(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔のモデムにおいて、ＴＴＲ信号との同期を示すためのパイロット・トーンの位相変化を検出する検出器であって、
前記検出器は、位相変化と相関し、位相変化が存在しない場合はパイロット・トーンに対して直交し、そしてＴＴＲ信号に対して直交しているように構成されている、
検出器。
【請求項２】
パイロット・トーンの位相変化と整合されているフィルタを更に備える、請求項１記載の検出器。
【請求項３】
前記フィルタにはウインドウ関数が組み込まれて雑音の影響を低減する、請求項２記載の検出器。
【請求項４】
位相変化の受信の間に、次式で定義される出力を与える、
【数１】
0003753947.tif 000015
請求項２記載の検出器。
【請求項５】
次式で定義される検出距離を有する、
【数２】
0003753947.tif 000016
請求項２記載の検出器。
【請求項６】
パイロット・パターンを前記フィルタに印加して、１つのメトリックを発生し、スレッショルド値を決定し、前記１つのメトリックをスレッショルド値と比較するように更に構成されている、請求項２記載の検出器。
【請求項７】
位相変化の誤った検出を低減するため弁別ロジックを更に備える、請求項６記載の検出器。
【請求項８】
前記弁別ロジックは、位相変化の誤った検出を決定するためスレッショルド値を越えるメトリックの数をモニタする、請求項７記載の検出器。
【請求項９】
前記弁別ロジックは、４個の先のフレームと関連するメトリックをスレッショルド値と比較して、メトリックが位相変化の誤った検出を表すか否かを決定する、請求項７記載の検出器。
【請求項１０】
ＴＣＭ  ＩＳＤＭ環境の中でＮＥＸＴ及びＦＥＸＴフレームを整列する方法において、
受信されたトーンの位相変化を検出器により検出するステップと、
位相変化を表すメトリックを発生するステップと、
メトリック同士を比較して、検出ピークを導出するステップと、
フレーム境界を検出ピークに対して整列させるステップと、
を備え、
前記検出器は、位相変化と相関し、位相変化が存在しない場合はパイロット・トーンに対して直交し、そしてＴＴＲ信号に対して直交しているように構成されている、
方法。
【請求項１１】
前記検出器はパイロット・トーンの位相変化と整合されているフィルタを更に備える、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記フィルタにはウインドウ関数が組み込まれて雑音の影響を低減する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記検出器は、パイロット・パターンを前記フィルタに印加して、１つのメトリックを発生し、スレッショルド値を決定し、前記１つのメトリックをスレッショルド値と比較するように更に構成されている、
請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
位相変化の誤った検出を低減するため弁別ロジックを更に備える、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記弁別ロジックは、位相変化の誤った検出を決定するためスレッショルド値を越えるメトリックの数をモニタする、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記弁別ロジックは、４個の先のフレームと関連するメトリックをスレッショルド値と比較して、メトリックが位相変化の誤った検出を表すか否かを決定する、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
ＴＴＲ信号を受信し且つＴＴＲ信号の半周期を知らせるトーンの位相変化を決定する、ＴＣＭ  ＩＳＤＭ環境の中のＡＴＵ−Ｒモデムにおいて、
位相変化を受け取り且つ位相変化と関連する出力を発生する検出器と、
前記検出器と電気的通信状態にあり、前記出力の中のパターンを決定することによりフレーム整列及びハイパーフレーム整列を決定する状態マシンと
を備え、
前記検出器は、位相変化が存在しない場合前記トーンに対して直交しており、且つＴＴＲ信号に対して直交している、ＡＴＵ−Ｒモデム。
【請求項１８】
前記検出器は更に、位相変化に整合されたフィルタを備える請求項１７記載のＡＴＵ−Ｒモデム。
【請求項１９】
前記フィルタは、位相変化と関連するメトリックを発生し、且つ当該メトリックをスレッショルド値と比較するよう構成されている請求項１８記載のＡＴＵ−Ｒモデム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、２０００年２月２９日付けで出願され、発明の名称が「ＴＣＭ  ＩＳＤＭ干渉下で動作するＤＳＬモデム用ＴＴＲ位相変化検出及びハイパーフレーム整列」の米国仮り出願Ｎｏ．６０／１８５，８２９に関連し、且つそれから優先権を主張するものであり、当該仮り出願が全部本明細書に援用されるものである。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に、インターネット・アクセスのためのＤＳＬサービスに関し、特に、ＴＣＭ  ＩＳＤＭ標準を用いたＤＳＬサービス及び本明細書で開示される改良した伝送方法に関する。
【０００３】
【従来技術】
インターネットは、著しい成長及び技術的革新を享受してきた。その大衆性からして、改良されたインターネット・アクセス及び速度が大いに要求されている。ディジタル加入者回線（ＤＳＬ）は、従来のダイアルアップ接続より極めて改善された速度を提供する高速データ・サービスである。ＤＳＬは、世界中に種々の形式で展開されてきた。特に、アジアＤＳＬ市場は、日本、韓国及び中国において広範囲の展開により極めて発展を遂げている。アジアは、ＤＳＬでもって広範囲に用いられている３つの標準又は仕様、即ち、付録Ａ（Ｇ．ｄｍｔ及びＧ．ｌｉｔｅ）、付録Ｃ（Ｇ．ｄｍｔ及びＧ．ｌｉｔｅを含む）、及び付録Ｈを持っている。
