JPH1075277A - データ伝送方法及び装置 - Google Patents

データ伝送方法及び装置

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JPH1075277A
JPH1075277A JP9112065A JP11206597A JPH1075277A JP H1075277 A JPH1075277 A JP H1075277A JP 9112065 A JP9112065 A JP 9112065A JP 11206597 A JP11206597 A JP 11206597A JP H1075277 A JPH1075277 A JP H1075277A
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    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40Circuits
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードウェアの複雑さを最小限とすると共に
多数のクライアントに対して可変伝送速度を実現する。 【解決手段】 多数のクライアントとサーバとの間で送
信及び受信の速度を選択できかつ容易に適応可能な方法
及び装置である。サーバからクライアントへ同報通信信
号が送信又は受信され、個々においては複合信号の小さ
な部分のみを受信又は送信するだけでよい。具体的に
は、離散マルチプル・トーン・コードを用いることによ
りクライアントに対して容易に適応可能でかつ選択され
た伝送速度を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、離散的マルチプル
・トーン(DMT)・コードを用いることにより、ハー
ドウェアの複雑さを最小限とすると共にサーバから多数
のクライアントに対して可変速度伝送を行う方法及び装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】マルチメディア広帯域通信環境(例え
ば、多数ユーザのためのビデオ・オン・デマンド等)に
おいては、1つのサーバが多くのクライアントのために
稼働することができる。別々のクライアントが、異なる
通信速度を望む場合がある。この場合の問題は、効率的
かつ経済的にこのような可変速度サービスを行う方法で
ある。本発明に関連する背景技術は、次の文献に記載さ
れている。
【0003】米国特許第5243629号は、信号を複
数のクラスに分割して各クラスをサブチャネルへ変調す
る方法を示す。この文献は、クライアントに対して容易
に適応可能でかつ選択的な伝送受信速度を提供する方法
を教示していない。
【0004】米国特許第5272724号は、送信器と
受信器との間で広帯域信号のタイミング同期を得る方法
を示す。この文献は、クライアントに対して容易に適応
可能でかつ選択的な伝送受信速度を提供するために離散
的マルチプル・トーン・コードを用いる方法を教示して
いない。
【0005】米国特許第4206462号は、副搬送波
をもつ搬送波を変調する方法を示す。この文献も、クラ
イアントに対して容易に適応可能でかつ選択的な伝送受
信速度を提供するために離散的マルチプル・トーン・コ
ードを用いる方法を教示していない。
【0006】米国特許第4701945号は、搬送波の
周波数変調により搬送波信号上にコード化された副搬送
波信号を発生する方法を示す。この文献も、クライアン
トに対して容易に適応可能でかつ選択的な伝送受信速度
を提供するために離散的マルチプル・トーン・コードを
用いる方法を教示していない。
【0007】米国特許第5301054号は、光ファイ
バ上でのAM−VSBビデオ信号の伝送を示す。この文
献も、クライアントに対して容易に適応可能でかつ選択
的な伝送受信速度を提供するために離散的マルチプル・
トーン・コードを用いる方法を教示していない。
【0008】米国特許第5418785号は、単一の光
ファイバによるトークン・リング・ネットワーク上での
副搬送波多重化(SCM)の方法を示す。この文献も、
クライアントに対して容易に適応可能でかつ選択的な伝
送受信速度を提供するために離散的マルチプル・トーン
・コードを用いる方法を教示していない。
【0009】米国特許第5416767号は、比較的低
