(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別のクライアント・モデムに接続された複数個のディジタル加入者回線（ＤＳＬ）を、前記個別のクライアント・モデムに送信されるディジタル信号の送信元へ接続する共有ディジタル加入者回線（共有ＤＳＬ）モデムであって、
ディジタル信号の送信元に応答して、意図された宛先クライアント・モデムに対する第１の物理フレームであって、ＤＳＬを介して当該共有ＤＳＬモデムに接続された前記複数個のクライアント・モデムのうちのいずれが該フレームの宛先たるかを示す制御チャネルに係るフィールド、およびデータ・フィールドを含む物理フレームを生成する第１の手段と、
前記第１の手段からの信号に応答して、前記制御チャネル中で識別されるクライアント・モデム宛のデータ・フィールドをのぞいて、前記第１の物理フレームと同一の第２の物理フレームを生成する第２の手段と、
前記第２の手段からの信号に応答して、前記制御チャネル中で識別される前記クライアント・モデムに接続されたＤＳＬ上で前記第１の物理フレームを送信し、同時に残りのクライアント・モデムのすべてに対して前記第２の物理フレームを送信する第３の手段と、
を含む共有ＤＳＬモデム。
【請求項２】
前記第３の手段は、
前記第２の手段によって供給される制御信号に応答して、前記第１の物理フレームを、前記第１の手段から、制御フィールド中で識別されるクライアント・モデムへ接続されたＤＳＬへ送信し、前記第２の物理フレームを、前記第２の手段から、残りのＤＳＬのすべてへ送信するセレクタを含む、請求項１記載の共有ＤＳＬモデム。
【請求項３】
前記第３の手段は、ＤＳＬ毎に、
前記セレクタに接続された、伝送フィルタと、ディジタル−アナログ・コンバータと、回線ドライバとを含む、請求項２に記載の共有ＤＳＬモデム。
【請求項４】
前記第３の手段は、
前記セレクタと前記第１の手段との間の第１の伝送フィルタと、
前記セレクタと前記第２の手段との間の第２の伝送フィルタと、
ＤＳＬ毎の回線ドライバと、
各回線ドライバと前記セレクタとの間に接続された重複追加手段およびディジタル−アナログ・コンバータ手段と、
を含む、請求項２記載の共有ＤＳＬモデム。
【請求項５】
前記第３の手段は、
前記セレクタと前記第１の手段との間の第１のディジタル−アナログ・コンバータと、
前記セレクタと前記第２の手段との間の第２のディジタル−アナログ・コンバータと、
ＤＳＬ毎の回線ドライバと、
各回線ドライバと前記セレクタとの間に接続された伝送フィルタ手段と、
を含む、請求項２記載の共有ＤＳＬモデム。
【請求項６】
個別のクライアント・モデムに接続された複数個のディジタル加入者回線（ＤＳＬ）を、前記個別のクライアント・モデムに送信されるディジタル信号の送信元へ接続する共有ディジタル加入者回線（共有ＤＳＬ）モデムであって、
ディジタル信号の送信元に応答して、意図された宛先クライアント・モデムに対する第１の物理フレームであって、ＤＳＬを介して当該共有ＤＳＬモデムに接続された前記複数個のクライアント・モデムのうちのいずれが該フレームの意図された宛先であるかを識別する制御フィールドおよびデータ・フィールドを含む物理フレームを生成する第１の手段と、
前記第１の手段に応答して、ＤＳＬを介した伝送のために前記第１の物理フレームを前記第１の手段から受信する第２の手段と、
前記第１の手段に応答して、前記第１の物理フレーム中の制御フィールドと同一の制御フィールドを少なくとも含む第２の物理フレームを生成する第３の手段と、
前記第３の手段に応答して、ＤＳＬを介した伝送のために前記第２の物理フレームを前記第３の手段から受信する第４の手段と、
前記第２および第４の手段に応答して、前記第２の手段から、前記制御チャネル中で識別されたクライアント・モデムに接続されたＤＳＬを介して、前記第１の手段から受信された第１の物理フレームを送信し、同時に前記第４の手段から、残りのクライアント・モデムのすべてに、前記第３の手段から受信された第２の物理フレームを送信する第５の手段と、
を含む共有ＤＳＬモデム。
【請求項７】
前記第５の手段は、
