JP4612692B2

JP4612692B2 - 回線安定化通信装置

Info

Publication number: JP4612692B2
Application number: JP2007551830A
Authority: JP
Inventors: 正和尾井
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: WO2007074516A1; JPWO2007074516A1

Description

本発明は、メタリックケーブル上を周波数分割多重して全二重通信を行う通信システムに関する。

近年のインターネットの発展に伴い、従来のメタリックケーブルを用いて高速通信を行うＡＤＳＬ（Ａsymmetric Ｄigital Ｓubscriber Ｌine）やＶＤＳＬ（Ｖery high speed Ｄigital Ｓubscriber Ｌine）などの通信システムが幅広く普及してきている。ＡＤＳＬに関する技術は、非特許文献１のＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９９２シリーズに詳しく記載されており、使用する周波数帯域は図１２のようになっている。図１２（ａ）は、Ｇ．９９２．２のＧ．ｌｉｔｅ方式の周波数帯域を示しており、通常の電話通話の音声帯域４０１よりも高域部分の２５．８７５ｋＨｚから１３８ｋＨｚを上り回線に、１３８ｋＨｚから５５２ｋＨｚを下り回線に、それぞれ割り当てている。また、それぞれの回線は、複数チャネルのサブキャリア４０２を直交周波数多重して通信し、上り回線が２２チャネルで下り回線が１０６チャネルある。図１２（ｂ）は、Ｇ．９９２．１のＧ．ｄｍｔ方式の場合の周波数帯域を示しており、上り回線はＧ．ｌｉｔｅと同じだが、下り回線は１３８ｋＨｚから１１０４ｋＨｚの帯域が割り当てられている。このため、下り回線に２３４チャネルのサブキャリア４０２が直交周波数多重され、Ｇ．ｌｉｔｅよりも高速な通信が可能になっている。

ところが、映像配信などインターネットコンテンツの大容量化に伴って、更なる通信の高速化が求められ、回線に使用する周波数帯域はさらに高域へと拡張されてきている。この様子を示したのが図１３である。図１３において、４０３はＧ．ｌｉｔｅおよびＧ．ｄｍｔの上り回線のＵ０バンド、４０４はＧ．ｌｉｔｅの下り回線のＤ１バンド、４０５はＤ１バンド４０４よりも広帯域のＧ．ｄｍｔの下り回線帯域をそれぞれ示しており、Ｕ０バンド４０３は２７６ｋＨｚへ、Ｄ１バンド４０４はＧ．ｄｍｔの１．１ＭＨｚから２．２ＭＨｚさらには３．７５ＭＨｚまで拡張されてきている。

また、非特許文献２のＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９９３シリーズに標準化されているＶＤＳＬや各国および各メーカーの独自方式のＡＤＳＬでは、上り回線の場合はＵ１バンド４０６，Ｕ２バンド４０７およびＵ３バンド４０８、下り回線の場合はＤ２バンド４０９やＤ３バンド４１０など、数ＭＨｚから数十ＭＨｚの帯域まで拡張されてきている。
このように、帯域が拡張され高速通信を行うようになると、通信回線のＳＮＲ（Ｓignal to Ｎoise Ｒatio）の変化によるエラーの発生が問題となってくる。特許文献１においては、ＳＮＲ測定部を設けて、ＳＮＲが劣化してきた帯域で通信するチャネルに割り当てるビットを減らし、ＳＮＲが良好な帯域で通信するチャネルに割り当てるビットを増やすビットスワップ（ビット交換）の技術が記載されている。
特許第２８９１６７３号公報ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９９２シリーズＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９９３シリーズ

一般に、通信に使用する周波数帯域を拡張すれば、一度に伝送できるビット数を増やすことができ、通信速度の向上を図ることができる。しかし、ＡＤＳＬやＶＤＳＬの通信インフラは、依然として、アナログ電話時代から使用している平衡ペアのメタリックケーブルのため、回線間の漏話量が多い。特に、これらのメタリックケーブルは、複数回線をまとめた多芯線を使用しており、同一カッドに収容された線間では、隣接回線の通信システムが通信を開始すると、通信開始前には見られなかったような強い漏話が自回線に生じることがある。このような漏話ノイズの影響によって、自回線のＳＮＲが劣化し、最悪の場合はリンクダウンに至ることがある。また、放送波による誘導ノイズの影響や、ＩＳＤＮ（Ｉntegrated Ｓervices Ｄigital Ｎetwork）など特定の伝送方式からの影響を受け易いという問題もある。

