JP4292879B2

JP4292879B2 - Transmission power allocation method for ADSL system

Info

Publication number: JP4292879B2
Application number: JP2003166588A
Authority: JP
Inventors: 華林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: JP2005005989A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非対称デジタル加入者線ＡＤＳＬ（ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ）システムの送信電力割当方法に関し、特にマルチキャリア伝送において、通信中のシステムのＢＥＲ（ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）性能を維持しながら、短時間で各キャリアに最適なビット数および送信電力の割り当てを行うＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、離散的複数トーン伝送環境におけるビット割り当てはよく研究されたテーマである。それを裏付けるように、多数のビット割り当てアルゴリズムが開発されている。最適なビット割り当ては、よく知られた「注水（ｗａｔｅｒ−ｆｉｌｌｉｎｇ）」アルゴリズムを使って得ることができるが、このアルゴリズムの欠点は計算によって得られるビット分布が必ずしも整数の集合ではないことである。ビット分布が整数でなければ、実施時の手順がきわめて複雑になる。このアルゴリズムを実施するために必要とされる算出負荷はかなり大きく、この算出の複雑さのために、モデム・ハードウェアのコストが高くなる。
【０００３】
従来のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法は、所望のビットエラーレート、特定コード化方式のための信号対雑音比ギャップおよびゲイン倍率を考慮して計算し、この計算値を記憶するルックアップテーブルを使用することで、通信装置が複雑かつ膨大な時間を要する計算を実行することなく、伝送サブチャネル群にビット割り当てを行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、マルチキャリア伝送システムに対し、ＡＴＵ−Ｃ側のマッピング、ＡＴＵ−Ｒ側のマッピングに、雑音が大きい期間にキャリアへのビット割当配分と送信パワー配分とを記録し、データ伝送時に雑音が小さい期間のビットレートが、雑音が大きい期間のビットレートよりも高くなるように、キャリアへのビット配分および送信パワー配分を行うことで伝送容量を確保しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２４４５８７号公報（第８−１３頁、図５）
【特許文献２】
特開２０００−３１９３６号公報（第２７−３１頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法は、離散的複数トーン伝送環境における多数の最適ビット割り当てアルゴリズムとして周知の「注水（ｗａｔｅｒ−ｆｉｌｌｉｎｇ）」アルゴリズムが使用されるが、計算によって得られるビット分布が必ずしも整数の集合ではないため、ビット分布が整数でなければ実施時の手順がきわめて複雑になるという欠点を有している。
【０００７】
また、このアルゴリズムを実施するために必要とされる算出負荷はかなり大きく、この算出の複雑さのためにモデム・ハードウェアのコストが高くなるという欠点を有している。
【０００８】
本発明の目的は、最初に平均ＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ：信号対雑音比）の近似算法の採用より使用するサブチャネルを決めて、次に伝送チャネルに配分される総ビット数と目標ビット数が同じになるように調整し、最後に各サブチャネルの実際の送信電力を比例的に調整することにより、算出負荷の改善ができるＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法は、
局側ＡＤＳＬ（ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ）装置と、加入者側ＡＤＳＬ装置とを備え、
互いのＡＤＳＬ装置を認識し合った後、前記局側ＡＤＳＬ装置はいくつかの周波数信号を対向する前記加入者側ＡＤＳＬ装置に送り、
前記加入者側ＡＤＳＬ装置は、キャリア毎のＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）を計算し、この計算したＳＮＲに基づいて各キャリアの割り当てビットを決定し、前記局側ＡＤＳＬ装置に該割り当てビットと送信電力情報を通知し、
前記局側ＡＤＳＬ装置は、通知された割り当てビット及び送信電力情報を基にしてマルチキャリア変調しデータ送信するＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法であって、
前記ＳＮＲの近似平均値ＳＮＲ（Ａｖ）を導出し、最初に使用するサブチャネルを決定し、通信路に配分されるビット数を目標値のビット数に等しくなるように設定し、各サブチャネルの送信電力を調整することを特徴としている。
【００１１】
本発明の第２のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法は、前記第１のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法において、
前記局側ＡＤＳＬ装置がＡＴＵ−Ｃ（ＡＤＳＬＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＵｎｉｔ−Ｃｅｎｔｅｒｓｉｄｅ）であり、前記加入者側ＡＤＳＬ装置がＡＴＵ−Ｒ（ＡＤＳＬＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＵｎｉｔ−Ｒｅｍｏｔｅｓｉｄｅ）であることを特徴としている。
【００１２】
本発明の第３のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法は、
局側ＡＤＳＬ（ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ）装置であるＡＴＵ−Ｃ（ＡＤＳＬＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＵｎｉｔ−Ｃｅｎｔｅｒｓｉｄｅ）と、加入者側ＡＤＳＬ装置であるＡＴＵ−Ｒ（ＡＤＳＬＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＵｎｉｔ−Ｒｅｍｏｔｅｓｉｄｅ）とを備え、
ＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）の近似平均値ＳＮＲ（Ａｖ）を導出し、最初に使用するサブチャネルを決定するサブチャネル決定ステップと；
通信路に配分されるビット数を目標値のビット数に等しくなるように設定するサブチャネルビット数決定ステップと；
各サブチャネルの送信電力を調整する送信電力割当ステップと；
を備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明の第４のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法は、前記第３のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法において、
前記サブチャネル決定ステップは、
すべてのサブチャネル（Ｎ）について、各チャネルの送信電力を設定して、各サブチャネルのＳＮＲを計算するＳＮＲ計算ステップと；
利用できるサブチャネルの最少ビット数ｂｍｉｎとして、初期値ｂｍｉｎ＝１を設定する初期値設定ステップと；
ＳＮＲ（ｉ）の降順でサブチャネルを配置するサブチャネル配置ステップと；
チャネル損失量γ及びＳＮＲ（ｉ）のｉの最大値を設定し、サブチャネル数に配分されるビット総数を計算するビット総数計算ステップと；
サブチャネルのビット総数ｂが、ｂ総数≦ｂ目標ならば、ｂｍｉｎ＝ｂｍｉｎ＋１として、前記サブチャネル配置ステップから繰り返す第１のビット数判定ステップと；
前記サブチャネルのビット総数ｂが、（ｂ総数−ｂ目標）＞（ｂ総数／ｋ）ならば、ｋ＝ｋ−１として次のステップに進む第２のビット数判定ステップと；
前記ＳＮＲの近似平均値ＳＮＲ（Ａｖ）ｋを計算する近似平均値ステップと；
前記チャネル損失量γ及び前記サブチャネルのビット総数ｂを更新し、前記第２のビット数判定ステップに戻り、この条件を満たすまで前記チャネル損失量γ及び前記サブチャネルのビット総数ｂを更新する更新ステップと；
を備えたことを特徴としている。
【００１４】
本発明の第５のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法は、前記第３または第４のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法において、
前記サブチャネルビット数決定ステップが、
前記第２のビット数判定ステップの条件を満たさない場合は、
ｉからｋまでのｉについて各サブチャネルに配分されるビット数ｂｉ、ｂｉを四捨五入した整数であるＲｉ、ｂｉとＲｉの差の絶対値である差分値ｄｉｆｆｉを計算する差分計算ステップと；
ｂｉの総和をＲｉの総和＝ｂ目標で計算する総和計算ステップと；
次のビット比較ステップの判定で、Ｒｉの総和＞ｂ目標ならば、最大のｄｉｆｆｉを与えるサブチャネルのビット数を１ビット増やして前記差分計算ステップに戻りサブチャネルのｄｉｆｆｉを調整し、前記総和計算ステップの条件Ｒｉの総和＝ｂ目標を満たすまで繰り返すビット増加ステップと；
前記ビット比較ステップで、Ｒｉの総和＜ｂ目標ならば、最小のｄｉｆｆｉを与えるサブチャネルから１ビットを減らして前記差分計算ステップに戻りサブチャネルのｄｉｆｆｉを調整し、前記総和計算ステップの条件Ｒｉの総和＝ｂ目標を満たすまで繰り返すビット減少ステップと；
を備えたことを特徴としている。
【００１５】
本発明の第６のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法は、前記第５のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法において、
前記送信電力割当ステップが、
前記総和計算ステップで、条件Ｒｉの総和＝ｂ目標を満たした場合、各サブチャネルのビット数により各サブチャネルの電力を計算する電力計算ステップと；
配分される総電力Ｐ総電力を計算する総電力計算ステップと；
各サブチャネルの実際の通信路に配分される総電力Ｐ総電力と目標電力Ｐ目標が同じになるようにするため、電力割当てを最終的に調整し処理を終了する電力割当ステップと；
を備えたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示す本実施の形態は、局側ＡＤＳＬ装置であるＡＴＵ−Ｃ１と、加入者側ＡＤＳＬ装置であるＡＴＵ−Ｒ２とから構成されている。
【００１９】
ここで、ＡＴＵ−ＣはＡＤＳＬＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＵｎｉｔ−Ｃｅｎｔｅｒｓｉｄｅであり、ＡＴＵ−ＲはＡＤＳＬＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒＵｎｉｔ−Ｒｅｍｏｔｅｓｉｄｅである。
【００２０】
図１を参照して送信電力の割り当てを説明すると、トレーニング時、互いのＡＤＳＬ装置を認識し合った後、たとえば、▲１▼：局側ＡＤＳＬ装置ＡＴＵ−Ｃはいくつかの周波数信号を対向する加入者側ＡＤＳＬ装置ＡＴＵ−Ｒに送る。
▲２▼：ＡＴＵ−Ｒは各キャリア毎のＳＮＲを計算する。▲３▼：ついで、ＡＴＵ−Ｒは計算したＳＮＲに基づいて各キャリアの割り当てビットを決定し、ＡＴＵ−Ｃに該割り当てビットと送信電力を通知する。▲４▼：局側ＡＤＳＬ装置ＡＴＵ−Ｃは通知された割り当てビットおよび送信電力情報を基にしてマルチキャリア変調してデータ送信を行う。
【００２１】
ＡＤＳＬ（ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒ
Ｌｉｎｅ）は既存の通信回線を利用して高速にデータ通信を行うデジタル加入者線伝送システムである。ＡＤＳＬでは伝送チャネルがいくつかの狭帯域サブチャネルに分割され、デジタル信号処理を使用することにより１つのマルチキャリア変調装置ですべてのサブチャネルを変調することが可能になり、このため信頼性が向上し、通信コストが低減する。
【００２２】
そこで望まれるのは、各サブチャネルへのビット、送信電力配分を、そのサブチャネルの伝送特性に基づいて個別に行う方式である。高品質なサブチャネルは、品質が劣るサブチャネルよりも多くの情報を搬送できるはずである。これによって、通信チャネル資源の利用効率を高めることができる。
【００２３】
また、加算利得を求める過程を簡単にすることで、短時間で最適な加算利得、送信電力割り当てを算出できるビット割当ての方法が求められている。
【００２４】
図２は送信電力の割り当てを示すフローチャートである。
【００２５】
図２を参照すると、まずＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ：信号対雑音比）の近似平均値ＳＮＲ（Ａｖ）を導出し、最初に使用するサブチャネルを決定する（ステップ１：Ｓ１）。次に、通信路に配分されるビット数を目標値のビット数に等しくなるように調整する（ステップ２：Ｓ２）。次のステップで、各サブチャネルの送信電力を比例的に調整する（ステップ３：Ｓ３）。
【００２６】
さて、ＡＤＳＬにおける各サブチャネルに配分されるビット数は、式（１）で表されることが知られている。
【００２７】
【数１】

