JPH11289403A - デジタル加入者線伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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において、比較的高速な通
信速度を保ちながら、伝送装置内の信号処理に要するハ
ードウエアを大幅に削減した加入者線伝送システムを提
供することを目的とする。 【解決手段】 電話回線を高速データ通信回線としても
利用するデジタル加入者線伝送システムにおいて、周波
数多重した複数の搬送波をそれぞれ直交振幅変調した変
調信号の時間軸上の付加データ長を可変とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。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。

【０００２】

【従来の技術】以下、図を参照しながら従来の技術を説
明する。図５はスプリッタレスＡＤＳＬシステムを示し
ている。図中の符号は、１０は１対のより対線ケーブル
（以下、銅線ケーブル）、２０は収容局、３０は加入者
宅を示している。 ［１］ｘＤＳＬ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
(Digital subscriber line) が知られている。ｘＤＳＬ
は、変復調技術の１つであり、以下に述べるようないく
つかの伝送技術の総称である。

【０００３】ｘＤＳＬには、大きく分けて、加入者宅か
ら収容局（上り）と収容局から加入者宅（下り）への通
信速度が等しい対称速度型のものと、通信速度が等しく
ない非対称速度型のものとがある。対称速度型のｘＤＳ
Ｌとしては、２対の銅線ケーブルを使用して1.5M〜2Mビ
ット／秒の対称速度を実現するＨＤＳＬ(high bit rate
DSL) が代表的である。このほかには、ＳＤＳＬ(singl
e line DSLまたはsymmetric DSL)やＩＤＳＬ(ISDNDSL)
と呼ばれる技術が知られている。

【０００４】一方、非対称速度型のｘＤＳＬとしては、
ＡＤＳＬ(asymmetric DSL)やＶＤＳＬ(very high bit r
ate DSL)が知られている。両者とも1 対の銅線ケーブル
を用いるもので、ＡＤＳＬは上り数十ｋビット／秒〜１
Ｍビット／秒程度、下り１．５Ｍビット／秒〜８Ｍビッ
ト／秒程度の通信速度を実現する。ＶＤＳＬは、上り数
十ｋビット／秒〜１Ｍビット／秒程度、下り１．５Ｍビ
ット／秒〜８Ｍビット／秒程度とされている。

【０００５】ＳＤＳＬ，ＡＤＳＬ，ＶＤＳＬなどのｘＤ
ＳＬ技術では、高速通信と電話を同時に利用するため、
送信信号の中から音声成分とデータ成分とを分離するス
プリッタが必要である。スプリッタは、音声信号を運ぶ
４ｋＨｚ以下の周波数成分と、データ信号の変調に使用
されている高周波数成分とを分離するものである。 ［２］スプリッタレス型ＡＤＳＬシステムの説明 さらに、このスプリッタを用いないｘＤＳＬを実現する
技術についての検討もなされている。以下は、Ｇ．ｌｉ
ｔｅと呼称される、スプリッタを用いないスプリッタレ
ス型(splitterless)ＡＤＳＬ伝送システムの例を説明す
る。

【０００６】図５には、スプリッタレス型ＡＤＳＬ伝送
システムが示されている。既設の銅線ケーブル10を介し
て、収容局20は加入者宅30と接続されている。加入者宅
30の電話機300 は、アナログインタフェース部301 、変
復調等を行う信号処理部302 、デジタル信号インタフェ
ース部303 を介して上記マルチメディアサービスを利用
するデータ端末304 、および少なくとも信号処理部302
の動作制御を行う制御部305 、そしてトランス306 とか
らなるデータ通信系と並列に接続されており、収容局20
の交換機200 を介して、既存の公衆電話網209 にアクセ
スすることができる。

【０００７】収容局20では、加入者宅30に対応するデー
タ通信系、すなわち、マルチメディア型サービスを提供
する外部ネットワークと接続するためのデジタルインタ
フェース部201 、変復調などを行う信号処理部202 、ア
ナログインタフェース部203、トランス204 、そして制
御部205 等を有している。交換機200 は、上記データ通
信系と並列に銅線ケーブル10と接続されており、スプリ
ッタ206 を備えている。上記外部ネットワークは、例え
ばインターネット208 などのデータネットワークであ
る。