前記第３の手段によって供給される制御フィールドに応答して、前記第１の物理フレームを、前記第２の手段から、前記制御フィールド中で識別されたクライアントに接続されたＤＳＬへ送信し、前記第２の物理フレームを、前記第４の手段から、残りのＤＳＬのすべてへ送信するセレクタを含む、請求項６記載の共有ＤＳＬモデム。
【請求項８】
前記第５の手段は、ＤＳＬ毎に、
前記セレクタに接続された、伝送フィルタと、ディジタル−アナログ・コンバータと、回線ドライバとを含む、請求項７記載の共有ＤＳＬモデム。
【請求項９】
前記第５の手段は、
前記セレクタと前記第２の手段との間の第１の伝送フィルタと、
前記セレクタと前記第４の手段との間の第２の伝送フィルタと、
ＤＳＬ毎の回線ドライバと、
各回線ドライバと前記セレクタ手段との間に接続された重複追加手段およびディジタル−アナログ・コンバータ手段を含む、請求項７記載の共有ＤＳＬモデム。
【請求項１０】
前記第５の手段は、
前記セレクタと前記第２の手段との間の第１のディジタル−アナログ・コンバータと、
前記セレクタと前記第４の手段との間の第２のディジタル−アナログ・コンバータと、
ＤＳＬ毎の回線ドライバと、
各回線ドライバと前記セレクタとの間に接続された伝送フィルタと、
を含む、請求項７記載の共有ＤＳＬモデム。
【請求項１１】
共有ディジタル回線（共有ＤＳＬ）モデムにおいて、個別のクライアント・モデムに接続された複数個のディジタル加入者回線（ＤＳＬ）を、前記個別のクライアント・モデムに送信されるディジタル信号の送信元へ接続する方法であって、
意図された宛先クライアント・モデムに対する第１の物理フレームであって、ＤＳＬを介して共有ＤＳＬモデムに接続された複数個のクライアント・モデムのうちのいずれが該フレームの意図された宛先であるかを示す制御チャネルに係るフィールドおよびデータ・フィールドを含む物理フレームを生成するステップと、
前記制御チャネル中で識別されるクライアント・モデムに対して送信されるデータ・フィールドをのぞいて、前記第１の物理フレームと同一の第２の物理フレームを生成するステップと、
前記制御チャネル中で識別されるクライアント・モデムに接続されたＤＳＬ上で前記第１の物理フレームを送信し、同時に残りのクライアント・モデムのすべてに対して前記第２の物理フレームを送信するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に通信システムに関し、特に、共有ディジタル加入者回線（共有ＤＳＬ）送信機の電力要求を制御するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非対称ディジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）モデムは、従来のアナログ・モデム技術に高速の代替技術（最大８ＭＢＰＳ、回線状態に順ず）を提供する。１９９８年８月１７日付けの米国特許出願第０９／１３５２２１号（以下、９８出願と呼ぶ）は、共有非対称加入者回線モデムに関する。９８出願は、複数の加入者回線を駆動するために、中央局ディジタル加入者回線アクセス・マルチプレクサ（ＤＳＬＡＭ）中で単一の分岐接続モデムを使用する概念を取り入れている。回線共有は、どのクライアント・モデムがデータの対応する物理フレームの意図された宛先であるかを、一群のクライアント・モデムに示すために使用される制御チャンネルに、使用可能な帯域幅の小さな部分を割り当てることによって、実装される。この結果、ディジタル−アナログ・コンバータと同様に、ＡＤＳＬサーバ・モデムのディジタル部分が大幅に単純化された。しかし、この解決策は、加入者回線毎に個別の回線ドライバを必要とする。これは大きな費用の問題とはならないが、これらの回線ドライバのそれぞれにおいて消費される電力は、ＡＤＳＬサーバ回線カード上で高いレベルの統合を実現する際に制限要素となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、物理データ・フレームの意図された宛先に接続された加入者回線以外の加入者回線すべてに送信される信号の帯域幅を制限することによって、ＤＳＬへ接続された回線ドライバの全電力要求を大幅に低減することである。
