する異なるレベルの干渉を受けることがある。結果として、所与の方向の伝送用の単一のビット配分表のみを有する図１Ａ及び図１Ｂに示された従来のアプローチは、多搬送波変調システムの性能及びスーパフレームをサポートするその能力に対する顕著な限界である。たとえば、図４Ｂに示された第２のスーパフレーム書式４５４を利用する線路上のアップ・ストリーム伝送に関して、（スーパフレームに対する）いくつかの異なるビット配分がアップ・ストリーム伝送性能を最適化するのに有効である。たとえば、大きな量のＮＥＸＴ干渉を受けるアップ・ストリーム伝送を搬送する９つのフレーム（すなわち、フレームＡ，Ｂ，Ｃ，Ｈ，Ｊ）に載せてより少ない情報（たとえば、データのビット）を搬送し、かつ、ＮＥＸＴ干渉を僅かしか受けない又は全く受けないフレームに載せてより多くの情報を搬送することができるのが有利である。さらに、ＮＥＸＴ干渉又はＦＥＸＴ干渉を僅かしか受けない又は全く受けないフレームに載せてより多くのデータを搬送し、かつ、ＦＥＸＴ干渉を受けるがＮＥＸＴ干渉を僅かしか受けない又は全く受けないフレームに載せてより少ないデータを搬送することがまた利点であろう。
図５は、本発明の一実施形態による多搬送波変調システム用の送信機５００のブロック図である。送信機５００は、異なるスーパフレーム書式だけでなく一つのスーパフレーム内の多数の異なるビット配分をサポートすることができる。
送信機５００は、送信されるべきデータ信号をバッファ１０２に受け取る。次いで、データ信号は、ＦＥＣユニット１０４に供給される。ＦＥＣユニット１０４は、データ信号に誤り訂正を遂行したのち、データ信号をデータ・シンボル・エンコーダ５０２に供給する。データ・シンボル・エンコーダ５０２は、データ信号をシンボル（フレーム）に関連した複数の周波数トーン上へ符号化する。ビットをシンボルの特定の周波数トーンに配分するに当たって、データ・シンボル・エンコーダ５０２は、スーパフレーム・ビット配分表５０４及びスーパフレーム・エネルギー配分表５０６からビット配分情報及びエネルギー配分情報をそれぞれ得る。
送信機５００は多数のスーパフレーム書式をサポートすることができ、そのように、データ・シンボル・エンコーダ５０２はスーパフレームの種々のフレームに対して種々の異なるビット配分を検索することができなければならない。換言すれば、スーパフレーム・ビット配分表５０４は、要するに、スーパフレーム書式内のダウン・ストリーム伝送フレームごとにビット配分表を含む。たとえば、図４Ａに示された例に関して、ダウン・ストリーム方向のフレームの最大数は１７である。ゆえに、スーパフレーム・ビット配分表５０４は、１７個の個々のビット配分表を含むであろう。図５に示すように、ダウン・ストリーム方向に送信するフレームごとのこれらのビット配分表は、スーパフレーム・ビット配分表５０４内でＦＲ−１，ＦＲ−２，ＦＲ−３，…，ＦＲ−ｎとして識別されている。同様に、スーパフレーム・エネルギー配分表５０６は、ダウン・ストリーム方向に送信するフレームごとに個別のエネルギー配分表を含むことがあり、図５にＦＲ−１，ＦＲ−２，ＦＲ−３，…，ＲＦ−ｎとして識別されている。結果として、スーパフレーム内のダウン・ストリーム伝送用の各フレームは、そのスーパフレームにわたってそのビット配分を最適化することができる。
シンボルが発生されたのち、これらは、変調及び時間領域への変換のためにＩＦＦＴユニット１１２に供給される。図示されていないが、典型的には、巡回接頭語（cyclic prefix）が時間領域信号に付加される。結果の時間領域信号がＤＡＣユニット１１４によってアナログ信号に変換される。送信機５００はまたコントローラ５０８を含み、このコントローラは、中でも、スーパフレーム・ビット配分表５０４からの有効に個別化された配分表の適正な選択及びスーパフレーム・エネルギー配分表５０６からの有効に個別化されたエネルギー配分表の適正な選択を制御するように動作する。このようにして、データ・シンボル・エンコーダ５０２は、スーパフレーム書式の特定フレームに対してよりよいビット配分を利用する。コントローラ５０８は、スーパフレーム書式に従ってデータを送信するように送信機５００を制御する。
