DE10154937C1

DE10154937C1 - ADSL Präqualifikationsverfahren mit Echo-Canceler-Optimierung auf maximale Trennschärfe

Info

Publication number: DE10154937C1
Application number: DE10154937A
Authority: DE
Inventors: Michael Stegherr
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2021-11-09
Also published as: CN1635997A; EP1451989A1; WO2003041323A8; AU2002339390A1; US20050008068A1; WO2003041323A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer oder mehrerer Eigenschaften einer Leitung (4), sowie eine Vorrichtung (8, 11) zum Ermitteln einer oder mehrerer Eigenschaften einer mit der Vorrichtung (8, 11) direkt oder indirekt verbindbaren Leitung (4), wobei die Vorrichtung (8, 11) so ausgestaltet ist, dass diese die Ausgabe eines Testsignals auf der Leitung (4) veranlassen kann, und die Leitungseigenschaft oder die Leitungseigenschaften aus dem über die Leitung (4) empfangenen Echosignals ermittelt, und wobei die Vorrichtung (8, 11) eine Signaltransformationseirichtung (9) aufweist zur Transformation des Echosignals oder eines aus dem Echosignal gewonnenen Signals in den Frequenzbereich, wobei die Leitungseigenschaft oder die Leitungseigenschaften aus einem die Stärke einzelner Frequenzbereichs-Spektralanteile repräsentierenden Vektor (V) ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (8, 11) eine Signalverarbeitungseinrichtung (8) aufweist, welcher das untransformierte Echosignal oder das hieraus gewonnene, untransformierte Signal zugeführt wird, und die Leitungseigenschaft oder die Leitungseigenschaften aus einem Vergleich des die einzelnen Frequenzbereichs-Spektralanteile repräsentierenden Vektors (V) mit mehreren Muster-Vektoren (V¶M1¶, V¶M2¶, V¶M3¶, ..., V¶Mk¶) ermittelt werden, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (8) das Echosignal oder das hieraus gewonnene Signal so verarbeitet, dass die Muster-Vektoren (V¶M1¶, V¶M2¶, V¶M3¶, ..., ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln einer oder mehrerer Eigenschaften einer mit der Vorrichtung direkt oder indirekt verbindbaren Leitung. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer oder mehrerer Ei genschaften einer Leitung.

Datenkommunikationssysteme weisen i. A. eine Sende- bzw. Sen de-/Empfangseinheit, z. B. ein in einer EWSD-Endvermittlungs stelle vorgesehenes erstes Modem auf, von wo aus modulierte Übertragungssignale über einen Übertragungskanal, z. B. eine Teilnehmeranschlußleitung, an eine Empfangs- bzw. eine weitere Sende-/Empfangseinheit, z. B. an ein zweites, in einer Teil nehmer-Endanschlußeinrichtung vorgesehenes Modem übertragen werden, und umgekehrt. Die Datenkommunikation zwischen den Modems (Modulatoren-Demodulatoren) kann z. B. mittels ISDN- (Integrated Services Digital Network), und mittels xDSL-(x Digital Subscriber Line), z. B. mittels ADSL-Datenübertragung erfolgen.

Zur xDSL-Datenübertragung werden mehrere Frequenzbänder (bins) verwendet, die oberhalb der zur POTS- bzw. ISDN- Datenübertragung genutzten Frequenzbänder liegen. Zur Über tragung von Daten in einem bestimmten Frequenzband kann z. B. eine Cosinus-(bzw. Sinus-)Schwingung verwendet werden, deren Frequenz z. B. in der Mitte des entsprechenden Frequenzbands liegt.

Beispielsweise kann jedem zu übertragenden Bit oder jeder zu übertragenden Bitfolge (z. B. unter Verwendung eines Phasen sterns) eine Cosinusschwingung bestimmter Amplitude und Phase zugeordnet sein. Wird diese von der jeweiligen Sendeeinheit über die Teilnehmeranschlußleitung an die Empfangseinheit ü bertragen, kann aus der Amplitude und Phase der jeweils emp fangenen Cosinusschwingung in der Empfangseinheit die jeweils übertragene Bitfolge bestimmt werden.

Des weiteren ist bereits bekannt, vor Beginn der eigentlichen Datenübertragung, und vor Anschluß eines teilnehmerseitigen Modems (single-ended-Betrieb) durch die jeweilige Sende- bzw. Sende-/Empfangseinheit einen oder mehrere die jeweilige Teil nehmeranschlussleitung kennzeichnende Parameter (Leitungslän ge, Abschlussimpedanz, Position von Bridge Taps, etc.) zu er mitteln (Präqualifikations-Verfahren). Dadurch können einem künftigen Benutzer der jeweiligen Sende- bzw. Sende- /Empfangseinheit bzw. eines anzuschließenden Modems bereits vorab Informationen über die maximal erzielbare Datenrate zur Verfügung gestellt werden.

Ein zu einem Präqualifikationsverfahren entsprechendes Ver fahren (Diagnostic-Verfahren) kann auch nach Anschluß eines teilnehmerseitigen Modems durchgeführt werden (double-ended- Betrieb). Bei Inbetriebnahme der jeweiligen Sende- bzw. Sen de-/Empfangseinheit (und angeschlossenem Teilnehmeranschluß- Modem) kann dann die Übertragung der (eigentlichen) Nutzdaten spezifisch an die jeweils ermittelten Leitungsparameter ange passt werden.

Beispielsweise können in Abhängigkeit von den jeweils ermit telten Leitungsparametern mehr, oder weniger Bits pro Zeit einheit über die o. g. Frequenzbänder übertragen, d. h. die ma ximale ADSL-Übertragungsbitrate festgelegt werden.

