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技術 デジタル情報伝送システム及びデジタル情報伝送方法

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 小野孝太郎岡本健立道英俊高谷和宏
出願日 2015年8月10日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2015-157934
公開日 2017年2月16日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2017-038203
状態 特許登録済
技術分野 エラーの検出、防止
主要キーワード レファレンスデータ 伝導妨害波 周期性成分 テストフレーム 電磁妨害波 干渉時間 アナログ波 遅延バッファメモリ
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課題

電磁妨害波による情報伝送スループットの低下防止に優れたデジタル情報伝送ステムを提供すること。

解決手段

第1の通信装置と第2の通信装置が伝送路により接続されるデジタル情報伝送システムであって、前記第1の通信装置は、複数のテストフレームを受信するテストフレーム受信部と、複数のテストフレームの受信結果に基づき周期性妨害波発生周期および継続時間分析伝送方法を決定する伝送スループット制御部と、決定された伝送方法により情報を送信する送信部と、を備え、前記第2の通信装置は、前記情報を受信する受信部と、前記情報に含まれる誤り訂正する誤り訂正部と、を備える。

概要

背景

Ethernet(登録商標)、ADSL等の金属製通信線伝送媒体としてデジタル情報電気信号に変換して伝送する情報伝送システムでは、家庭内家電機器オフィス内の電子機器などから発生する電磁波が通信線上に伝導妨害波誘導し、これが伝送線の電気信号に影響を与えて伝送信号劣化を引き起こすことにより、伝送情報欠落など通信品質を劣化させる場合がある。そのため、デジタル情報伝送システムでは、伝送する情報に各種誤り訂正機能を持たせるのが一般的である。

例えば、ADSL通信システムでは、誤り訂正機能に加えて、伝導妨害波(ノイズ)による伝送信号の劣化を極力抑制する方法として、非特許文献1に記載されているように、ADSLモデムとDSLAM間でDMT通信方式における複数のキャリア信号ビン)に対して、ノイズの影響を多く受ける搬送周波数のキャリア信号には相対的に少ない情報(ビット)を割り当て、ノイズの影響が少ない搬送周波数のキャリア信号には相対的に多くの情報を割り当てるように制御することが開示されている。

サーバなどからの情報送信装置から送信されるデジタル情報は、ADSL送信装置において、CRC(Cyclic Redundancy Code)符号化、リードソロモン(Reed-Solomon Code:RS)符号化、スクランブル処理トレリス符号化直交振幅変調QAM:Quadrature Amplitude Modulation)、DMT(Discrete Multitone)変調、CP(Cyclic Prefix)付加処理が順次行われた後、AFE(Analog Front End)処理によってアナログ信号に変換され、電話回線に電気信号として出力される。一方、ADSL受信装置では、電話線から伝送された電気信号からAFE処理によってデジタル信号に変換され、TEQ(Time domain Equalizer:時間軸波形等価)、CP削除、DMT復調、FEQ(Frequency domain Equalizer:周波数軸波形等価)、QAM復調、ビダビ復号化デスクランブル処理、RS復号化、CRC検査が順次行われ、PCなどの受信端末に送信される。

ここで、上記のトレリス符号化/ビダビ復号化処理は、非特許文献1に記載されているように、デジタル信号の誤り訂正処理であって、各キャリア信号(ビン)毎に、過去のビット列を参照して冗長ビットを生成し、この冗長ビットを送信する情報ビット列と併せてビンに符号化し、受信側では、過去のビット列を参照していくつかの選択肢から最も確からしいビット列を推定することによって送信された情報へ復号化する。このように、いま受信したビット列だけでなく、過去に受信したビット列との関連を調べて復号化するので、正確な情報伝送が可能となる。

概要

電磁妨害波による情報伝送のスループットの低下防止に優れたデジタル情報伝送システムを提供すること。第1の通信装置と第2の通信装置が伝送路により接続されるデジタル情報伝送システムであって、前記第1の通信装置は、複数のテストフレームを受信するテストフレーム受信部と、複数のテストフレームの受信結果に基づき周期性妨害波発生周期および継続時間分析伝送方法を決定する伝送スループット制御部と、決定された伝送方法により情報を送信する送信部と、を備え、前記第2の通信装置は、前記情報を受信する受信部と、前記情報に含まれる誤り訂正する誤り訂正部と、を備える。A

目的

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、電磁妨害波による情報伝送のスループットの低下防止に優れたデジタル情報伝送システム及びデジタル情報伝送方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1の通信装置と第2の通信装置が情報伝送路により接続されるデジタル情報伝送ステムであって、前記第1の通信装置は、複数のテストフレームを受信するテストフレーム受信部と、複数のテストフレームの受信結果に基づき周期性妨害波発生周期および継続時間分析伝送方法を決定する伝送スループット制御部と、決定された伝送方法により情報を前記2の通信装置へ送信する送信部と、を備え、前記第2の通信装置は、前記複数のテストフレームを前記第1の通信装置へ送信するテストフレーム送信部と、前記情報を受信する受信部と、を備えることを特徴とするデジタル情報伝送システム。