スーパフレーム・ビット配分表５０４はスーパフレームのフレームごとに個別ビット配分表を与えるように構成されてよいが、スーパフレーム・ビット配分５０４は、スーパフレームの異なるフレームに対するビット配分情報を含む異なる部分を有する１つの大きな表であることができる。さらに、スーパフレーム・ビット配分表５０４はスーパフレームのフレームごとに分離ビット配分情報（つまり、分離ビット配分表）を有さなくてもよく、代わりに、スーパフレーム・ビット配分表５０４はフレームの群ごとにビット配分情報（つまり、ビット配分表）を含むこともできる。スーパフレーム・エネルギー配分表５０６は、データ・シンボル・エンコーダ５０２によってシンボル上に符号化される端数ビットを用意するために送信機５００にオプショナルに備えられるが、備えられるならば、典型的には、スーパフレーム・ビット配分表５０４のそれに類似した構成を有する。
図６は、本発明の一実施形態による多搬送波変調システム用の遠隔受信機６００のブロック図である。送信機５００のように、遠隔受信機６００は、（ｉ）スーパフレーム内の多数の異なるビット配分と、（ii）異なるスーパフレーム書式とをサポートすることができる。
遠隔受信機６００は、チャネルからアナログ信号を受信し、それらをＡＤＣユニット１５２に供給する。図示されていないが、典型的には、巡回接頭語が（送信されたならば）除去され、ＡＤＣユニット１５２からのディジタル信号の時間領域等化が遂行される。結果のディジタル信号は、次いで、ＦＦＴユニット１５４に供給される。ＦＥＴユニット１５４は、着信データ信号を復調し、それらの信号を時間領域から周波数領域に変換することによって周波数領域データを発生する。次いで、周波数領域データは、ＦＥＱユニット１５６によって等化される。次いで、等化された周波数領域データは、データ・シンボル・デコーダ６０２に供給される。データ・シンボル・デコーダ６０２は、等化された周波数領域データを受け取り、受け取ったフレームに関連した各周波数トーンからのデータをデコードするように動作する。シンボルをデコードするに当たって、データ・シンボル・デコーダ６０２は、スーパフレーム・エネルギー配分表６０４からのエネルギー配分情報とスーパフレーム・ビット配分表６０６からのビット配分情報とを利用する、スーパフレーム表６０４，６０６に記憶されたエネルギー及びビット配分情報は、種々の有効に異なるビット及びエネルギー配分表が１つのスーパフレーム内のフレームをデコードするために使用され得るようになっている。しかしながら、デコーディングは、送信機におけるスーパフレーム内の各フレームを符号化するために使用された特定配分に依存する。この代わりに、スーパフレーム・エネルギー配分表６０４をＦＥＱユニット１５６に供給し、ＦＥＱ１５６によって利用することができる。どの場合も、デコードされたデータは、次いで、ＦＥＣユニット１６４供給され、このユニットが下り誤り訂正を施す。デコードされたデータは、次いで、バッファ１６６に記憶されて、受信機６００によるその後の使用に当てられる。受信機６００はコントローラ６０８を含み、コントローラ６０８は、スーパフレーム書式内の特定フレームに関して使用される適当なビット配分情報及び適当なエネルギー配分情報の選択を制御するように動作する。コントローラ６０８はまた、関連した送信によって使用された特定スーパフレーム書式に従って着信アナログ信号を受信するように受信機６００を制御することがある。
図７は、本発明の一実施形態によるトランシーバ７００のブロック図である。トランシーバ７００は、送信機側及び受信機側の両方を含み、双方向データ伝送に適している。送信機側はデータをバッファ１０２に供給することによってデータを送信する。次いで、データは、バッファ１０２から得られ、ＦＥＣユニット１０４に供給される。次いで、データ・シンボル・エンコーダ７０２は、スーパフレーム送信ビット配分表７０４から得られたビット配分情報に基づいてデータをシンボルの周波数トーン上へ符号化するように動作する。符号化されたデータは、次いで、ＩＦＦＴユニット１１２に供給される。ＩＦＦＴユニット１１２は、データを変調して被変調データを時間領域に変換する。次いで、時間領域データは、ＤＡＣ１１４によってアナログ信号に変換される。次いで、アナログ信号は、ハイブリッド回路７０６に供給されて、チャネルを介して送信される。
