JP2000512443A - 時分割二重マルチキャリア伝送 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ディジタル伝送システムは、ツイストペア・ワイヤのような複数個のワイヤの組（１５１，１５５）を含み、加入者（１１０，１２０，１３０，１４０）にサービスを提供する。第１のワイヤの組（１５１）は、時分割二重マルチトーン信号ＶＤＳＬを運ぶ。本システムは、二重化信号のアップストリームおよびダウンストリーム部の伝送スペクトルを個々に選択するように配置され、それによって他のワイヤの組（１５５）によって運ばれる信号ＡＤＳＬ，ＨＤＳＬとのクロストーク干渉を最小にする。使用に際して、二重化信号のアップストリームおよびダウンストリーム部の伝送スペクトルは帯域幅が異なってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称 時分割二重マルチキャリア伝送発明の分野 本発明は、信号の転送にディジタル変調技術を使用する通信システムに関する ものである。背景技術 高ビットレート・データおよびＶＯＤ（ビデオオンデマンド）サービスのよう な広帯域幅通信サービスを加入者へ供給することへの需要が高まっている。従来 、加入者と地域電話交換機問の加入者ループはツイストペア・ケーブルを用い、 大容量中継器は交換機間で信号を転送し、交換機をサービス・プロバイダに接続 していた。広帯域サービスを配送する必要がある場合、この加入者ループはこの 配送チエーンの中で弱いリンクであると見られてきた。ツイストペア・ケーブル を大容量光ファイバまたは同軸ケーブルに置き換えると、加入者ループの性能は 改善されるが、莫大な費用がかかる。しかしながら、送信機および受信機におい て、ディジタル信号処理技術と共に離散マルチトーン変調（ＤＭＴ）のようなデ ィジタル変調技術を使用することによって、既存のツイストペア加入者ループ上 で高ビットレート伝送が可能となる。 いくつかのディジタル伝送構成は、すでに使用されている。非対称型ディジタ ル加入者回線（ＡＤＳＬ）は、ダウンストリーム（サービス・プロバイダから加 入者へ）方向に大容量チャネルを供給し、アップストリーム方向に、従来のアナ ログ音声チャネルの他に、小容量制御チャネルを供給する。高速ディジタル加入 者回線（ＨＤＳＬ）は、１つまたは２つのワイヤの組上のアップストリームおよ びダウンストリームの両方向に対称型大容量リンクを供給する。これらの両構成 は、ＤＭＴ変調を使用する。 さらに調査すると、高ビットレートでも加入者ループで実現可能であることが わかった。ビットレートが上昇すると、良質の映像サービスが供給され、供給さ れるサービスの選択肢が広がる。超高速ディジタル加入者ループ（ＶＤＳＬ）構 成が提案され、これもＤＭＴ技術を使用し、約２５Ｍｂｉｔ／ｓ程度に容量が増 加している。ＶＤＳＬは加入者ループ上で１０ＭＨｚまでのスペクトル帯域幅を 占める。ＶＤＳＬにおいては、分離されたタイムスロット中でアップストリーム およびダウンストリーム方向に伝送することによって実現される二重化を用いた 時分割多重化技術を使用することが提案されている。ＶＤＳＬは、通常、ＡＤＳ Ｌよりも短距離上で動作する。ＶＤＳＬ信号は、交換と加入者間の路上キャビネ ット部分で加入者ループと結合してもよい。 二重化を使用するＴＤＭ構成は、他の非ＴＤＭ構成との互換性が悪い。二重化 ＴＤＭ信号が他の非ＴＤＭ構成に従って変調された信号をワイヤ上で運ぶとき、 既存の構成と将来可能な構成との間の互換性が問題となる。