DE10129328A1 - Method for transmitting an analog data stream and circuit arrangement - Google Patents

Method for transmitting an analog data stream and circuit arrangement

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Abstract

The invention relates to a method for transmitting an analog data flow (101). According to said method, transients are compensated when the analog data flow is received, by transforming the analog data flow (101) into a digital data flow (103) by scanning the analog data flow (101) in an analog-digital converter (104), the digital data flow is then equalised in the temporal region in an equalisation device (105), the equalised digital data flow (106) is decimated in a decimation device (107) in order to obtain a decimated equalised digital data flow (109), the temporal region is transformed into the frequency region by means of a transformation device (110), transformation signals obtained (111a - 111n) are corrected in a correction device (112), at least one value signal (114) and at least one phase signal (115) are determined in a determination device (116), and the value signals (114) and the phase signals (115) are decoded in a decoding device (117), in order to obtain a decoded data flow (118) and to output the same by means of a data output device (119).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms und eine Schaltungsanordnung, und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms, bei dem Einschwingvorgänge bei einem Empfang des analogen Datenstroms kompensiert werden und eine Schaltungsanordnung mit einer optimierten Entzerrungseinrichtung für den Zeitbereich bei Mehrfachton- Übertragungsverfahren. The present invention relates to a method for Transmission of an analog data stream and a circuit arrangement, and relates in particular to a method for transmitting a analog data stream, in which transient events at a Reception of the analog data stream can be compensated and a Circuit arrangement with an optimized Equalization device for the time domain with multi-tone Transmission method.

In herkömmlicher Weise wird für eine asymmetrische Datenstromübertragung über gewöhnliche Telefonleitungen ein Mehrfachton-Verfahren (DMT, Discrete Multitone, diskrete Multitonmodulation) eingesetzt, wobei gewöhnliche Telefonleitungen üblicherweise als asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen (ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line) ausgebildet sind. Conventionally, for an asymmetrical Stream data transmission over ordinary telephone lines Multi-tone process (DMT, Discrete Multitone, discrete Multitone modulation), using ordinary telephone lines usually as asymmetrical digital subscriber lines (ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line) are formed.

Ein wesentlicher Vorteil von ADSL-Übertragungstechniken besteht darin, dass herkömmliche Kabelnetze für eine Übertragung verwendet werden können, wobei üblicherweise miteinander verdrillte Kupfer-Doppeladern eingesetzt werden. A major advantage of ADSL transmission technologies is that conventional cable networks for one Transmission can be used, usually with each other twisted copper pairs are used.

Digitale Hochgeschwindigkeits-Teilnehmerleitungen nach dem Stand der Technik sind siehe beispielsweise in der Publikation "High-speed digital subscriber lines, IEEE Journal Sel. Ar. In Comm., Vol. 9, No. 6, August 1991" beschrieben. Digital high-speed subscriber lines after State of the art see for example in the Publication "High-speed digital subscriber lines, IEEE Journal Sel. Ar. In Comm., Vol. 9, No. August 6, 1991 ".

Unter den Übertragungsverfahren mit einer hohen Datenrate auf der Basis von digitalen Teilnehmerleitungen (DSL = Digital Subscriber Line) sind mehrere VDSL-(Very High Data Rate DSL = hochdatenratige DSL-)-Anordnungen bekannt, wobei hierfür z. B. Verfahren wie CAP (Carrierless Amplitude/Phase), DWMT (Discrete Wavelet Multitone), SLC (Single Line Code) und DMT (Discrete Multitone) einsetzbar sind. Bei dem DMT-Verfahren wird das Sendesignal aus mehrfachen sinusförmigen bzw. kosinusförmigen Signalen bereitgestellt, wobei jedes einzelne sinusförmige bzw. kosinusförmige Signal sowohl in der Amplitude als auch in der Phase modulierbar ist. Die somit erhaltenen mehrfachen modulierten Signalen werden als quadraturamplitudenmodulierte Signale (QAM = Quadrature Amplitude Modulation) bereitgestellt. Among the transmission methods with a high data rate the basis of digital subscriber lines (DSL = Digital Subscriber Line) are several VDSL (Very High Data Rate DSL) = High data rate DSL -) arrangements known, whereby for this z. B. Methods such as CAP (Carrierless Amplitude / Phase), DWMT (Discrete Wavelet Multitone), SLC (Single Line Code) and DMT (Discrete Multitone) can be used. With the DMT process the transmission signal is made up of multiple sinusoidal or cosine signals are provided, each one sinusoidal or cosine signal both in the Amplitude and phase can be modulated. The thus multiple modulated signals obtained are called Quadrature amplitude modulated signals (QAM = Quadrature Amplitude Modulation).

Fig. 4 zeigt einen herkömmlichen Datenstromempfänger zum Empfangen eines analogen Datenstroms 101, der Mehrfachtonsignale enthält. Die Mehrfachtonsignale werden von einem Datenstromsender bereitgestellt und über einen Übertragungskanal übertragen, wie untenstehend detaillierter beschrieben werden wird. Nach einem Empfang des analogen Datenstroms 101 in einer Vorverarbeitungseinrichtung 301 wird ein vorverarbeiteter digitaler Datenstrom 302 für eine Weiterverarbeitung bereitgestellt. Figure 4 shows a conventional data stream receiver for receiving an analog data stream 101 containing multi-tone signals. The multiple tone signals are provided by a data stream transmitter and transmitted over a transmission channel, as will be described in more detail below. After receiving the analog data stream 101 in a preprocessing device 301 , a preprocessed digital data stream 302 is provided for further processing.

Die Vorverarbeitungseinrichtung 301 enthält in herkömmlicher Weise einen Analog-Digital-Umsetzer 104, mit welchem der analoge Datenstrom 101 in einen digitalen Datenstrom 103 umgesetzt wird. In herkömmlicher Weise wird anschließend der digitale Datenstrom 103 mit einer ersten Filterungseinrichtung 401 in einen gefilterten Datenstrom umgesetzt, wobei die erste Filterungseinrichtung 401 eine Dezimation des eingehenden digitalen Datenstroms 103 bereitstellt. In a conventional manner, the preprocessing device 301 contains an analog-digital converter 104 with which the analog data stream 101 is converted into a digital data stream 103 . In a conventional manner, the digital data stream 103 is subsequently converted into a filtered data stream with a first filtering device 401 , the first filtering device 401 providing decimation of the incoming digital data stream 103 .

Die somit dezimierten, durch die erste Filterungseinrichtung 401 gefilterten Daten werden einer zweiten Filterungseinrichtung 402 bereitgestellt, in welcher eine Zeitbereichsentzerrung unternommen wird. Die zweite Filterungseinrichtung 402 ist als ein adaptives Transversalfilter ausgebildet, das mit einer Symbol-Abtastrate Fs arbeitet, welche bei einer Vermittlungsstelle für ADSL beispielsweise 276 kHz beträgt. Das durch die zweite Filterungseinrichtung 402 entzerrte Signal wird als ein vorverarbeiteter digitaler Datenstrom 302 einer Transformationseinrichtung 110 zugeführt, in welcher beispielsweise eine schnelle Fourier-Transformation (FFT = Fast Fourier Transformation) durchgeführt wird. The data thus decimated and filtered by the first filtering device 401 are made available to a second filtering device 402 , in which a time domain equalization is undertaken. The second filtering device 402 is designed as an adaptive transversal filter, which operates at a symbol sampling rate Fs, which is, for example, 276 kHz at a switching center for ADSL. The signal equalized by the second filtering device 402 is fed as a preprocessed digital data stream 302 to a transformation device 110 , in which, for example, a fast Fourier transformation (FFT = Fast Fourier Transformation) is carried out.

Die als eine komplexe Zahl, welche beispielsweise nach Betrag und Phase definiert ist, ausgebildeten Transformationssignale 111a-111n werden anschließend einer Korrektureinrichtung 112 zugeführt, in welcher eine Korrektur eines Übertragungsverhaltens des Übertragungskanals bereitgestellt wird. Die korrigierten Transformationssignale 113a-113n werden weiterhin einer Bestimmungseinrichtung 116 zugeführt, in welcher Paare von Betragssignalen 114 und Phasensignalen 115 entsprechend den Mehrfachtonsignalen in dem analogen Datenstrom 101 bestimmt werden. Die Paare von Betragssignalen 114 und Phasensignalen 115 werden einer Dekodierungseinrichtung 117 zugeführt, in welcher die Paare von Betragssignalen und Phasensignalen in einen dekodierten Datenstrom 118 dekodiert werden. Der dekodierte Datenstrom 118 wird anschließend über eine Datenausgabeeinrichtung 119 ausgegeben. The transformation signals 111 a- 111 n formed as a complex number, which is defined, for example, according to magnitude and phase, are then fed to a correction device 112 , in which a correction of a transmission behavior of the transmission channel is provided. The corrected transformation signals 113 a- 113 n are further fed to a determination device 116 , in which pairs of magnitude signals 114 and phase signals 115 are determined in accordance with the multiple-tone signals in the analog data stream 101 . The pairs of magnitude signals 114 and phase signals 115 are fed to a decoding device 117 , in which the pairs of magnitude signals and phase signals are decoded into a decoded data stream 118 . The decoded data stream 118 is then output via a data output device 119 .