Zur Ermittlung eines oder mehrerer Leitungsparameter können z. B. zeitbereichsbasierte Reflexionsmesstechnikverfahren bzw. TDR-Verfahren verwendet werden (TDR = Time Domain Reflecto metry). Bei diesen wird vor Beginn der eigentlichen Daten übertragung von der jeweiligen Sende- bzw. Sende- /Empfangseinheit z. B. ein Dirac-Test-Impul über die Teilnehmeranschlussleitung übertragen. Aus der zeitlichen Lage und der Form des zur jeweiligen Sende- bzw. Sende- /Empfangseinheit (rück)reflektierten Signals - d. h. mittels einer zeitbereichsbasierten Signalanalyse - können die o. g. Leitungsparameter abgeschätzt werden.

Alternativ werden bei frequenzbereichsbasierten Reflexions messtechnikverfahren (FDR-Verfahren, FDR = Frequency Domain Reflectometry) die (rück)reflektierten Signale zunächst z. B. mittels eines FFT-Transformationsverfahrens (FFT = Fast Fou rier Transformation) in den Frequenzbereich übertragen. Aus dem so erhaltenen Signalspektrum werden dann die o. g. Lei tungsparameter ermittelt.

Im Stand der Technik ist außerdem bereits bekannt, an der je weiligen Sende- bzw. Sende-/Empfangseinheit sog. Echokompen sationseinrichtungen vorzusehen. Die vom jeweiligen Modem ausgegebenen Signale - und damit auch die eigentlichen (Nutz daten-)Signale - werden nämlich (beispielsweise an Stoßstel len der Teilnehmeranschlussleitung) reflektiert, woraus sich ein Beitrag der ausgegebenen Signale zur Gegenrichtung, d. h. zum von der gegenüberliegenden Sende-/Empfangseinheit empfan genen Eingangssignal ergibt ("Echosignal").

Um das Echosignal zu eliminieren (d. h. um den eigentlichen, von der gegenüberliegenden Sende-/Empfangseinrichtung stamme nenden Eingangssignalanteil zu ermitteln), kann die Echokom pensationseinrichtung beispielsweise eine Einrichtung mit ei nem Filter aufweisen, z. B. ein digitales Filter mit einstell baren Filterkoeffizienten. Die Filterkoeffizienten werden so gewählt, dass von der Einrichtung ein (geschätztes) Duplikat des Echosignals erzeugt wird. Dieses wird vom jeweils empfan genen Eingangssignal abgezogen.

In der Entgegenhaltung DE 199 35 997 A1 ist ein Verfahren zur leitungsgebundenen Übertragung von Daten beschrieben. Vor der Datenübertragung wird eine Leitungsparameter-Messung durchgeführt. Hierzu werden z. B. von einer Sendeeinrichtung aus Testsignale mit zwei unterschiedlichen Frequenzen und Ampli tuden ausgesendet, und an einer Empfangseinrichtung - fre quenzindividuell - die Amplituden des empfangenen Testsignals gemessen, sowie die zwischen den Testsignalen unterschiedli cher Frequenz auftretende Phasendifferenz. Abhängig von den jeweils ermittelnden Leitungsparametern wird dann zur Daten übertragung eines von mehreren vorbestimmten Datenübertra gungsverfahren ausgewählt, und zwar dasjenige Datenübertra gungsverfahren, mit welchem bei den jeweiligen Leitungspara metern die maximale Datendurchsatzrate erzielt werden kann.

Aus der US 5,787,113 ist ein digitales Übertragungssystem be kannt, welches ein Terminal aufweist, das an eine Übertra gungsleitung angeschlossen werden kann. Das Terminal umfaßt eine Echokompensationseinrichtung. In dieser wird ein Echo signal nachgebildet, und von dem vom Terminal jeweils empfan genen Eingangssignal abgezogen.

In der Druckschrift Mertz, Andreas und Pollakowski, Martin: "xDSL & Access Networks", Pearson Education Deutschland GmbH, ISBN 3-8272-9593-9, Seiten 139-187 ist vorgeschlagen, zur Verhinderung von bei der Übertragung von DMT-Symbolen auftre tenden, durch Laufzeitunterschiede hervorgerufenen zeitlichen Verzerrungen eines bestimmten DMT-Symbols (und damit einher gehenden möglichen Interferenzen mit anderen DMT-Symbolen) einen Zeitbereichsentzerrer einzusetzen. Des weiteren ist vorgeschlagen, bei ADSL Systemen vor Beginn der eigentlichen Datenübertragung die Eigenschaften der jeweils verwendeten Anschlussleitung zu bestimmen, insbesondere die Leitungsdämp fung. Hierzu wird z. B. ein Messaufbau verwendet, bei welchem eine erste Testeinrichtung am Sender, und eine zweite Test einrichtung am Empfänger angeordnet ist. Von der am Sender angeordneten ersten Testeinrichtung aus wird ein Testsignal über die Leitung übertragen, welches von der am Empfänger an geordneten zweiten Testeinrichtung ausgewertet wird.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein neuartiges Verfahren zum Ermitteln einer oder mehrerer Eigenschaften einer Leitung, sowie eine neuartige Vorrichtung zum Ermitteln einer oder mehrerer Eigenschaften einer mit der Vorrichtung direkt oder indirekt verbindbaren Leitung zur Verfügung zu stellen.

Die Erfindung erreicht dieses und weitere Ziele durch die Ge genstände der Ansprüche 1 und 20. Vorteilhafte Weiterbildun gen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit Hilfe der Erfindung ist es insbesondere möglich, die Lei tungseigenschaft(en) mit relativ eine hohe Trennschärfe zu ermitteln.

