JP2000500948A - 通信システム間のクロストークの低減 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高速通信用の電話回線（１０）を使ったモデム（１２、１４）は、相互に干渉する他の既存の通信システム（１６、１８，２０、２２）からのクロストーク（２４、２６）をモニタするように構成され、送信された信号の電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を調整し、異なるシステムのＰＳＤ間の重複を低減し、それによって近端クロストークを低減する。これによって、どのようなクロストーク条件があっても、通信を最適化することができる。モデムはマスタ・スレーブ関係を有し、コンピュータ・ネットワーク・アクセス用の衝突回避プロトコルを使って、半二重方式でバッファされたフレームを送信することができる。モニタされたクロストークＰＳＤ情報の分析は、各モデム、マスタ・モデムおよびネットワーク上の他のコンピュータによって実行できる。信号を受信するために各モデム内で使用されるディジタル信号プロセッサは、クロストークをモニタする他の時間に使用するように構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称 通信システム間のクロストークの低減発明の分野 本発明は、通信システム間のクロストークの低減に関する。特に、電話ケーブ ルのより対線間におけるＮＥＸＴ（近端クロストーク）を低減することに関する が、これに限定されるものではない。従来、より対線は電話サービスを加入者に 供給するために用いられ、現在は、データ通信やコンピュータ・ネットワーク接 続のような追加の通信サービスを供給するために用いられる場合が増えてきてい る。背景技術 より対線公衆電話回線は、電話信号の代わりに、または電話信号に追加して比 較的高速の信号を運ぶために用いられる場合が増えてきた。このような信号の例 としてはＡＤＳＬ（非対称ディジタル加入者回線）信号、ＨＤＳＬ（高速加入者 回線）信号、Ｔ１（１．５４４Ｍｂ／ｓ）信号、ＩＳＤＮ信号などがある。電話 回線を使ってコンピュータ・ネットワークに高速で遠隔アクセスする需要は増大 しており、この需要に応じるため種々の提案が行われてきた。この中には、ＤＯ Ｖ（音声によるデータ）システムを使用して、音声帯域より上の周波数で、電話 回線を介して信号を通信する提案が含まれる。 このように、公衆電話ネットワークに異なった通信システムが用いられている ため、異なったシステムおよび同様なシステムが相互干渉を生じない要件が必要 である。この点において、もっとも顕著な効果は、多重ペア線ケーブル・バイン ダ・グループ内にあるペア線間、または隣接バインダ・グループ内にあるペア線 間のＮＥＸＴ（近端クロストーク）である。 サービス・リクエストに従って電話ケーブル内でペア線を割り当てると、一般 的にはペア線の使用はランダムに分布され、実際の構成はほとんど正しく記録さ れない結果になる場合が多い。さらに、ケーブル内のより線対の性質によって、 およびケーブルの分岐点や接続点では、ペア線は長さの異なる部分で他のペア線 に隣接する。電話電話局（中央局）においては、ペア線の隣接によって、特に、 長さがかなり異なるペア線の場合には、信号レベル（および受信機の感度）にか なりの差がある種々の変調方法を用いた種々のタイプのサービスを運ぶこともあ る。 統計的なデータが開発され、これは、多重ペア線電話ケーブルの異なったペア 線を用いたサービス間でクロストークを予想するために用いられている。たとえ ば、サービス間の電力とスペクトル密度（ＰＳＤ、たとえば、１ヘルツ当たりの ミリワットで測定され、デシベルまたはｄＢｍ／Ｈｚで表わされる）の重複に基 づくＢＥＲ（ビット・エラー・レート）によるものがある。しかしながらこの統 計的データは、特定のペア線に接続された装置を使った新しいサービスにおいて は、前記した要因などから実際の使用は限られている。 従って、電話会社では、特にＮＥＸＴの結果として、特にディジタル信号送信 装置などの新しい装置を配置すると、信号と既存のシステムの動作に悪影響があ るのではないかと懸念されている。特に非常に多数のコンピュータ・ネットワー クに遠隔アクセスするために使う装置を配置する場合、懸念が大きくなる。新し い装置は、統計データに基づいて、他のシステムとの間の干渉を避ける設計をす ることができる。しかし、このために、信号スペクトルと信号レベルが不要に制 限され、そのような制限が必要な比較的少ない部分の有用性が制限される。 本発明の目的は、既存のシステムに全体として互換性があり通信容量を最適に 使用する方法で、既存の通信パスに新しい通信システムを追加できる方法および 装置を供給することにある。発明の概要 本発明の一見地によれば、本発明は、信号送信機から通信パスへ信号を供給す るために電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を決定する方法において、信号送信機か ら通信パスへ供給される信号がない時に、他の通信によって、通信パス上のＰＳ Ｄを決定し、決定されたＰＳＤに依存して信号送信機から通信パスへ供給される 信号の少なくとも１つのパラメータを調整して、信号送信機から通信パスに供給 される信号のＰＳＤと決定されたＰＳＤの間の重複を低減するように構成される 。 このように、この方法に従って動作する新しい通信システムは、主に隣接通信 パスを使った他の既存の通信システムからのＮＥＸＴによって通信パス上でＰＳ Ｄを決定し、次にシステム自体のＰＳＤを調整してＰＳＤ間の重複を低減し、好 ましくは最小限にする。この方法は、異なる通信パス間のクロストークは逆方向 に対しても等しいということに基づき、新しいシステムが任意の既存の通信シス テムに与える可能性のある干渉を低減し、好ましくは最小限にする。たとえば、 通信パスがより対線電話回線から成る公衆電話ネットワーク内に新しい通信シス テムが配置されると、その通信システムは既存システムの特定の通信パス環境内 で干渉を最小限にするように適応して動作できる。適応的調整は新しいシステム の配置時に１回だけ行われるが、継続して行われる方がはるかに好ましい。 