トランシーバ７００の受信機側は、ハイブリッド回路７０６を経由してチャネルを介して送信されたアナログ信号を受信する。受信されたアナログ信号は、次いで、ＡＤＣ２０２に供給され、これは受信された信号をディジタル信号に変換する。次いで、ディジタル信号はＦＥＴユニット２０４に供給される。ＦＥＴユニット２０４は周波数領域信号を発生する。次いで、周波数領域信号は、ＦＥＱユニット２０６によって等化される。次いで、等化信号はデータ・シンボル・デコーダ７０８に供給される。データ・シンボル・デコーダ７０８は、等化信号をデコードして、受信されているシンボルの各周波数トーンに載せて送信されたデータを回復するように動作する。データ・シンボル・デコーダ７０８によるデコーディングは、スーパフレーム受信ビット配分表７１０に記憶されたビット配分情報に基づいて遂行される。デコードされたデータは、次いで、ＦＥＣユニット２１４に供給されたのち、バッファ２１６に記憶される。
一般的にいうと、スーパフレーム送信ビット配分表７０４に記憶されたビット配分情報とスーパフレーム受信ビット配分表７１０に記憶されたビット配分情報とは、異なる雑音障害のために同じではない。スーパフレーム送信ビット配分表７０４は、たとえば、スーパフレーム書式の種々のダウン・ストリーム・フレーム内で送信されるデータを符号化するに当たって利用されることになっているビット配分情報を含む。他方、スーパフレーム受信ビット配分表７１０に記憶された受信ビット配分情報は、たとえば、アップ・ストリーム方向に送信する遠隔受信機から受信されたスーパフレーム書式のフレームをデコードするに当たって利用されるビット配分情報を含む。
図８は、本発明の一実施形態によるスーパフレームビット配分表８００の線図である。この実施形態におけるスーパフレームビット配分表８００は、所与の方向用の各フレームの各周波数トーンに対するビット配分情報を含む単一の表である。たとえば、スーパフレームビット配分表８００が送信機用であるならば、そのビット配分は、ダウン・ストリーム方向におそらく送信することができるフレームのビット配分のために用意される。図４Ａに示されたスーパフレーム書式を与えるデータ伝送システムの場合、スーパフレームビット配分表８００は、１７個までのフレームに対するビット配分情報を含むこともできる。しかしながら、判るように、スーパフレームビット配分表の寸法は、同じビット配分情報を共用又は利用する類似のチャネル条件を経験する種々のフレームを要求することによって、小さくすることもまたできる。
本発明の上に説明された模範的な装置は、多搬送波変調システムのようなデータ伝送システムの動作を増長することができるいくつもの新処理動作を可能にする。これらの新処理動作は、本発明の他の態様を形成し、以下に詳細に説明される。
図９は、本発明の一実施形態によるスーパフレーム・ビット配分プロセス９００のフローチャートである。まず、所与の方向のリクエストされたレベルのサービスをサポートするために必要とされるビットの数が決定される（ブロック９０２）。次いで、スーパフレーム内のシンボルについて性能情報が得られる（ブロック９０４）。例として、性能情報は、信号対雑音比（ＳＮＲ）情報である。次に、リクエストされたレベルのサービスをサポートするために必要とされるビットの決定された数が、性能情報に基づいてスーパフレーム内のシンボルに配分される（ブロック９０６）。結果の配分が、次いで、記憶される（ブロック９０８）。ブロック９０８に続いて、スーパフレーム・ビット配分処理９００は完成し終了する。
一般に、スーパフレーム・ビット配分処理９００は、送信されるべきデータのビットをスーパフレームにわたって配分する。スーパフレームにわたって配分することによって、スーパフレーム・ビット配分プロセス９００は、スーパフレーム内の線路上に現れている干渉（たとえば、ＮＥＸＴ干渉）の異なる量を考慮に入れることができる。換言すれば、線路上の干渉はスーパフレーム内でフレームからフレームへと変動し、配分プロセス９００はこのような変動をビットを配分するに当たって計算に入れる。結果として、大きな量のＮＥＸＴ干渉を受ける所与のスーパフレームのサブチャネルは、より少ない送信するビットを受け取り、また、小さな量のＮＥＸＴ干渉を受ける他のサブチャネルは、より多い送信するビットを受け取る。したがって、データの送信及び受信が本発明によってよりよく最適化される。図１０Ａは、本発明の他の実施形態によるスーパフレーム・ビット配分プロセス１０００のフローチャートを示す。この実施形態では、サービスに対するリクエストは、最高許容可能データ・レートを達成することと関連して与えられる。