Die Frequenzen des Mehrfachtonsignals, das in dem zu übertragenden analogen Datenstrom 101 enthalten ist, sind üblicherweise äquidistant verteilt und werden nach folgender Formel berechenbar:


wobei T einer Zeitdauer und N einer Anzahl von Abtastwerten eines DMT-Symbols entspricht. The frequencies of the multi-tone signal contained in the analog data stream 101 to be transmitted are usually distributed equidistantly and can be calculated using the following formula:


where T corresponds to a time period and N corresponds to a number of samples of a DMT symbol.

Beispielsweise setzen herkömmliche DMT-Verfahren 256 Töne ein, welche jeweils als Sinustöne in Betrag und Phase modulierbar sind. Die Grundfrequenz beträgt hierbei 4,3 kHz und der Frequenzabstand zwischen aufeinanderfolgenden Tönen beträgt ebenfalls 4,3 kHz. Somit wird ein Frequenzspektrum von 4,3 kHz (Grundfrequenz) bis (4,3 kHz + 256 × 4,3 kHz) = 1,1 MHz übertragen. Jedes DMT-Symbol ist somit durch einen in Betrag und Phase modulierbaren Sinuston dargestellt, wobei üblicherweise pro Symbol maximal 15 Bit als komplexe Zahl dargestellt werden. Bei einer Übertragung eines derart ausgebildeten Mehrfachtonsignals tritt jedoch das Problem auf, dass durch den Übertragungskanal, der beispielsweise als eine verdrillte Kupfer-Doppeldrahtleitung ausgebildet sein kann, Einschwingvorgänge herbeigeführt werden, welche nach beispielsweise M Abtastwerten abgeklungen sind. For example, conventional DMT methods set 256 tones a, which each as sine tones in amount and phase are modular. The basic frequency is 4.3 kHz and the frequency spacing between successive tones is also 4.3 kHz. Thus a frequency spectrum of 4.3 kHz (fundamental frequency) to (4.3 kHz + 256 × 4.3 kHz) = 1.1 MHz transmitted. Each DMT symbol is thus marked with an in Amount and phase modulatable sinus tone shown, where Usually a maximum of 15 bits per symbol as a complex number being represented. When transferring such a trained multi-tone signal, however, the problem occurs that through the transmission channel, for example, as a twisted copper double wire line can be formed, Settling processes are brought about, which after for example, M samples have decayed.

In der Sendereinrichtung werden nach einer inversen schnellen Fourier-Transformation (IFFT = Inverse Fast Fourier Transformation) die letzten M Abtastwerte eines DMT-Symbols an einen Blockanfang angehängt, wobei die Beziehung gilt: M < N. Durch diese zyklische Erweiterung (zyklischer Präfix) kann dem Datenstromempfänger ein periodisches Signal vorgetäuscht werden, wenn der durch den Übertragungskanal verursachte Einschwingvorgang nach M Abtastwerten abgeklungen ist, wobei eine gegenseitige Störung unterschiedlicher DMT-Symbole, d. h. eine Intersymbolinterferenz (ISI) vermieden werden kann. In the transmitter device are following an inverse fast Fourier transformation (IFFT = Inverse Fast Fourier Transformation) the last M samples of a DMT symbol to one Block beginning appended, where the relationship applies: M <N. By this cyclical extension (cyclic prefix) can be the Data stream receiver simulated a periodic signal if the caused by the transmission channel Settling process has decayed after M samples, where a mutual interference of different DMT symbols, i. H. intersymbol interference (ISI) can be avoided.

Dadurch lässt sich in herkömmlichen Verfahren ein Entzerrungsaufwand in einer Entzerrungseinrichtung, welche in dem Datenstromempfänger angeordnet ist, beträchtlich verringern, da nach einer Demodulation des empfangenden analogen Datenstroms 101 im Datenstromempfänger nur eine einfache Korrektur mit dem inversen Frequenzgang des Übertragungskanals in der Korrektureinrichtung 112 vorgenommen werden muss. In conventional methods, this can considerably reduce an equalization effort in an equalization device which is arranged in the data stream receiver, since after demodulation of the receiving analog data stream 101 in the data stream receiver, only a simple correction with the inverse frequency response of the transmission channel in the correction device 112 has to be carried out ,

Ein wesentlicher Nachteil einer Datenübertragung nach dem ADSL-Verfahren über Kupferleitungen, bei dem Mehrfachtonsignale übertragen werden, besteht darin, dass lange Einschwingvorgänge auftreten. In herkömmlicher Weise wird daher der zyklische Präfix erweitert, um dem Datenstromempfänger ein periodisches Signal zu liefern. Im Verhältnis zu der DMT- Symbollänge N muss der zyklische Präfix jedoch klein gehalten werden, d. h. es muss die Beziehung gelten:

M << N,

da andernfalls in nachteiliger Weise eine Reduzierung der Übertragungskapazität auftritt. A major disadvantage of data transmission using the ADSL method over copper lines, in which multi-tone signals are transmitted, is that long settling times occur. In a conventional manner, the cyclic prefix is therefore expanded to provide the data stream receiver with a periodic signal. In relation to the DMT symbol length N, however, the cyclic prefix must be kept small, ie the relationship must apply:

M << N,

otherwise, there will be a disadvantageous reduction in transmission capacity.

Bei dem ADSL-Standard wird für eine Datenübertragung von einem Teilnehmer zu einer Vermittlung beispielsweise eine DMT-Symbollänge von N = 64 und ein Wert eines zyklischen Präfix von M = 4 bereitgestellt. Um einen Einschwingvorgang auf den zyklischen Präfix zu begrenzen, wird bei dem bekannten Verfahren in der Vorverarbeitungseinrichtung, die in dem Datenstromempfänger angeordnet ist, eine spezielle Entzerrungseinrichtung für den Zeitbereich (TDEQ = Time Domain Equalizer) in Form eines adaptiven Transversalfilters bereitgestellt, welches mit einer Abtastrate Fs arbeitet (beispielsweise 276 kHz in der Vermittlungsstelle bei ADSL). The ADSL standard is for data transmission from a subscriber to an exchange, for example DMT symbol length of N = 64 and a value of a cyclic Prefix of M = 4 provided. A settling process to the cyclic prefix is used in the known methods in the preprocessing device, which in the Data stream receiver is arranged a special Equalization device for the time domain (TDEQ = Time Domain Equalizer) in the form of an adaptive transversal filter provided which operates at a sampling rate Fs (for example 276 kHz in the exchange at ADSL).

Durch die notwendige Beschränkung der Länge des zyklischen Präfix auf beispielsweise M = 4, wie oben erwähnt, wird bei herkömmlichen Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms 101 eine Übertragungsgüte in nachteiliger Weise verschlechtert, da auch bei einem Einsatz einer Entzerrungseinrichtung in dem Datenstromempfänger eine erhebliche Intersymbolinterferenz (ISI) vorhanden ist. Due to the necessary limitation of the length of the cyclic prefix to, for example, M = 4, as mentioned above, a transmission quality is disadvantageously deteriorated in conventional methods for transmitting an analog data stream 101 , because even when an equalization device is used in the data stream receiver, a significant intersymbol interference ( ISI) is present.

In nachteiliger Weise enthält ein üblicher Übertragungskanal weiterhin Hoch- und Tiefpässe, um den zu übertragenden analogen Datenstrom in seiner Bandbreite zu begrenzen, und um ein Außerbandrauschen bei Analog-Digital- und Digital-Analog- Umsetzern, welche beispielsweise als Sigma-Delta-Wandler ausgebildet sein können, zu unterdrücken. A common transmission channel disadvantageously contains continue high and low passes to the one to be transmitted limit analog data stream in its bandwidth, and order a Out-of-band noise in analog-digital and digital-analog Implementers, for example as a sigma-delta converter can be trained to suppress.

Insbesondere ist es nachteilig, dass bei einer Anregung von Tiefpässen mit DMT-Signalen Einschwingvorgänge auftreten, die in einem Frequenzbereich beträchtliche spektrale Anteile oberhalb des vorgesehenen Übertragungssignalbands aufweisen. In particular, it is disadvantageous that when Low passes with DMT signals that occur considerable spectral components in a frequency range have above the intended transmission signal band.

