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技術 アナログ/デジタルコンバータの量子化間隔を反復的に決定するためのシステム

出願人 ルーセントテクノロジーズインコーポレーテッド
発明者 ヌリルヒダッデヴィレン
出願日 1998年3月26日 (21年11ヶ月経過) 出願番号 1998-079886
公開日 1998年12月8日 (21年2ヶ月経過) 公開番号 1998-327254
状態 特許登録済
技術分野 アナログ←→デジタル変換 交流方式デジタル伝送 直流方式デジタル伝送 他装置と結合した電話通信 電話通信サービス
主要キーワード アナライザ回路 雑音マージン 反復的プロセス 完全二重 デジタル部分 アナログ信号レベル デジタルシンボル プローブ信号
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図面 (4)

課題

ADCの反復的に決定された量子化間隔に対応して、その信号レベルを選択的に調節することが可能なモデムを提供する。

解決手段

アナログデジタルコンバータ(ADC)(210)を有するアナログインタフェースを含むデジタル通信ネットワークデジタル的に結合された中央通信装置(170)とともに使用するためのものであり、ADCの量子化間隔を反復的に決定する。ADCの入力に結合された信号生成器は、中央通信装置において受信するための結果として得られるシンボルを得るために、ADCにより量子化されるべきアナログ信号シーケンスを生成する。中央通信装置からリターン信号を受信するこのリターン信号は、シンボルと予測されたシンボルとの比較を示す。この比較は、ADCの量子化間隔の間にあるしきい値をアナライザが決定させる。

概要

背景

インターネットへの公衆アクセスが広く可能であることは、オンライン情報サービス拡散あおり立ててきた。仮想的に全ての考えられるタイプの情報は、現在、オンラインで見つけることができ、これらは、テキストグラフィック音声およびフルモーションビデオも含む。しかし、異なるタイプのデータを受信または送信する能力は、ネットワーク、即ちユーザのモデムが十分に早いレートでデータを受信または送信することができないことによりしばしば制限される。

ほとんどのユーザについて、インターネットへのアクセスは、公衆交換電話網(PSTN)へ接続されたモデムを使用することにより行われる。初期のPSTNはアナログステムであったので、従来のモデムは、PSTNに結合されたリモートシステム通信するために、アナログ方法を使用してきた。しかし、初期のアナログPSTNは、ますますデジタルネットワークに置き換えられつつある。

ほとんどの領域において、アナログ送信を使用するネットワークの残りの部分は、中央局(CO)へ各ユーザを接続する加入者、即ち「ローカルループのみである。各中央局は、他の中央局と通信するためにデジタルネットワークを使用し、デジタル接続によりPSTNへ接続された中央サイト(例えば、インターネットサービスプロバイダ)モデムと通信するためにますますデジタルネットワークを使用する。しかし、従来のアナログモデムは、信号がネットワークのほとんどについての送信に対してデジタル化されているにもかかわらず、全体のPSTNを1つのアナログシステムとしてみる。

ユーザが、中央サイトデジタル接続モデムに呼を発するとき、クライアント(即ちユーザの)モデムにより送信されるアナログ信号は、PSTNのデジタル部分へのアナログインタフェース中のアナログ/デジタルコンバータによりデジタル化される。米国および日本において、ADCは、「ミュー法則」(μ法則)ADCと呼ばれている。

これは、アナログ/デジタルサンプル点量子化レベル)の間隔を空けるために使用される技術に対する名称である。ヨーロッパにおいては、「A法則」と呼ばれる異なる量子化技術が典型的に使用される。ミュー法則は、デジタル化に先立ってアナログ信号のダイナミックレンジを最適化(即ち修正)するために、デジタル通信システムにおいて使用される標準的なアナログ信号圧縮アルゴリズムである。

ミュー法則圧縮は、伝統的な音声通信に対してPSTNを最適化するために使用される。音声の広いダイナミックレンジは、十分に線形デジタル符号化によく適合しない。しかし、ミュー法則符号化は、信号のダイナミックレンジを有効に減少させ、符号化効率を向上させ、信号対歪比を線形符号化により得られるものよりも大きくする。音声スペクトルを通常の人間の音声の帯域幅人工的に限定することにより、各通話に必要とされるネットワーク帯域幅が減少し、同時通話の可能な数が増大する。このアプローチは音声通信に対してうまく働くが、データ通信にはかなり大きな制限を与える。

クライアントモデムがデータを送信するとき、クライアントモデムは、デジタルデータ、即ちデータを表現する「シンボル」をアナログ信号へ変換するために、デジタル/アナログコンバータ(DAC)を使用する。そして、このアナログ信号は、受信され、かつPSTN中のミュー法則ADCによりデジタル形式逆変換される。