請求項2

前記伝送スループット制御部は、前記複数のテストフレームが受ける周期性妨害波の発生周期および継続時間を抽出する妨害波パラメータ抽出部と、前記発生周期と前記継続時間から送信タイミングと時間を算出して、送信遅延イミングを決定する送信遅延処理部と、を備え、前記送信部は、前記送信遅延タイミングで前記情報を送信することを特徴とする請求項1に記載のデジタル情報伝送システム。

請求項3

前記送信遅延処理部は、前記周期性妨害波の継続時間が送信タイミングに重なる場合に、前記情報の送信をスキップすることを特徴とする請求項2に記載のデジタル情報伝送システム。

請求項4

前記送信遅延処理部は、前記周期性妨害波の継続時間と重なるタイミングのフレームでの前記情報の送信をスキップする第1の伝送処理に要する時間とスキップしない第2の伝送処理に要する時間とを比較し、前記第1の伝送処理に要する時間が前記第2の伝送処理に要する時間より短い場合には前記第1の伝送処理を選択し、前記第1の伝送処理に要する時間が前記第2の伝送処理に要する時間以上の場合には前記第2の伝送処理を選択することを特徴とする請求項3に記載のデジタル情報伝送システム。

請求項5

前記複数のテストフレームは、該複数のテストフレームを識別するためのフレームカウンタ領域と周期性妨害波によるビットエラーを検出するテストビット列から成るエラーマーカ領域とを含む、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一つに記載のデジタル情報伝送システム。

請求項6

第1の通信装置と第2の通信装置が情報伝送路により接続されるデジタル情報伝送システムに適用されるデジタル情報伝送方法であって、前記第1の通信装置は、複数のテストフレームを受信し、複数のテストフレームの受信結果に基づき周期性妨害波の発生周期および継続時間を分析し伝送方法を決定し、決定された伝送方法により前記2の通信装置へ情報を送信し、前記第2の通信装置は、前記複数のテストフレームを前記第1の通信装置に送信し、前記情報を受信するデジタル情報伝送方法。

技術分野

0001

本発明は、電気信号伝送によってデジタル情報送受信するデジタル情報伝送システム及びデジタル情報伝送方法に関する。

背景技術

0002

Ethernet(登録商標)、ADSL等の金属製通信線伝送媒体としてデジタル情報を電気信号に変換して伝送する情報伝送システムでは、家庭内家電機器オフィス内の電子機器などから発生する電磁波が通信線上に伝導妨害波誘導し、これが伝送線の電気信号に影響を与えて伝送信号劣化を引き起こすことにより、伝送情報欠落など通信品質を劣化させる場合がある。そのため、デジタル情報伝送システムでは、伝送する情報に各種誤り訂正機能を持たせるのが一般的である。

0003

例えば、ADSL通信システムでは、誤り訂正機能に加えて、伝導妨害波(ノイズ)による伝送信号の劣化を極力抑制する方法として、非特許文献1に記載されているように、ADSLモデムとDSLAM間でDMT通信方式における複数のキャリア信号ビン)に対して、ノイズの影響を多く受ける搬送周波数のキャリア信号には相対的に少ない情報(ビット)を割り当て、ノイズの影響が少ない搬送周波数のキャリア信号には相対的に多くの情報を割り当てるように制御することが開示されている。

0004

サーバなどからの情報送信装置から送信されるデジタル情報は、ADSL送信装置において、CRC(Cyclic Redundancy Code)符号化、リードソロモン(Reed-Solomon Code:RS)符号化、スクランブル処理トレリス符号化直交振幅変調QAM:Quadrature Amplitude Modulation)、DMT(Discrete Multitone)変調、CP(Cyclic Prefix)付加処理が順次行われた後、AFE(Analog Front End)処理によってアナログ信号に変換され、電話回線に電気信号として出力される。一方、ADSL受信装置では、電話線から伝送された電気信号からAFE処理によってデジタル信号に変換され、TEQ(Time domain Equalizer:時間軸波形等価)、CP削除、DMT復調、FEQ(Frequency domain Equalizer:周波数軸波形等価)、QAM復調、ビダビ復号化デスクランブル処理、RS復号化、CRC検査が順次行われ、PCなどの受信端末に送信される。

0005

ここで、上記のトレリス符号化/ビダビ復号化処理は、非特許文献1に記載されているように、デジタル信号の誤り訂正処理であって、各キャリア信号(ビン)毎に、過去のビット列を参照して冗長ビットを生成し、この冗長ビットを送信する情報ビット列と併せてビンに符号化し、受信側では、過去のビット列を参照していくつかの選択肢から最も確からしいビット列を推定することによって送信された情報へ復号化する。このように、いま受信したビット列だけでなく、過去に受信したビット列との関連を調べて復号化するので、正確な情報伝送が可能となる。