通信パス上のＰＳＤを決定するステップは、信号が信号送信機から通信パスに 供給されないときに、通信パス上でＰＳＤをモニタし、決定されたＰＳＤを生成 する。一方、モニタの間信号送信機から通信パスへ信号を供給するのではなく、 信号送信機から通信パスに供給される信号がない他の通信によって、信号送信機 から通信パスに供給される信号のＰＳＤを、通信パス上のＰＳＤを表すモニタさ れたＰＳＤから引くこともできる。 このように、決定されたＰＳＤはモニタされたＰＳＤから構成される場合もあ る。このような決定は、既存の通信システムが対称システムで反対方向に送信さ れる信号のＰＳＤが本質的に同じ可能性がある場合には有効であるが、信号のＰ ＳＤが反対方向でかなり違う非対称システムについては正確でない場合がある。 たとえば、ＡＤＳＬシステム内では、２つの反対方向に送信される信号のスペク トルの使用（ここではＰＳＤ）は、かなり異なる。 この観点から、好ましくは、通信パス上でＰＳＤを決定するステップは、通信 システム用のＰＳＤテンプレートを保存し、信号送信機から通信パスに信号が供 給されないときに、他の通信によって、通信パス上のＰＳＤをモニタし、通信パ ス上のモニタされたＰＳＤとテンプレートを比較して、モニタされたＰＳＤに対 応する通信システムを識別し、識別された通信システムに応じて決定されたＰＳ Ｄを生成する。これによって、信号送信機から通信パスに供給される信号のＰＳ Ｄは調整され、隣接する通信パスの反対方向に送信される既存システムの信号の ＰＳＤとの重複を低減することができる。 ＰＳＤの重複を低減するために調整される少なくとも１つのパラメータは、電 力（すなわちレベル）、周波数帯域、および／または信号送信機から通信パスに 供給される信号の変調方法である。好ましくは、これらの全てのパラメータは一 緒に調整され、新しい通信システムの最適な性能と一貫する既存の通信システム との干渉を最小にする。 本発明の他の見地によれば、第１の通信パスから第２の通信パスへのクロスト ーク低減方法において、第１パスの第１終端に信号が供給されないときに、第２ パス上の通信によって第１パスの第１終端で受信されたクロストークをモニタし 、モニタされたクロストークの電力スペクトルを決定し、モニタされたクロスト ークの電力スペクトルに応じて第１パスの第１終端に供給された信号の電力スペ クトルを調節し、第１パスの第１終端に供給された前記信号によって、第１パス から第２パスへのクロストークを低減するように構成される。 この本発明は、好ましくは、第１パスの第２終端に信号が供給されないときに 、第２パス上の通信によって第１パスの第２終端で受信されたクロストークをモ ニ タし、モニタされたクロストークの電力スペクトルを決定し、モニタされたクロ ストークの電力スペクトルに応じて第１パスの第２終端に供給される信号の電力 スペクトルを調整し、第１パスの第２終端に供給される前記信号によって第１パ スから第２パスへのクロストークを低減する。第１パスの各終端に信号が供給さ れない時にクロストークをモニタする各ステップは、好ましくは、第１パスへの 信号の供給を中断するステップ、および好ましくはこれらの信号をバッファする 各ステップを含む。第１パスの第１終端と第２終端で受信されたクロストークを モニタするステップは、好ましくは第１パスの第２終端と第１終端にそれぞれ信 号が供給されていない間に行われる。回線の第１終端と第２終端に供給される電 力スペクトルは、回線の第２終端と第１終端でそれぞれモニタされたクロストー クの電力スペクトルに応じて調整することができる。 本発明のさらに他の見地によれば、本発明は、制御ユニット、制御ユニットに よって制御され制御ユニットによって制御された電力スペクトルを有する電話回 線に選択的に信号を供給する信号送信機、および制御ユニットによって選択的に 制御されるディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を有する電話回線に接続する装 置において、電話回線から信号を受信し、送信機が制御ユニットによって電話回 線に信号を供給しないように制御されるときに、電話回線上のクロストークをモ ニタするように構成される。図面の簡単な説明 本発明は以下の図面および説明によって理解される。 図１は、本発明が特に適用可能な高速信号を通信するより対線電話回線を使っ た通信構成の一例を示す図である。 図２は、本発明の一実施の形態の通信構成の例である。 図３は、図２の構成で使用されるモデムの一部を示す図である。 図４は、本発明の一実施の形態の構成の動作を説明するフローチャートである 。発明の実施の形態 図１において回線１０は電話回線を表し、好ましくは電話局（Ｃ．Ｏ．）で回 線１０に接続されたモデム１２と加入者終端で回線１０に接続された相補のモデ ム１４との間で通信を供給するために使用される。公知のように、二重化フィル タ（示されていない）を回線１０の終端に接続し、モデム１２と１４の間で高い 周波数の通信と電話通信を同時に行うこともできる。図を簡単にするために、関 連する電話装置は図１には表示されていない。 電話回線１０は物理的にはより線対で構成され、一般的には、１以上の複数ペ ア線ケーブル内で少なくともその長さの一部が他のより対線と隣接している。こ れらの他のペア線は電話と高速データ信号を含む任意の通信信号を運び、クロス トークの結果、回線１０上の同じ周波数の信号間で互いに干渉が起きる場合があ る。背景技術で説明したように、電話回線の環境とそれに関する記録は、どの通 信装置がどのより対線にどの部分で接続されているのか実際には決定できないた め、このような干渉の性質と程度は予め決定できない場合が多い。高速通信シス テムは電話回線全体に対して比較的小さい範囲で配置されているので、重大な干 渉が起きることは少ない。しかしながら、既存の通信サービスに干渉する可能性 もある。 例えば、図１では、回線１０の一部分は、電話局（Ｃ．Ｏ．）の終端にあるモ デム１８と、加入者側終端にあるモデム２０の間で高速通信のために使われてい る他の電話回線１６に隣接している。