い記号速度において搬送波の多重化周波数を変調するこ
とによりデータを伝送する方法を示す。この文献も、ク
ライアントに対して容易に適応可能でかつ選択的な伝送
受信速度を提供するために離散的マルチプル・トーン・
コードを用いる方法を教示していない。
【0010】米国特許第5274629号は、時間−周
波数インタレース及び同位相復調によりデジタル・デー
タを同報通信する方法を示す。この文献も、クライアン
トに対して容易に適応可能でかつ選択的な伝送受信速度
を提供するために離散的マルチプル・トーン・コードを
用いる方法を教示していない。
【0011】米国特許第5307376号は、時間−周
波数インタレースされたデジタル・データを同位相復調
するための装置を示す。この文献も、クライアントに対
して容易に適応可能でかつ選択的な伝送受信速度を提供
するために離散的マルチプル・トーン・コードを用いる
方法を教示していない。
【0012】米国特許第5381459号は、ケーブル
・テレビ・ネットワーク上で無線電話信号を分配するシ
ステムを示す。この文献も、クライアントに対して容易
に適応可能でかつ選択的な伝送受信速度を提供するため
に離散的マルチプル・トーン・コードを用いる方法を教
示していない。
【0013】IBM Technical Disclosure Bulletin, Vo
l. 33, No. 9, pp. 218-221, February 1991は、光学的
副搬送波の多重化に基づく多重アクセス・ネットワーク
を構築する方法を記載している。この文献も、クライア
ントに対して容易に適応可能でかつ選択的な伝送受信速
度を提供するために離散的マルチプル・トーン・コード
を用いる方法を教示していない。
【0014】欧州特許WO90/12467は、任意の
伝搬時間を有する複数のデジタル・サブチャネルを介し
てデジタル広帯域信号を伝送する方法を示す。この文献
も、クライアントに対して容易に適応可能でかつ選択的
な伝送受信速度を提供するために離散的マルチプル・ト
ーン・コードを用いる方法を教示していない。
【0015】米国特許第4881241号は、一連の変
調記号を得るために冗長コードを用いてバイナリ・ワー
ドの形のデータをコード化する方法、及び、複数のサブ
チャネルにおいてその記号を伝送することを示す。この
文献も、クライアントに対して容易に適応可能でかつ選
択的な伝送受信速度を提供するために離散的マルチプル
・トーン・コードを用いる方法を教示していない。
【0016】米国特許第5170413号は、移動型通
信ユニットと多数のベース・サイトとの間で相対的に高
い信頼性のある信号パスを選択する方法を示す。この文
献も、クライアントに対して容易に適応可能でかつ選択
的な伝送受信速度を提供するために離散的マルチプル・
トーン・コードを用いる方法を教示していない。
【0017】本願発明者の一人であるAntonio Ruizによ
る博士学位論文は、離散フーリエ変換(DFT)を用い
たコード化変調方式の直交及び並行チャネルの具現化の
理論を開示する(後記の参照文献I)。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、最小
限のハードウェアの複雑さにおいて、多数のクライアン
トに対する可変伝送速度を実現することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、ハードウェア
の複雑さを低減すると共に可変速度サービスを提供する
ために、離散的マルチプル・トーン(DMT:Discrete
Multiple Tone)・コードを利用する。
【0020】具体的には、本発明は、全てのサブチャネ
ルについて用いられる1つのタイプの整数個のモジュー
ルを可能とする。そして、各クライアントは、そのよう
な整数個のサブチャネルを割り当てられる。本発明にお
ける期間モジュールは、zポイントIDFT/DFT変
調器と称される。本発明の実施例では、z=4である。
しかしながら、zの値の範囲は任意とすることができ
る。本発明を実施化する構成要素としては、極めて単純
で標準的なモジュールのみを必要とする。各クライアン
トは、複雑なNポイントIDFT変調を実施化する必要
はなく、はるかに単純な乗算器をもつIDFT変調を必
要とするのみである。通信帯域幅の割当ては、極めてフ
レキシブルである。
【0021】従って、本発明は、サーバと複数のクライ
