DE10009767A1 - Interpolations-Filterschaltung - Google Patents

Interpolations-Filterschaltung

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Abstract

Interpolations-Filterschaltung für eine digitale Kommunikationsvorrichtung zur Filterung und Taktratenkonversion eines von einer Datenquelle mit einer Symboltakt-Datenrate empfangenen digitalen Eingangssignals mit: DOLLAR A (a) einem FIR-Filter (4), das das mit der Symboltakt-Datenrate empfangene digitale Eingangssignal derart filtert, dass der spektrale Leistungsdichtenverlauf des von der Interpolations-Filterschaltung (1) abgegebenen gefilterten digitalen Ausgangssignals im Durchlaß-Frequenzbereich der Interpolations-Filterschaltung im wesentlichen mit einem vorgegebenen Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte PSD¶Soll¶ übereinstimmt; DOLLAR A (b) einem dem FIR-Filter (4) nachgeschalteten Umtastfilter (6) zur Erhöhung der Taktdatenrate des durch das FIR-Filter (4) gefilterten digitalen Eingangssignals; DOLLAR A und mit DOLLAR A (c) einem dem Umtastfilter nachgeschalteten IIR-Filter (8), das das von dem Umtastfilter (6) abgegebene, umgetastete digitale Signal derart filtert, dass der spektrale Leistungsdichtenverlauf des von der Interpolations-Filterschaltung abgegebenen gefilterten digitalen Ausgangssignals im Grenz-Frequenzbereich der Interpolations-Filterschaltung (1) im wesentlichen mit dem vorgegebenen Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte PSD¶Soll¶ übereinstimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Interpolations-Filterschaltung für eine digitale Kommunikationsvorrichtung, insbesondere ei­ nen DSL-Transceiver.
Ein DSL-Transceiver ist eine Sende-/Empfangseinrichtung für ein digitales Kommunikationsnetzwerk zur Übertragung von Da­ ten und Sprache. Beim DSL-Verfahren (DSL: Digital Subscriber Line) werden die analogen verdrillten Zweidrahtleitungen im Anschlußbereich analoger Netze ausgenutzt. Dabei bilden die verdrillten Zweidrahtleitungen eine analoge Übertragungs­ strecke zur Datenübertragung.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Kommunikations­ vorrichtung, die digitale Signale über eine analoge Übertra­ gungsstrecke zu einer weiteren (nicht gezeigten) Kommunikati­ onsvorrichtung überträgt. Dabei enthält die Kommunikations­ vorrichtung eine Datenquelle zur Generierung der zu übertra­ genden digitalen Daten, die mit einer Symboltakt-Datenrate bzw. Datensymbolfrequenz fsymb an eine Schaltung zur Filterung und Taktratenkonversion abgegeben werden. Anschließend werden die gefilterten Daten durch einen Digital-/Analogwandler zur Abgabe an die analoge Übertragungsstrecke gewandelt. Die an die analoge Übertragungsstrecke abgegebenen Daten müssen ei­ nem Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte genügen, der durch den Übertragungsstandard festgelegt wird.
Fig. 2 zeigt den Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte PSD (PSD: Power Spectral Density), wie er beispielsweise bei dem DSL-Übertragungsverfahren vorgegeben ist. Der Soll- Leistungsdichtenverlauf umfasst im wesentlichen zwei Berei­ che, nämlich einen Durchlaß-Frequenzbereich, bei dem die spektrale Leistungsdichte PSD konstant ist, und einen Grenz­ frequenz-Bereich, bei dem die spektrale Leistungsdichte mit einer bestimmten Flankensteilheit abfällt. Die 3-Dezibel- Grenzfrequenz beträgt dabei im allgemeinen die halbe Symbol­ taktfrequenz fsymb/2.
