DE10320916A1 - Crest factor reduction method e.g. for multi carrier data communication system, involves having data symbol which can be sent with standardized PSD mask - Google Patents

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Abstract

The method involves having a data symbol in a multi-carrier data communication system, which can be sent with a standardized PSD mask (1) which gives a frequency spectrum for the data communication given by a standard for the data communication. A data symbol is sent as a function of a multiplicity of data storage media. Each data storage has a transmit data frequency in each frequency spectrum. The transmit data spectrum is arranged within the frequency spectrum the PSD mask. Outside of the transmit data spectrum additional frequency ranges (5, 6) are intended, due to the characteristic of the PSD mask for the data communication. The additional frequency ranges are used exclusively for the crest factor reduction and is modified so that the crest factor of the data symbol which can be sent is reduced. An independent claim is included for a multi-carrier data communication system,.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Crestfaktor-Reduzierung und Multiträger-Datenübertragungssystem mit einer Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung.The The invention relates to a method for crest factor reduction and multi-carrier data transmission system with a circuit for crest factor reduction.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Datenübertragungssysteme und speziell auf Telekommunikationssysteme zur hochbitratigen Datenübertragung. In der modernen Telekommunikation spielt diese hochbitratige Datenübertragung auf einer Teilnehmerleitung eine zunehmend größere Rolle, insbesondere deshalb, da man sich von ihnen eine stark vergrößerte Bandbreite der zu übertragenden Daten kombiniert mit einer bidirektionalen Datenkommunikation verspricht. Ganz allgemein sind auf dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitung seit einiger Zeit Systeme im Einsatz, die eine solche hochbitratige digitale Datenübertragung ermöglichen.The The present invention relates generally to data transmission systems and especially on telecommunication systems for high bit rate data transmission. This high bit rate data transmission plays in modern telecommunications an increasingly important role on a subscriber line, especially because because you look at them from a vastly wider range of those to be transmitted Data combined with bidirectional data communication promises. Are very general in the field of digital signal processing systems have been in use for some time which have such a high bit rate digital data transmission enable.

Eine Technik, die in jüngster Zeit immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist die sogenannte Mehrträgerübertragung, die auch als "Multi-Carrier"-Übertragung, als „Diskrete Multiton (DMT)" Übertragung oder als „Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)" Übertragung bekannt ist. Eine solche Datenübertragung wird beispielsweise bei leitergebundenen Systemen, aber auch im Funkbereich, für Broadcast-Systeme und für den Zugang zu Datennetzen, wie das Internet, verwendet. Solche Systeme zur Übertragung von Daten mit Mehrträgerübertragung verwenden eine Vielzahl von Trägerfrequenzen, wobei für die Datenübertragung der zu übertragende Datenstrom in viele parallele Teilströme zerlegt wird, welche im Frequenzmultiplex unabhängig voneinander übertragen werden. Diese Teilströme werden auch als Einzelträger bezeichnet.A Technology that in recent Time is becoming increasingly important is the so-called multi-carrier transmission, which also as "multi-carrier" transmission, as "discrete Multiton (DMT) "transmission or as "Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) "transmission is known. Such a data transfer is used, for example, in wire-bound systems, but also in Radio area, for broadcast systems and for access to data networks such as the Internet. Such transmission systems of data with multi-carrier transmission use a variety of carrier frequencies, being for the data transmission the one to be transferred Data stream is broken down into many parallel sub-streams, which in the Frequency division multiplex transmitted independently become. These partial streams will be also as a single carrier designated.

Ein Vertreter der Mehrträgerübertragung ist die ADSL-Technik, wobei DSL für „ Asymmetric Digital Subscriber Line" steht. Bei dieser Technik wird die Telekommunikationsleitung in zumindest einen Kanal für herkömmliche Telefondienste (also Sprachübertragung) und mindestens einen weiteren Kanal für die Datenübertragung unterteilt, womit eine Technik bezeichnet ist, die die Übertragung eines hochbitratigen Bitstromes von einer Zentrale zum Teilnehmer und einer niederbitratigen, vom Teilnehmer zu einer Zentrale führenden Bitstromes erlaubt. Wegen dieser bezüglich ihrer Bitrate unsymmetrischen Übertragungstechnik ist ein ADSL-System für Dienste, wie z.B. Video on Demand, aber auch Internetanwendungen besonders gut geeignet.On Representative of multi-carrier transmission is the ADSL technology, whereby DSL for “Asymmetric Digital Subscriber Line " This technology will transform the telecommunications line into at least one Channel for conventional Telephone services (i.e. voice transmission) and subdivides at least one further channel for the data transmission, with which is a technique called the transmission of a high bit rate bit stream from a central to the subscriber and a low bit rate, from Leading participants to a central office Bitstream allowed. Because of this transmission technology, which is asymmetrical with regard to its bit rate is an ADSL system for Services such as Video on demand, but also internet applications in particular well suited.

Wenngleich bereits sehr viele Probleme bei solchen Mehrträgerübertragungssystemen wie ADSL bereits gelöst wurden, bleiben immer noch einige Probleme ungelöst.Although already have many problems with multicarrier transmission systems such as ADSL solved some problems still remain unsolved.

Ein mit dieser Mehrträger-Datenübertragung einher gehendes Problem ergibt sich dadurch, dass infolge der Überlagerung sehr vieler Einzelträger sich diese kurzzeitig zu sehr hohen Spitzenwerten aufaddieren können. Auch wenn diese Spitzenwerte in der sich daraus ergebenden Amplitude sehr selten und typischerweise nur für sehr kurze Zeitdauern vorhanden sind, stellen sie einen großen Nachteil der Mehrträger-Datenübertragung dar. Das Verhältnis von Spitzenwert zu Effektivwert wird als Crestfaktor, sein Quadrat als PAR (Peak to Average Ratio) bezeichnet. Speziell bei Mehrträgersystemen wie ADSL kann der Crestfaktor sehr groß – z.B. größer als 6 – werden.On with this multicarrier data transmission going problem arises from the fact that due to the overlay very many individual carriers these can add up briefly to very high peak values. Also if these peaks in the resulting amplitude very rare and typically only available for very short periods of time are a big one Disadvantage of multi-carrier data transmission The relationship from peak to rms is called the crest factor, its square referred to as PAR (Peak to Average Ratio). Especially with multi-carrier systems like ADSL, the crest factor can be very large - e.g. larger than 6 - become.

Ein solch großer Crestfaktor verursacht verschiedene Probleme im Gesamtsystem der Datenübertragung:
Die maximal mögliche Aussteuerung der Digital/Analog-Wandler und der analogen Schaltungsteile, z.B. Filter und Leitungstreiber, müssen in ihrem Aussteuerbereich und ihrer Dynamik bzw. Auflösung für die maximal vorkommenden Spitzenwerte ausgelegt sein. Das bedeutet diese Schaltungsteile müssen wesentlich größer dimensioniert sein, als die effektive Aussteuerung. Dies geht mit einer entsprechend hohen Betriebsspannung einher, was unmittelbar auch zu einer hohen Verlustleistung führt. Speziell bei Leitungstreibern, die im Allgemeinen eine nicht zu vernachlässigende Nichtlinearität aufweisen, führt dies zu einer Verzerrung des zu sendenden Signals. Die hierdurch im zu sendenden Signal erzeugten und daher auch im Echosignal auftretenden Anteile können prinzipiell nicht durch eine lineare Echokompensation kompensiert werden. Dadurch kann die resultierende Echokompensation wesentlich schlechter werden.Such a large crest factor causes various problems in the overall data transmission system:
The maximum possible modulation of the digital / analog converter and the analog circuit parts, eg filters and line drivers, must be designed in their modulation range and their dynamics or resolution for the maximum peak values that occur. This means that these circuit parts must be dimensioned much larger than the effective modulation. This is accompanied by a correspondingly high operating voltage, which also leads directly to a high power loss. Especially with line drivers, which generally have a non-negligible non-linearity, this leads to a distortion of the signal to be transmitted. In principle, the portions thus generated in the signal to be transmitted and therefore also occurring in the echo signal cannot be compensated for by linear echo cancellation. This can make the resulting echo cancellation much worse.

Ein weiteres Problem der Datenübertragung bei hohen Crestfaktoren besteht darin, dass ein sehr hoher Spitzenwert im Sendesignal die maximal möglichen Aussteuerungen überschreiten können. In diesem Falle setzt eine Begrenzung des Sendesignals ein; man spricht hier von einem Clipping. In diesen Fällen repräsentiert das Sendesignal aber nicht mehr die ursprüngliche Sendesignalfolge, so dass es zu Übertragungsfehlern kommt. Darüber hinaus ergibt sich aus diesen Spitzenwerten typischerweise eine fehlerhafte Echokompensation, da sich das Echo aus dem begrenzten Signal ergibt, jedoch das Echokompensationssignal aus dem unbegrenzten Signal abgeleitet wird. Es kommt so zu Empfangsfehlern, die es aber zu vermeiden gilt.On Another problem with data transmission high crest factors is that a very high peak the maximum possible in the transmission signal Levels exceed can. In this case the transmission signal is limited; you speaks of a clipping here. In these cases, however, the transmission signal represents no longer the original Transmit signal sequence so that there are transmission errors comes. About that in addition, these peak values typically result in an incorrect one Echo cancellation, since the echo results from the limited signal, however, the echo cancellation signal is derived from the unlimited signal becomes. This leads to reception errors, which must be avoided.

Aus diesem Grunde besteht bei Mehrträgerübertragungssystemen der große Bedarf, solche Spitzenwerte weitestgehend zu unterdrücken oder zu vermeiden. Dieses Problem ist in der Literatur unter dem Begriff Crestfaktor-Reduzierung oder auch PAR-Reduzierung bekannt. Es existieren hier mehrere Lösungsansätze zur Reduzierung des Crestfaktors.For this reason there is a great need in multicarrier transmission systems to suppress or avoid such peak values as far as possible. This problem is in the literature under the term crest factor reduction or also PAR reduction known. There are several approaches to reducing the crest factor here.

Bei einem bekannten Verfahren werden einige Träger aus dem Mehrträgerübertragungssystem reserviert, die dann nicht mehr für die Datenübertragung zur Verfügung stehen. Das bedeutet, dass diese Trägerpositionen zunächst zu Null gesetzt werden. Aus diesen reservierten Trägern wird eine Funktion im Zeitbereich mit möglichst hohem, zeitlich schmalen Spitzenwert erzeugt, die das Kompensationssignal bzw. das sogenannte Kernel bildet. Iterativ wird dann dieser Kernel, der lediglich die reservierten Träger belegt, mit einem Amplitudenfaktor gewichtet, der proportional der Differenz von maximalem Spitzenwert und gewünschtem Maximalwert ist, im Zeitbereich subtrahiert. Dabei wird der Kernel an die Stelle des entsprechenden Spitzenwertes, der für den überhöhten Crestfaktor verantwortlich ist, zyklisch verschoben. Der Verschiebungssatz der DFT-Transformation stellt sicher, dass auch nach der Verschiebung nur die reservierten Träger belegt werden.at a known method, some carriers are reserved from the multi-carrier transmission system, then no longer for the data transmission to disposal stand. That means these carrier positions initially too Be set to zero. These reserved carriers become a function in Time range with if possible high, narrow time peak that generates the compensation signal or the so-called kernel. This kernel then becomes iterative, which only occupies the reserved carriers with an amplitude factor weighted, which is proportional to the difference from maximum peak value and desired Maximum value is subtracted in the time domain. This is the kernel in place of the corresponding peak value, that for the excessive crest factor is responsible, cyclically shifted. The displacement theorem of DFT transformation ensures that even after the shift only the reserved porters be occupied.

