CN1127236C - 具有对称传输速率的双向通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种通信系统，通过减少干扰，同时保证与其它通信服务的频谱兼容性，比受到干扰的双向媒介上可能进行的更长距离进行信息通信。本发明的系统利用非对称信令对终端用户提供对称数据服务。在一个实施例中，本发明使用了部分重叠的、非对称的波特速率和频谱成形的收发机滤波器，实现频谱兼容和扩展范围。

Description

具有对称传输速率的双向通信系统
背景技术
本发明涉及一种改进的长距离传送信息的方法和装置，该距离比受到对所希望信号的接收有干扰的外来功率的双向媒介上可能传输的距离更长。干扰包括不希望有的叠加在有用的信号上干扰，这使得其信息内容变得模糊，以及不希望有的在有用的频带内的干扰，例如：(1)其它信息通信服务产生的干扰；以及(2)不希望有的出现在双向媒介中的一个信号路径内的能量，其结果是把媒介中的一个或多个其它信号路径与其相耦合(“串扰”)。
把要在通信系统上传送的信号，即情报、消息或效果等通过定向耦合器(即收发机上用来把要传输的能量从要接收的能量中分离开来的设备，例如混合电路、模拟回声消除器、数字回声消除器、具有回声消除的分频器或2线-4线(“2W-4W”)转换器)耦合到双向媒介上。双向媒介可以是通过空中或外层空间，或铜线双绞线等的无线电或微波链路。
在电话技术中，每根电缆中一般有50对一捆或一组的铜线双绞线；参见S.V.Ahamed，P.P.Bohn和N.L.Gottfried的“在用户环路设备中的双线数字传输的指导”(IEEE Transactions on Communications，vol.COM-29，no.11，p.1554(1981年11月))；J.Werner的“HDSL环境”(IEEE Journal In Selected Areas In Communications，vol.9，No.6，p.785，1991年8月)。双绞线对在中央局与多个用户之间传送信号(“本地回路”)。在铜线双绞线对上传送的信号不仅易受到串扰，还受到诸如热噪声、直流漂移、抖动、码间干扰(“ISI”)以及量化噪声等的其它干扰。
串扰根据干扰发送器相对于耦合了串扰的双向媒介的位置一般可以分成两类，即：近端串扰(“NEXT”)和远端串扰(“FEXT”)。位于作为信号接收器的双向媒介同一端上的干扰信号发送器引起近端串扰，而位于远离信号接收器的双向媒介一端的干扰信号发送器产生远端串扰。串扰可细分成自串扰，即从发送器耦合到同类接收器的干扰；以及互串扰，即从发送器耦合到异类接收器的干扰。从接收器的观点来看，互串扰包括耦合到与发送器连接的双向媒介上的串扰(“进入串扰”)和从与接收器连接的双向媒介中耦合出的串扰(“外出串扰”)。
随着频率的增加，串扰逐渐变成了麻烦的不希望有的信号损害。铜线双绞线对上的串扰对本地回路上的对称传输的损害可以是有限的。因为中央局上或远端位置上的发送器产生的近端串扰不会由于在双向媒介的长度上传输损失而减小，在媒介上近端串扰是对信号通信潜在的主要损害。远端串扰仅在没有近端串扰或近端串扰较小的那些频率上较显著。远端串扰损害的严重性一般比近端串扰要小，这是因为远端串扰随着在双向媒介的全部长度上行进而衰减。
数字用户环路上的传统服务，诸如“BR-ISDN”或“BRI”(基本速率的综合业务数字网(“ISDN”)服务)，以及传统的高比特率的数字用户环路服务(“GDSL”)是一种设计成使用对称回声消除传输的通信系统。因此，自NEXT(近端串扰)在这些系统中是主要的串扰损害，限制了在环路上的通信范围。这些传统对称数字用户环路(“SDSL”)通信系统被设计成容许同类的全部服务群有1％的最差情况串扰干扰。由于从不同服务串入到BRI或HDSL服务的干扰对BRI或HDSL的损害与自NEXT相比不是显著的。
另一方面，传统非对称数字用户环路(“ADSL”)通信系统源于频分多路复用(“FDM”)通信系统，其中在以向媒介上发送的信号全部或部分不共用同一频谱。传统的FDM系统在非重叠带宽使用双向传输，消除了作为范围限制损害的自近端串扰，并消除了对回声消除需要。传统的ADSL服务范围受到来自不同服务(例如，传统BRI和HDSL系统)的近端串扰的限制和来自其它传统ADSL系统的远端串扰。传统ADSL系统使用非对称数据传输速率，从进入以及外出这两个观点来看，当T1载波与ADSL系统相同或相邻的组时，这使ADSL服务与T1载波在频谱上不相容。已认识到ANSIT1.413包括ADSL服务的回声消除选项，但是由于传输速率的非对称性，所以ADSL仍主要是FDM设计。
另一种传统的设计对称数字用户环路系统的技术是双向传输(“乒乓传输”)的时分多路或时间压缩多路复用。已提出乒乓传输在名称同步化DMT(“SDMT”)下用于高速数字用户线路(“VDSL”)系统。如FDM系统的情况一样，乒乓传输消除了作为信号范围限制损害的自近端串扰；互串扰是限制乒乓传输服务的损害。
已建议把传统FDM系统和对称回声消除传输系统用于探测单对HDSL(“HDSL2”)系统。探测HDSL2系统具有如下性能：(1)以1.552Mbps数据传输速率的对称数据传输，包括用于信息的1.554Mbps和用于维护和性能监视的成帧和开销的8kbps；(2)最坏串扰情况出现时的5-6dB的容限；以及(3)HDSL2系统的互串扰不必是已有的服务的限制损害。