【０００８】図６は、ＤＭＴ方式のスペクトラムを示す
図である。ＡＤＳＬを始めとするｘＤＳＬ伝送システム
においては、変復調方式として「２Ｂ１Ｑ」(2 binary
1 quarternary)、「ＣＡＰ」(carrierless amplitude)
、「ＤＭＴ」(discrete multi-tone) の３つが知られ
ている。中でも、ＤＭＴ方式は米国規格協会(ANSI)によ
って標準化仕様Ｔ１−４１３に採用された技術であり、
今後は広く普及することが見込まれている。

【０００９】図６に示すように、ＤＭＴ方式は２５６本
の搬送波を用いて直交振幅変調(QAM: quadrature ampli
tude modulation) を行う。ＡＤＳＬの場合、１本の搬
送波が使用する周波数帯域幅は４ｋＨｚである。複数の
搬送波をＱＡＭ変復調する手法には、フーリエ変換を用
いている。また、ＤＭＴ方式では、変調するデータ量を
４ｋＨｚの帯域毎に割り当てるので、雑音や歪みの影響
の大きい周波数帯域に割り当てるデータ量を抑制するこ
とができる。したがって、伝送路の雑音や歪みの状態に
合わせて、柔軟に通信を継続させ得るものである。

【００１０】ところで、上述のようなスプリッタレス構
成のＡＤＳＬ伝送システムにおいては、スプリッタ（Ｐ
ＯＴＳとの帯域分離用フィルタ）を有さない回線トポロ
ジであるため、従来のアナログ電話機のオフフックやオ
ンフック、又はリンガーなど、電話機の状態変化による
影響をデータ通信系が直接受けるものである。このよう
な状況（状態変化）が断続して発生すると、回線のイン
ピーダンスが急激に変化することによって、データ系の
通信に重大な影響を与えてしまう。 ［３］信号処理部の構成 図７は、従来のＡＤＳＬ伝送システムの信号処理部を示
す図である。同図には、従来のＡＤＳＬ伝送システムの
信号処理部とその周辺回路の機能ブロックが図示されて
いる。図中の符号はそれぞれ、901 ，913 はそれぞれデ
ジタルインタフェース部に相当する送信／受信インタフ
ェース部(INF) 、902 は誤り訂正／多重化機能部(CON
S)、903 逆高速フーリエ変換機能部(IFFT)、904 は送信
用伝送帯域フィルタ(FIL) 、905 デジタル／アナログ変
換器(DAC) 、906 はドライバ回路(DRV) 、907 はトラン
ス(TRANS) 、908 はレシーバ回路(REC) 、909 は受信用
伝送帯域フィルタ(FIL) 、910 はアダプティブ時間領域
線路等化器(adaptive TEQ)、911 は高速フーリエ変換機
能部(FFT) 、912 は周波数領域等化器(FEQ) 、を示して
いる。

【００１１】ＤＭＴ方式では、送信信号シンボル内の最
後のサンプルとその前の所定数(Ncp) のデータを前記シ
ンボルの先頭に付加して、送信側の無信号区間に前もっ
て送る処理を行う。この処理は、サイクリックプレフィ
クス(Cyclic Prefix) と呼ばれ、このときの付加データ
のデータ長をサイクリックプレフィックス数Ncp で表
し、フーリエ変換FFT を施すべきデータの単位である送
信信号シンボルのデータ長をNdと表す。

【００１２】従来のＤＭＴ方式では、送信信号１シンボ
ル当たりのサイクリックプレフィックス数Ncp は無信号
区間のデータ長Ngt と等しい所定の値で予め固定的に設
定されていた。送信信号１シンボル当たりのサイクリッ
クプレフィックス数Ncp は、次のような観点から決定さ
れる。下式は、伝送容量の効率BPを求める式である。

【００１３】

【数１】 ここで、Ncp が小さいほど伝送効率BPは高まることにな
る。よって、ANSI T1-413 では上りNcp=4,下りNcp=32と
定めている。上記値は、実際の伝送路のインパルス応答
持続時間の実測値をもとに、受信側伝送装置における信
号再生技術の実現性を加味して定められている。

【００１４】これに対し、従来の信号処理部では、伝送
媒体（ここでは銅線ケーブル）のインパルス応答持続時
間をできるだけ短くし、上記Ncp をより少ない値にする
ため、時間領域での線路等化器(TEQ : Time Domain Equ
alizer)910を具備していた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
TEQ910は、高精度を要求されるFIR(finite impulse res
ponse)のアダプティブフィルタとなり、ハードウエア回
路で実現すると比較的大規模なものとなってしまう。一
方、これをデジタル信号処理プロセッサ(DigitalSignal
Processor ：以下、ＤＳＰ) によってソフトウエア的
に処理する場合においては、比較的複雑な多量の演算ス
テップを経ることになるので、ＤＳＰに高速な処理能力
が要求されるほか、ＤＳＰ全体の信号処理ステップの殆
どの量を占めてしまうという問題があった。