発明の概要 本発明の第１の側面によれば、本発明のディジタル伝送システムの動作方法は 、第１のワイヤの組上で時分割二重マルチトーン信号を運び、二重化信号のアッ プストリームおよびダウンストリーム部の伝送スペクトルを個々に選択し、それ によって他のワイヤの組によって運ばれる信号とのクロストーク干渉を最小にす るように構成される。 好ましくは、二重化信号のアップストリームおよびダウンストリーム部の伝送 スペクトルは、帯域幅が異なるように構成される。 本発明において、二重化信号のアップストリーム部のスペクトルは、他のワイ ヤの組によって運ばれる信号のダウンストリーム部によって使用される周波数帯 域を回避するために選択され、それによって近端クロストーク干渉（ＮＥＸＴ） を最小にし、二重化信号のダウンストリーム部のスペクトルは、そのワイヤの組 のほぼ全許可帯域幅を占めるように選択される。 本発明において、二重化信号のアップストリーム部は、ワイヤの組のほぼ１． １ＭＨｚを超える帯域幅を占め、他のワイヤの組によって運ばれるダウンストリ ームＡＤＳＬ信号とのＮＥＸＴを最小にする。 好ましくは、本発明のマルチトーン送信機／受信機対は、第１のワイヤの組の 各端と結合され、二重化信号のアップストリームおよびダウンストリーム部の伝 送スペクトルを個々に選択するステップは、各対の送信機および受信機中のマル チトーン・サブチャネルを選択的に使用する。 本発明の他の側面によれば、本発明のディジタル伝送システムは、複数のワイ ヤの組を含み、第１のワイヤの組は時分割二重マルチトーン信号を運び、そのシ ステムは二重化信号のアップストリームおよびダウンストリーム部の伝送スペク トルを個々に選択するように配置され、それによって他のワイヤの組によって運 ばれる信号とのクロストーク干渉を最小にする。 好ましくは、マルチトーン送信機／受信機対は、第１のワイヤの組の各端と結 合され、各マルチトーン送信機／受信機対はその送信機および受信機中のマルチ トーン・サブチャネルの選択的な使用を個々に制御する制御手段を有する。 好ましくは、各送信機／受信機対は送信機の出力に第１のフィルタを有し、受 信機の入力に第２のフィルタを有する。これによって、ダウンストリームとアッ プストリームがさらに成形され、隣接マルチトーンへ／からの漏洩の影響を最小 にする。 本発明の第３の側面によれば、本発明は、ディジタル伝送システムの１端で使 用されるマルチトーン送受信機対を供給し、このマルチトーン送受信機対は、ワ イヤの組上で時分割二重マルチトーン信号を送受信するように配置され、送信機 および受信機中のマルチトーン・サブチャネルの選択的な使用を個々に制御する 制御手段を有し、それによって二重化信号のアップストリームおよびダウンスト リーム部の伝送スペクトルを個々に選択して、システム中の他のワイヤの組によ って運ばれる信号とのクロストーク干渉を最小にする。図面の簡単な説明 本発明をさらに深く理解し、実際にどのように実施されるかの一例を示すため に、添付図面を用いて本発明を説明する。 図１は、ケーブル伝送システムを示す図である。 図２は、図１のシステムで使用される異なる伝送構成への帯域幅の割り当てを 示す図である。 図３は、二重伝送を行う装置のブロック図である。 図４は、図３の機器で使用されるＤＭＴ送信機のより詳細な図である。 図５は、ＤＭＴ送信機の出力スペクトルを示す図である。発明の実施の形態 図１は、交換機１００を多数の加入者１１０，１２０，１３０，１４０へリン クするケーブル伝送システムを示す図である。ワイヤの組１５１，１５５のそれ ぞれは、加入者の特定の一人の専用となっており、交換機１００から加入者へと 延びる。典型的には、このワイヤの組は非シールド・ツイストペア・ワイヤであ る。 ケーブル伝送システムを主に制限する理由の１つは、クロストークである。