スーパフレーム・ビット配分処理１０００は、まず、リクエストされたサービスに対する許容可能性能限界を識別する（ブロック１００２）。データ伝送に対する性能限界は、典型的には、リクエスタによってリクエストされる。許容可能性能限界の例は、６ｄＢ雑音余裕で１０-7のビット誤り率である。リクエストされたサービスをサポートするために必要とされるビットのリクエストされた数が識別される（ブロック１００４）。典型的には、２つ以上の許容可能なリクエストされたサービスがある。たとえば、ネットワークは２６Ｍビット／ｓでサービスをリクエストしつつあるが、利用可能でないならば、１３Ｍビット／ｓでサービスを受け容れることになる。信号対雑音比（ＳＮＲ）情報が、スーパフレーム内のシンボルについてまた得られる（ブロック１００６）。ＳＮＲ情報は、チャネル応答を推定し線路上の雑音分散を測定することによって、得ることができる。
次に、スーパフレーム内の各シンボルの各トーンがサポートすることができるビットの数が、許容可能性能限界及びＳＮＲ情報に基づいて決定される（ブロック１００８）。次いで、各シンボルがサポートすることができるビットの合計数が決定される（ブロック１０１０）。各シンボルがサポートすることができるビットの合計数は、シンボル内の各トーンがサポートすることができるビットの数を加算することによって、決定することができる。
次いで、ビットの集約合計数を得るために、ブロック１００８で得られたそれらのシンボルについての合計数が加算される（ブロック１０１０）。必要な程度に、ビットの集約合計数が利用可能なネットワーク・データ・レートに、すなわち、リクエストされたサービスの１つのデータ・レートへ切り下げられる（ブロック１０１４）。たとえば、ビットの集約合計数が２０Ｍビット／ｓの最高データ・レートを示すならば、配分されるビットの数は１３Ｍビット／ｓへ切り下げられ、ここでは、リクエストされたサービスは２６Ｍビット／ｓ及び１３Ｍビット／ｓである。
決定された数（すなわち、切り下げられた数）のビットが、次いで、スーパフレーム内のシンボルに配分される（ブロック１０１４）。スーパフレーム内の種種のフレーム及びトーンへのビットの配分は、単一のフレームにビットを配分するために使用される既知の技術を含む種々の技術を使用することができる。最終的に、ビットはシンボルの個別周波数トーンに配分される。その後、各シンボルに対する配分が記憶される（ブロック１０１８）。例として、スーパフレームに対するビット配分をスーパフレーム・ビット配分表に記憶することができる。ブロック１０１６に続いて、スーパフレーム・ビット配分処理１０００は完成し終了する。
図１０Ｂは、本発明のなお他の実施形態によるスーパフレーム・ビット配分プロセス１０５０のフローチャートである。この実施形態では、サービスに対するリクエストは、少なくともある１つの性能限界と関連して与えられる。
スーパフレーム・ビット配分処理１０５０は、まず、図１０Ａのビット配分処理１０００のブロック１００２〜１０１２と同じ動作を遂行する。ブロック１０１２に続いて、決定ブロック１０５２は、ビットの集約合計数がビットのリクエストされた数と一致するかどうかを決定する。
ビットの集約合計数がビットのリクエストされた数と一致しないとき、性能限界が調節される（ブロック１０５４）。調節量は、ビットの集約合計数とビットのリクエストされた数との開きに依存して作ることができる。次いで、決定ブロック１０５６は、性能限界がなお許容可能であるかどうかを決定する。ここで、調節ブロック１０５４の後に存在する性能限界が、先に識別された許容可能性能限界と比較される（ブロック１００２）。調節ブロック１０５４の後に性能限界が許容可能でないと決定されると、リクエストされたサービスは次の許容可能データ・レートまで後退する（ブロック１０５８）。ブロック１０５８に続くばかりでなく決定ブロック１０５６に続いて、調節ブロック１０５４の後に性能限界が許容可能であると決定されると、ビット配分処理１０５０は、ブロック１００８及び後続ブロックを反復式に繰り返すように復帰する。
ビットの集約合計数がビットのリクエストされた数と（最終的に）一致するとき、リクエストされた数のビットがシンボルに配分される（ブロック１０６０）。再び、スーパフレーム内の種々のフレーム及びトーンへのビットの配分は、単一のフレームにビットを配分するために使用される既知の技術を含む種々の技術を使用することができる。その後、各シンボルに対するビット配分が記憶される（ブロック１０６２）。例として、スーパフレームに対するビット配分をスーパフレーム・ビット配分表に記憶することができる。ブロック１０６２に続いて、スーパフレーム・ビット配分処理１０５０が完成し終了する。反復の所定数の後に決定ブロック１０５２が一致を見い出すことができないならば、スーパフレーム・ビット配分処理１０５０はまた終了することができる。