Bei der zu ermittelnden Leitungseigenschaft kann es sich vor teilhaft z. B. um die Länge der Leitung handeln, oder z. B. um deren Dicke oder Abschlußimdedanz, die Position von Bridge taps, etc. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Vorrichtung - außer zum Ermitteln einer oder mehrerer Lei tungseigenschaften - zusätzlich zum Übertragen von Nutzdaten bits über die Leitung verwendet.

Vorzugsweise wird das von der Vorrichtung ausgegebene Test signal aus einer Pseudo-Zufallsbitfolge gewonnen. Besonders bevorzugt wird die Pseudo-Zufallsbitfolge auf entsprechende Weise moduliert, wie von der Vorrichtung über die Leitung ü bertragene Nutzdatenbits. Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Pseudo-Zufallsbitfolge mittels eines DMT- Verfahrens moduliert wird, insbesondere gemäß einem DSL- Modulationsstandard.

Vorzugweise werden die Eigenschaften der von der Signalverar beitungseinrichtung durchgeführten Signalverarbeitung durch Anpassen eines (oder mehrerer) in der Signalverarbeitungsein richtung vorgesehen Filter(s) eingestellt. Das Anpassen des bzw. der Filter(s) kann z. B. durch die Wahl der Höhe eines oder mehrerer Filterkoeffizienten erreicht werden, und/oder z. B. durch entsprechende Wahl der Filterstruktur.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln von Leitungs eigenschaften kann z. B. in einer Endvermittlungsstelle ange ordnet sein. Die Leitungseigenschaften können z. B. vor Beginn der eigentlichen (Nutz-)Datenübertragung, und vor Anschluß eines teilnehmerseitigen Modems (d. h., im single-ended- Betrieb) ermittelt werden (Präqualifikations-Verfahren).

Dadurch können einem Benutzer bereits vor Anschluß des ent sprechenden teilnehmerseitigen Modems vorab Informationen ü ber die maximal erzielbare Datenrate zur Verfügung gestellt werden.

Alternativ oder zusätzlich können mit der Vorrichtung die o. g. Leitungseigenschaften auch nach Anschluß des teilnehmer seitigen Modems ermittelt werden (Diagnostic-Verfahren).

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungs beispiele und der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Datenkommunikationssystem, bei welchem das er findungsgemäße Datenübertragungsverfahren verwendet wird;

Fig. 2 eine schematische Darstellung mehrerer beim in Fig. 1 gezeigten Datenkommunikationssystem zur DSL- Datenübertragung verwendeter Frequenzbänder;

Fig. 3 eine schematische Detaildarstellung der in Fig. 1 gezeigten Modems, sowie der Teilnehmeranschlußlei tung;

Fig. 4 eine schematische Detaildarstellung der in Fig. 3 gezeigten Signalverarbeitungseinrichtung; und

Fig. 5 eine schematische Detaildarstellung des in der Si gnalverarbeitungseinrichtung gemäß Fig. 4 enthal tenen digitalen Filters.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für ein Datenkommunikationssystem 1 gezeigt, bei welchem das erfindungsgemäße Präqualifikati onsverfahren verwendet werden kann.

Das Datenkommunikationssystem 1 weist eine an ein Telefonnetz (hier: das öffentliche Telefonnetz 2a) angeschlossene Endver mittlungsstelle 3 (hier: ein elektronisches Wählsystem digi tal bzw. EWSD) auf. Die Endvermittlungsstelle 3 ist zudem an ein IP-Netz 2b angeschlossen (IP = Internet Protocol).

Die Endvermittlunsgstelle 3 ist über mehrere Teilnehmeran schlußleitungen 4 mit mehreren Teilnehmer- Endanschlußeinrichtungen 5 verbunden.

Die Datenkommunikation zwischen Endvermittlungsstelle 3 und der jeweiligen Teilnehmer-Endanschlußeinrichtung 5 (bzw. zwi schen den jeweils dort vorgesehenen Modems (Modulatoren- Demodulatoren) 3a, 5a) kann z. B. mittels POTS- (Plain Old Te lephone Service) bzw. ISDN-(Integrated Services Digital Net work), und mittels xDSL- (x Digital Subscriber Line), z. B. mittels ADSL-Datenübertragung erfolgen.

Zur DSL-Datenübertragung werden gemäß Fig. 2 mehrere Fre quenzbänder (bins) 6a, 6b, 6c, 6d verwendet, die oberhalb ei ner Frequenz f1 liegen. Die Frequenzbereiche unterhalb der Frequenz f1 (f1 ≅ 25 kHz bei POTS bzw. f1 ≅ 130 kHz bei ISDN) werden für herkömmliche POTS- bzw. ISDN-(Sprach-)Datenüber tragung verwendet.

Zur DSL-Datenübertragung in downstream-Richtung, d. h. zwi schen dem Endvermittlungsstellen-Modem 3a und dem Teilnehmer- Modem 5a, oder umgekehrt in upstream-Richtung, d. h. zwischen dem Teilnehmer-Modem 5a und dem Endvermittlungsstellen-Modem 3a kann z. B. ein DMT-Verfahren eingesetzt werden (DMT = dis crete multi tone).

Hierbei werden für jedes Frequenzband 6a, 6b, 6c, 6d Cosi nusschwingungen verwendet, deren Frequenz z. B. jeweils in der Mitte des entsprechenden Frequenzbands 6a, 6b, 6c, 6d liegen kann.

Die Codierung der zu übertragenden Daten in einer Cosi nusschwingung kann z. B. auf an sich bekannter Weise unter Zu hilfenahmen eines sog. Phasensterns erfolgen.