以下の説明では、本発明の原理を十分に説 明するために既存のモデム１８と２０は回線１６を介してＡＤＳＬ通信を供給す ると仮定されているが、本発明は回線上の通信信号の性質に関わらず適用するこ とができる。回線２２は他の電話回線を表し、干渉が起きる可能性のある干渉信 号を潜在的に送信する場合もある。 回線１０と１６は隣接しているので、好ましくないクロストークがこれらの回 線の間で起きる可能性がある。すなわち、１つの回線上の信号がある程度他の回 線と結合し、その程度はこれらの回線を含むケーブルの物理的特性、信号のレベ ルと周波数（すなわち電力スペクトル密度）などの多くの要因に依存する。高速 通信では両方の回線が同じまたは重複する周波数帯域を使って比較的高い周波数 で信号を送信しているため、クロストークが特に問題になる。回線２２で表わさ れる電話回線の大多数は、高速送信用の高い周波数の信号を運ばないため、モデ ム１２と１４を追加して回線１０を介して高速通信を行ってもクロストークに関 して大きな問題は起きない。回線１６のような比較的小さな数の電話回線では、 回線１０を介した高速通信用のモデム１２と１４を追加すると、回線１０から回 線１６へのクロストークが回線１６上の信号送信を妨害しまたは回線１６から回 線１０へのクロストークが回線１０上の信号送信を妨害したりするため、クロス トークの問題が生じる可能性がある。 この点でもっとも心配なのはＮＥＸＴである。図１は、電話局（Ｃ．Ｏ．）お よび加入者終端を回線１０と１６との隣接部分をそれぞれ矢印２４と２６で概念 的に表している。モデム１２からの信号が回線１０の近端から回線１６へのクロ ストークによって結合されモデム１８に戻る信号は回線１０および１６によって ほとんど減衰しないのに対し、モデム１４からの信号が回線１０から回線１６へ のクロストークによって結合されモデム１８（ＦＥＸＴすなわち遠端クロストー ク）によって受信される信号は回線１０および１６の長さによってかなりの減衰 が生じることが分かる。 逆に、モデム１４からの信号が回線１０の近端から１６へのクロストークによ って結合され、モデム２０に戻る信号は、回線１０および１６によって比較的減 衰されないのに対し、モデム１２から送信された信号が回線１０から１６へのク ロストークによって結合され、モデム２０が受信する信号は回線１０および１６ の長さによってかなりの減衰が生じる。逆方向においては、回線１６上の信号が クロストークによって回線１０に結合され、再びＮＥＸＴは、通信される回線の 長さによる信号の相対的な減衰という点でもっとも重要な要因となる。 本発明の実施の形態の原理を説明するために、ＡＤＳＬモデム１８からＡＤＳ Ｌモデム２０への信号（下流方向と呼ぶ）は約１００ｋＨｚから約１ＭＨｚの広 い周波数帯域を占め、ＡＤＳＬモデム２０からＡＤＳＬモデム１８への信号（上 流方向と呼ぶ）は約５０ｋＨｚから１５０ｋＨｚという狭い周波数帯域を占める と仮定する。これらの数字は本発明を簡単に説明するための単なる一例である。 本発明の実行を容易にするためには、新しいモデム１２と１４が追加され動作 する場合、回線１０と他の回線１６と２２の間のクロストークが、回線上に存在 する可能性があるモデム１８と２０の間のＡＤＳＬ通信のような任意の通信間で 干渉を避けるに必要な程度にまで低減されることが望ましい。一方、新しいモデ ム１２と１４が回線１０を介して、たとえば、最高の信号レベルおよび最大の周 波数帯域で最適に通信できることが望ましい。 この目的のために以下の一連のステップを最初に行うか、および／または途中 で行うこともでき、目的に応じて定期的に行うことも不定期に行うこともできる し、トラフィック状況のようなパラメータに応じて行うこともできる。これらの ステップは、モデム１２と１４が接続されている回線１０の測定またはモニタを 含む。まず説明するようにモデム自体にとっては、測定またはモニタの間には回 線１０に信号を送信しないほうが便利であるが、そのすぐ後に説明するように別 の方法もある。 新しいモデム１２と１４は、まず、モニタする間、回線１０への信号の送信を モニタ期間の間中止するが、この時間は５０ｍｓなどと比較的短い。この時間は 目的または必要に応じて延ばすこともできる。１回以上のモニタ期間に、各モデ ム１２と１４の中で別々にまたは同時に、モデム受信機は回線１０を介して受信 される任意の信号のスペクトル分析を実行する。好ましくは、このスペクトル分 析はモデム内の受信バンドパス・ディジタル・フィルタの帯域幅および中心周波 数を制御することによって実行され、たとえば２０ｋＨｚから１ＭＨｚの所望の スペクトルに渡って漸次変わる狭帯域幅内の信号を受信し、一方、受信された任 意の信号の電力レベルをモニタする。このような信号は主に、隣接する回線１６ および２２上の信号からのＮＥＸＴの結果であり、このモニタによって構成され る電力スペクトルはクロストークの程度を表し、このクロストークに関与する通 信信号のタイプの特性を示す。 このように各モデム１２と１４は回線１０と他の回線１６および２２の間のク ロストークの程度を決定するだけでなく、モニタした電力スペクトルとより対線 ケーブルの既知のＮＥＸＴ周波数特性を考慮して適切に修正された種々のシステ ムに対する電力スペクトルの保存されたテンプレートとを比較して、そのような クロストークの原因となっている通信システムのタイプを決定することができる 。その後、各モデム１２と１４は回線１０に送信される信号用の電力スペクトル 密度（ＰＳＤ）を調整し、モニタされたＮＥＸＴの原因と決定された通信システ ムに対して反対方向に送信される信号のＰＳＤとの重複を最小限にする。内部ネ ットワーク１０と他の回線の間のクロストークは双方向的であるので、モデム１ ２と１４の間の回線１０上からクロストークの原因と決定された通信システムへ の信号のＮＥＸＴを最小化し、それによって、異なるシステムは最小限の干渉で 動作できる。その後、モデム１２と１４は調整されたＰＳＤに従って、回線１０ への信号の送信を再開（または開始）する。 特に、この例では、モデム１２は回線１６上で下流方向ＡＤＳＬ信号の１００ ｋＨｚから１ＭＨｚの広帯域周波数範囲の成分を有する電力スペクトルを受信し モニタする。