DE102005050631B4

DE102005050631B4 - Vorrichtung zum Empfangen und Vorrichtung zum Senden eines Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, sowie System mit jeweils einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102005050631B4
Application number: DE200510050631
Authority: DE
Inventors: Gerhard Paoli; Dietmar Sträussnigg; Luca Gori; Paul Maher; Nana Kender; Michael Szegedi
Original assignee: Lantiq Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Germany Holding GmbH
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2025-10-22
Also published as: DE102005050631A1

Abstract

Vorrichtung (5) zum Empfangen eines Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, mit einem Analog-Digital Wandler (10) zum Wandeln eines analogen Datensignales (54) in ein digitales Datensignal (59), und mit einem Dezimationsfilter (14) zum Dezimieren des digitalen Datensignales (59), wobei dem Dezimationsfilter (14) wenigstens zwei verschiedene Koeffizientensätze (21, 22) zugewiesen sind, die jeweils mehrere Koeffizienten enthalten, und das Dezimationsfilter (14) so ausgestaltet ist, dass Abtastwerte des digitalen Datensignales derartig abwechselnd mit den Koeffizienten der wenigstens zwei Koeffizientensätze (21, 22) multiplizierbar sind, dass bei jedem Taktsignal der Koeffizientsatz an den Multiplizierern periodisch wechselt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Empfangen und eine Vorrichtung zum Senden eines Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System, das eine solche Vorrichtung zum Empfangen und eine solche Vorrichtung zum Senden eines Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, enthält. Beispielsweise ist in der Publikation DE 698 11 688 T2 eine Vorrichtung mit einem Codierer zum Codieren eines digitalen Eingangssignals zur Übertragung oder Speicherung beschrieben, sowie ein Decodierer zum Decodieren eines solchen codierten Signals, um das Eingangssignal wiederherzustellen. Die Publikation DE 102 57 666 A1 beschreibt eine Empfangsanordnung eines schnurlosen Kommunikationssystems. Die Publikation DE 100 45 546 A1 betrifft ein Verfahren zur systemunabhängigen digitalen Auswertung von Mobilkommunikations-Empfangssignalen verschiedener Mobilfunkstandards. Einen guten Überblick über Grundlagen der Multiraten-Signalverarbeitung erhält man in: N. Fliege, Multiraten-Signalverarbeitung, Verlag B. G. Teubner, 1993. Allgemeine Grundlagen der digitalen Signalverarbeitungen finden sind z. B. in: H. Götz, „Einführung in die digitale Signalverarbeitung”, Verlag B. G. Teubner, 1990.
In der Telekommunikation spielt die hochbitratige Datenübertragung auf einer herkömmlichen Teilnehmerleitung eine große Rolle. Es können große Bandbreiten zur Verfügung gestellt werden, die insbesondere auch von Privatanwendern bei Verbindungen ins Internet genutzt werden. Eine Technik, die dabei eingesetzt wird, ist die sogenannte Mehrträger-Datenübertragung, die auch als Datenübertragung mittels Mehrfachtonsignalen, eine sogenannte Discrete Multitone, DMT, Modulation, bezeichnet wird. Eine solche Übertragung von Daten mittels Mehrfachtonsignalen benutzt eine Vielzahl von Trägerfrequenzen.
Die Übertragung von Daten mittels Mehrfachtonsignalen wird beispielsweise bei dem sogenannten Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL, Standard eingesetzt. Da die über die Telekommunikationsleitungen zu übertragenden Datenmengen ständig zunehmen, u. a. aufgrund der Integration verschiedener Dienste, wie z. B. Fernsehen, Videotelefonie und Internet, wurde auch der ADSL Standard weiterentwickelt. Heute gibt es beispielsweise bereits einen ADSL2 und einen ADSL2+ Standard (inklusive ADSL Long Reach), mit denen noch höhere Datenübertragungsraten erreicht werden. Ein weiteres Übertragungsverfahren oder ein weiterer Übertragungsmodus ist in dem sogenannten Very High Data Rate Digital Subscriber Line, VDSL, Standard festgelegt. Dieser Übertragungsmodus basiert ebenfalls auf der Übertragung von Daten mittels Mehrfachtonsignalen und ermöglicht noch höhere Übertragungsraten.