Das von der Datenquelle abgegebene digitale Datensignal wird durch die Schaltung zur Filterung und Taktratenkonversion, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, bei der herkömmlichen Kom­ munikationsvorrichtung derart gefiltert, dass der Verlauf des am Digital-/Analogwandler abgegebenen analogen Ausgangs­ signals möglichst weitgehend mit dem Sollverlauf der spektra­ len Leistungsdichte PSD übereinstimmt. Ferner erfolgt eine Überabtastung des von der Datenquelle abgegebenen Digitalsi­ gnals auf die hohe Abtastfrequenz des Digital- /Analogwandlers. Bei dem Digital-/Analogwandler kann es sich beispielsweise um einen sogenannten Delta-Sigma-Digital- /Analogwandler handeln. Die Überabtastrate OSR (OSR: Over Sampling Rate) ist dabei einprogrammierbar.
Fig. 3 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Schaltung zur Filte­ rung und Taktratenkonversion bei der konventionellen Kommuni­ kationsvorrichtung.
Das von der Datenquelle abgegebene digitale Eingangssignal wird zunächst einem Resampling- bzw. Umtastfilter zugeführt. Das Umtastfilter ist entweder ein Halteglied bzw. eine Repeater-Schaltung oder eine sogenannte Nullstopfungs-Schal­ tung. Durch das am Eingang gelegene Umtastfilter wird die Symboltakt-Datenrate angepaßt. Dem ersten Umtastfilter ist ein FIR-Filter nachgeschaltet (FIR: Finite Impulse Response). FIR-Filter sind nicht-rekursive Filter bzw. Transversalfil­ ter, deren Impulsantwort eine endliche Länge besitzt. Das FIR-Filter dient der Pulsformung und stellt die spektrale Leistungsdichte PSD des durch den Digital-/Analogwandler ab­ gegebenen Analogsignals entsprechend dem in Fig. 2 darge­ stellten Soll-Leistungsdichtenverlauf ein. Dem FIR-Filter ist ein weiteres Umtast- bzw. Resampling-Filter in Reihe nachge­ schaltet. Das zweite Umtastfilter führt eine Umtastung auf die Abtastfrequenz des nachgeschalteten Digital-/Analog­ wandlers durch. Die hohe Abtastfrequenz des nachgeschalteten Digital-/Analogwandlers gewährleistet ein geringes Wandler­ rauschen und eine ausreichende Echosignalunterdrückung.
Das zweite Umtastfilter beinhaltet ein Kammfilter zur weite­ ren Impulsformung. Das Kamm-Impulsformungsfilter stellt die Flankensteilheit im Grenzfrequenz-Bereich des spektralen Lei­ stungsdichtenverlaufs ein und dient der Bandbegrenzung, wobei Spiegelfrequenzbänder unterdrückt werden. Das von dem Um­ tastfilter abgegebene gefilterte digitale Ausgangssignal wird am Ausgang A an den Digital-/Analogwandler zur Umwandlung in das analoge Ausgangssignal abgegeben.
Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung zur Filterung und Taktraten­ konversion nach dem Stand der Technik, die bei der herkömmli­ chen Kommunikationsvorrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, eingesetzt wird, hat den Nachteil, dass das FIR- Impulsformungsfilter als Eingangssignal ein digitales Daten­ signal mit einer vergleichsweise hohen Datenrate erhält.
fdat = W × fsymb
wobei W typischerweise vier beträgt.
Das FIR-Filter muß daher die Filterung bei einer großen Takt­ frequenz durchführen, um den in Fig. 2 dargestellten Soll- Leistungsdichtenverlauf des analogen Ausgangssignals zu ge­ währleisten. Aufgrund der großen Dateneingangsfrequenz muß die Übertragungsfunktion des FIR-Filters eine vergleichsweise hohe Anzahl von Filterkoeffizienten F beinhalten, damit der Soll-Leistungsdichtenverlauf PSD in Fig. 2 erreicht werden kann. Die hohe Anzahl von Filterkoeffizienten F entspricht einer hohen Anzahl von Multiplizierern, Addierern sowie Ver­ zögerungsgliedern, aus denen das FIR-Filter aufgebaut ist. Mit zunehmender Anzahl von Filterkoeffizienten des FIR- Filters nimmt der schaltungstechnische Aufwand zu. Dies führt letztendlich zu einem höheren Chipflächenverbrauch des FIR- Filters und somit zu höheren Herstellungskosten. Darüber hin­ aus nimmt der Leistungsverbrauch des FIR-Filters ebenfalls mit zunehmender Anzahl von Filterkoeffizienten des FIR- Filters zu.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine In­ terpolations-Filterschaltung zur Formung des spektralen Lei­ stungsdichtenverlaufs des analogen Ausgangssignals zu schaf­ fen, bei der die Filterung mit einem minimalen schaltungs­ technischen Aufwand erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Interpolations- Filterschaltung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merk­ malen gelöst.