この漏話ノイズの問題について、図１４を用いて説明する。図１４において、５０１は多芯線で構成されるメタリックケーブル、５０２は自回線のＣＯ（センタ局）、５０３は自回線のＣＰ（端末局）、５０４は隣接回線のＣＯ、５０３は隣接回線のＣＰをそれぞれ示している。メタリックケーブル５０１には自回線以外に複数の隣接回線が一緒にまとめられているので、自回線のＣＯ５０２とＣＰ５０３とが通信中に、隣接回線のＣＯ５０４とＣＰ５０５とが通信を開始すると、ＣＯ５０４の送信信号がメタリックケーブルのＣＯ側の入口で漏話してＣＯ５０２側に折り返す近端漏話Ａが生じる。同様に、ＣＰ５０５の送信信号がメタリックケーブルのＣＰ側の入口で漏話してＣＰ５０３側に折り返す近端漏話Ａも生じる。また、メタリックケーブルのＣＰ側において、ＣＯ５０４の送信信号が漏話し、メタリックケーブル５０１を介してＣＯ５０２側に戻ってくる遠端漏話Ｂが生じる。同様に、ＣＰ５０５の送信信号がＣＯ側で漏話してＣＰ５０３側に折り返す遠端漏話Ｂも生じる。

このような漏話が原因で、ＣＯ５０２とＣＰ５０３との通信において、十分なＳＮＲのマージンが確保できなくなり、データエラーが発生する。エラー訂正などで対応できない場合は、最悪、リンクダウンに至ることもある。また、隣接回線との結合が強い場合には、隣接回線が通信開始時のトレーニング手順を開始しただけで自回線がリンクダウンする可能性もある。この場合、リンクダウンしたことにより隣接回線のノイズフロアが減少するため、隣接回線では過剰にビットを積むことになる。そして、再度、自回線がトレーニングを開始すると、今度はその影響で隣接回線をリンクダウンさせる可能性がある。このような悪循環によって、結合が強い回線間では、互いに漏話を与え合い、共にリンクダウンに至る場合もある。そのため、従来のメタリックケーブルを用いたＡＤＳＬやＶＤＳＬなどの通信システムにおいて、ＳＮＲの劣化に影響されない通信システムが強く求められている。

先に述べた特許文献１の場合は、緩やかに変化するＳＮＲの劣化に対しては効果的であるが、突発的な変化に対しては対応が難しく、通信開始時には無かったノイズが通信中に急に発生すると、ビットスワップする前にリンクダウンしてしまう恐れもある。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、メタリックケーブル上を直交周波数多重して通信を行う通信システムにおいて、通信中に隣接回線が通信を開始した場合の漏話など非定常的なノイズによる影響を少なくし、漏話耐力を向上させた通信システムを提供することである。

本発明の回線安定化通信装置は、通信前に各サブキャリアに割り当てるビット数を決めたビット積み上げテーブルを送受信し、前記ビット積み上げテーブルに従って変調した前記各サブキャリアを直交周波数多重してメタリックケーブルを介して伝送する通信手段と、前記メタリックケーブル上のノイズフロアデータを測定するノイズフロア測定手段と、前記ノイズフロア測定手段が測定したノイズフロアデータを記憶するノイズフロアデータ記憶手段と、前記ノイズフロア測定手段が測定したノイズフロアデータと前記ノイズフロアデータ記憶手段に記憶されている過去のノイズフロアデータとを基にして最悪のノイズフロアデータを前記各サブキャリア毎に求め、これらの最悪のノイズフロアデータと予め通信開始前に取り交わした信号レベルとの差より、前記各サブキャリア毎に必要なＳＮＲ値を計算するＳＮＲ算出手段と、前記ＳＮＲ算出手段が計算したＳＮＲ値から、前記各サブキャリアに割り当てるビット数を決定し、前記ビット積み上げテーブルを作成するビット積み上げ手段とを設けたことを特徴とする。

或いは、前記ＳＮＲ算出手段は、ノイズフロアデータから一定のマージンを持ったＳＮＲ値を計算することを特徴とする。

また、漏話による影響を考慮して前記ＳＮＲ値を補正する漏話補正部を設け、前記ＳＮＲ算出手段は、前記漏話補正部の補正処理に基づいて前記ＳＮＲ値を計算することを特徴とする。
さらに、前記ノイズフロア測定手段が測定したノイズフロアデータと過去のノイズフロアデータのうち予め設定した期間または回数の中で最大値のノイズフロアデータを選択する統計処理手段を設け、前記ＳＮＲ算出手段は、前記統計処理手段が選択したノイズフロアデータに基づいて前記ＳＮＲ値を計算することを特徴とする。