第 １のケーブルに沿って通過する信号は、第１のケーブルに沿って置かれた他のケ ーブルに、ある程度、漏れることになる。クロストークの２つの主な形式は、近 端クロストーク（ＮＥＸＴ）および遠端クロストーク（ＦＥＸＴ）である。 ＮＥＸＴは、高レベルの伝送信号が第１のケーブルに印加されると発生し、隣 接したケーブルに漏洩し、原送信機からみてローカルなケーブル端に位置する隣 接ケーブルの受信機で受信される。低周波数においてはＮＥＸＴは許容されるが 、高周波数においては干渉の大きな原因となり、伝送システムの性能を厳しく制 限することになる。図１で示すように、ＮＥＸＴはケーブル・システムの両端で 発生する。 ＦＥＸＴは、伝送信号が第１のケーブルに印加されると発生し、隣接ケーブル に漏洩し、その隣接ケーブルに接続され、原送信機から見て遠い距離に位置する 受信機で受信される。ＦＥＸＴのレベルは、ケーブル長に伴って上昇するため、 システムの信号到達距離を限定する。 このケーブル長の主要部分で、このワイヤの組はケーブル束１５０の一部を形 成する。ケーブル１５０中のワイヤの組１５１、１５５の物理的に近い距離の部 分および交換機１００と加入者間のパスの第１の部分において、最も深刻なクロ ストーク問題が発生する。事前に注意して、ケーブル１５０の長さに沿ったワイ ヤの組の順番をランダムに再配列するなどして、クロストークを最小にすること はできるが、クロストークをなくすことはできない。交換機１００と加入者構内 間のパスは、交差接続点によって結合される幾つかの束によって形成される。 図１は、１加入者が、それぞれの異なる構成に従って変調される信号の送受信 を行う場合のシステムを単純化して示した図である。ここで、加入者１１０はＶ ＤＳＬ構成にしたがって変調される信号を有し、加入者１２０はＡＤＳＬ構成に 従って変調される信号を有し、加入者１３０はＨＤＳＬ構成に従って変調される 信号を有し、加入者１４０は標準ＰＯＴＳ（Plain Old Telephone Service：既 存の電話交換サービス）を有する。典型的には、これらの異なる各構成を使用す る加入者数は変化する。 交換機１００および各加入者は、この構成をサポートするための送受信機器を 有する。一例として、送信機器１０５は交換機１００中に示され、対応する受信 機器１１５は加入者１１０の構内に示される。光ファイバ・ケーブル１６５のよ うな大容量リンクは、交換機１００の送信機器１０５をサービス・プロバイダ１ ６０に結合する。送信機器１０５は、交換機１００と加入者構内間の中間路にあ る交差接続点の路上キャビネット中に置いてもよい。 図２は、図１の異なる構成の各々が、ワイヤの組上で帯域幅をどのように使用 しているかを示す図である。明確化のために、これらの構成は、非線形の周波数 目盛りを有する２つのグラフ上で示す。各構成は、図１に示すように、通常、異 なるワイヤの組上で運ばれるが、構成間のクロストークのもっともらしい効果を 考慮できるように、ここでは一緒に示す。 ＰＯＴＳは、数百Ｈｚから約４ｋＨｚまでの狭帯域幅で二重アナログ電話信号 を運ぶ。ＨＤＳＬは、対称型の構成で、典型的に同じ帯域幅を占める通常約２０ ０ｋＨｚまでのアップストリームおよびダウンストリームのトラフィックを有す る。ＡＤＳＬは、約２００ｋＨｚまでの帯域を占めるアップストリーム信号、お よび約２００ｋＨｚから１．１ＭＨｚまでの非常に広い帯域幅を占めるダウンス トリーム信号を有する非対称型の構成である。アップストリーム信号およびダウ ンストリーム信号の周波数の分離によって、ＮＥＸＴは最小になる。 二重ＶＤＳＬ構成を形成するアップストリーム信号およびダウンストリーム信 号の帯域幅は、個々に選択され、ＡＤＳＬおよびＨＤＳＬの構成に従って変調さ れる信号との干渉を最小にする。