Dieser weist mehrere konzentrische Kreise auf, denen jeweils eine Cosinus-Schwingungsamplitude bestimmter Höhe zugeordnet ist. Auf jedem Kreis liegen - bei jeweils unterschiedlichen Winkeln - ein oder mehrere Punkte, denen jeweils eine von mehreren verschiedenen Bits oder Bitfolgen zugeordnet ist. Jedem der o. g. Winkel ist eine entsprechende Phasenverschie bung einer Cosinusschwingung bzgl. einem im Teilnehmer-Modem 5a und im Endvermittlungsstellen-Modem 3a synchron laufenden Takt (bzw. bezüglich eines vom jeweiligen Modem 3a, 5a ausge sendeten Pilottons) zugeordnet.

Die Datenübertragung innerhalb des jeweiligen Frequenzbands (bins) 6a, 6b, 6c, 6d kann dann z. B. mit Hilfe einer Folge von Cosinusschwingungen vorbestimmter Frequenz erfolgen, über deren Amplitude und Phasenverschiebung jeweils eine der o. g. Bits bzw. Bitfolgen gekennzeichnet wird. Aus der Amplitude und Phasenverschiebung der jeweils empfangenen Cosinusschwin gung kann im jeweils empfangenden Modem 3a, 5a - unter Zuhil fenahme eines dem o. g. Phasenstern entsprechenden Phasen sterns - das jeweils übertragene Bit bzw. die jeweils über tragene Bitfolge bestimmt werden.

In Fig. 3 ist eine schematische Detaildarstellung des in Fig. 1 gezeigten Teilnehmer-Modems 5a, des Endvermittlungs stellen-Modems 3a, sowie der Teilnehmeranschlussleitung 4 ge zeigt. Diese ist hier in Form einer twisted-pair-Leitung aus gebildet.

Die Teilnehmeranschlussleitung 4 weist eine - zunächst nicht bekannte - Länge 1 auf, die vom Endvermittlungsstellen-Modem 3a mittels des weiter unten im Detail erläuterten Präqualifi kations-Verfahren ermittelt wird.

Wie in Fig. 3 schematisch gezeigt ist, ist die Teilnehmeran schlussleitung 4 - bedingt durch den Innenwiderstand des Teilnehmer-Modems 5a - mit einer Impedanz Z abgeschlossen. Dabei ist (zunächst) eine Fehlanpassung gegeben, d. h. die Im pedanz Z des Teilnehmer-Modems 5a ist ungleich dem Wellenwi derstand Z_w der Teilnehmeranschlussleitung 4.

Die Impedanz Z des Teilnehmer-Modems 5a ist zunächst nicht bekannt, und kann - alternativ oder zusätzlich zur Leitungs länge 1 - mittels des unten beschriebenen Präqualifikations- Verfahren ermittelt werden.

In Kenntnis der Abschluß-Impedanz Z kann dann z. B. auf an sich bekannte Weise eine Anpassung der Impedanz des Endver mittlungsstellen-Modems 3a vorgenommen werden.

Alternativ oder zusätzlich zur Leitungslänge 1 und/oder zur Abschlußimpedanz Z können mittels des unten beschriebenen Präqualifikations-Verfahrens auch noch weitere Leitungspara meter ermittelt werden, z. B. die Position von Bridge Taps (Stichleitungen), und/oder die Dicke der Teilnehmeranschluss leitung 4, und/oder die Position sonstiger Stoßstellen (z. B. an aneinander angrenzenden Leitungsabschnitten unterschiedli cher Dicke), etc.

Das Endvermittlungsstellen-Modem 3a weist eine Signalwandel einrichtung 7, eine Signalverarbeitungseinrichtung 8, eine Signaltransformationseinrichtung 9, sowie eine Sende-/ Empfangseinrichtung 10 auf. Die Sende-/Empfangseinrichtung umfasst eine Steuereinrichtung 11, z. B. einen digitalen Si gnalprozessor (DSP), und eine Speichereinrichtung 12.

In der Signalwandeleinrichtung 7 findet (z. B. in einer Hy brid- bzw. Gabelschaltung) eine 2-Draht/4-Draht-Wandlung, so wie (z. B. in einer bzw. mehreren Digital-/Analog- Wandelschaltungen) eine Analog-/Digital-Wandlung der ins Mo dem 3a eingegeben bzw. von diesem ausgegeben Signale statt.

Dabei wird das über die zwei Drähte der (twisted-pair-)Teil nehmeranschlussleitung 4 empfangene differentielle analoge Signal in ein differentielles digitales Signal gewandelt. Das digitale Signal wird über eine Leitung 13 an die Signalverar beitungseinrichtung 8 weitergeleitet, die entsprechend der Darstellung unten das empfangene digitale Signal einer spezi ell optimierten "Echokompensation" unterwirft.

Auf entsprechende Weise wird ein von der Steuereinrichtung 11 bzw. vom digitalen Signalprozessor (DSP) an einer Leitung 14 ausgegebenes digitales Signal S in einer in der Signalwandel einrichtung 7 vorgesehenen Analog-/Digitalwandeleinrichtung in ein entsprechendes analoges Signal gewandelt, und dann als differentielles Signal an die twisted-pair-Leitung 4 ausgege ben.

Das o. g. Präqualifikations-Verfahren wird vor der eigentli chen (Nutz-)Datenübertragung durchgeführt, insbesondere vor Anschluß des Teilnehmeranschluß-Modems 5a (single-ended- Abschluß). Bei einem alternative Ausführungsbeispiel wird vor der eigentlichen (Nutz-)Datenübertragung ein zum beschriebe nen Präqualifikations-Verfahren entsprechendes Verfahren zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem das Teilnehmeranschluß- Modem 5a bereits angeschlossen ist (Diagnostic-Verfahren).

Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, entprechende Verfahren während der eigentlichen Nutzdatenübertragung durchzuführen, z. B. zu vorbestimmten oder frei wählbaren Zeitabschnitten während der Nutzdatenübertragung.