【００１６】また、通信開始時などに行われる適応処理
においてはFFT とIFFTの処理が何度も使用され、受信等
化処理を実行するハードウエアへの大きな負荷となるば
かりでなく、TEQ が高精度であるほど適応処理に時間が
かかるという問題があった。さらに、通信中に電話機の
状態変化が発生するなど伝送路の状態が変化したときに
は、上記適応パラメータを急激に変化させ、状態変化後
の新規パラメータに再設定する必要が有る。ところが、
従来のＴＥＱを有する伝送装置では、適応処理中にさら
に状態が変化したりすると、新規パラメータ再設定に大
幅な時間がかかり、ひいては通信が途絶する恐れあると
いう問題があった。

【００１７】したがって、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加入者線伝送システ
ムにおいて、比較的高速な通信速度を保ちながら、伝送
装置内の信号処理に要するハードウエアを大幅に削減し
た加入者線伝送システムを提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、複雑なＴＥＱ処理を要せ
ず、且つ通信中の状態変化に高速に適応し得る加入者線
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】本発明は、電話回線を高
速データ通信回線としても利用するデジタル加入者線伝
送システムにおいて、周波数多重した複数の搬送波をそ
れぞれ直交振幅変調した変調信号の時間軸上の付加デー
タ長を可変としたことを特徴としている。また、本発明
の別の側面によれば、上記付加データ長を可変とするた
めの情報を送受する手段を具備したことを特徴としてい
る。

【００１９】例えば、従来のＤＭＴ変調を使用したADSL
やG.LITE等のデジタル加入者線伝送システムにおける伝
送装置にあっては、その信号処理量のほとんど(80%) は
TEQのものである。上記本発明の構成とすることによ
り、TEQ 処理をなくすことができ、サイクリックプレフ
ィクス処理およびFEQ 処理のみで受信信号の再生が可能
となり、信号処理量を飛躍的に減少することが可能とな
る。

【００２０】また、信号線路の状態変化に対する再適応
処理を、非常に短時間で行うことが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例を説明する。 ［１］第１の実施態様 図１は、本発明の第１の実施態様を説明する機能ブロッ
ク図である。図中の符号はそれぞれ、101 ，113 はそれ
ぞれデジタルインタフェース部に相当する送信／受信イ
ンタフェース部(INF) 、102 は誤り訂正／多重化機能部
(CONS)、103 逆高速フーリエ変換機能部(IFFT)、104 は
送信用伝送帯域フィルタ(FIL) 、105 デジタル／アナロ
グ変換器(DAC) 、106 はドライバ回路(DRV) 、107 はト
ランス(TRANS) 、108 はレシーバ回路(REC) 、113 はア
ナログ／デジタル変換器(ADC) 、109 は受信用伝送帯域
フィルタ(FIL) 、110 は固定時間領域線路等化器(Fixed
TEQ) 、111 は高速フーリエ変換機能部(FFT) 、112 は
周波数領域等化器(FEQ) を示している。

【００２２】図１に示す構成では、アダプティブ時間領
域線路等化器(adaptive TEQ) 910の代わりに、固定時間
領域線路等化器(Fixed TEQ)110が用いられている点が従
来と異なっている。このFixed TEQ110は、従来のような
複雑なパラメータの調節処理が不要なので、比較的単純
な処理を付加するだけで実現できるが、勿論、省略する
こともできる。

【００２３】Fixed TEQ110の出力は、FFT111へ供給され
るほか、FIR114にも供給される。FIR114からの出力は演
算器R115に取り込まれて演算される。演算器R115は、イ
ンパルス応答のすそ引きが十分に小さくなると判断され
る所定の条件を満たすまで必要な演算を繰り返し、所定
の条件を満たすと送信側に通知すべき無送信区間長Tgt
を決定するための演算結果情報を生成し、信号生成部GE
N116へ通知する。