【００２８】
ある特定のサブチャネルｉ内のＳＮＲとＳＮＲギャップが与えられると、そのサブチャネル内で十分な信頼性をもって伝送できるビット数ｂ_ｉは、上記の式（１）によって得られる。ここで、γはチャネル容量に対するチャネル損失量を表す。換言すれば、式（１）によって、γｄＢ分減少したＳＮＲを有するサブチャネルの容量が得られる。このことから、γは「ＳＮＲギャップ」と呼ばれる。
【００２９】
本方法では、使用するサブチャネル数を最初に決めて、次に伝送路に配分されるビットの総数を目標値のビット数に等しくなるように調整して、最後に各サブチャネルの送信電力を調整することになる。
【００３０】
具体的には以下の計算手順で行う。
（Ａ）＜ビットを割り当てる方法→サブチャネル決定＞
図３はビットを割り当てる方法を示すフローチャートである。
【００３１】
サブチャネルの決定方法は図３に示す手順で実行する。
１）すべてのサブチャネル（Ｎ）について、各チャネルの送信電力を設定して、各サブチャネルのＳＮＲを式（２）で計算する（ステップ１：Ｓ１）。
【００３２】
【数２】

【００３３】
ここで、|Ｈ_ｉ|^２はサブチャネルｉの電力伝達関数、σ_ｉ ^２はサブチャネルｉの雑音の電力である。
２）利用できるサブチャネルの最少ビット数（初期値設定）ｂ_ｍｉｎ＝１を設定する（ステップ２：Ｓ２）。
３）ＳＮＲ（ｉ）の降順でサブチャネルを配置する（ステップ３：Ｓ３）。
４）γ＝９．８ｄＢ（システム誤り率：１０^−７）とする。
５）Ｎ_０は｛ＳＮＲ（ｉ）≧（２^ｂｍｉｎ−１）×γ｝のｉの最大値と設定する（ステップ４：Ｓ４）。
６）サブチャネル数ｋ＝Ｎ_０として、配分されるビット総数は式（３）のように与えられる（ステップ５：Ｓ５）。
【００３４】
【数３】

【００３５】
ここで、
【００３６】
【数４】

【００３７】
である。
７）ｂ_総数≦ｂ_目標ならば、ｂ_ｍｉｎ＝ｂ_ｍｉｎ＋１として、３）のステップ３から繰り返す（ステップ６：Ｓ６）。
８）（ｂ_総数−ｂ_目標）＞（ｂ_総数／ｋ）ならば（ステップ７：Ｓ７）、ｋ＝ｋ−１とする（ステップ８：Ｓ８）。
９）ＳＮＲの近似平均値ＳＮＲ（Ａｖ）_ｋは式（４）で与えられる（ステップ９：Ｓ９）。
【００３８】
【数５】