アントとの間でデータを伝送する方法及び装置を提供す
る。各クライアントは、サーバから伝送された複合信号
から選択された信号を抽出する。そして各クライアント
は、共有媒体上でクライアントからサーバへ伝送される
複合信号の一部を提供することができる。本発明によれ
ば、共有媒体の利用可能な帯域幅が多数のサブチャネル
へと分割され、各々が最小の基本帯域幅を有する。そし
て、各々のクライアントに必要なサブチャネルの数が決
定される。zポイントIDFTは、各クライアントから
そして各クライアントへ伝送されるデータ・シーケンス
の各サブチャネルへ適用され、zは2の倍数でありかつ
最小基本帯域幅の関数である。そして、後者の適用によ
り、データ・シーケンスの各サブチャネルについて複数
の係数が得られる。データ・シーケンスの全てのサブチ
ャネルについてのzポイントIDFTの出力の対応する
係数を互いに乗算することにより、各サブチャネルにつ
いての積が得られる。サブチャネルについての積を互い
に加算することにより、共有媒体上で伝送される複合信
号が得られる。いずれのクライアントも、適宜のDFT
を適用することによりそして適宜の乗算ブロックによ
り、複合信号から多数のサブチャネルを選択することが
できる。
【0022】
【発明の実施の形態】図1は、本発明を実施するために
用いられるシステム構成を示す図である。サーバ10
は、送信器20及び受信器7を有する。送信器は、エン
コーダ6及びNポイント逆離散フーリエ変換(IDF
T)変調器8を有する。図1には、変調器8−1〜8−
Wまでが示されている。受信器の実質的構成要素は、デ
コーダ71及び離散フーリエ変換(DFT)復調器72
である。図1には、共有媒体5D及び5Uも示されてい
る。5Dは、サーバからのダウンストリーム信号を伝送
するために用いられる。一方、5Uは、クライアント場
所(1−1〜1−W)からサーバへのアップストリーム
信号を伝送するために用いられる。サーバと同様に、各
クライアント場所も受信器、エンコーダ、及びIDFT
/DFT変調器を有する。しかしながら、各クライアン
トの変調器は、そのクライアントの必要とするサブチャ
ネルの数に依存する整数個のモジュールを用いている。
各サブチャネルは、一定の帯域幅λbである。図2を参
照されたい。
【0023】図3は、W個のクライアントの中での帯域
幅λcの割当てを示す図である。ここで、
【数1】
【0024】である。例えば、場所1-1におけるクラ
イアント1が2個の音声チャネルを必要とする場合、ク
ライアント1は2個のサブチャネルを割り当てられるこ
とになる。この場合、クライアント1は、その端末にお
いて2個のzポイントIDFT/DFTハードウェア・
モジュールを有することになる。図3を参照すると、ク
ライアント1に割り当てられた帯域幅は、k1λbと表さ
れる。ここで、λbは、クライアントへ割り当て可能な
最小のサブチャネル帯域幅である。他のいずれのクライ
アントも、最小サブチャネル帯域幅の整数倍を割り当て
られることが可能である。図3は、W個の残りのクライ
アントへ割り当てられる帯域幅も示しており、各クライ
アントxは帯域幅kx×λbを有し、kxは、場所1-xに
おけるクライアントxに割り当てられたサブチャネルの
数である。
【0025】図2は、本発明の全体的オペレーションを
説明する図である。前述のようにクライアント1は、信
号X(bk)及びX(bk+1)を伝送するために2個の音
声チャネルを要求している。各信号は、1つのzポイン
トIDFTモジュールへ割り当てられる。また、上記2
つの信号は、実際にはエンコーダ6からのデジタル信号
である。エンコーダは、クライアントからのデジタル信
号を複合サブ記号X(bk)、X(bk+1)、...、X(b
k+(b−1))へとマッピングするハードウェア装置で
ある。ここで、各複合サブ記号は、離散マルチプル・ト
ーン(DMT)・コードにおける個々のトーンの振幅と位
相を表す。なぜなら、このマッピング関数は、よく知ら
れた離散マルチプル・トーン・コード等の周波数指定コ
ード化関数だからである。このエンコーダは、VLSI
チップ上で実施化される。その後、X(bk)等の周波数
指定コード化記号は、zポイントIDFT変調器へ適用
される。この変調器の出力は、次の通りである。
【0026】
【数2】
【0027】例えば、各サブチャネルにおいてz=4を
