JP3573152B2

JP3573152B2 - ディジタル加入者線伝送方法及びｘＤＳＬ装置

Info

Publication number: JP3573152B2
Application number: JP2003035974A
Authority: JP
Inventors: 清司三好; 豊粟田; 博康村田; 伸和小泉; 啓佐々木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: JP2003289290A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設の電話回線を高速データ通信回線として利用するディジタル加入者線伝送システムに関し、特に上記伝送システムに供される伝送装置の変復調方式の改良に関する。
【０００２】
近年、インターネット等のマルチメディア型サービスが一般家庭を含めて社会全体へと広く普及してきており、このようなサービスを利用するための経済的で信頼性の高いディジタル加入者線伝送システムの早期提供が強く求められている。
【従来の技術】
［１］ＡＤＳＬ技術の説明
既設の電話回線を高速データ通信回線として利用する加入者線伝送システムを提供する技術としては、ｘＤＳＬ（ＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ）が知られている。ｘＤＳＬは電話回線を利用した伝送方式で、かつ、変復調技術の一つである。このｘＤＳＬは、大きく分けて加入者宅（以下、加入者側と呼ぶ。）から収容局（以下、局側と呼ぶ）への上り伝送速度と、局側から加入者側への下り伝送速度が対称のものと、非対称のものに分けられる。
【０００３】
非対称型のｘＤＳＬにはＡＤＳＬ（ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＤＳＬ）があり、下り伝送速度が６Ｍビット／秒程度のＧ．ＤＭＴと１．５Ｍビット／秒程度のＧ．ｌｉｔｅがあるが、どちらも変調方式としてＤＭＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＭｕｌｔｉｐｌｅＴｏｎｅ）変調方式を採用している。
［２］ＤＭＴ変調方式の説明
ＤＭＴ変調方式をＧ．ｌｉｔｅを例にとり、図１２を用いて説明する。また、本説明および説明図は局から加入者への下り方向の変復調についてのみ記す。
【０００４】
まず、装置に送信データが入力されＳｅｒｉａｌｔｏＰａｒａｌｌｅｌＢｕｆｆｅｒ１０に１シンボル時間（１／４ｋＨｚ）分ストアされる。ストアされたデータは送信ビットマップ６０（後述）で前もって決められたキャリア当たりの伝送ビット数毎に分割して、Ｅｎｃｏｄｅｒ２０に出力する。Ｅｎｃｏｄｅｒ２０では入力されたビット列をそれぞれ直交振幅変調するための信号点に変換してＩＦＦＴ３０に出力する。ＩＦＦＴ３０は逆高速フーリエ変換を行うことでそれぞれの信号点について直交振幅変調を行い、ＰａｒａｌｌｅｌｔｏＳｅｒｉａｌＢｕｆｆｅｒ４０に出力する。ここで、ＩＦＦＴ出力の２４０〜２５５ポイントの１６ポイントをＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘとしてＤＭＴシンボルの先頭に加える。ＰａｒａｌｌｅｌｔｏＳｅｒｉａｌＢｕｆｆｅｒ４０からＤ／ＡＣｏｎｖｅｒｔｅｒ５０へ１．１０４ＭＨｚのサンプリング周波数でアナログ信号に変換され、メタリック回線１００を経由して加入者側に伝送される。
【０００５】
加入者側では、Ａ／ＤＣｏｎｖｅｒｔｅｒ１１０により、１．１０４ＭＨｚのディジタル信号に変換され、ＳｅｒｉａｌｔｏＰａｒａｌｌｅｌＢｕｆｆｅｒ１２０に１ＤＭＴシンボル分ストアされる。同ＢｕｆｆｅｒでＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘが除去され、ＦＦＴ１３０に出力される。ＦＦＴ１３０では高速フーリエ変換を行い、信号点を発生（復調）する。復調した信号点はＤｅｃｏｄｅｒ１４０により送信ビットマップ６０と同じ値を保持している受信ビットマップ１６０に従ってデコードする。デコードしたデータはＰａｒａｌｌｅｌｔｏＳｅｒｉａｌＢｕｆｆｅｒ１５０にストアされ、ビット列として受信データとなる。