【０００４】
本発明の別の目的は、意図された宛先に接続された回線以外の回線のすべてに送信されるフレームから、意図された宛先へ送信される物理フレームのデータ部分を削除することによって、分岐接続モデム中のデータ・セキュリティを向上させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加入者回線を介してモデムに接続された複数個のクライアント装置のうちのいずれがデータ・フレームの意図された宛先であるかを示す制御チャンネルを含む物理データ・フレームを生成し、そのクライアント装置に接続された加入者回線を介して、生成された物理データ・フレームを送信する共有（ＤＳＬ）モデムを意図している。また、その共有モデムは、同一の制御チャンネルのみを含む、または同一の制御チャネルと、同期化に適した低電力信号とを含む異なる物理フレームを、ＳＤＳＬに接続された非選択クライアント装置に接続された加入者回線上へ同時に送信する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に示すブロック図は、９８出願の図７に示す共有ディジタル加入者回線（ＤＳＬ）サーバ・モデムの送信部のみの概略図である。９８出願の図７に示す共有ＤＳＬサーバ・モデムの受信部は本発明に関係しないため、図１には示されていない。
【０００７】
共有ＤＳＬ送信機１０は、クライアント局のうちの１つに対して（不図示の送信元から）送信されるデータ信号を組み立てるブロック１１を備える。ブロック１１は、ディジタル・インタフェース２００、Ｌ２フレーミングおよびＣＲＣ生成装置２２０、パケット・バッファ２２２、およびクライアント固有ブロック２４８、という機能構成要素を含む。
【０００８】
ブロック１２は、送信に適した形式で組み立てられたデータを準備するもので、リード・ソロモン・コードにスクランブルをかけ、パケットをインターリーブし、共有ＤＳＬ送信機１０をクライアントに接続するＤＳＬの特性を計測することによって事前に決定されるクライアント変数にしたがってトーンを配列するデータ・エンコーダ２２４と、シンボル・バッファ２２６と、クライアント固有変数２４６によってカスタマイズされるシンボル・マッピングおよびゲイン・スケーリング２２８と、シンボル・バッファ２３０とを含む。
【０００９】
ブロック１３は、複合周波数領域のシンボルを実時間領域のシンボルに変換する逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）または逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）２３２を含む。
【００１０】
ブロック１４は、ＩＤＦＴ２３２の出力に接続されたシンボル・バッファ２３４と、シンボル・バッファ２３４の内容を受信する並列−直列コンバータ２３６とを含む。コンバータ２３６の出力は、タイミングおよび制御２５０によって制御されるＤ／Ａコンバータ２３８と、伝送フィルタ２４０とを含むブロック１５に印加される。ブロック１５の出力は、９８出願の図７の分離バッファ２４２を含む回線ドライバ１６−１〜１６−Ｎ（９８出願では詳細に図示されていない）に印加される。
【００１１】
伝送されるデータは、一連のブロックに区分され、各データ・ブロックは、特定の物理フレームを介して伝送される全データを含む。物理フレームは、回線上を伝送される信号の時間領域サンプルのシーケンスのうち、ＤＳＬ送信機における逆ＦＦＴ動作の結果生成される部分として定義される。各ブロックに割り当てられるビット数は、リンクのために交渉されるビット・レートの関数である（たとえば、トーン周波数帯域の数、各周波数帯域中の変調の複雑さなど）。さらに、各ブロックは、制御データを含む制御フィールドと、ユーザ・データを含む１以上のフィールドと、標準のオーバーヘッドおよび保守機能のために使用される１以上のフィールドとに区分される。各フィールドからのビットは、物理フレームの対応信号成分を生成するために変調される。この物理フレームは、制御フィールドからの制御データを運ぶ制御チャネル信号成分と、対応ユーザ・データ・フィールドからのユーザ・データを運ぶ１以上のデータ・チャネル信号成分とを含み、他のさまざまなオーバーヘッドおよび保守機能をサポートするためのデータを運ぶ１以上のオーバーヘッド・チャネル信号成分を含むことも可能である。なお、実際のインプリメンテーションにおいて、ユーザ・データ・フィールドに加えて、さまざまなオーバーヘッドおよび保守フィールドが送信されるが、本発明に関する限り、それらは追加のデータ・フィールドと等価であると考えられる。