先行技術

0006

啓史、20メガ超ADSLの実現技術、日経コミュニケーションズ p128-p135、2003.9.8

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、従来のデジタル情報伝送システムは、伝送時に劣化したデジタル信号の誤り訂正処理のために情報伝送のスループットが必然的に低下してしまう。特に、上記ADSLのトレリス符号処理では、拘束長と呼ばれる復号化に用いるデータ長が長いほど誤り訂正の精度は向上するが、誤り訂正処理量が増大すると、その分データ処理時間が長くなってしまう。

0008

このように、デジタル伝送時の情報伝送品質を向上させるための誤り訂正能力の向上はその処理に要する時間が長くなることでスループットの低下をもたらすという課題がある。特に、誤り率が高くなると誤り訂正の復号化効率(単位時間内の誤り訂正処理量)はその分低下する。

0009

また、ADSLは送信装置と受信装置との間でリンク確立する際に、トレーニング機能によって、デジタル情報伝送が電磁環境から受ける影響を検知し、各キャリア周波数への割り当て可能な情報量を決定して最大限のスループットを確保できるようにするが、トレーニング実施後に発生した電磁妨害波によるスループットの低下を補償することはできない。

0010

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、電磁妨害波による情報伝送のスループットの低下防止に優れたデジタル情報伝送システム及びデジタル情報伝送方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

上記目的を達成するためにこの発明のデジタル情報伝送システム及びデジタル情報伝送方法は、以下のように構成されている。

0012

(1)第1の通信装置と第2の通信装置が情報伝送路により接続されるデジタル情報伝送システムであって、前記第1の通信装置は、複数のテストフレームを受信するテストフレーム受信部と、複数のテストフレームの受信結果に基づき周期性妨害波発生周期および継続時間分析し伝送方法を決定する伝送スループット制御部と、決定された伝送方法により情報を前記2の通信装置へ送信する送信部と、を備え、前記第2の通信装置は、前記複数のテストフレームを前記第1の通信装置へ送信するテストフレーム送信部と、前記情報を受信する受信部を備える。

0013

(2)上記(1)のデジタル情報伝送システムであって、前記伝送スループット制御部は、前記複数のテストフレームが受ける周期性妨害波の発生周期および継続時間を抽出する妨害波パラメータ抽出部と、前記発生周期と前記継続時間から送信タイミングと時間を算出して、送信遅延イミングを決定する送信遅延処理部と、を備え、前記送信部は、前記送信遅延タイミングで前記情報を送信する。

0014

(3)上記(2)のデジタル情報伝送システムであって、前記送信遅延処理部は、前記周期性妨害波の継続時間が送信タイミングに重なる場合に、タイミングのフレームでの前記情報の送信をスキップする。

0015

(4)上記(3)のデジタル情報伝送システムであって、前記送信遅延処理部は、前記周期性妨害波の継続時間と重なるタイミングのフレームでの前記情報の送信をスキップする第1の伝送処理に要する時間とスキップしない第2の伝送処理に要する時間とを比較し、前記第1の伝送処理に要する時間が前記第2の伝送処理に要する時間より短い場合には前記第1の伝送処理を選択し、前記第1の伝送処理に要する時間が前記第2の伝送処理に要する時間以上の場合には前記第2の伝送処理を選択する。

0016

(5)上記(1)乃至(4)の何れか一つに記載のデジタル情報伝送システムであって、前記複数のテストフレームは、該複数のテストフレームを識別するためのフレームカウンタ領域と周期性妨害波によるビットエラーを検出するテストビット列から成るエラーマーカ領域とを含む。

0017

(6)第1の通信装置と第2の通信装置が情報伝送路により接続されるデジタル情報伝送システムに適用されるデジタル情報伝送方法であって、前記第1の通信装置は、複数のテストフレームを受信し、複数のテストフレームの受信結果に基づき周期性妨害波の発生周期および継続時間を分析し伝送方法を決定し、決定された伝送方法により前記2の通信装置へ情報を送信し、前記第2の通信装置は、前記複数のテストフレームを前記第1の通信装置に送信し、前記情報を受信する。

発明の効果

0018

即ち、本発明によれば、電磁妨害波に起因する情報伝送のスループットの低下防止に優れたデジタル情報伝送システム及びデジタル情報伝送方法を提供できる。

0019

(1)この発明のデジタル情報伝送システムによれば、周期性妨害波の発生周期および継続時間を分析結果に基づき決定された伝送方法により情報が伝送されるので、妨害波の周期性成分による情報の劣化を回避することができ、誤り訂正、特にその復号化処理における復号化効率の低下を抑制することができる。

0020

(2)この発明のデジタル情報伝送システムによれば、送信タイミングを遅延させて、妨害波の周期性成分による情報の劣化を回避することができ、誤り訂正、特にその復号化処理における復号化効率の低下を抑制することができる。