Die Erfindung schafft eine Interpolations-Filterschaltung für eine digitale Kommunikationsvorrichtung zur Filterung und Taktratenkonversion eines von einer Datenquelle mit einer Symboltakt-Datenrate empfangenen digitalen Eingangssignals mit
einem FIR-Filter, das das mit der Symboltakt-Datenrate emp­ fangene digitale Eingangssignal derart filtert, dass der spektrale Leistungsdichtenverlauf des von der Interpolations- Filterschaltung abgegebenen gefilterten digitalen Ausgangs­ signals im Durchlaß-Frequenzbereich der Interpolations- Filterschaltung im wesentlichen mit einem vorgegebenen Soll­ verlauf der spektralen Leistungsdichte übereinstimmt,
einem dem FIR-Filter nachgeschalteten Umtastfilter zur Erhö­ hung der Taktdatenrate des durch das FIR-Filter gefilterten digitalen Eingangssignals, und mit
einem dem Umtastfilter nachgeschalteten IIR-Filter, das das von dem Umtastfilter abgegebene, umgetastete digitale Signal derart filtert, dass der Verlauf der spektralen Leistungs­ dichte des von der Interpolations-Filterschaltung abgegebenen gefilterten digitalen Ausgangssignals im Grenzfrequenz- Bereich der Interpolations-Filterschaltung im wesentlichen mit dem vorgegebenen Sollverlauf der spektralen Leistungs­ dichte übereinstimmt.
Bei dem FIR-Filter handelt es sich vorzugsweise um ein FIR- Filter zweiter Ordnung.
Das FIR-Filter weist vorzugsweise ein erstes Verzögerungs­ glied auf, das über eine Datenleitung mit einem zweiten Ver­ zögerungsglied in Reihe geschaltet ist.
Dabei enthält das FIR-Filter vorzugsweise einen Multiplizie­ rer, der das von dem ersten Verzögerungsglied abgegebene Da­ tensignal mit einem Filterkoeffizienten multipliziert.
Der Filterkoeffizient weist vorzugsweise einen Wert auf, der kleiner als ein Wert -1 ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das FIR-Filter eine Summationsschaltung, die das am Eingang des ersten Verzögerungsgliedes anliegende digitale Eingangs­ signal, das von dem Multiplizierer abgegebene, mit dem Fil­ terkoeffizienten multiplizierte Datensignal und das von dem zweiten Verzögerungsglied abgegebene Datensignal zur Abgabe an das dem FIR-Filter nachgeschaltete Umtastfilter aufsum­ miert.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der in dem FIR-Filter enthaltene Multiplizierer ebenfalls ein Schie­ beregister, wobei der Filterkoeffizient auf einen Wert F = -2n einstellbar ist, wobei n durch die Anzahl der Schie­ beoperationen in dem Schieberegister bestimmt wird.
Das IIR-Filter ist vorzugsweise ein Filter solcher Ordnung, dass die Flankensteilheit des Umtastfilters in Kombination mit dem IIR-Filter der Flankensteilheit des vorgegebenen Sollverlaufs der spektralen Leistungsdichte PSDSOLL ent­ spricht.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das IIR- Filter ein Wellen-Digitalfilter.
Die digitale Kommunikationsvorrichtung ist vorzugsweise ein DSL-Transceiver.