【０００４】
付録Ａは、今日世界中に展開された非常に共通タイプのＤＳＬである。Ｇ．ｄｍｔ付録Ａは、非対称ＤＳＬ（ＡＤＳＬ）の最も広く使用されている形式として、ＡＮＳＩ  Ｔ１．４１３版２、即ち、離散的マルチトーン（ｄｉｓｃｒｅｔｅｍｕｌｔｉ−ｔｏｎｅ）（ＤＭＴ）ライン・コーディング（ｌｉｎｅ  ｃｏｄｉｎｇ）の初期版と取って代わった。その時以来、Ｇ．ｄｍｔは、約５４８６ｍ（１８，０００フィート）を越えないループでもって２４ゲージ銅線の場合、ＡＤＳＬ用の２つの世界標準のうちの１つとして採用されてきた。Ｇ．ｄｍｔライン・コーディングを用いて、ＤＳＬ装置は、１秒当たりのビットを１チャネル当たりに基づいて調整して、信号干渉（例えば、ブリッジ・タップから）及び雑音（例えば、ＡＭラジオから）に適合する。Ｇ．ｄｍｔは、データを約４ｋＨｚ幅の個別の周波数「ビン（ｂｉｎｓ）」に担持し、各ビンは、その各ビンに対する雑音及び信号減衰に応じて適応可能な独立のレートである。
【０００５】
他の付録ＡのＡＤＳＬは、Ｇ．ｌｉｔｅである。この標準は、より長いループについて効率的に動作し設置が容易である、Ｇ．ｄｍｔの代替を産業界に与えるため開発された。一般的に、目標は、大きな可能性を達成するため市場の成長を実際に刺激するであろうライン・コーディング技術を開発することであった。典型的な２４ゲージ銅線を仮定すると、Ｇ．ｌｉｔｅは、約６４００ｍ（２１，０００フィート）まで非常にうまく動作し、ＰＯＴＳ回線とＤＳＬとの間のいずれの干渉を軽減するためのフィルタもスプリッタも必要としない。
【０００６】
付録ＣのＡＤＳＬは、日本において見られる特別のネットワーク特性に応答したものである。日本は、時分割方向制御伝送方式（ＴＣＭ）ＩＳＤＮと呼ばれる独特の統合ディジタル通信サービス網（ＩＳＤＮ）を採用している。ＴＣＭ  ＩＳＤＭは、高い伝送信号レベルと、クロストーク干渉の大きなレベルを生じさせる弱い低域通過フィルタリングとを用いる時分割伝送である。更に、絶縁が弱いケーブル（例えば、パルプ・ベースの絶縁）が日本で用いられ、それは高周波数での減衰を増大させる。
【０００７】
付録Ｃ内においては、２つのタイプの伝送モード、即ち遠端クロストーク・ビット・マップ（ＦＢＭ）モードとデュアル・ビット・マップ（ＤＢＭ）モードがある。ＦＢＭモードはその２つのうちのより単純な方である。ＦＢＭモードは、ＩＳＤＮの伝送方向を整合させるための遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）サイクルの間のみに伝送する。ＦＢＭモードの限界は、ＦＢＭモードがシンボルのうちの約３７％のみを用いるのでビット・レートが制限されることである。これは、フル・レートに対して３Ｍｂｐｓよりほんの僅かに多い下りデータ速度、及びＧ．ｌｉｔｅ  ＡＤＳＬに対して約１Ｍｂｐｓのデータ速度に変換する。第２のタイプの伝送、即ちＤＢＭモードは、一部の伝送がＦＥＸＴサイクル上にあるので、実現するのがより難しい。しかしながら、その困難性は克服する価値がある。それは、十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）を有する伝送回線において、付録Ａのレベルまでレートを達成することができるからである。
【０００８】
付録Ｈは、ＦＢＭが対称であり、且つ全ての使用可能な周波数ビンを用いながらＦＥＸＴ時間の間のみ伝送する点を除いて、付録Ｃ  ＦＢＭに類似している。付録Ｈは、２５５ビンまでの上り及び下りを扱うのに十分強力なＤＳＰコアを必要とする。付録Ｈの便益は、それが日本の市場に対して対称ＤＳＬを提供し、そしてより多くの下りビンが用いられるので付録Ｃ  Ｇ．ｄｍｔ  ＦＢＭより高い速度を達成することができる。
【０００９】
日本独特のＴＣＭ  ＩＳＤＭピンポン変調は、ＤＳＬシステム内で特に強いクロストーク干渉を起こすことがある。クロストークは、データ伝送において、２本のワイヤの一方が他方のワイヤに結合のためエネルギを発生する程相互に近接するとき存在するものである。クロストーク結合の２つの有り得るタイプは、近端クロストーク（ＮＥＸＴ）とＦＥＸＴとである。一般的に、ＦＥＸＴの影響は微小であり、大部分のエラーはＮＥＸＴに起因している。不都合にも、トレリス・コード化（ｔｒｅｌｌｉｓ−ｃｏｄｅｄ）スキーム、及び他の周知の誤り検出及び訂正スキームは、伝送におけるバースト状の誤りを扱わない。前述のＤＢＭ技術は、隣接対においてＤＳＬ伝送をＴＣＭ  ＩＳＤＭ伝送と同期させ、クロストークの影響を最小化する。詳細には、ＴＣＭ  ＩＳＤＭは、一時に一方向に伝送し、そしてシステム全体が同期されている、４００Ｈｚのタイミング基準に従って方向を切り替える。このタイミング基準は、ＴＣＭタイミング基準（ＴＴＲ）と呼ばれる。
【００１０】
ＴＴＲは、モデムが伝送すべきときを決定するためのマスタ・クロック信号である。一般的に、ＣＯモデムはＴＴＲ周期の半分の間伝送し、一方ＣＰＥモデムはＴＴＲ周期の他の半分の間伝送する。ＩＳＤＮ及びＧ．ｌｉｔｅの全タイミングは、ＴＴＲ信号に基づいている。同じワイヤ束内においては、伝送は、交互の雑音環境を生成する。ＴＴＲの第１の半周期の間にローカル・モデムは、ＩＳＤＮ  ＮＥＸＴ雑音により支配され、そして次の半周期の間にはＩＳＤＮ  ＦＥＸＴ雑音が支配する。ローカル・モデムと通信している遠隔のモデムにとってはその逆の状況となる。ローカル・モデムは、ＡＤＳＬ端末ユニット−中央（ＡＴＵ−Ｃ）モデム又は中央局（ＣＯ）モデムと呼ばれることがある。遠隔のモデムは、ＡＤＳＬ端末ユニット−遠隔（ＡＴＵ−Ｒ）モデム又は顧客構内設備（ＣＰＥ）モデムと呼ばれることがある。