建立了在电话公司载体服务区域(“CSA”)范围内实现HDSL2服务的传统传输技术中没有一种技术能满足这些HDSL2系统规范；数字用户线路中的cf.TR-28，T1 E1.4工作组准备的“高比特率数字用户线路(HDSL)技术报告”(1994年2月)。虽然传统的FDM系统被认为能实现CSA范围，但是由于进入和外出互串扰的程度不能接受，尤其是对T1载体服务，因此，FDM技术已证明是不适当的，
传统技术在满足CSA范围要求(对在单根铜线双绞线上以指定的1.552Mbps对称传输率进行HDSL2服务传输)的不足是由于这些传统技术中的每种技术都是极端运行的。对于传统的对称的回声消除系统，该极端是自NEXT的主要损害。对于传统的FDM和传统的乒乓传输技术，该极端是相对于相同或相邻组中的不同服务的互串扰的主要范围限制损害，即使自NEXT被完全消除。
信息通信系统技术需要一种新的传输技术，以比受到干扰的双向媒介可能的更长距离进行信息通信，该技术不具有传统技术的缺点。
因此，本发明的主要目的在于通过减少干扰效应扩大在双向媒介上信号通信的范围。
本发明的另一个目的在于提供一种新的信号传输技术，它减少了自NEXT，同时使与已有的服务和预期的服务的干扰最小。
本发明的再一个目的在于通过把自近端串扰减小到其它服务的互串扰的程度，扩大本地环路的高速数据传输系统的范围。
本发明的又一个目的在于使对已有服务的外出互串扰干扰最小，同时，扩大在双向媒介上信号通信的范围。
发明内容
根据本发明，在受干扰的双向媒介上以对称信息通信速率进行信息通信的方法的特征在于下列步骤：(1)在所述媒介上，在第一多个带宽上以第一方向传输信息；以及(2)在该媒介上，在第二多个带宽上以第二方向传输信息；(3)其中，第一和第二多个带宽是部分重叠的带宽。
再根据本发明，在受干扰的双向媒介上以对称信息传输速率进行数据通信的方法的特征在于下列步骤：(1)在所述媒介上，在第一带宽上以第一方向传输数据；以及(2)在该媒介上，在第二带宽上以第二方向传输数据；(3)其中，第一和第二带宽是部分重叠的带宽。
在本发明的又一方面，在受干扰的双向媒介上以对称信息传输速率进行信息通信的方法的特征在于下列步骤：(1)在所述媒介上，在第一带宽上以第一方向传输信息；以及(2)在该媒介上，在第二带宽上以第二方向传输信息；(3)其中，第一和第二带宽是部分重叠的带宽。
再根据本发明，在受干扰的双向媒介上以对称信息传输速率进行信息通信的装置，其特征在于，包含：(1)在媒介上以第一和第二方向通信的第一收发机；(2)在媒介上以第一和第二方向通信的第二收发机；(3)把第一收发机连接到媒介上的第一方向耦合器；(4)把第二收发机连接到媒介上的第二方向耦合器；收机机被构筑和布置成在媒介上以第一和第二方向的通信在部分重叠的带宽上进行。
附图概述
图1是本发明的较佳实施例。
图2是图1的装置的频谱形态的例子。
图3是本发明的第二较佳实施例。
图4是本发明的第三较佳实施例。
图5图示了图4的实施例的下游传输功率频谱密度。
图6图示了图4的实施例的上游传输功率频谱密度。
本发明的实施方式
图1示出了根据本发明构筑和布置的装置，实现了在受干扰的双向媒介上以对称速率进行信息通信的方法。根据本发明，实现的方法的特征在于下列步骤：(1)在媒介上，在第一带宽上以第一方向传输信息，第一带宽至少具有用于该信息的一个通带；以及(2)在媒介上，在第二带宽上以第二方向传输信息，第二带宽至少具有该信息的一个通带；(3)其中，第一和第二带宽上的通带部分是部分重叠的通带。
参照图1，根据本发明构筑和布置的信息通信系统包含位于站点“A”的第一多个收发机100，通过双向媒介300向位于一个或多个站点“B”的第二多个收发机提供一种或多种通信服务。图1仅作为图示，而不是限制，该图仅在站点“A”上示出了一个这样的收发机，在“B”点之一上示出了一个这样的收发机。图1的系统可以在各种服务应用中使用，例如，移动无线电通信，卫星通信以及电话技术等。双向传输媒介300可以是受到干扰的任何传输媒介，例如空中，空间或铜线双绞线对。通过媒介300通信的模式可以是全双工或半双工。对于半双工操作，当在站点上的多个收发机非对称工作时，本发明最有用。
第一和第二收发机100、200的接收和发送部件包含特殊应用所需要的传统的部件。对于移动无线电通信，一个收发站包含基站设备，多个收发站包含便携式收发设备。参见Robert G.Winch的“电信传输系统”(1993)。本地环路上从中央站(“下游”站点)至多个用户站点(“上游”站点)的数字传输使用的收发机包含传统的信道编码器、线路编码器、调制和解调器、均衡器、前置编码器和判定装置，这需要根据特定应用。参见S.v.Ahamed，P.P.Bohn和N.L.Gottfried的“用户环中设备上的双线数字传输教程”，IEEE Transactions on Communications，vol.COM-29，no.11，p.1554(1981.11)；TR-28的“高比特率数字用户线(HDSL)的技术报告”，数字用户线的T1E1.4工作组准备(1994.2)；M.Tomlinson的“使用模算法的新的自动均衡器”，ElectronicsLetters，vol.7，nos.5/6，pp.138(March 25，1971)；R.Price的“噪声滤波信道容量的非线性反馈均衡PAM”，Proc.1972 IEEE International Conference on Communications，p.22-12(1972.6)；G.Ungerboeck的“用多层/相信号的信道编码”，IEEE Transcations onInformation Theory，vol.IT-28，p.55(1982.1)；R.W.Lucky，J.Salz和E.J.Weldon，Jr.