Das Umtastfilter tastet die Taktdatenrate vorzugsweise mit einer einstellbaren Übertastrate ab.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das Um­ tastfilter ein Halteglied.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Um­ tastfilter eine Null-Stopfungsschaltung.
Das Umtastfilter erhält dabei vorzugsweise ein Interpolati­ onsfilter.
Der Interpolations-Filterschaltung ist vorzugsweise ein Digi­ tal-/Analogwandler nachgeschaltet, der das gefilterte digita­ le Ausgangssignal mit einer hohen Taktdatenrate in ein analo­ ges Übertragungssignal umwandelt, das im wesentlichen den vorgegebenen Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte auf­ weist.
Bei dem Digital-/Analogwandler handelt es sich bei einer be­ sonders bevorzugten Ausführungsform um einen Delta-Sigma- Digital-/Analogwandler.
Dem Digital-/Analogwandler ist bei einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform ein Anti-Alias-Filter nachgeschaltet.
Im weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen der erfin­ dungsgemäßen Interpolations-Filterschaltung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesent­ licher Merkmale beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine herkömmliche Kommunikationsvorrichtung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 den spektralen Leistungsdichtenverlauf des von der Kommunikationsvorrichtung abgegebenen analogen Ausgangs­ signals;
Fig. 3 eine Schaltung zur Filterung und Taktratenkonversion innerhalb der herkömmlichen Kommunikationsvorrichtung nach dem Stand der Technik;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Interpola­ tions-Filterschaltung;
Fig. 5 eine besonders bevorzugte Ausführungsform des in der erfindungsgemäßen Interpolations-Filterschaltung enthaltenen FIR-Filters;
Fig. 6 eine besonders bevorzugte Ausführungsform des in der erfindungsgemäßen Interpolations-Filterschaltung enthaltenen IIR-Filters.
Fig. 4 zeigt eine Interpolations-Filterschaltung 1 für eine digitale Kommunikationsvorrichtung. Die Interpolations- Filterschaltung 1 weist einen digitalen Dateneingang 2 auf, über den sie ein digitales Eingangssignal mit einer Symbol­ takt-Datenrate von einer Datenquelle erhält. Der digitale Da­ tensignaleingang 2 ist über eine Leitung 3 mit einem FIR- Filter 4 verbunden, das das mit der Symboltakt-Datenrate am digitalen Signaleingang 2 empfangene digitale Eingangssignal derart filtert, dass der spektrale Leistungsdichtenverlauf PSD des von der Interpolations-Filterschaltung 1 abgegebenen gefilterten digitalen Ausgangssignals im Durchlass- Frequenzbereich der Interpolations-Filterschaltung im wesentlichen mit einem vorgegebenen spektralen Soll- Leistungsdichtenverlauf PSDSoll übereinstimmt. Das FIR-Filter gibt über eine Datensignalleitung 5 das gefil­ terte digitale Eingangssignal an ein nachgeschaltetes Um­ tastfilter 6 ab. Das Umtastfilter bzw. Resampling-Filter er­ höht die Taktdatenrate des von dem FIR-Filter 4 abgegebenen digitalen Signals.