【００１１】
最適なＧ．ｌｉｔｅ性能のため、モデムは、時間的に変化する雑音環境と同期される。Ｇ．ｌｉｔｅは複数のトーンを含み、その複数のトーンの各々は異なるデータで変調される。トーン６４は、同期のためのＴＴＲ信号として用いられ得る。ＣＯ（マスタ）がＴＴＲを送信し、ＣＰＥ（スレーブ）はそのＴＴＲに同期する。第２のパイロット・トーンが、同期を助けるため加えられる。同期は、第２のパイロット・トーンを検出し且つ追跡することにより達成される。なお、第２のパイロット・トーンは、位相変位変調された信号であってよい。第２のパイロット・トーンは、その位相をＴＴＲ信号の立上り端及び立下り端の近くで変化する。トーン４８を第２のパイロット・トーンに用いてもよく、そして２０７ｋＨｚの搬送波であってよく、９０度の位相変化がＮＥＸＴシンボルとＦＥＸＴシンボルとの境界で生じる。
【００１２】
トーン４８、即ち第２のパイロット信号での位相変化が問題となっている。Ｇ．ｌｉｔｅフレーム・レートは４００Ｈｚの倍数でないので、モデムに対するＮＥＸＴチャネルとＦＥＸＴチャネルとの境界は明白でない。第２のパイロット・トーンの検出は、ＮＥＸＴチャネルとＦＥＸＴチャネルとの境界を識別する。一旦得られると、位相変化がフレーム境界で生じるので、フレーム同期も得られる。第２のパイロット信号は、ＣＯ又はＡＴＵ−Ｃ側で発生されるので、検出はＣＯにとって問題ではない。しかしながら、ＣＰＥ又はＡＴＵ−Ｒ側では、基準信号がない。従って、基準信号をＣＯ送信信号から導出しなければならない。このことを達成するため、付録Ｃは、ＴＴＲ信号と同期された４００Ｈｚで位相変調されているトーンを送信するため訓練の間にビン４８を用いることを指定している。
【００１３】
Ｇ．ｌｉｔｅは、ハイパーフレームと総称して呼ばれる３４５個のフレームの周期を有する。スライディング・ウインドウ（ｓｌｉｄｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）の位相がＴＴＲ信号と非同期であるにも拘わらず、パターンは、ハイパーフレームの３４５個のフレームに固定される。このことはハイパーフレームの不整列をもたらす。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＰＥモデムによる第２のパイロット・トーンの改善した検出方法は、ＮＥＸＴチャネルとＦＥＸＴチャネルとのフレーム境界の優秀な決定を考慮するであろう。そのような改善した検出方法は更に、フレーム同期を考慮するであろう。改善した検出方法に加えて、フレーム整列に基づいてハイパーフレームを整列させる改善した方法を提供することは当該技術における進歩であろう。
【００１５】
本発明は、はげしいＴＣＭ  ＩＳＤＭ干渉が存在する状況における位相変化検出を改善するための革新的方法及び設計を提供する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態は、位相変化するトーンを受信し且つ位相変化と関連する出力を発生する検出器を含む。該検出器は整合型フィルタを含む。該フィルタは、フィルタが帯域中の他の信号と直交しており、且つ検出周波数での位相変化が存在しないトーンと直交しており、且つ検出周波数の位相変化するトーンと相関することを含むある一定の特性を有する。検出器は、位相変化を受信し、対応するメトリック（ｍｅｔｒｉｃ）を発生する。検出器は、そのメトリックをスレッショルド値と比較して、それらメトリックが有効な位相変化を示すか否かを決定する。追加の弁別ロジックが、検出プロセスを速め且つ誤った検出を低減するため加えられる。
【００１７】
本発明のこの実施形態は更に、検出器に結合し、メトリックを検査し、且つそのメトリックを既知のパターンと比較する状態マシンを含む。ある一定のメトリックは、ＮＥＸＴ／ＦＥＸＴフレーム境界と関連するピークを指示する。状態マシンは更に、ＮＥＸＴ／ＦＥＸＴフレームを境界位置に基づいて整列する。
【００１８】
本発明は更に、ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴフレームの既知のパターンに基づいてハイパーフレーム整列を提供する。一実施形態においては、第１シリーズの連続した５個のＦＥＸＴフレームの位置をハイパーフレーム内で探す。次いで、第２シリーズの連続した５個のＦＥＸＴフレームを探す。第１シリーズと第２シリーズとの間の距離を見つけて、ハイパーフレーム整列を既知のパターンに基づいて決定する。
【００１９】
これら及び他の実施形態が、本明細書の［発明の詳細な説明］の欄で説明される。本明細書に記載された特徴及び利点は全てを含んでいるわけではなく、特に、多くの追加の特徴及び利点は、図面、明細書及び特許請求の範囲を考慮すれば当業者に明らかであろう。更に、本明細書に用いられる用語は、読み易さ及び教示的な目的のため主に選択され、発明的首題事項を限定するため選択されたのではないことに注目すべきである。
【００２０】
【実施形態】
以下の記載において、多くの特定の詳細が、本発明の実施形態の完全な理解を与えるため提供される。しかしながら、当業者は、本発明が１つ又はそれより多い特定の詳細なしに、又は他の方法、構成要素、プロトコル等を用いて実施されることができることを認めるであろう。他の例においては、周知の動作は、本発明の不明瞭な局面を避けるため、詳細には示されず又は記載されない。
【００２１】
本明細書全体を通しての「１つの実施形態」又は「一実施形態」に対する参照は、その実施形態と関連して説明された特定の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体を通して種々の場所においての句「１つの実施形態において」又は「一実施形態において」の出現は、必ずしも全て同じ実施形態に対する言及であるわけではない。更に、特定の特徴、構造又は特性は、１つ又はそれより多い実施形態において任意の適切な要領で組み合わされてもよい。