0021

(3)この発明のデジタル情報伝送システムによれば、周期的な妨害波がある場合、妨害波と重なるタイミングのフレームでは送信せずにスキップし、妨害波と重ならないタイミングで送信することができ、誤り訂正、特にその復号化処理における復号化効率の低下を抑制することができる。

0022

(4)この発明のデジタル情報伝送システムによれば、スキップを利用した伝送処理とスキップを利用しない伝送処理との時間の比較により、最適な伝送処理を選択することができ、伝送スループットの低下を防止することができる。

0023

(5)この発明のデジタル情報伝送システムによれば、テストフレームの送信により、周期性妨害波の発生周期および継続時間の詳細な分析が可能となる。

0024

(6)この発明のデジタル情報伝送方法によれば、周期性妨害波の発生周期および継続時間を分析結果に基づき決定された伝送方法により情報が伝送されるので、妨害波の周期性成分による情報の劣化を回避することができ、誤り訂正、特にその復号化処理における復号化効率の低下を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0025

図1は、各実施形態に係るデジタル情報伝送システムの伝送処理ブロックの一例を示す図である。
図2は、送信装置及び受信装置を構成するCPU及びDSP(Digital Signal Processor)等の機能部品相互の情報入出力関係の一例を示す図である。
図3Aは、送信装置のCPUにより実現される伝送スループット制御を説明するためのブロック図である。
図3Bは、受信装置のCPUにより実現される伝送スループット制御を説明するためのブロック図である。
図4は、ADSL出力フレーム送信間隔と妨害波印加タイミングタイムチャートの一例を示す図である。
図5は、妨害波印加条件とスループットの関係を示す実験結果例を示す図である。
図6は、送信タイミングのスキップの一例を示す図である。
図7は、テストフレームの構成の一例を示す図である。

実施例

0026

以下、図面を参照して本発明に係る各実施形態について説明する。

0027

図1は、各実施形態に係るデジタル情報伝送システムの伝送処理ブロックの一例を示す図である。図1は、主に送信装置1(例えばADSL送信装置)の内部構成の一例と受信装置2(例えばADSL受信装置)の内部構成の一例を図示したものである。また、図2は、送信装置1及び受信装置2を構成するCPU及びDSP等の機能部品相互の情報入出力関係の一例を示す図である。また、図3Aは、送信装置1のCPUにより実現される伝送スループット制御を説明するためのブロック図である。図3Bは、受信装置2のCPUにより実現される伝送スループット制御を説明するためのブロック図である。

0028

まず、本発明の契機として発明者らが実施した実験とそこから得られた知見について説明する。なお、以下で説明する実施形態に係る実験結果及び各実施形態により本発明に係るデジタル情報伝送システムが限定されるものではない。

0029

[実施形態に係る実験結果]
一般に、バースト妨害波は、その強度レベルがほぼ0の状態から急に立ち上がり、強度レベルの変動を伴いながら強度レベルが0でない状態が観測時間に対して相対的に短い時間(以下、「継続時間」と言う。)だけ継続し、その後、強度レベルがほぼ0の状態に至るという経過をたどる電磁波である。バースト妨害波は、その周波数帯域においてある程度の幅を持ち、時間軸上で見たとき、その継続時間にも幅があり、バースト波各々でその発生タイミングばらつくが、発明者らは、バースト妨害波の強度レベルが時間的に周期性を持つ場合に着目し、バースト妨害波発生時間周期、及びその継続時間と、スループットとの関係を明らかにするため、バースト妨害波を模擬する試験妨害波として、一定の周波数で一定の継続時間を有する妨害波(以下、「パルス変調妨害波」と言う。)を、継続時間とパルス繰り返しを変化させてADSL下り信号に印加する実験を行った。印加するパルス妨害波の周波数は、1173 kHzとした。これはADSLの下り通信に用いられる138〜2200kHzの周波数帯域の中央値を採用したものであるが、印加するパルス妨害波の周波数はこの周波数に限定されるものではなく、138〜2200kHzの間の搬送波キャリア)周波数近傍の任意の値を採用することができる。

0030

実験におけるADSL出力フレーム送信間隔と妨害波印加タイミングの一例のタイムチャートを図4に示す。ADSLでは、一つの出力フレームに対応する送信データを単位として図1で示す処理フローに従って処理し、1出力フレーム分の情報を1回のQAM変調によって複数のキャリア信号(アナログ波)に多重化して伝送するので、QAM変調タイミング間の時間250 μ秒(QAMタイムスロット)は出力フレーム送信時間間隔に等しい。ADSLのフレーム送信時間間隔250 μ秒に対して、条件Aでは継続時間12.5 μ秒で繰り返し周期100 μ秒、条件Bでは25 μ秒で繰り返し周期が200 μ秒、条件Cでは継続時間62.5 μ秒で繰り返し周期500 μ秒、条件Dでは継続時間125 μ秒で繰り返し周期1m秒とした。