Bei einer Abtastrate Fs von beispielsweise 276 kHz ergeben sich durch Faltprodukte im Übertragungssignalband spektrale Anteile, welche von der in dem Datenstromempfänger angeordneten Entzerrungseinrichtung, d. h. von dem Zeitbereichsentzerrer nicht eliminiert werden können. With a sampling rate Fs of, for example, 276 kHz spectral due to folded products in the transmission signal band Proportions of those in the data stream receiver arranged equalization device, d. H. of the Time domain equalizers cannot be eliminated.

In nachteiliger Weise sind diese Faltprodukte als Störsignale im Übertragungssignalband enthalten, wodurch eine Übertragungsgüte verschlechtert wird. These folded products are disadvantageous as interference signals included in the transmission signal band, whereby a Transmission quality is deteriorated.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms bereitzustellen, bei welchem Einschwingvorgänge bei einem Empfang des analogen Datenstroms kompensiert werden, wobei insbesondere eine Entzerrungseinrichtung, die in dem Datenstromempfänger für den analogen Datenstrom angeordnet ist, derart ausgebildet ist, dass durch die Bandbegrenzung in einem üblichen Übertragungskanal hervorgerufenen spektralen Anteile nicht im Übertragungssignalband auftreten. It is therefore an object of the present invention Method for transmitting an analog data stream to provide, in which transient processes when receiving the analog data stream can be compensated, in particular an equalization device in the data stream receiver is arranged for the analog data stream, such is formed by the band limitation in a usual Transmission channel caused spectral components not in the Transmission signal band occur.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren sowie durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. This object is achieved by the im Claim 1 specified method and by a Circuit arrangement with the features of claim 9 solved.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further refinements of the invention result from the Dependent claims.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass zur Kompensation von Einschwingvorgängen bei einem Empfang eines analogen Datenstroms eine Entzerrung des in einem Analog-Digital-Umsetzer umgesetzten analogen Datenstroms unmittelbar nach dem Analog-Digital-Umsetzer erfolgt, um einen entzerrten digitalen Datenstrom bereitzustellen, wobei der entzerrte digitale Datenstrom anschließend in einer Dezimationseinrichtung dezimiert wird. An essential idea of the invention is that to compensate for transients during reception of an analog data stream an equalization of the in one Analog-to-digital converter converted analog data stream immediately after the analog-to-digital converter is done by one provide equalized digital data stream, the equalized digital data stream subsequently in a Decimation device is decimated.

Es ist somit ein Vorteil des Verfahrens zum Übertragen eines analogen Datenstroms gemäß der vorliegenden Erfindung, dass eine Konvergenz in einer Entzerrungseinrichtung verbessert wird, wodurch eine Faltung hochfrequenter Anteile in das Übertragungssignalband vermieden wird. It is thus an advantage of the method for transmitting a analog data stream according to the present invention that convergence in an equalization device is improved is, causing a folding of high-frequency components in the Transmission signal band is avoided.

Zweckmäßig ist es weiterhin, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine erhöhte Datenübertragungsrate bereitgestellt wird. It is also expedient that the inventive Process provided an increased data transfer rate becomes.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms weist im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:

  • a) Empfangen des analogen Datenstroms über einen Übertragungskanal, welcher für eine Bandbegrenzung Hoch- und Tiefpassfiltereinrichtungen aufweist, wobei der analoge Datenstrom in einem Datenstromempfänger weiterverarbeitet wird;
  • b) Umsetzen des empfangenen analogen Datenstroms in einen digitalen Datenstrom durch Abtasten des analogen Datenstroms mit einer Abtastrate, die durch einen Analog-Digital-Umsetzer bereitgestellt wird;
  • c) Entzerren des in dem Analog-Digital-Umsetzer umgesetzten analogen Datenstroms im Zeitbereich in einer Entzerrungseinrichtung, um einen entzerrten digitalen Datenstrom zu erhalten;
  • d) Dezimieren des entzerrten digitalen Datenstroms, der von der Entzerrungseinrichtung ausgegeben wird, in einer Dezimationseinrichtung, um einen dezimierten entzerrten digitalen Datenstrom zu erhalten;
  • e) Transformieren des dezimierten entzerrten digitalen Datenstroms von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich in einer Transformationseinrichtung 110, um Transformationssignale zu erhalten, welche in Betrag und Phase definiert sind, wobei die Transformationseinrichtung beispielsweise eine schnelle Fourier-Transformation (FFT = Fast Fourier Transformation) bereitstellt;
  • f) Korrigieren der Transformationssignale in einer Korrektureinrichtung, um korrigierte Transformationssignale zu erhalten, welche beispielsweise mit einer inversen Übertragungsfunktion des Übertragungskanals gewichtet sind;
  • g) Bestimmen mindestens eines Betragssignals und mindestens eines Phasensignals aus mindestens einem korrigierten Transformationssignal in einer Bestimmungseinrichtung;
  • h) Dekodieren des in der Bestimmungseinrichtung bestimmten mindestens einen Betragssignals und des mindestens einen Phasensignals in einer Dekodierungseinrichtung, um einen dekodierten Datenstrom zu erhalten; und
  • i) Ausgeben des dekodierten Datenstroms über eine Datenausgabeeinrichtung.
The method according to the invention for transmitting an analog data stream essentially has the following steps:
  • a) receiving the analog data stream via a transmission channel which has high and low pass filter devices for band limitation, the analog data stream being further processed in a data stream receiver;
  • b) converting the received analog data stream into a digital data stream by sampling the analog data stream at a sampling rate provided by an analog-to-digital converter;
  • c) equalization of the analog data stream converted in the analog-digital converter in the time domain in an equalization device in order to obtain an equalized digital data stream;
  • d) decimating the equalized digital data stream output by the equalizing device in a decimation device in order to obtain a decimated equalized digital data stream;
  • e) transforming the decimated equalized digital data stream from the time domain to the frequency domain in a transformer 110 to obtain transform signals defined in magnitude and phase, the transformer providing, for example, a Fast Fourier Transform (FFT);
  • f) correcting the transformation signals in a correction device in order to obtain corrected transformation signals which are weighted, for example, with an inverse transfer function of the transfer channel;
  • g) determining at least one magnitude signal and at least one phase signal from at least one corrected transformation signal in a determination device;
  • h) decoding the at least one magnitude signal determined in the determining device and the at least one phase signal in a decoding device in order to obtain a decoded data stream; and
  • i) outputting the decoded data stream via a data output device.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung. There are advantageous ones in the subclaims Developments and improvements to the subject of Invention.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung enthält der analoge Datenstrom Mehrfachtonsignale, welche derart aufbereitet sind, dass ein Frequenzspektrum von 4,3 kHz bis 1,1 MHz durch 256 einzelne Sinustöne, welche in Betrag und Phase modulierbar sind, ausgebildet ist. According to a preferred development of the present Invention contains the analog data stream multi-tone signals, which are prepared in such a way that a frequency spectrum of 4.3 kHz to 1.1 MHz through 256 individual sine tones, which in The amount and phase can be modulated.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird der analoge Datenstrom mit einer Abtastrate abgetastet, die oberhalb einer Symbolrate bis herunter zu der Symbolrate liegt. According to a further preferred development of the the present invention, the analog data stream with a Sampling rate sampled above a symbol rate down to the symbol rate.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird der digitale Datenstrom in der Entzerrungseinrichtung mit einer Rate entzerrt, welche oberhalb einer Symbolrate liegt. According to yet another preferred development of the present invention, the digital data stream in the Equalizer equalized at a rate above a symbol rate.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Rate, mit welcher der digitale Datenstrom in der Entzerrungseinrichtung entzerrt wird, einen Wert auf, der etwa dem Wert der Abtastrate entspricht, mit welcher der empfangene analoge Datenstrom abgetastet wird. According to yet another preferred development of the present invention exhibits the rate at which the digital Data stream is equalized in the equalization device, a Value that corresponds approximately to the value of the sampling rate with which the received analog data stream is sampled.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein Dezimieren des entzerrten digitalen Datenstroms unterdrückt, wodurch eine weitere Erhöhung einer Übertragungsgüte bereitgestellt wird, wobei ein erhöhter Signalverarbeitungsaufwand in der Transformationseinrichtung, die beispielsweise eine schnelle Fourier-Transformation durchführt, bereitgestellt werden muss. According to yet another preferred development of the present invention is a decimation of the equalized digital data stream suppressed, causing a further increase a quality of transmission is provided, wherein a increased signal processing effort in the Transformation device, for example a fast Fourier transformation performed, must be provided.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden die Transformationssignale mit einer inversen Kanalübertragungsfunktion des Übertragungskanals in einer Korrektureinrichtung gewichtet, um korrigierte Transformationssignale zu erhalten. According to yet another preferred development of the present invention, the transformation signals with an inverse channel transfer function of Transmission channel weighted in a correction device to corrected To get transformation signals.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein aus einem Betragssignal und einem Phasensignal gebildetes Transformationssignalpaar durch eine Bestimmungseinrichtung nach einer Auswertung der korrigierten Transformationssignale bereitgestellt. According to yet another preferred development of the The present invention becomes one of a magnitude signal and a transformation signal pair formed by a phase signal a determination device after an evaluation of the corrected transformation signals provided.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Übertragung eines analogen Datenstroms weist weiterhin auf:

  • a) einen Übertragungskanal zum Übertragen des analogen Datenstroms von einem Datenstromsender zu einem Datenstromempfänger;
  • b) einen in dem Datenstromempfänger angeordneten Analog- Digital-Umsetzer zur Umsetzung des empfangenen analogen Datenstroms in einen digitalen Datenstrom, in dem der analoge Datenstrom mit einer Abtastrate abgetastet wird;
  • c) eine Entzerrungseinrichtung zur Entzerrung des digitalen Datenstroms im Zeitbereich, um einen entzerrten digitalen Datenstrom bereitzustellen;
  • d) eine Dezimationseinrichtung zur Dezimierung des entzerrten digitalen Datenstroms, um einen dezimierten entzerrten digitalen Datenstrom bereitzustellen;
  • e) eine Transformationseinrichtung zur Transformation des dezimierten entzerrten digitalen Datenstroms von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich, um Transformationssignale bereitzustellen, die im Betrag und Phase definiert sind;
  • f) eine Korrektureinrichtung zur Korrektur der Transformationssignale, um korrigierte Transformationssignale bereitzustellen;
  • g) eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung mindestens eines Betragssignals und mindestens eines Phasensignals aus mindestens einem korrigierten Transformationssignal;
  • h) eine Dekodierungseinrichtung zur Dekodierung des in der Bestimmungseinrichtung bestimmten mindestens einen Betragssignals und des mindestens einen Phasensignals, um einen dekodierten Datenstrom bereitzustellen; und
  • i) eine Datenausgabeeinrichtung zur Ausgabe des dekodierten Datenstroms.
The circuit arrangement according to the invention for transmitting an analog data stream also has:
  • a) a transmission channel for transmitting the analog data stream from a data stream transmitter to a data stream receiver;
  • b) an analog-digital converter arranged in the data stream receiver for converting the received analog data stream into a digital data stream, in which the analog data stream is sampled at a sampling rate;
  • c) an equalization device for equalizing the digital data stream in the time domain in order to provide an equalized digital data stream;
  • d) decimation means for decimating the equalized digital data stream to provide a decimated equalized digital data stream;
  • e) a transforming device for transforming the decimated equalized digital data stream from the time domain into the frequency domain in order to provide transformation signals which are defined in magnitude and phase;
  • f) a correction device for correcting the transformation signals in order to provide corrected transformation signals;
  • g) a determination device for determining at least one magnitude signal and at least one phase signal from at least one corrected transformation signal;
  • h) a decoding device for decoding the at least one magnitude signal and the at least one phase signal determined in the determination device in order to provide a decoded data stream; and
  • i) a data output device for outputting the decoded data stream.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are in the drawings shown and in the description below explained.

In den Zeichnungen zeigen: The drawings show:

Fig. 1 einen Datenstromempfänger zum Empfang eines analogen Datenstroms gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 shows a data stream receiver for receiving an analog data stream according to an embodiment of the present invention;

Fig. 2a ein Blockbild einer DMT-Übertragungsstrecke mit Datenstromsender, Übertragungskanal und Datenstromempfänger; FIG. 2a is a block diagram of a DMT transmission path with data stream transmitter, transmission channel and data stream receiver;

Fig. 2b einen schematischen Aufbau eines DMT-Symbols mit zyklischem Präfix; FIG. 2b shows a schematic configuration of a DMT symbol with cyclic prefix;

Fig. 3 die in Fig. 2a veranschaulichte Übertragungsanordnung zum Übertragen eines analogen Datenstroms in detaillierterer Darstellung; und FIG. 3 shows the transmission arrangement for transmitting an analog data stream illustrated in FIG. 2a in more detail; and

Fig. 4 einen herkömmlichen Datenstromempfänger. Fig. 4 shows a conventional data stream receiver.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte. In the figures, the same reference symbols designate the same or functionally identical components or steps.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines DMT- Datenstromempfängers gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein analoger Datenstrom 101, welcher über einen Übertragungskanal 102, der mit Rauschen beaufschlagt sein kann, übertragen worden ist, wird einem Analog-Digital-Umsetzer zugeführt, welcher den analogen Datenstrom 101 mit einer Abtastrate 108 abtastet. Hierbei kann eine äquidistante Abtastung des analogen Datenstroms 101 erfolgen. Durch den Analog-Digital- Umsetzer 104 wird der mit einem Rauschsignal 122 überlagerte, übertragene analoge Datenstrom 101 in einen digitalen Datenstrom 103 umgesetzt, der einer Vordezimationseinrichtung 107a zugeführt wird. In der Vordezimationseinrichtung 107a erfolgt eine Vordezimation des digitalen Datenstroms 103 in einer oder mehreren Dezimationsstufen, wobei eine oder mehrere Dezimationsstufen ebenso in einer nachfolgenden (untenstehend beschrieben) Dezimationseinrichtung 107 bereitgestellt werden. Fig. 1 shows an embodiment of a DMT data stream receiver according to the present invention. An analog data stream 101 , which has been transmitted via a transmission channel 102 , which may be subjected to noise, is fed to an analog-to-digital converter, which samples the analog data stream 101 at a sampling rate 108 . In this case, an equidistant sampling of the analog data stream 101 can take place. The analog-digital converter 104 converts the transmitted analog data stream 101, superimposed with a noise signal 122 , into a digital data stream 103 , which is fed to a pre-decimation device 107 a. In the pre-decimation device 107 a, the digital data stream 103 is pre-decimated in one or more decimation stages, one or more decimation stages also being provided in a subsequent decimation device 107 (described below).

Der von der Vordezimationseinrichtung 107a ausgegebene Datenstrom wird anschliessend einer Entzerrungseinrichtung 105 zugeführt. The data stream output by the pre-decimation device 107 a is then fed to an equalization device 105 .

Die Entzerrungseinrichtung 105 arbeitet im Zeitbereich, wobei der Entzerrungseinrichtung 105 eine Symbolrate 120 zugeführt wird, mit welchem eine Entzerrung im Zeitbereich bereitgestellt wird. Vorzugsweise arbeitet die Entzerrungseinrichtung 105 im Zeitbereich mit einer höheren Abtastrate als die Symbolrate 120. The equalization device 105 works in the time domain, wherein the equalization device 105 is supplied with a symbol rate 120 with which equalization in the time domain is provided. The equalization device 105 preferably operates in the time domain with a higher sampling rate than the symbol rate 120 .

Es sei darauf hingewiesen, dass die Entzerrungseinrichtung 105 mit einer einstellbaren Rate betrieben wird, wobei die Symbolrate 120 der Entzerrungseinrichtung 105 maximal der Abtastrate 108 des Analog-Digital-Umsetzers 104 entspricht. Der von der Entzerrungseinrichtung 105 ausgegebene entzerrte digitale Datenstrom 106 wird einer Dezimationseinrichtung 107 zugeführt, in welcher eine Dezimation des entzerrten digitalen Datenstroms 107 erfolgt. It should be pointed out that the equalization device 105 is operated at an adjustable rate, wherein the symbol rate 120 of the equalization device 105 corresponds at most to the sampling rate 108 of the analog-digital converter 104 . The equalized digital data stream 106 output by the equalization device 105 is fed to a decimation device 107 , in which the equalized digital data stream 107 is decimated.

Weiterhin ist es möglich, dass die Dezimationseinrichtung 107 in die Entzerrungseinrichtung 105 integriert ist, um eine optimierte Zeitbereichsentzerrung auszubilden. Furthermore, it is possible for the decimation device 107 to be integrated into the equalization device 105 in order to form an optimized time-domain equalization.

Weiterhin kann eine Dezimation gänzlich unterdrückt werden, was bedeutet, dass in der nachfolgend erforderlichen Transformationseinrichtung ein erhöhter Aufwand bezüglich einer schnellen Fourier-Transformation erforderlich wird. Ein dezimierter, entzerrter digitaler Datenstrom 109, der von der Dezimationseinrichtung 107 bereitgestellt wird, wird einer Transformationseinrichtung 110 zugeführt. Hierbei entsprechen die in Fig. 1 gezeigten Blöcke im Datenstrom 109 unterschiedlichen Tönen im Mehrfachtonsignal, beispielsweise Ton Nr. 1 bis Ton Nr. 256. Furthermore, decimation can be completely suppressed, which means that in the subsequently required transformation device, an increased effort with regard to a fast Fourier transformation is required. A decimated, equalized digital data stream 109 , which is provided by the decimation device 107 , is fed to a transformation device 110 . The blocks shown in FIG. 1 in the data stream 109 correspond to different tones in the multi-tone signal, for example tone No. 1 to tone No. 256.