アップストリームＶＤＳＬ信号は約１．１ＭＨ ｚ以上の帯域幅を占めることが好ましい。それによってある程度のアップストリ ームの容量が犠牲となるが、アップストリームＶＤＳＬおよびダウンストリーム ＡＤＳＬ／ＨＤＳＬのために異なる周波数帯域を使用すると、確実に、各構成間 でＮＥＸＴが全くなくなる。 ダウンストリームＶＤＳＬ信号は、１０ＭＨｚまでのワイヤの組の全帯域幅を 占め、ダウンストリームの容量を最大にする。ダウンストリームＶＤＳＬとアッ プストリームＡＤＳＬ／ＨＤＳＬ（図中Ａ）間の重複は、ＮＥＸＴが許容される 低周波帯域に限定される。ダウンストリームＶＤＳＬとダウンストリームＡＤＳ Ｌは、同じ周波数帯域（図中Ｂ）を共有するが、クロストークの影響は、この周 波数帯域の低い端部のＦＥＸＴに限定される。その他の潜在的な競合は、アップ ストリームおよびダウンストリームのＶＤＳＬ（図中Ｃ）間にあるが、アップス トリームおよびダウンストリーム方向の信号を時分割で分離することによって防 止できる。さらに、全てのＶＤＳＬソースは同期をとり、それらが全て同時に送 信を行い、または同時に受信を行って、異なるＶＤＳＬワイヤの組間のＮＥＸＴ を最小する。このようにして、クロストーク干渉はそれらの構成間で最小化され る。 図３は、マルチトーン信号の二重伝送を行う送受信機器を示す図である。送受 信機器１０５および１１５は、図１の送受信機器をさらに詳細に示す図で、ワイ ヤの組１５１によって連結される。送受信機器１０５および１１５の各々は、必 要に応じてスイッチＳＷによって、ワイヤの組１５１に接続される送信チェーン ＴＸおよび受信チェーンＲＸを含む。ワイヤの組１５１の両端の送受信機器１０ ５および１１５間の切換は、ＴＤＭ二重システムで周知のように、同期がとられ る。詳細３００および３１０はチャネルに沿った２点において時間二重送信の一 例を示す図で、８個のダウンストリームシンボルおよび１個のアップストリーム シンボルによって１つのフレームが形成される。各方向に他の数のシンボルを使 用することもできる。図３に示すように送受信パスは、共通のアンチ・エイリア ス・フィルタ３２０を共有し、分離されたアンチ・エイリアス・フィルタを送受 信チェーンに挿入してもよい。 送受信機器１０５、１１５は、それぞれ制御装置３３０、３４０を含む。各制 御装置は、第１の制御信号ＣＴＲＬＭを変調器ＭＯＤに出力し、第２の制御信号 ＣＴＲＬＤを復調器ＤＥＭＯＤに出力する。変調器に供給された制御信号ＣＴＲ ＬＭは、（ｉ）使用されるマルチトーン・サブチャネルおよび（ｉｉ）そのマル チトーン・サブチャネルの各々に割り当てられるビット数を決定する。同様に、 制御信号ＣＴＲＬＤは、使用されているマルチトーン・サブチャネルおよびその マルチトーン・サブチャネルの各々に割り当てられるビット数を復調器に知らせ る。 ダウンストリーム方向の送信では、ワイヤの組１５１の一端にある送信機器１ ０５の変調器（ＭＯＤ）およびワイヤの組の他端にある受信機器１１５の復調器 （ＤＥＭＯＤ）は、対応するマルチトーン・サブチャネルを使用するように制御 される。アップストリーム方向で使用するためのマルチトーン・サブチャネルの 選択は、ダウンストリーム方向で使用されるものから独立している。受信機器１ １５中の変調器（ＭＯＤ）および送信機器１０５中の復調器（ＤＥＭＯＤ）も同 様に対応するマルチトーン・サブチャネルを使用するように制御される。 使用されるサブチャネルの特定の選択は、２つの制約がある。あるサブチャネ ルは、ダウンストリームＡＤＳＬによって使用されるサブチャネルから前もって 禁止されてもよい。二重化信号のアップストリーム部を送信する送信機およびそ れを受信する受信機は、過度のクロストーク干渉を発生させることが知られてい るため、両方ともこれらのチャネルを使用することが禁止される。