In Abhängigkeit von dem (den) beim Präqualifikations-Ver fahren jeweils ermittelten Leitungsparameter(n) werden dann z. B. die eigentliche DSL-Nutzdatenübertragung betreffende Einstellungen vorgenommen (z. B. bei der eigentlichen DSL- Nutzdatenübertragung z. B. mehr, oder weniger Bits pro Zeit einheit über die o. g. Frequenzbänder 6a, 6b, 6c, 6d übertra gen, d. h. die maximale DSL-Übertragungsbitrate festgelegt).

Informationen bezüglich der gewählten Einstellungen, z. B. be züglich der verwendeten Übertragungsbitrate, können dann vom Endvermittlungsstellen-Modem 3a dem Teilnehmer-Modem 5a mit geteilt werden.

Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass - vor Beginn der ei gentlichen Nutzdatenübertragung und/oder zu vorbestimmten oder frei wählbaren Zeitabschnitten während der Nutzdaten übertragung - vom Endvermittlungsstellen-Modem 3a aus ent sprechende Nachrichten an das Teilnehmer-Modem 5a versendet werden (z. B. mit Hilfe von im DSL-Standard vorgesehenen, freien Bits (z. B. über im ADSL Overhead Channel bzw. im Em bedded Operation Channel enthaltene Bits)).

Zum Durchführen des Präqualifikations-Verfahren werden von der Steuereinrichtung 11 bzw. vom digitalen Signalprozessor (DSP) zunächst - statt Signalen, welchen die eigentlichen Nutzdaten enthalten - pseudo-Rausch- bzw. pseudo noise Im pulsfolge-Signale ausgegeben.

Hierzu wird von der Steuereinrichtung 11 bzw. dem digitalen Signalprozessor 11 eine Pseudo-Zufallsbitfolge aus der Spei chereinrichtung 12 ausgelesen, und der Pseudo-Zufallsbitfolge - entsprechend dem oben eräuterten DSL-Modulationsverfahren - eine Cosinusschwingung bzw. eine Folge von Cosinusschwingun gen bestimmter Amplitude und Phase zugeordnet, in denen die Pseudo-Zufallsbitfolge codiert ist.

Die DSL-codierte pseudo noise Impulsfolge, d. h. die entspre chenden Cosinusschwingungs-Signale werden von der Steuerein richtung 11 bzw. vom digitalen Signalprozessor (DSP) über die Leitung 14 der Wandeleinrichtung 7 zugeführt, dort entspre chend der Darstellung oben gewandelt, und dann als analoges Signal an die Teilnehmeranschlussleitung 4 ausgegeben.

Die von der Steuereinrichtung 11 bzw. vom digitalen Signal prozessor (DSP) gelieferten Signale werden über eine Leitung 14a auch an die Signalverarbeitungseinrichtung 8 zugeführt.

Die pseudo noise Impulsfolge-Signale werden aufgrund der Fehlanpassung des Teilnehmer-Modems 5a (zumindest teilweise) am Teilnehmer-Modem 5a reflektiert. Zusätzliche Reflektionen können z. B. durch Stoßstellen der Teilnehmeranschlussleitung 4 hervorgerufen werden, sowie durch die in der Wandeleinrich tung 7 vorgesehenen Hybrid- bzw. Gabelschaltung.

Das vom Endvermittlungsstellen-Modem 3a empfangene, reflek tierte Signal ("Echosignal") wird der Wandeleinrichtung 7 zu geführt, dort auf die oben beschriebene Weise (A/D-)gewan delt, und dann über die Leitung 13 an die Signalverarbei tungseinrichtung 8 weitergeleitet.

Diese weist gemäß Fig. 4 eine digitale Filter-Einrichtung 15 mit einem (oder mehreren, z. B. kaskadierten) Digitalfiltern 16 auf, dem (bzw. denen) über die Leitung 14a die vom DSP bzw. der Steuereinrichtung 11 ausgegebenen Signale zugeführt wird.

Das oder die Digitalfilter können im Prinzip auf beliebige Weise aufgebaut sein, z. B. entsprechend wie das in Fig. 5 gezeigte Digitalfilter 16. Das am Ausgang des Digitalfilters 16 ausgegebene Signal wird über eine Leitung 18c an einen Ad dierer 28 weitergeleitet. Dort wird zu dem Signal das über die Leitung 13 zugeführte, vom Endvermittlungsstellen-Modem 3a empfangene Echosignal addiert.

Das so erhaltene Signal wird über eine Leitung 18, und über eine Leitung 18b der Steuereinrichtung 11 bzw. dem digitalen Signalprozessor zugeführt, und über die Leitung 18, und eine Leitung 18a der Signaltransformationseinrichtung 9 (Fig. 3).

Wieder bezogen auf Fig. 5 weist das Digitalfilter 16 eine oder mehrere Filterstufen auf, hier: eine erste Filterstufe 23, sowie weitere Filterstufen 24, 25. Jede Filterstufe um fasst beispielsweise ein Verzögerungsglied 20 (bei alternati ven Ausführungsbeispielen: zwei Verzögerungsglieder), zwei Multiplizierer 21, und einen Addierer 22, 26 (lediglich die erste und die letzte, N-te Stufe ist einfacher aufgebaut). Die Anzahl N an Filterstufen 23, 24, 25 gibt die Ordnung des Filters an.

Die Multiplizierer 21 multiplizieren die jeweils anliegenden Signale mit Filterkoeffizienten einstellbarer Größe α₀, α₁, α₂, . . ., α_N, β_1, β₂, . . ., β_N.

Die Größe der Filterkoeffizienten α₀, α₁, α₂, . . ., α_N, β₁, β₂, . . ., β_N se wird jeweils, wie weiter unten noch genauer er läutert wird, von der Steuereinrichtung 11 bzw. vom digitalen Signalprozessor ermittelt.