注意するべきことは、ブロック１０６２によって遂行されるシンボルへのビットの配分は、多くの方法でスーパフレーム・ビット配分表に記憶することができることがある。全寸スーパフレーム・ビット配分表の場合、各シンボルは、各周波数トーンに載せられるビットの数を指定する各シンボル自体のビット配分表を有効に備えることができる。しかしながら、全寸スーパフレーム・ビット配分表より小さい場合は、シンボルの群が有効ビット配分表を共用する。シンボルは、いくつもの方法で群にまとめることができる。シンボルを群にまとめる１つの方法は、類似のＳＮＲ情報を有するシンボルを考えることである。シンボルを群にまとめる他の方法は、ほぼ等しい数のビットをサポートすることができると決定されるシンボルを考えることである。
図４Ｂに示された構成４５０内の第２のスーパフレーム書式４５４にスーパフレーム・ビット配分プロセス１０００又はスーパフレーム・ビット配分プロセス１０５０を適用することは、ジンボル又はフレームが群にまとめられているとき、次のようにビット配分をするように動作することもある。まず、シンボルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｈ，Ｊを一緒に群にまとめて群Ｘシンボルとラベル付けすることができ。シンボルＤ，Ｇを群にまとめて群Ｙシンボルとラベル付けすることができ、シンボルＥ，Ｆを群にまとめて群Ｚシンボルとラベル付けすることができる。次いで、いうなれば、６ｄＢの性能限界で開始して、ビット配分を個別に又は一括してシンボル群Ｘ，Ｙ，Ｚに対して決定し、シンボルＸ，Ｙ，Ｚによってサポートされた結果の合計ビットはそれぞれ、ＢX，ＢY及びＢZである。したがって、このシステムが所与の性能限界でもってサポートするビットの合計数は、５ＢX＋２ＢY＋２ＢZ＝Ｂ1である。次に、Ｂは所与のペイロード又はリクエストされたサービスをサポートするために必要とされるビットの合計数であると想定する。Ｂ1／Ｂなる比及び５ＢX対２ＢY対２ＢZの比は、ビットをいかに配分する必要があるかを決定するために使用される。次いで、この比は、性能限界を調節するために（ブロック１０５４（図１０Ａ））、又は、ビットを切り下げる（ブロック１０１４）及び／又は配分する（ブロック１０１６（図１０Ｂ））ために、使用することができる。正確かつ最適に近い結果を達成するために、いくつかの反復が可能である。
混合レベルのサービスがＯＮＵ側によって提供されるとき、新サービスがいくつかの線路上で開始し、また、存在するサービスが他のいくつかの線路上で停止するので、同時に提供されるレベルのサービスはしばしば変動することになる。結果として、同時に活性である特定スーパフレームは、一定ではない。また、異なるスーパフレーム書式によって提供されるこれら混合レベルのサービス間の干渉は、同様に一定でない。ゆえに、あるレベルのサービスをリクエストする線路の適当なスーパフレーム書式を選択したのちに選択されたスーパフレーム書式を既にサービス中の存在するスーパフレーム書式と整列させる技術を提供することが有利である。それゆえ、このような技術は、サービス中の種々の線路間の干渉の影響を最小限にすることによってデータ伝送の効率を改善するように動作する。
図１１は、本発明の一実施形態によるスーパフレーム整列処理１１００のフローチャートである。スーパフレーム整列処理１１００は、まず、サービス・リクエストを受信する（ブロック１１０２）。次いで、ＳＮＲ情報がスーパフレーム内のすべてのスロットについて得られる（ブロック１１０４）。好適には、スロットは、スーパフレーム内の周波数トーンを指す。次いで、スーパフレーム書式がサービス・リクエストに対して選択される（ブロック１１０６）。典型的には、サービス・リクエストは、サービスのダウン・ストリーム・レベル及びアップ・ストリーム・レベルの両方に対するサービスのある必要とされる品質とともに伝送速度を示す。例として、特定方向に対するサービス・リクエストは、６ｄＢ雑音余裕で１０7未満のビット誤り率である。サービス・リクエストからの情報を使用して、適当なスーパフレーム書式を選択することができる。たとえば、リクエストされたダウン・ストリーム・データ・レートがリクエストされたアップ・ストリーム・データ・レートの２倍であるならば、スーパフレーム書式は、アップ・ストリーム・フレームの２倍の数のダウン・ストリーム・フレームをおそらく必要とするであろう。この例に対しては、図３に示されたスーパフレーム書式「１２−１−６−１」が適当であるといってよい。