送受信機器１ ０５および１１５中の制御装置３３０、３４０は、これらの禁止チャネルを永久 メモリまたはプログラマブルメモリ中に格納してもよい。 システムの立ち上げ時に、信号対雑音比（ＳＮＲ）が不十分で、データの信頼 性の高い伝送をサポートできないとき、他のサブチャネルは使用しなくてもよい 。立ち上りプロセス中、特定のサブチャネルの予測ＳＮＲは、そのサブチャネル 上で運ばれる数多くのビットを割り当てるために使用される。これは前もって知 られているものではないが、周波数に依存するＳＮＲ測定に基づいており、最悪 の場合の干渉形態を知ることによって通知される。この立ち上りプロセスの間、 受信機が使用する予定となっているサブチャネル毎のビット数の割り当てが送信 機に伝えられる。 図４は、典型的な送信機チェーンをより詳細に示す図である。同図は入力ビッ ト・ストリーム・バッファおよび符号化器、逆高速フーリエ変換ユニット、シリ アルフォーマッティングユニット（Ｐ／Ｓ）、ディジタル−アナログ変換器（Ｄ ＡＣ）、および出力ローパス・フィルタ（ＬＰＦ）を含んでいる。このような構 成中で、データ・レートＲｂｐｓの入力ビット・ストリームは、このバッファに よってＴ_bビットのブロックにバッファリングされる。ここで、Ｔ_bは変調器シン ボル毎の入力ビットの総数である。Ｔ_bは、ＤＭＴ変調器のデータレートおよび シンボル期間（Ｔ）の積で与えられる。これらのＴ_bビットは、サブチャネル中 で分割され、各々はｂ_iビットを有する。 各Ｎ_sサブチャネルに対ずるこれらのｂ_iビットは、各サブチャネル毎に、ＤＭ Ｔ符号化器中で複素サブシンボルＳ_iに翻訳される。各サブチャネルは、２^biが 可能なＱＡＭシンボル状態を有している。この２Ｎ_s点ＩＦＦＴユニットは、Ｎ_s サブシンボルを１組のＮ実数時間領域サンプル、Ｘ_n,tに合成する。ここで、ｎ ＝１...Ｎの整数であり、ｔはサンプル時間を示す。これらのＮサンプルは、続 いて、ディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）に印加される（シリアル型）。こ のディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）は、ＤＭＴ変調器のサンプリング・レ ートであるＮ／Ｔレートでサンプリングを行い、ＤＭＴ変調器用のシンボルを生 成する。ＤＡＣの出力は、各々がＮ時間領域サンプルから形成されるＤＭＴシン ボルが連続した連続時間変調シンボルｘ（ｔ）となる。 図４中の記号は以下の通りである。 図４のＤＭＴ送信機の理想的な出力スペクトルを図５に示す。このサブチャネ ルの中心は、Ｆｉ＝ｉ／Ｔである。 実際、一部のエネルギは、sin(f-Fc)/(f-Fc)の関係に従って、サブチャネルか ら漏洩する。ここで、Fcは該当するＤＭＴサブチャネル周波数である。国際特許 出願番号ＰＣＴ／ＧＢ９６／０２００８で詳細に示されている改良技術を使用す ると、この漏洩を減少できる。 サブチャネルからのエネルギ漏洩の影響を減少する他の方法は、送信機および 受信機中で追加のフィルタを使用することである。再度、図３を参照すると、フ ィルタ３５１は、送信機のＤＡＣポートと結合されており、フィルタ３５２は、 受信機のＡＤＣポートに結合されている。同様のフィルタ３５３，３５４は、ワ イヤの組１５１の他端にある受信機器１１５に示される。これらのフィルタは、 送信機および受信機の帯域幅をさらに成形する。送信機フィルタ３５１，３５４ は、隣接した帯域信号を送信する際の漏洩を最小にする。受信機フィルタ３５２ ，３５３は、隣接した帯域から所望の帯域への信号の漏洩の影響を減少させる。 