これによって、モデム１２は送信した信号のＰＳＤを調整し、既存 のモデム１８が受信するＡＤＳＬシステムの上流方向信号のＮＥＸＴを避ける必 要性を決定する。従って、モデム１２は送信した信号のスペクトルを調整して上 流方向ＡＤＳＬ信号の５０から１５０ｋＨｚの範囲を避け、たとえばディジタル 送信フィルタを制御して１５０ｋＨｚから１ＭＨｚのパス・バンドを供給し、こ の周波数帯域内の適切なレベルで信号を送信する。この場合比較的高いパワーレ ベルでも、この信号は回線１６上のＡＤＳＬ通信とは干渉しない。逆に、モデム １４は回線１６上で上流方向ＡＤＳＬ信号の５０から１５０ｋＨｚという狭帯域 周波数幅の成分を有する電力スペクトルを受信しモニタする。これによって、モ デム１４は送信した信号のＰＳＤを調節し、既存のモデム２０が受信するＡＤＳ Ｌシステムの下流信号のＮＥＸＴを避ける必要を決定する。従って、モデム１４ は送信した信号のスペクトルを調節して下流方向ＡＤＳＬ信号の１００ｋＨｚか ら１ＭＨｚ範囲を避け、たとえばディジタル送信フィルタを制御して５０から１ ００ｋＨｚのパス・バンドを供給し、この周波数帯域内の適切なレベルで信号を 送信する。この場合も、その信号は回線１６上のＡＤＳＬ通信とは干渉しない。 モニタされた電力スペクトルが前記の例のＡＤＳＬのような非対称システムで はなく、ＩＳＤＮなどの対称通信システムに関する場合、モデム１２および１４ が送信する信号の調整されたＰＳＤは、前記のように異なるものとはならず、同 じものになる。 前記のように、モニタしている間、モデム１２と１４からの信号の送信は中断 されるが、これは必ずしも必要ではない。たとえば、モデム１２によるモニタに 対しては、中断されるモデム１４から回線１０上で信号を送信する必要はない。 これは、モデム１２でのそのような信号のＰＳＤは、モデム１２のモニタの間、 検出され補償されるためである。しかしながら、同じ受信フィルタを使って信号 を受信したりスペクトル分析を行うのに比べて、モデム１２は、モデム１４から の信号を受信する機能と、モニタする機能を別に持つ必要があるので、この方が 好ましい。また、モデム１２は、回線１０に信号を供給すると同時にＮＥＸＴを モニタするように構成することも可能である。これらの信号は既知のＰＳＤを有 し、このＰＳＤはモニタおよびスペクトル分析プロセス中で差し引かれる。しか しながら、これは実際に実行するのはかなり困難で、特にモニタされたＮＥＸＴ のパワーが、モデム１２が回線１０に供給する信号より非常に低い場合は困難で ある。したがって、実際にはＮＥＸＴのモニタを行っているモデムは信号の送信 を中断することが望ましく、モニタする間は双方のモデムが送信を中断するとさ らに好ましい。 さらに、前記のようにモデム１２と１４は比較的に互いに独立して動作し、そ れぞれ必要なスペクトル分析を行っているが、これは必ずしも必要はない。例え ば、後に詳しく説明するように、モデム１４をマスタ・スレーブ関係でモデム１ ２に従属させ、モデム１４はモデム１２からのコマンド・メッセージに応じて送 信された信号のＰＳＤのモニタと調整を実行し、スペクトル分析プロセスはモデ ム１２が実行するようにすることも可能である。さらに別の方法として、後に詳 しく説明するように、複数の回線１０とそれに関する電話局（Ｃ．Ｏ．）のモデ ム１２（これは異なる回線１０について多重化してもよい）および顧客モデム１ ４のスペクトル解析を別のコンピュータ装置で集中的に行う場合もあり、中央の コンピュータ装置は時間多重化方法でモデムでメッセージを通信する。 これらの代替方法は、１９９６年５月１日にJ.B.Terryらの名前で提出された 米国特許No.08/640,705、「情報ネットワーク・アクセス装置および電話回線を 介した情報パケットの通信方法」、およびそれに対応して１９９６年９月１１日 に出願された国際特許出願No.PCT/CA96/00601(国際公開WO97/41667(1997.11.6)) に記述されているようなネットワーク・アクセス構成では特に有効である。この 出願は以下においては関連出願と呼ぶが、特に既存のより対線電話回線を介した グローバルなコンピュータ情報ネットワークへの遠隔アクセスを容易にするため に使用される方法と装置を詳述し、請求している。このようなネットワークは一 般的にはインターネットとして知られているが、本明細書では以下ネットワーク と呼ぶ。本発明はこの関連出願の構成に限られるものではないが、以下に詳述す るようにこのような構成で応用すると特に便利である。 このようなネットワーク・アクセス構成の中ではイーサネット・フレームを使 ったネットワークのようなＣＳＭＡ／ＣＤ（衝突検知付き搬送波感知多重アクセ ス）ネットワークへのアクセスは、回線のヘッド終端にマスタ・モデムを供給し 、回線の加入者終端にスレーブ・モデムを供給することによって、電話回線を介 して行われる。マスタ・モデムはネットワークにＣＳＭＡ／ＣＤインタフェース を供給し、回線を介してスレーブ・モデムとの間の半二重通信を制御し、回線上 でイーサネット・フレームの衝突を防ぐ。イーサネット・フレームはエラー・チ ェ ック情報を有する回線上のフレーム内でエンベロープされ、モデム間の制御情報 は同じおよび／または別のフレーム内に含まれる。変調方法と信号の帯域幅はエ ラーによって変化し、任意の特定の回線を介して最適な通信容量を供給すること ができる。また、上流方向のフレームと下流方向のフレームとの比はモデムにお けるバッファの量によって変化する。マスタ・モデムは複数回線用に多重化する ことができる。変調信号周波数は電話信号の周波数より大きいので、各回線は周 波数２重化によって同時に電話通信を行うことができる。 図２は１加入者についての構成を示す図である。図２において、図１における 回線１０の電話局終端におけるモデム１２はマスタ・モデム３２によって構成さ れ、図１における回線１０の顧客側終端におけるモデム１４はスレーブ・モデム ３４によって構成される。マスタ・モデム３２とスレーブ・モデム３４はダイプ レクス・フィルタ（ＤＦ）３０を介して電話回線１０に結合され、ダイプレクス ・フィルタは既知の方法で、回線１０の各終端にある電話局（示されていない） と顧客電話（示されていない）との間を通信する低周波数電話信号と、モデム３ ２と３４との間の高周波数信号とを分離する。