［３］ビットマップの詳細説明
ＤＭＴ変調方式で記したビットマップについて、図１３を用いて、より詳細に説明する。
【０００６】
局側の装置と加入者側の装置は、通信を行うためのトレーニング時に回線の変調信号とノイズの比（以下、Ｓ／Ｎと呼ぶ。）を測定し、各変調キャリアで伝送するビット数を決定する。図１２に示すように、Ｓ／Ｎが大きいキャリアでは伝送ビット数を多く割り当て、Ｓ／Ｎが小さいところでは伝送ビット数を少なく割り当てる。
【０００７】
これにより、受信側では測定したＳ／Ｎから、キャリア番号に対応した伝送ビット数を示すビットマップが作成される。
【０００８】
受信側ではこのビットマップをトレーニング中に送信側に通知することで、定常のデータ通信時に送受信側とも同じビットマップを用いて変復調を行うことが可能となる。
［４］ＩＳＤＮピンポン伝送からの漏話対策
ＩＳＤＮピンポン伝送からの漏話（以下、ＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋと呼ぶ。）がある場合に、ＡＤＳＬでは前述のビットマップを２個使用することで伝送特性を向上しようとしていた。このビットマップを２個使用する方法を図１３を用いて説明する。ＩＳＤＮピンポン伝送では、図１４に示す４００Ｈｚに同期して、局側が４００Ｈｚの前半のサイクルで下りデータを送信し、加入者側は下りデータ受信後、上りデータを送信する。このため、局側のＡＤＳＬでは４００Ｈｚの前半のサイクルでＩＳＤＮからの近端漏話（以下、ＮＥＸＴと呼ぶ。）の影響を受け、後半のサイクルで加入者側ＩＳＤＮの上りデータからの遠端漏話（以下、ＦＥＸＴと呼ぶ。）の影響を受ける。
【０００９】
加入者側ＡＤＳＬでは、局側とは逆に４００Ｈｚの前半でＦＥＸＴの影響を受け、後半のサイクルでＮＥＸＴの影響を受ける。
【００１０】
局と加入者の間のメタリックケーブルが長くなると、受信信号とＮＥＸＴとのＳ／Ｎが小さくなり、場合によっては受信信号よりもＮＥＸＴのほうが大きくなる。
【００１１】
この場合でもＦＥＸＴの影響はあまりないことから、従来はＮＥＸＴ区間受信用のビットマップ（ＤＭＴシンボルＡ）と、ＦＥＸＴ区間受信用のビットマップ（ＤＭＴシンボルＢ）を２個用意して、ＮＥＸＴ区間では伝送ビット数を小さくして、Ｓ／Ｎ耐力を向上し、ＦＥＸＴ区間で伝送ビット数を大きくして、伝送容量を大きくする手法を採っていた。
【００１２】
また、このとき、４００ＨｚのＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋの周期に合わせるため、本来なら１６ポイントのＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘで１ＤＭＴシンボル当たり２４６μＳであるのに対し、ＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘを２０ポイントとして、１ＤＭＴシンボル当たり２５０μＳとし、ＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋの１周期とＤＭＴシンボル１０個分の時間を合わせてＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋに同期していた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のビットマップを使う方法では標準方式である１個のビットマップを使う方法と大きく異なる。ビットマップを２個使うことにより、トレーニングで受信側がＳ／Ｎから求めたビットマップを送信側に通知するシーケンスを変更しなければならず、加えて、通知時間も２倍となりトレーニング時間の増大を招く。