二重ＶＤＳＬシステムおよびＡＤＳＬ構成の電力スペクトル密度は、同じであ ることが好ましい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第１のワイヤの組上で時分割二重マルチトーン信号を運び、二重化信号の アップストリームおよびダウンストリーム部の伝送スペクトルを個々に選択し、 それによって他のワイヤの組によって運ばれる信号とのクロストーク干渉を最小 にすることを特徴とするディジタル伝送システムの動作方法。 ２． 請求項１記載の方法において： 二重化信号のアップストリームおよびダウンストリーム部の伝送スペクトルは 、帯域幅が異なることを特徴とするディジタル伝送システムの動作方法。 ３． 請求項１または２記載の方法において： 二重化信号のアップストリーム部のスペクトルは、他のワイヤの組によって運 ばれる信号のダウンストリーム部によって使用される周波数帯域を回避するため に選択され、それによって近端クロストーク干渉（ＮＥＸＴ）を最小にし、二重 化信号のダウンストリーム部のスペクトルは、そのワイヤの組のほぼ全許可帯域 幅を占めるように選択されることを特徴とするディジタル伝送システムの動作方 法。 ４． 請求項３記載の方法において： 二重化信号のアップストリーム部は、ワイヤの組のほぼ１．１ＭＨｚを超える 帯域幅を占め、他のワイヤの組によって運ばれるダウンストリームＡＤＳＬ信号 とのＮＥＸＴを最小にすることを特徴とするディジタル伝送システムの動作方法 。 ５． 前記の請求項のいずれかに記載の方法において： マルチトーン送信機／受信機対は、第１のワイヤの組の各端と結合され、二重 化信号のアップストリームおよびダウンストリーム部の伝送スペクトルを個々に 選択するステップは、各対の送信機および受信機中のマルチトーン・サブチャネ ルを選択的に使用することを特徴とするディジタル伝送システムの動作方法。 ６． 複数のワイヤの組を含み、第１のワイヤの組は時分割二重マルチトーン信 号を運び、そのシステムは二重化信号のアップストリームおよびダウンストリー ム部の伝送スペクトルを個々に選択するように配置され、それによって他のワイ ヤの組によって運ばれる信号とのクロストーク干渉を最小にすることを特徴とす るディジタル伝送システム。 ７． 請求項６記載のシステムにおいて： マルチトーン送信機／受信機対は、第１のワイヤの組の各端と結合され、各マ ルチトーン送信機／受信機対はその送信機および受信機中のマルチトーン・サブ チャネルの選択的な使用を個々に制御する制御手段を有することを特徴とするデ ィジタル伝送システム。 ８． 請求項７記載のシステムにおいて： 各送信機／受信機対は送信機の出力に第１のフィルタを有し、受信機の入力に 第２のフィルタを有することを特徴とするディジタル伝送システム。 ９． 請求項６〜８のいずれか１つに記載のシステムにおいて、ワイヤの組はツ イストペア・ワイヤを含むことを特徴とするディジタル伝送システム。 １０． ディジタル伝送システムの一端で使用され、ワイヤの組上で時分割二重 マルチトーン信号を送受信するように配置され、送信機および受信機中のマルチ トーン・サブチャネルの選択的な使用を個々に制御する制御手段を有し、それに よって二重化信号のアップストリームおよびダウンストリーム部の伝送スペクト ルを個々に選択して、システム中の他のワイヤの組によって運ばれる信号とのク ロストーク干渉を最小にすることを特徴とするマルチトーン送受信機対。 １１． ツイストペアの加入者ループ上の加入者に広帯域サービスを供給し、請 求項６〜１０のいずれか１つに記載のシステムまたは送信機／受信機対を組み込 んだことを特徴とする通信ネットワーク。