【００２２】
本発明の一実施形態は、Ｇ．ｌｉｔｅ付録Ｃに特有である第２のパイロット・トーンの位相変化を検出する改善された方法を提供する。図１を参照すると、ＴＣＭ  ＩＳＤＭシステムのためのタイミング周期が示されている。詳細には、図１は、４００ＨｚでのＴＴＲ信号１０と、ＣＯ  １２及びＣＰＥ  １４のＩＳＤＮ送信及び受信チャネルとの関係を図示する。ＴＣＭ  ＩＳＤＭシステムは、一時に一方向に送信し、次いでＴＴＲ信号１０に基づいて方向を切り替える。従って、第１の半周期の間に、ＣＯ  １２が送信し、ＣＰＥ  １４が受信し、次いで第２の半周期の間においては方向が逆にされる。
【００２３】
図１は更に、ＮＥＸＴ及びＦＥＸＴからの雑音干渉を図示する。第１の半周期の間では、ＡＴＵ−Ｃ  １６は、第１の半周期の間にＮＥＸＴ雑音により支配され、そして第２の半周期の間にＦＥＸＴ雑音により支配される。ＡＴＵ−Ｒ  １８はその逆を経験する。ＮＥＸＴ雑音がＦＥＸＴ雑音より著しく大きいので、ＦＥＸＴ雑音の間に送信することが好ましい。しかしながら、十分なＳＮＲが与えられれば、送信もまたＮＥＸＴ雑音の間に生じることが可能である（例えば、ＤＢＭモード）。
【００２４】
図２は、ＣＯ及びＣＰＥに対するチャネル・モデル概念を図示する。ＦＥＸＴチャネル２０とＮＥＸＴチャネル２２との間の切り替えは、４００ＨｚＴＴＲ信号１０により決定される。２つの異なる概念的チャネルは、実際には、２つの異なるタイプのクロストーク雑音の下で動作する同じチャネルである。ＦＥＸＴチャネル２０はＦＥＸＴ時間の間に存在し、一方ＮＥＸＴチャネル２２はＮＥＸＴ時間の間に存在する。これらの概念的チャネルの各々は、特定のＳＮＲ曲線と関連し、且つ異なるビット搬送容量が可能である。
【００２５】
図３を参照すると、ＴＴＲ信号１０、ＦＥＸＴ／ＮＥＸＴ干渉周期３０、及びＡＴＵ−Ｃ送信フレーム３２の間の関係を図示するタイミング図が示されている。「スライディング・ウインドウ」動作３４が、示され、そしてＴＴＲの周期と同期されたクロストーク雑音環境の下でシンボルを送信する手順を定義する。ＦＥＸＴRシンボルはＦＥＸＴR持続時間の完全に内側のシンボルを表す。ＮＥＸＴRシンボルは、任意のＮＥＸＲ持続時間を含むシンボルを表す。従って、ＦＥＸＴRシンボルより多いＮＥＸＴRシンボルがある。
【００２６】
ＡＴＵ−Ｃ送信フレーム３２と関連するＡＴＵ−Ｃは、どの送信シンボルがスライディング・ウインドウ３４に従ったＦＥＸＴR又はＮＥＸＴRであるかを決定し、そしてそれを対応するビット・テーブルでもって送信する。同様に、ＡＴＵ−Ｒ（図示せず）は、どの送信シンボルがＦＥＸＴC又はＮＥＸＴCであるかを決定し、そしてそれを対応するビット・テーブルと共に送信する。スライディング・ウインドウ３４の位相がＴＴＲ信号１０と非同期であるにも拘わらず、パターンは、ハイパーフレームの３４５個のフレームに固定される。
【００２７】
図４を参照すると、ＴＴＲ信号１０とハイパーフレーム４０との関係を図示するタイミング図が示されている。ハイパーフレーム４０は、ＡＴＵ−Ｃに対応し、そしてＧ．ｌｉｔｅフレームと呼ばれる３４５個のフレームを含む。Ｇ．ｌｉｔｅフレームは、ＮＥＸＴ／ＦＥＸＴチャネルに対してマップされる。図４により示されるように、ＴＴＲ信号１０及びＧ．ｌｉｔｅ  ＡＴＵ−Ｃフレームは、整列されてない。３４５個のＧ．ｌｉｔｅフレームの１周期にわたり、ＴＴＲ信号１０は、巡回プレフィックス・モードに応じて３２周期又は３４周期にわたる。この最小公倍数の周期が、ハイパーフレームを定義するため用いられる。
【００２８】
ＮＥＸＴチャネルとＦＥＸＴチャネルとの間の主要な差（ｐｒｉｍａｒｙ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）が、付加的干渉である。ＮＥＸＴ干渉により部分的に影響されるいずれのフレーム（時にシンボルと呼ばれる。）は、あたかもそれがＮＥＸＴチャネルを通過したように扱われる。整形されたフレームは、ＦＥＸＴチャネルを介して送信されたように扱われるデータを表す。残りのフレームは、あたかもそれらがＮＥＸＴチャネルを介して送信されたかのように扱われる。
【００２９】
第２のパイロット・トーンは、ＮＥＸＴシンボルとＦＥＸＴシンボルとの境界（例えば、図４において陰を付したフレームと陰を付してないフレームとの間の遷移上）で生じる９０度の位相変化を有する。第２のパイロット・トーン、即ちトーン４８の位相変化の検出は、ＮＥＸＴチャネルとＦＥＸＴチャネルとの境界の検出を可能にする。一旦境界検出が達成されると、位相変化がフレームの境界で生じるので、フレーム同期が達成される。
【００３０】
既知の反復イベントに対する同期に用いられる１つのアプローチは、イベント・インディケータ及び状態マシンを採用することである。イベント・インディケータは、検出器の出力がイベントがある誤りの確率で存在するか又はしないかを指示する２進ランダム変数である当該検出器である。その出力は状態マシンに供給され、該状態マシンは、イベント・インディケータの出力の中にパターンを捜し、そしてそれを既知のパターンと、基礎をなすイベントの繰り返し率で相関する。一実施形態においては、マルコフ・モデルを用いて、スキームの全体挙動を決定する。
【００３１】
ここで、ＮＥＸＴシンボルとＦＥＸＴシンボルとの境界で生じる第２のパイロット・トーンの位相変化は、既知の反復イベントとして用いることができる。ハイパーフレーム整列を達成するため２つのパターンを用い得る。最初に、第２のパイロット・トーンの位相変化は、フレーム境界で生じる。これは、フレーム整列、並びにＴＴＲ整列を可能にする。
【００３２】