【００１４】
装置を作る上でもビットマップを記憶するためのメモリ容量が大きくなり、コスト上問題である。
【００１５】
また、ＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘ長を変更することも標準方式と大きく異なり、標準方式を採用する装置のハードウェアで上述のＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋ対策を行うことは不可能である。
【００１６】
したがって、本発明は標準方式と大きく異なることなく、標準方式を採用するハードウェアに対して、ソフトウェアを一部変更することでＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋ対策を行うことが可能となる加入者線伝送システムを提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明の別の目的は、ＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋがあるなしに依らず最適な伝送速度で通信可能な加入者線伝送システムを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によれば、ＩＳＤＮピンポン伝送の漏話雑音の影響を受ける電話回線を高速データ通信回線として利用してデータ通信するディジタル加入者線伝送方法において、ＦＥＸＴ区間のみデータ伝送する方式でのスライディング・ウインドの外側のシンボルとして、パイロット・トーンを送信することを特徴とする。
本発明の第２の側面によれば、ＩＳＤＮピンポン伝送の漏話雑音の影響を受ける電話回線を高速データ通信回線として利用してデータ通信するｘＤＳＬ装置において、ＦＥＸＴ区間のみデータ伝送する方式でのスライディング・ウインドの外側のシンボルとして、パイロット・トーンを送信する手段を有することを特徴とする。
【００２０】
図１は、初期トレーニング時に、ＴＣＭ４００Ｈｚに同期したＮＥＸＴ区間とＦＥＸＴ区間を通知するシンボルを示している。この４００Ｈｚの通知は、局側から加入者側に対して行い、ＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋが少ない周波数のキャリアを選択して、４値ＱＡＭの信号点のうち、位相を９０°ずらした２つの信号点を変調して伝送する。
【００２１】
加入者側は初期トレーニング時、ＤＭＴシンボル境界が分からないため、復調するためのＦＦＴ区間を正しくＤＭＴシンボル区間に合わせることができない。このため、復調後の信号点が正しい位相（象限）に現れないが、９０°異なる信号を用いることにより、復調した信号点の位相は誤りがあっても、復調した２種類の信号点が９０°の位相差を持つことによりＮＥＸＴ区間ＦＥＸＴ区間を識別することが可能となる。
【００２２】
図２は、前述の４００Ｈｚ情報を伝送する際の、ＮＥＸＴ区間とＦＥＸＴ区間を定義している。
【００２３】
局側ＡＤＳＬは１度４００Ｈｚの位相を検出した後、サンプル単位でカウントするＤＭＴシンボルカウンターとＮＥＸＴ／ＦＥＸＴ区間を識別するカウンターを動作させることにより、ＤＭＴシンボルを４００Ｈｚに合わせることなくＤＭＴシンボルがＮＥＸＴ／ＦＥＸＴのどちらの区間に該当するかを識別できる。
【００２４】
図２では、ＮＥＸＴ区間、ＦＥＸＴ区間の定義で、ＮＥＸＴ／ＦＥＸＴ区間を識別するカウンターの値を定義しており、この値はＩＳＤＮピンポン伝送の伝達遅延により発生するラウンドトリップディレイも考慮する値とする。
【００２５】