Zur Erläuterung des obigen Verfahrens zeigt 1 qualitativ zwei Spektren, wie sie beispielsweise bei einer bekannten ADSL-Datenübertragung für obiges Verfahren verwendet werden. Auf der Teilnehmerseite werden im Sender TX mehrere Trägerfrequenzen im Bereich von fc1 bis fc2 für die Datenübertragung zum Empfänger RX der Vermittlungsseite verwendet. Dadurch entsteht ein Sendespektrum 1 (TX-Spektrum), welches aufgrund der Modulation der einzelnen Trägerfrequenzen mit den Daten etwas breiter ist, als der genannte Trägerfrequenzbereich zwischen fc1 bis fc2. Der Standard für die ADSL-Datenübertragung schreibt ferner eine durch den jeweiligen Standard vorgeschriebene, sogenannte PSD-Frequenzmaske (PSD = Power Spectral Density) vor, wobei dabei die PSD-Maske nicht überschritten werden darf. Auch auf der Vermittlungsseite (RX-Spektrum) existiert eine PSD-Maske 4, die die maximal für die Datenübertragung zugelassenen Trägerfrequenzen umschreibt. Auf der Vermittlungsseite können zum Senden Trägerfrequenzen 3 von fc3 bis fc6 verwendet werden. Bei dem Verfahren zur Crestfaktor-Reduzierung werden aber hiervon nicht alle Frequenzen für die Datenübertragung benutzt. Beispielsweise benötigt man bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Crestfaktorreduzierung die Trägerfrequenzen im Bereich von fc5 bis fc6, so dass für die eigentliche Datenübertragung nur der Frequenzbereich von fc3 bis fc4 < fc5 übrig bleibt. Weder das sich daraus ergebende Spektrum 3 für die Datenübertragung (RX-Spektrum), noch das für die Crestfaktor-Reduzierung reservierte Spektrum 7 – in 1 schraffiert dargestellt – darf wiederum die durch den ADSL-Standard vorgegebene PSD-Maske 4 überschreiten.To explain the above procedure shows 1 qualitatively two spectra, as used for example in a known ADSL data transmission for the above method. On the subscriber side, several carrier frequencies in the range from fc1 to fc2 are used in the transmitter TX for the data transmission to the receiver RX on the switching side. This creates a broadcast spectrum 1 (TX spectrum), which is slightly wider than the carrier frequency range between fc1 to fc2 due to the modulation of the individual carrier frequencies with the data. The standard for ADSL data transmission also prescribes a so-called PSD frequency mask (PSD = Power Spectral Density) prescribed by the respective standard, whereby the PSD mask must not be exceeded. There is also a PSD mask on the switching side (RX spectrum) 4 , which describes the maximum carrier frequencies permitted for data transmission. Carrier frequencies can be transmitted on the switching side 3 from fc3 to fc6. In the crest factor reduction method, however, not all of these frequencies are used for data transmission. For example, in the crest factor reduction method described above, the carrier frequencies in the range from fc5 to fc6 are required, so that only the frequency range from fc3 to fc4 <fc5 remains for the actual data transmission. Neither the resulting spectrum 3 for data transmission (RX spectrum), still the spectrum reserved for crest factor reduction 7 - in 1 hatched - again the PSD mask specified by the ADSL standard 4 exceed.

Im oben beschriebenen Verfahren zur Crestfaktor-Reduzierung werden für die Crestfaktor-Reduzierung Trägerfrequenzen benutzt, die innerhalb des Frequenzbereichs der Trägerfrequenzen der allgemeinen Datenübertragung liegen. Dadurch sinkt aber die maximal übertragbare Datenrate. Das durch die Crestfaktor-Reduzierung erzeugte zusätzliche Sendespektrum liegt außerhalb, im Fall der 1 oberhalb des Empfangsspektrums. Das Kernel-Spektrum ist disjunkt zum benutzten Empfangsspektrum. Dadurch ist keine Echokompensation der im Empfangspfad auftretenden Teile aus dem Spektrum der Crestfaktor-Reduzierung erforderlich.In the crest factor reduction method described above, carrier frequencies which lie within the frequency range of the carrier frequencies of the general data transmission are used for the crest factor reduction. However, this reduces the maximum transferable data rate. The additional transmission spectrum generated by the crest factor reduction is outside, in the case of 1 above the reception spectrum. The kernel spectrum is disjunct to the reception spectrum used. As a result, no echo compensation of the parts from the spectrum of the crest factor reduction occurring in the reception path is required.

Da – wie aus 1 ersichtlich ist – auf der Teilnehmerseite zum Senden von Daten wesentlich weniger Träger zur Verfügung stehen als auf der Vermittlungsseite, ist dieses Prinzip zur Crestfaktor-Reduktion sehr nachteilig anwendbar, da die maximal übertragbare Datenrate dadurch stark absinken würde.There - like out 1 it can be seen - on the subscriber side for sending data there are significantly fewer carriers available than on the switching side, this principle for crest factor reduction can be used very disadvantageously, since the maximum transferable data rate would drop sharply as a result.

Die Funktion einer Einrichtung zur Crestfaktor-Reduzierung ist typischerweise in dem Sender implementiert. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht nun darin, dass nachfolgende Schaltungsteile und Filter für die Bestimmung des Kernels nicht mehr berücksichtigt werden. Da nun aber das hinsichtlich seines Spitzenwertes zu ändernde Signal nach der Überlagerung mit dem Kernel insbesondere durch Leitungstreiber und Filter signifikant beeinflusst wird, eignet sich dieses Verfahren allein schon deshalb nicht in der Praxis.The The function of a device for reducing the crest factor is typical implemented in the transmitter. A major disadvantage of this process is now that subsequent circuit parts and filters for the Determination of the kernel can no longer be taken into account. But now the signal to be changed in terms of its peak value after the superposition significant with the kernel especially through line drivers and filters this method is suitable for this reason alone not in practice.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren und Einrichtung zur Crestfaktor-Reduzierung anzugeben, welches eine bessere, insbesondere eine praktikablere Datenübertragung ermöglicht. Ferner soll dabei möglichst auch eine Echokompensation mit berücksichtigt werden.The The present invention is therefore based on the object of a method and device for crest factor reduction to specify which one enables better, in particular more practical, data transmission. Furthermore, it should be as possible echo compensation can also be taken into account.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Crestfaktor-Reduzierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Multiträger-Datenübertragungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Demgemäß ist vorgesehen:

  • – Ein Verfahren zur Crestfaktor-Reduzierung eines zu sendenden Datensymbols in einem Mehrträger-Datenübertragungssystem, bei dem eine standardisierte PSD-Maske vorgesehen ist, welche ein durch einen Standard für die Datenübertragung vorgegebenes Frequenzspektrum für die Datenübertragung vorgibt, bei dem das zu sendende Datensymbol eine Funktion einer Vielzahl von Datenträgern ist und jeder Datenträger jeweils mindestens eine Frequenz aus einem Sendedatenspektrum belegt, wobei das Sendedatenspektrum innerhalb des Frequenzspektrum der PSD-Maske angeordnet wird, bei dem innerhalb des PSD-Maske, jedoch außerhalb des Sendedatenspektrums zusätzliche Frequenzbereiche vorgesehen sind, die aufgrund der durch den Standard vorgegebenen Charakteristik der PSD-Maske nicht für die Datenübertragung vorgesehen sind, bei dem innerhalb der zusätzlichen Frequenzbereiche zumindest eine Frequenz verwendet wird, welche ausschließlich zur Crestfaktor-Reduzierung verwendet wird, die so modifiziert wird, dass sie den Crestfaktor des zu sendenden Datensymbols reduziert. (Patentanspruch 1)
  • – Ein Multiträger-Datenübertragungssystem, mit einem zwischen einem Sender und zumindest einer Übertragungsleitung angeordneten Sendepfad, in dem mindestens ein erstes Filter zum Hochtasten des zu sendenden digitalen Datensymbols, ein Digital-Analog-Wandler zum Wandeln des hochge tasteten, zu sendenden digitalen Datensymbols in ein analoges Datensymbols und ein Leitungstreiber zum Treiben des analoges Datensymbols über die Übertragungsleitung angeordnet sind, mit einer Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung, welche im Sendepfad nach dem ersten Filter und vor dem Digital-Analog-Wandler angeordnet ist und welche ein Kompensationssignal zur Reduzierung des Crestfaktors des zu sendenden Datensymbols insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche erzeugt. (Patentanspruch 9)
This object is achieved according to the invention by a method for reducing the crest factor with the features of patent claim 1 and a multi-carrier data transmission system with the features of patent claim 9. Accordingly, it is provided:
  • - A method for reducing the crest factor of a data symbol to be transmitted in a multi-carrier data transmission system, in which a standardized PSD mask is provided, which specifies a frequency spectrum for data transmission that is predetermined by a standard for data transmission, in which the data symbol to be transmitted functions is a plurality of data carriers and each data carrier at least one frequency from a Sen Dedatenspectrum is occupied, the transmission data spectrum being arranged within the frequency spectrum of the PSD mask, in which additional frequency ranges are provided within the PSD mask, but outside the transmission data spectrum, which are not intended for data transmission due to the characteristic of the PSD mask specified by the standard in which at least one frequency is used within the additional frequency ranges, which is used exclusively for crest factor reduction, which is modified in such a way that it reduces the crest factor of the data symbol to be transmitted. (Claim 1)
  • - A multi-carrier data transmission system, with a transmission path arranged between a transmitter and at least one transmission line, in which at least a first filter for pushing up the digital data symbol to be sent, a digital-to-analog converter for converting the keyed digital data symbol to be sent into Analog data symbol and a line driver for driving the analog data symbol via the transmission line are arranged, with a circuit for crest factor reduction, which is arranged in the transmission path after the first filter and before the digital-to-analog converter and which has a compensation signal for reducing the crest factor of the data symbol to be transmitted is generated in particular by means of a method according to one of the preceding claims. (Claim 9)

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass für die Crestfaktor-Reduzierung Träger außerhalb der für die Datenübertragung verwendeten Träger des Sendespektrums verwendet werden, so dass sendeseitig die maximal mögliche Datenübertragungsrate durch die Bereitstellung der zur Crestfaktor-Reduzierung verwendeten Trägerfrequenzen nicht verringert wird. Ferner liegen diese für die Crestfaktor-Reduzierung verwendeten Trägerfrequenzen im Bereich des Nutzspektrums für die Empfangsrichtung, so dass hier eine Echokompensation ausgeführt werden muss.The The idea underlying the present invention is that for the crest factor reduction carrier outside the for the data transmission used carrier of the transmission spectrum are used, so that the maximum on the transmission side possible Data transfer rate by providing those used to reduce crest factor carrier frequencies is not reduced. Furthermore, these are for the crest factor reduction carrier frequencies used in the field of useful spectrum for the reception direction, so that echo cancellation is carried out here got to.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass für die Sendedaten die üblicherweise verwendeten Trägerfrequenzen des Sendespektrums TX verwendet werden können. Zur Crestfaktor-Reduzierung werden erfindungsgemäß diejenigen Frequenzen verwendet, die zwischen der entsprechenden PSD-Maske des Sendespektrums und den Grenzfrequenzen für die Sendedaten innerhalb des Sendespektrums vorgesehen sind. Diese Trägerfrequenzen zwischen PSD-Maske und Spektrum der Sendedaten definieren ein zusätzliches Spektrum für die Crestfaktor-Reduzierung. Aus diesem zusätzlichen Spektrum wird ein Kompensationssignal abgeleitet, welches der Crestfaktor-Reduzierung dient. Dieses zusätzlich erzeugte Spektrum für die Crestfaktor-Reduzierung liegt vollständig innerhalb der durch den Standard vorgegebenen PSD-Maske, so dass es die durch den Standard vorgegebene spektrale PSD-Maske nicht überschreitet.The particular advantage of the method according to the invention is that that for the transmission data the usual Carrier frequencies used TX transmission spectrum can be used. For crest factor reduction according to the invention Frequencies used between the corresponding PSD mask of the transmission spectrum and the cut-off frequencies for the transmission data within of the transmission spectrum are provided. These carrier frequencies between the PSD mask and Spectrum of the transmission data define an additional spectrum for the crest factor reduction. Out this additional A compensation signal is derived from the spectrum, which is the crest factor reduction serves. This in addition generated spectrum for the crest factor reduction is entirely within that of the Standard PSD mask specified so that it is through the standard predefined spectral PSD mask does not exceed.