Die Transformationseinrichtung 110 stellt eine Transformation des dezimierten entzerrten digitalen Datenstroms 109 in Transformationssignale 111a-111n bereit, wobei n die maximale Anzahl, in diesem Beispiel 256, der in Betrag und Phase definierten Kosinus- bzw. Sinussignale darstellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Transformationseinrichtung 110 eine digitale Transformation von einem Signal, das im Zeitbereich digital vorliegt, in ein Signal, das im Frequenzbereich digital vorliegt, vornimmt. The transformation device 110 provides a transformation of the decimated, equalized digital data stream 109 into transformation signals 111 a- 111 n, where n represents the maximum number, in this example 256, of the cosine and sine signals defined in magnitude and phase. It should be noted that the transformation device 110 carries out a digital transformation from a signal that is digital in the time domain to a signal that is digital in the frequency domain.

Die Transformationssignale 111a-111n entsprechen beispielsweise komplexen Zahlen für jeden der Mehrfachtöne, wobei eine Auswertung in Betrag und Phase bzw. in Realteil und Imaginärteil bereitgestellt wird. Weiterhin können die komplexen Zahlen als Amplituden von innerhalb eines Blocks auszusendenden Kosinus-(Realteil) und Sinusschwingungen (Imaginärteil) bereitgestellt werden, wobei die Frequenzen äquidistant gemäß der oben angegebenen Gleichung verteilt bereitgestellt sind, wobei die zu übertragenden Daten in Blöcken zusammengefasst sind. The transformation signals 111 a- 111 n correspond, for example, to complex numbers for each of the multiple tones, an evaluation in magnitude and phase or in real part and imaginary part being provided. Furthermore, the complex numbers can be provided as amplitudes of cosine (real part) and sine vibrations (imaginary part) to be emitted within a block, the frequencies being provided equidistantly distributed according to the equation given above, the data to be transmitted being combined in blocks.

Es sei darauf hingewiesen, dass mehr oder weniger als 256 unterschiedliche Töne als in Betrag und Phase definierte und modulierbare Kosinus- bzw. Sinussignalen übertragbar sind, wobei sich eine entsprechend unterschiedliche Anzahl von Transformationssignalen 111a-111n ergibt. Hierbei wird das erste Transformationssignal als 111a und das letzte Transformationssignal als 111n bezeichnet. Vorzugsweise führt die Transformationseinrichtung 110 eine schnelle Fourier- Transformation (FFT = Fast Fourier Transformation) durch, um eine schnelle Transformation von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich bereitzustellen. It should be pointed out that more or less than 256 different tones can be transmitted as cosine or sine signals, which are defined and modulable in magnitude and phase, resulting in a correspondingly different number of transformation signals 111 a- 111 n. The first transformation signal is referred to as 111 a and the last transformation signal as 111 n. The transformation device 110 preferably carries out a fast Fourier transformation (FFT) in order to provide a fast transformation from the time domain to the frequency domain.

In einer Korrektureinrichtung 112 werden die Transformationssignale 111a-111n mit einer bekannten Korrekturfunktion gewichtet, die der Korrektureinrichtung 112 vorgegeben wird. Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, ist diese Korrekturfunktion, die der Korrektureinrichtung 112 vorgegeben wird, eine Inverse der Kanalübertragungsfunktion des Übertragungskanals. Auf diese Weise können Einflüsse des Übertragungskanals hinsichtlich Frequenzgang, Phase etc. kompensiert werden, so dass korrigierte Transformationssignale 113a-113n an dem Ausgang der Korrektureinrichtung 112 erhalten werden. Die korrigierten Transformationssignale 113a-113n werden anschließend einer Bestimmungseinrichtung 116 zugeführt, in welcher mindestens ein Betragssignal 114 und mindestens ein Phasensignal 115, bzw. ein Realteil und ein Imaginärteil eines korrigierten Transformationssignal bestimmt wird. In a correction device 112 , the transformation signals 111 a- 111 n are weighted with a known correction function that is specified for the correction device 112 . Preferably, but not exclusively, this correction function, which is given to the correction device 112 , is an inverse of the channel transmission function of the transmission channel. In this way, influences of the transmission channel with regard to frequency response, phase etc. can be compensated for, so that corrected transformation signals 113a- 113n are obtained at the output of the correction device 112 . The corrected transformation signals 113 a- 113 n are then fed to a determination device 116 , in which at least one magnitude signal 114 and at least one phase signal 115 , or a real part and an imaginary part of a corrected transformation signal, are determined.

Es sei darauf hingewiesen, dass die korrigierten Transformationssignale sowohl im Zeitbereich, mittels der Entzerrungseinrichtung 105, als auch im Frequenzbereich, mittels der Korrektureinrichtung 112, entzerrt werden, wobei die Entzerrungseinrichtung 105 eine Zeitbereichsentzerrung bereitstellt, während die Korrektureinrichtung 112 eine Frequenzbereichsentzerrung bereitstellt. It should be pointed out that the corrected transformation signals are equalized both in the time domain by means of the equalization device 105 and in the frequency domain by means of the correction device 112 , the equalization device 105 providing time domain equalization, while the correction device 112 provides frequency domain equalization.

Die in der Bestimmungseinrichtung bestimmten Betragssignale 114 und Phasensignale 115 werden anschließend dekodiert, indem die Betragssignale 114 und die Phasensignale 115 einer Dekodierungseinrichtung 117 zugeführt werden. The magnitude signals 114 and phase signals 115 determined in the determination device are then decoded by feeding the magnitude signals 114 and the phase signals 115 to a decoding device 117 .

In der Dekodierungseinrichtung 117 wird eine Dekodierung entsprechend einer in dem Datenstromsender 210 (unten beschrieben) durchgeführten Kodierung des Datenstroms bereitgestellt. Somit gibt die Dekodierungseinrichtung 117 einen dekodierten Datenstrom 118 aus, welcher schließlich einer Datenausgabeeinrichtung 119 zugeführt wird, und von dort ausgegeben und weiterverarbeitet werden kann. A decoding is provided in the decoding device 117 in accordance with a coding of the data stream carried out in the data stream transmitter 210 (described below). Thus, the decoding device 117 outputs a decoded data stream 118 , which is finally fed to a data output device 119 and can be output from there and further processed.

Fig. 2a zeigt ein prinzipielles Blockbild einer Anordnung zum Übertragen eines analogen Datenstroms nach dem DMT- Verfahren, wobei der Datenstromsender 210, der Übertragungskanal 102 und der Datenstromempfänger 211 veranschaulicht sind. FIG. 2a shows a basic block diagram of an arrangement for transmitting an analog data stream according to the DMT method, the data stream transmitter 210 , the transmission channel 102 and the data stream receiver 211 being illustrated.

Datenstromsender 210 und Datenstromempfänger 211 bestehen aus getrennt identifizierbaren Blöcken, welche im Folgenden kurz beschrieben werden. Eine Dateneingabeeinrichtung 201 dient zur Eingabe von zu übertragenden Daten, wobei die eingegebenen Daten an eine Kodierungseinrichtung 202 weitergegeben werden. In der Kodierungseinrichtung 202 wird der Datenstrom entsprechend einem herkömmlichen Verfahren dekodiert und einer Rücktransformationseinrichtung 203 zugeführt. Data stream transmitter 210 and data stream receiver 211 consist of separately identifiable blocks, which are briefly described below. A data input device 201 serves to input data to be transmitted, the input data being forwarded to a coding device 202 . In the coding device 202 , the data stream is decoded in accordance with a conventional method and fed to a reverse transformation device 203 .

Die Rücktransformationseinrichtung 203 stellt eine Transformation von den im Frequenzbereich vorliegenden Daten in Daten bereit, die im Zeitbereich vorliegen. Die Rücktransformationseinrichtung 203 kann beispielsweise durch eine Einrichtung bereitgestellt werden, in welcher eine inverse schnelle Fourier-Transformation (IFFT = Inverse Fast Fourier Transformation) durchgeführt wird. The reverse transformation device 203 provides a transformation from the data present in the frequency domain into data which are available in the time domain. The reverse transformation device 203 can be provided, for example, by a device in which an inverse fast Fourier transformation (IFFT = Inverse Fast Fourier Transformation) is carried out.

Es sei darauf hingewiesen, dass die in der Rücktransformationseinrichtung 203 durchgeführte Transformation von dem Frequenzbereich in den Zeitbereich eine zu derjenigen Transformation inverse Transformation darstellt, die die in Fig. 1 gezeigte Transformationseinrichtung 110 ausführt. It should be pointed out that the transformation carried out in the reverse transformation device 203 from the frequency domain into the time domain represents an inverse transformation to the transformation carried out by the transformation device 110 shown in FIG. 1.