概要

ADCの反復的に決定された量子化間隔に対応して、その信号レベルを選択的に調節することが可能なモデムを提供する。

アナログ/デジタルコンバータ(ADC)(210)を有するアナログインタフェースを含むデジタル通信ネットワークにデジタル的に結合された中央通信装置(170)とともに使用するためのものであり、ADCの量子化間隔を反復的に決定する。ADCの入力に結合された信号生成器は、中央通信装置において受信するための結果として得られるシンボルを得るために、ADCにより量子化されるべきアナログ信号のシーケンスを生成する。中央通信装置からリターン信号を受信するこのリターン信号は、シンボルと予測されたシンボルとの比較を示す。この比較は、ADCの量子化間隔の間にあるしきい値をアナライザが決定させる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

アナログデジタルコンバータADC)(210)を含むアナログインタフェースを有するデジタル通信ネットワークデジタル的に結合された中央通信装置(170)とともに使用するための、前記ADCの量子化間隔を反復的に決定するためのシステムにおいて、前記ADCの入力に結合されており、前記中央通信装置での受信のための結果として得られるシンボルを生じるために、前記ADCにより量子化されるべきアナログ信号シーケンスを生成する信号生成器と、前記中央通信装置からのリターン信号を受信するアナライザとを有し、前記リターン信号は、前記中央通信装置による前記結果として得られるシンボルと期待されるシンボルとの比較を示し、前記比較は、前記アナライザが前記ADCの前記量子化間隔の間にあるしきい値を決定することを可能にし、前記量子化間隔は、前記しきい値の関数であることを特徴とするシステム。

請求項2

前記アナログ信号のシーケンスは、前記しきい値に集束するように適合されていることを特徴とする請求項1のシステム。

請求項3

前記アナログ信号のシーケンスが、複数のしきい値への集束を同時に求めることを特徴とする請求項1のシステム。

請求項4

前記量子化間隔が、非線形分布されることを特徴とする請求項1のシステム。

請求項5

前記量子化間隔が、ミュー法則に従って分布されることを特徴とする請求項4のシステム。

請求項6

前記量子化間隔が、A法則に従って分布されることを特徴とする請求項4のシステム。

請求項7

前記信号生成器および前記アナライザが、変調器復調器モデム)内に含まれることを特徴とする請求項1のシステム。

請求項8

前記信号生成器が、前記アナログ信号のシーケンスを生成するために、パルス振幅変調(PAM)を使用することを特徴とする請求項1のシステム。

請求項9

前記アナログインタフェースが、前記ADCと前記信号生成器との間におかれたハイブリッドをさらに含み、前記ハイブリッドが、前記リターン信号のエコーを前記アナログ信号のシーケンスにもたらし、前記システムが、前記エコーを補償することを特徴とする請求項1のシステム。

請求項10

デジタル的に結合された中央通信装置を有するデジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のアナログ/デジタルコンバータ(ADC)の量子化間隔を反復的に決定する方法において、前記中央通信装置で受信するための結果として得られるシンボルを生じるために前記ADCにより量子化されるべきアナログ信号のシーケンスを生成するステップと、前記中央通信装置による前記結果として得られるシンボルと期待されるシンボルとの比較を示すリターン信号を、前記中央通信装置から受信するステップと、前記比較により、前記ADCの前記量子化間隔の間のしきい値を決定するステップとを有し、前記量子化間隔は、前記しきい値の関数であることを特徴とする方法。

請求項11

前記生成するステップが、前記アナログ信号のシーケンスを前記しきい値に集束させるステップを含むことを特徴とする請求項10の方法。

請求項12

前記生成するステップが、前記アナログ信号のシーケンスの複数のしきい値への集束を同時に求めるステップを含むことを特徴とする請求項10の方法。

請求項13

前記量子化間隔が、非線形に分布していることを特徴とする請求項10の方法。

請求項14

前記量子化間隔が、ミュー法則に従って分布していることを特徴とする請求項13の方法。

請求項15

前記量子化間隔が、A法則に従って分布していることを特徴とする請求項13の方法。

請求項16

前記生成するステップ、受信するステップおよび決定するステップが、変調器/復調器(モデム)により実行されることを特徴とする請求項10の方法。

請求項17

前記生成するステップが、前記アナログ信号のシーケンスを生成するために、パルス振幅変調(PAM)を使用するステップであることを特徴とする請求項10の方法。

請求項18

前記アナログインタフェースが、ハイブリッドをさらに含み、前記ハイブリッドにより前記アナログ信号のシーケンスにもたらされる前記リターン信号のエコーを補償するステップをさらに含むことを特徴とする請求項10の方法。