【００３９】
１０）γとｂ_総数を次の式（５）のように更新し、
【００４０】
【数６】

【００４１】
１１）８）のステップ７に戻り、ステップ７の条件を満たすまで繰り返す（ステップ１０：Ｓ１０）。
（Ｂ）＜ビットを割り当てる方法→サブチャネルのビット数決定＞
図４はサブチャネルのビット数決定を示すフローチャートである。
【００４２】
サブチャネルのビット数の決定方法は図４に示す手順で実行する。ここで図３のステップ７でステップ７の条件を満たさない場合は、
１２）ｉからｋまでのｉについて各サブチャネルのｂ_ｉ、Ｒ_ｉ、差分値diff_iを次の式（６）で計算する（ステップ１１：Ｓ１１）。
【００４３】
【数７】

【００４４】
ここで、ｂ_ｉは各サブチャネルに配分されるビット数、Ｒ_ｉはｂ_ｉを四捨五入した整数であり、diff_iはｂ_ｉとＲ_ｉの差の絶対値であり、Ｒ_ｉの総和＝ｂ_目標で計算する（ステップ１２：Ｓ１２）。
１３）次のステップ１３の判定で、Ｒ_ｉ＞ｂ_目標ならば、最大のdiff_iを与えるサブチャネルのビット数を１ビット増やし、ステップ１１に戻り、式（６）によってこのサブチャネルのdiff_iを調整する。ステップ１２の条件Ｒ_ｉの総和＝ｂ_目標を満たすまで繰り返す（ステップ１４：Ｓ１４）。
１４）ステップ１３で、Ｒ_ｉの総和＜ｂ_目標ならば、最小のdiff_iを与えるサブチャネルから１ビットを減らし、ステップ１１に戻る。式（６）によってこのサブチャネルのdiff_iを調整し、ステップ１２の条件Ｒ_ｉの総和＝ｂ_目標を満たすまで繰り返す（ステップ１５：Ｓ１５）。
（Ｃ）＜ビットを割り当てる方法→送信電力の割り当て＞
図５は送信電力の割り当てを示すフローチャートである。
【００４５】
サブチャネルの送信電力の割り当て方法は図５に示す手順で実行する。ここで、図４のステップ１２で条件を満たした場合、
１５）式（１）、式（２）を用いて、各サブチャネルのビット数により各サブチャネルの電力を計算する（ステップ１６：Ｓ１６）。
１６）次に、総電力Ｐ_総電力を計算する（ステップ１７：Ｓ１７）。
１７）次のステップ１８で、各サブチャネルの実際の通信路に配分される総電力Ｐ_総電力と目標電力Ｐ_目標が同じになるようにするため、式（７）で電力割当てを最終的に調整し処理を終了する（ステップ１８：Ｓ１８）。
【００４６】
【数８】