これらの信号は回線１０上で周波 数多重化される。 モデム３２と３４はそれぞれ、既知の形態のイーサネット・インタフェースを 含む。回線１０の顧客側終端で、スレーブ・モデム３４を介して通信するイーサ ネット（ＥＮＥＴ）フレームは、端末デバイス（ＴＤ）３６内で既知の形のイー サネット・インタフェース（Ｅ Ｉ／Ｆ）に結合される。ここで、端末デバイス は、たとえばパソコンなどである。このように、イーサネット・フレームは、ス レーブ・モデム３４と端末デバイス３６の間で既知の方法で送信される。たとえ ば、より対線と１０ＢＡＳＥ−Ｔ ＣＳＭＡ／ＣＤ標準を使った既知の方法など がある。この通信は既知の方法で、さらに広範なＬＡＮ（ローカル・エリア・ネ ットワーク）に拡張することができる。回線の電話局終端では、マスタ・モデム ３２を介して送信されるイーサネット・フレームは、イーサネット・ハブまたは スイッチ３８、およびルータ４０を介してネットワークと結合される。イーサネ ット・ハブまたはスイッチ３８およびルータ４０はどちらも既知のものである。 さらに、たとえばコンピュータによって構成されるスペクトル互換マネジャ（Ｓ ＣＭ）４２も、図に示されたようにイーサネットスイッチ３８またはネットワー ク内の任意の場所に接続される。ＳＣＭ４２の機能は後述する。 図２の上部に示されたように、イーサネット・フレームはこうしてスレーブ・ モデム３４の顧客側とマスタ・モデム３２のネットワーク側の上で送信される。 モデム３２と３４の間では、イーサネット・フレームは衝突回避を使った固定プ ロトコルを使って送信される。これは以下便宜的にＥＣＡＰ（イーサネット衝突 回避プロトコル）と呼ぶことにする。関連出願中で述べられた部分の概要を以下 に説明する。 マスタ・モデムおよびスレーブ・モデムは下流方向（マスタ・モデム３２から スレーブ・モデム３４へ）および上流方向（スレーブ・モデム３４からマスタ・ モデム３２へ）に送信されるイーサネット・フレームをバッファする。バッファ されたイーサネット・フレームのＥＣＡＰ通信は半二重送信を含み、この中でマ スタ・モデム３２が優先権を有し、スレーブ・モデム３４を制御する。このよう に、マスタ・モデム３２は回線１０を介して情報を下流方向に送るタイミングを 決定し、回線１０を介して情報を上流方向に送ることができるタイミングをスレ ーブ・モデム３４に知らせる。これらの通信を容易にするために、回線１０を介 して送られる情報はイーサネット・フレームのデータ・パケットだけではなく、 マスタ・モデムとスレーブ・モデム間の下流方向制御パケットおよび上流方向応 答パケットも含む。データ・パケットおよび制御パケットはＥＣＡＰフレームに 統合され、種々の形を取ることができる。マスタ・モデムおよびスレーブ・モデ ム内の制御ユニットはイーサネット・フレームとＥＣＡＰデータ・フレームの間 で必要な変換を実行し、ＥＣＡＰ制御および応答フレームを生成し応答する。マ スタ・モデム３２とスレーブ・モデム３４はそれぞれ前記のように、イーサネッ ト・インタフェースを含み、このインタフェースが供給する一意的なネットワー ク・アドレスを有する。これらのアドレスを使ってモデム間のメッセージ（制御 パケットおよび応答パケット）をアドレスし、また以下に詳述するようにＳＣＭ ４２のような他のデバイスからのモデムをアドレスすることもできる。 モデム３２と３４はそれぞれ、変調器、復調器、および関連する機能を含み、 これらは好ましくは既知の方法でアナログ／ディジタル変換を伴う１以上のＤＳ Ｐ（ディジタル信号プロセッサ）を使って実現される。ＤＳＰを制御して、好ま しくは、任意の異なった信号帯域幅、低周波数の限界（または等化的には、フィ ルタ中心周波数）、変調方法（たとえばＤＳＰをプログラミングしてＱＡＭ（直 交振幅変調）、ＱＰＳＫ（４相位相変調）、ＢＰＳＫ（２相位相変調）など複数 の変調方法からどれかを選択する）、および（ＱＡＭなどの）シンボル当たりの 異なるビット数を供給する。この方法のプログラミングおよびＤＳＰの制御は既 知の方法であり、ここでは詳述しない。しかしながら、このプログラミング、制 御およびモデムから回線１０に送信される信号レベルの制御は、回線１０に供給 される信号の電力スペクトル密度（ＰＳＤ）の幅広い制御が必要である。 前記から、衝突回避プロトコルはモデム３２および３４は回線１０を介してモ デム３２および３４の間における半二重方法の通信を確実にし、回線の全送信容 量は、送信の下流方向と上流方向の間で共有されることが分かる。このプロトコ ルは信号帯域幅、変調方法などの制御を供給し、関連出願に記述されたように回 線１０を介してイーサネット・フレームのスループットを最大にする。しかしな がら、本発明の同じ制御原理を用いてモデム３２および３４から回線１０に供給 される信号のＰＳＤを調整し、図１のようにＮＥＸＴを低減することもできる。 さらに、モデム３２および３４の間の半二重通信によれば、前記のように信号 を回線１０に供給しないで、それによって回線１０をモニタできる期間を供給で きるかまたは簡単に供給することができる。たとえば、マスタ・モデム３２から スレーブ・モデムに送信される制御パケットはマスタ・モデムの機能を供給し、 スレーブ・モデム３４に一定の期間の間回線１０に信号を供給せず前記のように 回線１０をモニタするように指示することができる。モニタの間、マスタ・モデ ム３２は同様に回線１０への信号の供給を停止し、回線１０をモニタすることが でき、これによって各モデムは、主にＮＥＸＴによる回線１０上の信号をモニタ する。その後、スレーブ・モデム３４からのデータのモニタ情報は応答パケット 中でマスタ・モデム３２へ送信され、マスタ・モデム３２だけがスペクトル分析 を行い、それによって、スレーブ・モデム３４を簡単にすることができる（スレ ーブ・モデムもＮＥＸＴ ＰＳＤをモニタできるが、その結果のデータを分析す る必要はない）。関連出願および上記に説明されているように、マスタ・モデム ３２は複数の回線１０とそれに関するスレーブ・モデムに対して多重化して使う と有利であり、この場合、１つのマスタ・モデムは、サービスされるすべての回 線１０の動作中にスペクトル分析を実行できる。