的“数字通信原理“(1968)；A.J.Viterbi和J.K.Omura的“数字通信和编码原理”(1979)；Simon Haykin的“通信系统”(1983)；M.Schwartz的“信息传输、调制和噪声”(1990年第4版)；Jerry d.Gibson的“数字和模拟通信”(1993年第2版)；RobertG.Winch的“电信传输系统”(1993)；Jacky S.Chow，Jerry C.Tu和John M.Cioffi的“HDSL应用的离散多频块收发系统”，Joural on Selected Areas in Communications，vol.9，no.6，p.895(1991.8)；授予M.Turner的美国专利号5,414,733，“使用使高速数据服务环路上传送的信号的噪声和码间干扰最小的固定速率反指针抽头的判定反馈均衡器”。
再参见图1，把以对称信令速率(“x bps”)输入的信息提供给第一和第二收发机100，200。根据本发明，把这种给收发机100，200的输入在媒介300上以部分重叠的带宽fA-B和fB-A非对称信令的形式传输。再根据本发明，以部分重叠的带宽传输的信号是频谱成形的。频谱成形包括在每个方向上不相等的传输功率和滤波，例如，通带成形，从通带到至少一个抑制带的转换成形，以及抑制带内的极限衰减。根据本发明，频谱成形保证了与其它通信服务的兼容性。图2示出了图1的装置的频谱成形。
图3示出了实现在受干扰的信道上以对称速率传输信息的方法的装置。根据本发明，实现的方法的特征在于下列步骤：(1)在信道上，以第一带宽、第一方向、第一波特率传输信息；以及(2)在该信道上，以第二带宽、第二方向、第二波特率传输信息，其中第一和第二带宽是部分重叠的带宽；(3)至少对该带宽之一进行频谱成形；以及(4)把数据定向耦合到该信道上。
参见图3，该装置包含第一多个收发机400，位于站点“A”上，把一个或多个通信服务通过双向媒介600提供给位于一个或多个站点“B”上的第二多个收发机500。图1仅为图示，而不是限制，该图仅在站点“A”上示出了一个这样的收发机，在站点“B”之一上示出了一个这样的收发机。双向媒介600是传统结构的信道或数据链路，例如多个铜线双绞线对。发送机401把信息通过媒介600的链路或信道A-B传输给位地站点“B”上的接收机502；发送机501把信息通过媒介600的链路或信道B-A传输给站点“A”上的接收机402。信道A-B和B-A受到干扰。
图3所示的站点“A”和“B”的发送机根据特定应用的需要以传统方式构成和布置。在数字通信中，发送机401和501可以根据特定应用的需要，被构置成实现线路编码、信道编码、前置编码、调制和/或预均衡。参见TR-28的“高比特率数字用户线(HDSL)的技术报告”，数字用户线的T1E1.4工作组准备(1994.2)；M.Tomlinson的“使用模算法的新的自动均衡”，Electronics Letters，vol.7，nos.5/6，pp.138(March 25，1971)；R.Price的“噪声滤波信道容量的非线性反馈均衡PAM”，Proc.1972 IEEE International Conference on Communications，p.22-12(1972.6)；G.Ungerboeck的“用多层/相信号的信道编码”，IEEE Transcations on Information Theory，vol.IT-28，p.55(1982.1)以及上面指出的教科数。
参见图3，站点“A”和站点“B”信息输入(C)和(F)以相同的速率进入到它们各自的发送机401(TxA)和501(TxB)。在A-B信道方向上，发送机401把站点“A”的数据输入(C)调制成具有在信道A-B上的带宽BWA-B的码元序列。在B-A信道方向上，发送机501把站点“B”的数据输入(F)调制成具有在信道B-A上的带宽BWB-A的码元序列。A-B和B-A方向上的信号被分别通过定向耦合器403，503，从而耦合给媒体600。
在媒介600上传输之后，把传输的信息分别通过定向耦合器503和403送到接收机402(RxA)和502(RxB)。接收机402，502是传统的结构和布置，根据特定应用的需要，实现解调、滤波、均衡和解码功能。得到的信息输出(D)和(E)由接收机402和502以相同的速率提供。
本发明的通信系统可以使用非对称波特速率或偏移对称波特速率，同时在站点“A”和“B”位置上保持对称数据速率。A-B信道带宽BWA-B被选择成与B-A信道带宽BWB-A不同，使这些带宽部分重叠。每个带宽BWA-B和BWB-A的特征是至少一个通带和抑制带，从而可以使每个发送机401，501使用适当的波特速率。根据本发明，由于在媒介600上以部分重叠的带宽进行传输，所以得到的通信系统能显著地减少自NEXT，由于带宽BWA-B和BWB-A不重叠，所以完全消除了自NEXT。根据本发明，通过设计带宽的重叠量，可以把BWA-B和BWB-A以及相对的传输电平、自NEXT可以减小到不超过从其它服务来的干扰程度。在根据图3构成的本发明的另一个实例中，在站点“A”和站点“B”之间使用多载波传输，其中把A-B方向上的多个带宽布置成与B-A方向上的多个带宽部分重叠。