Bei der Übertragung von Daten mittels Mehrfachtonsignalen werden die Mehrfachtonsignale üblicherweise von einem Datensender bereitgestellt, über einen Übertragungskanal übertragen und dann von einem Datenempfänger empfangen. In dem Datensender erfolgt eine Interpolation (Abtastratenerhöhung) und in dem Datenempfänger eine Dezimation (Abtastratenreduktion) des Datensignales. Dadurch sollen in dem Sender und in dem Empfänger effiziente Umsetzungen der Datensignale vom digitalen in den analogen Bereich (D/A-Wandlung) bzw. vom analogen in den digitalen Bereich (A/D-Wandlung) erreicht werden. In einem Interpolationspfad des Datensenders wird das von einer Datenpumpe zugeführte, überabgetastete Datennutzsignal vor der Digital-Analog Wandlung geeignet verarbeitet. In einem Dezimationspfad des Datenempfängers wird das überabgetastete Datennutzsignal nach der Analog-Digital Wandlung geeignet verarbeitet und der Datenpumpe zur Verfügung gestellt. Es ist möglich, die Verarbeitung der Datensignale in dem Interpolations- und Dezimationspfad abhängig von dem für die Übertragung des Datensignales verwendeten Übertragungsmodus, d. h. beispielsweise ADSL oder VDSL, vorzunehmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Realisieren einer Vorrichtung zum Senden oder Empfangen eines Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, und eines Systemes, das jeweils eine dieser Vorrichtungen enthält, auf technisch einfache Weise zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Empfangen eines Datensignales gemäß Anspruch 1, durch eine Vorrichtung zum Senden eines Datensignales gemäß Anspruch 5 sowie durch ein System gemäß Anspruch 12 gelöst.
In der vorliegenden Beschreibung wird eine Vorrichtung zum Empfangen des Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, beschrieben. Die Vorrichtung enthält einen Analog-Digital Wandler, ADC, zum Wandeln eines analogen Datensignales in ein digitales Datensignal. Der Analog-Digital Wandler weist eine Kalibriereinheit auf, mittels der ein bei einem Verarbeiten des analogen Datensignales im Analog-Digital Wandler erzeugter Fehler in dem digitalen Datensignal zumindest annähernd kompensierbar ist. Der Analog-Digital Wandler ist insbesondere ein sogenannter Pipelined-Nyquist Wandler, der vorteilhafterweise für hohe Bandbreiten von 30 MHz und mehr problemlos eingesetzt werden kann. Ein solcher Pipelined-Nyquist Wandler ist beispielsweise in dem Konferenzartikel „A 28 mW 10 b 80 MS/s PIPELINED ADC in 0.13 μm CMOS” von Peter Bogner, Infineon Technologies AG, ISCAS 2004, beschrieben. In den Unterlagen zum Vortrag „Pipelined A/D Converters for Telecommunication Applications” von Dr. Clemens Hammerschmied (online verfügbar unter http://www.imse.cnm.es/esdmsd/WORKSHOPS/ETHZ-1/presentations.htm am 12.12.2005) ist ebenfalls ein Pipelined-ADC beschrieben. Die Kalibriereinheit des ADC wird mittels eines digitalen Kalibrieralgorithmus' betrieben, so dass ein besonders exaktes gewandeltes Datensignal ermöglicht wird.
Die Vorrichtung zum Empfangen des Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, umfasst gemäß Anspruch 1 einen Analog-Digital Wandler, ADC, zum Wandeln eines analogen Datensignales in ein digitales Datensignal. Ein Dezimationsfilter dient zum Dezimieren des digitalen Datensignales. Dem Dezimationsfilter sind wenigstens zwei verschiedene Koeffizientensätze zugewiesen, die jeweils mehrere Koeffizienten enthalten. Das Dezimationsfilter ist so ausgestaltet, dass Abtastwerte des digitalen Datensignales derartig abwechselnd mit den Koeffizienten der wenigstens zwei Koeffizientensätze multiplizierbar sind, dass bei jedem Taktsignal der Koeffizientsatz an den Multiplizierern periodisch wechselt. Durch diese Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, ein rationales, nicht notwendigerweise ganzzahliges Dezimationsverhältnis des Dezimationsfilters einzustellen. Die Leistung des ADC kann vorteilhafterweise noch weiter verbessert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Taktrate über die mindestens erforderliche doppelte Nyquist-Frequenz hinaus erhöht ist. Dabei ist vorteilhafterweise auf einen geeigneten Kompromiss zwischen der optimalen Leistung des ADC und der insgesamt verursachten Verlustleistung zu achten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Senden des Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, eine Interpolationseinheit zum Interpolieren eines digitalen Datensignales. Die Interpolationseinheit weist dabei wenigstens ein sogenanntes Wave Digital Filter, WDF, auf. WDFs sind in einer vorteilhaften Architektur realisiert, die besonders robust und sehr effizient im Hinblick auf eine geringe Verlustleistung und eine geringe benötigte Fläche ist.
Das System gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Empfangen und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Senden des Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist. Das erfindungsgemäße System kann vorteilhafterweise ein Modem sein, das zwischen einer Telekommunikationsleitung zum Übertragen von Datensignalen und einem Gerät angeordnet ist. Das Modem kann beispielsweise auf seiten eines Benutzers oder in einer Vermittlungsstelle eines Telekommunikationsnetzes angebracht sein.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung kann vorteilhafterweise eine für das Realisieren der Vorrichtungen erforderliche Fläche vor allem eines Chips oder eine im Betrieb auftretende Verlustleistung der Vorrichtungen gering gehalten werden.