次に、選択されたスーパフレームの整列が選択される（ブロック１１０８）。この時点で、整列は必ずしも最終整列ではないが、選択されたスーパフレームにとって可能である１つの整列である。次いで、選択された整列を取っているダウン・ストリーム伝送に対する選択されたスーパフレームのスロットに、ビットが配分される（ブロック１１１０）。一般には、ビット配分は性能基準又はデータ・レートのどちらかに基づいて遂行することができる。性能基準アプローチの場合、最大合計データ・レートが計算されたのち、リクエストされたサービスについての適当なデータ・レートが決定される。データ・レート・アプローチの場合、スーパフレームに対する性能限界が決定されたのち、リクエストされたサービスの性能限界と比較される。
次いで、所与の配分を施された選択されたスーパフレームについての性能基準が決定される（ブロック１１１２）。次に、決定ブロック１１１４は、性能基準が所定のしきい値より大きいかどうかを決定する。性能基準が所定のしきい値を超えないならば、選択されたスーパフレームの整列が最も望ましい整列ではないと想定される。この場合、決定ブロック１１１６は、考えられる選択されたスーパフレームの追加整列があるかどうかを決定する。考えられる追加整列があるならば、スーパフレーム整列処理１１１０は、選択されたスーパフレームの異なる整列のためにブロック１１０８及び後続ブロックを繰り返すように復帰する。
他方、考えられる追加整列が他にもうないならば、最良の利用可能な整列をそれらの各性能基準に従って選択する（ブロック１１１８）。換言すれば、選択されたスーパフレームの考えられたすべての整列について、最良性能基準を与える整列が選択される。ブロック１１１８に続いて、スーパフレーム整列処理１１００が完成する。また、決定ブロック１１１４が所与の整列の性能基準が所定のしきい値を超えると決定すると、スーパフレーム整列処理１１００は、他の整列を考えることなく、早々と終了するように動作してよい。所定のしきい値は、たとえば、性能限界しきい値又はデータ・レートしきい値であることもできる。決定ブロック１１１４はオプショナルであり、また、潜在的余剰処理時間もちこたえ、スーパフレームの整列を選択する前にすべての可能な整列を考えることが好適とされることがある。
スーパフレーム整列処理１１００は、１つのスーパフレーム内のフレーム境界が他のスーパフレーム内のフレーム境界からオフセットしている端数整列を考えることもできる。この場合、ＳＮＲ情報を端数整列のために再獲得することができるように、ブロック１１０４はブロック１１０８とブロック１１１０との間に置かれるべきである。
図１２は、最適化ビット配分処理１２００のフローチャートである。最適化ビット配分処理１２００は、まず、サービス・リクエストを受信する（ブロック１２０２）。次いで、適当なスーパフレーム書式がサービス・リクエストに基づいて推定される（ブロック１２０４）。次に、推定されたスーパフレーム書式について、最良整列が決定される（ブロック１２０６）。例として、最良整列は、図１１に示されたスーパフレーム整列処理１１００を使用して決定することができる（ブロック１２０６）。最良整列が決定されたブロック１２０６の後に、推定されたスーパフレーム書式のスロットにビットが配分される（ブロック１２０８）。次いで、推定されたスーパフレームについて、性能基準が決定される（ブロック１２１０）。推定されたスーパフレームについての性能基準は、推定されたスーパフレームの最良整列についての性能表示を与える。
次に、決定ブロック１２１２は、考えるのに適している追加スーパフレーム書式があるかどうかを決定する。考えるのに適している追加書式があるならば、他の適しているスーパフレーム書式が選択されたのち（ブロック１２１４）、処理はブロック１２０６及び後続ブロックを繰り返すように復帰する。