【００４７】
他の実施の形態として、例えば本発明の適用システムをＡＤＳＬに限定したが、ｘＤＳＬ（ＸＤｉｇｉｔａｌＳｕｂｓｃｒｉｂｅｒＬｉｎｅ）通信処理及び他の様々な処理を実行できるように動作可能である。
【００４８】
上述の通り、ＡＤＳＬは既存の通信回線を利用して高速にデータ通信を行うデジタル加入者線伝送システムとして、伝送チャネルがいくつかの狭帯域サブチャネルに分割され、各サブチャネルへのビット、送信電力配分をそのサブチャネルの伝送特性に基づいて個別に行う方式である。ＡＤＳＬシステムにおけるマルチキャリア伝送において、サブチャネル間送信ビットおよび送信電力を割り当てるための方法に関し、通信中のシステムのＢＥＲ（ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ：ビット誤り率）性能を維持しながら、短時間で各キャリアに最適なビット数および送信電力の割り当てが行える。
【００４９】
デジタル信号処理を使用することにより、１つのマルチキャリア変調装置ですべてのサブチャネルを変調することが可能になるので、信頼性が向上し、通信コストが低減することになる。これによって、通信チャネル資源の利用効率を高めることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法は、送信ビットおよび送信電力を割り当てる際に、最初に平均ＳＮＲの近似算法の採用より使用するサブチャネルを決めて、次に伝送チャネルに配分される総ビット数と目標ビット数が同じになるように調整し、最後に各サブチャネルの実際の送信電力を比例的に調整することにより、所望のビット・エラー率、ビット伝送速度及び総送信電力を考慮して事前に近似計算することができるので、通信装置を簡素化することができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＡＤＳＬシステムの送信電力割当方法の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】送信電力の割り当てを示すフローチャートである。
【図３】ビットを割り当てる方法を示すフローチャートである。
【図４】サブチャネルのビット数決定を示すフローチャートである。
【図５】送信電力の割り当てを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ＡＴＵ−Ｃ
２ＡＴＵ−Ｒ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmission power allocation method for an asymmetric digital subscriber line ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) system, and in particular, in multicarrier transmission, while maintaining the BER (Bit Error Rate) performance of a system in communication, The present invention relates to a transmission power allocation method for an ADSL system that allocates the optimum number of bits and transmission power to a carrier.
[0002]
[Prior art]
In general, bit allocation in a discrete multi-tone transmission environment is a well-studied theme. A number of bit allocation algorithms have been developed to support it. Optimal bit allocation can be obtained using the well-known “water-filling” algorithm, but the disadvantage of this algorithm is that the bit distribution obtained by calculation is not necessarily a set of integers. If the bit distribution is not an integer, the implementation procedure is very complex. The computational load required to implement this algorithm is quite large and the complexity of this computation increases the cost of the modem hardware.
[0003]
The conventional transmission power allocation method of the ADSL system uses a lookup table that calculates and stores the calculated value in consideration of a desired bit error rate, a signal-to-noise ratio gap and a gain ratio for a specific coding scheme. As a result, the communication apparatus performs bit allocation to the transmission subchannel group without executing a complicated and time-consuming calculation (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
Also, for multicarrier transmission systems, the bit allocation distribution and transmission power distribution to the carrier are recorded in the ATU-C side mapping and ATU-R side mapping during periods of high noise, and noise is low during data transmission. In some cases, the transmission capacity is secured by performing bit allocation to the carrier and transmission power allocation so that the bit rate of the period is higher than the bit rate of the period when noise is large (for example, see Patent Document 2). .)
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-244457 (page 8-13, FIG. 5)
[Patent Document 2]
JP 2000-31936 A (pages 27-31, FIG. 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional transmission power allocation method of the ADSL system, a well-known “water-filling” algorithm is used as a number of optimal bit allocation algorithms in a discrete multi-tone transmission environment. Is not necessarily a set of integers, it has the disadvantage that the implementation procedure is very complicated if the bit distribution is not an integer.
[0007]
Also, the calculation load required to implement this algorithm is quite large, and this calculation complexity has the disadvantage of increasing the cost of the modem hardware.
[0008]
An object of the present invention is to first determine a subchannel to be used by adopting an approximation method of an average SNR (Signal to Noise Ratio), and then to determine the total number of bits and the target number of bits allocated to the transmission channel. The transmission power allocation method of the ADSL system is capable of improving the calculation load by adjusting the transmission power to be the same, and finally adjusting the actual transmission power of each sub-channel proportionally.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The transmission power allocation method of the first ADSL system of the present invention is as follows:
A station side ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) device, and a subscriber side ADSL device,
After recognizing each other's ADSL devices, the local ADSL device sends several frequency signals to the opposing subscriber ADSL device,
The subscriber-side ADSL apparatus calculates an SNR (Signal to Noise Ratio) for each carrier, determines an allocation bit of each carrier based on the calculated SNR, and transmits the allocation bit and transmission power to the station-side ADSL apparatus. Inform information,
The station-side ADSL apparatus is a transmission power allocation method of an ADSL system that performs multi-carrier modulation and data transmission based on a notified allocation bit and transmission power information ,
Deriving the approximate average value SNR (Av) of the SNR, determining the subchannel to be used first, setting the number of bits allocated to the communication path to be equal to the number of bits of the target value, It is characterized by adjusting the transmission power .
[0011]
A transmission power allocation method for a second ADSL system according to the present invention is the transmission power allocation method for the first ADSL system,
The station ADSL device is an ATU-C (ADSL Transceiver Unit-Center side), and the subscriber ADSL device is an ATU-R (ADSL Transceiver Unit-Remote side) .
[0012]
The transmission power allocation method of the third ADSL system of the present invention is as follows:
ATU-C (ADSL Transceiver Unit-Center side), which is a station side ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) device, and ATU-R (ADSL Transceiver Unit-Remote), which is a subscriber side ADSL device.
A subchannel determination step of deriving an approximate average value SNR (Av) of SNR (Signal to Noise Ratio) and determining a subchannel to be used first;
A subchannel bit number determination step for setting the number of bits allocated to the communication path to be equal to the bit number of the target value;