用いると、クライアント1については、出力IDFT
(X(bk))及びIDFT(X(bk+1))に対してそれぞ
れla0及びla1が乗算される。ここで、zはIDF
T標準モジュール内で用いられるポイントの数を表す。
さらにここで、
【数3】
【0028】である。
【0029】その後、9-1に関して上記で得られる2
つの積は互いに加算され、さらに9-2から9-Wまでに
関する出力と合計器90により加算される。そして、合
計器の出力が複合信号x(n)であり、その後この複合信
号は共有媒体5Uを介してサーバ10へ伝送される。図
1を参照されたい。
【0030】サーバからダウンストリームを発生すると
き、共有媒体5Dを介してクライアント1からクライア
ントWまでの全てに対して複合信号が伝送される。例え
ば、クライアント1については2個のサブチャネルを有
し、かつ各サブチャネルは複合信号中のNポイントから
zポイント(この場合、4ポイント)を選択する。図1
を参照されたい。各サブチャネルにおけるこれらの選択
の技術は、周知の技術である。この例では、複合ダウン
ストリーム信号が256ポイントを有する。
【0031】各クライアントの受信器において、逆のオ
ペレーションである離散フーリエ変換(DFT)を通して
復調を実行する。その後、DFT出力がデコードされる
ことにより、各受信器に対して宛てられた複合信号から
対応する情報を取得する。ここで、図示のように、サー
バがW個のクライアントのために稼働すると仮定する。
上記の方法は、次の例のように示すことができる。 1.チャネル帯域幅を、例えば次のように決定する。
【数4】λc=4Mbps 2.基本サブチャネル帯域幅(すなわち、そのクライア
ントにおける基本サービス速度)を、例えば次のように
決定する
【数5】λb=64kbps そして、
【数6】λc/λb=64 により64個のサブチャネルを与えることができる。 3.各サブチャネルにおいてデータを送信するために、
zポイントIDFT/DFT変調器で用いられるzにつ
いての値を選択する(例えば、z=4)。このzの値
は、NポイントIDFT/DFTによる変調/復調の長
さを決定するために用いられる。図2は、小さいzポイ
ントIDFT出力信号を組み合わせて複合NポイントI
DFT出力信号を発生する方法を示している。 4.各クライアントの通信速度は、全体のチャネル帯域
幅を超えない限り、λbの任意の倍数とすることができ
る。例えば、仮にいずれのクライアントも基本サービス
速度を選択するならば、このチャネルは、同時に64個
のクライアントに対して与えることができる。あるクラ
イアントが、そのサービス速度として、
【数7】λs=128kbps を選択するならば、そのクライアントは8ポイントID
FT変調が必要となる。これは、2個の4ポイントID
FT標準変調器(モジュール)の基本構成ブロックから
実施することができる。
【0032】次に、複雑なNポイントIDFT変調関数
を、それほど複雑でないzポイントIDFT変調関数へ
と落とすための方法を簡単に説明する。後者は、各クラ
イアントへ割り当てられたサブチャネル内の個々の信号
を導出するために用いられる。NポイントIDFTは、
次のように表記することができる。
【数8】
【0033】説明を簡単にするために、Nは、2の整数
乗であると仮定する。Nがzの整数乗となるように、常
に「0」のシーケンスを充てることができる。Nが偶数
であるので、X(k)を2つのN/2ポイントのシーケン
スへ分割することにより、x(n)を演算することができ
る。2つのシーケンスは、X(k)中の偶数番目のポイン
ト及びX(k)中の奇数番目のポイントからなる。適宜の
置換と再配列を用いて、次の結果を得ることができる。
【数9】x(n)=lx1(n)+lmx2(n) ここで、x1(n)及びx2(n)は、それぞれ偶数番目と奇
数番目のシーケンスのN/2ポイントIDFTであり、
かつ、
【数10】
【0034】である。
【0035】結果的に、シーケンスの偶数番目のポイン
トと奇数番目のポイントへと演算を分割し続けることが
でき、最終的にこれらはzポイントのシーケンス(すな
わち、本発明の基本IDFTモジュール)となる。置換
と再配列とを用いて、図2に示した次の係数、la0
a1、...、la(b-1)を得る。ここで、
【数11】B=Nz=2a である。
【0036】上記のアルゴリズムは、異なるサイズのI