また、前記ノイズフロア測定手段は、非通信のアイドル状態のノイズフロアを測定するようにしたことを特徴とする。

本発明の回線安定化通信装置は、通信中に新たに加わる隣接回線からの漏話ノイズや放送波などの影響を受けても、過去に漏話ノイズが発生した時のノイズフロアや漏話マージンを考慮したＳＮＲ計算を行って、最適なビット積み上げを行うので、ノイズ耐力が強く、常に安定した通信を行うことができる。さらに、統計処理や、非通信時のアイドル状態のノイズをモニタしておくことで、より安定したＳＮＲ計算が可能となり、ノイズ耐力を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態のブロック図である。漏話が無い時のＳＮＲ特性を示す説明図である。ＣＯとＣＰの通信手順を示す説明図である。漏話が有る時のＳＮＲ特性を示す説明図である。本発明の第１の実施形態のＣＯとＣＰの通信手順を示す説明図である。本発明の第２の実施形態のブロック図である。本発明の第２の実施形態のＣＯとＣＰの通信手順を示す説明図である。本発明の第３の実施形態のブロック図である。本発明の第３の実施形態のＳＮＲマージンを示す説明図である。本発明の第３の実施形態のＣＯとＣＰの通信手順を示す説明図である。本発明の第４の実施形態のＣＯとＣＰの通信手順を示す説明図である。現状のＡＤＳＬのバンドモデルを示す説明図である。現状の通信帯域の拡張例を示す説明図である。現状のメタリック回線の漏話を説明するための説明図である。

以下、図面を参照して本発明の回線安定化通信装置について詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の回線安定化通信装置を示すブロック図である。尚、本実施形態の回線安定化通信装置は、図１２で説明したようにメタリックケーブルを用いて、送信データをいくつかのサブキャリアに分けて変調し、これらのサブキャリアを直交周波数多重して通信を行う通信方式を利用するものである。また、本実施形態では、ＣＯ側の回線安定化通信装置を中心に説明するが、上り回線と下り回線とが逆になる以外は、ＣＰ側の装置であっても同じである。

図１において、１００はＣＯ側の回線安定化通信装置、１０１はコンピュータやネットワーク機器など外部から送信データを入力するデータＩ／Ｆ、１０２は送信データあるいはビット積み上げテーブルなどの制御データを所定の方法によって送信するデータ送信部、１０３は平衡二線のメタリックケーブル１０４に接続して送信信号と受信信号とに分離するトランスなどからなる２／４変換部、１０５は２／４変換部１０３から受けた受信信号を所定の方法によって受信データやビット積み上げテーブルなどの制御データを復調するデータ受信部、１０６は復調された受信データを外部のコンピュータやネットワーク機器などに出力するデータＩ／Ｆ、１０７は２／４変換部１０３から受けた受信回線のノイズフロアデータを測定するノイズフロア測定部、１０８は過去に測定したノイズフロアデータを蓄積しておくノイズフロアデータ記憶部、１０９は最大受信レベルとノイズフロアデータとから許容できるＳＮＲ値を算出するＳＮＲ算出部、１１０はＳＮＲ算出部１０９が算出したＳＮＲ値に従って通信帯域内の各サブチャネルに割り当てるビット数を決定しビット積み上げテーブルを作成するビット積み上げ部、１１１は回線安定化通信装置１００内の各部を制御する通信システム制御部をそれぞれ示している。

ここで、ビット積み上げテーブルについて説明する。ビット積み上げテーブルは、例えば、図１２（ａ）において、ＣＯ側からＣＰ側への下り回線４０４に使用される＃２２から＃１２７の各サブキャリアに何ビットを割り当てるかを示すテーブルである。ＣＯ側からＣＰ側への下り回線に使用するビット積み上げテーブルは、ＣＰ側が受信ノイズレベルに基づいて決定し、ＣＯ側に送られる。逆に、ＣＰ側からＣＯ側への上り回線に使用するビット積み上げテーブルは、ＣＯ側が受信ノイズレベルに基づいて決定し、ＣＰ側に送られる。これらの詳しい手順は、非特許文献１に標準化されている。この手順に従って、図１では、ビット積み上げ部１１０が作成したビット積み上げテーブルは通信先のＣＰ側に送られ、ＣＰ側はこのビット積み上げテーブルに基づいて、送信データを変調し、ＣＯ側に送信する。また、逆に、ＣＰ側から送られてきたビット積み上げテーブルは、データ受信部１０５で復調され、データ送信部１０２に出力される。データ送信部１０２はこのビット積み上げテーブルに基づいてデータＩ／Ｆ１０１から入力する送信データを変調し、２／４変換部１０３およびメタリックケーブル１０４を介してＣＰ側に送信する。