Schließlich erfolgt eine Umsetzung des von der Rücktransformationseinrichtung 203 ausgegebenen digitalen Datenstroms in einen analogen Datenstrom mittels eines Digital-Analog- Umsetzers 204. Der nunmehr im Zeitbereich vorliegende, analoge Datenstrom wird einem Übertragungskanal 102 zugeführt, welcher die oben beschriebene Datenübertragung bereitstellt, wobei bei einer Übertragung eine Bandpass-, Hochpass- und/oder Tiefpass-Filterung sowie eine Beaufschlagung des analogen Datenstroms 101 mit Rauschen vorhanden sein kann. Der analoge Datenstrom 101 wird weiter dem in dem Datenstromempfänger 211 angeordneten Analog-Digital-Umsetzer 104 zugeführt, welcher den empfangenen analogen Datenstrom 101 in einen digitalen Datenstrom 103 umsetzt, wobei der umgesetzte digitale Datenstrom 103 der Transformationseinrichtung 110 zugeführt wird. Finally, the digital data stream output by the reverse transformation device 203 is converted into an analog data stream by means of a digital-to-analog converter 204 . The analog data stream now present in the time domain is fed to a transmission channel 102 which provides the data transmission described above, with bandpass, high-pass and / or low-pass filtering and an exposure to noise to the analog data stream 101 may be present during a transmission. The analog data stream 101 is further fed to the analog-to-digital converter 104 arranged in the data stream receiver 211 , which converts the received analog data stream 101 into a digital data stream 103 , the converted digital data stream 103 being fed to the transformation device 110 .

Nach einer zu der in der Rücktransformationseinrichtung 203 inversen Transformation von dem Frequenzbereich in den Zeitbereich erfolgt nach einem Durchlaufen des transformierten Datenstroms durch eine Korrektureinrichtung (nicht gezeigt) und eine Bestimmungseinrichtung (nicht gezeigt) eine Dekodierung in der Dekodierungseinrichtung 117. Der dekodierte Datenstrom wird schließlich über die Datenausgabeeinrichtung 119 ausgegeben. After a transformation from the frequency domain into the time domain that is inverse to that in the inverse transformation device 203 , after the transformed data stream has passed through a correction device (not shown) and a determination device (not shown), decoding takes place in the decoding device 117 . The decoded data stream is finally output via the data output device 119 .

In Fig. 2b ist ein Schema eines diskreten Mehrfachtonsymbols gezeigt, wobei der zu übertragende analoge Datenstrom als eine Sequenz von Mehrfachtonsymbolen bereitgestellt wird. Vor einer Weitergabe der in der Transformationseinrichtung 203 transformierten Daten an den Digital-Analog-Umsetzer 204 werden die letzten M Abtastwerte eines Mehrfachtonsymbols an den Blockanfang nochmals angehängt, wodurch ein zyklischer Präfix definiert ist und wobei gilt:

M < N
In Fig. 2b, a scheme is shown of a discrete Mehrfachtonsymbols, wherein the analog data stream to be transmitted is provided as a sequence of Mehrfachtonsymbolen. Before the data transformed in the transformation device 203 is passed on to the digital-to-analog converter 204 , the last M samples of a multiple-tone symbol are appended to the beginning of the block, as a result of which a cyclic prefix is defined and the following applies:

M <N

Auf diese Weise kann einem Datenstromempfänger ein periodisches Signal vorgetäuscht werden, wenn der durch den Übertragungskanal verursachte Einschwingvorgang nach M Abtastwerten abgeklungen ist, d. h., es tritt keine Intersymbolinterferenz (ISI) auf. In this way a data stream receiver can periodic signal are simulated when the by the Transmission channel caused transient response after M samples has subsided, d. that is, there is no intersymbol interference (ISI) on.

Wie in Fig. 2b gezeigt, weist das ursprüngliche Mehrfachtonsymbol eine Länge von N Abtastwerten, beispielsweise N = 64 auf, während beispielsweise die letzten vier Werte als ein zyklischer Präfix 212 an den DMT-Symbolanfang 205 gesetzt werden, wobei gilt:

M = 4.
As shown in FIG. 2b, the original multiple-tone symbol has a length of N samples, for example N = 64, while, for example, the last four values are set as a cyclic prefix 212 at the beginning of the DMT symbol 205 , where:

M = 4.

Die Gesamtlänge eines Mehrfachtonsymbols 208 beträgt nun mit den an den Symbolanfang 205 angehängten DMT-Symbolendwerten 213 M + N von dem Präfixanfang 207 bis zu dem DMT-Symbolende 206. The total length of a multi-tone symbol 208 with the DMT symbol end values 213 attached to the symbol start 205 is now M + N from the prefix start 207 to the DMT symbol end 206 .

Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der zyklisch den Symbolanfang 205 angehängten DMT-Symbolendwerte 213 möglichst gering gehalten werden muss, d. h. M << N, um eine möglichst geringe Reduzierung der Übertragungskapazität und -güte zu erhalten. It should be pointed out that the number of DMT symbol end values 213 which are cyclically attached to the symbol start 205 must be kept as small as possible, ie M << N, in order to obtain the smallest possible reduction in the transmission capacity and quality.

In einem weiteren Beispiel besteht ein Mehrfachtonsymbol 208 aus 256 komplexen Zahlen, was bedeutet, dass 512 Zeitproben (Real- und Imaginärteil) als ein periodisches Signal übertragen werden müssen. In diesem Beispiel berechnet sich, wenn eine Anzahl von 32 DMT-Symbolendwerten 213 als zyklischer Präfix 212 an den Symbolanfang kopiert werden, eine Gesamtlänge der zu übertragenden Zeitprobe zu 544, was bei einer maximalen Tonfrequenz eines DMT-Signals von 2,208 MHz eine Abtastdauer TA von 544 × 10-6/2,208 sec bzw. 0,25 ms ergibt, wobei sich die Symbolübertragungsfrequenz aus fDMT = 1/TA ≍ 4 kHz berechnet. In another example, a multi- tone symbol 208 consists of 256 complex numbers, which means that 512 time samples (real and imaginary part) have to be transmitted as a periodic signal. In this example, if a number of 32 DMT symbol end values 213 are copied to the beginning of the symbol as a cyclic prefix 212 , a total length of the time sample to be transmitted is 544, which results in a sampling time T A at a maximum audio frequency of a DMT signal of 2.208 MHz of 544 × 10 -6 / 2.208 sec or 0.25 ms, whereby the symbol transmission frequency is calculated from f DMT = 1 / T A ≍ 4 kHz.

In Fig. 3 ist ein Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms und eine Schaltungsanordnung in detaillierterer Darstellung gezeigt. In Fig. 3, a method is shown for transmitting an analog data stream and a circuit arrangement in more detail.

Der der Dateneingabeeinrichtung 201 zugeführte Datenstrom wird in Blöcke zusammengefasst, wobei je nach Stufigkeit eine bestimmte Anzahl von zu übertragenden Bits einer komplexen Zahl zugeordnet wird. In der Kodierungseinrichtung 202erfolgt schließlich eine Kodierung entsprechend der gewählten Stufigkeit, wobei der kodierte Datenstrom schließlich der Rücktransformationseinrichtung 203 zugeführt wird. The data stream supplied to the data input device 201 is combined into blocks, a specific number of bits to be transmitted being assigned to a complex number depending on the level. Finally, coding is carried out in the coding device 202 according to the selected step, the coded data stream finally being fed to the reverse transformation device 203 .

Ein von der Rücktransformationseinrichtung 203 bereitgestelltes Mehrfachtonsignal 303 bildet schließlich einen digitalen senderdatenstrom, der vom Frequenzbereich in den Zeitbereich transformiert worden ist. Das als digitaler Datenstrom ausgebildete Mehrfachtonsignal 303 wird schließlich in dem Digital-Analog-Umsetzer 204 in einen analogen Datenstrom umgesetzt und einer Leitungstreibereinrichtung 304 zugeführt. Finally, a multiple-tone signal 303 provided by the reverse transformation device 203 forms a digital transmitter data stream which has been transformed from the frequency domain into the time domain. The multi- tone signal 303 embodied as a digital data stream is finally converted into an analog data stream in the digital-to-analog converter 204 and fed to a line driver device 304 .