A transmission power allocation step of adjusting the transmission power of each subchannel;
It is characterized by having.
[0013]
According to a fourth ADSL system transmission power allocation method of the present invention, in the third ADSL system transmission power allocation method,
The subchannel determination step includes:
An SNR calculation step of setting the transmission power of each channel and calculating the SNR of each subchannel for all subchannels (N);
An initial value setting step of setting an initial value bmin = 1 as the minimum number of subchannel bits bmin that can be used;
A subchannel arrangement step of arranging subchannels in descending order of SNR (i);
A bit total number calculating step of setting a maximum value of i of the channel loss amount γ and SNR (i) and calculating the total number of bits allocated to the number of subchannels;
If the total number b of subchannel bits is b total number ≦ b target, bmin = bmin + 1 is set, and a first bit number determination step repeated from the subchannel arrangement step;
If the total bit number b of the subchannel is (b total number−b target)> (b total number / k), a second bit number determination step that proceeds to the next step with k = k−1;
An approximate average value step of calculating an approximate average value SNR (Av) k of the SNR;
Update the channel loss amount γ and the subchannel bit total number b, return to the second bit number determination step, and update the channel loss amount γ and the subchannel bit total number b until this condition is satisfied Steps and;
It is characterized by having.
[0014]
The fifth ADSL system transmission power allocation method of the present invention is the transmission power allocation method of the third or fourth ADSL system,
The subchannel bit number determining step includes:
If the condition of the second bit number determination step is not satisfied,
a difference calculation step of calculating a difference value diffi that is an absolute value of a difference between Bi and Ri, which is an integer obtained by rounding off the number of bits bi and bi allocated to each subchannel for i from i to k;
a sum calculation step of calculating the sum of bi with the sum of Ri = b target;
If it is determined in the next bit comparison step that the sum of Ri is larger than b, the number of subchannel bits giving the maximum diffi is increased by one bit, the process returns to the difference calculation step, the subchannel diffi is adjusted, and the sum calculation is performed. Sum of step conditions Ri = bit increment step repeated until b target is satisfied;
If the sum of Ri in the bit comparison step is smaller than b, 1 bit is reduced from the subchannel that gives the minimum diffi, the process returns to the difference calculation step to adjust the diffi of the subchannel, and the condition Ri of the sum calculation step is satisfied. Bit reduction step that repeats until sum = b goal is satisfied;
It is characterized by having.
[0015]
According to a sixth ADSL system transmission power allocation method of the present invention, in the fifth ADSL system transmission power allocation method,
The transmission power allocation step includes:
A power calculation step of calculating the power of each sub-channel according to the number of bits of each sub-channel when the sum of the conditions Ri = b target is satisfied in the total calculation step;
A total power calculation step for calculating a total power P to be allocated;
A power allocation step of finally adjusting the power allocation and ending the process so that the total power P total power allocated to the actual communication path of each subchannel and the target power P target are the same;
It is characterized by having.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a transmission power allocation method for an ADSL system according to the present invention.
[0018]
The present embodiment shown in FIG. 1 includes an ATU-C1 that is a station-side ADSL apparatus and an ATU-R2 that is a subscriber-side ADSL apparatus.
[0019]
Here, ATU-C is ADSL Transceiver Unit-Center side, and ATU-R is ADSL Transceiver Unit-Remote side.
[0020]
Referring to FIG. 1, transmission power allocation will be described. After training each other, for example, {circle over (1)}: the station ADSL device ATU-C faces several frequency signals. It is sent to the subscriber side ADSL apparatus ATU-R.
{Circle around (2)} ATU-R calculates SNR for each carrier. {Circle over (3)} Next, the ATU-R determines the assigned bit of each carrier based on the calculated SNR, and notifies the ATU-C of the assigned bit and transmission power. {Circle over (4)} The station ADSL apparatus ATU-C performs data transmission by performing multicarrier modulation based on the notified allocation bit and transmission power information.
[0021]
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber
Line) is a digital subscriber line transmission system that performs high-speed data communication using an existing communication line. In ADSL, the transmission channel is divided into several narrowband subchannels, and using digital signal processing, it is possible to modulate all subchannels with one multicarrier modulator, which improves reliability. Communication cost is reduced.
[0022]
Therefore, what is desired is a method of individually allocating bits and transmission power to each subchannel based on the transmission characteristics of the subchannel. A high quality subchannel should be able to carry more information than a subchannel with poor quality. Thereby, the utilization efficiency of communication channel resources can be improved.
[0023]
Further, there is a need for a bit allocation method that can calculate an optimal addition gain and transmission power allocation in a short time by simplifying the process of obtaining the addition gain.
[0024]
FIG. 2 is a flowchart showing transmission power allocation.
[0025]
Referring to FIG. 2, first, an approximate average value SNR (Av) of SNR (Signal to Noise Ratio) is derived, and a subchannel to be used first is determined (step 1: S1). Next, the number of bits allocated to the communication path is adjusted to be equal to the target number of bits (step 2: S2). In the next step, the transmission power of each subchannel is adjusted proportionally (step 3: S3).
[0026]
Now, it is known that the number of bits allocated to each subchannel in ADSL is expressed by Expression (1).
[0027]
[Expression 1]