ここで、ビット積み上げテーブルを作成する基になるノイズフロアとＳＮＲマージンについて図２を用いて説明する。図２（ａ）は横軸に周波数、縦軸に信号レベルを示した図で、最大受信レベル２００と、自回線の通信システムのノイズフロア２０１との関係を示している。図２（ｂ）は横軸に周波数、縦軸にＳＮＲを示した図で、図２（ａ）のノイズフロア２０１のノイズレベルが高い部分は許容できるＳＮＲが低く、ノイズレベルの低い部分は許容できるＳＮＲが高くなっている。つまり、許容できるＳＮＲが低い部分は通信エラーが起こりやすいので、割り当てるビット数を少なくし、許容できるＳＮＲが高い部分は通信エラーが起こりにくいので、割り当てるビット数を多くするようにビット積み上げを行う。例えば、割り当てるビット数が多い場合は、６４ＱＡＭや１２８ＱＡＭなど高いＳＮＲを必要とする多値変調でサブキャリアを構成し、割り当てるビット数が少ない場合は、４ＱＡＭやＢＰＳＫなど低いＳＮＲでも誤りにくい変調方式で各サブキャリアを変調する。図２（ｃ）は横軸に周波数、縦軸にＳＮＲを示した図で、図２（ｂ）に示した許容できるＳＮＲ特性を示すＳＮＲ２０２に対して少しマージンを持たせたＳＮＲ２０３の特性を基準に、帯域内の各サブキャリア２０４に最適なビットを割り当てていく。これをビット積み上げと呼び、どのサブキャリアに何ビットを割り当てるかを示すデータがビット積み上げテーブルである。

さて、図１において、ノイズフロア測定部１０７は図２のノイズフロア２０１の測定を行い、ＳＮＲ算出部１０９に出力すると共に、ノイズフロアデータ記憶部１０８に測定したノイズフロアデータを記憶する。尚、ノイズフロアデータを記憶する際に、通信先や測定日時などと一緒に記憶するようにしてもよい。ノイズフロア測定部１０７からノイズフロアデータを受けたＳＮＲ算出部１０９は、通常の従来の動作では、ノイズフロア測定部１０７が出力するノイズフロアデータを基に、予め通信開始前に取り交わした信号レベルとノイズフロアデータとの差より、図２（ｂ）に示すように、通信帯域内のＳＮＲ特性を算出する。ＳＮＲ算出部１０９からＳＮＲ特性を受けたビット積み上げ部１１０は、図２（ｃ）に示すように、例えば、１０％や２ｄＢなど所定のＳＮＲマージンを見込んで、通信帯域内のどのサブキャリア２０４に何ビットを割り当てるかを決定し、ビット積み上げテーブルをデータ送信部１０２に出力する。ビット積み上げ部１１０からビット積み上げテーブルを受けたデータ送信部１０２は、規格に定められた所定の手順でビット積み上げテーブルをＣＰ側に送信する。

逆に、ＣＰ側から送られてきたビット積み上げテーブルは、データ受信部１０５で復調され、ビット積み上げテーブル情報がデータ送信部１０２に出力される。データ送信部１０２は、このビット積み上げテーブルに従って、データＩ／Ｆ１０１から入力する送信データを各サブキャリアのビット数に応じて一次変調し、一次変調された各サブキャリアは逆フーリエ変換されて直交周波数多重される。直交周波数多重された変調信号はシリアルパラレル変換後、Ｄ／Ａ変換されてアナログの変調信号として２／４変換部１０３出力され、メタリックケーブル１０４を介して通信先のＣＰ側に送信される。

一方、通信先のＣＰ側から送られてきたアナログの変調信号は、２／４変換部１０３を介してデータ受信部１０５に入り、データ送信部１０２とは逆の処理を行って受信データ１０６を復調する。つまり、受信した直交周波数多重された変調信号は、デジタル信号にＡ／Ｄ変換後、シリアルパラレル変換されて、フーリエ変換される。フーリエ変換後、一次変調された各サブキャリア信号が復調され、受信データ１０６が得られる。尚、データ送信部１０２およびデータ受信部１０５の処理は、非特許文献１および２に記載されているような一般的なものなので、これ以上の詳細な説明は省略する。また、本実施形態では特に言及しなかったが、２／４変換部１０３以外はデジタル処理で行うので、制御装置、演算装置、記憶装置、各種インターフェースなどからなり、プログラムによってソフトウェア処理される。但し、ノイズフロア測定部１０７のノイズ測定はアナログ的に行っても構わない。

次に、図３を用いて、図１のブロック図をソフトウェア的な処理の流れで説明する。図３において、３０１は通信開始時のハンドシェーク手順、３０２は本通信前のトレーニング手順、３０３はデータ通信、３０４はトレーニング信号、３０５はノイズフロア測定処理、３０６はＳＮＲ算出処理、３０７はビット積み上げ計算処理、３０８はビット積み上げテーブルの送信をそれぞれ示している。図３において、ハンドシェーク手順３０１では、例えば、ＡＤＳＬのＧ．ｄｍｔやＧ．ｌｉｔｅなど使用する通信方式や伝送モードの選択を行い、トレーニング手順３０２では、例えば、通信する回線の特性などを測定し、予め決められたパラメータなどを設定する。先に説明した図１のノイズフロア測定部１０７，ＳＮＲ算出部１０９およびビット積み上げ部１１０は、このトレーニング手順３０２の期間において処理される。トレーニング信号３０４がＣＰ側からＣＯ側に送られ、通信帯域内のノイズフロアを計測し、許容できるＳＮＲを算出し、それに従った割り当てビット数を求め、ビット積み上げテーブルを作成する。作成されたビット積み上げテーブルは、符号３０８の部分で、データ送信部１０２によってＣＰ側に送信される。ＣＰ側でも同様に処理され、ＣＯ側にもビット積み上げテーブルが送られてくると、ＣＰ側およびＣＯ側の各サブキャリアに割り当てられるビット数が決まる。ＣＰ側およびＣＯ側のデータ送信部は、ビット積み上げテーブルで決められたビット数で変調処理を行い、データ通信３０３が開始される。