Das von dem Umtastfilter 6 gefilterte Signal mit erhöhter Taktdatenrate wird über eine Leitung 7 an ein IIR-Filter 8 abgegeben. Das IIR-Filter ist ein rekursives Filter (IIR: In­ finite Impulse Response), dessen Impulsantwort (im allgemei­ nen) unendlich viele von null verschiedene Abtastwerte auf­ weist. Das durch das IIR-Filter 8 gefilterte digitale Signal wird über eine Datenleitung 9 an den Ausgang 10 der Interpo­ lations-Filterschaltung 1 abgegeben. Der Ausgang 10 der In­ terpolations-Filterschaltung 1 ist mit einem Digital- /Analogwandler der Kommunikationsvorrichtung verbunden, wobei der Digital-/Analogwandler das abgegebene digitale Ausgangs­ signal der Interpolations-Filterschaltung in ein analoges Ausgangssignal umwandelt, dessen Leistungsdichteverlauf PSD weitgehend dem in Fig. 2 dargestellten Soll-Leistungsdichte­ verlauf PSDSoll entspricht.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Interpolations-Filterschal­ tung 1 übernimmt das FIR-Filter 4 die Formung des spektralen Leistungsdichteverlaufs im Durchlaß-Frequenzbereich der In­ terpolations-Filterschaltung, d. h. in einem Bereich, bei dem der Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte im wesentli­ chen konstant ist. Demgegenüber übernimmt das IIR-Filter 8 die Formung des spektralen Leistungsdichteverlaufs des von der Interpolations-Filterschaltung 1 abgegebenen gefilterten digitalen Ausgangssignals im Grenz-Frequenzbereich der Inter­ polations-Filterschaltung 1, d. h. in einem Bereich, bei dem der Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte mit einer be­ stimmten Flankensteilheit abfällt. Durch diese Aufgabentei­ lung können sowohl das FIR-Filter 4 als auch das IIR-Filter 8 mit sehr geringem schaltungstechnischen Aufwand ausgeführt werden. Die Filterordnung des FIR-Filters 4 kann dabei bis auf eine sehr geringe Filterordnung vom Grad 2 reduziert wer­ den. Die Filterordnung des IIR-Filters 8 wird dabei durch die gewünschte Flankensteilheit des Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte PSDSOLL bestimmt. Das IIR-Filter 8 ist dabei vorzugsweise ein Wellen-Digitalfilter WDF (Wave Digital Fil­ ter).
Das Umtastfilter 6 bzw. Resampling-Filter führt eine Umta­ stung des von dem FIR-Filter 4 abgegebenen digitalen Datensi­ gnals durch, um die relativ hohe Abtastfrequenz des nachge­ schalteten Digital-/Analogwandlers zu erreichen. Der nachge­ schaltete Digital-/Analogwandler ist dabei vorzugsweise ein Delta-Sigma-Digital-/Analogwandler mit einer vergleichsweise hohen Abtastfrequenz, die ein geringes Wandlerrauschen und eine ausreichende Echosignalunterdrückung sicherstellt.
Das FIR-Filter 4 erhält über die Leitung 3 direkt das am di­ gitalen Signaleingang 2 anliegende digitale Eingangssignal, das die Symboltakt-Datenrate fsymb besitzt. Die Symboltakt- Datenrate des empfangenen digitalen Eingangssignals, das an der Leitung 3 anliegt, ist relativ gering, so dass die Anzahl der notwendigen Filterkoeffizienten F des FIR-Filters 4 zur Formung des spektralen Leistungsdichteverlaufs ebenfalls ge­ ring ist. Darüber hinaus muß die FIR-Filterschaltung 4 ledig­ lich die spektrale Leistungsdichte-Verlaufformung über den Durchlaß-Frequenzbereich der Interpolations-Filterschaltung, d. h. im Bereich eines relativ konstanten Leistungsdichtever­ laufs übernehmen. Das FIR-Filter 4 weist daher eine sehr ge­ ringe schaltungstechnische Komplexität auf.
Fig. 5 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines in der erfindungsgemäßen Interpolations-Filterschaltung 1 enthaltenen FIR-Filters 4 dar. Wie man aus Fig. 5 erkennen kann, handelt es sich bei dem FIR-Filter 4 um ein Filter zweiter Ordnung mit zwei Verzögerungsgliedern. Das FIR-Filter 4 besitzt einen digitalen Signaleingang 11, an dem das digi­ tale Eingangssignal anliegt. Der Signaleingang 11 des FIR- Filters 4 ist über eine interne Signalleitung 12 mit einem ersten Verzögerungsglied 13 verbunden, das über eine Daten­ leitung 14 mit einem zweiten Verzögerungsglied 15 in Reihe geschaltet ist. An einem Abzweigungsknoten 16 ist die Daten­ leitung 12 über eine Leitung 17 mit einem ersten Eingang 18 einer Summenschaltung 19 verbunden. Der Ausgang des zweiten Verzögerungsgliedes 15 ist über eine Leitung 20 ebenfalls di­ rekt mit einem zweiten Eingang 21 der Summenschaltung 19 ver­ bunden.
