KR20010072714A

KR20010072714A - 통신 장치 및 통신 방법

Info

Publication number: KR20010072714A
Application number: KR1020017002022A
Authority: KR
Inventors: 도루 기무라; 마쯔모또와따루
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2001-07-31
Also published as: EP1107493A1; CA2336686A1; JP2000358008A; IL140019A0; JP3191802B2; CN1315089A; WO2000079717A8; TW488132B; AU4950400A; US20010004389A1; WO2000079717A1

Abstract

복수의 캐리어(톤)에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 멀티 캐리어 변복조 방식에 의해 통신을 행하는 경우에, 각 캐리어에 대하여 송신 전력을 효율적으로 사용하여 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킨다. 이 때문에, 복수의 톤에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 통신 장치에 있어서, 각 톤에 있어서 소정의 정수치의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출하는 송신 전력 산출부(91)와, 이 송신 전력 산출부(91)에 의해 산출된 산출 결과에 기초하여 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 송신 전력 재배분부(92)를 구비한다.

Description

통신 장치 및 통신 방법{COMMUNICATION DEVICE AND COMMUNICATION METHOD}

최근, 유선계 디지털 통신 방식에 있어서의 변복조 방식으로서, DMT 변복조 방식이나 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 변복조 방식 등의 멀티 캐리어(멀티톤) 통신 방식이 제안되어 있다.

도 19는 DMT 변복조 방식에 있어서의 비트 할당의 동작을 도시한 설명도이다. 각 톤에 할당되는 비트수는 정수치밖에 취할 수 없는 SN 비에 의해서 결정되지만, 할당할 수 없기 때문에, 할당 비트수의 소수점 이하를 잘라 버린 값을 할당 비트수로 하고 있었다.

이하에 할당 비트수의 산출 방법을 설명한다. SN비 SNR은 송신 전력 Q에 대한 전송선로 감쇠량 Loss와 외래 노이즈 PSD의 비로부터 구한다. 이 때의 SN비 SNR은 수학식 l6과 같이 된다.

상기 수학식 l6으로 구한 각 톤마다의 SN비 SNR을 바탕으로, 각 톤으로의 할당 비트수 bt를 수학식 17로부터 산출한다. 할당 비트수의 소수점 이하는 잘라 버린다. 또, 수학식 안에서의 첨자 t는 톤 번호를 나타내고, Γ는 보정치이다.

상기 수학식 l7에 의해 구한 소수점 이하를 잘라 버린 값을 할당 비트수로 하고 있었다.

그러나, 상술한 종래의 멀티 캐리어 변복조 방식에 있어서의 각 캐리어(톤)로의 비트 할당에서는, 할당 비트수는 정수치밖에 취할 수 없기 때문에, 할당 비트수의 소수점 이하를 잘라 버린 값을 할당 비트수로 하고 있었다. 따라서, 도 19에 도시한 바와 같이, 상기 수학식 17에 의해 구해진 소수점 이하를 잘라 버린 비트수를 할당하기 위해서는, 사용 송신 전력보다도 적은 필요 최소한의 송신 전력밖에 필요로 하지 않기 때문에, 사용 송신 전력과 필요 최소한의 송신 전력과의 차분은 쓸데없이 소비되고 있었다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 예를 들면, 복수의 캐리어(톤)에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 멀티 캐리어 변복조 방식에 의해 통신을 행하는 경우에, 각 캐리어에 대하여 송신 전력을 효율적으로 사용하여 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있는 통신 장치 및 통신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

<발명의 개시>

본 발명에 따른 통신 장치는, 예를 들면 복수의 톤에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 통신 장치에 있어서, 각 톤에 있어서 정수치인 소정의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출하는 송신 전력 산출부와, 이 송신 전력 산출부에 의해 산출된 산출 결과에 기초하여 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 송신 전력 재배분부를 구비하는 것이다.

또한, 상기 송신 전력 재배분부는 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 소정의 제한 범위 내의 송신 전력치로 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 것이다.

또한, 상기 송신 전력 산출부는, 할당 비트수가 제한되어 있는 경우, 이 제한 범위 내의 정수치의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출하는 것이다.

또한, 상기 송신 전력 산출부는 각 톤에 있어서 상기 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 산출함과 동시에, 상기 송신 전력 재배분부는 상기 추가 송신 전력의 오름순으로 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 것이다.