ここで、自回線以外にノイズが無い場合は、図２に示したようにビット積み上げテーブルを作成すればよいが、漏話など自回線以外のノイズが有る場合は、これらのノイズを考慮したＳＮＲ計算をする必要がある。次に、隣接回線による漏話が有る場合について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は横軸に周波数、縦軸に信号レベルを示した図で、図２で説明した自回線のノイズフロア２０１に隣接回線のノイズフロア２１０が加算されるので、トータルのノイズフロアはノイズフロア２１１に示すような形になる。図４（ｂ）は横軸に周波数、縦軸にＳＮＲを示した図で、図４（ａ）の隣接回線の漏話が無い場合のノイズフロア２０１の時に許容できるＳＮＲ２０２に対して、例えば、隣接回線の漏話が有る場合のノイズフロア２１１の時に許容できるＳＮＲ２１２は低くなっており、特に高域の部分で劣化が大きくなっている。従って、図２（ｃ）に示したように、ＳＮＲ２０２に対してマージンを持たせてビット積み上げを行うと、図４（ｃ）に示すように、点線Ｃの高域部分で各サブキャリア２０４に必要なＳＮＲが得られなくなり、データ誤りやリンクダウンが発生してしまう。図３のトレーニング手順３０２の時点で、隣接回線が通信をしていれば、隣接回線からの漏話ノイズを含めたノイズフロアがノイズフロア測定部１０７で測定されるので、トータルのノイズフロア２１１を基にしたビット積み上げが可能となるが、本通信３０３の途中で隣接回線が突然通信を開始した場合には、図４（ｃ）に示すようなＳＮＲ不足の状態が起こってしまう。そこで、トレーニング手順３０２の時点において、隣接回線が通信していなくてもトータルのノイズフロア２１１を考慮した図４（ｄ）に示すようなビット積み上げを行う必要がある。

次に、このようなビット積み上げを行うために、図１のノイズフロアデータ記憶部１０８を利用した場合の動作について、図５を用いて説明する。図５は、図３と同様に、通信手順の流れを示した図で、図３と異なるのは、ノイズフロア測定処理３０５において、測定したノイズフロアをノイズフロアデータ記憶部１０８に記録しておき、ＳＮＲ算出処理３０６において、ノイズフロアデータ記憶部１０８から過去に測定したノイズフロアデータを参照できるようになっていることである。例えば、ＳＮＲ算出処理３０６において、現在のノイズフロアデータとノイズフロアデータ記憶部１０８に記憶されている過去のノイズフロアデータとを比較して、大きい方を採用するよう動作する。

このように、過去のノイズフロアデータを参照してＳＮＲ計算を行うことによって、これまで経験した最悪の状態を想定したビット積み上げテーブルを作成することができるので、仮に、通信開始時にたまたまＳＮＲ良かった場合でも、無理なビット積み上げを行うことなく、現実的なビット積み上げを行うことができ、リンクダウンなどが少ない安定した通信を行うことが可能となる。特に、隣接回線の漏話や放送波など外部環境によるＳＮＲの劣化は、ケーブル収容換えなどを実施しなければ定常的に同様の劣化傾向を示すはずなので、通信中に過去のノイズフロアデータと同じノイズが乗ってくる可能性が高い。従って、このような過去のノイズフロアデータを前提にして、予めビット積み上げを行っておけば、その後の同様の漏話に対して、常に安定した通信状態を確保することができる。