請求項19

アナログ/デジタルコンバータ(ADC)を含むアナログインタフェースを有するデジタル通信ネットワークにデジタル的に結合された中央通信装置と通信するための変調器/復調器(モデム)において、前記モデムが前記デジタル通信ネットワークの前記アナログインタフェースに結合されることを可能にする電話インタフェースと、前記ADCの量子化間隔を反復的に決定するためのシステムを有し、前記モデムが前記デジタル通信ネットワークの特性を決定することを可能にするトレーニング回路と、前記デジタル通信ネットワークを介して通信するために、前記量子化間隔を使用するMODEM通信回路とを有し、前記システムが、前記ADCにより、前記中央通信装置での受信のための結果として得られるシンボルを生じるために量子化されるべきアナログ信号のシーケンスを生成する、前記ADCの入力に結合された信号生成器と、リターン信号を前記中央通信装置から受信するアナライザとを含み、前記リターン信号は、前記中央通信装置による前記結果として得られたシンボルと期待されるシンボルとの比較を示し、前記比較は、前記アナライザが、前記ADCの量子化間隔の間のしきい値を決定することを可能にし、前記量子化間隔が、前記しきい値の関数であることを特徴とする変調器/復調器。

請求項20

前記アナログ信号のシーケンスが、前記しきい値に集束するように適合されていることを特徴とする請求項19のモデム。

請求項21

前記アナログ信号のシーケンスが、複数のしきい値への集束を同時に求めることを特徴とする請求項19のモデム。

請求項22

前記量子化間隔が、非線形に分布していることを特徴とする請求項19のモデム。

請求項23

前記量子化間隔が、ミュー法則に従って分布していることを特徴とする請求項22のモデム。

請求項24

前記量子化間隔が、A法則に従って分布していることを特徴とする請求項22のモデム。

請求項25

前記信号生成器が、前記アナログ信号のシーケンスを生成するために、パルス振幅変調(PAM)を使用することを特徴とする請求項19のモデム。

請求項26

前記アナログインタフェースが、前記ADCと前記信号生成器との間におかれたハイブリッドをさらに含み、前記ハイブリッドは、前記リターン信号のエコーを前記アナログ信号のシーケンスにもたらし、前記モデムおよび前記中央通信装置は、前記エコーを補償することを特徴とする請求項19のモデム。

技術分野

0001

本発明は、データ通信係り、特に、デジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のリモートアナログ/デジタルコンバータADC)の量子化間隔を反復的に決定するためのシステムおよび方法、およびこのシステムまたは方法を使用する変調器復調器モデム)に関する。

背景技術

0002

インターネットへの公衆アクセスが広く可能であることは、オンライン情報サービス拡散あおり立ててきた。仮想的に全ての考えられるタイプの情報は、現在、オンラインで見つけることができ、これらは、テキストグラフィック音声およびフルモーションビデオも含む。しかし、異なるタイプのデータを受信または送信する能力は、ネットワーク、即ちユーザのモデムが十分に早いレートでデータを受信または送信することができないことによりしばしば制限される。

0003

ほとんどのユーザについて、インターネットへのアクセスは、公衆交換電話網(PSTN)へ接続されたモデムを使用することにより行われる。初期のPSTNはアナログシステムであったので、従来のモデムは、PSTNに結合されたリモートシステム通信するために、アナログ方法を使用してきた。しかし、初期のアナログPSTNは、ますますデジタルネットワークに置き換えられつつある。

0004

ほとんどの領域において、アナログ送信を使用するネットワークの残りの部分は、中央局(CO)へ各ユーザを接続する加入者、即ち「ローカルループのみである。各中央局は、他の中央局と通信するためにデジタルネットワークを使用し、デジタル接続によりPSTNへ接続された中央サイト(例えば、インターネットサービスプロバイダ)モデムと通信するためにますますデジタルネットワークを使用する。しかし、従来のアナログモデムは、信号がネットワークのほとんどについての送信に対してデジタル化されているにもかかわらず、全体のPSTNを1つのアナログシステムとしてみる。

0005

ユーザが、中央サイトデジタル接続モデムに呼を発するとき、クライアント(即ちユーザの)モデムにより送信されるアナログ信号は、PSTNのデジタル部分へのアナログインタフェース中のアナログ/デジタルコンバータによりデジタル化される。米国および日本において、ADCは、「ミュー法則」(μ法則)ADCと呼ばれている。