본 발명에 따른 통신 방법은, 예를 들면 복수의 톤에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 통신 방법에 있어서, 할당 비트수가 제한되어 있는 경우, 각톤에 있어서 이 제한 범위 내의 정수치의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출하여, 이 산출된 산출 결과에 기초하여 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 소정의 제한 범위 내의 송신 전력치로 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 것이다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 한 경우에 할당 비트수를 제한 범위 내의 상한의 정수치 이상 할당 가능한 톤에 대하여, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하는 것이다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력을 소정의 제한 범위의 상한치로 한 경우에 할당 비트수가 제한 범위 내의 하한의 정수치 미만이 되는 톤에 대하여, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하는 것이다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력을 소정의 제한 범위의 상한치로 한 경우에 할당 비트수가 0 비트가 되는 톤에 대하여, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하는 것이다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 비트수의 할당에 사용되고 있지 않은 톤이 있는 경우, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하는 것이다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력이 소정의 제한범위 내의 상한치를 넘지 않는 한, 각 톤에 있어서 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 산출하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는, 상기 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력의 오름순으로 잉여 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 것을 포함하는 것이다.

본 발명은, 예를 들면, 복수의 톤에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 DMT(Discrete MultiTone) 변복조 방식 등의 멀티 캐리어 변복조 방식에 의해 데이터 통신을 행하도록 한 통신 장치 및 통신 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 통신 장치의 일례에 있어서의 송신부의 구성을 도시한 기능 구성도.

도 2는 송신 전력을 Q-q로 한 경우에 할당 피트수가 bmax 이상인 톤의 처리 동작을 도시하는 플로우차트.

도 3은 송신 전력을 Q-q로 한 경우에 할당 비트수가 bmax 이상인 톤의 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 4는 송신 전력을 Q-q로 한 경우에 할당 비트수가 bmax 이상인 톤의 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 5는 송신 전력을 Q+q로 한 경우에 할당 비트수가 bmin 미만인 톤의 처리 동작을 도시하는 플로우차트.

도 6은 송신 전력을 Q+q로 한 경우에 할당 비트수가 bmin 미만인 톤의 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 7은 송신 전력을 Q+q로 한 경우에 할당 비트수가 bmin 미만인 톤의 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 8은 송신 전력을 Q로 한 경우에 할당 비트수가 bmax 이상인 톤의 처리 동작을 도시하는 플로우차트.

도 9는 송신 전력을 Q로 한 경우에 할당 비트수가 bmax 이상인 톤의 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 10은 송신 전력을 Q로 한 경우에 할당 비트수가 bmax 이상인 톤의 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 11은 (1)∼(3)에서 추출한 톤 이외의 톤의 가결정 처리 동작을 도시하는 플로우차트.

도 12는 (1)∼(3)에서 추출한 톤 이외의 톤의 가결정 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 13은 (1)∼(3)에서 추출한 톤 이외의 톤의 가결정 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 14는 (1)∼(3)에서 추출한 톤 이외의 톤의 본 결정 처리 동작을 도시하는 플로우차트.

도 15는 (1)∼(3)에서 추출한 톤 이외의 톤의 본 결정 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 16은 (1)∼(3)에서 추출한 톤 이외의 톤의 본 결정 처리 동작을 도시하는 설명도.

도 17은 재배분 가능한 잉여 송신 전력의 집계 동작을 도시하는 플로우차트.

도 18은 잉여 송신 전력의 재배분 처리 동작을 도시하는 플로우차트.

도 19는 종래의 DMT 변복조 방식에 있어서의 비트 할당의 동작을 도시하는 설명도.

<발명을 실시하기 위한 최상의 형태>

<실시 형태 1>

도 1은 본 발명의 일례에 따른 DMT 변복조 방식에 있어서의 비트 할당을 행하는 ADSL 국측 장치(ATU-C ; ADSL Transceiver Unit, Central 0ffice end) 및 ADSL 단말측 장치(ATU-R ; ADSL Transceiver Unit, Remote Terminal end)의 통신 모뎀 등의 송신부 내지는 송신 전용기(이하, 송신계라 함)의 구성을 기능적으로 도시한 기능 구성도이다.

도 1에 있어서, 참조번호 1은 멀티플렉스/싱크 컨트롤(Mux/Sync Control), 2, 3은 사이클릭 리던던시 체크(crc), 4, 5는 스크램블 포워드 에러컬렉션(Scram and FEC), 6은 인터리브, 7, 8은 레이트 컨버터(Rate-Convertor), 9는 송신 전력 산출부(91) 및 송신 전력 재배분부(92)를 갖는 전력 조정부, 10은 역 이산 푸리에 변환부(IDFT), 11은 입력 병렬/직렬 버퍼(Input Paralle1/Serial Buffer), l2는 아날로그 프로세싱 D/A 컨버터(Analog Processing and DAC)이다. 또, 전력 조정부(9)는 통상의 톤 오더 링 기능과 배열 인코더 및 게인 스케일링 기능도 갖는 것이다.

다음에 ADSL 국측 장치(ATU-C)로부터 ADSL 단말측 장치(ATU-R)에 데이터를 전송하는 경우에 있어서의 ADSL 국측 장치(ATU-C)의 송신계의 동작을 설명한다.