本发明使用频谱成形技术，参照部分重叠带宽的频率和相同幅度、通带、抑制带中的极端衰减和转换带，对部分重叠的带宽的功率谱密度进行成形，从而增加传输范围，使对其它服务的干扰最小。通过部分重叠带宽和频谱成形，本发明限制了对和来自相同或不同服务的干扰。在本发明对HDSL2服务的应用中，例如，其它服务包括T1、ISDN、HDSL和ADSL，但并不限于这些。
图4示出了实现在受干扰的双向媒介上以对称传输速率进行信息通信的方法的装置。根据本发明，实现的方法的特征在于下列步骤：(1)在媒介上以第一方向在第一带宽内传输信息，第一带宽至少具有用于该信息的通带；以及(2)在媒介上以第二方向在第二带宽内传输信息，第二带宽至少具有用于该信息的通带；(3)其中，第一和第二带宽内的通带是部分重叠的通带。
图4仅为图示，而不是限制，该图示出了图3的HDSL2服务的通信系统的PAM(“脉幅调制”)的实现方案。参见图4，收发机720/760是图3指示了那种类型的收发机400，500。把诸如输入“C”和“F”(“数据人”)的输入信息通过传统的扰频机710以1.552Mbps的速率提供给收发机720/760。扰频机710使输入数据随机化。把随机化的数据提供给收发机720/760的发送机部分720。发送机部分720是传统的结构，可以包含传统的信道编码装置，例如，格子编码器721，随机输入数据施加给该格子编码器721。格子编码器721的输出由比特-电平映射器722进行处理，产生位于PAM信号空间中的线路码。在根据图3-4构置成的本发明的另一个实施例中，选择的线路码可以对应于QAM、CAP或DMT。如果使用通带系统，可以把传统的调制器和相应的解调器(未图示)增加到图4的结构中。
例如，如上述的Tomlinson和Price的著作中所描述的，传统装置编码器723对比特-码元映射器722的PAM信号输出进行前置均衡。滤波器724对前置编码的信号进行成形。此外，把前置处理的信号提供给传统的适当的回声消除器730。如图5、6所示，滤波器724至少具有一个通带、一个转换带和一个抑制带。图5示出了从中央局通过本地环路900传输到远程用户(“下游”传输)的滤波器特性，图6示出了从远程用户通过本地环路900传输到中央局(“上游”传输)滤波器特性，这些图只是图示，而不是限制。发送机的滤波器的信号输出通过传统的混合器116放置到本地环路900上。
根据本发明，根据图3、4构筑和布置成的实施例：(1)可以省略如参照图4所示描述的信道编码和前置均衡功能，(b)可以使用无信道编码的扰频器710和比特-码元映射器722，例如通过格子编码器721，以及使用前置编码器723，(c)可以使用扰频器710、比特-码元映射器722、信道编码，例如通过格子编码器721，省略前置编码器723，以及(d)可以使用扰频器710、比特-码元映射器722和前置编码器723，省略信号编码，例如通过格子编码器721。
收发机720/760的接收机部分760包含传统的接收机前端761，利用混合器750在本地环路900上向其提供传输。前端761的信号输出利用适当的回声消除器730进行回声消除，并通过传统的适当的前向馈送均衡器762提供给传统的判定装置763，该判定装置763可以是传统的格子解码器。在操作时，判定装置763对其输入信号进行解码，向传统的反扰频器770提供输出信号。反扰频器770的输出包含以对称的1.552Mbps速率的信息D、F(“数据输出”)。
在参照图3-6描述的本发明的PAM实施例中，以1.03467MHz的带宽向下游传输信息，而以620.8kHz的带宽向上游传输信息。使用部分重叠的带宽可以把HDSL2服务产生的自NEXT减少到可归于其它服务的干扰的程度。
再根据本发明，在PAM实施例中，发送机的滤波器724对下游和上游信号进行频谱成形。图5和图6中图示的HDSL2的PAM实施例的PAM传输功率频谱密度(通带、抵制带和转换带)的频谱成形保证了与相同或相邻组中的其它服务频谱兼容。
根据本发明的PAM实施例，部分重叠带宽和频谱成形的组合产生了下面的表1至表7以及表A所示的结果。表1、2和A示出了容限，即在中央局CSA 4和CSA 6环路上的1/10,000,000出错率所需要的超量接收的信号/干扰比(“SNR”)；上面指出的cf.TR-28报告，与CSA 4和CSA 6环路的特性有关。表中示出了各种已知干扰的各种组合的容限。
表3至表7示出了从本发明的HDSL2 PAM外出的互串扰出现时其它服务实现的容限。提供的出现其它干扰的容限示出了可归因于PAM实施例的串扰没有明显地超过其它干扰引起的串扰。
在本地环路900(未图示)的一些服务状态时，没有ADSL系统，可以希望反转部分重叠的窄带和宽带信号的方向，这样，在下游方向上使用窄带宽，而在上游方向上使用宽带宽。此外，在这样的实施例中，本发明的通信系统可以构筑和布置成使发送机在传感超过预定的预选程度的干扰程度时，自动地在下游和上游方向之间进行交换。下表是参照图3-6描述的HDSL2 PAM实施例的发送机规格的详细内容：
                   下游(DS)发送机：一般位于CO中
传输功率：               9.7dBm
最大PSD：                -44.0dBm/Hz
PSD：                    参见图5
波特速率：               1.03467MHz
星座(constellation)大小：2比特/维
信息速率：               1.5比特/维
                   上游(US)发送机：一般位于RT中