Das FIR-Filter 4 weist einen Multiplizierer 22 auf, der das von dem ersten Verzögerungsglied 13 abgegebene digitale Da­ tensignal mit einem Filterkoeffizienten C2 multipliziert. Hierzu ist der Multiplizierer 22 eingangsseitig über eine Leitung 23 an einen Abzweigungsknoten 24 mit der Verbindungs­ leitung 14 zwischen den beiden Verzögerungsgliedern 13, 15 angeschlossen, und ausgangsseitig über eine Leitung 24 an ei­ nen dritten Eingang 25 der Summierschaltung 19 angeschlossen.
Die Summierschaltung 19 summiert die in ihren Signaleingängen 18, 21, 25 anliegenden Eingangssignale auf und gibt das auf­ summierte digitale Datensignal über eine Leitung 26 an einen Ausgang 27 des FIR-Filters 4 ab. Der Ausgang 27 des FIR- Filters 4 ist über eine Leitung 5 mit dem nachgeschalteten Umtastfilter 6 verbunden.
Der Eingang des ersten Verzögerungsgliedes 13 ist über eine Leitung 17 direkt mit dem ersten Eingang der Summationsschal­ tung 19 verbunden, und der Ausgang des zweiten Verzögerungs­ gliedes 15 ist über eine Leitung 20 direkt mit dem zweiten Eingang 21 der Summationsschaltung 19 verbunden, so dass die beiden Filterkoeffizienten C1 und C3 des FIR-Filters 4 den Wert 1 haben.
Der zweite Filterkoeffizient C2 wird durch den Multiplizierer 22 eingestellt und weist vorzugsweise einen Wert auf, der kleiner ist als der Wert F = -1.
Es gilt daher:
C1 = 1
C2 < -1
C3 = 1
Allgemein gilt:
C1 = C3
C2 ≦ -C1
C2 ≦ -C3
Der Multiplizierer 22 ist vorzugsweise als ein Schieberegi­ ster aufgebaut, wobei der Filterkoeffizient C2 entsprechend einstellbar ist:
C2 = -2noder
C1 = +2n, C3 = +2n mit C2 = -1
wobei n die Anzahl der Schiebeoperationen (shift left) in dem als Schieberegister aufgebauten Multiplizierer 22 darstellt.
Fig. 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des in der er­ findungsgemäßen Interpolations-Filterschaltung 1 enthaltenen rekursiven IIR-Filters 8. Bei der in Fig. 2 gezeigten bevor­ zugten Ausführungsform ist das IIR-Filter 8 ebenfalls ein Filter zweiter Ordnung. Das IIR-Filter erhält über einen Si­ gnaleingang 28 das über die Datenleitung 7 von dem Umtastfil­ ter 6 abgegebene umgetastete digitale Signal. Der Signalein­ gang 28 ist über eine Leitung 29 mit einer Summenschaltung 30 verbunden. Die Summenschaltung 30 ist über eine Leitung 31 an ein erstes Verzögerungsglied 32 geschaltet. Das erste Verzö­ gerungsglied 32 ist ausgangsseitig über eine Verbindungslei­ tung 33 an den Eingang eines zweiten Verzögerungsgliedes 34 geschaltet. Der Ausgang des zweiten Verzögerungsgliedes 34 ist über eine Leitung 35 mit einem Ausgang 36 des rekursiven IIR-Filters 8 verbunden. Dieser Signalausgang 36 des IIR- Filters 8 liegt über die Signalleitung 9 an dem Digital- /Analogwandler an. Das IIR-Filter 8 koppelt über eine Rücc­ koppelleitung 37 das an der Leitung 33 anliegende Digitalsi­ gnal an die Summationsschaltung 30 zurück. Dabei ist in die Rückkoppelleitung 34 ein Multiplizierer. 38 geschaltet, dessen Verstärkung einem Filterkoeffizienten des IIR-Filters ent­ spricht. Das an der Leitung 35 anliegende Ausgangssignal des IIR-Filters 8 wird über eine weitere Rückkoppelleitung 39 ebenfalls an die Summationsschaltung 30 zurückgekoppelt, wo­ bei in der Rückkoppelleitung 39 der Multiplizierer 40 vorge­ sehen ist. Der Multiplizierer 40 multipliziert das an der Leitung 35 anliegende digitale Ausgangssignal entsprechend einem weiteren Filterkoeffizienten des IIR-Filters 8.