１シンボル目のＤＭＴシンボルが４００Ｈｚの先頭に同期している場合，ｎ個目のシンボルが加入者側で何れの区間となるかは次式で与えられる。
【００２６】
Ｓ＝（２５６＊（ｎ−１））ｍｏｄ２７６０
としたとき

図３は、トレーニングシーケンスの切り換えを示す信号を送信するタイミングを示している。
【００２７】
ＡＤＳＬでは、トレーニングシーケンスを切り換えるタイミングを相手側へ通知するためにシーケンス切り換えシンボルを送信することにより行っている。このとき、シーケンス切り換えシンボルの先頭を受信側が認識できないと、トレーニングを正常に行うことが不可能となる。このため、シーケンスの切り換えを相手側へ確実に通知するために、受信側がＦＥＸＴ区間にシーケンス切り換えシンボルの先頭を受信できるようなタイミングで送信する。
【００２８】
図３では局側から加入者側へ通知する場合を示している。
【００２９】
ＡＤＳＬでは、また、トレーニング中に受信信号から各変調キャリア毎のＳ／Ｎを測定して各変調キャリア毎に伝送するビット数を決定する。ＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋ環境下では、このＳ／Ｎの測定もＮＥＸＴ、ＦＥＸＴの影響を考慮して、ＮＥＸＴ区間、ＦＥＸＴ区間毎にＳ／Ｎを測定しなければならない。
【００３０】
図４では、このＳ／Ｎ測定用のＮＥＸＴ区間、ＦＥＸＴ区間を定義している。ＮＥＸＴ区間で測定したＳ／Ｎから算出した伝送ビット数は、ＮＥＸＴ区間で、前もって決められたビットエラーレート（以下、ＢＥＲと呼ぶ。）を保証できる値でなくてはならない。このため、図４に示すように、ＮＥＸＴ区間でＳ／Ｎを測定するＤＭＴシンボルは、そのシンボル全てがＮＥＸＴ区間に入っているもののみを用いる。ＦＥＸＴ区間でのＳ／Ｎの測定も同様にそのシンボル全てがＦＥＸＴ区間に入っているもののみを用いる。また、ＮＥＸＴ区間もしくは、ＦＥＸＴ区間に完全に入らないＤＭＴシンボルは、伝送ビット数を決定するための情報としては意味を持たないため、Ｓ／Ｎ計算の対象外とする。
【００３１】
１シンボル目のＤＭＴシンボルが受信４００Ｈｚの先頭に同期している場合，ｎ個目のシンボルを何れの区間としてＳ／Ｎ計算を行うかは次式で与えられる。
【００３２】
Ｓ＝（２７２＊（ｎ−１））ｍｏｄ２７６０としたとき

何れの条件も満たさない受信シンボル→ Ｓ／Ｎ測定対象外
なお，ｄ＋ｅ＋ｆは図２，図１０のｂに等しい。
【００３３】
図５に加入者側ＡＤＳＬでＳ／Ｎを測定する形態を示す。
【００３４】
受信データが復調器２１０に入り復調データとして各キャリア毎の信号点を出力する。また、リファレンス２２０からは本来受信すべきキャリア毎の信号点が出力される。このリファレンスからの信号点と復調した信号点の差をＥＲＲＯＲとし各キャリア毎のＥＲＲＯＲをセレクタ２６０に入力する。
【００３５】
また、装置内クロック２３０を分周器２４０で４００Ｈｚに分周して、位相判定器２５０に入力する。ここで、４００Ｈｚは復調器から局側で伝送された４００Ｈｚの情報により、位相が前もって局側の４００Ｈｚと合わされている。位相判定器２５０では入力された４００Ｈｚにより、受信したＤＭＴシンボルがＦＥＸＴ区間かＮＥＸＴ区間かそれ以外かを判定し、セレクタ２６０に入力する。セレクタ２６０では、前述の入力されたＥＲＲＯＲを判定器から入力された情報によりＮＥＸＴ区間Ｓ／Ｎ測定器２７０もしくはＦＥＸＴ区間Ｓ／Ｎ測定器２８０へ出力する。各Ｓ／Ｎ測定器はＥＲＲＯＲを積分してＳ／Ｎを算出して、それぞれ、各キャリア毎に伝送ｂｉｔ数換算器２９０に出力する。伝送ｂｉｔ数換算器２９０では、入力された各キャリア毎のＳ／Ｎから各キャリア毎に伝送するビット数（ビットマップ）を算出し、ＮＥＸＴ区間用のビットマップｂ−ＮＥＸＴとＦＥＸＴ区間用のビットマップのｂ−ＦＥＸＴを出力する。
【００３６】