传输功率“                              14.7dBm
最大PSD：               -38.0dBm/Hz
PSD：                   参见图6
波特速率：              620.8kHz
星座(constellation大小：3比特/维
信息速率：              2.5比特/维
下面是参照图4描述的PAM实施例在出现下列干扰时的系统性能和频谱兼容性的内容：ANSI TR-28 HDSL，T1，ANSI T1.601 DSL，ANSI T1.413 DMT ADSL(双回声消除(“EC”)和FDM选项)，以及CAP/QAM RADSL(T1 E1.4/96-170R1)。分析涉及频域模拟(如T1E1.4/95-107中所描述的)，计算信噪比(“SNR”)，分析地映射到码元出错的概率。当估计出现其他服务干扰的PAM实施例的性能时，假设该出错率可以用下游(“DS”)接收机的18.5dB的SNR和上游(“US”)接收机的2.5dB的SNR实现的情况下，计算10-7的出错率的未编码容限值。适用于顺序解码的格子编码调制技术的模拟显示出能以下游接收机的13.4dB的SNR和上游接收机的19.6dB的SNR实现10-7的出错率。参见T1E1.4/97-072。表1和2示出了在两个最难的环路CSA 6(26AWG的9kft)和CSA 4上的未编码和编码容限，分别用于上游和下游链路。表1和表2示出了在CSA 6上实现5dB的编码理论容限和除了EC ADSL之外的所有干扰对两个环路实现的6dB的编码容限。
             表1：US链路(中央局中的接收机)理论容限
干扰     CSA环路6     CSA环路4
    未编码     编码     未编码     编码
39自NEXT/FEXT     4.8dB     9.7DB     3.6dB     8.5dB
25EC-ADSL NEXT/FEXT     1.2     6.1     0.1     5.0
49HDSL NEXT     3.7     8.6     2.5     7.4
49T1 NEXT     14.7     19.6     13.5     18.4
49FDM-ADSLD NEXT，49ADSLUFEXT     5.4     10.3     4.1     9.0
49CAP/QAM RADSL NEXT/FEXT     18.7     23.6     17.5     22.4
49DSL(ISDN-BRI)NEXT     19.5     24.4     18.3     23.2
20HDSL NEXT+20自NEXT/FEXT     3.4     8.3     2.2     7.1
20T1 NEXT+20自N/F 6.7 11.6 5.5 10.4
20EC-ADSL NEXT+20自N/F     1.3     5.2     0.1     5.0
20FDM ADSL NXT/FXT+20自N/F     2.9     7.8     1.8     6.7
20RADSL N/F+20自N/F     6.9     11.8     5.7     10.6
                 表2：DS链路(远程站点中的接收机)理论容限
干扰     CSA环路6     CSA环路4
    未编码     编码     未编码     编码
39自NEXT/FEXT     5.0dB     10.1DB     3.7dB     8.8dB
25EC-ADSLFEXT/US-NEXT     11.4     16.5     11.1     16.2
49HDSL NEXT     7.2     12.3     5.4     10.5
25T1NEXT     3.6     8.7     2.5     7.6
49FDM-ADSLD NEXT，49ADSLUFEXT     10.8     15.9     10.5     15.6
49CAP/QAM RADSL NEXT/FEXT     11.1     16.2     10.4     15.5
49DSL(ISDN-BRI)NEXT     18.4     23.5     16.5     21.6
在T1E1.4/95-107中描述了用于计算性能数据的模拟过程。在T1E1.4-96-036中描述了NEXT耦合模式。FEXT耦合模式是从利用适用于NEXT的N0.6换算的T1.413中的模式推导出的。NEXT和FEXT频谱与-140dBm/Hz白噪声加在一起，获得复合串扰频谱。环路模式使用主常数内插法，获得在T1.601中未制出的频率上的损耗值。与尼奎斯特带的500个点一起使用梯形积分。
EC和FEM ADSL的干扰功率频谱密度(“PSD”)是基于T1.413中的B.4和B.5，sin(x)/(x)项已被除去，以让PSD与相同规格的传输PSM掩码匹配。此外，对于FDM的情况，HPF的角频率从20增加到120kHz。CAP、QAM RADSL的干扰PSD在T1E1.4/96-107R1的表5和6中有描述，也参见T1E1.4/96-107。