Nach der Ermittlung durch die Steuereinrichtung 11 bzw. den digitalen Signalprozessor können die Filterkoeffizienten α₀, α₁, α₂, . . ., α_N, β₁, β₂, . . ., β_N gemäß Fig. 3 und 4 dadurch auf die entsprechenden Werte eingestellt werden, dass über Steu erleitungen 17 entsprechende Koeffizienten-Einstellsignale von der Steuereinrichtung 11 bzw. vom digitalen Signalprozes sor an die digitale Filter-Einrichtung 15 bzw. das Digital filter 16 übertragen werden.

Wieder bezogen auf Fig. 5 werden die von den Multiplizierern 21 gelieferten Signale dem jeweiligen Addierer 22, und von dort aus dem jeweiligen Verzögerungsglied 20 zugeführt. Der letzte Addierer 26 der letzten, N-ten Filterstufe 25 ist mit dem Ausgang des Digitalfilters 16, und somit mit der Leitung 18 verbunden, und stellt über diese das o. g. Filter- Ausgabesignal zur Verfügung.

Dieses wird, wie bereits erläutert, nach Addition mit dem über die Leitung 13 bereitgestellten Signal über die Leitun gen 18, 18a an die Signaltransformationseinrichtung 9 weiter geleitet. Dort wird das empfangene Signal in den Frequenzbe reich übertragen, insbesondere unter Verwendung von diskreten Fourier-Transformationsverfahren (DFT bzw. Discrete Fourier Transformation), z. B. FFT (FFT = Fast Fourier Transformation bzw. schnelle Fourier-Transformation), oder anderen orthogo nalen Transformationsverfahren.

Die Höhe sämtlicher oder einzelner, ausgewählter (z. B. einer Anzahl n) Spektralanteile des erhaltenen Signalspektrum wird mittels entsprechender Signale über mehrere (hier: einer An zahl n) Leitungen 19 an die Steuereinrichtung 11 bzw. den di gitalen Signalprozessor weitergeleitet.

In der Steuereinrichtung 11 bzw. dem digitalen Signalprozes sor wird ein die Höhe der o. g. n Spektralanteile repräsentie render Vektor V mit k Muster- bzw. Pattern-Vektoren V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk verglichen (pattern matching Auswertung).

Die k Muster-Vektoren V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk sind in der Speichereinrichtung 12 abgespeichert, und werden über ent sprechende Busleitungen 27 von der Steuereinrichtung 11 bzw. dem digitalen Signalprozessor aus der Speichereinrichtung 12 ausgelesen.

Jeder der k Muster-Vektoren V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk repräsen tiert eine von k verschiedenen Werten für einen bestimmten Leitungsparameter (oder alternativ eine von k verschiedenen Kombinationen von zwei oder mehr verschiedenen Leitungspara metern), z. B. k verschiedene Leitungslängen l₁, l₂, l₃, . . ., l_k (in willkürlich gewählten Einheiten).

Die Abstände zwischen verschiedenen, aufeinanderfolgenden Leitungslängen (z. B. zwischen l₁ und l₂, und zwischen l₂ und l₃) können unterschiedlich groß sein.

Die Steuereinrichtung 11 bzw. der digitale Signalprozessor ermittelt, welcher der k Muster-Vektoren V_M1, V_M2, V_M3, . . . V_Mk dem o. g. Vektor V am ähnlichsten ist, und somit - auf grund der o. g. Zuordnung zwischen den k Muster-Vektoren V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk und bestimmten Leitungsparameterwerten (bzw. Sätzen von Werten für verschiedene Leitungsparameter) - einen Schätzwert für den entsprechenden Leitungsparameter der Teilnehmeranschlußleitung 4 (bzw. Schätzwerte für mehrere, verschiedene Teilnehmeranschlußleitungs-Parameter), z. B. ei nen Schätzwert l₁, l₂, l₃, . . ., l_k für die Leitungslänge.

Die Filterkoeffizienten α₀, α₁, α₂, . . ., α_N, β₁, β₂, . . ., β_N sind von der Steuereinrichtung 11 bzw. dem digitalen Signalprozes sor so eingestellt worden, dass sich die zu den zu ermitteln den Leitungsparametern l₁, l₂, l₃, . . ., l_k bzw. Leitungsparame terkombinationen gehörigen Muster- bzw. Pattern-Vektoren V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk im n-dimensionalen Vektor-Lösungsraum mög lichst stark unterscheiden bzw. möglichst großen euklidschen (oder einen anderen geeigneten) Abstand voneinander aufweisen (entsprechend ähnlich wie die bei Codierverfahren verwendeten möglichst großen Hamming-Distanzen zwischen den jeweils ver wendeten Codierungen).

Dabei sollen jeweils zwei beliebige, zwei beliebigen Lei tungsparameterkombinationen oder Leitungsparametern (z. B. l₁ und l₂, oder l₂ und l₃, oder l₁ und l₃, etc.) zugeordnete Pat tern-Vektoren (V_M1 und V_M2, oder V_M2 und V_M3, oder V_M1 und V_M3, etc.) möglichst stark unterscheiden. Dadurch wird eine hohe Trennschärfe erreicht.

Die Filterkoeffizienten α₀, α₁, α₂, . . ., α_N, β₁, β₂, . . ., β_N wer den z. B. vor (der ersten) Inbetriebnahme des Endvermittlungs stellen-Modems 3a eingestellt, bzw. vor Beginn der eigentli chen Datenübertragung. Während des Betriebs des Endvermitt lungsstellen-Modems 3a kann die gewählte Filterkoeffizienten- Einstellung z. B. geändert, angepasst, oder korrigiert werden.