0031

ADSLの出力フレーム送信タイミングでの送信処理に要する時間をΔtとすると(例えばΔtは1μ秒とするが通信条件によりΔtの値は変化する)、ADSL出力フレーム送信時間間隔250 μ秒内における、送信信号に対するパルス変調妨害波が干渉可能な時間との比は、図4を参照すると、条件A:Δt/12.5×3、条件B:Δt/25×2、条件C:Δt/62.5、条件D:Δt/125となるので、条件Aでの干渉時間を1とした場合、条件B,条件C,条件Dの干渉時間(相対的干渉時間)は、各々1.33、1.67、3.33となる。

0032

次に、図5にパルス変調妨害波の印加条件とスループットの関係を示す実験結果の一例を示す。ここで、スループットとは、送信装置で生成した単位時間当たりの出力フレームの数に対する単位時間当たりの受信装置での再生フレーム数である。図5の縦軸は、パルス妨害波を印加しない場合のスループットを1として正規化したスループットである。上記の相対的干渉時間が長くなるに従って、送信スループットが低下することを示している。

0033

この実験結果は、ADSLの誤り訂正で採用されているトレリス符号化/ビダビ復号化処理において、伝送信号へのパルス変調妨害波の干渉時間が長いほど伝送信号の品質が劣化し、その結果、復号処理における復号化効率が低下すること、言い換えれば、伝送信号とパルス変調妨害波の干渉時間が長いほど送信原信号誤りが多くなり、受信装置での誤り訂正処理時間が長くなることが図5から得たスループット低下の主たる要因と考えられる。

0034

そこで、本実施形態に係る情報伝送システムでは、情報伝送に先立ち、送信装置と受信装置間で予め共通の所定のフレーム構造をやり取りすることで、バースト妨害波の中の周期性を特徴付ける妨害波発生周期情報とその継続時間情報を抽出して記憶し、抽出された妨害波周期情報と継続時間とから周期性妨害波の影響を回避できる情報送信タイミングを算出し、その送信タイミングまで遅延させてADSL出力フレームを送信する。受信側では、送信されたADSL信号を一旦遅延バッファメモリに格納し、遅延バッファメモリから所定の情報を読み出すことにより、妨害波の周期性成分による情報の劣化を回避するとともに、スループットの低下を抑制する。なお、送信タイミングを遅延させた分、伝送時間内でのスループットは妨害波が無い場合よりも低下するが、遅延バッファメモリから読み出される情報は原理的に妨害波による劣化を受けておらず、復号化処理の時間は最小化されているので、遅延バッファメモリからの読み出し速度は相対的に向上し、送信端末から受信端末までの全体的な情報伝送のスループットを向上することができる。

0035

[第1の実施形態]
以下、図1、図2、図3を用いて、本実施形態を詳細に説明する。

0036

図1に示すように、情報伝送システムは、送信装置1(第1の通信装置)及び受信装置2(第2の通信装置)を備える。送信装置1はDSP及びAFEを備え、DSPは、CRC符号化処理部101、リード・ソロモン符号化処理部102、スクランブル処理部103、トレリス符号化処理部104、QAM変調処理部105、DMT変調処理部106、CP追加処理部107を備え、AFEはAFE処理部108を備える。受信装置2もDSP及びAFEを備え、AFEはAFE処理部201を備え、DSPはTEQ処理部202、CP削除処理部203、DMT復調処理部204、FEQ処理部205、QAM復調処理部206、ビダビ復号化処理部207、デスクランブル処理部208、RS復号化処理部209、CRC検査処理部210を備える。301は情報伝送路である。

0037

図2は、図1に示す送信装置のハードウェア構成例を示す図である。図2に示すように送信装置1は、LAN-IF11、CPU12、DSP13、AFE14、メモリ15を備え、受信装置2は、LAN-IF21、CPU22、DSP23、AFE24、メモリ25を備える。本発明に係る送信装置1側の情報処理ソフトウェア機能としてCPU12で処理され、本発明に係る受信装置2側の情報処理はソフトウェア機能としてCPU22で処理される。送信装置1に接続されたEthernetケーブルなどのLANケーブルを介してサーバなどからEthernetフレーム(送信装置へは時系列データ信号波形として入力される)が送信されると、LAN-IF11でこれを受信し、CPU12に処理を移す。

0038

CPU12では、図3Aで説明する情報送信処理を実行し、さらに、CPU12は、ADSL送信機能ソフトウェア処理を実行する。このソフトウェア処理とは、DSLAMとの間で信号をやり取りすることで得た情報を使って、リンク速度や1回の変調で送信するデータ量を計算する「トレーニング」処理を含む。EthernetフレームはCPU12でのソフトウェア処理によって、48バイトなどの所定のデータ長に分割され、その後の処理に必要となる付加情報が付加されメモリに格納される。