도 l에서 송신 데이터를 멀티플렉스/싱크 컨트롤(1)에 의해 다중화하여, 사이클릭 리던던시 체크(2, 3)에 의해 오류 검출용 코드를 부가한다. 포워드 에러 컬렉션(4, 5)으로 FEC용 코드의 부가 및 스크램블 처리하여, 경우에 따라서는 인터리브(6)를 행한다. 그 후, 레이트 컨버터(7, 8)로 레이트 컨버트 처리하고, 전력 조정부(9)로 송신 전력 산출부(91)와 송신 전력 재배분부(92)를 이용하여 톤 오더링 처리해서 배열 데이터를 작성한다. 역 이산 푸리에 변환부(l0)로써 역 이산 푸리에 변환하고, 입력 병렬/직렬 버퍼(11)로써 병렬 데이터로부터 직렬 데이터로 변환한다. 그리고, D/A 컨버터를 통해서 디지털 파형을 아날로그 파형으로 변환하고, 계속해서 저역 통과 필터를 거친다.

본 실시 형태 1에서는 평균 송신 전력을 Q로 하여, Q±q의 제한 범위 내에서 송신 전력을 변화시키는 경우에 관해서 설명한다. 또한, 할당할 수 있는 최대 비트수를 bmax, 할당할 수 있는 최소 비트수를 bmin으로 한다.

다음에 전력 조정부(9)에서 행하는 동작에 관해서 설명한다.

(1) 송신 전력을 Q-q로 한 경우에 있어서의 할당 비트수가 bmax 이상인 톤의 처리(도 2 참조)

송신 전력을 q=2.5 dBm 감한 경우에 산출한 할당 비트수가 bmax=15 비트 이상인 톤에 대해서는, 송신 전력의 최소치로 할당 비트수의 최대치를 할당할 수 있다. 즉, 기준이 되는 평균 송신 전력 Q=-40 dBm/Hz에 대하여, 최소 송신 전력 Q-q=-42.5 dBm/Hz에서 최대 할당 비트수 bmax=15 비트를 할당할 수 있다. 이것들의 톤에 대해서는, 톤당 q=2.5 dBm의 송신 전력이 잉여로 되어, 이것을 다른 톤에 배분할 수 있다. 이하에 산출 방법을 도 2의 플로우차트를 이용하여 설명한다.

(1-1) 톤의 추출

도 3에 도시한 바와 같이, 송신 전력을 Q-q=-42.5 dBm/Hz로 한 경우에 할당 비트수가 bmax=l5 비트 이상인 톤을 추출한다(스텝 S1l).

우선, SN비를 구한다. SN비 SNR은 송신 전력 Q-q에 대한 전송선로 감쇠량 Loss와 외래 노이즈 PSD의 비로부터 구한다. 이때의 SN비 SNR은 수학식 1과 같이 된다.

다음에, 상기에서 구한 각 마다의 SNR를 바탕으로, 각 톤으로의 할당 비트수 bt를 수학식 2로부터 산출한다. 할당 비트수의 소수점 이하는 남긴다. 또, 수학식 안의 첨자 t는 톤 번호를 나타내고, Γ는 보정치이다.

그리고, bt가 bmax=15 비트 이상인 톤을 추출한다. 추출한 톤을 n1개로 한다.

(1-2) 할당 비트수 및 송신 전력의 결정

도 4에 도시한 바와 같이, 추출한 톤에 대해서는, 할당 비트수를 bmax=15 비트로, 송신 전력을 Q-q=-42.5 dBm/Hz로 결정한다(스텝 Sl2).

(1-3) 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력 Qy1을 산출

도 4에 도시한 바와 같이, 스텝 S11에서 추출한 톤 수 n1로부터 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력 Qy1은 수학식 3과 같이 된다(스텝 S13).

(2) 송신 전력을 Q+q로 한 경우에 있어서의 할당 비트수가 bmin 미만인 톤의 처리(도 5 참조)

송신 전력을 q=2.5 dBm 증가시킨 경우에 산출한 할당 비트수가 bmin=2 비트 미만인 톤에 대해서는, 송신 전력의 최대치라도 할당 비트수의 최소치를 할당할 수 없다. 즉, 최대 송신 전력 Q+q=-37.5 dBm/Hz라도 최소 할당 비트수 bmin=2 비트를 할당할 수 없다. 이것들의 톤에 대해서는, 할당 비트수를 0 비트로, 송신 전력을 최소 송신 전력 Q-q=-42.5 dBm/Hz로 결정한다. 이에 따라 톤당 q=2.5 dBm의 송신 전력이 잉여로 되어, 이것을 다른 톤에 배분할 수 있다. 이하에 산출 방법을 도 5의 플로우차트를 이용하여 설명한다.

(2-1) 톤의 추출

도 6에 도시한 바와 같이, 송신 전력을 Q+q=-37.5 dBm/Hz로 한 경우에 할당비트수가 bmin=2 비트 미만인 톤을 추출한다(스텝 S21).