Das IIR-Filter 8 ist bei einer besonders bevorzugten Ausfüh­ rungsform ein Wellen-Digitalfilter. Das Wellen-Digitalfilter WDF kann dabei derart programmiert werden, dass es typischen Filterverläufen, wie Butterworth-Filter, Chebyshev-Filter, inverses Chebyshev-Filter oder elliptischem Filter oder be­ liebig vorgebaren Filterverläufer genügt. Ein als WDF-Filter aufgebautes rekursives IIR-Filter zeichnet sich durch unbe­ dingte Stabilität aus. Dabei lassen sich die Filterkoeffizi­ enten anstelle von Mulitiplizierern durch eine schaltungs­ technische Kombination aus Schieberegistern und Addieren auf­ bauen, wodurch Rechenzeit erspart wird.
In Fig. 1 dargestellte Interpolations-Filterschaltung 1 ist dreistufig aufgebaut und enthält das FIR-Filter 4, das Um­ tastfilter 6 sowie das IIR-Filter 8. Bei dem FIR-Filter 4 und handelt es sich vorzugsweise um ein Filter zweiter Ordnung, d. h. um ein Filter, das mit sehr geringem schaltungstechni­ schen Aufwand aufgebaut werden können. Aufgrund der niedrigen Symboltakt-Datenrate am Eingang 11 des FIR-Filters 4 kann der Multiplizierer 22 innerhalb des FIR-Filters 4 unter relativ geringer Geschwindigkeit arbeiten, wodurch der schaltungs­ technische Aufwand weiter verringert wird. Durch die geringe Anzahl der Verzögerungsglieder und der Multiplizierer sowie durch die Verwendung von Schieberegistern anstatt von Multi­ plizierern innerhalb des FIR-Filters 4 und des IIR-Filters 8 wird der Chipflächenverbrauch bei einer. Integration der In­ terpolatians-Filterschaltung auf einem Halbleiterchip stark herabgesetzt und somit die Herstellungskosten ebenfalls stark gesenkt. Darüber hinaus ist der Stromverbrauch der erfin­ dungsgemäßen Interpolations-Filterschaltung aufgrund der ge­ ringen Anzahl von notwendigen Schaltungsbauelementen gering.

Claims (17)

1. Interpolations-Filterschaltung für eine digitale Kommuni­ kationsvorrichtung zur Filterung und Taktratenkonversion ei­ nes von einer Datenquelle mit einer Symboltakt-Datenrate emp­ fangenen digitalen Eingangssignals mit:
  • a) einem FIR-Filter (4), das das mit der Symboltakt- Datenrate empfangene digitale Eingangssignal derart filtert, dass der spektrale Leistungsdichtenverlauf des von der Inter­ polations-Filterschaltung (1) abgegebenen gefilterten digita­ len Ausgangssignals im Durchlaß-Frequenzbereich der Interpo­ lations-Filterschaltung (1) im wesentlichen mit einem vorge­ gebenen spektralen Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte PSDSoll übereinstimmt;
  • b) einem dem FIR-Filter (4) nachgeschalteten Umtastfilter (6) zur Erhöhung der Taktdatenrate des durch das FIR-Filter (4) gefilterten digitalen Eingangssignals;
und mit
  • a) einem dem Umtastfilter nachgeschalteten IIR-Filter (8), das das von dem Umtastfilter (6) abgegebene, umgetastete di­ gitale Signal derart filtert, dass der spektrale Leistungs­ dichtenverlauf des von der Interpolations-Filterschaltung ab­ gegebenen gefilterten digitalen Ausgangssignals im Grenzfre­ quenz-Bereich der Interpolations-Filterschaltung (1) im we­ sentlichen mit dem vorgegebenen Sollverlauf der spektralen Leistungsdichte PSDSoll übereinstimmt.