第２のパターンは、先に定義した「スライディング・ウインドウ」関数である。再度図４を参照すると、ハイパーフレーム４０は、全てのハイパーフレーム４０（例えば、全ての３４５個のフレーム）を繰り返す確立されたパターンを有する。そのパターンの１つの特徴は、連続したＦＥＸＴフレームの数が５である２つの場合を除いて４であることである。５つの連続したＦＥＸＴフレームの一続き（ｒｕｎ）は、フレーム１４０−１４４と２３７−２４１で生じる。また、連続したＮＥＸＴフレームの数は常に５より大きい。更に、２つの一続き同士間の距離は、５つのＦＥＸＴフレームのどのグループで距離計数が始まるかに応じて９７フレームか又は２４７フレームである（例えば、フレーム１４０からフレーム２３７までは９７フレームであり、一方フレーム２３７からフレーム１４０は２４７フレームである。）。ハイパーフレームは、これらの識別されたパターン及びパターンの特徴に基づいて同期されることができる。
【００３３】
本発明の一実施形態に従ったシステムは、初めにフレーム整列を達成し、次いでハイパーフレーム整列を獲得する。この実施形態においては、フレーム整列及びハイパーフレーム整列機能は、インディケータ機能の使用を共用する２つの別個の機能に分けられる。各機能は、例えば、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）上で動作する１組のコード又はソフトウエア命令により実行されることができる。
【００３４】
図５を参照すると、本発明の一実施形態に従ったフレーム整列のための方法を図示するフロー図５００が示されている。フレーム整列は、（例えば、トーン４８の）位相変化がフレーム境界で生じることを用いることにより達成される。図示の状態マシンは３つの状態を有する。初期化で、状態マシンは、状態１にセットされる。状態１  ５０２は、初期指示／検出を探索する。この探索プロセスの一実施形態が、図６のフロー図６００に示されている。そのプロセスは、初期指示／検出のためＴＴＲＤＥＴＥＣＴ  ６０２を実行する。次いで、プロセスは、検出が存在するか否かに関して問い合わせる（６０４）。否定の場合、プロセスは状態１の始めに戻る。しかしながら、初期指示／検出に続いて、状態マシンは状態２に遷移する。
【００３５】
状態２  ５０４において、インディケータ機能（例えば、ＴＴＲＤＥＴＥＣＴ）を用いて、先の指示／検出メトリックより大きい指示／検出メトリックを探索する。これは、境界条件問題を排除するのを助ける。このプロセスは図７のフロー図７００に示される。そのプロセスは、指示／検出のためＴＴＲＤＥＴＥＣＴ７０２を実行する。次いで、プロセスは、より大きいピークが見つけられるか否かを決定するため問い合わせる（７０４）。より大きいピークが見つけられた場合、新しいオフセットを用いて、図５の状態２により確立されたバッファ整列を修正する（７０８）。より大きいピークが見つけられない場合、初期検出で見つけられたオフセットを用いて、関連のフレームに対して図５の状態２により確立されたバッファ整列を修正する（７０８）。これは、検出ピークをフレーム境界に対して整列させることである。状態２は、１フレームだけ継続し、次いで状態３に遷移する。位相変化でのインディケータ機能の出力は三角パルスであるので、フレームの中での早いピークはまた、先のフレームの中の遅いピークとして現れる。これは、幾らかの弁別を要求する。状態２の目的は、境界条件をチェックすること、及び適切なオフセットを用いてサンプル・バッファをＤＳＬフレームに対して整列させることである。これは、位相変化がフレーム境界で生じるので、検出器／インディケータ・ピークがバッファ境界に当たるのを強制するであろう。
【００３６】
状態３  ５０６は新しい整列の検証のためである。このプロセスは図８のフロー図８００に示されている。状態３において、全てのフレームはＴＴＲＤＥＴＥＣＴ  ８０２を通される。次いで、このプロセスは、検出のため問い合わせる（８０４）。有効な指示が見つけられた場合、ピークの位置がチェックされ、ピークがフレーム境界に近接していること（例えば、検出されたピークがフレームの端の８サンプル内にあるか否か）を検証する（８０６）。それがフレーム境界に近接している場合、「良好な」検出が宣言され、そしてＴＴＲ計数を指示するカウンタＭ（例えば、ｘＴＴＲＣｏｕｎｔ）が増分される（８０８）。合計計数を指示する合計反復カウンタＮ（例えば、ｋＴＴＲＴｏｔａｌＣｏｕｎｔ）が、反復毎に増分される（８１０）。プロセスは、合計計数Ｎに対してスレッショルド（例えば、ｋＴＴＲＴｏｔａｌＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈ又はＴｈｒｅｓｈ２＝５）に到達したか否かを決定するため問い合わせる（８１２）。探索は、合計計数スレッショルドに達するまで反復される。ＴＴＲ計数Ｍがスレッショルド（例えば、ｋＴＴＲＴｏｔａｌＣｏｕｎｔＴｈｒｅｓｈ又はＴｈｒｅｓｈ３＝４）と比較され（８１４）、そして成功又は失敗が宣言される。成功の場合、フレーム整列が完了され、そしてプロセスは、ハイパーフレーム整列に進み得る。成功でない場合、フレーム整列は、状態１  ５０２に進み、そして改めて始める。
【００３７】
図９を参照すると、本発明の一実施形態に従ったハイパーフレーム整列のためのプロセスを表すフロー図９００が示されている。この時点で、ＮＥＸＴ及びＦＥＸＴフレーム境界が識別され済みとなる。このプロセスは、同じ指示機能９０２（例えば、ＴＴＲＤＥＴＥＣＴ）を利用して、前述の５個連続したＦＥＸＴフレームを探索する。位相変化同士の間のこの５フレームのパターンは、それがハイパーフレーム内のほんの２個所だけで生じる点で独特である。インディケータ機能９０２は、２進指示を与えること以上の多くのタスクを実行する。それはまた、フレームの開始からの指示のオフセット、ピークと関連したメトリック、並びに検出が無かった先のフレームの数（例えば、ｘＴＴＲＰｒｅｖｉｏｕｓＮｏＤｅｔｅｃｔｓ）を与える。