Zu diesem Zwecke ist eine Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung im Sendepfad zwischen dem digitalen Teil der Teilnehmerseite und dem analogen Teil der Teilnehmerseite angeordnet. Diese Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung erzeugt aus dem Sendesignal ein Kompensationssignal. Dieses Kompensationssignal wird typischerweise aus dem Sendesignal über eine Übertragungsfunktion eines Filters, insbesondere eines Band-Pass-Filters, gebildet und mit einem geeigneten Skalierungsfaktor gewichtet und zur Crestfaktor-Reduzierung von dem eigentlichen Sendesignal abgezogen. Durch geeignete Wahl des Skalierungsfaktors und der Übertragungsfunktion für das Band-Pass-Filter in der Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung wird sicher gestellt, dass eben die entsprechend gewünschten Spektren erzeugt werden, ohne dass die durch den Standard vorgegebene spektrale PSD-Maske und das Sendedatenspektrum verletzt wird.To For this purpose there is a circuit for reducing the crest factor in the transmission path between the digital part of the participant side and the analog part of the participant side arranged. This crest factor reduction circuit generates a compensation signal from the transmission signal. This compensation signal is typically from the transmission signal via a transfer function of a filter, especially a band pass filter, formed and weighted with a suitable scaling factor and subtracted from the actual transmission signal to reduce the crest factor. By a suitable choice of the scaling factor and the transfer function for the Band-pass filter the circuit for crest factor reduction ensures that just the ones you want Spectra are generated without the specified by the standard spectral PSD mask and the transmission data spectrum is violated.

Das Band-Pass-Filter ist hier so ausgelegt, dass es ein zusätzliches Ausgangsspektrum liefert, welches unterhalb, oberhalb oder sowohl unterhalb als auch oberhalb des Sendedatenspektrums liegt. Mittels des Bandbassfilters wird das gewünschte Spektrum für das Kompensationssignal innerhalb der Bereiche des PSD-Spektrums gelegt, die eben nicht für die Sendedaten reserviert sind. Statt eines einzelnen Bandpasses können hier auch zwei oder mehrere Bandpässe vorgesehen sein, die eben auf die gewünschten Spektren optimiert sind.The Band pass filter here is designed to be an additional one Output spectrum delivers which below, above or both is below as well as above the transmission data spectrum. through the band bass filter becomes the desired spectrum for the Compensation signal placed within the ranges of the PSD spectrum, which are not for the transmission data are reserved. Instead of a single band pass can here also two or more band passes are provided, which just to the ones you want Spectra are optimized.

Mittels des Skalierungsfaktors wird die Amplitude des zusätzlichen Spektrums auf die gewünschte Höhe eingestellt. Typischerweise ist der Skalierungsfaktor kleiner als 1, damit die Amplitude des Spektrums des Kompensationssignals nicht das PSD-Spektrum verletzt.through the scaling factor becomes the amplitude of the additional Spectrum to the desired one Height set. Typically, the scaling factor is less than 1 so that Amplitude of the spectrum of the compensation signal is not the PSD spectrum injured.

Insbesondere bei dem ADSL-Standard wird eine PSD-Maske verwendet, die hin zu sehr niedrigen Frequenzen steil abfällt und bei hohen Frequenzen flacher abfällt. Aufgrund dieser Struktur der PSD-Maske im Falle einer ADSL-Datenübertragung werden für die Crestfaktor-Reduzierung zumindest solche Spektren verwendet, die oberhalb des Sendedatenspektrums liegen. In diesem Falle wird die Abtastrate der Schaltungsanordnung zur Crestfaktorreduzierung und aller nachfolgenden, im Sendepfad angeordneten digitalen Komponenten entsprechend hoch gewählt, um ein Kompensationssignal zu bilden, welches einen Crestfaktor im Sendesignal verringert. Aus diesem Grunde ist die Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduzierung erfindungsgemäß an einer Stelle im Sendepfad angeordnet, die nach der Hochtastung des Sendedatensignals angeordnet ist. Unter Hochtastung ist auch zu verstehen, dass das Sendesignal bereits mit einer höheren Abtastfrequenz als die Nyquistfrequenz erzeugt wird.In particular with the ADSL standard, a PSD mask is used which drops steeply towards very low frequencies and falls more flatly at high frequencies. Due to this structure of the PSD mask in the case of ADSL data transmission, at least those spectra are used for the crest factor reduction that lie above the transmission data spectrum. In this case, the sampling rate of the circuit arrangement for reducing the crest factor and of all subsequent digital components arranged in the transmission path is chosen to be correspondingly high in order to form a compensation signal which reduces a crest factor in the transmission signal. For this reason, the circuit arrangement According to the invention, the crest factor reduction is arranged at a point in the transmission path which is arranged after the transmission data signal is keyed up. Upsampling is also to be understood to mean that the transmission signal is already generated with a higher sampling frequency than the Nyquist frequency.

Vor allem durch höherfrequenten Signalen im Sendepfad besteht die Gefahr, dass das Nyquist-Kriterium verletzt wird. Um dies zu verhindern ist die Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung vorteilhafterweise unmittelbar hinter dem ersten Hochtasten des Sendesignals angeordnet. Vorteilhafterweise ist die vor einem auf der Vermittlungsseite angeordneten Digital/Analog-Wandler. Da in diesem Falle im Sendepfad nur noch ein hinter dem Digital/Analog-Wandler liegendes analoges Filter angeordnet ist, kann das durch die Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduzierung erreichte Ausmaß der Crestfaktor-Reduktion nicht nennenswert durch weitere Filterkomponenten im Sendepfad verändert werden.In front all through higher frequencies Signals in the transmission path there is a risk that the Nyquist criterion get hurt. To prevent this, the circuit for reducing the crest factor advantageously immediately behind the first pushing up the Transmitted signal arranged. Advantageously, the front is on the switching side arranged digital / analog converter. Because in this Trap only one behind the digital / analog converter in the transmission path lying analog filter is arranged by the circuit arrangement extent of crest factor reduction achieved for crest factor reduction not significantly changed by additional filter components in the transmission path.

Allgemein betrachtet kann die Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduzierung an jeder beliebigen Stelle im Sendepfad angeordnet sein, bei der die Abtastfrequenz ausreichend hoch ist. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduzierung auch nach einer ersten Hochtastung des Sendesignals, jedoch vor einer zweiten, weiteren Hochtastung des Sendesignals angeordnet werden.Generally can be considered the circuit arrangement for crest factor reduction be arranged at any point in the transmission path at which the Sampling frequency is sufficiently high. In a further embodiment can the circuit arrangement for crest factor reduction also a first upsampling of the transmission signal, but before a second, further up keying of the transmission signal can be arranged.

Durch die Überlagerung des Sendedatensignals mit dem Kompensationssignal zur Crestfaktorreduzierung wird ein Signal addiert, welches zu einem zusätzlichen Echoanteil führt. Dieser zusätzliche Echoanteil wird durch bekannte Maßnahmen zur Echokompensation allerdings nicht mit berücksichtigt. In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die zur Crestfaktor-Reduktion verwendete additive Symbolfolge für das Kompensationssignal für die Echokompensation mit herangezogen. Auf diese Weise wird auch trotz Crestfaktor-Reduktion eine optimale Echokompensation gewährleistet. Zu diesem Zwecke ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die diese zusätzliche Echokompensation vornimmt, indem sie die additive Symbolfolge für das Kompensationssignal mit berücksichtigt.By the overlay of the transmission data signal with the compensation signal for crest factor reduction a signal is added, which leads to an additional echo component. This additional echo component through known measures for echo cancellation, however, not taken into account. In a very advantageous way Embodiment of the present invention is the crest factor reduction used additive symbol sequence for the compensation signal for echo cancellation involved. This way, despite crest factor reduction ensures optimal echo cancellation. For this purpose a circuit arrangement is provided that this additional echo cancellation by adding the symbol sequence for the compensation signal considered.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.advantageous Refinements and developments are the subclaims as well the description with reference to the drawing.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:The Invention is described below with reference to the figures of the drawing specified embodiments explained in more detail. It shows:

1 qualitativ zwei Spektren, wie sie beispielsweise bei einer bekannten ADSL-Datenübertragung verwendet werden; 1 qualitatively two spectra, as used for example in a known ADSL data transmission;

2 erfindungsgemäße Spektren auf der Teilnehmerseite (TX) und (RX) zur Crestfaktor-Reduzierung; 2 Spectra according to the invention on the subscriber side (TX) and (RX) for crest factor reduction;

3 ein weiteres erfindungsgemäßes Spektrum auf der Teilnehmerseite (TX), wie es beispielsweise bei einer ADSL-Datenübertragung verwendet wird; 3 another spectrum according to the invention on the subscriber side (TX), as is used for example in an ADSL data transmission;

4 ein erstes Schaltbild eines Übertragungssystems mit erfindungsgemäßer Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduktion unter Einbeziehung der Echokompensation; 4 a first circuit diagram of a transmission system with circuit arrangement according to the invention for crest factor reduction including echo cancellation;

5 ein zweites Schaltbild eines Übertragungssystems mit erfindungsgemäßer Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduktion mit Echokompensationsmitteln; 5 a second circuit diagram of a transmission system with a circuit arrangement according to the invention for crest factor reduction with echo compensation means;

6 ein drittes Schaltbild eines Übertragungssystems mit erfindungsgemäßer Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduktion mit Echokompensationsmitteln; 6 a third circuit diagram of a transmission system with circuit arrangement according to the invention for crest factor reduction with echo cancellation means;

7 ein viertes Schaltbild eines Übertragungssystems mit erfindungsgemäßer Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduktion mit Echokompensationsmitteln; 7 a fourth circuit diagram of a transmission system with a circuit arrangement according to the invention for crest factor reduction with echo compensation means;

8 anhand eines Blockschaltbildes ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduzierung. 8th based on a block diagram, a particularly preferred embodiment for a circuit arrangement for crest factor reduction.

In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente, Signale und Funktionen – sofern nichts anderes angegeben ist – gleich bezeichnet worden.In all figures in the drawing have the same or functionally identical elements, Signals and functions - if provided nothing else is specified - same name Service.

2 zeigt erfindungsgemäße Spektren auf der Teilnehmerseite (TX) und (RX) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Crestfaktor-Reduzierung, wobei die Spektren stark idealisiert dargestellt sind. Die Ordinate bezeichnet die spektrale Leistungsdichte SLD der entsprechenden Spektren wohingegen die Abszisse die entsprechenden Frequenzen f angibt. 2 shows spectra according to the invention on the subscriber side (TX) and (RX) for carrying out the method according to the invention for reducing the crest factor, the spectra being represented in a highly idealized manner. The ordinate denotes the spectral power density SLD of the corresponding spectra, whereas the abscissa indicates the corresponding frequencies f.

In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 1 die PSD-Maske auf der Teilnehmerseite (TX-PSD) und das Bezugszeichen 2 die entsprechende PSD-Maske (RX-PSD) auf der Teilnehmerseite. Innerhalb der PSD-Maske 1 ist ein Sendedatenspektrum 3 vorgesehen.In 2 denotes the reference symbol 1 the PSD mask on the subscriber side (TX-PSD) and the reference symbol 2 the corresponding PSD mask (RX-PSD) on the subscriber side. Inside the PSD mask 1 is a broadcast data spectrum 3 intended.