우선, SN비를 구한다. SN비 SNR은 송신 전력 Q+q에 대한 전송선로 감쇠량 Loss와 외래 노이즈 PSD의 비로부터 구한다. 이 때의 SN비 SNR은 수학식 4와 같이 된다.

다음에, 상기에서 구한 각 톤마다의 SNR을 바탕으로, 각 톤으로의 할당 비트수 bt를 상기 수학식 2로부터 산출한다. 할당 비트수의 소수점 이하는 남긴다.

그리고, bt가 bmin=2 비트 미만인 톤을 추출한다. 추출한 톤을 n2개로 한다.

(2-2) 할당 비트수 및 송신 전력의 결정

도 7에 도시한 바와 같이, 추출한 톤에 대해서는, 할당 비트수를 0 비트로, 송신 전력을 Q-q=-42.5 dBm/Hz로 결정한다(스텝 S22).

(2-3) 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력 Qy2를 산출

도 7에 도시한 바와 같이, 스텝 S21에서 추출한 톤수 n2로부터 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력 Qy2는 수학식 5와 같이 된다(스텝 S23).

(3) 송신 전력을 Q로 한 경우에 있어서의 할당 비트수가 bmax 이상인 톤의 처리(도 8 참조)

상기 (1) 및 (2)에서 추출한 이외의 톤에 있어서, 송신 전력을 Q=-40 dBm/Hz로 한 경우에 할당 비트수가 bmax=l5 비트 이상인 톤에 대해서는 송신 전력 Q=-40 dBm/Hz에서 최대 할당 비트수 bmax=15 비트를 할당할 수 있다. 이것들의 톤에 대해서는, bmax=15 비트를 할당하는 데 필요 최소한의 송신 전력을 사용하여, 할당 비트수를 bmax=15 비트로 결정한다. 이에 따라 톤당 {Q-(bmax를 할당하는 데 필요 최소한의 송신 전력)} dBm의 송신 전력이 잉여로 되어, 이것을 다른 톤에 배분할 수 있다. 이하에 산출 방법을 도 8의 플로우차트를 이용하여 설명한다.

(3-1) 톤의 추출

① 톤의 추출

도 9에 도시한 바와 같이, 송신 전력을 Q=-40 dBm/Hz로 한 경우에 할당 비트수가 bmax=15 비트 이상인 톤을 추출한다(스텝 S3l).

우선, SN비를 구한다. SN비 SNR은 송신 전력 Q에 대한 전송선로 감쇠량 Loss와 외래 노이즈 PSD의 비로부터 구한다. 이 때의 SN비 SNR은 수학식 6과 같이 된다. 이 수학식 6은 종래의 기술에 있어서의 수학식 l6과 동일하다.

그리고, bt가 bmax=15 비트 이상인 톤을 추출한다.

② 송신 전력 Q3의 산출

추출한 톤에 관해서, 비트수 bmax를 할당하는 데 필요 최소한의 송신 전력 Q3을 산출한다(스텝 S32).

도 10에 도시한 바와 같이, 상기 수학식 2 및 6으로부터, bt=bmax=15 비트로 하면 비트수 bmax를 할당하는 데 필요 최소한의 송신 전력 Q3은 수학식 7과 같이 된다.

(3-2) 할당 비트수 및 송신 전력의 결정

① 필요 최소한의 송신 전력이 Q-q 미만인 톤의 경우

도 l0에 도시한 바와 같이, 필요 최소한의 송신 전력이 Q-q=-42.5 dBm/Hz 미만인 톤의 경우에는 그 해당 톤수를 산출하고, 송신 전력을 Q-q=-42.5 dBm/Hz로, 할당 비트수를 bmax=l5 비트로 결정한다(스텝 S33). 필요 최소한의 송신 전력이 Q-q=-42.5 dBm/Hz 미만인 톤수를 n3개로 한다.

② 상기 이외의 톤의 경우

도 10에 도시한 바와 같이, 상기 이외의 톤의 경우에는, 할당 비트수를 bmax=15 비트로, 송신 전력을 비트수 bmax=15 비트를 할당하는 데 필요최소한의 송신 전력 Q3으로 결정한다(스텝 S34).

(3-3) 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력 Qy3을 산출

도 10에 도시한 바와 같이, 스텝 S32에서 산출한 송신 전력 Q3 및 스텝 S33에서 산출한 톤수 n3으로부터 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력 Qy3은 수학식 8과 같이 된다(스텝 S35).