0006

これは、アナログ/デジタルサンプル点量子化レベル)の間隔を空けるために使用される技術に対する名称である。ヨーロッパにおいては、「A法則」と呼ばれる異なる量子化技術が典型的に使用される。ミュー法則は、デジタル化に先立ってアナログ信号のダイナミックレンジを最適化(即ち修正)するために、デジタル通信システムにおいて使用される標準的なアナログ信号圧縮アルゴリズムである。

0007

ミュー法則圧縮は、伝統的な音声通信に対してPSTNを最適化するために使用される。音声の広いダイナミックレンジは、十分に線形デジタル符号化によく適合しない。しかし、ミュー法則符号化は、信号のダイナミックレンジを有効に減少させ、符号化効率を向上させ、信号対歪比を線形符号化により得られるものよりも大きくする。音声スペクトルを通常の人間の音声の帯域幅人工的に限定することにより、各通話に必要とされるネットワーク帯域幅が減少し、同時通話の可能な数が増大する。このアプローチは音声通信に対してうまく働くが、データ通信にはかなり大きな制限を与える。

0008

クライアントモデムがデータを送信するとき、クライアントモデムは、デジタルデータ、即ちデータを表現する「シンボル」をアナログ信号へ変換するために、デジタル/アナログコンバータ(DAC)を使用する。そして、このアナログ信号は、受信され、かつPSTN中のミュー法則ADCによりデジタル形式逆変換される。

発明が解決しようとする課題

0009

クライアントモデム中のDACにより使用される離散したアナログ信号レベルのそれぞれが、PSTN中のミュー法則ADCにより使用される適切な量子化間隔の範囲内にない場合、送信されたデータは、ミュー法則ADCによりデジタル形式に正確に逆変換され得ない。ミュー法則ADCが、送信されたデータを間違って変換した場合、中央サイトモデムは、送信されたものと同じデータを受信しないことになり、通信エラーとなる。いくつかの場合において、エラー検査プロトコルは、通信エラーを検出でき、クライアントモデムにその不正データを再送信することができる。しかし、周期的にデータを再送信する必要性は、平均データ送信レートを大幅に低下させ、データを効率よく送信するユーザの能力を制限することになる。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、アナログ/デジタルコンバータ(ADC)を含むアナログインタフェースを有するデジタル通信ネットワークへデジタル的に結合された中央通信装置とともに使用するためのものであり、ADCの量子化間隔を反復的に決定するためのシステムおよび方法、およびこのシステムまたは方法を使用するモデムを提供する。

0011

このシステムは、(1)ADCの入力に結合された信号生成器を含む。信号生成器は、中央通信装置において受信するための結果として得られるシンボルを得るために、ADCにより量子化されるべきアナログ信号のシーケンスを生成する。このシステムは、(2)中央通信装置からリターン信号を受信するアナライザを含む。このリターン信号は、中央通信装置による結果として得られるシンボルと予測されたシンボルとの比較を示す。この比較は、ADCの量子化間隔の間にあるしきい値をアナライザが決定することを可能にする。量子化間隔は、このしきい値の関数である。

0012

したがって、本発明は、デジタル通信ネットワークにデジタル的に結合された中央通信装置と相互作用してデジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のADCの量子化間隔を反復的に決定する概念を提供する。アナログ信号のシーケンスおよび結果として得られるリターン信号のために、信号生成器およびアナライザは、ADCの量子化間隔の間のしきい値を決定でき、かつ量子化間隔を決定することができる。このシステムおよび方法を使用するモデムは、ADCの反復的に決定された量子化間隔と対応するようにそのシグナリングベルを選択的に調節することができる。この方法において、モデム通信は、リモートADCに関して最適化され得る。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下の詳細な説明は、デジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のリモートアナログ/デジタルコンバータ(ADC)の量子化間隔を反復的に決定するためのシステムおよび方法に関する。本発明の一実施形態において、このシステムおよび方法は、デジタル通信ネットワークにデジタル的に結合された中央通信装置と、通信するための変調器/復調器(モデム)により使用される。

0014

図1において、公衆交換電話網(PSTN)150を通して中央通信装置(即ち、中央サイト装置)170と通信するクライアントモデム110の概略構成が示されている。ここで使用されているように、「クライアント」は、一般に、アナログローカルループ151によりPSTN150へ結合されている装置をいい、「中央」は、一般に、1つまたは2つ以上のクライアント装置と通信するために、PSTN150のデジタル部分153へデジタル的に結合されている装置をいう。

0015

図1において、コンピュータ100は、PSTN150のデジタル部分153へデジタル的に結合されている中央サイト装置170と通信するために、クライアントモデム110およびアナログローカルループ151を介してPSTN150へ結合されている。