Dieses Sendedatenspektrum verwendet Trägerfrequenzen im Bereich zwischen den Grenzfrequenzen fc1 bis fc2. Innerhalb des PSD-Spektrums 2 ist ein Empfangsdatenspektrum 4 vorgesehen, welches entsprechend Trägerfrequenzen im Bereich zwischen den Grenzfrequenzen fc3 bis fc4 verwendet. Die Grenzfrequenz fc3 des Sendedatenspektrums 4 entspricht der Grenzfrequenz fc1 des Sendedatenspektrums 3.This transmit data spectrum uses carrier frequencies in the range between the cut-off frequencies fc1 to fc2. Within the PSD spectrum 2 is a received data spectrum 4 provided that correspondingly uses carrier frequencies in the range between the cut-off frequencies fc3 to fc4. The cutoff frequency fc3 of the transmission data spectrum 4 corresponds to the cutoff frequency fc1 of the transmission data spectrum 3 ,

Es zeigt sich, dass zwischen der PSD-Maske 1 und dem Sendedatenspektrum 3 Frequenzbereiche vorhanden sind, die für die Datenübertragung nicht genutzt werden. Erfindungsgemäß werden nun diese Frequenzbereiche für die Crestfaktor-Reduzierung verwendet. Hierzu sind zwei Frequenzbereiche 5, 6 vorgesehen, wobei das Frequenzspektrum 5 unterhalb der Frequenzen des Sendedatenspektrums 3 vorgesehen ist, wohingegen das Frequenzspektrum 6 oberhalb der Frequenzen des Sendedatenspektrums 3 angeordnet ist. Das Frequenzspektrum 5 ist hier im Bereich der Frequenzen fc9 bis fc10 angeordnet, wobei gilt: fc10 ≤ fc1. Gleichermaßen befinden sich die Frequenzen des Frequenzspektrums 6 im Bereich von fc7 bis fc8, wobei gilt: fc7 ≥ fc2. Beide Frequenzbereiche 5, 6 zur Crestfaktorreduzierung sind erfindungsgemäß noch innerhalb der PSD-Maske 1 angeordnet und verletzen somit nicht den entsprechenden Standard für die Datenübertragung.It turns out that between the PSD mask 1 and the transmission data spectrum 3 There are frequency ranges that are not used for data transmission. According to the invention, these frequency ranges are now used for the crest factor reduction. There are two frequency ranges for this 5 . 6 provided, the frequency spectrum 5 below the frequencies of the transmission data spectrum 3 is provided, whereas the frequency spectrum 6 above the frequencies of the transmission data spectrum 3 is arranged. The frequency spectrum 5 is arranged here in the range of frequencies fc9 to fc10, where: fc10 ≤ fc1. The frequencies of the frequency spectrum are also located 6 in the range from fc7 to fc8, where: fc7 ≥ fc2. Both frequency ranges 5 . 6 to reduce crest factors are still within the PSD mask according to the invention 1 arranged and thus do not violate the corresponding standard for data transmission.

3 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Spektrum zur Crestfaktor-Reduzierung, bei dem die für die Crestfaktor-Reduzierung verwendeten Frequenzbereiche 6 lediglich oberhalb des Sendedatenspektrums angeordnet sind. Im Falle von 3 handelt es sich um eine PSD-Maske, wie sie beispielsweise bei einer ADSL-Datenübertragung verwendet wird. Diese PSD-Maske fällt an der linken Flanke, also hin zu niedrigen Frequenzen, sehr viel steiler ab als bei der rechten Flanke, also bei höheren Frequenzen. Bei diesen höheren Frequenzen ist somit zwischen dem Sendedatenspektrum 3 und der PSD-Maske 1 ausreichend Platz für die zur Crestfaktor-Reduzierung verwendeten Trägerfrequenzen 6. 3 shows another spectrum according to the invention for crest factor reduction, in which the frequency ranges used for crest factor reduction 6 are only arranged above the transmission data spectrum. In case of 3 it is a PSD mask, as used for example in an ADSL data transmission. This PSD mask drops much more steeply on the left flank, i.e. towards lower frequencies, than on the right flank, i.e. at higher frequencies. At these higher frequencies, there is thus between the transmission data spectrum 3 and the PSD mask 1 sufficient space for the carrier frequencies used to reduce the crest factor 6 ,

Eine wesentliche Randbedingung bei der Auswahl dieser Frequenzspektren 5, 6 zur Crestfaktor-Reduzierung besteht – wie bereits vorstehend ausgeführt – darin, dass diese die durch den Standard vorgegebene spektrale PSD-Maske nicht überschreiten dürfen. Dies lässt sich durch eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduzierung bewerkstelligen, bei der für die Erzeugung des Kompensationssignals ein geeignet gewählter Skalierungsfaktor und ein Band-Pass-Filter, der eine Übertragungsfunktion nachbildet, verwendet werden.An essential boundary condition when selecting these frequency spectra 5 . 6 for reducing the crest factor - as already stated above - consists in the fact that these must not exceed the spectral PSD mask prescribed by the standard. This can be accomplished by means of a circuit arrangement according to the invention for reducing the crest factor, in which a suitably selected scaling factor and a band-pass filter which simulates a transfer function are used for generating the compensation signal.

Die 4 bis 7 zeigen anhand von Blockschaltbildern vereinfachte Übertragungssysteme, welche eine solche erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduzierung aufweisen und welche ein durch die Crestfaktor-Reduzierung erzeugtes zusätzliches Echo bei der Echokompensation mit berücksichtigen. Die verschiedenen Ausführungsbeispiele in den 4 bis 7 unterscheiden sich durch verschiedene Ausführungen der Einrichtungen zur Echokompensation. In den Blockschaltbildern entsprechend der 4, 5 und 7 sind für die Echokompensation des durch die Crestfaktor-Reduktion erzeugten zusätzlichen Echos jeweils gesonderte Echopfade vorgesehen, wohingegen in dem Blockschaltbild gemäß 6 ein gemeinsamer Echopfad zur Echokompensation vorgesehen ist.The 4 to 7 show, using block diagrams, simplified transmission systems which have such a circuit arrangement according to the invention for crest factor reduction and which also take into account an additional echo generated by the crest factor reduction in echo compensation. The different embodiments in the 4 to 7 differ in the different designs of the devices for echo cancellation. In the block diagrams according to the 4 . 5 and 7 separate echo paths are provided for the echo compensation of the additional echo generated by the crest factor reduction, whereas in the block diagram according to 6 a common echo path is provided for echo cancellation.

Anhand des Blockschaltbildes in 4 soll zunächst eine erste erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Crestfaktor-Reduzierung unter Berücksichtigung einer Echokompensation erläutert werden.Using the block diagram in 4 A first circuit arrangement according to the invention for reducing the crest factor is to be explained first, taking into account echo compensation.

In 4 ist mit Bezugszeichen 10 das Übertragungssystem bezeichnet. Das Übertragungssystem 10 besteht aus einem digitalen Teil 11 und einem analogen Teil 12. Das Übertragungssystem 10 enthält ferner einen Sendepfad 13 und einen Empfangspfad 14. Der Sendepfad 13 ist zwischen einem Ausgang eines Senders 15 und einem Eingang einer Gabelschaltung 16 an geordnet, wohingegen der Empfangspfad 14 zwischen einem Ausgang der Gabelschaltung 16 und einem Eingang eines Empfängers 17 vorgesehen ist. Sender 15 und Empfänger 17 sind jeweils im digitalen Teil 11 und die Gabelschaltung 16 ist im analogen Teil 12 des Übertragungssystems 10 vorgesehen. Die Gabelschaltung 16 bzw. die Hybridschaltung ist typischerweise als passives RC-Netzwerk mit einem Transformator ausgebildet. Die Gabelschaltung 16 dient der physikalischen Trennung des Sendepfades 13 von dem Empfangspfad 14. Ausgangsseitig ist die Gabelschaltung 16 mit einer Leitung 18 zur Datenübertragung verbunden.In 4 is with reference numerals 10 called the transmission system. The transmission system 10 consists of a digital part 11 and an analog part 12 , The transmission system 10 also contains a transmission path 13 and a reception path 14 , The broadcast path 13 is between an output of a transmitter 15 and an input of a hybrid 16 ordered, whereas the reception path 14 between an output of the hybrid circuit 16 and an input of a receiver 17 is provided. Channel 15 and receiver 17 are each in the digital part 11 and the hybrid 16 is in the analog part 12 of the transmission system 10 intended. The hybrid 16 or the hybrid circuit is typically designed as a passive RC network with a transformer. The hybrid 16 serves to physically separate the transmission path 13 from the reception path 14 , The fork circuit is on the output side 16 with one line 18 connected for data transmission.

Dem Sender 15 ist im Sendepfad 13 nacheinander ein Sendefilter 19, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 20 zur Crestfaktor-Reduzierung (nachfolgend: CF-Schaltung), eine Addiereinrichtung 21, ein Digital/Analog-Wandler 22, ein analoges Filter 23 und ein Leitungstreiber 24 angeordnet. Das Sendefilter 19 und die Schaltung 20 zur Crestfaktor-Reduzierung sind im digitalen Teil 11 angeordnet, wohingegen der Digital/Analog-Wandler 22, das analoge Filter 23 und der Leitungstreiber 24 im analogen Teil 12 angeordnet sind.The transmitter 15 is in the transmission path 13 successively a transmission filter 19 , the circuit arrangement according to the invention 20 to reduce the crest factor (hereinafter: CF circuit), an adder 21 , a digital / analog converter 22 , an analog filter 23 and a line driver 24 arranged. The transmission filter 19 and the circuit 20 for crest factor reduction are in the digital part 11 arranged, whereas the digital / analog converter 22 , the analog filter 23 and the line driver 24 in the analog part 12 are arranged.

Im Empfangspfad 14 sind der Gabelschaltung 16 ausgangsseitig nacheinander ein analoges Filter 25, ein Analog/Digital-Wandler 26, eine Addiereinrichtung 27, ein Empfangsfilter 28 und eine weitere Addiereinrichtung 29 nachgeschaltet und dem Empfänger 17 vorgeschaltet. Das analoge Filter 25 und der Analog/Digital-Wandler 26 sind im analogen Teil 12, während die Addiereinrichtungen 27, 29 und das Empfangsfilter 28 im digitalen Teil 11 des Empfangspfades 14 angeordnet sind.In the reception path 14 are the hybrid 16 an analog filter one after the other on the output side 25 , an analog / digital converter 26 , an adder 27 , a reception filter 28 and another adder 29 downstream and the receiver 17 upstream. The analog filter 25 and the analog / digital converter 26 are in the analog part 12 while the adders 27 . 29 and the receive filter 28 in the digital part 11 of the reception path 14 are arranged.

Das Sendefilter 19 dient der Hochtastung des Sendesignals, wohingegen das Empfangsfilter 28 der Abwärtstastung des Empfangssignals dient. Die Funktion der Addiereinrichtung 21 ist typischerweise in der Schaltung 20 zur Crestfaktor-Reduktion implementiert, wurde hier zur Darstellung der Echokompensation gesondert dargestellt. Der Digital/Analog-Wandler 22 sowie der Analog/Digital-Wandler 26 dienen der Signalwandlung zwischen digitalem Teil 11 und analogem Teil 12 und umgekehrt. Das analoge Filter 23 ist im vorliegenden Beispiel als Tiefpassfilter ausgebildet, welches Stufen bzw. Ecken aus dem vom Digital/Analog-Wandler 22 bereitgestellten Ausgangssignal herausfiltert. Das Tiefpassfilter 23, welches auch als Anti-Image-Filter bezeichnet wird, dient somit der Glättung des analogen Sendesignals. Das analoge Filter 25 im Empfangspfad 14 ist als sog. Anti-Alias-Filter ausgebildet. Dieses analoge Filter 25 filtert solche Frequenzen aus dem empfangsseitigen Signal heraus, durch welche das Abtasttheorem im Analog/Digital-Wandler 26 verletzt werden würde.The transmission filter 19 serves to key up the transmission signal, whereas the reception filter 28 downsampling the received signal. The function of the adder 21 is typically in the circuit 20 implemented for crest factor reduction, was shown here separately to show the echo compensation. The digital / analog converter 22 as well as the analog / digital converter 26 are used for signal conversion between digital parts 11 and analog part 12 and vice versa. The analog filter 23 is designed in the present example as a low-pass filter, which steps or corners from the digital / analog converter 22 filters out the provided output signal. The low pass filter 23 , which is also called an anti-image filter, is used to smooth the analog transmit signal. The analog filter 25 in the reception path 14 is designed as a so-called anti-alias filter. This analog filter 25 filters such frequencies out of the receiving signal, through which the sampling theorem in the analog / digital converter 26 would be hurt.