(4) 상기 (1)∼(3)에서 추출한 톤 이외의 톤의 가결정 처리(도 11 참조)

상기 (1)∼(3)에서 추출한 톤 이외의 톤에 있어서, 송신 전력을 Q=-40 dBm/Hz로 한 경우에 산출한 할당 비트수를 소수점 이하 잘라버림 처리를 행하여 정수화하고, 그 정수화된 비트수를 할당하는 데 필요 최소한의 송신 전력을 임시로 사용한다. 이에 따라 톤당 {Q-(정수화된 비트수를 할당하는 데 필요 최소한의 송신 전력)} dBm의 송신 전력이 잉여로 되어, 이것을 다른 톤에 배분할 수 있다. 이하에 산출 방법을 도 11의 플로우차트를 이용하여 설명한다.

(4-1) 할당 비트수 및 송신 전력의 산출

① 소수점 이하 잘라버림에 의한 할당 비트수의 산출

도 12에 도시한 바와 같이, 송신 전력을 Q=-40 dBm/Hz로 하여 할당 비트수를 소수점 이하 잘라버림에 의해 산출한다(스텝 S41).

우선, SN비를 구한다. SN비 SNR은 송신 전력 Q에 대한 전송선로 감쇠량 Loss와 외래 노이즈 PSD의 비로부터 구한다. 이 때의 SN비 SNR은 상기 수학식 6으로부터 구한다.

다음에, 상기에서 구한 각 톤마다의 SNR을 바탕으로, 각 톤으로의 할당 비트수 bt를 수학식 9로부터 산출한다. 할당 비트수의 소수점 이하는 잘라 버린다.또, 수학식 안에서의 첨자 t는 톤 번호를 나타낸다.

② 송신 전력 Q4의 산출

소수점 이하 잘라버림에 의해 정수화된 비트수를 할당하는 데 필요 최소한의 송신 전력 Q4를 산출한다(스텝 S42).

도 l3에 도시한 바와 같이, 상기 수학식 l, 수학식 2로부터, 소수점 이하 잘라버림에 의해 정수화된 비트수를 할당하는 데 필요 최소한의 송신 전력 Q4는 수학식 10과 같이 된다.

(4-2) 할당 비트수 및 송신 전력의 가결정

① 필요 최소한의 송신 전력이 Q-q 미만인 톤의 경우

도 13에 도시한 바와 같이, 필요 최소한의 송신 전력이 Q-q=-42.5 dBm/Hz 미만인 톤의 경우(스텝 S43에서 예), 그 해당 톤수를 산출하고, 송신 전력을 Q-q=-42.5 dBm/Hz로, 할당 비트수를 그 정수화된 비트수로 가 결정한다(스텝 S44). 필요 최소한의 송신 전력이 Q-q=-42.5 dBm/Hz 미만인 톤수를 n4개로 한다.

② 상기 이외의 톤의 경우

도 13에 도시한 바와 같이, 상기 이외의 톤의 경우(스텝 S43에서 아니오), 할당 비트수를 그 정수화된 비트수로, 송신 전력을 정수화된 비트수를 할당하는 데필요 최소한의 송신 전력 Q4로 가결정한다(스텝 S45).

(4-3) 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력 Qy4을 산출

도 13에 도시한 바와 같이, 스텝 S42에서 산출한 송신 전력 Q4 및 스텝 S44에서 산출한 톤수 n4로부터 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력 Qy4는 수학식 11과 같이 된다(스텝 S46).

(5) 상기 (1)∼(3)에서 추출한 톤 이외의 톤의 본 결정 처리(도 14 참조)

상기 (4)에 있어서 산출한 소수점 이하 잘라버림에 의해 정수화된 비트수에 대하여, 비트수를 +1씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 각각 산출한다. 이하에 산출 방법을 도 14의 플로우차트를 이용하여 설명한다.

(5-1) 할당 비트수 및 송신 전력의 산출

① 송신 전력 Q5의 산출

상기 (4)에 있어서 산출한 소수점 이하 잘라버림에 의해 정수화된 비트수에 대하여 비트수를 +1 가산하여, 이 +1 가산한 비트수를 할당하는 데 필요한 송신 전력 Q5를 각각 산출한다(스텝 S5l).

도 15에 도시한 바와 같이, 상기 수학식 10과 마찬가지로 하여, 소수점 이하 잘라버림에 의해 정수화된 비트수 bt에 대하여 비트수를 +1 가산하여, 이 +1 가산한 비트수(bt+1)를 할당하는 데 필요한 송신 전력 Q5는 수학식 12와 같이 된다.

+1 가산한 비트수 (bt+1)를 할당하는 데 필요한 송신 전력을 구한 뒤, 더욱 비트수를 +1 가산하여, 이 더욱 +1 가산한 비트수 (bt+1+1)를 할당하는 데 필요한 송신 전력 Q5를 산출한다.

② 추가 송신 전력 AQ의 산출

비트수를 +1 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 AQ를 산출한다(스텝 S52).