2. Interpolations-Filterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das FIR-Filter (4) ein FIR-Filter zweiter Ordnung ist.
3. Interpolations-Filterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das FIR-Filter ein erstes Verzögerungsglied (13) auf­ weist, das über eine Datenleitung (14) mit einem zweiten Ver­ zögerungsglied (15) in eine Kette geschaltet ist.
4. Interpolations-Filterschaltung nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das FIR-Filter (4) einen ersten Multiplizierer, der das erhaltene Datensignal mit einem erstem Filterkoeffizienten C1 multipliziert, einen Multiplizierer (22), der das von dem er­ sten Verzögerungsglied (13) abgegebene digitale Datensignal mit einem zweiten Filterkoeffizienten C2 multipliziert und einen dritten Multiplizierer aufweist, der das von dem zwei­ ten Verzögerungsglied (15) abgegebene digitale Datensignal mit einem dritten Filterkoeffizienten C3 multipliziert.
5. Interpolations-Filterschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Filterkoeffizient C2 kleiner oder gleich zu dem negativen ersten Filterkoeffizienten ist (C2 ≦ -C1).
6. Interpolations-Filterschaltung nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das FIR-Filter (4) eine Summationsschaltung (19) ent­ hält, die das am Eingang des ersten Verzögerungsgliedes (13) anliegende mit dem ersten Filterkoeffizienten C1 multipli­ zierte digitale Eingangssignal, das von dem Multiplizierer (22) abgegebene, mit dem zweiten Filterkoeffizienten (C2) multiplizierte Datensignal und das von dem zweiten Verzöge­ rungsglied (15) und mit dem dritten Filterkoeffizienten C3 multiplizierte abgegebene Datensignal aufsummiert.
7. Interpolations-Filterschaltung nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Multiplizierer (22) durch ein Schieberegister realisiert ist, wobei der Filterkoeffizient (C2) auf einen Filterkoeffizientenwert C2 = -2n einstellbar ist, wobei n die Anzahl der Schiebeoperationen in dem Schieberegister ist.
8. Interpolations-Filterschaltung nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das IIR-Filter (8) ein Filter solcher Ordnung ist, dass
9. Interpolations-Filterschaltung nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das IIR-Filter (8) ein Wellen-Digitalfilter ist.
10. Interpolations-Filterschaltung nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Kommunikationsvorrichtung ein DSL- Transceiver ist.
11. Interpolations-Filterschaltung nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umtastfilter (6) das anliegende Datensignal mit ei­ ner einstellbaren Überabtastrate abtastet.
12. Interpolations-Filterschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umtastfilter (6) ein Halteglied ist.
13. Interpolations-Filterschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umtastfilter (6) eine Nullstopfungs-Schaltung ist.
14. Interpolations-Filterschaltung nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umtastfilter (6) ein Interpolationsfilter enthält.
15. Interpolations-Filterschaltung nach einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Interpolations-Filterschaltung (1) ein Digital- /Analogwandler nachgeschaltet ist, der das gefilterte digita­ le Ausgangssignal mit einer hohen Taktdatenrate in ein analo­ ges Datensignal umwandelt.
16. Interpolations-Filterschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Digital-/Analogwandler ein Delta-Sigma-Digital- /Analogwandler ist.
17. Interpolations-Filterschaltung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Digital-/Analogwandler ein Anti-Alias-Filter nachge­ schaltet ist.
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