【００１２】
本発明をより良く理解するためには、図１（９８出願の図７の伝送部の概略図）を、後述の図２と比較する必要がある。図１において、特定のクライアントに対して送信されるデータは、制御フィールドを含むフレーム中に含まれる。この制御フィールドは、そのフレームが送信されるクライアントの識別を含む。このフレームは、共有ＤＳＬモデムに接続されたクライアントのすべてにフル・パワーで伝送される。識別されたクライアントのみが、そのフレームを受信することを許される。残りのクライアントは、自分宛でないフレームを通常廃棄する。
【００１３】
この動作モードは、満足なものではあるが、最適ではない。宛先とされている以外のクライアントに伝送された信号もフル・パワーで伝送されるため、それは、共有ＤＳＬモデムを実装するために使用される回路カードの設計条件において負担となる。さらに、特定のクライアント・データが、共有ＤＳＬモデムによってサービスを提供される宛先以外のほかのクライアントに送信される場合、セキュリティが犯される危険性も出てくる。
【００１４】
図２のブロック図において、機能と構造が同一であるブロックに対して、図１で使用される番号と同じ参照番号が使用され、構造のみが同じブロックに対しては、同一の参照番号にダッシュ（’）がついたものが使用される。図２において、ブロック１１、１２、１３および１４は、図１の同一番号ブロックとまったく同じ機能を実行する。制御チャネル２０は、ブロック１１で生成されたフレーム中に含まれたものと同一の制御チャネルを含むフレームを生成するために、ブロック１１から十分な情報を受信する（ブロック１１で準備されたフレームに含まれるデータ部は削除される）。この場合、この情報はいくつかの形態をとることが可能である。少なくとも、この情報は、フレームを受信するクライアントの識別を含めばよい。この情報は、ブロック１１で準備されたフレーム全体またはその他のサブセットを含むことも可能である。いずれにしても、制御チャネルは、ブロック１１で生成される制御チャネルと同一の制御チャネルのみを含む第２のフレームを生成するか、またはさらに低電力同期化フィールドを含むことができる。制御チャネルは、この短縮フレームを、構造的にブロック１２と同一であるブロック１２’へ送る。ブロック１２’からのフレームはブロック１３’および１４’を通過する。ブロック１３’および１４’は、それぞれブロック１３および１４と構造的に同一である。ブロック１１および２０は、同一の入力データを操作するので、制御チャネルの生成は、共通のハードウェアを使用してもよく、またはブロック１１で生成されたフレームのデータ部を単にブロック２０で除去し、重要であるとみなされた場合に低電力同期化信号を付加することによって実現可能である。
【００１５】
制御チャネル２０は、フレームの宛先となっているクライアント・モデムの識別を、フレーム選択スイッチ２１に送る。スイッチ２１は、ブロック１４および１４’からの入力を受信し、ブロック１４からのフレームを伝送フィルタ／Ｄ／Ａコンバータ（ディジタル−アナログ・コンバータ）１５−ｉに送る。ここでｉは、回線ドライバ１６−ｉに接続された伝送フィルタ／Ｄ／Ａコンバータである。回線ドライバ１６−ｉは、制御チャネル中でそのフレームの宛先として識別されたクライアント・モデムへのパスを提供する。スイッチ２１は、フレームをブロック１４’から１５−ｉ以外の伝送フィルタ／Ｄ／Ａコンバータのすべてへ送る。この構成によって、フル・パワーは、回線ドライバ１６−ｉのみに印加されることとなる。他の回線ドライバは、制御チャネルのみを受信するか、または代替案が選択された場合に制御チャネルと低電力同期化信号を受信する。この構成の結果、回線ドライバ回路において必要とされる総電力は大幅に低減する。スイッチ２１は、制御チャネルの内容を検査し、その情報に基づいて上述の切替機能を実行するように設計されてもよい。このような修正は、機能的に同等のものである。