[0028]
Given the SNR and SNR gap within a particular subchannel i, the number of bits b _i that can be transmitted with sufficient reliability within that subchannel is given by equation (1) above. Here, γ represents the channel loss amount with respect to the channel capacity. In other words, the capacity of the subchannel having the SNR reduced by γ dB is obtained by the equation (1). For this reason, γ is called an “SNR gap”.
[0029]
In this method, the number of subchannels to be used is determined first, then the total number of bits allocated to the transmission path is adjusted to be equal to the target number of bits, and finally the transmission power of each subchannel is adjusted. Will be adjusted.
[0030]
Specifically, the following calculation procedure is performed.
(A) <Method for allocating bits-> subchannel determination>
FIG. 3 is a flowchart showing a method of assigning bits.
[0031]
The sub-channel determination method is executed according to the procedure shown in FIG.
1) For all subchannels (N), the transmission power of each channel is set, and the SNR of each subchannel is calculated using equation (2) (step 1: S1).
[0032]
[Expression 2]

[0033]
Here, | H _i | ² is the power transfer function of subchannel _i , and σ _i ² is the noise power of subchannel i.
2) The minimum number of subchannels that can be used (initial value setting) b _min = 1 is set (step 2: S2).
3) Subchannels are arranged in descending order of SNR (i) (step 3: S3).
4) Let γ = 9.8 dB (system error rate: 10 ⁻⁷ ).
5) N ₀ is set as the maximum value of i of {SNR (i) ≧ (2 ^bmin −1) × γ} (step 4: S4).
6) Assuming that the number of subchannels k = N ₀ , the total number of allocated bits is given by equation (3) (step 5: S5).
[0034]
[Equation 3]

[0035]
here,
[0036]
[Expression 4]

[0037]
It is.
7) If b _{total number} ≦ b _target , b _min = b _min +1 and repeat from step 3 of 3) (step 6: S6).
8) If (b _{total number−} b _target )> (b _{total number} / k) (step 7: S7), k = k−1 is set (step 8: S8).
9) The approximate average value SNR (Av) _k of SNR is given by equation (4) (step 9: S9).
[0038]
[Equation 5]

[0039]
10) Update the _{total number} of γ and b as in the following equation (5),
[0040]
[Formula 6]

[0041]
11) Return to Step 7 of 8) and repeat until the condition of Step 7 is satisfied (Step 10: S10).
(B) <Method for allocating bits → determining the number of bits of the subchannel>
FIG. 4 is a flowchart showing the determination of the number of subchannel bits.
[0042]
The method for determining the number of bits of the subchannel is executed according to the procedure shown in FIG. Here, if the condition of step 7 is not satisfied in step 7 of FIG.
12) For i from i to k _b i for each sub-channel, _{R i,} the difference value diff _i calculated by the following equation (6) (step 11: S11).
[0043]
[Expression 7]

[0044]
Here, b _i is the number of bits allocated to each subchannel, R _i is an integer obtained by rounding b _i , diff _i is the absolute value of the difference between b _i and R _i , and the sum of R _i = b Calculate with the _target (step 12: S12).
13) is determined in the next step 13, R _i> if b _target, increased by one bit the number of bits of the sub-channels to provide maximum diff _i, returns to step 11, diff _i of the sub-channel by the equation (6) Adjust. Condition of step 12 is repeated until satisfying the sum = b _goal _{R i} (step 14: S14).
14) In step 13, the sum of _{R i} <if b _target, reducing the 1 bit from the sub-channel which gives the smallest diff _i, returns to step 11. The diff _{i of} this subchannel is adjusted by the equation (6), and the process is repeated until the sum of the conditions R _{i in} step 12 = b _target is satisfied (step 15: S15).
(C) <Method for assigning bits → assignment of transmission power>
FIG. 5 is a flowchart showing transmission power allocation.
[0045]
The sub-channel transmission power allocation method is executed according to the procedure shown in FIG. Here, if the condition is satisfied in step 12 of FIG.
15) Using formulas (1) and (2), the power of each subchannel is calculated from the number of bits of each subchannel (step 16: S16).
16) Next, the total power P _{total power} is calculated (step 17: S17).
17) In the next step 18, in order to make the total power P _{total power} allocated to the actual communication path of each sub-channel equal to the target power P _target , the power allocation is finally made by equation (7). The adjustment is made and the process is terminated (step 18: S18).
[0046]
[Equation 8]

[0047]
In another embodiment, for example, the application system of the present invention is limited to ADSL, but the system can operate so as to execute xDSL (X Digital Subscriber Line) communication processing and various other processing.
[0048]
As described above, ADSL is a digital subscriber line transmission system that performs high-speed data communication using an existing communication line, and the transmission channel is divided into several narrowband subchannels. In this method, power distribution is performed individually based on the transmission characteristics of the subchannel. In a multicarrier transmission in an ADSL system, a method for allocating transmission bits and transmission power between subchannels, while maintaining the BER (Bit Error Rate) performance of a system in communication, each carrier can be transmitted in a short time. An optimal number of bits and transmission power can be allocated.
[0049]
By using digital signal processing, it is possible to modulate all subchannels with a single multicarrier modulation device, thereby improving reliability and reducing communication costs. Thereby, the utilization efficiency of communication channel resources can be improved.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the transmission power allocation method of the ADSL system of the present invention, when allocating transmission bits and transmission power, first, a subchannel to be used is determined by adopting an approximate calculation method of average SNR, and then a transmission channel is determined. By adjusting the total number of bits allocated to the target bit number to be equal to the target number of bits, and finally adjusting the actual transmission power of each sub-channel proportionally, the desired bit error rate, bit transmission rate and Since the approximate calculation can be performed in advance in consideration of the total transmission power, the communication device can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a transmission power allocation method for an ADSL system according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing transmission power allocation.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for assigning bits.
FIG. 4 is a flowchart showing determination of the number of bits of a subchannel.
FIG. 5 is a flowchart showing transmission power allocation.
[Explanation of symbols]
1 ATU-C
2 ATU-R