他方、決定ブロック１２１２が考えられる追加の適当なスーパフレーム書式は他にもうないと決定すると、最良性能を与えるスーパフレーム書式が選択される（ブロック１２１６）。換言すれば、各推定されたスーパフレームについての性能基準を使用して、最良性能を与える特定のスーパフレーム書式が選択される。次いで、先に決定されたその最良整列を取った選択されたスーパフレーム書式のスロットに、ビットが配分される（ブロック１２１８）。次いで、配分がスーパフレーム・ビット配分表に記憶される（ブロック１２２０）。スーパフレーム・ビット配分表の記憶容量が限定されているならば、最適化ビット配分処理１２００は、類似の性能又は類似の干渉特性を有するあるシンボルを群にまとめたのち、ビットをそれらのシンボルに、次いでそれらのシンボルの周波数トーンに配分するように動作してよい。ブロック１２２０に続いて、最適化ビット配分処理１２００は完成し終了する。
本発明によれば、種々の配分技術をスーパフレームにわたる配分に適合させることができる。例として、次の文書に説明された配分技術は、当業者によって適合させられるといえる。すなわち、（１）米国特許第５，４００，３２２号、（２）ペータ・Ｓ・ショウ他、「スペクトル的に形成されたチャネルを介したデータ伝送用の実用マルチトーン・トランシーバ・ローディング・アルゴリズム」、通信に関するＩＥＥＥ論文誌、２３巻、２／３／４号、２月，３月／４月、１９９５年、及び、（３）ロバート・Ｆ・Ｈ・フィッシャー他、「離散マルチトーン伝送用の新ローディング・アルゴリズム」、ＩＥＥＥ  １９９６年。これら３つの文書は、言及することによってそれらの内容が本明細書に組み入れられている。
さらに、いったん最初に確立されたビット配分は、いくつもの技術を使用して更新することができる。１つの適当な技術は、スーパフレーム内のビット・スワッピングを使用する。フレーム内のビット・スワッピングは、米国特許第５，４００，３２２号に説明されている。スーパフレーム構造の場合、ビット・スワッピングは、スーパフレーム内のどこにおいてもビットをスワップすることができる。このような更新は、スーパフレームに対するビット配分を一定に保つように働くが、スーパフレームからスーパフレームへと変動する雑音分散を補償するのに充分に融通が効く。
議論の多くはＶＤＳＬ伝送に対するスーパフレーム・ビット配分に関連するが、本発明はＡＤＳＬのような他ののスーパフレーム伝送方式にまた適用可能である。ＶＤＳＬにおける時間領域分割（ＴＤＤ）伝送と異なり、ＡＤＳＬは、アップ・ストリーム伝送をダウン・ストリーム伝送から分離するために周波数領域分割（ＦＤＤ）又はエコー・キャンセルを使用する。従来は、ＡＤＳＬの場合、スーパフレームは、スーパフレームを形成する複数のフレームを有する。各フレームは、シンボルと称される。所与の伝送方向に対しては、スーパフレーム内の各シンボルに対するビット配分は、所与の伝送方向のスーパフレームを横断して、従来は、同じである。しかしながら、本発明の他の態様によれば、望ましくない漏話干渉の影響を減少させることができるように、所与の伝送方向に対する多数ビットの配分が施される。
伝送方式が混合されている場合、それらの伝送方式間に漏話干渉（すなわち、ＮＥＸＴ）が存在し得る。伝送方式が共有バインダでもって混合されるとき、漏話干渉は特にひどい。一実施形態では、ＡＤＳＬ伝送方式とＩＳＤＮ伝送方式とが混合される。ここでは、ＩＳＤＮが時間領域分割（ＴＤＤ）であり、ＡＤＳＬが周波数領域分割（ＦＤＤ）又はエコー・キャンセルされるかのどちらかである。換言すれば、ＡＤＳＬ伝送はアップ・ストリーム方向及びダウン・ストリーム方向に同時に起こっており、この間、同時に、ＩＳＤＮはダウン・ストリーム伝送とアップ・ストリーム伝送との間を周期的に交互する。
まず、混合ＡＤＳＬ及びＩＳＤＮ伝送方式の場合、そのスーパフレームに従うＡＤＳＬ伝送がＩＳＤＮのスーパフレームと同期している。図１３Ａ及び図１３Ｂはそれぞれ、ＩＳＤＮ及びＡＤＳＬ用のスーパフレーム構造１３００，１３０２の線図である。図示されたように、ＡＤＳＬスーパフレーム１３０２は、ＩＳＤＮスーパフレーム１３００と同期している。