尚、本実施形態の図５において、過去のノイズフロアデータは、過去のトレーニング時の測定結果だけをノイズフロアデータ記憶部１０８に記憶するようにしたが、データ通信３０３においても、ノイズフロア測定部１０７を動作させてノイズフロア計算処理３０５を行うようにすれば、通信中のノイズフロアデータもノイズフロアデータ記憶部１０８に記録することができる。このようにすれば、過去の通信中の最悪のノイズフロア特性を考慮したビット積み上げを行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の回線安定化通信装置の第２の実施形態について、図６を用いて説明する。尚、第１の実施形態と同様に、ＣＯ側の回線安定化通信装置を中心に説明するが、ＣＰ側の装置であっても構わない。また、第１の実施形態と異なる部分は、統計処理部６０１とノイズフロア統計データ記憶部６０２とを設けたことである。統計処理部６０１は、ノイズフロアデータ記憶部１０８に記憶されている過去のノイズフロアデータを統計処理し、ノイズフロア統計データ記憶部６０２に記憶する。ＳＮＲ算出部１０９は、ノイズフロア測定部１０７が出力する現在のノイズフロアデータと、ノイズフロア統計データ記憶部６０２に記憶されているノイズフロアデータとを参考にして、予め通信開始前に取り交わした信号レベルとこれらのノイズフロアデータとの差より、許容できるＳＮＲ特性を算出する。第１の実施形態の場合は、永久に過去のノイズフロアデータを参照するようにすると、最終的には、最大値にホールドされた状態になってしまう。そこで、第２の実施形態の統計処理部６０１は、予め設定した期間や回数、例えば、過去１ヶ月以内のノイズフロアデータや過去３回分のノイズフロアデータなどを参照して、その最大値を採用するようにする。このようにすることで、数年に一回程度しか起こらないような最悪値に固定されてしまうことがなくなる。

次に、図７を用いて、図６のブロック図をソフトウェア的な処理の流れで説明する。図７において、統計処理７０１は、ノイズフロア計算処理３０５が記録した過去のノイズフロアデータをノイズフロアデータ記憶部１０８から読み出し、統計処理したデータをノイズフロア統計データ記憶部６０２に記憶する。記憶されたノイズフロア統計データは、ＳＮＲ計算処理３０６で読み出されて、許容できるＳＮＲ特性が算出される。例えば、統計処理７０１は、過去の３回分のノイズフロアデータの中の最悪値をノイズフロア統計データ記憶部６０２に記憶するようにする。ＳＮＲ計算処理３０６は、現在のノイズフロアデータと過去３回分のノイズフロアデータとを比較して、最大のノイズフロアデータをビット積み上げ計算処理３０７に引き渡し、ビット積み上げ計算処理３０７は、これに基づいてビット積み上げテーブルを作成し、符号３０８でこのテーブルをＣＰ側に送信する。同様に、ＣＯ側にもビット積み上げテーブルが送られてくると、ＣＰ側およびＣＯ側の各サブキャリアに割り当てられるビット数が決まるので、この条件でＣＰ側およびＣＯ側のデータ送信部は変調処理を行い、データ通信３０３が開始される。

尚、本実施形態では、統計処理部６０１の処理結果をノイズフロア統計データ記憶部６０２に、一旦、記憶するようにしたが、ノイズフロア統計データ記憶部６０２に記憶せずに直接ＳＮＲ算出部１０９に出力するようにしても構わない。
このように、過去の特定期間のノイズフロアデータを参照してＳＮＲ計算を行うことによって、常に新しい過去のノイズフロアデータをベースにビット積み上げテーブルを作成することができるので、起こる可能性が低い古いデータに左右されることなく、現実的なビット積み上げを行うことができ、リンクダウンなどが少ない安定した通信を行うことが可能となる。尚、本実施形態の図７において、過去のノイズフロアデータは、過去のトレーニング時の測定結果だけをノイズフロアデータ記憶部１０８に記憶するようにしたが、データ通信３０３においても、ノイズフロア測定部１０７を動作させてノイズフロア計算処理３０５を行うことによって、通信開始前あるいは通信中のノイズフロアデータを測定して、測定したノイズフロアデータをノイズフロアデータ記憶部１０８に記録することができる。このようにすれば、過去の通信中の最悪のノイズフロア特性を考慮した統計処理を行うことが可能となる。

また、統計処理部６０１が行う統計処理７０１において、例えば、昼間と夜間など生活パターンによって分け、それぞれのノイズフロアデータをまとめることも可能である。つまり、隣接回線が昼間しか使われないような場合は、夜間に比べて昼間のノイズフロアの方が高くなるので、ＳＮＲ算出部１０９のＳＮＲ算出処理３０６において、これを考慮したＳＮＲを算出を行うようにすればよい。或いは、平日と休日などで分けても構わない。

このように、過去のノイズフロアデータを統計的に処理してＳＮＲ値を算出し、ビット積み上げテーブルを作成するので、通信中に発生するであろう漏話ノイズに対して安定した通信を行うことが可能となる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の回線安定化通信装置の第３の実施形態について、図８を用いて説明する。尚、第１の実施形態と同様に、ＣＯ側の回線安定化通信装置を中心に説明するが、ＣＰ側の装置であっても構わない。また、第１の実施形態と異なる部分は、ノイズフロアデータ記憶部１０８の代わりに漏話補正部８０１を設けたことである。漏話補正部８０１は予め設定した所定の特性を出力し、ＳＮＲ算出部１０９は、ノイズフロア測定部１０７が測定したノイズフロアデータからＳＮＲ特性を計算する際に、漏話補正部８０１が出力する所定の特性で補正して、ＳＮＲ特性を計算してビット積み上げ部１１０に出力する。