Claims

A station side ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) device, and a subscriber side ADSL device,
After recognizing each other's ADSL devices, the local ADSL device sends several frequency signals to the opposing subscriber ADSL device,
The subscriber-side ADSL apparatus calculates an SNR (Signal to Noise Ratio) for each carrier, determines an allocation bit of each carrier based on the calculated SNR, and transmits the allocation bit and transmission power to the station-side ADSL apparatus. Inform information,
The station-side ADSL apparatus is a transmission power allocation method of an ADSL system that performs multi-carrier modulation and data transmission based on a notified allocation bit and transmission power information ,
Deriving the approximate average value SNR (Av) of the SNR, determining the subchannel to be used first, setting the number of bits allocated to the communication path to be equal to the number of bits of the target value, A transmission power allocation method for an ADSL system, characterized by adjusting transmission power.

The station ADSL unit is ATU-C (ADSL Transceiver Unit- Center side), according to claim 1, wherein the subscriber ADSL unit is ATU-R (ADSL Transceiver Unit- Remote side) Transmission power allocation method for ADSL system.

ATU-C (ADSL Transceiver Unit-Center side), which is a station side ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) device, and ATU-R (ADSL Transceiver Unit-Remote), which is a subscriber side ADSL device.
A subchannel determination step of deriving an approximate average value SNR (Av) of SNR (Signal to Noise Ratio) and determining a subchannel to be used first;
A subchannel bit number determination step for setting the number of bits allocated to the communication path to be equal to the bit number of the target value;
A transmission power allocation step of adjusting the transmission power of each subchannel;
A transmission power allocation method for an ADSL system.

The subchannel determination step includes:
An SNR calculation step of setting the transmission power of each channel and calculating the SNR of each subchannel for all subchannels (N);
An initial value setting step of setting an initial value bmin = 1 as the minimum number of subchannel bits bmin that can be used;
A subchannel arrangement step of arranging subchannels in descending order of SNR (i);
A bit total number calculating step of setting a maximum value of i of the channel loss amount γ and SNR (i) and calculating the total number of bits allocated to the number of subchannels;
If the total number b of subchannel bits is b total number ≦ b target, bmin = bmin + 1 is set, and a first bit number determination step repeated from the subchannel arrangement step;
If the total bit number b of the subchannel is (b total number−b target)> (b total number / k), a second bit number determination step that proceeds to the next step with k = k−1;
An approximate average value step of calculating an approximate average value SNR (Av) k of the SNR;
Update the channel loss amount γ and the subchannel bit total number b, return to the second bit number determination step, and update the channel loss amount γ and the subchannel bit total number b until this condition is satisfied Steps and;
4. The transmission power allocation method for an ADSL system according to claim 3, further comprising :

The subchannel bit number determining step includes:
If the condition of the second bit number determination step is not satisfied,
a difference calculation step of calculating a difference value diffi that is an absolute value of a difference between Bi and Ri, which is an integer obtained by rounding off the number of bits bi and bi allocated to each subchannel for i from i to k;
a sum calculation step of calculating the sum of bi with the sum of Ri = b target;
If it is determined in the next bit comparison step that the sum of bi> b is the target, the number of subchannel bits giving the maximum diffi is increased by one bit, the process returns to the difference calculation step, the subchannel diffi is adjusted, and the sum calculation is performed. Sum of step conditions Ri = bit increment step repeated until b target is satisfied;
If the sum of Ri in the bit comparison step is smaller than b, 1 bit is reduced from the subchannel that gives the minimum diffi, the process returns to the difference calculation step to adjust the diffi of the subchannel, and the condition Ri of the sum calculation step is satisfied. Bit reduction step that repeats until sum = b goal is satisfied;
The transmission power allocation method for an ADSL system according to claim 3 or 4, further comprising :

The transmission power allocation step includes:
A power calculation step of calculating the power of each sub-channel according to the number of bits of each sub-channel when the sum of the conditions Ri = b target is satisfied in the total calculation step;
A total power calculation step for calculating a total power P to be allocated;
A power allocation step of finally adjusting the power allocation and ending the process so that the total power P total power allocated to the actual communication path of each subchannel and the target power P target are the same;
The transmission power allocation method for the ADSL system according to claim 5, further comprising :