受信側ＡＤＳＬは、伝送速度を、このｂ−ＮＥＸＴとｂ−ＦＥＸＴから算出する。つまり、ｂ−ＦＥＸＴ区間の値はＦＥＸＴ区間のみ受信可能な伝送ビット数であること、ｂ−ＮＥＸＴは全ての区間で受信可能な伝送ビット数であることから、
伝送速度１＝（ｂ−ＦＥＸＴのトータルビット数）×α×変調速度
伝送速度２＝（ｂ−ＮＥＸＴのトータルビット数）×１．０×変調速度
の２つの値を求めて、大きいほうの伝送速度で通信することを決める。
【００３７】
ここで、ビットマップｂ−ＮＥＸＴを用いて全区間でデータ伝送する方式を標準方式と呼び、ビットマップｂ−ＦＥＸＴを用いてＦＥＸＴ区間のみ伝送する方法をスライディング・ウィンドウ・ビットマップ（以下、ＳＷＢと呼ぶ。）方式と呼ぶ。
【００３８】
ここで、標準方式とＳＷＢ方式の伝送速度を図６のグラフに示す。
【００３９】
図６ではＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋがある環境下では、標準方式は、回線が長くなるとＮＥＸＴの影響が大きくなり、伝送容量が極端に減っていくが、ＳＷＢ方式では、回線の距離が短い場合は伝送速度が大きくないものの、距離が長くなっても伝送容量が落ちないことを示している。
【００４０】
図７に標準方式とＳＷＢ方式の送信ビットマップを示す。
【００４１】
図７では、前述のｂ−ＮＥＸＴをビットマップＡ、ｂ−ＦＥＸＴをビットマップＢとして送信ビットマップを示している。ＳＷＢ方式では図に示すように、送信側はＮＥＸＴ区間のみ、つまり受信側がＦＥＸＴ区間であるときに、伝送ビットを各キャリアに割りつけるようにウィンドウをスライドさせ、受信側ではＦＥＸＴ区間に受信データを復調するようにウインドウをスライドする。
【００４２】
また、ＳＷＢ方式でのスライディング・ウィンドウの外側のＤＭＴシンボルの送信波形はタイミング同期用のパイロット・トーンを送信することとし、それ以外のキャリアは任意とする。
【００４３】
図８にＳＷＢ方式の局側伝送パターンを示す。
【００４４】
ＡＤＳＬでは、ＤＭＴシンボル６９個を１つのＳｕｐｅｒＦｒａｍｅとして、６９番目にはＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ境界を示す、ユーザーデータを含まないＳｙｎｃＳｙｍｂｏｌを伝送している。
【００４５】
ＳＷＢ方式では、このＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ５個を１つの単位とし、４００Ｈｚ（２．５ｍＳ）の整数倍に合わせて、局側と加入者側のスライディング・ウィンドウを同期させる。また、このＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ５個の境界を加入者側に送信するために、５個あるＳｙｎｃＳｙｍｂｏｌのうち、４番目のＳｙｎｃＳｙｍｂｏｌをＩｎｖｅｒｓｅＳｙｎｃＳｙｍｂｏｌとして、ＳｙｎｃＳｙｍｂｏｌの１８０°信号点を回転したものを送信する。４番目に送信することで、加入者側はＦＥＸＴ区間にこのＳｙｍｂｏｌを受信でき、確実に加入者側が局のＳＷＢに同期することが可能となる。
【００４６】
同様に図９にＳＷＢ方式の加入者側伝送パターンを示す。
【００４７】
加入者側の伝送パターンは前述の局側伝送パターンと対をなしており、局側がＦＥＸＴ区間に受信できるようにスライデイング・ウィンドウを合わせる。また、局側と同様にＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ５個を１つの単位とするが、境界を局側へ通知するために、５個あるＳｙｎｃＳｙｍｂｏｌのうち、１番目のＳｙｎｃＳｙｍｂｏｌをＩｎｖｅｒｓｅＳｙｎｃＳｙｍｂｏｌとして、ＳｙｎｃＳｙｍｂｏｌの１８０°信号点を回転したものを送信する。１番目に送信することで、局側はＦＥＸＴ区間にこのＳｙｍｂｏｌを受信でき、局側は加入者側が正しくＳＷＢを同期していることを検出することが可能となる。
【００４８】