【００１６】
同一の信号によってすべてのクライアント回線を駆動するかわりに、本発明は、フル・データ・フレームに対して使用されるトーンのサブセットを含む時間領域サンプルの第２のフレームを作成する。これはクライアント・データによって変調されたすべてのトーン周波数サンプルを削除することによって実行され、それによって第２の逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）への入力としての少数のトーン（たとえばパイロット・トーンなどの各リモート・クライアント装置内のタイミングを維持するために必要なトーンに加えて、制御チャネルに割り当てられるトーン）のみが残る。なお、特定のデータ・フレームがそのクライアント宛であるか否かを決定するのは、各クライアントによって使用されるこれらの制御トーンからの信号成分である。実際のインプリメンテーションにおいて、大部分の入力サンプルがゼロであるという事実は、第２のＩＦＦＴの計算上の複雑さを単純化し得る。同様に、制御トーン・サンプルが両方のＩＦＦＴ計算に対して使用されるという事実に起因して、計算上の複雑さもさらに単純化することが可能である。いずれの場合においても、第２のＩＦＦＴの結果生じる時間領域サンプルは、データ・フレームに対して使用されたものと同一の時間領域機能（並列−直列変換、サイクリック・プレフィックスの追加）で処理される。したがって、フレーム時間毎に、２つのフレーム・バッファが存在し、１つはデータ・フレーム（制御情報を含む）の時間サンプルを保持し、もう一方は制御情報のみを含みデータはまったく含まない対応フレームの時間サンプルを保持する。代替（機能的には同等）のインプリメンテーションにおいて、制御チャネルの内容は、データ内容とともに、いくつかの周波数領域機能でフルＩＦＦＴまで処理され得る。その後、クライアント・データで変調された周波数サンプルは制御フレームＩＦＦＴのための入力を生成するために、ゼロにされる。なお、選択された特定のインプリメンテーション・オプションに関係なく、単一のＦＦＴハードウェア補助ユニットが、両方のＩＦＦＴ計算のために共有されることが可能な場合がある。もしくは、その２つのＩＦＦＴ計算は、プログラミング可能なディジタル信号プロセッサ上で動作する共通ＩＦＦＴサブルーチンに対する２つの呼出として実装することが可能である。
【００１７】
別の代替のインプリメンテーション・オプションは、データ・トーンの振幅をゼロに設定するかわりに、制御フレームにデータ・トーンの低電力アイドル・パターンを定義することである。各トーンの変調において、それぞれの配置点（constellation point）は、原点からの距離が等しくないので、同一のトーンが全配置点全体に均一に分散される場合より、平均するとかなり少ない電力となる配置点のサブセットが通常選択される。このオプションは、クライアント受信機が、データ・フレームと制御フレームとの間の動的遷移に関連する問題を回避する上で役立ち、タイミングおよびゲイン調整の継続的な追跡を容易化することができる。また、送信機制御機能は、データ・フレームと制御フレームとの間で各リンクが経験する遷移の数を最小限におさえるために、後続のデータを別のクライアント装置に送信する前に単一のクライアント装置への複数のデータ・フレームをグループ化するように実行することが可能である。さらに、送信機制御機能は、クライアント装置中でタイミング回復およびゲイン調整を維持するために、特定のクライアント装置へ送信するデータがない場合でも各クライアント装置に１以上のデータ・フレームを定期的に送信することを要求される場合がある。これを実現するために、送信機は、クライアント受信機が、要求されたパラメータを追跡できるほど十分な信号を供給するアイドル・パターン（たとえばスクランブル・パターン）で、１以上のデータ・フレームを埋める。インプリメンテーション・オプションに関係なく、各クライアント受信機は、データ・フレームの受信時の信号電力に基づいて信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を計算する。さもなくば、誤ったＳＮＲ計算が実行され、その結果、受信機内で望ましくない影響が発生するおそれがある。また、受信信号のある種のウィンドウ操作が、データ・フレームと制御フレームとの間の境界の遷移による影響を最小限におさえる上で必要とされる場合がある。