【００２４】演算器R115から通知された演算結果情報を
もとに無送信区間長Tgt を示す情報を含む制御信号を生
成し、INF101へ供給する。この制御信号は電話回線を介
して対向装置へ通知される。前記制御信号は、上りＮｃ
ｐ値及び下りＮｃｐ値のいくつかの組み合わせに対して
予め付与した、送信側／受信側ともに相互識別可能な制
御コードを所定の領域に書き込んだＦＥＱ等のトレーニ
ングパターン信号とすることができる。例えば上り／下
りのNcpkの組み合わせ [Nup, Ndown] を、[2,8] 、[4,1
6]、[8,32]、[16,64] …としたとき、3 ビットのコード
とすれば8 通りの組み合わせを表現することができる。

【００２５】上記演算及び通知動作は、電源投入時や通
信開始時の初期設定動作シーケンスの中で行うことがで
きる。また、上記演算を常時行っておき、伝送媒体の状
態変化があったときのみ通知を行うようにしても良い。
図２は、同時双方向伝送の例を示す図である。横軸は時
間軸であり、ＤＭＴ信号の送信シンボル( データ数Nd)
の送信に先立って、送信側の無信号区間に送信信号シン
ボル内の最後のサンプルを含みそれより前のある特定の
数（Ｎｃｐ）のデータをシンボルの先頭に付加し、Ncp
を付加したシンボルNdをひとまとまりのデータとして送
信することを示している。

【００２６】本実施形態においては、シンボル送信後、
少なくともNcp と同数の無信号区間Ngt を設けている。
上記送信シンボルの送信にあたっては、１シンボル毎に
信号を送信するようにし、そのシンボル間に無送信区間
を設置する。無送信区間は、伝送媒体（銅線ケーブル）
のインパルスの持続時間分の間隔とする。送信時のNcp
数は可変であり、通信開始フェーズの初期設定（initia
lize）時に、受信側において適切なNcp を測定し、その
数を通信により、対向する送信側に通知する機能を有し
ている。

【００２７】通常通信時には、上記測定により検出した
Ｎｃｐ値を送信シンボルにサイクリックプレフィクス値
として付加した送信信号を発生させることもできる。シ
ンボルの無送信区間は、伝送媒体のインパルスの持続時
間分の間隔とする。伝送媒体のインパルスの持続分（Ｎ
ｇｔ）は、前もってわかっている場合は、Ｎｃｐ＝Ｎｇ
ｔとして、Ｎｄ＋Ｎｃｐを１まとまりのデータとして送
信する。伝送媒体のインパルスの区間（Ｎｇｔ）が未知
の場合は、受信側において持続区間を検出し、Ｎｃｐ＝
Ｎｇｔとして、Ｎｄ＋Ｎｃｐを１まとまりのデータとし
て送信する。

【００２８】受信側において、Ｎｇｔを短くするため
に、固定定数のフィルタを持つ。もたなくても良い場合
もある。伝送媒体のインパルスの持続分の検出方法は、
通信の最初において、シンボル間隔（Ｎｇｔ）を十分確
保して送信し、その受信側においてシンボルの最後のデ
ータの伝送媒体のインパルス裾引きの量を測定し、充分
にインパルスの裾引き量が減衰したところで、シンボル
間の間隔を決定する。

【００２９】その測定方法としては、シンボルの送信区
間の平均振幅Ｖsig(V)とし、その平均振幅にたいして1/
a （たとえばa=500 ）となったところを送信信号シンボ
ル間隔（Ｎｇｔ）とする。裾引きの測定方法として，回
線の予測されるインパルス応答の長さ（Ｎｇｔ）分のア
ダプティブＦＩＲフィルターを受信側に設置し、ＬＭＳ
アルゴリズムにより回線のインパルス応答を求める。

【００３０】ＦＩＲの各タップ係数Ｃ(0),C(1)，C(2)，
・・，Ｃ（Ｎｇｔ＋α），α≧０とし

【００３１】

【数２】

【００３２】

【数３】 を算出し、

【００３３】

【数４】 となるβを求める。（Ｒは、たとえば 100とする。） このβをＮｃｐとする。また、Ｎｇｔの検出方法とし
て、信号のＳ／Ｎ比を観測し、所要のＳ／Ｎ比が得られ
たところをＮｇｔとし、Ｎｃｐ＝Ｎｇｔとして、Ｎｄ＋
Ｎｃｐを１まとまりのデータとして送信する。