図１０は、通信状態における送信シンボルの雑音区間を定義している。
【００４９】
通信状態ではＤＭＴシンボル内のＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘを除いた部分が全てＦＥＸＴ区間に入る場合をＦＥＸＴ区間のＤＭＴシンボルと定義し、それ以外をＮＥＸＴ区間のＤＭＴシンボルとして定義している。
【００５０】
また、ここでの区間定義は前述のラウンドトリップディレイを考慮し、かつシステムマージンを考慮した値とする。
【００５１】
１シンボル目のＤＭＴシンボルが４００Ｈｚの先頭に同期している場合，ｎ個目のシンボルが加入者側で何れの区間となるかはｃｙｃｌｉｃｐｒｅｆｉｘを除いたＤＭＴシンボルがＮＥＸＴ区間に入るかどうかで決定されるため，次式で表現される。
【００５２】
Ｓ＝（２７２＊（ｎ−１））ｍｏｄ２７６０としたとき

図１１にスライディング・ウィンドウ外も伝送ビットをマッピングする方法を示す。
スライデイング・ウインドウの外側も伝送ビットを割りつける場合、図１１に示すようにビットマップを２個使い、ＮＥＸＴ区間受信用ビットマップとＦＥＸＴ区間受信用ビットマップを使用して、データ伝送を行う。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は標準方式と大きく異なることなく、標準方式を採用するハードウェアに対して、ソフトウェアを一部変更することでＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋ対策を行うことが可能となる効果がある。
【００５４】
また、本発明は、ＴＣＭＣｒｏｓｓ−ｔａｌｋがあるなしに依らず最適な伝送速度で通信可能な加入者線伝送システムを提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】同期信号の送信方法を示す図である。
【図２】初期トレーニング時の雑音区間通知のためのシンボルパターン定義を示す図である。
【図３】シーケンス切り換えシンボルの送出タイミングを示す図である。
【図４】Ｓ／Ｎ測定時における受信シンボルの雑音区間定義を示す図である。
【図５】ＮＥＸＴ／ＦＥＸＴ区間毎にＳ／Ｎを測定する形態を示す図である。
【図６】伝送容量比較を示す図である。
【図７】標準方式／ＳＷＢ方式の選択による送信ビットマップを示す図である。
【図８】ＳＷＢ方式の局側伝送パターンを示す図である。
【図９】ＳＷＢ方式の加入者側伝送パターンを示す図である。
【図１０】通信状態時における送信シンボルの雑音区間定義を示す図である。
【図１１】ビットマップを２個使用する場合のＳＷＢ方式を示す図である。
【図１２】ＤＭＴ変調方式による加入者伝送システムの機能ブロックを示す図である。
【図１３】ビットマップの定義を示す図である。
【図１４】従来例を示す図である。
【図１５】ＤＭＴシンボル毎の送信パターンを示す図
【符号の説明】
２１０…復調器
２２０…リファレンス
２６０…セレクタ
２３０…装置内クロック
２４０…分周器
２５０…位相判定器
２６０…セレクタ
２７０…ＮＥＸＴ区間Ｓ／Ｎ測定器
２８０…ＦＥＸＴ区間Ｓ／Ｎ測定器
２９０…伝送ｂｉｔ数換算器

Claims

ＩＳＤＮピンポン伝送の漏話雑音の影響を受ける電話回線を高速データ通信回線として利用してデータ通信を行うディジタル加入者線伝送方法において、
ＦＥＸＴ区間のみデータ伝送する方式でのスライディング・ウインドの外側のシンボルとして、パイロット・トーンを送信することを特徴とするディジタル加入者線伝送方法。
ＩＳＤＮピンポン伝送の漏話雑音の影響を受ける電話回線を高速データ通信回線として利用してデータ通信を行うｘＤＳＬ装置において、
ＦＥＸＴ区間のみデータ伝送する方式でのスライディング・ウインドの外側のシンボルとして、パイロット・トーンを送信する手段を有することを特徴とするｘＤＳＬ装置。