Das Übertragungssystem 10 weist ferner eine Schaltung zur Echokompensation 30 auf, welche im digitalen Teil 11 zwischen dem Sendepfad 13 und dem Empfangspfad 14 angeordnet ist. Diese Schaltungsanordnung 30 weist eine Verzögerungseinrichtung 31 und ein Filter 32 auf, welche zueinander in Reihe angeordnet sind und welche einen ersten Echopfad 33 bilden. Der Echopfad 33 ist zwischen dem Ausgang des Senders 15 und der Addiereinrichtung 29 angeordnet. Ferner ist ein zweiter Echopfad 34 vorgesehen, der zwischen dem Kompensationsausgang der CF-Schaltung 20 und der Addiereinrichtung 27 angeordnet ist. Im zweiten Echopfad 34 ist ein Filter 35 angeordnet. Das Filter 32 sowie das Filter 35 sind vorteilhafter Weise als digitale FIR-Filter (impulse response filter) ausgebildet. Die Filterkoeffizienten der FIR-Filter 32, 35 werden über ein Stellglied 36 eingestellt. Das Stellglied 36 ist eingangsseitig mit dem Ausgang der Addiereinrichtung 29 verbunden und steuert ausgangsseitig die FIR-Filter 32, 35 mit einem aus dem echokompensierten Empfangsignal abgeleiteten Signal derart an, dass deren Filterkoeffizienten geeignet trainiert und damit eingestellt werden.The transmission system 10 also has a circuit for echo cancellation 30 on which in the digital part 11 between the transmission path 13 and the reception path 14 is arranged. This circuit arrangement 30 has a delay device 31 and a filter 32 on which are arranged in series with one another and which have a first echo path 33 form. The Echo Path 33 is between the output of the transmitter 15 and the adder 29 arranged. There is also a second echo path 34 provided between the compensation output of the CF circuit 20 and the adder 27 is arranged. In the second echo path 34 is a filter 35 arranged. The filter 32 as well as the filter 35 are advantageously designed as digital FIR filters (impulse response filters). The filter coefficients of the FIR filters 32 . 35 are via an actuator 36 set. The actuator 36 is on the input side with the output of the adder 29 connected and controls the FIR filter on the output side 32 . 35 with a signal derived from the echo-compensated received signal in such a way that its filter coefficients are suitably trained and thus set.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des in 4 dargestellten Übertragungssystems 10 näher erläutert.The mode of operation of the in 4 shown transmission system 10 explained in more detail.

Der Sender 15 im Sendepfad 13 erzeugt eine digitale Symbolfolge st(t), welche im Sendefilter 19 aufwärts getastet wird. Dieses hochgetastete Signal s1(t) wird der CF-Schaltung 20 und der Addiereinrichtung 21 zugeführt, welche im Sendepfad 13 daraus das Signal s2(t) erzeugen. Nach der Digital/Analog-Wandlung des Signals s2(t) im Digital/Analog-Wandler 22 und nach dem Durchlaufen des Tiefpassfilters 23 entsteht hieraus ein Sendesignal stx(t), welches dem Eingang des nachgeschalteten Leitungstreibers 24 zugeführt wird. Dieses Sendesignal stx(t) wird im Leitungstreiber 24 verstärkt, so dass das Signal sld(t) entsteht, welches dem Eingang der nachgeschalteten Gabelschaltung 16 zugeführt wird. Über die Gabelschaltung 16 wird dieses Signal sld(t) auf die Leitung 18, z.B. eine Telefonleitung, gegeben.The transmitter 15 in the transmission path 13 generates a digital symbol sequence st (t), which is in the transmission filter 19 is keyed up. This keyed signal s1 (t) is the CF circuit 20 and the adder 21 fed, which in the transmission path 13 generate the signal s2 (t) from it. After the digital / analog conversion of the signal s2 (t) in the digital / analog converter 22 and after going through the low pass filter 23 this results in a transmission signal stx (t), which is the input of the downstream line driver 24 is fed. This transmit signal stx (t) is in the line driver 24 amplified so that the signal sld (t) arises, which corresponds to the input of the downstream hybrid circuit 16 is fed. Via the hybrid 16 this signal sld (t) is on the line 18 , for example a telephone line.

Die Elemente im Sendepfad 13, der Gabelschaltung 16, der Leitung 18 und des Empfangspfades 14 bilden zusammen eine Echoübertragungsfunktion. Mit Hec1(jw) und Hec2(jw) sind die jeweiligen Anteile aus dem ersten und dem zweiten Echopfad 33, 34 bezeichnet. Im Empfangssignal srx(t) ist ein Teil des gesendeten Signals sld(t) in Form eines Echos vorhanden. Zur Kompensation dieses Echos wird im ersten Echopfad 33 in bekannter Weise die Symbolfolge st(t) abgegriffen und im Echokompensationsfilter 32 gefiltert. Es entsteht so das erste Echokompensationssignal sec1(t). In der Addiereinrichtung 29 wird von dem Empfangssignal srx(t) nun das so gewonnene Echokompensationssignal sec1(t) abgezogen. Der Frequenzgang des Echokompensationsfilters 32 wird in bekannter Weise so lange mittels des Stellgliedes 36 trainiert, bis der Echoanteil in dem dem Empfänger 17 zugeführten Signal se(t) einen vorgebbaren Restfehler unterschreitet.The elements in the send path 13 , the hybrid 16 , the management 18 and the reception path 14 together form an echo transmission function. With Hec1 (jw) and Hec2 (jw) the respective parts from the first and the second echo path 33 . 34 designated. Part of the transmitted signal sld (t) is present in the form of an echo in the received signal srx (t). To compensate for this echo, the first echo path 33 the symbol sequence st (t) is tapped in a known manner and in the echo compensation filter 32 filtered. This creates the first echo compensation signal sec1 (t). In the adder 29 the received echo compensation signal sec1 (t) is then subtracted from the received signal srx (t). The frequency response of the echo cancellation filter 32 is so long in a known manner by means of the actuator 36 trained until the echo portion in the the receiver 17 supplied signal se (t) falls below a predeterminable residual error.

Die erfindungsgemäße CF-Schaltung 20 erzeugt aus dem ausgangsseitig von dem Sendefilter 19 bereitgestellte Signal s1(t) ein Signal s2(t), welches sich durch Subtraktion des verzögerten Signals s1t(t) mit einem Kompensationssignal c·sbp(t) ergibt. Durch dieses Kompensationssignal c·sbp(t) wird das zu sendende Signal geändert, was wiederum zu einem Teilecho mit der Übertragungsfunktion Hec2(jw) führt. Dieses Teilecho wird allerdings durch das Echokompensationssignal sec1(t) im ersten Echopfad 33 nicht mit berücksichtigt. Aus diesem Grunde wird das Kompensationssignal c·sbp(t) dem FIR-Filter 35 im zweiten Echopfad 34 zugeführt, der daraus ein zweites Echokompensationssignal sec2(t) erzeugt. Dieses zweite Echokompensationssignal sec2(t) wird in der ersten Addiereinrichtung 27 von dem digitalen Signal, welches von dem Analog/Digital-Wandler 26 erzeugt wird, abgezogen. Daraus resultiert das Empfangssignal srx(t), welches in bekannter Weise dem Empfangsfilter 28 zugeführt wird.The CF circuit according to the invention 20 generated from the output side of the transmission filter 19 provided signal s1 (t) a signal s2 (t), which results from subtracting the delayed signal s1t (t) with a compensation signal c · sbp (t). The signal to be transmitted is changed by this compensation signal c · sbp (t), which in turn leads to a partial echo with the transfer function Hec2 (jw). However, this partial echo is caused by the echo compensation signal sec1 (t) in the first echo path 33 not taken into account. For this reason, the compensation signal c · sbp (t) becomes the FIR filter 35 in the second echo path 34 supplied, which generates a second echo compensation signal sec2 (t). This second echo compensation signal sec2 (t) is in the first adder 27 from the digital signal, which from the analog / digital converter 26 is generated, subtracted. This results in the reception signal srx (t), which is the reception filter in a known manner 28 is fed.

In der Schaltungsanordnung in 4 gilt: Hec1(z) = H1(z)·H3(z)·Hec2(z) (1) In the circuit arrangement in 4 applies: Hec1 (z) = H1 (z) H3 (z) Hec2 (z) (1)

Mit Hec1(z) und Hec2(z) sind die jeweiligen Übertragungsfunktionen der Filter 32 bzw. 35 bezeichnet und mit H1(z) und H3(z) sind die Übertragungsfunktionen des Sendefilters 19 bzw. des Empfangsfilters 28 bezeichnet.With Hec1 (z) and Hec2 (z) the respective transfer functions are the filters 32 respectively. 35 designated and with H1 (z) and H3 (z) are the transfer functions of the transmission filter 19 or the reception filter 28 designated.

Da in dem Übertragungssystem 10 in 4 für die adaptierten Echokompensatoren in der Gleichung (1) H1(z) und H3(z) fest vorgegeben sind, kann Hec2(z) aus Hec1(z) abgeleitet werden.Because in the transmission system 10 in 4 Hec2 (z) can be derived from Hec1 (z) for the adapted echo cancellers in equation (1) H1 (z) and H3 (z).

Die Einstellung des Stellgliedes 36 wird also sowohl für das FIR-Filter 32 als auch für das FIR-Filter 35 herangezogen. Da das FIR-Filter 35 jedoch eine andere Abtastrate als das FIR-Filter 32 aufweist, müssen die Koeffizienten des FIR-Filters 32 auf die Abtastrate von dem FIR-Filter 35 umgerechnet werden, um die Koeffizienten des FIR-Filters 35 zu erhalten.The setting of the actuator 36 is used for both the FIR filter 32 as well as for the FIR filter 35 used. Because the FIR filter 35 however, a different sampling rate than the FIR filter 32 the coefficients of the FIR filter 32 on the sample rate from the FIR filter 35 are converted to the coefficients of the FIR filter 35 to obtain.

Falls die Abtastraten der Sendesymbolfolge stx(t) verschieden von der der Empfangssymbolfolge srx(t) ist, muss in den Echopfaden 33, 34 eine Aufwärts- oder Abwärtstastung vorgenommen werden, damit die Abtastraten der Symbolfolgen sec1(t), sec2(t) und srx(t) gleich sind. Diese Einrichtungen für eine Aufwärts- bzw. Abwärtsabtastung in den Echopfaden 33, 34 wurde in 4 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.If the sampling rate of the transmission symbol sequence stx (t) is different from that of the reception symbol sequence srx (t), the echo path must be used 33 . 34 an up or down keying is carried out so that the sampling rates of the symbol sequences sec1 (t), sec2 (t) and srx (t) are the same. These devices for up and down sampling in the echo paths 33 . 34 was in 4 not shown for better clarity.