【００３８】
プロセス９００は、その５個のＦＥＸＴフレームの位置が見つけられ済みか否かに関して問い合わせる（９０４）。プロセス９００は更に、次の５個のＦＥＸＴフレームの位置に関して問い合わせる（９０６）。追跡変数が増分され（９０８）、５個のＦＥＸＴフレームの一続き同士間の距離をモニタする。追跡変数がモニタされ（９１０）、そして追跡変数が９７に等しいとき、フレーム２４１が検出され済みそうであり、且つハイパーフレーム整列が存在しそうである（９１２）。誤った検出が生じるためには、正確に５個のＦＥＸＴフレームの一続きの誤った検出、及び次の９６個のフレームに対する５の一続きの非検出、次いで次のフレーム上の５の一続きの第２の検出が存在しなければならない。イベントのこの有りそうも無い組合わせは、全く限定的であり、たまにしか起こらないとみなされる。
【００３９】
本発明に従った検出器の実施形態をここで説明する。検出器／インディケータ機能の基本的動作は、各瞬間での判断メトリックを計算し、これをスレッショルドと比較することである。一実施形態においては、検出器は次の特性を含む。第１に、検出器は、第２のパイロット・トーンの位相変化と相関する。前述したように、第２のパイロット・トーンは、トーン４８として選択され得る。第２に、検出器は、位相変化を持たない第２のパイロット・トーン（例えば、トーン４８）に直交している。第３に、検出器は、第１のパイロット・トーン（例えば、トーン６４）に直交している。最後に、検出器はまた良好な耐雑音障害特性を有するべきである。
【００４０】
一実施形態においては、検出器は、上記の４つの特性を有するよう設計された整合フィルタを含む。メトリックは、整合フィルタの瞬時出力エネルギである。フィルタは、ビン４８において中心付けされ且つｓｇｎ０関数を用いて変調されたシッソイドとして具体化され得る。
【００４１】
最適な検出器を導出するよりむしろ、解法が述べられ、そしてその特性が確立される。検出器フィルタは、次式により与えられ得る。
【００４２】
【数３】
ｘ（ｋ）：＝ｅ-jωk・ｓｇｎ（ｋ）
図１０のグラフ表示を参照すると、検出器フィルタのインパルス応答の時間領域表示が示されている。一実施形態において、フィルタは、フィルタの耐雑音障害性を増大するためウインドウ機能を組み込む。
【００４３】
上記で概略的に説明した４つの特性をここで説明し、本発明に従った検出器に関して検証する。第１の特性に関して、第２のパイロット・トーンに対して相関すると、位相変化で、第２のパイロット・トーン４８は、次のように定義することができる。
【００４４】
【数４】
0003753947.tif 000002
ここで、Φ（ｋ）は単位ステップ関数である。位相変化での検出器の出力は、次のように書くことができる。
【００４５】
【数５】
0003753947.tif 000003
周期性は、第１項の積分制限がＬだけシフトされるのを可能にする。
【００４６】
【数６】
0003753947.tif 000004
【００４７】
【数７】
0003753947.tif 000005
を用いると、
これは、次式のように単純化する。
【００４８】
【数８】
0003753947.tif 000006
検出器は他の信号に直交しているので、検出距離は次式により与えられる。
【００４９】
【数９】
0003753947.tif 000007
上記の結果は、フィルタの長さが増すにつれ、検出器の性能が改善することを示す。これは、検出器出力エネルギの平方根である。こうして、フィルタは、検出器の長さに比例する量だけ第２のパイロット・トーンの位相変化と相関される。従って、出力検出能は制限されない。
【００５０】
完全な整合フィルタは、次式の出力を与えるであろう。
【００５１】
【数１０】
0003753947.tif 000008
完全な整合フィルタとはいえ、そのようなフィルタは、位相変化しないトーン４８に直交していない。位相変化信号に対して正確に整合されたフィルタは、次式の位相変化しないトーンとの交差相関を有する。
【００５２】
【数１１】
0003753947.tif 000009
従って、検出と非検出との距離はＬ／２である。本発明の検出器は、この結果より３ｄＢだけ性能が優れている。
【００５３】
位相変化を有しない第２のパイロット・トーンに直交し且つＴＴＲ信号に直交している検出器の特性をここで説明する。Ｌは、それが第２のパイロット・トーン及びＴＴＲ信号（例えば、それぞれトーン４８及びトーン６４）の周期の整数倍であるように選定される。当業者は、採用されている変調スキームのような要因に応じて異なるトーンを用い得ることを認めるであろう。本発明は、いずれか１つのタイプの変調スキーム又は通信システムに限定されることを意図するものではない。ｎ＝４８、６４に対して、次の式が当てはまる。最初のステップは、積分を拡張することである。
【００５４】
【数１２】
0003753947.tif 000010
積分項が周期的であり且つＬにおける整数の数の周期を完了するので、積分の限界をＬの倍数だけシフトすることができる。
【００５５】
【数１３】
0003753947.tif 000011
積分を再び組合わせることにより、次式を得る。
【００５６】
【数１４】
0003753947.tif 000012
これは、任意のｎに対して、Ｌが周期の倍数である限り、検出器がｓｉｎ（ωπＩ）に直交していることを示す。トーン４８及び６４がこの検出器に直交している限り、最小長さは、３２、即ちＬ＝１６サンプルである。
【００５７】
検出器の第４の特性は、耐雑音障害特性を改善するためである。パーサヴァルの関係（Ｐａｒｓａｖａｌ‘ｓ  ｒｅｌａｔｉｏｎ）を用い、且つ単位白色雑音をフィルタへの入力と仮定すると、全体雑音利得を決定することができる。
【００５８】
【数１５】