Besonders bevorzugt ist ein weiteres Dezimationsfilter vorhanden, dem ein fester Koeffizientensatz zugewiesen ist. Die Vorrichtung weist darüber hinaus ein Steuermittel auf, das so ausgestaltet ist, dass es das digitale Datensignal abhängig von einem für eine Übertragung des Datensignales über eine Übertragungsstrecke verwendeten Übertragungsmodus entweder dem Dezimationsfilter oder dem weiteren Dezimationsfilter zuführt. Es ist somit möglich, abhängig von dem Übertragungsmodus ein rationales, nicht ganzzahliges oder ein ganzzahliges Dezimationsverhältnis einzustellen. Der Übertragungsmodus kann dabei ein sogenannter Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL, oder ein sogenannter Very High Data Rate Digital Subscriber Line, VDSL, Übertragungsmodus sein. Vorteilhafterweise wird ein im VDSL Modus übertragenes Datensignal dem Dezimationsfilter zugeführt, während ein im ADSL Modus übertragenes Datensignal dem weiteren Dezimationsfilter zugeführt wird.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Empfangen des Datensignales eine Schnittstelle auf, die dem Dezimationsfilter nachgeschaltet ist. Diese Schnittstelle ist nach einem sogenannten Low Voltage Differential Signalling, LVDS, Standard ausgestaltet. Dadurch wird eine noch geringere Verlustleistung gewährleistet, wobei gleichzeitig hohe Datenraten bei der Übertragung des Datensignales möglich sind.
In der Vorrichtung zum Senden des Datensignales ist gemäß Anspruch 5 das wenigstens eine WDF ein Polyphasen-Filter. Das als WDF realisierte Polyphasen-Filter ermöglicht, dass das digitale Signal zunächst mit einer Abtastrate gefiltert werden kann. Erst anschließend wird dann nach dem Filtern die Abtastrate erhöht. Dies begrenzt vorteilhafterweise die beim Filtern erzeugte Verlustleistung, da das Filtern noch mit der niedrigeren Abtastrate durchgeführt wird.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dem Polyphasen-Filter ein weiteres Filter nachgeschaltet. Dieses weitere Filter ist so ausgestaltet, dass es Signalanteile, die den eigentlichen Sperrbereich des Polyphasen-Filters passieren, blockiert. Das weitere Filter ist dabei vorteilhafterweise an das Polyphasen-Filter angepasst, da dessen Sperrbereich in einem bestimmten Teilbereich eine nicht ausreichende Sperrwirkung haben kann. Von dem Polyphasen-Filter unerwünschterweise durchgelassene Anteile des Datensignales werden somit durch das nachgeschaltete weitere Filter blockiert. Dadurch wird die Genauigkeit der Verarbeitung erhöht.
Besonders bevorzugt ist ein weiteres WDF vorhanden, das als sogenanntes Kreuzglied-Filter ausgestaltet ist, d. h. als sogenanntes Lattice-Filter. Dieses Filter verbessert weiter den Interpolationsvorgang in der Interpolationseinheit.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Interpolationseinheit eine Verarbeitungseinheit zum Reduzieren der Wortbreite des Ausgangssignales der Interpolationseinheit nachgeschaltet. Dadurch kann der nachfolgende Digital-Analog Wandler, DAC, weniger aufwändig ausgestaltet sein. Der DAC muss eine geringere Wortbreite des digitalen Datensignales in ein analoges Datensignal wandeln.
Besonders bevorzugt ist ein Steuermittel vorhanden, das so ausgestaltet ist, dass es der Verarbeitungseinheit das von der Interpolationseinheit ausgegebene digitale Datensignal abhängig von einem für eine Übertragung des Datensignales über eine Übertragungsstrecke verwendeten Übertragungsmodus zuführt. Abhängig von dem verwendeten Übertragungsmodus und seinen Anforderungen kann somit das Datensignal für die nachfolgende Verarbeitung durch den DAC angepasst werden. Der Übertragungsmodus kann ein sogenannter Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL, oder ein sogenannter Very High Data Rate Digital Subscriber Line, VDSL, Übertragungsmodus sein.
Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung zum Senden des Datensignales eine Schnittstelle auf, die der Interpolationseinheit vorgeschaltet ist. Diese Schnittstelle ist nach einem sogenannten Low Voltage Differential Signalling, LVDS, Standard ausgestaltet. Dadurch wird auch in der Vorrichtung zum Senden eine besonders geringe Verlustleistung gewährleistet, wobei gleichzeitig hohe Datenraten für die Übertragung des Datensignales möglich sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1 eine schematische Darstellung eines Anwendungsbeispieles der vorliegenden Erfindung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Empfangen eines Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist;
3 eine schematische Darstellung eines Beispieles eines Dezimationsfilters mit abwechselnd einstellbaren Koeffizienten;
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Senden eines Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, und
5 eine schematische Darstellung eines Beispieles eines in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Empfangen eines Datensignales einsetzbaren Analog-Digital Wandlers mit einer Kalibriereinheit.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Signale – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Anwendungsbeispieles der vorliegenden Erfindung in einem Telekommunikationsnetz mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems. Das erfindungsgemäße System ist hier ein Modem 1, das auf einer Benutzerseite des Telekommunikationsnetzes angeordnet ist. Das Modem 1 ist mit einem Endgerät 2 des Benutzers verbunden. Das Endgerät 2 kann beispielsweise ein Computer sein. Über eine Übertragungsleitung 3, die insbesondere eine Telefonleitung ist, ist das Endgerät 2 mit einer Vermittlungsstelle 4 des Telekommunikationsnetzes verbunden. Die Vermittlungsstelle 4 enthält ebenfalls ein Modem, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel einfachheitshalber nicht dargestellt ist. Zwischen dem Endgerät 2 und der Vermittlungsstelle 4 erfolgt eine Datenübertragung, die mittels eines bestimmten Übertragungsmodus abgewickelt wird. Der Übertragungsmodus basiert auf einem Erzeugen von Mehrfachtonsignalen und ist hier ein sogenannter Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL, oder ein sogenannter Very High Data Rate Digital Subscriber Line, VDSL, Übertragungsmodus. Das Modem 1 ist so ausgestaltet, dass es ein Übertragen von Datensignalen nach beiden Übertragungsmodi ermöglicht. Es ist auch möglich, das Übertragen der Datensignale nach anderen Übertragungsmodi durchzuführen, insbesondere nach den Erweiterungen ADSL2 und/oder ADSL2+ des ADSL-Standards. Das Modem 1 ist dann entsprechend angepasst.
Das Modem 1 enthält eine erfindungsgemäße Empfangsvorrichtung 5 zum Empfangen und eine erfindungsgemäße Sendevorrichtung 6 zum Senden von Datensignalen, die Mehrfachtonsignale aufweisen. Die Empfangsvorrichtung 5 empfängt und verarbeitet Datensignale, die von der Übertragungsleitung 3 an das Modem 1 übertragen werden. Die Empfangsvorrichtung 5 weist eine erste Schnittstelle 7 auf, die die Datensignale aus der Empfangsvorrichtung 5 in geeigneter Weise aufbereitet, um sie an eine Datenpumpe 8 weiterzuleiten, die in dem Modem 1 angeordnet ist. Die Sendevorrichtung 6 verarbeitet und sendet Datensignale, die von dem Modem 1 an die Übertragungsleitung 3 ausgegeben werden. Die Sendevorrichtung 6 weist eine zweite Schnittstelle 9 auf, die von der Datenpumpe 8 kommende Datensignale in geeigneter Weise aufbereitet, um sie in der Sendevorrichtung 6 verarbeiten zu können. Die Schnittstellen 7 und 9 arbeiten nach einem sogenannten Low Voltage Differential Signalling, LVDS, Standard. Die Datenpumpe 8 enthält verschiedene Algorithmen zum weiteren Verarbeiten der Datensignale. Sie stellt von der Empfangsvorrichtung 5 kommende Datensignale dem Endgerät 2 und von dem Endgerät 2 kommende Datensignale der Sendevorrichtung 9 zur Verfügung.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung 5. Die Empfangsvorrichtung 5 enthält einen Analog-Digital Wandler, ADC, 10, der ein über die Übertragungsleitung 3 zu dem Modem 1 übertragenes analoges Datensignal in ein digitales Datensignal wandelt. Dabei werden Abtastwerte des digitalen Datensignales erzeugt. Der ADC 10 wird weiter unten in Zusammenhang mit 5 näher beschrieben. Der ADC 10 ist ausgangsseitig mit einer Symmetrierungseinheit 11 verbunden, die eine Symmetrierung des digitalen Ausgangssignales des ADC 10 bewirkt. An die Symmetrierungseinheit 11 schließt sich eine Schalteinrichtung 12 an, mittels der das von der Symmetrierungseinheit 11 ausgegebene Datensignal entweder auf ein erstes Dezimationsfilter 13 oder ein zweites Dezimationsfilter 14 gegeben werden kann. Das Umschalten der Schalteinrichtung 12 erfolgt durch ein Steuermittel 15, das dazu mit der Schalteinrichtung 12 verbunden ist. Das Einstellen der Schalteinrichtung 12 erfolgt abhängig von dem für das Übertragen des Datensignales über die Übertragungsleitung 3 verwendeten Übertragungsmodus, d. h. hier abhängig davon, ob das Datensignal mittels das ADSL oder des VDSL Übertragungsmodus übertragen wurde. Eine entsprechende Information wird dem Steuermittel 15 zugeleitet, so dass dieses die passende Einstellung der Schalteinrichtung vornehmen kann. Insbesondere kann dem Steuermittel 15 das übertragene Datensignal selbst zugeführt werden, so dass es den verwendeten Übertragungsmodus feststellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel schaltet das Steuermittel 15 die Schalteinrichtung 12 auf das erste Dezimationsfilter 13, falls der ADSL Übertragungsmodus verwendet wurde, und auf das zweite Dezimationsfilter 14, falls der VDSL Übertragungsmodus verwendet wurde.