DFTブロックの任意の組合せに対して容易に適用する
ことができる。
【0037】本発明は、エンコーダ/デコーダ及びDF
T/IDFT変調器(モジュール)を具現化したVLS
Iチップを有するボードを追加することにより、クライ
アント及びサーバのそれぞれの場所において実施するこ
とができる。
【0038】参考文献 1.Antonio Ruizによる「Frequency-Designed Coded M
odulation For Channels With Intersymbol Interferen
ce」(1989年、スタンフォード大学博士学位論文) 2.A. V. Oppenheim及びR. W. Schaferによる「Digita
l Signal Processing」(Prentice-Hall(Englewood Clif
fs, NJ, 1975年))
【0039】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0040】(1)サーバと複数のクライアントとの間
でデータを伝送する方法であって、a)前記クライアン
トと前記サーバとの間の共有媒体の使用可能な帯域幅
を、最小基本帯域幅を各々有するサブチャネルの全体個
数へと分割するステップと、b)前記共有媒体を介して
データ・シーケンスを送信又は受信するために前記クラ
イアントの各々において必要なサブチャネルの数を決定
するステップと、c)zが2の倍数でありかつ前記最小
基本帯域幅の関数であり、前記データ・シーケンスの各
サブチャネルについての複数の係数が得られる場合に、
前記クライアントの各々から又は前記クライアントの各
々への前記データ・シーケンスの各サブチャネルに対し
てzポイントIDFTを適用するステップと、d)各サ
ブチャネルについての積を得るために、前記データ・シ
ーケンスの全てのサブチャネルについて前記zポイント
IDFTの出力に対して対応する前記係数を乗算するス
テップと、e)いずれの前記クライアントも、適宜のD
FTを適用することにより前記複合信号から前記ステッ
プb)で決定された前記選択されたサブチャネルの数を
選択することができ、かつ、いずれの前記クライアント
も前記選択されたサブチャネルを受信することができる
とき、前記共有媒体上で伝送される複合信号を得るため
に前記サブチャネルについての前記積を合計するステッ
プとを含むデータ伝送方法。 (2)サーバと複数のクライアントとの間でデータを伝
送する装置であって、a)前記クライアントと前記サー
バとの間の共有媒体の使用可能な帯域幅を、最小基本帯
域幅を各々有するサブチャネルの全体個数へと分割する
手段と、b)前記共有媒体を介してデータ・シーケンス
を送信又は受信するために前記クライアントの各々にお
いて必要なサブチャネルの数を決定する手段と、c)z
が2の倍数でありかつ前記最小基本帯域幅の関数であ
り、前記データ・シーケンスの各サブチャネルについて
の複数の係数が得られる場合に、前記クライアントの各
々から又は前記クライアントの各々への前記データ・シ
ーケンスの各サブチャネルに対してzポイントIDFT
を適用する手段と、d)各サブチャネルについての積を
得るために、前記データ・シーケンスの全てのサブチャ
ネルについて前記zポイントIDFTの出力に対して対
応する前記係数を乗算する手段と、e)いずれの前記ク
ライアントも、適宜のDFTを適用することにより前記
複合信号から前記手段b)で決定された前記選択された
サブチャネルの数を選択することができ、かつ、いずれ
の前記クライアントも前記選択されたサブチャネルを受
信することができるとき、前記共有媒体上で伝送される
複合信号を得るために前記サブチャネルについての前記
積を合計する手段とを有するデータ伝送装置。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるネットワーク・システム構成を示
す概略図である。
【図2】本発明の実施するIDFT/DFT(逆離散フ
ーリエ変換/離散フーリエ変換)モジュールの使用をさ
らに具体的に示す図である。
【図3】多数のクライアントの各々に対する整数個のサ
ブチャネルの割当てを概略的に示す図である。
【符号の説明】