T1.413ADSL标准可以使载波分配的实现方案有较在的灵活性。在表2中，两端(1)利用下游方向上所有可用载波来表示，它仅可用回声消除选项来实施，以及(2)仅利用下游方向上的载波40及以上来表示。选项1的ADSL PSD模式是用角频率为20KHz的四阶巴特沃斯HPF滤波的平面-40dBm/Hz的模式。选项2的PSD相同，但，角频率移到120kHz。由于下游ADSL PSD的边缘较低，即使对于回声消除系统，也不需要在20kHz上，当HPF角频率在20和120kHz之间移动时，检查根据本发明构筑和布置的具有不同数量的ADSL干扰的装置的性能。表A以干扰和角频率量增加的顺序示出了这些结果。从表A可以看出，用(a)25干扰器，20kHz角频率；(b)39干扰器，40kHz角频率；或(c)49干扰器，45kHz角频率之一就可以实现5dB的编码容限。此外，用(d)25干扰器，50kHz角频率；(e)39干扰器，70kHz角频率；或(f)49干扰器，80kHz角频率之一就可以实现7dB的编码容限。
             表A：US链路容限与ADSL下游HPF角关系
    N干扰DMT ADSLNEXT/FEXT下游HPF角频率     CSA环路6     CSA环路4
    未编码     已编码     未编码     已编码
    N＝25，20kHz     1.2dB     6.1dB     0.1dB     5.0dB
    N＝39，40kHz     1.5     6.4     0.4     5.3
    N＝49，45kHz     1.3     6.2     0.2     5.1
    N＝25，50kHz     3.2     8.1     2.0     6.9
    N＝39，70kHz     3.3     8.2     2.1     7.0
    N＝49，80kHz     3.3     8.2     2.1     7.0
    N＝49，120kHz     5.4     10.3     4.1     9.0
PAM实施例已被设计成对其它服务的干扰最小。表4到表7示出了PAM实施例的调配对其它服务的影响。
表3示出了出现CSA环路4和6的自NEXT和PAM实施例的NEXT/FEXT时的HDSL的理论容限。从表3中可以看出，PAM实施例产生的干扰与HDSL干扰器的自NEXT产生的相同。利用上述的模拟方法计算这些容限。
                      表3HDSL理论容限
干扰/环路     CSA4     CSA6
49自NEXT     7.5dB     8.0dB
39图4实施例的US-N/DS-F     7.5dB     7.9dB
表4示出了出现自NEXT/FEXT时，PAM实施例的NEXT/FEXT的EC-DMTADSL下游的理论容限。(T1E1.4/95-137中描述的)分析假定根据T1.413传输PSD，无功率升起(-40dBm/Hz标称值)，4dB编码增益，格子编码(半比特星座(constellations))，对于下游传输使用载波7或以上。
                     表4EC(类别2)DMT-ADSL下游理论容限
    干扰/环路     CSA4     CSA6
    39HDSL NEXT     10.0dB     8.8dB
    39图4实施例的US-N/DS-F     9.4dB     8.3dB
    39自NEXT/FEXT     8.4dB     7.9dB
表5示出了出现自NEXT/FEXT时，PAM实施例的NEXT/FEXT和HDSL NEXT的FDM-DMT ADSL下游的理论容限。(类似于T1E1.4/95-137，但具有整数比特未编码星座的)分析根据T1.413假定传输PSD，无功率升起(-40dBm/Hz标称值)，2dB RS编码增益，无格子编码，对于下游传输使用载波40或以上。
                表5FDM(类别1)DMT-ADSL下游理论容限
    干扰/环路     CSA4     CSA6
    39HDSL NEXT     6.1dB     4.8dB
    39图4实施例的US-N/DS-F     5.3dB     4.3dB
    39自NEXT/FEXT     4.3dB     3.7dB
PAM实施例不是T1.413 ADSL上游的限制损害。这是因为PAM实施例的下游发送机的PSD在低于200KHz的所有频率下比HDSL来得低，所以从PAM实施例接收到的串扰比HDSL的串扰来得小。
表6示出了CAP/QAM 256UC RADSL(1.088k波特率，Req.SNR＝33.8dB)的计算的理论容限，对于各种干扰，在26AWG.(T1E1.4/96-170R1-表26中公开的6dB容限范围)的8100ft上无功率升起。利用上述的模拟方法，用根据表6的T1E1.4/96-170R1的传输PSD计算这些容限。
        表6CAP/QAM RADSL下游理论容限
干扰/环路 8100ft，26AWG
24HDSL NEXT 6.4dB
39图4实施例US-N/DS-F 6.2
39图4实施例US-N/DS-F 6.1
39自NEXT/FEXT 0.3
PAM实施例不是CAP/QAM RADSL上游的限制损害。这是因为PAM实施例的下游发送机的PSD在低于200KHz的所有频率上比HDSL低，从PAM实施例接收到的串扰比从HDSL服务接收的小。