Das erste Dezimationsfilter 13 weist ein nichtrekursives, sogenanntes Finite Impulse Response, FIR, Filter 16 auf, das Register, Multiplizierer und Summierer enthält, die zusammengefasst in der 2 mit dem Bezugszeichen 17 versehen sind. Das FIR Filter 16 enthält des Weiteren einen Koeffizientensatz 18. Die Abtastwerte des digitalen Datensignales werden in dem FIR Filter 16 mit den Koeffizienten des Koeffizientensatzes 18 multipliziert und die Ergebnisse aufsummiert. Diese Struktur eines FIR Filters ansich ist bekannt. Das FIR Filter 16 arbeitet mit einem fixen Koeffizientensatz, d. h. für jeden Multiplizierer ist der für die Multiplikation zu verwendende Koeffizient festgelegt und immer gleich. Dem FIR Filter 16 ist eine Dezimationseinheit 19 nachgeschaltet, mit der die Anzahl der Abtastwerte des digitalen Datensignales reduziert wird. Die Abtastrate des digitalen Datensignales wird damit erniedrigt. Die Dezimationseinheit 19 ist ausgangsseitig mit der ersten Schnittstelle 7 verbunden.
Das zweite Dezimationsfilter 14 weist ebenfalls ein nichtrekursives FIR Filter auf, das Register, Multiplizierer und Summierer enthält, die zusammengefasst in der 2 mit dem Bezugszeichen 20 versehen sind. Das FIR Filter des zweiten Dezimationsfilters 14 enthält des Weiteren einen ersten Koeffizientensatz 21 und einen zweiten Koeffizientensatz 22. Die Abtastwerte des digitalen Datensignales werden in dem FIR Filter abwechselnd mit den Koeffizienten des ersten Koeffizientensatzes 21 und den Koeffizienten des zweiten Koeffizientensatzes 22 multipliziert. Dies bedeutet, dass bei jedem Taktsignal der Koeffizientsatz an den Multiplizierern periodisch wechselt. Dazu ist hier zur einfachen Darstellung des Sachverhaltes in dem zweiten Dezimationsfilter 14 eine Schalteinrichtung 23 vorgesehen, die einerseits mit den Multiplizierern des zweiten Dezimationsfilters 14 und andererseits mit dem ersten und zweiten Koeffizientensatz 21 bzw. 22 verbunden ist. Das Steuermittel 15 ist zum Ansteuern der Schalteinrichtung 23 mit dem zweiten Dezimationsfilter 14 verbunden. Die Ergebnisse der verschiedenen Multiplikationen werden anschließend in herkömmlicher Weise aufsummiert.
3 zeigt eine genauere schematische Darstellung des zweiten Dezimationsfilters 14. Das zweite Dezimationsfilter 14 ist in direkter Struktur dargestellt und basiert auf einem herkömmlichen FIR Filter. Wie in der 3 zu sehen ist, können allerdings die verschiedenen Multiplizierer des zweiten Dezimationsfilters 14 mittels der Schalteinrichtung 23 abwechselnd mit jeweils zwei unterschiedlichen Koeffizienten g und h des ersten bzw. zweiten Koeffizientensatzes 21 bzw. 22 versorgt werden. Die Inhalte der Register z^–1 werden somit pro Takt abwechselnd mit den Koeffizienten der beiden Koeffizientensätze 21, 22 multipliziert. Die Koeffizienten selbst werden nach bekannten Regeln des Filterdesigns bestimmt. Das zweite Dezimationsfilter 14 kann vorteilhafterweise so ausgestaltet sein, dass anstelle der dem Filtern nachgeordneten Dezimation, wie dies beim ersten Dezimationsfilter 13 der Fall ist, die Anzahl der Abtastwerte des digitalen Datensignales bereits während des Filterns reduziert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass nur jeder x-te Abtastwert berechnet wird (x entspricht hier einer positiven ganzen Zahl). Dies erfordert weniger Rechen- und Filteraufwand.