【００３４】受信側においては、１まとまりのデータの
境界部を検出し、Ｎｃｐ個のデータを削除する。Ｎｃｐ
を削除されたＮｄのデータに対し、ＦＦＴをかけ、時間
領域の信号を周波数領域の信号に変換する。その後、Ｆ
ＥＱ(Frequency domain Equalizer)処理し、受信シンボ
ルを再生する。また、受信側において、無送信区間分の
受信信号（伝送媒体のインパルス応答のすそ引き）部分
を、シンボルの先頭から順に足し込み、その後、ＦＥＱ
処理し、受信シンボルを再生しても良い。

【００３５】また、送信信号間隔にスペクトルの広がり
のない単一周波数信号を挿入することもできる。このと
きの信号としては、ＤＭＴ方式において使用していない
キャリアの信号を使用することができる。さらに、最初
の回線の状態変化時の前のパラメータと変化後のパラメ
ータとを記憶しておき、次回に同じ状態変化があったと
き上記記憶しておいたパラメータにより迅速なパラメー
タ変更通知を行うもできる。 ［２］第２の実施態様 図３は、本発明の第２の実施態様を説明する図である。
横軸は時間軸であり、２．５ｍｓｅｃの送受信間隔を時
間軸上で２等分し、上り／下りに供している。

【００３６】本発明は、図３に示すようないわゆるピン
ポン伝送方式の場合であっても適用し得るものである。
すなわち、上り／下りの各区間内において、サイクリッ
クプレフィクスＮｃｐを付加したシンボル送信および／
又はシンボル送信後のインパルス応答分の無送信区間の
設置を行うことができる。

【００３７】図４は受信再生の方法を説明するための図
である。図４に示すように例えば２５６サンプル（１．
１ＭＨｚとして２３３μｓｅｃ）の１シンボル送信に対
して６４サンプル（５８μｓｅｃ）分の無送信区間を設
けることにより、この間に受信したデータを利用してイ
ンパルスのすそ引き区間を検出することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、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において、一定の最大通信速度
を保ちながら、伝送装置内の信号処理に要するハードウ
エアを大幅に削減した加入者線伝送システムを提供する
ことができる。

【００３９】また、複雑なＴＥＱ処理を要しない加入者
線伝送システムを提供することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施態様を示す図である。

【図２】 同時双方向伝送方式の例を示す図である。

【図３】 ピンポン伝送方式の例を示す図である。

【図４】 受信再生の方法を説明するための図である。

【図５】 スプリッタレス型ＡＤＳＬ伝送システムを示
す図である。

【図６】 ＤＭＴ方式のスペクトラムを示す図である。

【図７】 従来のＡＤＳＬ伝送システムの信号処理部を
示す図である。

【符号の説明】

101 ，113 … 送信／受信インタフェース部(INF) 102 … 誤り訂正／多重化機能部(CONS) 103 … 逆高速フーリエ変換機能部(IFFT) 104 … 送信用伝送帯域フィルタ(FIL) 105 … デジタル／アナログ変換器(DAC) 106 … ドライバ回路(DRV) 107 … トランス(TRANS) 108 … レシーバ回路(REC) 109 … 受信用伝送帯域フィルタ(FIL) 110 … 固定時間領域線路等化器(Fixed TEQ) 111 … 高速フーリエ変換機能部(FFT) 112 … 周波数領域等化器(FEQ) 10 … 銅線ケーブル 20 … 収容局 30 … 加入者宅 300 … 電話機 203 ，301 … アナログインタフェース部 202, 302 … 信号処理部 201, 303 … デジタル信号インタフェース部 304 … データ端末 205, 305 … 制御部 204, 306 … トランス 200 … 交換機 209 … 公衆電話網 208 … インターネット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｑ 11/02 Ｈ０４Ｑ 11/02 // Ｈ０４Ｂ 3/04 Ｈ０４Ｂ 3/04 Ａ (72)発明者 長谷川 一知 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 村田 博康 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 佐々木 啓 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 桜井 厚 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電話回線を高速データ通信回線としても
   利用するデジタル加入者線伝送システムにおいて、 周波数多重した複数の搬送波をそれぞれ直交振幅変調し
   た変調信号の時間軸上の付加データ長を可変としたこと
   を特徴とする加入者線伝送システム。
2. 【請求項２】 前記付加データ長を可変とするための制
   御情報を送受する手段を具備したことを特徴とする加入
   者線伝送システム。
3. 【請求項３】 前記付加データ長を可変とするための制
   御情報を前記電話回線から受信した前記変調信号から生
   成する手段を具備したことを特徴とする加入者線伝送シ
   ステム。