Die Leitungstreibereinrichtung 304 verstärkt bzw. treibt den zu übertragenden analogen Datenstrom 101 in einen Übertragungskanal 102, dessen Kanalübertragungsfunktion prinzipiell bekannt bzw. messbar ist. Im Übertragungskanal findet weiterhin eine Überlagerung des analogen Datenstroms mit Rauschen statt, was in Fig. 3 durch eine Überlagerungseinrichtung 121 dargestellt ist. Der Überlagerungseinrichtung 121 wird der von dem Übertragungskanal übertragene analoge Datenstrom und ein Rauschsignal 122 zugeführt, so dass schließlich ein mit Rauschen überlagerter analoger Datenstrom 101 erhalten wird. The line driver device 304 amplifies or drives the analog data stream 101 to be transmitted into a transmission channel 102 , the channel transmission function of which is known or measurable in principle. The analog data stream is also overlaid with noise in the transmission channel, which is shown in FIG. 3 by an overlay device 121 . The superimposition device 121 is supplied with the analog data stream transmitted by the transmission channel and a noise signal 122 , so that finally an analog data stream 101 superimposed with noise is obtained.

Der analoge Datenstrom 101 wird einer Vorverarbeitungseinrichtung 301 zugeführt, die erfindungsgemäß den in Fig. 1 gezeigten Analog-Digital-Umsetzer 104, die Entzerrungseinrichtung 105 und die Dezimationseinrichtung 107 in der in Fig. 1 gezeigten Reihenfolge enthält. The analog data stream 101 is fed to a preprocessing device 301 which, according to the invention, contains the analog-to-digital converter 104 shown in FIG. 1, the equalization device 105 and the decimation device 107 in the order shown in FIG. 1.

Ein von der Vorverarbeitungseinrichtung 301 ausgegebener vorverarbeiteter digitaler Datenstrom 302 wird schließlich den Schaltungseinheiten des Datenstromempfängers 211 zugeführt, die bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurden. Die Beschreibung der in Fig. 3 gezeigten Komponenten des Datenstromempfängers 211 werden somit hier, um eine überlappende Beschreibung zu vermeiden, weggelassen. A preprocessed digital data stream 302 output by the preprocessing device 301 is finally fed to the circuit units of the data stream receiver 211 , which have already been described with reference to FIG. 1. The description of the components of the data stream receiver 211 shown in FIG. 3 are thus omitted here in order to avoid an overlapping description.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass eine Dezimation des entzerrten digitalen Datenstroms 106 unterdrückt werden kann, wobei dann die Transformationseinrichtung 110 mit einer entsprechend höheren Rate beaufschlagbar sein muss, wodurch der Vorteil erzielt wird, dass eine weitere Verbesserung der Übertragungsgüte bereitgestellt wird. However, it should be pointed out that decimation of the equalized digital data stream 106 can be suppressed, in which case the transforming device 110 must be capable of being subjected to a correspondingly higher rate, thereby achieving the advantage that a further improvement in the transmission quality is provided.

Bezüglich der in Fig. 4 dargestellten, herkömmlichen Schaltungsanordnung zum Empfang eines analogen Datenstroms 101 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen. With regard to the conventional circuit arrangement for receiving an analog data stream 101 shown in FIG. 4, reference is made to the introduction to the description.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Bezugszeichenliste In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.
101 Analoger Datenstrom
102 Übertragungskanal
103 Digitaler Datenstrom
104 Analog-Digital-Umsetzer
105 Entzerrungseinrichtung
106 Entzerrter digitaler Datenstrom
107 Dezimationseinrichtung
107a Vordezimationseinrichtung
108 Abtastrate
109 Dezimierter entzerrter digitaler Datenstrom
110 Transformationseinrichtung
111a-111n Transformationssignale
112 Korrektureinrichtung
113a-113n Korrigierte Transformationssignale
114 Betragssignal
115 Phasensignal
116 Bestimmungseinrichtung
117 Dekodierungseinrichtung
118 Dekodierter Datenstrom
119 Datenausgabeeinrichtung
120 Symbolrate
121 Überlagerungseinrichtung
122 Rauschsignal
201 Dateneingabeeinrichtung
202 Kodierungseinrichtung
203 Rücktransformationseinrichtung
204 Digital-Analog-Umsetzer
205 DMT-Symbolanfang
206 DMT-Symbolende
207 Präfixanfang
208 Diskretes Mehrfachtonsymbol ("discrete multi tone", DMT-Symbol)
210 Datenstromsender
211 Datenstromempfänger
212 Zyklischer Präfix
213 DMT-Symbolendwerte
301 Vorverarbeitungseinrichtung
302 Vorverarbeiteter digitaler Datenstrom
303 Mehrfachtonsignal
304 Leitungstreibereinrichtung
401 Erste Filterungseinrichtung
402 Zweite Filterungseinrichtung
Although the present invention has been described above on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted thereto, but rather can be modified in many ways. List of Reference Numerals In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical components or steps.
101 Analog data stream
102 transmission channel
103 Digital data stream
104 analog-to-digital converters
105 equalizer
106 Equalized digital data stream
107 decimation device
107 a pre-decimation device
108 sampling rate
109 Decimated equalized digital data stream
110 transformation device
111 a- 111 n transformation signals
112 correction device
113 a- 113 n Corrected transformation signals
114 amount signal
115 phase signal
116 determination device
117 decoder
118 Decoded data stream
119 Data output device
120 symbol rate
121 overlay device
122 noise signal
201 data input device
202 coding device
203 reverse transformation device
204 digital-to-analog converter
205 DMT symbol start
206 DMT symbol end
207 Prefix start
208 Discrete multi tone symbol ("DMT symbol")
210 stream transmitters
211 Data stream receivers
212 Cyclic prefix
213 DMT symbol end values
301 preprocessing device
302 Preprocessed digital data stream
303 multi- tone signal
304 line driver device
401 First filtering device
402 Second filtering device

Claims (12)

1. Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms (101), wobei Einschwingvorgänge bei einem Empfang des analogen Datenstroms (101) kompensiert werden, mit den Schritten: a) Empfangen des analogen Datenstroms (101) über einen Übertragungskanal (102) in einem Datenstromempfänger; b) Umsetzen des empfangenen analogen Datenstroms (101) in einen digitalen Datenstrom (103) durch Abtasten des analogen Datenstroms (101) mit einer Abtastrate (108) in einem Analog- Digital-Umsetzer (104); c) Entzerren des digitalen Datenstroms (103) im Zeitbereich in einer Entzerrungseinrichtung (105), um einen entzerrten digitalen Datenstrom (106) bereitzustellen; d) Dezimieren des entzerrten digitalen Datenstroms (106) in einer Dezimationseinrichtung (107), um einen dezimierten entzerrten digitalen Datenstroms (109) bereitzustellen; e) Transformieren des dezimierten entzerrten digitalen Datenstroms (109) von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich mit einer Transformationseinrichtung (110), um Transformationssignale (111a-111n) bereitzustellen, die in Betrag und Phase definiert sind; f) Korrigieren der Transformationssignale (111a-111n) in einer Korrektureinrichtung (112), um korrigierte Transformationssignale (113a-113n) bereitzustellen; g) Bestimmen mindestens eines Betragssignals (114) und mindestens eines Phasensignals (115) aus mindestens einem korrigierten Transformationssignal (113a-113n) in einer Bestimmungseinrichtung (116); h) Dekodieren des in der Bestimmungseinrichtung (116) bestimmten mindestens einen Betragssignals (114) und des mindestens einen Phasensignals (115) in einer Dekodierungseinrichtung (117), um einen dekodierten Datenstrom (118) bereitzustellen; und i) Ausgeben des dekodierten Datenstroms (118) über eine Datenausgabeeinrichtung (119). 1. A method for transmitting an analog data stream ( 101 ), settling processes being compensated for when the analog data stream ( 101 ) is received, comprising the steps: a) receiving the analog data stream ( 101 ) via a transmission channel ( 102 ) in a data stream receiver; b) converting the received analog data stream ( 101 ) into a digital data stream ( 103 ) by sampling the analog data stream ( 101 ) at a sampling rate ( 108 ) in an analog-digital converter ( 104 ); c) equalizing the digital data stream ( 103 ) in the time domain in an equalization device ( 105 ) to provide an equalized digital data stream ( 106 ); d) decimating the equalized digital data stream ( 106 ) in a decimation device ( 107 ) to provide a decimated equalized digital data stream ( 109 ); e) transforming the decimated equalized digital data stream ( 109 ) from the time domain to the frequency domain with a transformer ( 110 ) to provide transform signals ( 111 a- 111 n) defined in magnitude and phase; f) correcting the transformation signals ( 111 a- 111 n) in a correction device ( 112 ) in order to provide corrected transformation signals ( 113 a- 113 n); g) determining at least one magnitude signal ( 114 ) and at least one phase signal ( 115 ) from at least one corrected transformation signal ( 113 a- 113 n) in a determination device ( 116 ); h) decoding the at least one magnitude signal ( 114 ) determined in the determining device ( 116 ) and the at least one phase signal ( 115 ) in a decoding device ( 117 ) to provide a decoded data stream ( 118 ); and i) outputting the decoded data stream ( 118 ) via a data output device ( 119 ). 2. Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der analoge Datenstrom (101) Mehrfachtonsignale (303) enthält. 2. The method for transmitting an analog data stream ( 101 ) according to claim 1, characterized in that the analog data stream ( 101 ) contains multi-tone signals ( 303 ). 3. Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms (101) nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der analoge Datenstrom (101) mit einer Abtastrate (108) abgetastet wird, die oberhalb einer Symbolrate (120) bis herunter zu der Symbolrate (120) liegt. 3. A method for transmitting an analog data stream ( 101 ) according to one or both of claims 1 and 2, characterized in that the analog data stream ( 101 ) is sampled at a sampling rate ( 108 ) that is above a symbol rate ( 120 ) down the symbol rate ( 120 ). 4. Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms (101) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Datenstrom (103) in der Entzerrungseinrichtung (105) mit einer oberhalb der Symbolrate (120) und nahe bei der Abtastrate (108) liegenden Rate entzerrt wird. 4. A method for transmitting an analog data stream ( 101 ) according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the digital data stream ( 103 ) in the equalization device ( 105 ) with one above the symbol rate ( 120 ) and close to the sampling rate ( 108 ) equalized rate. 5. Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms (101) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dezimieren des entzerrten digitalen Datenstroms (106) unterdrückt wird, wodurch eine höhere Übertragungsgüte bereitgestellt wird. 5. A method for transmitting an analog data stream ( 101 ) according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a decimation of the equalized digital data stream ( 106 ) is suppressed, whereby a higher transmission quality is provided. 6. Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms (101) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transformieren des dezimierten entzerrten digitalen Datenstroms (109) von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) eingesetzt wird. 6. A method for transmitting an analog data stream ( 101 ) according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that a fast Fourier transform (FFT) is used to transform the decimated, equalized digital data stream ( 109 ) from the time domain to the frequency domain becomes. 7. Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms (101) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Korrigieren der Transformationssignale (111a-111n) in einer Korrektureinrichtung (112), um korrigierte Transformationssignale (113a-113n) bereitzustellen, die Transformationssignale (111a-111n) mit einer inversen Kanalübertragungsfunktion des Übertragungskanals (102) gewichtet werden. 7. The method for transmitting an analog data stream ( 101 ) according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that for correcting the transformation signals ( 111 a- 111 n) in a correction device ( 112 ) to corrected transformation signals ( 113 a- 113 n) to be provided, the transformation signals ( 111 a- 111 n) are weighted with an inverse channel transfer function of the transfer channel ( 102 ). 8. Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms (101) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bestimmen des mindestens einen Betragssignals (114) und des mindestens einen Phasensignals (115) aus mindestens einem korrigierten Transformationssignal (113a-113n) in einer Bestimmungseinrichtung (116) jeweils ein aus einem Betragssignal (114) und einem Phasensignal (115) gebildetes Transformationssignalpaar bereitgestellt wird. 8. The method for transmitting an analog data stream ( 101 ) according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that when the at least one magnitude signal ( 114 ) and the at least one phase signal ( 115 ) are determined from at least one corrected transformation signal ( 113 a- 113 n) in each case a transformation signal pair formed from a magnitude signal ( 114 ) and a phase signal ( 115 ) is provided in a determination device ( 116 ). 9. Schaltungsanordnung zur Übertragung eines analogen Datenstroms (101), mit: a) einem Übertragungskanal (102) zum Übertragen des analogen Datenstroms (101) von einem Datenstromsender (210) zu einem Datenstromempfänger (211); b) einem in dem Datenstromempfänger (211) angeordneten Analog-Digital-Umsetzer (104) zur Umsetzung des empfangenen analogen Datenstroms (101) in einen digitalen Datenstrom (103) durch Abtasten des analogen Datenstroms (101) mit einer Abtastrate (108); c) einer Entzerrungseinrichtung (105) zur Entzerrung des digitalen Datenstroms (103) im Zeitbereich, um einen entzerrten digitalen Datenstrom (106) bereitzustellen; d) einer Dezimationseinrichtung (107) zur Dezimierung des entzerrten digitalen Datenstroms (106), um einen dezimierten entzerrten digitalen Datenstroms (109) bereitzustellen; e) einer Transformationseinrichtung (110) zur Transformation des dezimierten entzerrten digitalen Datenstroms (109) von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich, um Transformationssignale (111a-111n) bereitzustellen, die in Betrag und Phase definiert sind; f) einer Korrektureinrichtung (112) zur Korrektur der Transformationssignale (111a-111n), um korrigierte Transformationssignale (113a-113n) bereitzustellen; g) einer Bestimmungseinrichtung (116) zur Bestimmung mindestens eines Betragssignals (114) und mindestens eines Phasensignals (115) aus mindestens einem korrigierten Transformationssignal (113a-113n); h) einer Dekodierungseinrichtung (117) zur Dekodierung des in der Bestimmungseinrichtung (116) bestimmten mindestens einen Betragssignals (114) und des mindestens einen Phasensignals (115), um einen dekodierten Datenstrom (118) bereitzustellen; und i) einer Datenausgabeeinrichtung (119) zur Ausgabe des dekodierten Datenstroms (118). 9. Circuit arrangement for the transmission of an analog data stream ( 101 ), with: a) a transmission channel ( 102 ) for transmitting the analog data stream ( 101 ) from a data stream transmitter ( 210 ) to a data stream receiver ( 211 ); b) an analog-digital converter ( 104 ) arranged in the data stream receiver ( 211 ) for converting the received analog data stream ( 101 ) into a digital data stream ( 103 ) by sampling the analog data stream ( 101 ) at a sampling rate ( 108 ); c) an equalization device ( 105 ) for equalizing the digital data stream ( 103 ) in the time domain in order to provide an equalized digital data stream ( 106 ); d) decimation means ( 107 ) for decimating the equalized digital data stream ( 106 ) to provide a decimated equalized digital data stream ( 109 ); e) a transformation device ( 110 ) for transforming the decimated equalized digital data stream ( 109 ) from the time domain into the frequency domain in order to provide transformation signals ( 111 a- 111 n) which are defined in magnitude and phase; f) a correction device ( 112 ) for correcting the transformation signals ( 111 a- 111 n) in order to provide corrected transformation signals ( 113 a- 113 n); g) a determination device ( 116 ) for determining at least one magnitude signal ( 114 ) and at least one phase signal ( 115 ) from at least one corrected transformation signal ( 113 a- 113 n); h) decoding means ( 117 ) for decoding the at least one magnitude signal ( 114 ) and the at least one phase signal ( 115 ) determined in the determining means ( 116 ) in order to provide a decoded data stream ( 118 ); and i) a data output device ( 119 ) for outputting the decoded data stream ( 118 ). 10. Schaltungsanordnung zur Übertragung eines analogen Datenstroms (101) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dezimationseinrichtung (107) integral mit der Entzerrungseinrichtung (105) derart ausgebildet ist, dass ein Entzerren in der Entzerrungseinrichtung (105) und ein dezimieren in der Dezimationseinrichtung (107) mit einer einheitlichen Rate bereitgestellt werden. 10. Circuit arrangement for transmitting an analog data stream ( 101 ) according to claim 9, characterized in that the decimation device ( 107 ) is formed integrally with the equalization device ( 105 ) in such a way that equalization in the equalization device ( 105 ) and decimation in the decimation device ( 107 ) can be provided at a uniform rate. 11. Schaltungsanordnung zur Übertragung eines analogen Datenstroms (101) nach einem oder beiden der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Korrigieren der Transformationssignale (111a-111n) in einer Korrektureinrichtung (112), um korrigierte Transformationssignale (113a-113n) bereitzustellen, die Korrektureinrichtung (112) als eine Frequenzbereichs- Entzerrungseinrichtung ausgebildet ist. 11. Circuit arrangement for the transmission of an analog data stream ( 101 ) according to one or both of claims 9 and 10, characterized in that for correcting the transformation signals ( 111 a- 111 n) in a correction device ( 112 ) to corrected transformation signals ( 113 a- 113 n), the correction device ( 112 ) is designed as a frequency domain equalization device. 12. Schaltungsanordnung zur Übertragung eines analogen Datenstroms (101) nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Unterdrückung einer Dezimation des entzerrten digitalen Datenstroms (106) eine Transformationseinrichtung (110) derart ausgelegt ist, dass sie mit einer einer Entzerrung in der Entzerrungseinrichtung (105) entsprechenden höheren Rate beaufschlagbar ist, so dass eine höhere Übertragungsgüte bereitgestellt wird. 12. Circuit arrangement for the transmission of an analog data stream ( 101 ) according to one or more of claims 9 to 11, characterized in that when a decimation of the equalized digital data stream ( 106 ) is suppressed, a transformation device ( 110 ) is designed in such a way that it is equipped with a equalization in the equalization device ( 105 ) corresponding higher rate can be applied, so that a higher transmission quality is provided.
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