次に、この漏話補正について、図９を用いて説明する。一般に、図１４に示した近端漏話Ａおよび遠端漏話Ｂの漏話量は、周波数が高くなるほど増加し、漏話量の増加は漏話周波数の３／２乗に比例すると言われている。このため、従来のＳＮＲマージン計算は、周波数に関係なく一律のＳＮＲマージンを計算し、ビット積み上げを行っていた。図９（ｄ）は横軸に周波数、縦軸に漏話量（ｄＢ）を表した図で、カットオフ周波数ｆcよりも高周波側において、ｆ^3/2あるいはｆ²の特性９０６を示す。このような周波数依存性の隣接回線の漏話がノイズフロア測定時に無かった場合、例えば、図９（ａ）のように自システム内のノイズフロアだけが測定されるので、図９（ｂ）に示すように通常のＳＮＲマージン９０２を設定してしまう。ところが、通信中に隣接回線が通信を開始すると、図９（ｄ）に示すような周波数依存性の隣接回線の漏話が混ざってくるので、ｆcより高域部分でＳＮＲマージンが不足することになる。そこで、図９（ｂ）に示すように、予め漏話を考慮したＳＮＲマージン９０３を設定することによって、通信中のＳＮＲマージンが図９（ｃ）の９０４で示すような特性に劣化したとしても、予めＳＮＲマージン９０３を想定しているので、ＳＮＲ不足になることはない。

つまり、図８において、ＳＮＲ算出部１０９は漏話補正部８０１に予め設定された図９（ｄ）のような所定の特性９０６で、ノイズフロア測定部１０７が測定したノイズフロアデータを補正してＳＮＲ計算を行う。また、ビット積み上げ部１１０は、ＳＮＲ算出部１０９が算出した漏話を考慮したＳＮＲマージンに基づいて、図９（ｃ）の各サブキャリア９０５のようにビット積み上げを行う。尚、漏話を考慮した追加マージンは、図９（ｄ）の例ではｆ^3/2あるいはｆ²の特性９０６としたが、簡易的に周波数ｆcから−３．５ｄB／ｄｅｃあるいは−６ｄＢ／ｄｅｃ程度の傾斜をつけても構わない。

次に、図１０を用いて、図８のブロック図をソフトウェア的な処理の流れで説明する。図１０において、ＳＮＲ算出処理３０６は、漏話補正テーブル３２０が出力するｆ^3/2などの補正データで、ノイズフロア測定処理３０５が測定したノイズフロアデータを補正して、許容できるＳＮＲ特性を算出する。ビット積み上げ計算処理３０７は、これに基づいてビット積み上げテーブルを作成し、符号３０８でこのテーブルをＣＰ側に送信される。同様に、ＣＯ側にもビット積み上げテーブルが送られてくると、ＣＰ側およびＣＯ側の各サブキャリアに割り当てられるビット数が決まるので、この条件でＣＰ側およびＣＯ側のデータ送信部は変調処理を行い、データ通信３０３が開始される。

このように、予め漏話を考慮したビット積み上げテーブルに従って通信を行うので、通信中に隣接回線が通信を開始して漏話が発生しても、高周波部分でＳＮＲマージンが不足することはなく、隣接回線からの漏耐耐力が向上し、データエラーやリンクダウンを少なくすることができる。尚、分かり易いように、漏話補正部８０１および漏話補正テーブル３２０を設けた構成で説明したが、ＳＮＲ算出部１０９およびＳＮＲ算出処理３０６の中に含めて構成しても構わない。

（第４の実施形態）
次に、本発明の回線安定化通信装置の第４の実施形態について、図１１を用いて説明する。図１１はソフトウェア的な処理の流れを示した図で、構成は第１の実施形態の図１と同じである。図１１において、３３０はＣＰ側とＣＯ側が通信を開始していない非通信状態のアイドル時を示す。アイドル時３３０においては、端末局のＣＰ側は電源が入っていてもよいし、電源が切られた状態でも構わない。センタ局のＣＯ側は、通常、常に電源が入った状態になっている。本実施形態は、このようなアイドル時３３０の状態においても、ＣＯ側のノイズフロア測定部１０７は動作して、ノイズフロア測定処理３３１でノイズフロアを測定して、ノイズフロアデータ記憶部１０８に記憶するようになっている。