Der VDSL Standard gibt vor, dass am Ausgang des Dezimationsfilters 14 mindestens die doppelte Nyquistfrequenz von 70 MHz als Abtastrate zur Verfügung stehen muss. Je nach verwendetem ADC 10 kann dieser besonders vorteilhaft mit einer Taktfrequenz betrieben werden, die keinem ganzzahligen Vielfachen der doppelten Nyquistfrequenz entspricht. Der hier verwendete ADC 10 erreicht beispielsweise bei der Taktfrequenz von 105 MHz eine besonders gute Wandlerleistung. Um dennoch am Ausgang der Empfangsvorrichtung 5 eine möglichst niedrige Abtastrate, d. h. die doppelte Nyquistfrequenz, vorliegen zu haben kann mittels des zweiten Dezimationsfilters 14 ein rationales Dezimationsverhältnis mittels der periodisch wechselnden Koeffizienten an den Multiplizierern des zweiten Dezimationsfilters 14 eingestellt werden.
4 zeigt eine genauere schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Sendevorrichtung 6 zum Senden des Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist. Eingangsseitig wird der zweiten Schnittstelle 9 der Sendevorrichtung 6 von der Datenpumpe 8 ein digitales Datensignal zugeführt. Das digitale Datensignal kann hier ein ADSL oder ein VDSL Signal sein. Die Sendevorrichtung 6 enthält ein Adaptionsmittel 24 mit dem die Wortbreite des digitalen Datensignales angepasst wird. Die Wortbreiten des zu verarbeitenden Datensignales für die Fälle, dass das Datensignal ein ADSL oder ein VDSL Signal ist, sind in der 4 mit einem Schrägstrich getrennt über den Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten der Sendevorrichtung 6 angegeben. Dabei ist die Wortbreite des Datensignales, falls dieses ein ADSL Signal ist, vor dem Schrägstrich und die Wortbreite des Datensignales, falls dieses ein VDSL Signal ist, hinter dem Schrägstrich angegeben. Ein eingangsseitig vorliegendes ADSL Datensignal hat somit gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispieles nach 4 eine Wortbreite von 16 bit und ein eingangsseitig vorliegendes VDSL Datensignal eine Wortbreite von 14 bit. Nach der Anpassung der Wortbreite durch das Adaptionsmittel 24 hat das ADSL Signal eine Wortbreite von weiterhin 16 bit, während das VDSL Signal eine Wortbreite von 18 bit hat. Die Wortbreiten der weiteren Komponenten der Sendevorrichtung 6 für die Fälle des ADSL oder VDSL Signales können der 4 entnommen werden.
Das Verarbeiten des Datensignales in der Sendevorrichtung 6 erfolgt abhängig davon, ob das Datensignal ein ADSL oder ein VDSL Signal ist. Dazu enthält die Sendevorrichtung 6 eine Vielzahl von Schaltern 25, 26, 27, 28, 29, 30 und 31, die in die Verbindungen zwischen einigen der Komponenten der Sendevorrichtung 6 eingefügt sind. Abhängig von ihrer jeweiligen Schalterstellung können Komponenten überbrückt werden. Die Schalter 25, 26, 27, 28, 29, 30 und 31 werden mittels eines Steuermittels 32 angesteuert. Stellvertretend sind in der 4 die Verbindungen des Steuermittels 32 zu den beiden Schaltern 30 und 31 dargestellt. Solche Verbindungen bestehen ebenfalls zu den anderen Schaltern 25, 26, 27, 28 und 29. Dem Steuermittel 32 wird das eingangsseitig zugeführte Datensignal zugeleitet, so dass es bestimmen kann, ob ein ADSL oder ein VDSL Signal vorliegt. Abhängig von diesem Bestimmen werden dann die Schalter 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 eingestellt.
Das Adaptionsmittel 24 ist ausgangsseitig mit einem FIR Filter 33 verbunden, das hier ein sogenannter Equalizer ist. Das FIR Filter 33 ist mit einer Überbrückungsleitung 34 überbrückbar. Das FIR Filter 33 und die Überbrückungsleitung 34 sind auf den Schalter 25 geführt. Ist das Datensignal ein ADSL Signal, so durchläuft das Datensignal das FIR Filter 33. Ist das Datensignal ein VDSL Signal, so wird das FIR Filter 33 überbrückt und das Datensignal läuft über die Überbrückungsleitung 34. An den Schalter 25 schließt sich ein Interpolationsmittel 35 an, das ein Interpolieren des Datensignales, d. h. ein Heraufsetzen der Abtastrate, durchführt. Das Interpolieren erfolgt bei dem Interpolationsmittel 35 durch ein Einfügen von Nullen zwischen Abtastwerten des digitalen Datensignales. Das Interpolationsmittel 35 ist mit einem Tiefpassfilter 36 verbunden, das als sogenanntes Kreuzglied- oder Lattice-Filter realisiert ist. Daran schließt sich ein Polyphasenfilter 37 an. Zwischen dem Polyphasenfilter 37 und dem Tiefpassfilter 36 ist der Schalter 26 angeordnet, mit dem sich das Tiefpassfilter 36 bei einem VDSL Signal überbrücken lässt. Dazu ist parallel zum Tiefpassfilter 36 eine Überbrückungsleitung 38 vorhanden. Das Polyphasenfilter enthält hier einen Filterteil 39, der als Tiefpass ausgestaltet ist, und ein Interpolationsmittel 40, das zum Interpolieren des Datensignales nach dem Filtern dient. Dies hat den Vorteil, dass das Filtern hier mit der niedrigeren Abtastrate erfolgen kann und die Verlustleistung des Polyphasenfilters 37 dadurch gering gehalten werden kann. Das Tiefpassfilter 36 und das Polyphasenfilter 37 sind als sogenannte Wave Digital Filter, WDF, realisiert.