0016

一実施形態において、クライアントモデム111は、デジタル信号処理プロセッサ(DSP)111およびコーダデコーダCODEC)112を含む。CODEC112は、アナログローカルループ151上の送信のためにデジタル信号をアナログ信号に変換するための図示しないデジタル/アナログコンバータ(DAC)と、アナログローカルループ151上のアナログ信号を受信し、かつこの信号をデジタル信号に変換するための図示しないアナログ/デジタルコンバータ(ADC)とを含む。

0017

CODEC112は、電話インタフェース113により、PSTN150のアナログローカルループ151へ結合されている。PSTN150中のアナログインタフェースは、アナログローカルループ151から受信したアナログ信号を、PSTN150のデジタル部分153上での送信のために、デジタル信号へ変換するために、図示しないミュー法則ADCを有するミュー法則CODEC152を含む。

0018

ミュー法則ADCは、通常のミュー法則アルゴリズムに従って、非線形分布した量子化間隔により特徴づけられる。当業者は、CODEC152中のADCの量子化間隔は、ミュー法則またはA法則に従って分布されることを認識するであろう。本発明は、これらまたは他の非線形または線形の量子化間隔分布で動作し得るが、これを必要とするものではない。

0019

ミュー法則CODEC152中のミュー法則ADCは、PSTNのデジタル部分153上を中央サイト装置170へ送信するために、クライアントモデム110から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する。一実施形態において、ミュー法則CODEC152は、中央サイト装置170からデジタル部分153を介して受信したデジタル信号を、アナログローカルループ151を介してクライアントモデム110へ送信するためのアナログ信号に変換するための図示しないDACも含む。

0020

クライアントモデム110と中央サイト装置170との間のミュー法則CODEC152によるデータ送信レートを最適化するために、クライアントモデム110の動作は、好ましくは、ミュー法則CODEC152の動作と同期している、即ち、それぞれのシグナリングおよびサンプリング時間は、好ましくは同期している。

0021

クライアントモデム110とミュー法則CODEC152の動作を同期させる方法は、Ayanoglu等による米国特許第5,394,437号 "HIGH-SPEED MODEMSYNCHRONIZED TO AREMOTE CODEC"に開示されている。しかし、本発明の原理は、クライアントモデム110とミュー法則CODEC152の動作を同期させる特定の手段または方法に限定されない。

0022

本発明の一実施形態において、「デジタルモデム」と呼ばれ得る中央サイト装置170は、PSTN150のデジタル部分153からデジタル信号を受信し、このデジタル信号を分析しかつ/または処理し、PSTN150を介してこのデジタル信号を送信するためのDSPを含む。このデジタル信号は、ミュー法則CODEC152中のDACによるデジタル/アナログ変換の後に、クライアントモデム110により受信されるべきものである。

0023

ミュー法則CODEC152は、従来と同様に、255個の不均一な間隔の量子化間隔を、アナログローカルループ151を介して受信されるアナログ信号をPSTNのデジタル部分153を介して中央サイト装置170へ送信するためのデジタルビットパターン、即ち「シンボル」に変換するために使用する。この量子化間隔は、小さいアナログ信号値に対して接近した間隔を有し、大きい信号値に対してより広い間隔を有する。ミュー法則CODEC152中のDACは、中央サイト装置170から受信されたシンボルをアナログローカルループ151を介してクライアントモデム110へ送信するためのアナログ信号に変換するために使用され得る。

0024

以下に説明するように、DSP111およびCODEC112は、クライアントモデム110がミュー法則CODEC152中のADCの量子化間隔の間のしきい値を反復的に決定することを可能にする「トレーニング回路」として機能する。本発明の一実施形態において、DSP111およびCODEC112は、中央サイト装置170とのデータ通信の品質を向上させるために、ミュー法則CODEC152中のADCの反復的に決定された量子化間隔を使用する通信回路として、クライアントモデム110により使用される。

0025

本発明の原理によれば、中央サイト装置170へのデータの送信に先立て、クライアントモデム110は、ミュー法則CODEC152中のADCの量子化間隔を反復的に決定するために、「トレーニングシーケンス」をまず使用する。ミュー法則CODEC152中のADCの量子化間隔を決定することにより、クライアントモデム110は、そのCODEC112中のDACにより使用されるアナログ信号レベルをミュー法則CODEC152中のADCの適切な量子化間隔の範囲内に入るように設定することができる。

0026

例えば、クライアントモデム110は、ミュー法則CODEC152中のADCのそれぞれの量子化間隔に対する上側および下側のしきい値の間に入るように、その各アナログ信号レベルを設定することができる。ミュー法則CODEC152中のADCの量子化間隔についての実際のしきい値を決定することにより、かつクライアントモデム110のアナログ信号レベルを対応するものに調節することにより、クライアントモデム110から中央サイト装置170へのデータの送信が最適化され得る。