5D、5U 共有媒体 6 エンコーダ 7 受信器 8 NポイントDFT変調器 10 サーバ 20 送信器 54 複合信号 71 デコーダ 72 DFT 90 合計器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・ピー・モンティ アメリカ合衆国27613、ノース・カロライ ナ州、ラレイ、スプリングクリーク・コー ブ、ナンバートゥエンティワン 6212 (72)発明者 アントニオ・ルイズ アメリカ合衆国10598、ニューヨーク州、 ヨークタウン・ハイツ、アーバー・レーン 3160

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サーバと複数のクライアントとの間でデー
    タを伝送する方法であって、 a)前記クライアントと前記サーバとの間の共有媒体の
    使用可能な帯域幅を、最小基本帯域幅を各々有するサブ
    チャネルの全体個数へと分割するステップと、 b)前記共有媒体を介してデータ・シーケンスを送信又
    は受信するために前記クライアントの各々において必要
    なサブチャネルの数を決定するステップと、 c)zが2の倍数でありかつ前記最小基本帯域幅の関数
    であり、前記データ・シーケンスの各サブチャネルにつ
    いての複数の係数が得られる場合に、前記クライアント
    の各々から又は前記クライアントの各々への前記データ
    ・シーケンスの各サブチャネルに対してzポイントID
    FTを適用するステップと、 d)各サブチャネルについての積を得るために、前記デ
    ータ・シーケンスの全てのサブチャネルについて前記z
    ポイントIDFTの出力に対して対応する前記係数を乗
    算するステップと、 e)いずれの前記クライアントも、適宜のDFTを適用
    することにより前記複合信号から前記ステップb)で決
    定された前記選択されたサブチャネルの数を選択するこ
    とができ、かつ、いずれの前記クライアントも前記選択
    されたサブチャネルを受信することができるとき、前記
    共有媒体上で伝送される複合信号を得るために前記サブ
    チャネルについての前記積を合計するステップとを含む
    データ伝送方法。
  2. 【請求項2】サーバと複数のクライアントとの間でデー
    タを伝送する装置であって、 a)前記クライアントと前記サーバとの間の共有媒体の
    使用可能な帯域幅を、最小基本帯域幅を各々有するサブ
    チャネルの全体個数へと分割する手段と、 b)前記共有媒体を介してデータ・シーケンスを送信又
    は受信するために前記クライアントの各々において必要
    なサブチャネルの数を決定する手段と、 c)zが2の倍数でありかつ前記最小基本帯域幅の関数
    であり、前記データ・シーケンスの各サブチャネルにつ
    いての複数の係数が得られる場合に、前記クライアント
    の各々から又は前記クライアントの各々への前記データ
    ・シーケンスの各サブチャネルに対してzポイントID
    FTを適用する手段と、 d)各サブチャネルについての積を得るために、前記デ
    ータ・シーケンスの全てのサブチャネルについて前記z
    ポイントIDFTの出力に対して対応する前記係数を乗
    算する手段と、 e)いずれの前記クライアントも、適宜のDFTを適用
    することにより前記複合信号から前記手段b)で決定さ
    れた前記選択されたサブチャネルの数を選択することが
    でき、かつ、いずれの前記クライアントも前記選択され
    たサブチャネルを受信することができるとき、前記共有
    媒体上で伝送される複合信号を得るために前記サブチャ
    ネルについての前記積を合計する手段とを有するデータ
    伝送装置。
JP11206597A 1996-05-08 1997-04-30 データ伝送方法及び装置 Expired - Fee Related JP3180053B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/643,443 US5666383A (en) 1996-05-08 1996-05-08 Variable rate discrete multiple tone bidirectional transmission
US08/643443 1996-05-08

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