Dem Polyphasenfilter 37 ist der Schalter 27 nachgeschaltet. Parallel zum Polyphasenfilter 37 verläuft eine Überbrückungsleitung 41, so dass das Polyphasenfilter 37 für ein ADSL Datensignal überbrückt werden kann. Anschließend wird das Datensignal auf ein Skalierungsmittel 42 gegeben, mit dem das Datensignal skaliert und weiter für die Übertragung angepasst wird. Das Skalierungsmittel 42 ist mit einem Interpolationsmittel 43 verbunden, mit dem das skalierte Datensignal interpoliert wird. Das Interpolationsmittel 43 ist hier ein sogenannter Repeater, mit dem die Interpolation durch ein Wiederholen von Abtastwerten erfolgt. Dem Interpolationsmittel 43 ist ein weiteres FIR Filter 44 nachgeschaltet, das ebenfalls als Equalizer ausgestaltet ist und bei Vorliegen eines ADSL Datensignales über eine Überbrückungsleitung 45 überbrückt werden kann. Dazu sind das FIR Filter 44 und die Überbrückungsleitung 45 mit dem Schalter 28 verbunden. Dem Schalter 28 ist ein FIR Filter 46 nachgeschaltet, das als Kammfilter ausgestaltet ist und bei Vorliegen eines VDSL Datensignales über eine Überbrückungsleitung 47 überbrückt werden kann. Dazu sind das FIR Filter 46 und die Überbrückungsleitung 47 mit dem Schalter 29 verbunden. Dem Schalter 29 wiederum ist ein FIR Filter 48 nachgeschaltet, das auf einen bestimmten Teilbereich des Sperrbereiches des Polyphasenfilters 37 abgestimmt ist. Dieser Teilbereich des Sperrbereiches des Polyphasenfilters 37 sperrt das Datensignal unerwünschterweise nicht ausreichend. Das Filter 48 dient somit dazu, die unerwünschterweise durchgelassenen Anteile des Datensignales zu blockieren. Parallel zu dem FIR Filter 48 befindet sich eine Überbrückungsleitung 49, mit der das FIR Filter 48 für ein ADSL Signal überbrückt werden kann. Da das Polyphasenfilter 37 nur von einem VDSL Signal durchlaufen wird, muss auch nur dieses VDSL Signal das FIR Filter 48 durchlaufen. Um dies zu ermöglichen, ist dem FIR Filter 48 der Schalter 30 nachgeschaltet. An den Schalter 30 schließt sich dann eine Reduziereinheit 50 an, mit der die Wortbreite des Datensignales reduziert werden kann. Die Reduziereinheit 50 wird über eine Überbrückungsleitung 51 und mittels des nachgeschalteten Schalters 31 für ein VDSL Signal überbrückt. Mit dem Reduzieren der Wortbreite für ein ADSL Signal kann ein dem Schalter 31 nachfolgender Digital-Analog Wandler, DAC, 52 am Ausgang der Sendevorrichtung 6 einfach dimensioniert und ausgestaltet sein. Die Sendevorrichtung 6 enthält somit mehrere Interpolationsmittel 35, 40 und 43, die eine Interpolationseinheit zum Interpolieren des digitalen Datensignales darstellen.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispieles des in der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung 5 eingesetzten Analog-Digital Wandlers, ADC, 10. Der ADC 10 ist hier ein sogenannter Pipelined-Nyquist Wandler. Der ADC 10 enthält eine Analogstufe 53, in der das analoge Eingangsdatensignal 54 des ADC 10 verarbeitet wird. Die Analogstufe 53 enthält Kondensatoren und Komparatoren. Insbesondere die Kondensatoren enthalten Fertigungstoleranzen und andere Fehler oder Ungenauigkeiten, die zu einem Fehler in dem verarbeiteten Signal führen. Dieser Fehler kann mittels des ADC 10 kompensiert werden. Dazu enthält dieser eine Kalibriereinheit 55, mit der der Fehler bestimmt, d. h. hier gemessen oder abgeschätzt, werden kann. Für den bestimmten Fehler wird dann ein Korrektursignal 56 erzeugt, das einem gewandelten Signal 57 mittels eines Addierers 58 hinzugefügt oder von diesem abgezogen wird. Dadurch wird ein fehlerkorrigiertes und sehr genaues digitales Ausgangsdatensignal 59 aus dem ADC 10 ausgegeben.