0027

トレーニングシーケンスにおいて、クライアントモデム110のCODEC112は、DSP111から受信されたデジタル信号に応答して、アナログ信号のシーケンス、即ち「プローブ」信号を生成するための信号生成器として機能する。このプローブ信号は、ミュー法則CODEC152中のADCの各量子化間隔に対する上側および下側のしきい値を定義する理想値推定値である。本発明の一実施形態において、CODEC112は、アナログ信号のシーケンスを生成するために、パルス振幅変調(PAM)を使用する。当業者であれば、他の変調技術代替的な実施形態において使用され得ることがわかるであろう。

0028

プローブ信号がミュー法則CODEC152中のADCにより受信されたとき、この信号は、受信された信号が位置していた量子化間隔に固有に対応するデジタルシンボル(即ち、「結果として得られるシンボル」)に変換される。そして、この結果として得られるシンボルは、PSTN150のデジタル部分153を介して、中央サイト装置170へ送信され得る。

0029

この結果として得られるシンボルの受信により、中央サイト装置170は、そのシンボルを生成したプローブ信号が、決定されるべきしきい値よりも上にあるかまたは下にあるかを、結果として得られたシンボルと予測されたシンボルとを比較することにより決定し、クライアントモデム110へ返信されるリターン信号を生成する。このリターン信号は、クライアントモデム110に対して、実際のしきい値が送信されたプローブ信号より上にあるかまたは下にあるかを示す。

0030

本発明の一実施形態において、中央サイト装置170により生成されたデジタルリターン信号は、ミュー法則CODEC152中のDACにより、アナログローカルループ151を介してクライアントモデム110へ送信するためのアナログ信号に変換される。CODEC112は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、プローブ信号が実際のしきい値より上にあるかまたは下にあるかを決定するアナライザ回路により受信される。本発明の一実施形態において、このアナライザ回路は、DSP111である。

0031

リターン信号の分析に基づいて、クライアントモデム110は、以前のプローブ信号よりも小さいまたは大きい振幅を有する追加のプローブ信号を送信する。連続的なプローブ信号のそれぞれに対して中央サイト装置170により生成されるリターン信号に応答して、クライアントモデム110は、量子化間隔に対する実際のしきい値に反復的に集束する追加的なプローブ信号を生成することができる。

0032

本発明の一実施形態おいて、クライアントモデム110は、ミュー法則CODEC152中のADCの各量子化間隔のしきい値に対して、プローブ信号のシーケンスを連続的に生成する。各しきい値に対するプローブ信号のシーケンスは、クライアントモデム110が、しきい値における不確実性の残りの範囲が、許容できる予め定められた雑音マージンの範囲内にあることを決定するときに、終了される。代替的な実施形態において、トレーニングシーケンスは、しきい値を同時に決定することができる。

0033

当業者は、PSTN150は、典型的には、完全二重通信媒体であり、クライアントモデム110がアナログ信号を同時に送受信することが可能であることが分かるであろう。したがって、クライアントモデム110は、異なるしきい値に対するプローブ信号が、逐次的に生成されかつ送信され得るトレーニングシーケンスを使用することができる。リターン信号が中央サイト装置170から受信される順序は、プローブ信号が生成される順序と相互に関連している。

0034

この方法において、クライアントモデム110は、ミュー法則CODEC152中のADCの全ての量子化間隔に対するしきい値の決定を多重化することができる。即ち、しきい値は実質的に同時に決定され、これにより、全ての量子化間隔を決定するために必要とされる時間を最小化する。ミュー法則CODEC152中のADCのいくつかの量子化間隔のしきい値は、互いに比較的近いことが有り得るが、当業者は、しきい値に対するプローブ信号が生成されるシーケンスが、ADCの量子化間隔と同じ順序になってはならないことが好ましいことを理解するであろう。

0035

図2において、PSTN150を通して中央サイト装置170と通信するクライアントモデム110の詳しい構成図が示されている。PSTN150のデジタル部分に対するアナログローカルループ151のための通常のインタフェースは、「ハイブリッド」200を含む。「ハイブリッド」200は、一対の導体(即ち、アナログローカルループ151)上を運ばれる二重アナログ信号(例えば遠隔地にいる電話ユーザ間の会話)を、二対の導体上を運ばれる別個のアナログ信号に変換するために使用される自動的な装置である。

0036

当業者は、本発明の原理が、PSTN150へのアナログインタフェース中の通常のハイブリッドの存在に依存しないことを理解するであろう。本発明の原理は、例えば、ハイブリッド200およびCODEC152の機能を統合したDSPを含む他のタイプのアナログインタフェースへの適応に適している。