Das Übertragungssystem 10 in 4 hat den Nachteil, dass die Echokompensation des durch das Kompensationssignal c·sbp(t) hervorgerufenen Echoanteils im zweiten Echopfad 34 bei einer hohen Abtastfrequenz durchgeführt werden muss, wodurch das Echokompensationsfilter 35 entsprechend viele Filterkoeffizienten aufweisen muss. Die 5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele für eine Schaltungsanordnung mit Crestfaktor-Reduktion und Echokompensation, bei der dies vermieden wird.The transmission system 10 in 4 has the disadvantage that the echo compensation of the echo component in the second echo path caused by the compensation signal c · sbp (t) 34 must be performed at a high sampling frequency, causing the echo cancellation filter 35 must have a correspondingly large number of filter coefficients. The 5 and 6 show exemplary embodiments of a circuit arrangement with crest factor reduction and echo compensation, in which this is avoided.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in 4 weist das Übertragungssystem 10 in 5 keinen zweiten Echopfad 34 mit darin angeordnetem FIR-Filter 35 auf. Die Funktionalität dieses zweiten Echopfades 34 ist hier vielmehr im ersten Echopfad 33 mit implementiert. Zu diesem Zwecke ist der Ausgang der CF-Schaltung 20, an dem das Kompensationssignal c·sbp(t) abgegriffen wird, über ein Filter 37 mit einer im ersten Echopfad 33 angeordneten Addiereinrichtung 38 verbunden. Diese Addiereinrichtung 38 ist zwischen der Verzögerungseinrichtung 31 und dem FIR-Filter 32 im ersten Echopfad 33 angeordnet. Das Filter 37 weist eine Übertragungsfunktion H2(z) auf und dient der Abwärtsabtastung des Kompensationssignals c·sbp(t). Das so gefilterte Kompensationssignal c·sbp(t) wird von dem geeignet verzögerten Signal st(t) abgezogen und das daraus resultierende Signal wird dem FIR-Filter 32 zugeführt. Das FIR-Filter 32 erzeugt daraus das Echokompensationssignal sec1(t), welches in der Addiereinrichtung 29 von dem gefilterten digitalen Empfangssignal srx(t) abgezogen wird.In contrast to the embodiment in 4 assigns the transmission system 10 in 5 no second echo path 34 with FIR filter arranged in it 35 on. The functionality of this second echo path 34 rather, is here in the first echo path 33 implemented with. For this purpose, the output of the CF circuit 20 , from which the compensation signal c · sbp (t) is tapped, via a filter 37 with one in the first echo path 33 arranged adding device 38 connected. This adder 38 is between the delay device 31 and the FIR filter 32 in the first echo path 33 arranged. The filter 37 has a transfer function H2 (z) and is used for down-sampling the compensation signal c · sbp (t). The compensation signal c · sbp (t) filtered in this way is subtracted from the suitably delayed signal st (t) and the resulting signal is sent to the FIR filter 32 fed. The FIR filter 32 generates the echo compensation signal sec1 (t), which is in the adder 29 is subtracted from the filtered digital reception signal srx (t).

Für die Echokompensation in dem Übertragungssystem 10 der 5 gilt im für den Empfänger 17 relevanten Frequenzbereich (unter Vernachlässigung der jeweiligen Verzögerung): Hec1(z) = H1(z)·H3(z)·Hec2(z) (2) Hec2(z)·H3(z) = Hec1(z)·H2(z) (3) H2(z) = 1/H1(z) (4) For echo cancellation in the transmission system 10 the 5 applies to the recipient 17 relevant frequency range (neglecting the respective delay): Hec1 (z) = H1 (z) H3 (z) Hec2 (z) (2) Hec2 (z) H3 (z) = Hec1 (z) H2 (z) (3) H2 (z) = 1 / H1 (z) (4)

H2(z) bezeichnet hier die Übertragungsfunktionen des Filters 37.H2 (z) here denotes the transfer functions of the filter 37 ,

Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der 4 und 5 werden im Ausführungsbeispiel der 6 die für die Echokompensation herangezogenen Signale nicht vom Ausgang des Senders 15 bzw. von einem Ausgang der CF-Schaltung 20, an dem das Kompensationssignal c·sbp(t) abgreifbar ist, abgegriffen. Vielmehr bildet ausschließlich die digitale Symbolfolge s2(t), welches von der CF-Schaltung 20 erzeugt und dem nachgeschalteten Digital/Analog-Wandler 22 zugeführt wird, das für die Echokompensation herangezogene Signal. Im für den Empfänger relevanten Frequenzbereich gilt hier: Hec1(z) = Hec2(z)·H3(z)/H2(z) (5) In contrast to the embodiments of the 4 and 5 are in the embodiment of 6 the signals used for echo cancellation are not from the output of the transmitter 15 or from an output of the CF circuit 20 from which the compensation signal c · sbp (t) can be tapped. Rather, only the digital symbol sequence s2 (t) forms, which is from the CF circuit 20 generated and the downstream digital / analog converter 22 is supplied, the signal used for echo cancellation. The following applies in the frequency range relevant to the receiver: Hec1 (z) = Hec2 (z) H3 (z) / H2 (z) (5)

Der Echopfad 33 ist hier also zwischen dem Ausgang der Addiereinrichtung 21 und der Addiereinrichtung 29 angeordnet. In diesem Echopfad 33 ist zunächst das Filter 37 und anschließend das FIR-Filter 32 vorgesehen. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der 4 und 5 kann damit auf die Verzögerungseinrichtung 31 und damit auf die Addiereinrichtung 38 verzichtet werden.The Echo Path 33 is here between the output of the adder 21 and the adder 29 arranged. In this echo path 33 is the filter first 37 and then the FIR filter 32 intended. In contrast to the embodiments of the 4 and 5 can thus on the delay device 31 and thus on the adder 38 to be dispensed with.

7 zeigt ein viertes, besonders bevorzugtes Schaltbild eines Übertragungssystems mit erfindungsgemäßer Schaltungsan ordnung zur Crestfaktor-Reduktion und Echokompensationsmitteln. 7 shows a fourth, particularly preferred circuit diagram of a transmission system with inventive circuit arrangement for crest factor reduction and echo cancellation means.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in 4 wird hier im zweiten Echopfad 34 auf das aufwendige FIR-Filter 35, welches vom Stellglied 36 angesteuert wird, verzichtet. Als Ersatz für dieses FIR-Filter 32 wird hier eine Verzögerungseinrichtung 40 sowie eine Korrektureinrichtung 41 verwendet, die im zweiten Echopfad 34 nacheinander angeordnet sind. Die Korrektureinrichtung 41 ist dabei der Verzögerungseinrichtung 40 vorgeschaltet. Die Reihenfolge der Korrektureinrichtung 41 und Verzögerungseinrichtung 40 sind auch vertauschbar. Die Korrektureinrichtung 41 wichtet das Kompensationssignal c·sbp(t) mit einer Konstante, typischerweise < 1, und führt das so gewichtete Signal der Verzögerungseinrichtung 40 zu. Die Verzögerungseinrichtung 40 verzögert dieses Signal und erzeugt somit das Echokompensationssignal sec2(t) welches der Addiereinrichtung 27 zugeführt wird. Die Verzögerungseinrichtung 40 und die Korrektureinrichtung 41 werden von einer Recheneinheit 42 angesteuert. Die Recheneinheit 42 wird wiederum von dem Stellglied 36 angesteuert und errechnet aus dem Ansteuersignal den Wert der Konstante k der Korrektureinrichtung 41 sowie die Verzögerungsdauer tau innerhalb der Verzögerungseinrichtung 40. Dieser gegenüber dem Ausführungsbeispiel in 4 dargestellten, vereinfachten Ausführung liegt folgende Erkenntnis zugrunde:
Das FIR-Filter 35 aus 4 muss die Echoübertragungsfunktion Hec2(jw) eigentlich nur im Frequenzband des Kompensationssignals c·sbp(t) nachbilden, da es auch nur mit c·sbp(t) stimuliert wird. Da das Spektrum des Kompensationssignals c·sbp(t) nur sehr schmal ist, ergeben sich die folgenden Gleichungen: Hec2(z) = Hec2(z)f(sbp) für den Fall, dass f(sbp) die mittlere Frequenz des Bandes von c·sbp (t) ist. Somit gilt dann Hec2(z) = [Hec1(z)/(H1(z)·H3(z))]f(sbp) In contrast to the embodiment in 4 is here in the second echo path 34 on the elaborate FIR filter 35 which from the actuator 36 is controlled, waived. As a replacement for this FIR filter 32 becomes a delay device here 40 and a correction device 41 used that in the second echo path 34 are arranged one after the other. The correction facility 41 is the delay device 40 upstream. The order of the correction device 41 and delay device 40 are also interchangeable. The correction facility 41 weights the compensation signal c · sbp (t) with a constant, typically <1, and carries the weighted signal of the delay device 40 to. The delay device 40 delays this signal and thus generates the echo compensation signal sec2 (t) from the adder 27 is fed. The delay device 40 and the correction device 41 are from a computing unit 42 driven. The computing unit 42 is in turn by the actuator 36 controlled and calculates the value of the constant k of the correction device from the control signal 41 and the delay period tau within the delay device 40 , This compared to the embodiment in 4 The simplified realization shown is based on the following knowledge:
The FIR filter 35 out 4 the echo transmission function Hec2 (jw) actually only has to emulate in the frequency band of the compensation signal c · sbp (t), since it is only stimulated with c · sbp (t). Since the spectrum of the compensation signal csbp (t) is very narrow, the following equations result: Hec2 (z) = Hec2 (z) f (sbp) in the event that f (sbp) is the mean frequency of the band of c · sbp (t). So then applies Hec2 (z) = [Hec1 (z) / (H1 (z) · H3 (z))] f (sbp)

Abkürzend sei [Hec1(z)/(H1(z)·H3(z))] ≔ Hecho(z)dann gilt: Hec2(z) = Hecho(z)f(sbp) = Betrag(Hecho(z))f(sbp)·exp(j·Phase(Hecho(z))f(sbp mit der (Gruppen-)Laufzeit tau(f(sbp)) = [δPhase(Hecho(z)/δf)]f(sbp und dem vereinfacht im Spektrum von c·sbp(t) konstanten Betrag
|(Hecho(z))f(sbp) ≔ k|
gilt also: Hec2(z) = k·exp(j·2·π·f(sbp)·tau(f(sbp))). Be abbreviated [Hec1 (z) / (H1 (z) · H3 (z))] ≔ Hecho (z) then: Hec2 (z) = Hecho (z) f (sbp) = Amount (Hecho (z)) f (sbp) · exp (j · phase (Hecho (z)) f (sbp with the (group) term tau (f (sbp)) = [δ phase (Hecho (z) / δf)] f (sbp and the simplified amount in the spectrum of c · sbp (t)
| (Hecho (z)) f (sbp) ≔ k |
so: Hec2 (z) = kexp (j2 πf (sbp) tau (f (sbp))).

Die Übertragungsfunktion Hec2(z) des FIR-Filters 35 aus 4 hat also vereinfacht nur den Betrag und die Laufzeit der Echoübertragungsfunktion an der Mittenfrequenz des Spektrums c·sbp(t) und kann daher auf sehr einfach Weise lediglich durch eine Konstante k und eine Verzögerung tau nachgebildet werden. Da H1(z) und H3(z) bekannt sind, kann man nach Einschwingen des Echokompensators Hec2(z) aus dessen Koeffizienten die Werte von k und tau in der Recheneinheit 42 bestimmen und so den entsprechenden Wert für den Echopfad 34 einstellen.The transfer function Hec2 (z) of the FIR filter 35 out 4 has therefore simply simplified the amount and the transit time of the echo transmission function at the center frequency of the spectrum c · sbp (t) and can therefore be simulated in a very simple manner only by a constant k and a delay tau. Since H1 (z) and H3 (z) are known, after the echo canceller Hec2 (z) has settled, the coefficients of k and tau can be calculated from its coefficients 42 determine and thus the corresponding value for the echo path 34 to adjust.