因为PAM实施例的PSD在DSL带宽内的所有频率上都比DSL的小，所以PAM实施例的串扰对DSL的损害比自串扰来得小。
表7示出了PAM实施例和HDSL系统的自串扰和串扰两者中进入到T1系统的串扰噪声的计算功率。相邻组NEXT在所有频率上具有衰减10dB的串扰耦合功能。FEXT所用的线路长度为24 AWG的3000ft。如T1E1.4/97-107中描述的，成形噪声功率假设使用测得的15dB(3kft24wAG)环路的T1接收滤波器。
                       表7T1接收到的噪声功率
    干扰/环路     噪声功率     成形噪声功率
    49T1 NEXT(相邻组)     -39.9dBm     -38.3dBm
    49图4实施例US-NEXT     -39.9dBm     -45.5dBm
    49图4实施例DS-NEXT     -43.4dBm     -47.7dBm
    49HDSL NEXT     -43.1dBm     -49.8dBm
    49图4实施例US-N/DS-F     -39.5dBm     -45.1dBm
    49图4实施例DS-N/US-F     -41.8dBm     -46.5dBm
    49T1 FEXT/相邻的NEXT     -37.5dBm     -36.1dBm
49PAM实施例产生的NEXT和FEXT干扰起干扰作用的NEXT/FEXT功率比相同数量的T1服务起到的干扰作用要小。对测得的T1接收滤波器成形，甚至更确定了这种差别。因此，PAM实施例与T1服务对自已的干扰相比，是不干扰T1服务的。
因此，我已描述了一种在受干扰的双向媒介上进行信息通信的新颖的方法和装置。
虽然已结合其特定实施例描述了本发明，但是应当理解，其对于本技术领域的熟练人员来说是明显的另外的实施例、变化和应用都应包括在本发明的精神和范围内。虽然我已揭示了本发明的特定实施例，在所附权利要求范围内程序和结构细节上的各种变化以及属于通信技术中已提供了各种技术都是可能的，我预料到了这些情况。我并不想把所附权利要求的范围限制到这里提出的摘要或精确的描述。

Claims (20)

1、一种在受到干扰的双向媒介上以对称速率双向同时传输数据的方法，所述方法包含：
(1)在所述媒介上，以一个方向传输第一信号，所述数据调制第一多个载波，从而产生所述第一信号；
(2)在所述媒介上，以另一方向传输第二信号，所述数据调制第二多个载波，从而产生第二信号；以及
(3)在传输之前，至少对所述产生的信号中的通带进行频谱成形，这样，所述信号的多个通带以这样的方式部分重叠，即，由于在所述媒介上传输的同类信号引起的干扰产生的性能极限大于第一设计规范中的性能极限，而且，所述第一和第二信号和所述同类信号引起的干扰不会把在所述媒介上传输的不同服务区的性能极限减小到低于第二设计规范的性能极限。
2、一种在受到干扰的双向媒介上以对称的数据传输速率双向同时传输数据的方法，所述方法包含：
(1)在所述媒介上，以一个方向传输第一信号，所述数据调制一载波，从而产生所述第一信号；
(2)在所述媒介上，以另一方向传输第二信号，所述数据调制一载波，从而产生第二信号；以及
(3)在传输之前，对所述信号进行频谱成形，这样，所述信号的通带以这样的方式部分重叠，即，由于在所述媒介上传输的同类信号引起的干扰产生的性能极限大于第一设计规范中的性能极限，而且，所述第一和第二信号和所述同类信号引起的干扰不会把在所述媒介上传输的不同服务区的性能极限减小到低于第二设计规范的性能极限。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信号是通过以第一波特率调制第一载波而产生的；
所述第二信号是通过以第二波特率调制第二载波而产生的。
4.如权利要求1、2或3所述方法，其特征在于，还包含对所述信号进行回声消除的步骤。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一波特率的大小与所述第二波特率不同。
6、一种在受到干扰的双向媒介上以对称传输速率双向同时传输数据的装置，所述装置包含：
(1)第一收发机，包括回声消除器，在所述媒介上以一个方向传输包含载波的第一信号，所述第一信号由所述数据调制；
(2)第二收发机，包括回声消除器，在所述媒介上以另一个方向传输包含载波的第二信号，所述第二信号由所述数据调制；
所述收发机被构置成对所述信号进行频谱成形，并消除回声，这样，所述信号在部分重叠的通带上传输，所述通带以这样的方式重叠，即，由于在所述媒介上传输的同类信号引起的干扰产生的性能极限大于第一设计规范中的性能极限，而且，所述第一和第二信号和所述同类信号引起的干扰不会把在所述媒介上传输的不同服务区的性能极限减小到低于第二设计规范的性能极限。
7、一种在受到干扰的双向媒介上以对称速率双向同时进行数据通信的装置，所述装置包含：
(1)第一收发机，包括回声消除器，在所述媒介上以一个方向传输第一信号，其中所述第一信号由以所述对称速率的第一数据流调制第一多个载波产生的；
(2)第二收发机，包括回声消除器，在所述媒介上以另一个方向传输第二信号，其中所述第二信号由以所述对称速率的第二数据流调制第二多个载波产生的；
所述收发机被构置成在传输之前对所述信号进行频谱成形，这样，所述信号的多个通带以这样的方式部分重叠，即，由于在所述媒介上传输的同类信号引起的干扰产生的性能极限大于第一设计规范中的性能极限，而且，所述第一和第二信号和所述同类信号引起的干扰不会把在所述媒介上传输的不同服务区的性能极限减小到低于第二设计规范的性能极限。