その後、どの場合でもマスタ・ モデム３２は自己のＰＳＤパラメータを設定し、制御パケットを介して各スレー ブ・モデム３４に、各回線１０上で決定されたＰＳＤに従ってＰＳＤ重複（ここ では、ＮＥＸＴ）を最小にするようにそのＰＳＤパラメータを設定し、上述のよ うにデータ・フレームのスループットを最適化するように指示する。 マスタ・モデム３２とスレーブ・モデム３４の間で確立されたＥＣＡＰ通信は 、回線１０上のＮＥＸＴをモニタしモデムから回線１０に供給される信号のＰＳ Ｄを調整する無音期間を確立する非常に簡単で便利な機能を供給する。これは送 信されるイーサネット・フレームがすでにモデム内のバッファにバッファされて いるからである。これによって、モニタのための無音期間の確立と電話回線に供 給される信号のＰＳＤの制御がかなり複雑である既存のモデム通信を使った構成 に比べ、大きな利点が得られる。 上述のように、モデム１２および１４によるＮＥＸＴのモニタが供給するデー タ分析は、モデム３２が行うことができ、これを複数の回線１０に多重化するこ とができる。この、モデムの適切なＰＳＤパラメータを決定する多重化およびデ ータ分析の集中化は、さらに拡張され、モデムではなくＳＣＭ４２が実行するこ ともできる。この場合、メッセージはＳＣＭ４２とモデムの間で送信される。こ の点で、モデム３２および３４は、モデム間通信用の各イーサネット・アドレス を使って独立に動作し、ＳＣＭ４２と各モデム間の通信に対して個々にアドレス される。一方、以下に詳述するように、ＳＣＭ４２は回線１０の電話局終端にお いてマスタ・モデムと通信し、マスタ・モデム３２は上記のようにＥＣＡＰ通信 を使ってスレーブ・モデムと通信することができる。 これについては、モデム３２および３４のブロック図を示した図３およびフロ ー・チャートを示した図４を使って以下に詳述する。 図３は、各モデム３２および３４は電話回線１０に接続されるハイブリッド・ ユニット５０（オプションとして、図３に示されないダイプレクス・フィルタ（ ＤＦ）３０を介する場合もある）、および端末装置３６またはイーサネット・ス イッチ３８に接続されるイーサネット・インタフェース（ＥＮＥＴ Ｉ／Ｆ）５ ２を有する。回線１０を介して受信されるアナログ信号はハイブリッド・ユニッ ト５０を介してアナログ・ディジタル（Ａ−Ｄ）変換器５４に供給され、ディジ タルに変換される。ディジタル信号はディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）５６ を介してバッファ５８に送信され、バッファ５８は制御（または応答）情報を制 御ユニット６０と交換し、イーサネット・フレーム上で渡されるデータはインタ フェース５２と交換される。反対方向においては、バッファ６２は制御情報また は応答情報を制御ユニット６０と交換し、およびイーサネットフレームデータを インタフェース５２と交換し、バッファ６２からの情報は送信機（Ｔｘ）６４お よびディジタル・アナログ変換器６６を介してハイブリッド・ユニット５０に供 給され、そこから回線１０に供給される。マスタ・モデム３２のディジタル成分 は複数の回線１０に多重化することができる。 制御ユニット６０はマスタ・モデム３２またはスレーブ・モデム３４のいずれ かの動作を制御する。マスタ・モデム３２については、イーサネット・フレーム はバッファ５８および６２からインタフェース５２を介してネットワークと交換 される。制御ユニット６０は、バッファ６２からのイーサネット・データ・フレ ームのＥＣＡＰフレームへのカプセル化およびスレーブ・モデム３４用に生成さ れた制御情報を制御する。また、制御ユニット６０は、これらの送信機６４、コ ンバータ６６、ハイブリッド・ユニット５０、および回線１０を介した下流方向 への送信を制御する。この制御情報はスレーブ・モデム３４が上流方向に送信す ることを可能にするポール（poll）を含み、これによってマスタ・モデムは下流 方向と上流方向の間で衝突しないで半二重送信を確実に行うことができる。上流 方向ＥＣＡＰフレームはハイブリッド・ユニット５０、コンバータ５４、ＤＳＰ ５６を介して受信され、応答情報は制御ユニット６０に供給され、イーサネット ・データ・フレームはバッファ５８を介してイーサネット・インタフェース５２ に供給される。 逆に、スレーブ・モデム３４においては、回線１０上のＥＣＡＰフレームはハ イブリッド・ユニット５０、コンバータ５４およびＤＳＰ５６を介して受信され 、制御情報はスレーブ・モデムの制御ユニット６０に供給され、イーサネット・ データ・フレームはバッファ５８およびイーサネット・インタフェース５２を介 して端末デバイス３６に供給される。スレーブ・モデム内の制御ユニット６０は 、マスタ・モデムから受信された制御情報内のポールに応じて、応答情報を含む １つ以上のフレームの上流方向への送信、および／またはスレーブ・モデム内の バッファ６２からイーサネット・データ・フレームの上流方向への送信をマスタ ・モデム３２の指示に従って制御する。 各モデム内の制御ユニット６０は、また、モデムのＤＳＰ５６および送信機６ ４を制御する。特に制御ユニット６０は、オン／オフ状態、信号レベル、振幅ス ロープ（パス帯域幅にわたる周波数の信号振幅の変動）、中央周波数、変調方法 などの送信機６４のパラメータを制御する。これらのパラメータは送信速度だけ ではなく、送信された信号のＰＳＤにも影響を与える。制御ユニット６０は、通 常の動作に使用されるモデムの受信モード中で、および上述のＮＥＸＴをモニタ するために使用されるモニタモード中でＤＳＰ５６に対する同様のパラメータを 制御する。また、制御ユニット６０は、ＤＳＰ周波数と帯域幅を制御し、受信さ れたクロストークのレベル測定を行う。 図４のフロー・チャートはこのモニタに関するステップを示したものであり、 この場合、これらのステップは、上述のＳＣＭ４２によって制御されている。以 下の説明では、各ステップは、かっこ内の参照番号によって示される。図４の左 側に表示されているステップ７０から７７はＳＣＭ４２が実行する。図４の真ん 中に表示されているステップ７８から９２はマスタ・モデム３２が実行する。