例えば、図１１において、ＣＰ側の電源が投入されると同時に通信が開始されると、ハンドシェーク手順３０１を行った後、トレーニング手順３０２の期間において、ＣＯ側のノイズフロア測定部１０７がノイズフロア測定処理３０５で現状のノイズフロアデータを測定する。次に、ＳＮＲ算出部１０９がＳＮＲ算出処理３０６でアイドル時３３０の期間に測定したノイズフロアデータ記憶部１０８に記憶されているアイドル時のノイズフロアデータと、現状のノイズフロアデータとを比較して、例えば、最大値の方を選択して許容できるＳＮＲ特性を算出する。ビット積み上げ計算処理３０７は、これに基づいてビット積み上げテーブルを作成し、符号３０８でこのテーブルをＣＰ側に送信される。同様に、ＣＯ側にもビット積み上げテーブルが送られてくると、ＣＰ側およびＣＯ側の各サブキャリアに割り当てられるビット数が決まるので、この条件でＣＰ側およびＣＯ側のデータ送信部は変調処理を行い、データ通信３０３が開始される。

このように、ＣＰ側が通信をしていない状態でも、隣接回線などによるノイズフロアの測定を行っているので、ＣＰ側の電源が使用する時しか投入されないような利用がなされている場合でも、過去の隣接回線などによるノイズフロアのデータを利用して、隣接回線からの漏耐耐力を向上させることが可能となる。尚、第１の実施形態と第４の実施形態とを複合して、アイドル時，トレーニング時および通信時の全ての過去のノイズフロアデータをノイズフロアデータ記憶部１０８に記憶するようにして、これらを総合的に統計処理しても構わない。例えば、ＳＮＲ算出部１０９は、アイドル時のノイズフロアデータを０．２の割合で、トレーニング時のノイズフロアデータを０．５の割合で、通信時のノイズフロアデータを０．３の割合で、それぞれ重み付けするようにして、ＳＮＲ値を算出しても構わない。

以上、各実施形態において説明してきたように、本発明の回線安定化通信装置では、過去の通信開始時や通信中および非通信時のノイズフロアを基にＳＮＲを計算するので、過去に発生した漏話などによるＳＮＲ不足を予め回避することができる。あるいは、過去のノイズフロアデータを統計的に処理することによって、より効果的に回避することが可能になる。また、周波数依存の漏話特性を予め設定しておき、ＳＮＲの計算時に漏話特性で補正しておくことによって、漏話時のＳＮＲマージンを確保することができる。

このように通信中に新たに加わる隣接回線からの漏話ノイズや放送波などの影響を受けても、過去に漏話ノイズが発生した時のノイズフロアや漏話マージンを考慮したＳＮＲ計算を行って、最適なビット積み上げを行うので、ノイズ耐力が強く、常に安定した通信を行うことが可能となる。

Claims

通信前に各サブキャリアに割り当てるビット数を決めたビット積み上げテーブルを送受信し、前記ビット積み上げテーブルに従って変調した前記各サブキャリアを直交周波数多重してメタリックケーブルを介して伝送する通信手段と、
前記メタリックケーブル上のノイズフロアデータを測定するノイズフロア測定手段と、
前記ノイズフロア測定手段が測定したノイズフロアレベルを記憶するノイズフロアデータ記憶手段と、
前記ノイズフロア測定手段が測定したノイズフロアデータと前記ノイズフロアデータ記憶手段に記憶されている過去のノイズフロアデータとを基にして最悪のノイズフロアデータを前記各サブキャリア毎に求め、これらの最悪のノイズフロアデータと予め通信開始前に取り交わした信号レベルとの差より、前記各サブキャリア毎に必要なＳＮＲ値を計算するＳＮＲ算出手段と、
前記ＳＮＲ算出手段が計算したＳＮＲ値から、前記各サブキャリアに割り当てるビット数を決定し、前記ビット積み上げテーブルを作成するビット積み上げ手段と
を設けたことを特徴とする回線安定化通信装置。
請求項１に記載の回線安定化通信装置において、
前記ＳＮＲ算出手段は、ノイズフロアデータから一定のマージンを持ったＳＮＲ値を計算することを特徴とする回線安定化通信装置。
請求項１または２のいずれか一項に記載の回線安定化通信装置において、
漏話による影響を考慮して前記ＳＮＲ値を補正する漏話補正部を設け、
前記ＳＮＲ算出手段は、前記漏話補正部の補正処理に基づいて前記ＳＮＲ値を計算することを特徴とする回線安定化通信装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回線安定化通信装置において、
前記ノイズフロア測定手段が測定したノイズフロアデータと過去のノイズフロアデータのうち予め設定した期間または回数の中で最大値のノイズフロアデータを選択する統計処理手段を設け、
前記ＳＮＲ算出手段は、前記統計処理手段が選択したノイズフロアデータに基づいて前記ＳＮＲ値を計算することを特徴とする回線安定化通信装置。
請求項１に記載の回線安定化通信装置において、
前記ノイズフロア測定手段は、非通信のアイドル状態のノイズフロアを測定するようにしたことを特徴とする回線安定化通信装置。