도 15에 도시한 바와 같이, 비트수를 +1 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ는 +1 가산한 비트수 (bt+1)를 할당하는 데 필요한 송신 전력 Q5와, 소수점 이하 잘라버림에 의해 정수화된 비트수 bt를 할당하는 데 필요한 송신 전력 Q4의 차로 나타내고, 수학식 13과 같이 된다.

더욱 비트수를 +1 가산한 경우도 마찬가지로, 비트수를 +1 가산하기 전후의 송신 전력의 차를 취하는 것에 의해 추가 송신 전력을 구할 수 있다. 상기 (5-1-①) 및 (5-1-②)를, 송신 전력 Q5가 Q+q=-37.5 dBm/Hz를 넘지 않는 범위에서 반복한다(스텝 S53).

(5-2) 할당 비트수 및 송신 전력의 결정

① 상기 (4)에서 산출한 비트수 bt에 +1 가산한 비트수 (bt+1)를 할당하는 데 필요한 송신 전력 Q5가 Q+q를 넘는 톤의 경우

도 15에 도시한 바와 같이, 상기 (4)에서 산출한 비트수 bt에 +l 가산한 비트수 (bt+1)를 할당하는 데 필요한 송신 전력 Q5가 Q+q=-37.5 dBm/Hz를 넘는 톤의 경우(스텝 S54로 예), 할당 비트수 및 송신 전력을 상기 (4)에서 산출한 비트수 bt 및 송신 전력 Q4로 결정한다(스텝 S55).

② 상기 (4)에서 산출한 비트수 bt에 +1 가산한 비트수 (bt+1)를 할당하는 데 필요한 송신 전력 Q5가 Q+q를 넘지 않는 톤의 경우

상기 (4)에서 산출한 비트수 bt에 +1 가산한 비트수 (bt+l)를 할당하는 데 필요한 송신 전력 Q5가 Q+q를 넘지 않는 톤의 경우(스텝 S54에서 아니오), 송신 전력이 Q+q를 넘지 않는 범위에서 비트수의 가산을 반복하여 구한 비트수가 bmin 미만인 톤인지의 여부를 판단한다(스텝 S56).

도 16에 도시한 바와 같이, 송신 전력이 Q+q=-37.5 dBm/Hz를 넘지 않는 범위에서 비트수의 가산을 반복하여 구한 비트수가 bmin=2 비트 미만인 톤의 경우(스텝 S56에서 예), 할당 비트수를 0 비트로, 송신 전력을 Q-q=-42.5 dBm/Hz로 결정한다(스텝 S57). 송신 전력이 Q+q=-37.5 dBm/Hz를 넘지 않는 범위에서 비트수의 가산을 반복하여 구한 비트수가 2 비트 미만인 톤수를 n5로 한다(스텝 S58).

송신 전력이 Q+q=-37.5 dBm/Hz를 넘지 않는 범위에서 비트수의 가산을 반복하여 구한 비트수가 bmin=2 비트 미만의 톤이 아닌 경우(스텝 S56에서 아니오), 다음의 처리(스텝 S59)를 행한다.

(5-3) 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력을 산출

도 16에 도시한 바와 같이, 스텝 S58에서 산출한 톤수 n5로부터 다른 톤에배분 가능한 잉여 송신 전력 Qy5는 수학식 14와 같이 된다(스텝 S59).

(6) 재배분 가능한 잉여 송신 전력의 집계(도 17 참조)

상기 (1)∼(5)에서 산출한 재배분 가능한 잉여 송신 전력을 집계한다. 비트 할당에 사용하지 않은 톤이 존재하는 경우에는, 그 톤에 대해서는 송신 전력을 Q-q=-42.5 dBm/Hz로 결정하고, 이에 따라 발생하는 잉여 송신 전력 q도 집계한다(스텝 S61). 비트 할당에 사용하지 않은 톤수를 n6으로 하면, 다른 톤에 배분 가능한 잉여 송신 전력의 총계 Qysum은 수학식 15와 같이 된다(스텝 S62).

(7) 잉여 송신 전력의 재배분 처리(도 18 참조)

상기 (5)에서 산출한 비트수를 +1 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ의 오름순으로, (6)에서 집계한 잉여 송신 전력을 배분한다. 배분된 톤의 할당 비트수는 +1 가산되는 것으로 된다. 이에 따라, 비트수를 +l 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ가 적은 톤으로부터 차례로 배분되어 가기 때문에, 효과가 높은 톤, 즉 적은 추가 송신 전력으로 +1 비트 가산 가능한 톤으로부터 배분된다. 이하에 배분법을 도 18의 플로우차트를 이용하여 설명한다.

상기 (5)에서 산출한 비트수를 +1 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ의 오름순으로 톤을 배열한다(스텝 S71).

이 때 대상이 되는 추가 송신 전력 ΔQ는 소수점 이하 잘라버림에 의해 정수화된 비트수 bt에 +1 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력이다.