0037

データ通信のために、別個のアナログ信号が、クライアントモデム110のためのデータチャネルの「アップストリーム」および「ダウンストリーム」(即ち、送信および受信)に対応する。アップストリームチャネルは、ミュー法則CODEC152中のADC210により、PSTNのデジタル部分153を通る中央サイト装置170への送信のために変換され、中央サイト装置170により送信されるデジタルデータ(例えば、リターン信号)は、CODEC152中のDAC220により、アナログローカルループ151を介する送信のためのアナログ信号に変換される。

0038

当業者は、DAC220により生成されるダウンストリームアナログ信号の一部分が、ADC210により受信されるアップストリームアナログ信号にハイブリッド200により結合されることになる通常のハイブリッドに関係する「エコー」の問題をよく知っている。プローブ信号のシーケンスがクライアントモデム110により送信される場合、中央サイト装置170からアップストリーム信号へのリターン(即ち、ダウンストリーム)信号の一部分の結合は、中央サイト装置170がエコー信号によりなまったプローブ信号を受信することになる。

0039

本発明の一実施形態において、クライアントモデム110および中央サイト装置170は、ミュー法則CODEC152中のADC210により受信されるプローブ信号中のエコー信号の存在を補償する。本発明の一実施形態において、休止期間において(例えば、クライアントモデム110がプローブ信号を送信していないとき)、中央サイト装置170は、ダウンストリームチャネル中の信号を送信し、アップストリームチャネル中で受信したエコー信号を測定し、これにより、中央サイト装置170は、ハイブリッド200のエコー特性を得る。

0040

そして、ハイブリッド200のエコー特性は、中央サイト装置170によりクライアントモデム110へ通知され、これにより、クライアントモデム110は、中央サイト装置170からのリターン信号に応答してハイブリッド200により生成されるエコー信号を推定することができる。当業者は、エコーをキャンセルする目的でエコーパス特性を決定するために使用される様々な技術をよく知っている。本発明の原理は、CODEC152の量子化間隔の決定を強化するためにエコーキャンセル技術を使用すること、またはハイブリッド200のエコー特性を決定する特定の方法のいずれかに限定されない。

0041

図3において、ミュー法則CODEC152中のADCの量子化間隔を決定するための例示的な反復的プロセスグラフ表示が、図1および2を参照して示されている。上記したように、ADCの量子化間隔に対する各しきい値が理想値を有したとしても、実際のしきい値は、しばしばわずかに異なる。本発明の一実施形態において、ここに開示された本発明の原理を使用して、集束の二値法が、実際のしきい値を決定するために使用される。しかし、当業者は、本発明が、しきい値を決定するための他の集束方法も含むように十分に広範囲なものであることを理解すべきである。

0042

例示のために、ミュー法則CODEC152中のADCの量子化間隔に対するしきい値は、0.5ボルトの理想値を有するが、しきい値の実際の値は、0〜1ボルトの範囲内に有り得ることが仮定される。したがって、第1のプローブ信号は、好ましくは0.5ボルトであり、これに応答して、中央サイト装置170は、プローブ信号が0.4ボルトの実際のしきい値よりも大きかったことをクライアントモデム110に対して表示するリターン信号を送信する。

0043

今、クライアントモデム110は、実際のしきい値が、0〜0.5ボルトの範囲内にあるに違いないことを知る。二値サーチアルゴリズムを使用して、クライアントモデム110は、その範囲の中間点(即ち、0.25ボルト)を決定し、これは第2のプローブ信号の値として使用される。第2のプローブ信号に応答して、中央サイト装置170は、このプローブ信号が0.4ボルトの実際のしきい値よりも小さかったことをクライアントモデム110に対して表示するリターン信号を送る。

0044

それによって、クライアントモデム110は、実際のしきい値が0.25〜0.5ボルトの範囲内になければならないと決定でき、この範囲の中間点(即ち、0.375ボルト)が、次の連続的プローブ信号のために使用される。したがって、反復的プロセスにより、クライアントモデム110は、実際のしきい値が約0.4ボルトに等しいと決定することができる。

0045

本発明の一実施形態において、エコーが反復的プロセスの間存在する場合、クライアントモデム110および中央サイト装置170は、エコーの存在を補償することができる。例えば、図3に示された同じ理想および実際のしきい値を使用して、クライアントモデム110が0.5ボルトのプローブ信号を送信すると同時に中央サイト装置170により送信されるリターン信号が、0.1ボルトに等しいエコーを生成すると仮定する。