図 ４の右側に表示されているステップ９３から９８はスレーブ・モデム３４が実行 する。 図４において、ＳＣＭ４２は、まず電話回線１０を選択し（７０）、テストす る方向を選択する。つまり選択された回線上でマスタ・モデム３２におけるＮＥ ＸＴをモニタするか、スレーブ・モデム３４におけるＮＥＸＴをモニタするかを 選択する。次に、このモニタのための中央周波数と帯域幅を選択し（７１）、こ のマスタモデムのイーサネット・インタフェース５２によって決定されたアドレ スを使つてマスタ・モデム３２にアドレスされたイーサネット・フレーム内の情 報を含むメッセージをネットワークを介して送る（７２）。マスタ・モデム３２ はこのイーサネット・フレームを受信し（７８）、その制御ユニット６０はスレ ーブ・モデム３４がモニタを実行すべきかどうかを決定する（７９）。実行すべ きでない場合、マスタ・モデム３２の制御ユニット６０は下流方向へのフレーム の送信を中断し（８０）（これによってスレーブ・モデム３４へのポーリングも 中断されるので、フレームは回線１０上で上流方向に送信されない）、ＳＣＭ４ ２から供給されたメッセージに従ってＤＳＰ５６を構成し、回線１０上でＮＥＸ Ｔの所望の測定またはモニタを実行し（８１）、その結果のメッセージをネット ワークを介してＳＣＭ４２にアドレスされた既存のイーサネット・フレームの中 で送り、フレームの下流方向への送信を再開する（８３）（およびスレーブ・モ デムのポーリングを再開し、上流方向への送信を行う）。 ＳＣＭ４２はモニタ情報を含むイーサネット・フレームを受信し（７３）、所 望の試験が完了したかどうかを決定する（７４）。完了していない場合、ステッ プ７１に戻り、別の選択された中央周波数および／または帯域幅について前記の シーケンスが繰り返される。試験が完了している場合は、ＳＣＭ４２は供給され たモニタデータを分析し（７５）、各モデムが各回線１０に送る信号についてＰ ＳＤパラメータを決定し（７５）、前記のように各モデムからの信号とクロスト ークする可能性があると決定された他の通信信号との干渉を最小化する。その後 、アドレスされたイーサネット・フレームを決定されたパラメータを伴うメッセ ージを含むマスタ・モデム３２に送る（７６）。マスタ・モデム３２はこのイー サネット・フレームを受信し（８４）、その制御ユニットはメッセージがスレー ブ・モデム３４向けのものかどうかを決定する（８５）。スレーブ・モデム３４ 向けのものでなかった場合、マスタ・モデム３２の制御ユニット６０は送信機６ ４の構成を供給されたＰＳＤパラメータに従って調整し（８６）、イーサネット ・フレームをこの調整を確認するメッセージを伴うＳＣＭ４２に送る（８７）。 これをＳＣＭ４２が受信し（７７）、ステップ７０に戻る。ＳＣＭ４２のこれら のステップは多くの回線１０について同時に行われる。 マスタ・モデムがＳＣＭ４２からのモニタメッセージがスレーブ・モデム宛の ものであると決定すると（７９）、マスタ・モデムはＥＣＡＰフレーム中のメッ セージをスレーブ・モデムに送り、その後、フレームの下流方向への送信を中断 する（８０）。スレーブ・モデムはこのメッセージを受信し（９３）、所望のモ ニタを実行し（９４）（回線に信号を供給するようにポーリングされていないの で、回線に信号は送信されない）、ＥＣＡＰ応答フレーム中のその結果のモニタ 情報をマスタ・モデム３２に送る（９５）。マスタ・モデムはこの情報を受信し （９０）、上述のように、続いてＳＣＭ４２に送る。 同様に、マスタ・モデムがＳＣＭ４２からのＰＳＤ調整メッセージがスレーブ ・モデム宛のものだと決定すると（８５）、マスタ・モデムはＥＣＡＰフレーム 中のメッセージをスレーブ・モデムに送り（９１）、そのスレーブ・モデムはこ のメッセージを受信し（９６）、その送信機６４の構成を供給されたＰＳＤパラ メータに従って調整し（９７）、ＥＣＡＰフレーム中のこの調整を確認するメ ッセージをマスタ・モデム３２に送る（９８）。マスタ・モデムはこのメッセー ジを受信し（９２）、前記のように続いてＳＣＭ４２に送る（８７）。 上述のように、モニタデータの分析はＳＣＭ４２で集中的に実行され、多数の 回線１０について効率的に実行される。関連する回線１０に信号が供給されてい ない時にモニタが実行される場合、既存のＤＳＰはこの目的のために構成される 。モニタの時間は比較的短いので、どちらの方向でも大幅に妨げられることはな い。これは、この情報は各モデム内のバッファ６２にすでにバッファされている ためである。モニタの間、各モデム内のバッファ５８からのイーサネット・フレ ームは、各イーサネット・インタフェース５２を介して供給され続ける。さらに 、回線１０上で半二重通信に使われていない時間に短いモニタ時間が設定され、 回線１０上の情報送信を中断せず、および／または同じモニタ期間を回線１０の 両方の終端でモニタに使うことができる。 クロストークを低減するためにＳＣＭ４２が供給するＰＳＤパラメータによる 制限内で、マスタ・モデム３４は回線１０上の通信を、関連出願に詳述された方 法で最適化できる。たとえば、バッファの充満度とは独立して上流方向および下 流方向のフレーム送信の割合を制御する。 上述のように、スレーブ・モデム３４はマスタ・モデム３２を介してＳＣＭ４ ２と通信するが、通信は直接ＳＣＭ４２とスレーブ・モデム３４間でアドレスさ れたイーサネット・フレームを使って実行することもできる。このようなフレー ムはもちろん、マスタ・モデム３２を介して送信することもできる。 新しく供給される通信システム、およびその信号のＰＳＤの調整に関して本発 明を説明したが、本発明は多くの干渉がある既存のシステムとも互換性がる。２ つ以上のシステムの場合にも同じ利点があり、個々のシステムはＰＳＤを調整し 、互いにまたは他の既存のシステムと干渉しないように調整することもできる。 このようにして、複数のシステムが互換性を保ちながら共存することが可能にな る。 