8 zeigt anhand eines Blockschaltbildes ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die CF-Schaltung 20. Die CF-Schaltung 20 enthält einen Eingang 50 und einen Ausgang 51, wobei in den Eingang 50 die digitale Symbolfolge s1(t) eingekoppelt wird und aus dem Ausgang 51 die Crestfaktor-reduzierte digitale Symbolfolge s2(t) abgreifbar ist. Die CF-Schaltung 20 weist einen Signalpfad 52 und einen dazu parallel angeordneten Kompensationspfad 53 auf. Im Signalpfad 52 ist eine Verzögerungseinrichtung 54 vorgesehen. Die Verzögerungseinrichtung 54 kann beispielsweise als FIFO-Speicher ausgebildet sein und dient dem Zweck, eine Verzögerung eines Signals im Kompensationspfad 53 auszugleichen. 8th shows a particularly preferred embodiment of the CF circuit using a block diagram 20 , The CF circuit 20 contains an entrance 50 and an exit 51 , being in the entrance 50 the digital symbol sequence s1 (t) is coupled in and out of the output 51 the crest factor-reduced digital symbol sequence s2 (t) can be tapped. The CF circuit 20 has a signal path 52 and a compensation path arranged parallel to it 53 on. In the signal path 52 is a delay device 54 intended. The delay device 54 can be designed, for example, as a FIFO memory and serves the purpose of delaying a signal in the compensation path 53 compensate.

Im Kompensationspfad 53 sind nacheinander eine Abschneideeinrichtung 55, ein Band-Pass-Filter 56 und eine Korrektureinrichtung 57 angeordnet. Die Abschneideeinrichtung 55 schneidet diejenigen Bereiche des digitalen Eingangssignals s1(t), die betragsmäßig oberhalb einer vorgegebenen Grenze sind, ab. Dies wird auch als Clipping bezeichnet. In einer zwischen der Abschneideeinrichtung 55 und dem Band-Pass-Filter 56 angeordneten Addiereinrichtung 58 wird das so geänderte Signal sc(t) von dem digitalen Eingangssignal s1(t) abgezogen. Das so erzeugte Signal sd(t) wird dem Band-Pass-Filter 56 zugeführt, der das Bandpass gefilterte Signal sbp(t) erzeugt, welches in der Korrektureinrichtung 57 mit einem Korrekturfaktor c multipliziert wird. Daraus ergibt sich das Kompensationssignal c·sbp(t). Dieses Kompensationssignal c·sbp(t) wird bei der am Ausgang 51 befindlichen Addiereinrichtung 21 von dem verzögerten Eingangssignal s1t(t) abgezogen. Das sich daraus ergebende Crestfaktor-reduzierte Ausgangssignal s2(t) ist dann am Ausgang 51 abgreifbar.In the compensation path 53 are successively a cutting device 55 , a band pass filter 56 and a correction device 57 arranged. The cutter 55 cuts off those areas of the digital input signal s1 (t) which are above a predetermined limit. This is also known as clipping. In one between the cutter 55 and the band pass filter 56 arranged adding device 58 the signal sc (t) thus modified is subtracted from the digital input signal s1 (t). The signal sd (t) thus generated is the band pass filter 56 fed, which generates the bandpass filtered signal sbp (t), which in the correction device 57 is multiplied by a correction factor c. This results in the compensation signal c · sbp (t). This compensation signal c · sbp (t) is at the output 51 adder located 21 subtracted from the delayed input signal s1t (t). The resulting crest factor-reduced output signal s2 (t) is then at the output 51 tapped.

Die CF-Schaltung 20 weist ferner einen zweiten Ausgang 59 auf, an dem das Kompensationssignal c·sbp(t) abgreifbar ist.The CF circuit 20 also has a second output 59 on which the compensation signal c · sbp (t) can be tapped.

Dieses Kompensationssignal c·sbp(t) kann, wie vorstehend anhand der 4 bis 7 ausgeführt wurde, für die Echokompensation, die u.a. durch die CF-Schaltung 20 hervorgerufen wurde, herangezogen werden.This compensation signal c · sbp (t) can, as above with reference to the 4 to 7 was carried out for the echo compensation, which, inter alia, by the CF circuit 20 was caused to be used.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Even though the present invention above based on preferred embodiments it is not limited to this, but in a variety of ways modifiable.

Wenngleich in 2 die Frequenzspektren, die für eine Crestfaktor-Reduzierung verwendet werden, sowohl oberhalb als auch unterhalb des Sendedatenspektrums angeordnet sind, ist dies nicht zwingend erforderlich. Vielmehr können diese auch lediglich unterhalb oder lediglich oberhalb der Frequenzen des Sendedatenspektrums (wie in 3) vorgesehen sein. Auch müssen die Spektren zur Crestfaktorreduzierung nicht notwendigerweise die Bereiche zwischen Sendedatenspektrum und PSD-Maske vollständig ausfüllen, sondern können dort auch lediglich Teilbereiche belegen.Although in 2 the frequency spectra that are used for a crest factor reduction are arranged both above and below the transmission data spectrum, this is not inevitable necessary. Rather, they can only be below or only above the frequencies of the transmission data spectrum (as in 3 ) be provided. The spectra for crest factor reduction do not necessarily have to completely fill the areas between the transmission data spectrum and the PSD mask, but can also occupy only partial areas there.

Für die Crestfaktor-Reduzierung können zusätzlich oder alternativ auch vereinzelte Trägerfrequenzen über den ganzen Bereich von fc3 bis fc6 verwendet werden.For crest factor reduction can additionally or alternatively also isolated carrier frequencies over the whole range from fc3 to fc6 can be used.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Datenübertragungssysteme beschränkt, sondern lässt sich zum Zwecke der Crestfaktor-Reduzierung auf sämtliche auf Multiträger-Datenübertragung basierende Systeme und Verfahren erweitern. Insbesondere sei die Erfindung nicht auf eine ADSL-Datenübertragung beschränkt, sondern lässt sich auf sämtliche xDSL-Datenübertragungen erweitern.The Invention is not limited to the above data transmission systems, but can be for the purpose of reducing the crest factor to all on multi-carrier data transmission expand based systems and processes. In particular, the Invention is not limited to an ADSL data transmission, but let yourself on all xDSL data transmissions expand.

In den vorstehenden Beispielen wurde jeweils von Band-Pass-Filtern ausgegangen. Statt dessen können auch beliebige Filter verwendet werden, die zusammen eine bandpassfilternde Funktionalität auf das entsprechende zu filternde Signal haben.In The examples above were based on band-pass filters. Instead, you can also any filters can be used, which together have a bandpass filtering functionality have the corresponding signal to be filtered.

11
PSD-Maske (TX)PSD mask (TX)
22
PSD-Maske (RX)PSD mask (RX)
33
(TX-)Sendedatenspektrum(TX) data transmission spectrum
44
(RX-)Sendedatenspektrum(RX) data transmission spectrum
55
Spektrum zur Crestfaktor-Reduktionspectrum for crest factor reduction
66
Spektrum zur Crestfaktor-Reduktionspectrum for crest factor reduction
77
Spektrum zur Crestfaktor-Reduktionspectrum for crest factor reduction
1010
Übertragungssystemtransmission system
1111
digitaler Teildigital part
1212
analoger Teilanalog part
1313
Sendepfadtransmission path
1414
Empfangspfadreceive path
1515
SenderChannel
1616
Gabelschaltung, HybridHybrid, Hybrid
1717
Empfängerreceiver
1818
(Telefon-)Leitung(Telephone) line
1919
Filter, SendefilterFilter, transmission filter
2020
Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierungcircuit for crest factor reduction
2121
Addiereinrichtungadder
2222
Digital/Analog-WandlerDigital / analog converter
2323
analoges Filter, Tiefpassfilteranalog Filters, low pass filters
2424
Leitungstreiberline driver
2525
analoges Filter, Anti-Alias-Filteranalog Filters, anti-alias filters
2626
Analog/Digital-WandlerAnalog / digital converter
2727
Addiereinrichtungadder
2828
Filter, EmpfangsfilterFilter, receive filter
2929
Addiereinrichtungadder
3030
Schaltungsanordnung zur Echokompensationcircuitry for echo cancellation
3131
Verzögerungseinrichtungdelay means
3232
(FIR-)Filter(FIR) filter
3333
(erster) Echopfad(First) echo path
3434
(zweiter) Echopfad(Second) echo path
3535
(FIR-)Filter(FIR) filter
3636
Stellgliedactuator
3737
(Empfangs-)Filter(Receive) filter
3838
Addiereinrichtungadder
4040
Verzögerungseinrichtungdelay means
4141
Korrektureinrichtungcorrector
4242
Recheneinheitcomputer unit
5050
Eingangentrance
5252
Ausgangoutput
5353
Signalpfadsignal path
5454
Kompensationspfadcompensation path
5555
Verzögerungseinrichtungdelay means
5656
Abschneidevorrichtung, ClippingCutting device clipping
5757
Band-Pass-FilterBand-pass filter
5858
Korrektureinrichtungcorrector
5858
Addiereinrichtungadder
5959
(Kompensations-)Ausgang(Compensation) Output

Claims (21)