0046

このエコーは、ハイブリッド200により、送信されるプローブ信号に結合されて、0.6ボルト信号を生じ、これは、CODEC152中のADCにより、0.4ボルトの実際のしきい値よりも大きい量子化間隔に対応するシンボルに量子化される。中央サイト装置170からのエコーパス特性を受信させることで、上記したように、クライアントモデム110は、プローブ信号と干渉する0.1ボルトエコーの存在を信頼性よく推定することができる。

0047

しかし、クライアントモデム110は、エコーが生じ、結果として得られる信号(0.6ボルト)がADCにより量子化された後でのみ、これを行うことができる。しかし、エコーパス特性を受信させることにより、クライアントモデム110は、0.5ボルトのプローブ信号は、CODEC152中のADCによる量子化に先だって、0.6ボルトに歪んだと決定することができる。

0048

したがって、クライアントモデム110は、中央サイト装置170からのフィードバックに基づいて、実際のしきい値が、ゼロボルトと0.6ボルトとの間になければならないと結論づけることができる。エコーがない場合、図3に示されているように、実際のしきい値は、0.5ボルトである。したがって、後続のプローブ信号は、好ましくはゼロ乃至0.6ボルトの範囲の中間点であり、図3に示されているようにエコーがない場合の0.25ボルトではなく、0.3ボルトである。

0049

反復プロセスを続けて、例えば、後続の0.3ボルトプローブ信号と同時に起きるエコーは、−0.09ボルトであると仮定する。次の反復の範囲は、好ましくは0.21ボルト(0.3+(−0.09))乃至0.6ボルトであり、後続のプローブ信号は、好ましくは、このレンジの中間点であり、即ち、図3に示されているようにエコーがない場合の0.375ボルトではなく、0.405ボルト((0.6−0.21)/2+0.21)である。

0050

反復的プロセスを継続して、後続の0.405ボルトプローブ信号と同時に起きるエコーが、0.05ボルトである場合、次の反復の範囲は、好ましくは0.3ボルト乃至、0.41ボルト(0.405+0.05)であり、後続のプローブ信号は、好ましくはこの範囲の中間点であり、即ち図3に示されているようなエコーがある場合の0.4375ボルトではなく、0.355ボルト((0.41−0.3)/2+0.3)である。当業者は、この反復的プロセスを継続することにより、多分エコーが存在する場合には遅いにもかかわらず、プローブ信号は、実際のしきい値(即ち、0.4ボルト)に集束することになることを理解するであろう。

0051

図3に示されている例示的なプローブ信号の各々は、先行するプローブ信号に直接に連続的であるが、本発明の原理は、これに限られない。PSTN150による信号遅延のために、クライアントモデム110により生成されるプローブ信号および中央サイト装置170により送信されるリターン信号は、隣接していなくともよい。また、上記したように、ミュー法則CODEC152中のADCの量子化間隔に対するしきい値は、逐次または同時のいずれかで決定され得る。

0052

本発明の一実施形態において、ネットワーク中の遅延は、しきい値を同時に決定するために好都合に使用される。単一のプローブ信号を送信し、これに応答するリターン信号を待つのではなく、クライアントモデム110は、トレーニングシーケンスを使用することができる。ここで、異なるしきい値に対するプローブ信号が、逐次的に生成されかつ送信される。リターン信号が中央サイト装置170から受信される順序は、プローブ信号が生成される順序に関連づけられている。

0053

この方法において、クライアントモデムは、ミュー法則CODEC152中のADCの全ての量子化間隔に対するしきい値の決定を「多重化」することができる。即ち、しきい値は、実質的に同時に決定され、全ての量子化間隔を決定するために必要とされる時間を最小化できる。

発明の効果

0054

以上説明したように、本発明によれば、ADCの反復的に決定された量子化間隔に対応して、その信号レベルを選択的に調節することが可能なモデムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0055

図1本発明の一実施形態によるデジタル通信ネットワークを通して中央通信装置と通信するモデムの構成を示す概略図
図2本発明の一実施形態によるデジタル通信ネットワークを通して中央通信装置と通信するモデムの詳細な構成を示す図
図3本発明の一実施形態によるデジタル通信ネットワークへのアナログインタフェース中のアナログ/デジタルコンバータ(ADC)の量子化間隔を決定するための例示的な反復的プロセスをグラフ表現で示す図

--

0056

100コンピュータ
110クライアントモデム
111デジタル信号処理プロセッサ(DSP)
112コーダ/デコーダ(CODEC)
150 PSTN
151アナログローカルループ
152ミュー法則CODEC
153デジタル部分
170中央サイト装置
200 ハイブリッド

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