Zur Einstellung der Filterkoeffizienten α₀, α₁, α₂, . . ., α_N, β₁, β₂, . . ., β_N durch die Steuereinrichtung 11 bzw. den digita len Signalprozessor können dort verschiedene Leitungen mit jeweils unterschiedlichen Leitungsparametern l₁, l₂, l₃, . . ., l_k bzw. Leitungsparameterkombinationen simuliert werden (z. B. indem entsprechende Leitungen mittels entsprechender Diffe renzengleichungen im Signalverarbeitungspfad des digitalen Signalprozessors nachgebildet werden).

Während der Simulation wird die Teilnehmeranschlußleitung 4 in Reaktion auf ein von der Steuereinrichtung 11 bzw. dem di gitalen Signalprozessor an ein (nicht dargestelltes) Relais geliefertes Signal vom Endvermittlungsstellen-Modem 3a abge koppelt (Leitungslänge 0).

Bei alternativen Ausführungsbeispielen werden die Filterkoef fizienten α₀, α₁, α₂, . . ., α_N, β₁, β₂, . . ., β_N nicht von der Steuereinrichtung 11 bzw. dem digitalen Signalprozessor, son dern vorab fest eingestellt.

Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann die Signalverarbeitungseinrichtung 8 während der Übertragung der eigentlichen Nutzdatensignale als herkömmliche Echokompensa tionseinrichtung verwendet werden.

Die Filterkoeffizienten von einem oder mehreren in der Si gnalverarbeitungseinrichtung 8 enthaltenen Digitalfiltern werden dann von der Steuereinrichtung 11 bzw. dem digitalen Signalprozessor so eingestellt, dass von der Signalverarbei tungseinrichtung 8 aus einem (z. B. über die Leitung 14a zuge führten) Nutzdatensignal ein (geschätztes) Duplikat des von diesem Nutzdatensignal hervorgerufenen Echosignals erzeugt wird.

Dieses Signal wird vom über die Leitung 13 von der Wandelein richtung 7 empfangenen Signal abgezogen, und das sich erge bende (echokompensierte) Signal über die Leitung 18b an die Steuereinrichtung 11 bzw. den digitalen Signalprozessor wei tergeleitet.

Alternativ oder zusätzlich können die Signalverarbeitungsein richtung 8 und die (FFT-)Signaltransformationseinrichtung 9 in ein- und demselben Bauelement verwirklicht sein, z. B. in einer gemischt transversal/rekursiven Schaltungeinheit mit m Ausgängen.

Bei weiteren alternativen Ausführungsbeispielen können bei der o. g. Optimierung des Präqualifikationsverfahrens - im Hinblick auf Muster-Vektoren V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk mit mög lichst großen (euklidschen) Abständen - von der Steuerein richtung 11 bzw. dem digitalen Signalprozessor außer Filter koeffizienten-Einstellungen auch andere Einstellungen vorge nommen werden.

Beispielsweise kann die Struktur des Filters (z. B. dessen Ordnung (Anzahl N an Filterstufen 23, 24, 25), rekursiver Zu satzanteil, etc.) so gewählt werden, dass sich möglichst gro ße Muster-Vektor-Abstände ergeben.

Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertung der von der Signalverarbeitungseinrichtung 8 gelieferten Signale (d. h. der o. g. Vektorvergleich bzw. das pattern matching) beim o. g. Präqualifikationsverfahren nicht durch die Steuereinrichtung 11 bzw. den digitalen Signalprozessor selbst vorgenommen werden, sondern durch einen (separaten) Hostprozessor (z. B. von einem auf der entsprechenden Modem-Baugruppe angeordneten, weitere, allgemeine Aufgaben für einen oder mehrere Modems erfüllenden Microcontroller).

Bezugszeichenliste

1

Datenkommunikationssystem

2

a Telefonnetz

2

b IP-Netz

3

Endvermittlungsstelle

3

a Modem

4

Teilnehmeranschlußleitung

5

a Modem

5

Teilnehmer-Endanschlußeinrichtung

6

a erstes Frequenzband

6

b zweites Frequenzband

6

c drittes Frequenzband

6

d viertes Frequenzband

7

Wandeleinrichtung

8

Signalverarbeitungseinrichtung

9

Signaltransformationseinrichtung

10

Sende-/Empfangseinrichtung

11

Steuereinrichtung

12

Speichereinrichtung

13

Leitung

14

Leitung

14

a Leitung

15

digitale Filter-Einrichtung

16

Digitalfilter

17

Steuerleitungen

18

Leitung

18

a Leitung

18

b Leitung

18

c Leitung

19

Leitungen

20

Verzögerungsglied

21

Multiplizierer

22

Addierer

23

Filterstufe

24

Filterstufe

25

Filterstufe

26

Addierer

27

Busleitungen

28

Addierer

Claims

1. Vorrichtung (8, 11) zum Ermitteln einer oder mehrerer Eigenschaften einer mit der Vorrichtung (8, 11) direkt oder indirekt verbindbaren Leitung (4), wobei die Vorrichtung (8, 11) so ausgestaltet ist, dass diese die Ausgabe eines Test signals auf der Leitung (4) veranlassen kann, und die Lei tungseigenschaft oder die Leitungseigenschaften aus dem über die Leitung (4) empfangenen Echosignal ermittelt,
wobei die Vorrichtung (8, 11) eine Signalverarbeitungs einrichtung (8) aufweist, welcher das untransformierte Echo signal oder ein hieraus gewonnenes, untransformiertes Signal zugeführt wird, und welche das Echosignal oder das hieraus gewonnene Signal verarbeitet,
und wobei die Vorrichtung eine Signaltransformationsein richtung (9) aufweist, welche das entsprechende von der Sig nalverarbeitungseinrichtung (8) verarbeitete Signal in den Frequenzbereich transformiert,
wobei die Leitungseigenschaft oder die Leitungseigen schaften aus einem die Stärke einzelner Frequenzbereichs- Spektralanteile des entsprechenden verarbeiteten Signals rep räsentierenden Vektor (V) ermittelt werden, indem der die einzelnen Frequenzbereichs-Spektralanteile repräsentierende Vektor (V) mit mehreren Muster-Vektoren (V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk) verglichen wird, und wobei die Signalverarbeitungsein richtung (8) das Echosignal oder das hieraus gewonnene Signal so verarbeitet und die Muster-Vektoren (V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk) entsprechend so gewählt sind, dass sie eine möglichst große Distanz, inbesondere euklidische Distanz zueinander aufweisen.

2. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 1, bei welcher die Ei genschaften der von der Signalverarbeitungseinrichtung (8) durchgeführten Signalverarbeitung vor der Inbetriebnahme der Vorrichtung (8, 11) fest eingestellt sind.

3. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 1, bei welcher die Eigenschaften der von der Signalverarbeitungseinrichtung (8) durchgeführten Signalverarbeitung während des Betriebs der Vorrichtung (8, 11) von der Vorrichtung (8, 11) selbst ein stellbar sind.

4. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Eigenschaften der von der Signalverarbeitungseinrichtung (8) durchgeführten Signalverarbeitung durch Anpassen eines in der Signalverarbeitungseinrichtung (8) vorgesehen Filters (16) einstellbar sind.

5. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 4, bei welcher das An passen des Filters (16) durch die Wahl der Höhe eines oder mehrerer Filterkoeffizienten (α₀, α₁, α₂, . . ., α_N, β_1, β₂, . . ., β_N) erreicht wird.

6. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher das Anpassen des Filters (16) durch die Wahl der Filterstruk tur erreicht wird.

7. Vorrichtung (8, 11) nach einem der vorhergehenden An sprüche, welche so ausgestaltet und eingerichtet ist, dass sie zusätzlich zum Übertragen von Nutzdatenbits über die Lei tung (4) verwendet werden kann.

8. Vorrichtung (8, 11) nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Testsignal aus einer Pseudo- Zufallsbitfolge gewonnen wird.

9. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 8, bei welcher die Pseudo-Zufallsbitfolge auf entsprechende Weise moduliert wird, wie von der Vorrichtung (8, 11) über die Leitung (4) übertragene Nutzdatenbits.

10. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher die Pseudo-Zufallsbitfolge mittels eines DMT-Verfahrens modu liert wird.

11. Vorrichtung (8, 11) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei welcher die Pseudo-Zufallsbitfolge mittels eines DSL- Verfahrens moduliert wird.

12. Vorrichtung (8, 11) nach einem der vorhergehenden An sprüche, bei welcher zur Transformation des Echosignals oder des aus dem Echosignal gewonnen Signals in den Frequenzbe reich ein diskretes Fourier-Transformationsverfahren verwen det wird.

13. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 12, bei welcher zur Signaltransformation ein FFT-Verfahren verwendet wird.

14. Vorrichtung (8, 11) nach einem der vorhergehenden An sprüche, bei welcher die zu ermittelnde Eigenschaft die Länge der Leitung (4) ist.

15. Vorrichtung (8, 11) nach einem der vorhergehenden An sprüche, bei welcher die zu ermittelnde Eigenschaft die Dicke der Leitung (4) ist.

16. Vorrichtung (8, 11) nach einem der vorhergehenden An sprüche, bei welcher die zu ermittelnde Eigenschaft die Abschlußimdedanz (Z) der Leitung (4) ist.

17. Vorrichtung (8, 11) nach einem der vorhergehenden An sprüche, welche eine Steuereinrichtung (11), insbesondere ei nen digitalen Signalprozessor aufweist, welcher die Ausgabe des Testsignals veranlasst.

18. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 17, bei welcher die Ermittlung der Eigenschaft oder der Eigenschaften der Leitung (4) von der gleichen Steuereinrichtung (11), insbesondere dem digitalen Signalprozessor durchgeführt wird, welcher auch die Ausgabe des Testsignals veranlasst.

19. Vorrichtung (8, 11) nach Anspruch 17, bei welcher die Ermittlung der Eigenschaft oder der Eigenschaften der Leitung (4) von einer weiteren, von der Steuereinrichtung (11) ver schiedenen Steuereinrichtung durchgeführt wird, insbesondere von einem Hostprozessor.

20. Verfahren zum Ermitteln einer oder mehrerer Eigenschaf ten einer Leitung (4), welches die Schritte aufweist:

- Ausgeben eines Testsignals auf der Leitung (4), und
- Ermitteln der Leitungseigenschaft oder der Leitungsei genschaften aus dem über die Leitung (4) empfangenen Echosig nal,
- wobei das untransformierte Echosignal oder ein hieraus gewonnenes, untransformiertes Signal in einer Signalverarbei tungseinrichtung (8) einer Signalverarbeitung unterzogen wird,
- wobei das entsprechende von der Signalverarbeitungsein richtung (8) verarbeitete Signal in einer Signaltransformati onseinrichtung (9) in den Frequenzbereich transformiert wird,
- und wobei die Leitungseigenschaft oder die Leitungsei genschaften aus einem die Stärke einzelner Frequenzbereichs- Spektralanteile des entsprechenden verarbeiteten Signals rep räsentierenden Vektor (V) ermittelt werden, indem der die einzelnen Frequenzbereichs-Spektralanteile repräsentierende Vektor (V) mit mehreren Muster-Vektoren (V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk) verglichen wird, wobei die Signalverarbeitungseinrich tung (8) das Echosignal oder das hieraus gewonnene Signal so verarbeitet und die Muster-Vektoren (V_M1, V_M2, V_M3, . . ., V_Mk) entsprechend so gewählt sind, dass sie eine möglichst große Distanz, inbesondere euklidische Distanz zueinander aufweisen.