8、如权利要求6所述的装置，其特征在于，每个所述收发机还包含信道编码器、前置均衡器、线路编码器、接收机前端、自适应前向馈送均衡器以及判定装置。
9、一种在受到进和出串扰双绞铜线电缆中的双绞铜线上以对称速率双向同时进行数据通信的方法，其中所述双绞铜线与所述电缆上的另一对双绞铜线相耦接，所述方法包含：
在所述双绞铜线上，以一个方向传输第一信号，其中所述第一信号是由所述第一数据流以所述对称速率调制第一多个载波产生的；
在所述双绞铜线上，以另一个方向传输第二信号，其中所述第二信号是由所述第二数据流以所述对称速率调制第二多个载波产生的；以及
在传输之前，对所述信号进行频谱成形，这样，所述信号的通带以这样的方式部分重叠，即，由于在所述媒介上传输的同类信号引起的干扰产生的性能极限大于第一设计规范中的性能极限，而且，所述第一和第二信号和所述同类信号引起的干扰不会把在所述媒介上传输的不同服务区的性能极限减小到低于第二设计规范的性能极限。
10、一种在受到进和出串扰电缆中的双绞铜线上以对称速率双向同时进行数据通信的方法，其中所述双绞铜线与所述电缆上的另一对双绞铜线相耦接，所述方法包含：
在所述双绞铜线上，以一个方向传输第一信号，其中所述第一信号是由所述第一数据流以所述对称速率调制第一载波产生的；
在所述双绞铜线上，以另一个方向传输第二信号，其中所述第二信号是由所述第二数据流以所述对称速率调制第二载波产生的；以及
在传输之前，对所述信号进行频谱成形，这样，所述信号的通带以这样的方式部分重叠，即，由于在所述媒介上传输的同类信号引起的干扰产生的性能极限大于第一设计规范中的性能极限，而且，所述第一和第二信号和所述同类信号引起的干扰不会把在所述媒介上传输的不同服务区的性能极限减小到低于第二设计规范的性能极限。
11、一种利用脉冲幅度调制和回声消除，以在受到干扰的双向媒介上以对称传输速率双向同时传输数据的装置，所述装置包含：
(1)第一收发机，包括回声消除器，在所述媒介上以一个方向传输数据；
(2)第二收发机，包括回声消除器，在所述媒介上以另一个方向传输数据；
所述收发机被构置成对在所述媒介的传输进行频谱成形，并消除回声，这样，所述信号在部分重叠的通带上传输，所述通带以这样的方式重叠，即，由于在所述媒介上传输的同类信号引起的干扰产生的性能极限大于第一设计规范中的性能极限，而且，所述第一和第二信号和所述同类信号引起的干扰不会把在所述媒介上传输的不同服务区的性能极限减小到低于第二设计规范的性能极限。
12、如权利要求1、2、5、9或10所述的方法，其特征于，所述频谱成形包含在所述方向上以不同的功率传输所述信号。
13、一种在受到进和出串扰电缆中的双绞铜线上以对称速率双向同时进行数据通信的装置，其中所述双绞铜线与所述电缆上的另一对双绞铜线相耦接，所述装置包含：
(1)第一收发机，包括回声消除器，在所述双绞铜线上，以一个方向传输第一信号，其中所述第一信号是由所述第一数据流以所述对称速率调制第一载波产生的；
(2)第二收发机，包括回声消除器，在所述双绞铜线上，以另一个方向传输第二信号，其中所述第二信号是由所述第二数据流以所述对称速率调制第二载波产生的；
所述收机机被构置成对所述信号消除回声和进行频谱成形，这样，所述信号在部分重叠的通带上进行传输，所述通带以这样的方式部分重叠，即，由于在所述媒介上传输的同类信号引起的干扰产生的性能极限大于第一设计规范中的性能极限，而且，所述第一和第二信号和所述同类信号引起的干扰不会把在所述媒介上传输的不同服务区的性能极限减小到低于第二设计规范的性能极限。
14、一种在受到进和出串扰双绞铜线电缆中的双绞铜线上以对称速率双向同时进行数据通信的装置，其中所述双绞铜线与所述电缆上的另一对双绞铜线相耦接，所述装置包含：
(1)第一收发机，包括回声消除器，在所述双绞铜线上，以一个方向传输第一信号，其中所述第一信号是由所述第一数据流以所述对称速率调制第一多个载波产生的；
(2)第二收发机，包括回声消除器，在所述双绞铜线上，以另一个方向传输第二信号，其中所述第二信号是由所述第二数据流以所述对称速率调制第二多个载波产生的；
所述收发机被构置成，在传输之前，对所述信号进行频谱成形，这样，所述信号的通带以这样的方式部分重叠，即，由于在所述媒介上传输的同类信号引起的干扰产生的性能极限大于第一设计规范中的性能极限，而且，所述第一和第二信号和所述同类信号引起的干扰不会把在所述媒介上传输的不同服务区的性能极限减小到低于第二设计规范的性能极限。
15、如权利要求3所述方法，其特征在于，所述第一波特率等于所述第二波特率。
16、如权利要求6、11、13、14或7所述的装置，其特征在于，所述频谱成形的信号至少包括一个频谱成形的抑止带、一个频谱成形的通带和一个频谱成形的过渡带。
17、如权利要地注6、11、13、14或7所述的装置，其特征在于，所述频谱成形的信号在所述方向上以不同的传输功率传输。
18、如权利要求1、2、3、9或10所述的方法，其特征在于，所述第一设计规范中的所述性能极限是根据在所述媒介上传输的所述不同服务引起的干扰电平确定的。
19、如权利要求1、2、3、9或10所述的方法，其特征在于，所述交换步骤是在检测到干扰电平直过预定阀值电平时自动进行的。
20、如权利要求7所述装置，其特征在于，所述信号是离散多音调调制信号。
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