スーパフレームの同期に関しては、ＡＤＳＬ伝送がＩＳＤＮ伝送の方向と反対方向に送信されるとき、ＩＳＤＮ伝送によって誘導されたＡＤＳＬ伝送上の漏話干渉が特に問題になる。たとえば、ＡＤＳＬスーパフレーム１３０２は、４つの部分、すなわち、第１のダウン・ストリーム部分１３０４と第１のアップ・ストリーム部分１３０６と第２のダウン・ストリーム部分１３０８と第２のアップ・ストリーム部分１３１０とを含む。ＡＤＳＬスーパフレーム１３０２の第１のアップ・ストリーム部分１３０６は、同時に起こるダウン・ストリームＩＳＤＮ伝送による大きな量の漏話干渉（たとえば、ＮＥＸＴ干渉）を受ける。混合伝送方式が同じバインダでもって組み合わされるとき、漏話干渉は特にひどくなり得る。
従来は、ビット配分がアップ・ストリーム伝送とダウン・ストリーム伝送との間で異なることがあり得ても、ＡＤＳＬスーパフレーム内の各シンボルに関する種々のトーンに割り当てられたビット配分は、スーパフレームのすべてのフレームについて同じである。そのように、ＡＤＳＬ用の伝送システムは、従来、各伝送方向に対して単一のビット配分しかサポートしなかった。ビット配分はまた、従来は、信号対雑音比（ＳＮＲ）を時間にわたって平均したのちにそのＳＮＲ値に基づいてビットを各トーンに配分することによって、決定される。
しかしながら、ＩＳＤＮ及びＡＤＳＬのような混合伝送方式の場合、漏話はスーパフレームにわたって均一には与えられない。したがって、本発明は、改善されたビット配分が達成されるように、各伝送方向に対して多数ビット配分を使用する。改善されたビット配分は、より確実なかつより効率的なＡＤＳＬデータ伝送を行うように、周期的ＩＳＤＮ伝送からの漏話干渉を考慮に入れる。
一実施形態では、各伝送方向に対する多数ビット配分が、異なるビット配分表によって与えられる。たとえば、一実施形態では、第１のダウン・ストリーム部分１３０４と第１のアップ・ストリーム部分１３０６と第２のダウン・ストリーム部分１３０８と第２のアップ・ストリーム部分１３１０とはそれぞれ、分離ビット配分表を有する。
図１３Ｃ及び図１３Ｄは、ＡＤＳＬスーパフレームに対するビット配分の線図である。これらの線図１３１２，１３１４は、１０シンボルのスーパフレーム構造を想定する。
図１３Ｃで、ビット・ローディングはダウン・ストリームＡＤＳＬ伝送に対してであり、そのビット・ローディングはシンボル６〜１０と対照的にシンボル１〜５で比較的大きい。ここでは、シンボル１〜５は第１のダウン・ストリーム・ビット配分表を使用し、シンボル６〜１０は第２のダウン・ストリーム・ビット配分表を使用するとする。第１及び第２のダウン・ストリーム・ビット配分は、１つのスーパフレーム・ビット配分表で実現することができる。ゆえに、そのビット配分は、第２のダウン・ストリーム部分１３０８中であって第１のダウン・ストリーム部分１３０４中ではないＩＳＤＮ伝送からの漏話干渉が理由で、第２のダウン・ストリーム部分１３０８中で顕著に減少させられる（すなわち、シンボル当たり少なめのデータが送信される）。
図１３Ｄで、ビット・ローディングはアップ・ストリームＡＤＳＬ伝送に対してであり、そのビット・ローディングはシンボル６〜１０と対照的にシンボル１〜５で比較的少ない。ここでは、シンボル１〜５は第１のアップ・ストリーム・ビット配分表を使用し、シンボル６〜１０は第２のアップ・ストリーム・ビット配分表を使用する。第１及び第２のアップ・ストリーム・ビット配分は、１つのスーパフレーム・ビット配分表で実現することができる。ゆえに、そのビット配分は、第１のアップ・ストリーム部分１３０６中であって第２のアップ・ストリーム部分１３１０中ではないＩＳＤＮ伝送からの漏話干渉が理由で、第１のアップ・ストリーム部分１３０６中で顕著に減少させられる（すなわち、シンボル当たり少なめのデータが送信される）。
混合伝送方式（たとえば、ＩＳＤＮ及びＡＤＳＬ）の場合、各伝送方向に対してこれらの多数ビット配分を使用することによって、漏話干渉を減少させることができる。このようにして漏話干渉を減少させることによって、本発明は、より高速及び信頼性のあるデータ伝送を達成することを可能にする。
本発明の多くの特徴及び利点は上述の説明から明らかであり、それゆえ、添付の請求の範囲は本発明のこのような特徴及び利点にわたることを意図する。さらに、多くの変更形態及び変形形態が当業者に容易に浮かぶから、図示されかつ説明された通りの構造及び動作に本発明を限定することは望まない。ゆえに、すべての適当な変更形態及び等価形態は本発明の範囲に包含されると主張する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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