以上で本発明の特定の実施の形態について説明したが、本発明の請求の範囲か ら逸れることなく種々の応用が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 信号送信機から通信パスへ信号を供給するために電力スペクトル密度（Ｐ ＳＤ）を決定する方法において、 信号送信機から通信パスへ供給される信号がない時に、他の通信によって、通 信パス上のＰＳＤを決定し、 決定されたＰＳＤに依存して信号送信機から通信パスへ供給される信号の少な くとも１つのパラメータを調整して、信号送信機から通信パスに供給される信号 のＰＳＤと決定されたＰＳＤの間の重複を低減するステップから成ることを特徴 とする電力スペクトル密度決定方法。 ２． 請求項１記載の方法において、 通信パス上のＰＳＤを決定するステップは、 信号が信号送信機から通信パスに供給されないときに、通信パス上でＰＳＤを モニタし、決定されたＰＳＤを生成することを特徴とする電力スペクトル密度決 定方法。 ３． 請求項１記載の方法において、 通信パス上でＰＳＤを決定するステップは、 通信システム用のＰＳＤテンプレートを保存し、 信号送信機から通信パスに信号が供給されないときに、他の通信によって、通 信パス上のＰＳＤをモニタし、 通信パス上のモニタされたＰＳＤとテンプレートを比較して、モニタされたＰ ＳＤに対応する通信システムを識別し、 決定されたＰＳＤを識別された通信システムに応じて生成するステップを含む ことを特徴とする電力スペクトル密度決定方法。 ４． 請求項３記載の方法において、 通信パス上でＰＳＤをモニタするステップは、 信号送信機から通信パスに信号が供給されないときに実行されることを特徴と する電力スペクトル密度決定方法。 ５． 請求項１から４のいずれかに記載の方法において、 前記の少なくとも１つのパラメータは、信号送信機から通信パスに供給される 信号電力を含むことを特徴とする電力スペクトル密度決定方法。 ６． 請求項１から５のいずれかに記載の方法において、 前記の少なくとも１つのパラメータは、信号送信機から通信パスに供給される 信号の周波数帯域を含むことを特徴とする電力スペクトル密度決定方法。 ７． 請求項１から６のいずれかに記載の方法において、 前記の少なくとも１つのパラメータが信号送信機から通信パスに供給される信 号の変調方法を含むことを特徴とする電力スペクトル密度決定方法。 ８． 第１の通信パスから第２の通信パスへのクロストーク低減方法において、 第１パスの第１終端に信号が供給されないときに、第２パス上の通信によって 第１パスの第１終端で受信されたクロストークをモニタし、モニタされたクロス トークの電力スペクトルを決定し、 モニタされたクロストークの電力スペクトルに応じて第１パスの第１終端に供 給された信号の電力スペクトルを調節し、第１パスの第１終端に供給された前記 信号によって、第１パスから第２パスへのクロストークを低減するステップを含 むことを特徴とするクロストーク低減方法。 ９． 請求項８記載の方法において、 第１パスの第１終端に信号が供給されないときに、クロストークをモニタする ステップは、第１パスの第１終端に信号を供給することを中断するステップを含 むこと特徴とするクロストーク低減方法。 １０． 請求項８または９記載の方法において、 第１パスの第１終端に信号が供給されないときに、クロストークをモニタする ステップは、第１パスの第１終端に供給するための信号をバッファするステップ を含むことを特徴とするクロストーク低減方法。 １１． 請求項８、９または１０記載の方法において、さらに、 第１パスの第２終端に信号が供給されないときに、第２パス上の通信によって 第１パスの第２終端で受信されたクロストークをモニタし、モニタされたクロス トークの電力スペクトルを決定し、 モニタされたクロストークの電力スペクトルに応じて第１パスの第２終端に供 給される信号の電力スペクトルを調整し、第１パスの第２終端に供給される前記 信号によって第１パスから第２パスへのクロストークを低減するステップを含む ことを特徴とするクロストーク低減方法。 １２． 請求項１１記載の方法において、 第１パスの第２終端に信号が供給されないときに、クロストークをモニタする ステップは、第１パスの第２終端に信号を供給することを中断するステップを含 むことを特徴とするクロストーク低減方法。 １３． 請求項１１または１２記載の方法において、 第１パスの第２終端に信号が供給されないときに、クロストークをモニタする ステップは、第１パスの第２終端に供給する信号をバッファするステップを含む ことを特徴とするクロストーク低減方法。 １４． 請求項１１、１２または１３のいずれかに記載の方法において、 第１パスの第１および第２終端で受信されたクロストークをモニタするステッ プは、第１パスの第２および第１終端にそれぞれ信号が供給されないときに実行 されることを特徴とするクロストーク低減方法。 １５． 請求項１１から１４のいずれかに記載の方法において、 回線の第１終端および第２終端に供給される電力スペクトルは、回線の第２終 端および第１終端でそれぞれモニタされたクロストークの電力スペクトルによっ て調節されることを特徴とするクロストーク低減方法。 １６． 制御ユニット、制御ユニットによって制御され制御ユニットによって制 御された電力スペクトルを有する電話回線に選択的に信号を供給する信号送信機 、および制御ユニットによって選択的に制御されるディジタル信号プロセッサ（ ＤＳＰ）を有する電話回線に接続する装置において、 電話回線から信号を受信し、 送信機が制御ユニットによって電話回線に信号を供給しないように制御される ときに、電話回線上のクロストークをモニタすることを特徴とする電話回線接続 装置。 １７． 請求項１６記載の装置において、さらに、 信号送信機を介して回線に供給する信号をバッファするためのバッファを含む ことを特徴とする電話回線接続装置。 １８． 請求項１７記載の装置において、さらに、 ＤＳＰを介して回線から受信された信号をバッファするためのバッファを含む ことを特徴とする電話回線接続装置。 １９． 請求項１８記載の装置において、 前記のバッファとＣＳＭＡ／ＣＤパス間の信号を結合するＣＳＭＡ／ＣＤ（搬 送波感知多重アクセス／衝突検知）インタフェースを含むことを特徴とする電話 回線接続装置。 ２０．請求項１６から１９のいずれかに記載の装置において、さらに、 信号送信機からＤＳＰに供給される電話信号を電話回線に結合する周波数ダイ プレクサを含むことを特徴とする電話回線接続装置。