0003753947.tif 000013
単位雑音エネルギ密度に対して、出力雑音エネルギは、フィルタの長さと共に直線的に増大する。検出器出力は、出力レベルがＬと共に直線的に増大するが、エネルギは二乗で増大する。検出器出力パワーは（Ｌ／２）2である。従って、検出器の出力でのＳＮＲは、
【００５９】
【数１６】
0003753947.tif 000014
である。
【００６０】
ここで、ｋは確定されてない定数である。そこで、ｄＢでのＳＮＲは、１０ｌｏｇ１０（ｋＬ／８）である。フィルタ長が２倍になる毎に、ＳＮＲは３ｄＢ改善する。実際のＳＮＲは、所与の環境に含まれる雑音の固有特性に非常に依存する。
【００６１】
図１１を参照すると、本発明の一実施形態に従ったメトリック計算の構造が示されている。
図１２及び図１３は、本発明の一実施形態に従った検出器の周波数応答を図示する。詳細には、これらの図面は、Ｌ＝１２８，１６に対する検出器の周波数応答を図示する。
【００６２】
図１４から図１９を参照すると、種々のレベルでの付加ＴＣＭ  ＩＳＤＭ干渉を有する検出器の出力が示されている。これらのグラフ表示から、単純に出力（メトリック）をスレッショルドと比較することは第２のパイロット・トーンの位相変化の指示として十分でないことが分かった。有効なピークには丸が付けられている。
【００６３】
（前述した）整合フィルタを信号に対して適用することは、望ましいメトリックを発生する。検出問題の次のステップは、メトリックを比較するためのスレッショルドを決定することである。上記のプロットから、スレッショルドが全体エネルギに基づくべきでないことは明らかである。ビン４８のエネルギは、スレッショルド・レベルを決定するために使用できる。これは、有効なピークのメトリックと関連するスレッショルドを与える。一実施形態において、スレッショルドは、種々のピークでメトリックの値の約１／２である。図１６に示されるようなシナリオにおいて、これは全くうまく働く。
【００６４】
しかしながら、同じロジックが図１５のシナリオに対して適用される場合、雑音は、有効なピークより非常に大きいスレッショルドより上である。従って、有効なピークを見つける機会は全く低い。基本的なインディケータ／検出器機能を用いるとき、誤った検出問題が明らかに存在する。検出器出力プロットから、且つ位相変化がＮＥＸＴ時間とＦＥＸＴ時間とを分離することの理解から、誤った検出を最小にするため、スキーム及びパターンを識別して役立てることができる。
【００６５】
メトリック及びスレッショルドを得ると、見逃された検出の確率を許容可能な率に保ちながら誤った検出の確率を最小にするため、追加の弁別ロジックが更に組み込まれる。これは、検出問題に対するネイマン−ピアスン（Ｎｅｙｍａｎ−Ｐｅａｒｓｏｎ）・アプローチを含意する。最適な解を導出する代わりに、本発明は、性能要件が適合されるまで更に別の弁別ロジックを加える。
【００６６】
一実施形態において、弁別ロジックは、スレッショルドを越えている多すぎるメトリック点を有するいずれのフレームを排除するための第１の弁別器を含む。スレッショルドより上に幾つかの点を有することが、ＮＥＸＴ雑音環境における検出器出力の特性である。そのような弁別は、激しいＮＥＸＴ雑音が多すぎる誤った検出を生じさせるのを排除するのを助ける。
【００６７】
弁別ロジックは更に、図１８におけるようなシナリオのための第２の弁別器を含み得る。この場合、ＮＥＸＴ雑音は、大部分スレッショルドより下であるが、しばしばそれより上に現れる。これは、有効なピークの挙動を擬態する。この状況を弁別するため、第２の弁別器は、ＦＥＸＴからＮＥＸＴへの遷移でのピークがＦＥＸＴ雑音（比較的低い雑音）を有する先の４フレームの最小を有するという認識を利用する。このことを活用するため、第２の弁別器は、先の４フレームを見る。先の４フレームのうちのいずれかがスレッショルドより上であったメトリックを有する場合、現在のフレームは、有り得る遷移としては無効化される。前の２つの技術は、高いＮＥＸＴ雑音シナリオと中間のＮＥＸＴ雑音シナリオに対してを弁別する。低いＮＥＸＴ雑音は、単純な検出プロセスを用いることによりＦＥＸＴ雑音と同じに扱うことができる。
【００６８】
図２０は、本発明の一実施形態に従った弁別ロジックを採用する指示機能の動作を図示するフロー図を示す。プロセスは、新しい入力サンプルを取得し、そして遅延線を更新することにより開始する（１００２）。次いで、プロセスは、整合フィルタとデータとの複素内積を実行する（１００４）。問い合わせ１００６は、検出があるか否かに関して行われる。検出がある場合、変数（例えば、ＤｅｔｅｃｔＣｏｕｎｔ）が増分され（１００８）、そしてループ計数変数が増分される（１０１０）。
【００６９】
次いで、ループ計数（Ｌｏｏｐｃｏｕｎｔ）変数が２５６のスレッショルド値を越えたか否かを決定するため、問い合わせが行われる（１０１２）。ループ計数変数が越えた場合、プロセスは、別の検出問い合わせ１０１４へ継続する。検出がある場合、プロセスは、継続し、そして変数（例えば、ＰｒｅｖＮｏＤｅｔｅｃｔｓ）をクリアする（１０１６）。検出がない場合、プロセスは、ＰｒｅｖＮｏＤｅｔｅｃｔｓ変数を増分する（１０１８）。次いで、ＰｒｅｖＮｏｄｅｔｅｃｔｓ変数がスレッショルド値より小さいか否かを決定するため、問い合わせ１０２０が行われる。ＰｒｅｖＮｏＤｅｔｅｃｔｓ変数がスレッショルド値より小さくない場合、プロセスは、検出（Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）変数をクリアする（１０２２）。ＤｅｔｅｃｔＣｏｕｎｔ変数がスレッショルド値より大きいか否かを決定するため、問い合わせ１０２４が行われる。ＤｅｔｅｃｔＣｏｕｎｔ変数がスレッショルド値より大きい場合、プロセスは、検出（Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）変数をクリアする（１０２４）。このようにして、指示及び弁別ロジックは実現され得る。