0039

DSP13は、メモリに格納された情報を読み出し、1回のQAM変調で送信装置から伝送路へ出力する出力フレーム生成を含み、続くAFE14で行うQAM変調情報のアナログ信号への変換処理の前までの一連のデジタルデータ処理を行う。この過程で、図1に示すCRC(Cyclic Redundancy Code))符号化、リード・ソロモン(Reed-Solomon Code:RS)符号化、スクランブル処理、トレリス符号化、QAM変調、DMT(Discrete Multitone)変調、CP(Cyclic Prefix)付加処理などを順次実行する。

0040

AFE14ではDSP13で生成されたデジタルデータをアナログ信号波形マッピングしてアナログ電気信号として伝送路(電話線)上に送出し、受信装置2へ伝送する。

0041

受信装置2では、上述した送信装置1内での一連の処理と逆の処理が行われ、送信端末から送信されたアナログ信号波形からの情報をデジタル化し、送信原情報再生してこれをその上位装置へ転送する。

0042

次に、図3Aを用いて、デジタル伝送処理を説明する。図3Aは図2の送信装置1のCPU12で実行されるソフトウェア機能ブロックの相互関係を示すが、これらの機能は送信装置1と受信装置2では対等である。本実施形態では、送信装置1での機能として説明するが、受信装置2での機能でもある。PCやサーバなど情報送信端末から入出力IF111を介して情報送信装置1に通信要求がもたらされると、送信装置1のテストフレーム送受信処理部113は、受信装置2のテストフレーム送受信処理部213に対して、所定の同一フレーム構造を持ったn個のテストフレームを所定の送信タイミングで連続して送信装置1へ送信するように要求する。ADSLの場合は、図4で示した送信フレーム時間間隔でテストフレームが送られる。従って、送信装置が受信するn個のテストフレームは、フレーム送信間隔(250 μ秒)で連続して送信される。

0043

受信装置2から送信装置1へ伝送されるテストフレームを基に生成される出力信号波形振幅位相)は、伝送路を伝搬し送信装置に到達するまでにバースト電磁妨害波によるり波形劣化(振幅と位相の原信号波形からの歪や変位)を受けるものとする。

0044

受信装置2から送信装置1へ送られたn個のテストフレームは、送信装置1のテストフレーム送受信部113に直接送られるが、受信装置2でテストフレームを生成する際に行った誤り訂正のための符号化に対応する復号化処理は行わない。送信装置1のテストフレーム送受信処理部113で受信したテストフレームのバースト妨害波に関するデータは記憶部116に格納される。一方、記憶部116では、テストフレームの所定のフレーム構造のデータをレファレンスデータとして格納してある。

0045

次に、妨害波パラメータ抽出部114は、記憶部116に格納されたレファレンスデータと受信装置2から送達されたn個のテストフレームデータとを読み出し、レファレンスデータとn個の時系列テストフレームデータとを照合して、伝送路で受けたバースト電磁妨害波の周波数分布、及び発生周期に関する情報と継続時間情報を抽出する。具体的には、所定の等時間間隔で送信されたn個のテストフレームについて、ビット誤りが生じているテストフレーム内のビット位置と同じビット誤りが何番目のテストフレームから何番目までのテストフレームまで生じているかを検出することでバースト妨害波の発生周期を抽出し、同じビット誤りが何個のテストフレームまで連続して生じているかを検出することで継続時間を抽出する。以下では、発生周期を抽出できたバースト妨害波を周期性妨害波と呼ぶ。得られた周期性妨害波の発生周期、継続時間は記憶部に格納される。

0046

ここで、連続して送出するテストフレーム間でガードインターバル時間を設定する場合には、周期性妨害波発生周期の周期情報と継続時間にガードインターバル時間を加味して抽出する。

0047

伝送遅延処理部115は、記憶部116に格納された上記発生周期と継続時間とから、送信装置1から伝送路への情報信号送信タイミングを遅延させる遅延時間を計算する。たとえば、ADSLの場合、図4に示すように250 μ秒間隔で情報信号を送出しているので、ある送信タイミングが上記の発生周期のタイミングと一致するか、もしくは継続時間内に来る場合には、当初の送信タイミングが上記遅延時間を超えるまでスキップさせる。図6は、送信タイミングのスキップの一例を示す図である。条件Aに示すような周期的に発生する妨害波がある場合、この妨害波と重なるタイミングのフレームでは送信せずにスキップし、妨害波と重ならないタイミングで送信する。

0048

情報装置1から送出された情報(信号波形)が受信装置2に送達されると、受信装置2のADE処理部201からCRC検査処理部210までの処理を経て送信装置1から送出された原信号が再生された後、受信装置2内の遅延バッファメモリ217に一旦格納される。受信装置2の伝送遅延処理部215は、遅延バッファメモリ217に格納された原送信情報を読み出し、入出力インタフェース211を介して受信装置2に接続された受信側端末おける処理プログラムへ渡す。