【００１８】
図３は、伝送フィルタ３１／３１’の実装が最適化される別のインプリメンテーションを図示するものである。伝送フィルタがＦＩＲフィルタ構造に基づく場合、各データおよび制御フレームに対するフィルタリングは、１回のみ実行されればよい。１つの物理フレームを表すＮ個の時間領域サンプルの分離セットが長さＭのＦＩＲフィルタを通過する場合、出力サンプルの数は、畳み込み処理に起因して、Ｍ＋Ｎ−１個のサンプルまで拡大する。図２に示すシステムと同等の機能を提供するために、連続したフレーム時間からのこれらの分離フィルタ出力は、部分的に重複していなければならない。これは、重複追加伝送ブロック３２−１〜３２−４において実現される。フィルタの長さＭが、１つのフレーム中のサンプル数Ｎより小さい場合、Ｎ−Ｍ＋１個のサンプルが、適切なフィルタ・セグメント出力バッファ（データ・フレームまたは制御フレームのいずれか）から直接とられる。しかしながら、最初のＭ−１個のサンプルは、先行フレームからの最後のＭ−１個のサンプルへ追加される。これは、図２に示す回線毎の個別フィルタと数学的に等価であるが、２つのフィルタだけが実装されればよいため、結果的に計算上の負荷が大幅に低減される。（図２に示す実施形態と同様に）本実施形態において、個別Ｄ／Ａコンバータ３３−１〜３３−４がＤＳＬ毎に提供される。
【００１９】
図４は、伝送フィルタがアナログ領域に出された、本発明の機能的に同等な別のインプリメンテーションを図示するものである。この代替の利点は、２つのディジタル−アナログ・コンバータ４０−１および４０−２のみが必要とされることである。この場合、１つはフル・データ・フレーム用であり、もう一方は制御フレーム用のものである。そのデータ・フレームを受信するリモート・クライアントに応じて、これらの信号のいずれかが各伝送フィルタに送信される。個別のアナログ伝送フィルタ４１−１〜４１−４は、制御フレームからデータ・フレームへ（およびその逆）の遷移を円滑にする。このインプリメンテーションによって、結果として、共有ＤＳＬ送信機として図４に示す設計のディジタル部の複雑さを低減することとなる。この設計のアナログ部は、この設計では不要な回線毎のディジタル−アナログ・コンバータと比較した場合の、アナログ伝送フィルタおよびアナログスイッチの相対的な複雑さに応じて、他の代替例より複雑になったり、単純となったりする。
【００２０】
上記は、本発明を例示しており、本発明を限定するように構成されたものではない。本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく多くの修正が可能であることを、容易に理解するであろう。したがって、そのような修正のすべては、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】９８出願の図７に図示された分岐サーバ・モデムの伝送部の概略図である。
【図２】本発明にしたがって構成された共有分岐接続モデムの送信機のさまざまな実施形態のブロック図である。
【図３】本発明にしたがって構成された共有分岐接続モデムの送信機のさまざまな実施形態のブロック図である。
【図４】本発明にしたがって構成された共有分岐接続モデムの送信機のさまざまな実施形態のブロック図である。
【図１】
0003807996.tif 000002
【図２】
0003807996.tif 000003
【図３】
0003807996.tif 000004
【図４】
0003807996.tif 000005