【００７０】
本発明の原理は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、又はそれらの任意の組合わせにより実現されることができる。一実施形態においては、例えば、本明細書で説明された技術は、関連の送受信器に含まれるＤＳＰにより実行される１組のコード又はソフトウエア命令により実行される。
【００７１】
本発明の図示された実施形態の上記の説明は、包括的であることを意図してなく、また本発明を、開示された正確な形式に限定することを意図するものではない。本発明の特定の実施形態及び本発明に対する例示が、本明細書において、説明の目的のため記載されたが、種々の等価な変形が、当業者が認めるように、本発明の範囲内で可能である。
【００７２】
これらの変形は、上記の詳細な説明に照らして、本発明に対して行うことができる。特許請求の範囲に用いられる用語は、本明細書（特許請求の範囲を含む）に開示された特定の実施形態に本発明を限定するためと解釈すべきでない。むしろ、本発明の範囲は、特許請求の範囲の解釈の確立された原則に従って解釈されるべき特許請求の範囲により決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＴＴＲ信号、ＩＳＤＮ、及びＧ．ｌｉｔｅ成分の間のタイミング関係を図示するタイミング図である。
【図２】図２は、ＦＥＸＴ及びＮＥＸＴチャネルの概念を図示するブロック図である。
【図３】図３は、ＴＴＲ信号、ＩＳＤＮ  ＮＥＸＴ／ＦＥＸＴ干渉、及びＧ．ｌｉｔｅ送信フレームの間のタイミング関係を図示するタイミング図である。
【図４】図４は、ハイパーフレームとＴＴＲ信号とのタイミング関係を図示するタイミング図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に従ってフレーム整列を決定する方法のフロー図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従ってフレーム整列を決定するサブプロセスのフロー図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に従ってフレーム整列を決定するサブプロセスのフロー図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に従ってフレーム整列を決定するサブプロセスのフロー図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に従ってハイパーフレーム整列を実行する方法のフロー図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に従った検出器フィルタのインパルス応答の時間領域表示を図示する。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に従ったメトリック計算の構造を図示するブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に従った検出器の周波数応答のグラフ表示である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態に従った検出器の周波数応答の別のグラフ表示である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態に従った検出器の周波数応答の別のグラフ表示である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態に従った検出器の周波数応答の別のグラフ表示である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態に従った検出器の周波数応答の別のグラフ表示である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施形態に従った検出器の周波数応答の別のグラフ表示である。
【図１８】図１８は、本発明の一実施形態に従った検出器の周波数応答の別のグラフ表示である。
【図１９】図１９は、本発明の一実施形態に従った検出器の周波数応答の別のグラフ表示である。
【図２０】図２０は、本発明の一実施形態に従って信号の位相変化を検出する方法のフロー図である。
【図１】
0003753947.tif 000017
【図２】
0003753947.tif 000018
【図３】
0003753947.tif 000019
【図４】
0003753947.tif 000020
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003753947.tif 000023
【図８】
0003753947.tif 000024
【図９】
0003753947.tif 000025
【図１０】
0003753947.tif 000026
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003753947.tif 000029
【図１４】
0003753947.tif 000030
【図１５】
0003753947.tif 000031
【図１６】
0003753947.tif 000032
【図１７】
0003753947.tif 000033
【図１８】
0003753947.tif 000034
【図１９】
0003753947.tif 000035
【図２０】
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