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Vorrichtung (5) zum Empfangen eines Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, mit einem Analog-Digital Wandler (10) zum Wandeln eines analogen Datensignales (54) in ein digitales Datensignal (59), und mit einem Dezimationsfilter (14) zum Dezimieren des digitalen Datensignales (59), wobei dem Dezimationsfilter (14) wenigstens zwei verschiedene Koeffizientensätze (21, 22) zugewiesen sind, die jeweils mehrere Koeffizienten enthalten, und das Dezimationsfilter (14) so ausgestaltet ist, dass Abtastwerte des digitalen Datensignales derartig abwechselnd mit den Koeffizienten der wenigstens zwei Koeffizientensätze (21, 22) multiplizierbar sind, dass bei jedem Taktsignal der Koeffizientsatz an den Multiplizierern periodisch wechselt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Dezimationsfilter (13) vorhanden ist, dem ein fester Koeffizientensatz (18) zugewiesen ist, und die Vorrichtung (5) ein Steuermittel (15) aufweist, das so ausgestaltet ist, dass es das digitale Datensignal abhängig von einem für eine Übertragung des Datensignales über eine Übertragungsstrecke (3) verwendeten Übertragungsmodus dem Dezimationsfilter (14) oder dem weiteren Dezimationsfilter (13) zuführt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (15) so ausgestaltet ist, dass es das digitale Datensignal abhängig von einem sogenannten Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL, oder einem sogenannten Very High Data Digital Subscriber Line, VDSL, Übertragungsmodus zuführt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schnittstelle (7) aufweist, die dem Dezimationsfilter (14) nachgeschaltet ist, und diese Schnittstelle (7) nach einem sogenannten Low Voltage Differential Signalling, LVDS, Standard ausgestaltet ist.
Vorrichtung (6) zum Senden eines Datensignales, das Mehrfachtonsignale aufweist, mit einer Interpolationseinheit (35, 40, 43) zum Interpolieren eines digitalen Datensignales, wobei die Interpolationseinheit ein Polyphasen-Filter (37) aufweist, das als ein sogenanntes Wave Digital Filter, WDF, ausgestaltet ist und eine Filterkomponente (39), mittels der das digitale Signal zunächst mit einer Abtastrate filterbar ist, und eine Interpolationskomponente (40) aufweist, mittels der die Abtastrate des digitalen Signals nach dem Filtern erhöhbar ist, und mit einem weiteren Filter (48), das dem Polyphasen-Filter (37) nachgeschaltet und so ausgestaltet und an das Polyphasen-Filter (37) angepasst ist, dass es Signalanteile, die den eigentlichen Sperrbereich des Polyphasen-Filters (37) passieren, blockiert.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Polyphasen-Filter (37) ein weiteres Filter (48) nachgeschaltet ist, das so ausgestaltet und an das Polyphasen-Filter (37) angepasst ist, dass es Signalanteile, die den eigentlichen Sperrbereich des Polyphasen-Filters (37) passieren, blockiert.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres WDF vorhanden ist, das als sogenanntes Kreuzglied-Filter (36) ausgestaltet ist, d. h. als sogenanntes Lattice-Filter.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Interpolationseinheit (35, 40, 43) eine Verarbeitungseinheit (50) zum Reduzieren der Wortbreite des Ausgangssignales der Interpolationseinheit (35, 40, 43) nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuermittel (32) vorhanden ist, das so ausgestaltet ist, dass es der Verarbeitungseinheit (50) das von der Interpolationseinheit (35, 40, 43) ausgegebene digitale Datensignal abhängig von einem für eine Übertragung des Datensignales über eine Übertragungsstrecke (3) verwendeten Übertragungsmodus zuführt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (32) so ausgestaltet ist, dass es das digitale Datensignal abhängig von einem sogenannten Asymmetric Digital Subscriber Line, ADSL oder einem sogenannten Very High Data Rate Digital Subscriber Line, VDSL, Übertragungsmodus zuführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5–10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schnittstelle (9) aufweist, die der Interpolationseinheit (35, 40, 43) vorgeschaltet ist, und diese Schnittstelle (9) nach einem sogenannten Low Voltage Differential Signalling, LVDS, Standard ausgestaltet ist.
System mit einer Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1–4 und einer Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 5–11.