0049

本実施形態に示す一連の処理により、周期性妨害波の発生周期による情報の劣化を回避することで誤り訂正、特にその復号化処理における復号化効率の低下を抑制することができる。なお、本実施形態では、送信タイミングを遅延させた分、送信装置1から受信装置2に至る伝送時間内でのスループットは周期性妨害波が無い場合よりも低下するが、遅延バッファメモリ117から読みだされる情報は原理的に周期性妨害波による劣化を受けておらず、復号化処理の時間は最小化されているので、遅延バッファメモリ117からの読み出し速度は相対的に向上し、送信端末から受信端末までの全体的な情報伝送のスループットを向上することができる。

0050

[第2の実施形態]
第1の実施形態においては、テストフレームの送信タイミングを、PCやサーバなど情報送信端末から情報送信装置に通信要求がもたらされた直後とし、テストフレームから周期性妨害波の発生周期と継続時間を算出した後に、情報送信端末からの情報送信を開始することで周期性妨害波による伝送信号への干渉を極力回避し、以って送受信端末間でのデジタル情報の伝送時間内におけるスループットの低下を抑止することについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、妨害波のランダム性が高くなると、周期性妨害波の発生周期、継続時間の算出に時間を要することとなる。また、発生周期が長い場合や連続妨害波とみなせるような継続時間が長い妨害波の場合には、これらの影響を回避するために第1の実施形態の方法を採用すると、スキップする送信タイミングが遅くなり、送受信端末間での伝送時間におけるスループット低下をもたらす可能性が生じる。

0051

そこで、第2の実施形態では、図3Aの妨害波パラメータ抽出部114が、n個の連続するテストフレームから周期性妨害波の周期情報算出処理、または継続時間算出処理を実行するに際して、k番目のテストフレームと(k+1)番目のテストフレームとから抽出される妨害波周期(Pk)または継続時間(Tk)よりも(k+1)番目のテストフレームと(k+2)番目のテストフレームとから抽出される妨害波周期(Pk+1)または継続時間(Tk+1)が小さくなった場合に、最大発生周期:PmaxをPk、最大継続時間:TmaxをTkと決定し、周期情報算出処理、継続時間算出処理を終了する。PmaxとTmaxの決定は、一方が他方より先行して行われる場合、例えばPmax=Pkと決定し、Tmaxが未決定の場合は、Tmax=Tkと決定する。

0052

一方、PmaxまたはTmaxの決定が所定の時間を経過しても完了しない場合は、デジタル伝送システムの置かれた電磁環境には周期性妨害波は存在しないものとして、通常の伝送方法により伝送する。

0053

さらに、スキップする送信タイミングが増加した場合で、伝送遅延処理部115が記憶部116のデータを参照し、通常の伝送方法(スキップしない伝送方法)の方がスループットの低下を抑制できると判断した場合も、通常の伝送方法により伝送するものとする。つまり、スキップを伴う伝送処理(第1の伝送処理)に要する時間と、通常の伝送処理(第2の伝送処理)に要する時間とを比較し、第1の伝送処理に要する時間が第2の伝送処理に要する時間より短い場合には第1の伝送処理を選択し、第1の伝送処理に要する時間が第2の伝送処理に要する時間以上の場合には第2の伝送処理を選択する。つまり、妨害波の周期性の算出時間もしくは妨害波の影響を回避して伝送した時の所要時間が第2の伝送処理に要する時間より短い場合には第1の伝送処理により情報を伝送し、スキップ頻度が多いなどの理由から第1の伝送処理に要する時間が第2の伝送処理に要する時間より長くなる場合には、第2の伝送方法により情報を伝送する。

0054

本実施形態によれば、発生周期が長い場合や連続妨害波のように継続時間が長い場合でも一律にスキップを利用した情報伝送を選択すると伝送スループットの低下を招くことがあるが、上記時間の比較により、最適な伝送処理を選択することができ、伝送スループットの低下を防止することができる。