Verfahren zur Crestfaktor-Reduzierung eines zu sendenden Datensymbols in einem Mehrträger-Datenübertragungssystem, bei dem eine standardisierte PSD-Maske (1) vorgesehen ist, welche ein durch einen Standard für die Datenübertragung vorgegebenes Frequenzspektrum für die Datenübertragung vorgibt, bei dem das zu sendende Datensymbol (st(t)) eine Funktion einer Vielzahl von Datenträgern ist und jeder Datenträger jeweils mindestens eine Frequenz aus einem Sendedatenspektrum (3) belegt, wobei das Sendedatenspektrum (3) innerhalb des Frequenzspektrum der PSD-Maske (1) angeordnet wird, bei dem innerhalb des PSD-Maske, jedoch außerhalb des Sendedatenspektrums (3) zusätzliche Frequenzbereiche (5, 6) vorgesehen sind, die aufgrund der durch den Standard vorgegebenen Charakteristik der PSD-Maske (1) nicht für die Datenübertragung vorgesehen sind, bei dem innerhalb der zusätzlichen Frequenzbereiche (5, 6) zumindest eine Frequenz verwendet wird, welche ausschließlich zur Crestfaktor-Reduzierung verwendet wird, die so modifiziert wird, dass sie den Crestfaktor des zu sendenden Datensymbols reduziert.Method for reducing the crest factor of a data symbol to be sent in a multi-carrier data transmission system, in which a standardized PSD mask ( 1 ) is provided, which specifies a frequency spectrum for data transmission specified by a standard for data transmission, in which the data symbol to be transmitted (st (t)) is a function of a multiplicity of data carriers and each data carrier in each case has at least one frequency from a transmission data spectrum ( 3 ) is occupied, whereby the transmission data spectrum ( 3 ) within the frequency spectrum of the PSD mask ( 1 ) is arranged, in which within the PSD mask, but outside the transmission data spectrum ( 3 ) additional frequency ranges ( 5 . 6 ) are provided, which are based on the characteristics of the PSD mask specified by the standard ( 1 ) are not intended for data transmission, in which within the additional frequency ranges ( 5 . 6 ) at least one frequency is used, which is used exclusively for crest factor reduction, which is modified in such a way that it reduces the crest factor of the data symbol to be transmitted. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger innerhalb der zusätzlichen Frequenzbereiche (5, 6) bezüglich ihrer Frequenzen sowohl oberhalb als auch unterhalb des Sendedatenspektrums (3) liegen.A method according to claim 1, characterized in that the carriers within the additional frequency ranges ( 5 . 6 ) with regard to their frequencies both above and below the transmission data spectrum ( 3 ) lie. Verfahren Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger innerhalb der zusätzlichen Frequenzbereiche (5, 6) bezüglich ihrer Frequenzen oberhalb oder unterhalb des Sendedatenspektrums (3) liegen.Method according to claim 1, characterized in that the carriers within the additional frequency ranges ( 5 . 6 ) with regard to their frequencies above or below the transmission data spectrum ( 3 ) lie. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das durch einen Standard für die Datenübertragung vorgegebene Frequenzspektrum der PSD-Maske (1) bei der Datenübertragung durch Frequenzen des zu sendenden Datensymbols (st(t)) nicht überschritten werden darf.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency spectrum of the PSD mask ( 1 ) during data transmission by frequencies of the data symbol to be sent (st (t)) must not be exceeded. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu sendenden Datensymbole (st(t)) zu blockweisen Datenträgern zusammengefasst werden und durch Fourier-Transformation, insbesondere durch Inverse Diskrete Fourier-Transformation (IDFT), blockweise moduliert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the data symbols to be sent (st (t)) to block disks be summarized and by Fourier transformation, especially by inverse Discrete Fourier transform (IDFT), can be modulated in blocks. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der zusätzlichen Frequenzbereiche (5, 6) die Träger so belegt werden, dass damit eine Menge an Zeitfunktionen gebildet wird, die nach einer Filterung ein Kompensationssignal (c·sbp(t)) bildet, welches einen Crestfaktor in dem zu sendenden Datensymbol (st(t)) reduziert.Method according to one of the preceding claims, characterized in that within the additional frequency ranges ( 5 . 6 ) the carriers are occupied in such a way that a set of time functions is formed which, after filtering, forms a compensation signal (c · sbp (t)) which reduces a crest factor in the data symbol to be sent (st (t)). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das für Crestfaktor-Reduzierung erzeugte Kompensationsignal (c·sbp(t)) für die Echokompensation mit berücksichtigt wird.A method according to claim 6, characterized in that that's for Crest factor reduction generated compensation signal (csbp (t)) for the Echo compensation also taken into account becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationssignal (c·sbp(t)) aus dem zu sendenden Datensymbol (st(t)) durch Bandpassfilterung und Skalierung mit einem Faktor (c), der vorzugsweise kleiner als eins ist, abgeleitet wird, wobei die Filterkoeffizienten für die Bandpassfilterung so gewählt werden, dass solche Signalanteile aus dem zu sendenden Datensymbols (st(t)) herausgefiltert werden, deren Frequenzen außerhalb des zusätzlichen Frequenzbereichs (5, 6) liegen.Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that the compensation signal (c · sbp (t)) from the data symbol to be sent (st (t)) by bandpass filtering and scaling with a factor (c), which is preferably less than one is derived, the filter coefficients for the bandpass filtering being selected such that those signal components are filtered out of the data symbol (st (t)) to be transmitted whose frequencies lie outside the additional frequency range ( 5 . 6 ) lie. Multiträger-Datenübertragungssystem, mit einem zwischen einem Sender (15) und zumindest einer Übertragungsleitung (18) angeordneten Sendepfad (13), in dem mindestens ein erstes Filter (19) zum Hochtasten des zu sendenden digitalen Datensymbols (st(t)), ein Digital-Analog-Wandler (22) zum Wandeln des hochabgetasteten, zu sendenden digitalen Datensymbols (s1(t)) in ein analoges Datensymbols (stx(t)) und ein Leitungstreiber (24) zum Treiben des analoges Datensymbols (sld(t)) über die Übertragungsleitung (18) angeordnet sind, mit einer Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung (20), welche im Sendepfad (13) nach dem ersten Filter (19) und vor dem Digital-Analog-Wandler (22) angeordnet ist und welche ein Kompensationssignal (c·sbp(t)) zur Reduzierung des Crestfaktors des zu sendenden Datensymbols (st(t)), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche erzeugt.Multi-carrier data transmission system, with a between a transmitter ( 15 ) and at least one transmission line ( 18 ) arranged transmission path ( 13 ), in which at least a first filter ( 19 ) for pushing up the digital data symbol to be sent (st (t)), a digital-to-analog converter ( 22 ) for converting the sampled digital data symbol (s1 (t)) to be transmitted into an analog data symbol (stx (t)) and a line driver ( 24 ) to drive the analog data symbol (sld (t)) via the transmission line ( 18 ) are arranged with a circuit for crest factor reduction ( 20 ), which are in the transmission path ( 13 ) after the first filter ( 19 ) and before the digital-to-analog converter ( 22 ) is arranged and which generates a compensation signal (c · sbp (t)) for reducing the crest factor of the data symbol to be sent (st (t)), in particular by means of a method according to one of the preceding claims. Datenübertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung (20) zwischen dem ersten Filter (19) und einem weiteren Filter zum Hochtasten des zu sendenden digitalen Datensymbols (st(t)) angeordnet ist.Data transmission system according to claim 9, characterized in that the circuit for crest factor reduction ( 20 ) between the first filter ( 19 ) and another filter for pushing up the digital data symbol to be sent (st (t)) is arranged. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung (20) zur Erzeugung des Kompensationssignals (c·sbp(t)) ein Bandpassfilter (56) aufweist, welches die Signalanteile aus dem zu sendenden Datensymbol (st(t)) herausgefiltert, die außerhalb des zusätzlichen Frequenzbereichs (5, 6) liegen, und eine Skalierungseinheit (57) aufweist, welches das bandpassgefilterte Signal (sbp(t)) mit einem Skalierungsfaktor (c), der vorzugsweise kleiner als eins ist, skaliert.Data transmission system according to one of Claims 9 to 10, characterized in that the crest factor reduction circuit ( 20 ) a bandpass filter (c · sbp (t)) to generate the compensation signal ( 56 ), which filters out the signal components from the data symbol (st (t)) to be sent, which outside the additional frequency range ( 5 . 6 ) and a scaling unit ( 57 ), which scales the bandpass-filtered signal (sbp (t)) with a scaling factor (c), which is preferably less than one. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Übertragungsleitung (18) und einem Empfänger (17) eine Empfangspfad (14) vorgesehen ist, in dem ein Analog-Digital-Wandler (26) zum Wandeln eines empfangenen analogen Datensymbols (srx(t)) in ein digitales Datensymbol (srx'(t)) und mindestens ein zweites Filter (28) zum Heruntertasten des digitalen Datensymbols (srx'(t)) angeordnet sind, wobei zur Trennung des Sendepfades (13) und des Empfangspfades (14) eine Gabelschaltung (18) vorgesehen ist.Data transmission system according to one of claims 9 to 11, characterized in that between the transmission line ( 18 ) and a recipient ( 17 ) a reception path ( 14 ) is provided, in which an analog-digital converter ( 26 ) for converting a received analog data symbol (srx (t)) into a digital data symbol (srx '(t)) and at least one second filter ( 28 ) are arranged for pushing down the digital data symbol (srx '(t)), whereby for separating the transmission path ( 13 ) and the reception path ( 14 ) a hybrid ( 18 ) is provided. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung zur Echokompensation (30) vorgesehen ist, die das für die Crestfaktor-Reduzierung erzeugte Kompensationsignal (c·sbp(t)) bei der Echokompenssation mit berücksichtigt.Data transmission system according to one of claims 9 to 12, characterized in that a circuit for echo cancellation ( 30 ) is provided, which also takes into account the compensation signal (c · sbp (t)) generated for the crest factor reduction in the echo compensation. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sendepfad (13) und dem Empfangspfad (14) zumindest eine Schaltung zur Echokompensation (30) vorgesehen ist, die eine Echoübertragungsfunktion aufweist, die der Übertragungsfunktion eines durch die Schaltungselemente im Sendepfad (13), Gabelschaltung (16), Leitung (18) und Empfangspfad (14) hervorgerufenen Echos im Empfangspfad (14) entspricht.Data transmission system according to one of claims 12 to 13, characterized in that between the transmission path ( 13 ) and the reception path ( 14 ) at least one circuit for echo cancellation ( 30 ) is provided, which has an echo transmission function which corresponds to the transmission function of one by the circuit elements in the transmission path ( 13 ), Hybrid ( 16 ), Management ( 18 ) and reception path ( 14 ) caused echoes in the reception path ( 14 ) corresponds. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung zur Echokompensation (30) zumindest einen Eingang aufweist, in den das Kompensationssignal (c·sbp(t)) und/oder das durch das Kompensationssignal (c·sbp(t)) veränderte zu sendende Signal (st(t)) einkoppelbar ist, und zumindest einen Ausgang aufweist, aus dem ein davon abgeleitetes Echokompensationssignal (sec1(t), sec2(t)) abgreifbar ist.Data transmission system according to one of claims 13 to 14, characterized in that the circuit for echo cancellation ( 30 ) has at least one input into which the compensation signal (c · sbp (t)) and / or the signal to be transmitted (st (t)) modified by the compensation signal (c · sbp (t)) can be coupled in, and has at least one output from which an echo compensation signal derived therefrom ( sec1 (t), sec2 (t)) can be tapped. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung zur Echokompensation (30) einen ersten Echopfad (33), der zwischen einem Ausgang des Senders (15) und einem Eingang des Empfängers (17) angeordnet ist, und eine zweiten Echopfad (34), der vor einem Eingang des Digital-Analog-Wandlers (22) und einem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers (26) angeordnet ist, aufweist.Data transmission system according to one of claims 13 to 15, characterized in that the circuit for echo cancellation ( 30 ) a first echo path ( 33 ) between an output of the transmitter ( 15 ) and an input of the recipient ( 17 ) is arranged, and a second echo path ( 34 ) in front of an input of the digital-to-analog converter ( 22 ) and an output of the analog-digital converter ( 26 ) is arranged. Datenübertragungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Echopfad (34) zur Erzeugung eines Echokompensationssignals (sec2(t)) ein Verzögerungsglied (40) und ein Korrekturglied (41) aufweist, wobei der Korrekturfaktor (k) des Korrekturgliedes (41) und die Verzögerungskonstante (tau) des Verzögerungsglied (40) über ein Stellglied (36) einstellbar sind, über welches auch die Filterkoeffizienten des im ersten Echopfad (33) angeordneten FIR-Filters (32) einstellbar sind.Data transmission system according to claim 16, characterized in that the second echo path ( 34 ) to generate an echo compensation signal (sec2 (t)) a delay element ( 40 ) and a correction element ( 41 ), the correction factor (k) of the correction element ( 41 ) and the delay constant (tau) of the delay element ( 40 ) via an actuator ( 36 ) via which the filter coefficients of the in the first echo path ( 33 ) arranged FIR filter ( 32 ) are adjustable. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Echopfad (33) ein Verzögerungsglied (40) vorgesehen ist, das die Verzögerung des Echos im Sende- und Empfangspfad (13, 14) mit berücksichtigt.Data transmission system according to one of claims 16 to 17, characterized in that in the first echo path ( 33 ) a delay element ( 40 ) is provided that the delay of the echo in the transmission and reception path ( 13 . 14 ) also taken into account. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger Echopfad (33) vorgesehen ist, der zwischen einem Ausgang der Schaltung zur Crestfaktor-Reduzierung (20) und dem Empfänger (17) angeordnet ist.Data transmission system according to one of claims 9 to 15, characterized in that a single echo path ( 33 ) is provided, which is between an output of the circuit for reducing the crest factor ( 20 ) and the recipient ( 17 ) is arranged. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Echopfad (33, 34) jeweils ein FIR-Filter (32, 35) aufweist, dessen Filterkoeffizienten aus einem echokompensierten empfangenen Signal (se(t)), welches dem Empfänger (17) zugeführt wird, abgeleitet werden.Data transmission system according to one of claims 16 to 19, characterized in that at least one echo path ( 33 . 34 ) one FIR filter each ( 32 . 35 ), whose filter coefficients consist of an echo-compensated received signal (se (t)), which the receiver ( 17 ) is supplied, derived. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenübertragungssystem (10) zur Datenübertragung nach einem xDSL-Standard, insbesondere nach dem ADSL-Standard, ausgelegt ist.Data transmission system according to one of claims 9 to 20, characterized in that the data transmission system ( 10 ) is designed for data transmission according to an xDSL standard, in particular according to the ADSL standard.
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