+1 비트 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ가 최소의 톤에 대하여, (6)에서 산출한 잉여 송신 전력 Qysum을 배분한다(스텝 S72).

잉여 송신 전력이 없어진 경우(스텝 S73에서 아니오), 잉여 송신 전력의 각 톤으로의 배분을 종료한다(스텝 S74).

또한, 상기(5)의 톤 모두에 배분이 끝나고 잉여 송신 전력이 남아 있는 경우(스텝 S73에서 예, 또한 스텝 S75에서 아니오), 남아 있는 잉여 송신 전력을 임의의 톤에 송신 전력이 Q+q=-37.5 dBm/Hz를 넘지 않도록 배분한다(스텝 S76). 이 잉여 송신 전력의 배분은 전체 톤의 평균 송신 전력을 Q로 하기 위해서 행하는 것이고, 할당 비트수는 증가하지 않는다.

그리고, 잉여 송신 전력이 존재하여, 배분이 끝나지 않은 톤이 존재하는 경우(스텝 S73에서 예, 또한 스텝 S75에서 예), 잉여 송신 전력을 배분한 톤에, +1 비트를 더 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ가 존재하는지의 여부를 판단한다(스텝 S77). 잉여 송신 전력을 배분한 톤에, +1 비트를 더 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ가 존재하는 경우(스텝 S77에서 예), 이 추가 송신 전력 ΔQ를 대상에 포함시키고(스텝 S78), 재차 추가 송신 전력 ΔQ의 오름순으로 나열한다(스텝 S71). 그리고, +l 비트 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ가 최소의 톤에 대하여, (6)에서 산출한 잉여 송신 전력을 배분한다(스텝 S72). 잉여 송신 전력을 배분한 톤에, 더욱 +1 비트 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ가 존재하지 않은 경우(스텝 S77에서 아니오), 잉여 송신 전력을 배분한 톤을 제외하고(스텝 S79) +1 비트 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력 ΔQ가 최소의 톤에 대하여, (6)에서 산출한 잉여 송신 전력을 배분한다(스텝 S72). 이것을 반복한다.

이상 설명한 바와 같이, 복수의 톤에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 통신 장치에 있어서, 각 톤에 있어서 정수치인 소정의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출하는 송신 전력 산출부와, 이 송신 전력 산출부에 의해 산출된 산출 결과에 기초하여 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 송신 전력 재배분부를 구비하는 것에 의해, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있기 때문에, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태1에서는, 평균 송신 전력을 Q로 하여, Q±q=-40±2.5 dBm/Hz의 제한 범위 내에서 송신 전력을 변화시키는 경우에 관해서 설명했지만, Q 및 q의 값은 이것에 한정되지 않고, 다른 값을 이용하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있고, 또한 평균 송신 전력을 Q로 하여 송신 전력의 제한 범위가 없는 경우도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태1에서는 할당할 수 있는 최대 비트수를 bmax=15 비트, 할당할 수 있는 최소 비트수를 bmin=2 비트로 한 경우에 관해서 설명했지만, bmax 및 bmin의 값은 이것에 한정되지 않고, 다른 값을 이용하여도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있고, 또한 bmax 및 bmin의 어느 한쪽 혹은 양쪽의 제한이 없는 경우도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태1에서는, 상기 (5-1-①) 및 (5-1-②)를, 송신 전력 Q5k Q+q=-37.5 dBm/Hz를 넘지 않는 범위에서 반복한다고 했지만, 송신 전력을 파라미터로 하여 상기 (5-1-①) 및 (5-1-②)를 반복하는 것은 아니고, 상기 (5-1-①) 및 (5-1-②)를 행하는 회수를 파라미터로 하여 반복해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태1에서는, 본 발명의 일례에 따른 DMT 방식에 있어서의 비트 할당을 행하는 ADSL 국측 장치 및 ADSL 단말측 장치의 통신 모뎀 등의 송신부 내지는 송신 전용기에 관해서 설명했지만, 통신 장치는 이것에 한정되지 않고, 복수의 톤에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 통신 장치이면 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 송신 전력 재배분부는 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 소정의 제한 범위 내의 송신 전력치로 송신 전력을 각 톤에재배분함으로써, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있기 때문에, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 송신 전력 산출부는 할당 비트수가 제한되어 있는 경우, 이 제한 범위 내의 정수치의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출함으로써, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있기 때문에, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 송신 전력 산출부는 각 톤에 있어서 상기 소정의 비트수에 l 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 산출함과 동시에, 상기 송신 전력 재배분부는 상기 추가 송신 전력의 오름순으로 송신 전력을 각 톤에 재배분함으로써, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있기 때문에, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 복수의 톤에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 통신 방법에 있어서, 할당 비트수가 제한되어 있는 경우, 각 톤에 있어서 이 제한 범위 내의 정수치의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출하고, 이 산출된 산출 결과에 기초하여 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 소정의 제한 범위 내의 송신 전력치로 송신 전력을 각 톤에 재배분함으로써, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있기 때문에, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 한 경우에 할당 비트수를 제한 범위 내의 상한의 정수치 이상 할당 가능한 톤에 대하여, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하도록 했기 때문에, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있어, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력을 소정의 제한 범위의 상한치로 한 경우에 할당 비트수가 제한 범위 내의 하한의 정수치 미만이 되는 톤에 대하여, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하기 때문에, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있어, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력을 소정의 제한 범위의 상한치로 한 경우에 할당 비트수가 0 비트가 되는 톤에 대하여, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하기 때문에, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있어, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 비트수의 할당에 사용되고 있지 않은 톤이 있는 경우, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 것에는, 송신 전력을 하한치로 한것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하기 때문에, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있어, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력이 소정의 제한범위 내의 상한치를 넘지 않는 한, 각 톤에 있어서 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 산출하는 것을 포함하고, 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 것에는 1 비트씩 가산하는 상기 추가 송신 전력의 오름순으로 잉여 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 것을 포함하기 때문에, 송신 전력을 효율적으로 배분할 수 있어, 송신 전력당의 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims

복수의 톤에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 통신 장치에 있어서,

각 톤에 있어서 정수치인 소정의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출하는 송신 전력 산출부와,

상기 송신 전력 산출부에 의해 산출된 산출 결과에 기초하여 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 송신 전력 재배분부

를 포함하는 통신 장치.
제1항에 있어서, 상기 송신 전력 재배분부는 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 소정의 제한 범위 내의 송신 전력치로 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 통신 장치.
제1항에 있어서, 상기 송신 전력 산출부는 할당 비트수가 제한되어 있는 경우, 이 제한 범위 내의 정수치의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출하는 통신 장치.
제1항에 있어서, 상기 송신 전력 산출부는 각 톤에 있어서 상기 소정의 비트수에 1 비트 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 산출함과 동시에,

상기 송신 전력 재배분부는 상기 추가 송신 전력의 오름순으로 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 통신 장치.
복수의 톤에 데이터를 할당하여 데이터 통신을 행하는 통신 방법에 있어서,

할당 비트수가 제한되어 있는 경우, 각 톤에 있어서 이 제한 범위 내의 정수치의 비트수를 송신하는 데 필요한 송신 전력을 산출하고,

상기 산출된 산출 결과에 기초하여 각 톤에 배분하는 송신 전력의 평균 송신 전력이 일정해지도록 소정의 제한 범위 내의 송신 전력치로 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 통신 방법.
제5항에 있어서, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 한 경우에 할당 비트수를 제한 범위 내의 상한의 정수치 이상 할당가능한 톤에 대하여, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고,

송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하는 통신 방법.
제5항에 있어서, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력을 소정의 제한 범위의 상한치로 한 경우에 할당 비트수가 제한 범위 내의 하한의 정수치 미만이 되는 톤에 대하여, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고,

송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하는 통신 방법.
제5항에 있어서, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력을 소정의 제한 범위의 상한치로 한 경우에 할당 비트수가 0 비트가 되는 톤에 대하여, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고,

송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하는 통신 방법.
제5항에 있어서, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 비트수의 할당에 사용되고 있지 않은 톤이 있는 경우, 그 톤의 송신 전력을 소정의 제한 범위의 하한치로 하는 것을 포함하고,

송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 송신 전력을 하한치로 한 것에 따라 평균 송신 전력에 대해 남은 잉여 송신 전력을 다른 톤에 재배분하는 것을 포함하는 통신 방법.
제6항에 있어서, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력이 소정의 제한 범위 내의 상한치를 넘지 않는 한, 각 톤에 있어서 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 산출하는 것을 포함하고,

송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는, 상기 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력의 오름순으로 잉여 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 통신 방법.
제7항에 있어서, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력이 소정의 제한 범위 내의 상한치를 넘지 않는 한, 각 톤에 있어서 소정의 비트수에 l 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 산출하는 것을 포함하고,

송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 상기 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력의 오름순으로 잉여 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 통신 방법.
제8항에 있어서, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력이 소정의 제한 범위 내의 상한치를 넘지 않는 한, 각 톤에 있어서 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 산출하는 것을 포함하고,

송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 상기 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력의 오름순으로 잉여 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 통신 방법.
제9항에 있어서, 필요한 송신 전력을 산출하는 것에는 송신 전력이 소정의 제한 범위 내의 상한치를 넘지 않는 한, 각 톤에 있어서 소정의 비트수에 1 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력을 산출하는 것을 포함하고,

송신 전력을 각 톤에 재분배하는 것에는 상기 소정의 비트수에 l 비트씩 가산하는 데 필요한 추가 송신 전력의 오름순으로 잉여 송신 전력을 각 톤에 재배분하는 통신 방법.