0055

[第3の実施形態]
第1及び第2の実施形態において採用したテストフレームについて、具体的なテストフレームの構成例を説明する。図7は、テストフレームの構成の一例を示す図である。送信装置1に入力されるEthernetフレームの構成は、最大65535バイトのバイト長を有するペイロード部(IPヘッダ領域とデータ領域)をMACヘッダFCS(Frame Check Sequence)領域とで挟まれた構成であるが、Ethernetフレームを送信装置1が受信すると、EthernetフレームからMACヘッダとFCSが外され、ペイロード部分に対して図1で示した一連の処理を行う。テストフレームを送信装置1が受信した場合、テストフレームもEthernetフレームと同様に処理される。ただし、テストフレームの構成は、先頭にはIPヘッダ領域に相当する領域としてテストフレームとしての処理には使用しないUT領域である。UT領域以外のデータ領域をテストフレームとしての所要の情報を割り当てる領域とする。図7に示すように、テストフレームの構成には、n個の連続するテストフレームを識別するためのフレームカウンタ領域と周期性妨害波によるビットエラーの痕跡を記録するエラーマーカ領域を有する。エラーマーカ領域は所定のテスト用ビット列から成る。受信装置2から送信装置1へ送信されたn個のテストフレームが、伝送信号波形として情報伝送路301を伝搬中に周期性妨害波によって波形劣化を生じると、受信装置2からテストフレームが送出される時点とこれを送信装置1の受信後で、テストビット列が異なるので、ビット列の異なる部分によって周期性妨害波の影響を検出する。RF領域は、テストフレームのバイト長の調整、その他の目的で使用される領域である。なお、テストフレームは周期性妨害波の発生周期、継続時間を検出できるに足る最小の固定バイト長に調節する。
[その他の実施形態]
上記第1、第2及び第3の実施形態においては、ADSL送受信システムに適用した場合の情報伝送処理について説明したが、これだけに限定されるものではない。使用するデジタル情報通信システムで採用しているフレームに合わせてレファレンスフレームを予め準備しておけばよいので、デジタル情報を時系列電気信号で伝送するEthernet伝送システムや、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調方式を採用した無線デジタル伝送システムを含め各種デジタル情報伝送システムにも適用可能である。

0056

第1の実施形態では、受信装置2から送信装置1へ送られたn個のテストフレームは、受信装置2では、テストフレームを生成する際に行った誤り訂正のための符号化に対応する復号化処理は行わないとした。しかし、n個のテストフレームに対しても通常のフレーム送受信と同様に誤り訂正の符号化、復号化処理を行うこととしてもよい。この場合においてテストフレームでビットエラーが検出されることは誤り訂正でも原送信情報の再生ができないような周期性妨害波の存在を示すものであり、通常のフレーム送受信においては送受信端末間において再送制御が行われる。しかし、この場合でも、エラー訂正不可能な周期性妨害波を回避するように送信タイミングをスキップすることで、送受信端末間で行われる再送制御に要するスループットの低下を回避することができる。

0057

以下、上記説明したデジタル情報伝送システムについてまとめる。

0058

デジタル情報伝送システムは、送信端末からの情報送信要求トリガとして、送信装置側が複数のテストフレームを一定の時間間隔を以って受信装置に送信するテストフレーム送受信処理部と、テストフレームが送信時に受ける周期性電磁妨害波の周波数、発生周期、妨害波継続時間を抽出する妨害波パラメータ抽出部と、抽出した発生周期と継続時間から周期性妨害波の影響が少ない送信タイミングと時間を算出し、当該送信タイミングへの送信遅延処理を行う送信遅延処理部を有することを特徴とする。

0059

これにより、周期性電磁妨害波の影響を極力回避できるので、デジタル情報の誤り訂正効率の低下を抑止し、以ってスループットの低下を補償することができる。

0060

なお、上記した情報伝送処理の手順はソフトウェアによって実行することが可能である。このため、上記処理の手順を実行するプログラムダウンロードしこのプログラムを情報処理装置インストールして実行するだけで、上記処理を容易に実現することができる。或いは、上記処理の手順を実行するプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えば、磁気記録装置光ディスク光磁気記録媒体半導体メモリ等を通じてこのプログラムを情報処理装置にインストールして実行するだけで、上記処理を容易に実現することができる。

0061

例えば、デジタル情報伝送システム(送信装置1及び受信装置2)は、上記プログラムをダウンロードし、ダウンロードしたプログラムを記憶し、プログラムのインストールを完了することができる。また、デジタル情報伝送システムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体から上記プログラムを読み取り、読み取ったプログラムを記憶し、プログラムのインストールを完了することができる。これにより、デジタル情報伝送システムは、インストールされた上記プログラムに基づき、上記処理を容易に実現することができる。

0062

その他にも、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

0063

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

0064

1…送信装置、11…LAN-IF、12…CPU、13…DSP、14…AFE、15…メモリ、101…CRC符号化処理部、102…リード・ソロモン符号化処理部、103…スクランブル処理部、104…トレリス符号化処理部、105…QAM変調処理部、106…DMT変調処理部、107…CP追加処理部、108…AFE処理部、111…入出力IF、112…伝送スループット制御部、113…テストフレーム送受信処理部、114…妨害波パラメータ抽出部、115…伝送遅延処理部、116…記憶部、遅延117…バッファメモリ、2…受信装置、21…LAN-IF、22…CPU、23…DSP、24…AFE、25…メモリ、201…AFE処理部、202…TEQ処理部、203…CP削除処理部、204…DMT復調処理部、205…FEQ処理部、206…QAM復調処理部、207…ビダビ復号化処理部、208…デスクランブル処理部、209…RS復号化処理部、210…CRC検査処理部、211…入出力IF、212…伝送スループット制御部、213…テストフレーム送受信処理部、214…妨害波パラメータ抽出部、215…伝送遅延処理部、216…記憶部、217…遅延バッファメモリ、301…情報伝送路。

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