DE102007018585A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem mit mindestens zwei Aderpaaren (1, 1') eines symmetrischen Leitungsbündels (91), mit
• Anschlüssen (96, 96' und 97, 97') zum beidseitigen Anschluss der Signalleitungen der Adernpaare (1, 1'),
• den Anschlüssen (96, 96' und 97, 97') nachgeordnete Totzeitglieder (94, 94' und 95, 95'),
• mindestens eine den Totzeitgliedern (94, 94' und 95, 95') nachgeordnete Kompensationsschaltung (10) mit einem Störsignaleingang (11) und einer Kompensationssignalquelle, welche ein Kompensationssignal in das jeweilige Adernpaar (1, 1') einspeist,
• eine Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) zum Ermitteln mindestens einer das Nebensprechen charakterisierenden Störkenngröße anhand eines ersten Signals (x[k]) und des Störsignals (y[k]) und
• eine mit der Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) verbundene Kompensationssteuerung (98), welche das Abschalten und Zuschalten von Kompensationsschaltungen (10), die Einstellung von Filterkoeffizienten eines adaptiven Filters und die Kompensationssignalquelle steuert,
• derart, dass die Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) nicht eine direkte Schätzung einer kausalen...

Description

  • Die Erfindung betrifft in erster Linie eine Vorrichtung zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem (Patentanspruch 1). Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem (Patentanspruch 8).
  • Bei der leitungsgebundenen, elektrischen Nachrichtenübertragung erfolgt die Signalübertragung zum Teil über Leiterpaare, die streckenweise in einem Kabel zusammengefasst sind. Je nach Teilnehmerdichte befindet sich in einem solchen Kabel eine große Anzahl von Übertragungsleitungen, die aufgrund des Kabelaufbaus durch Nebensprechen bzw. Fremdstörer gestört sind. Diese Störungen wirken sich auf die Nachrichtenübertragung aus und können insbesondere bei der Übertragung von Signalen zwischen Datenverarbeitungsgeräten zu Fehlern im Signalinhalt bzw. die Datenrate, Reichweite und Beschaltungdichte reduzieren führen. Da das Übersprechen stark vom Abstand der Leitungen zueinander abhängig ist, kann es für viele Anwendungen ausreichen, nur die unmittelbar benachbarten Datenleitungen gegeneinander zu entstören. Bei Fernmeldekabeln sind häufig zwei Paare von Kupferdoppeladern miteinander verdrillt. Mehrere solcher Sternvierer sind in einem gemeinsamen Grundbündel enthalten. Wiederum mehrere solcher Grundbündel bilden das Fernmeldekabel. In einem solchen Fall werden vorzugsweise wenigstens die Datenleitungen eines Sternvierers und besonders bevorzugt auch die eines Grundbündels gegeneinander entstört. Verfahren und Vorrichtungen zur Lösung des Problems des Übersprechens, insbesondere des Nah- und/oder Fernnebensprechens (Near bzw. Far End Cross Talk, NEXT bzw. FEXT) sind seit langem bekannt.
  • Beispielsweise ist aus der US-A-5 271 037 eine Schaltungsanordnung zur Kompensation von Nebensprechen in einem digitalen Nachrichtenübertragungssystem im Bereich einer Leitungseinrichtung mit Sende- und Empfangsschaltungen/Endgerät bekannt, bei der störendes Nebensprechen in einem Übertragungskabel zwischen mehr als zwei Leitungen wenigstens teilweise unterdrückt wird. Hierzu enthält wenigstens eine Empfangsschaltung eine Schaltungsanordnung zur Kompensation von Nebensprechen und mehrere Sendeschaltungen geben für wenigstens eine Empfangsschaltung mit einer Schaltungsanordnung zur Kompensation von Nebensprechen jeweils ein, von dem von ihnen zu erzeugenden Sendesignal abgezweigtes Referenzsignal aus. Jede Schaltungsanordnung zur Kompensation von Nebensprechen enthält für jedes Referenzsignal ein adaptives Filter, das aus den Referenzsignalen ein Kompensationssignal ableitet. Schließlich ist eine Substraktionsschaltung vorgesehen, welche die Summe der Kompensationssignale vom Empfangssignal der Empfangsschaltung subtrahiert und dessen Ausgangssignal das Regelsignal der adaptiven Filter ist und zum Ausgangssignal der Empfangsschaltung weiter verarbeitet wird. Zusätzlich kann die Schaltungsanordnung eine Vorrichtung zur Kompensation von Impulsstörungen aufweisen. Solche Impulsstörungen können sowohl von außen in ein Übertragungskabel als auch von Leitungen innerhalb eines Übertragungskabels auf andere Leitungen wirken. Sie können daher nur bedingt durch Vorrichtungen zur Kompensation von Nebensprechen kompensiert werden. Zur Kompensation von Impulsstörungen ist eine Referenzleitung über einen Umsetzer mit der Empfangsleitung verbunden. Tritt nun im Kabel eine Impulsstörung auf, wird diese sowohl in der Referenzleitung als auch in der Empfangsleitung gleichermaßen induziert Die aus der Referenzleitung gewonnene Referenzimpulsstörung wird über den Umsetzer dem Subtraktionseingang eines Subtraktionsgliedes der Empfangsleitung zugeführt und kompensiert dort die Impulsstörung. Der Umsetzer kann im einfachsten Fall aus einem Stück Leitung bestehen und es kann ein adaptives Filter zur Erzeugung eines Simulationssignals vorgesehen werden. Als Referenzleitung kann eine im Übertragungskabel befindliche Blindleitung verwendet werden. Wird anstelle der Blindleitung eine Sendeleitung oder eine der anderen Empfangsleitungen als Referenzleitung verwendet, ist eine zusätzliche Maßnahme zur Kompensation des auf diesen Leitungen anliegenden Sendesignals oder Empfangssignals erforderlich. Hierzu wird das Sende- oder Empfangssignal über ein adaptives Filter simuliert, anschließend in bekannter Weise vom Signal subtrahiert und daraus das Kompensationssignal zur Unterdrückung von Impulsstörungen gewonnen.
  • Weiterhin ist aus der US-A-5 970 088 ein Kompensationsverfahren für einen Pool aus N identischen logischen MDSL-Modems bekannt, welches zur Kompensation der NEXT Interferenz dient. Die Sender der Modems sind mit einem Taktgenerator synchronisiert und die von den N Modems empfangenen Signale werden nach dem Empfang mittels einer Kompensationsschaltung entstört. Die Kompensationsschaltung besteht aus N Untereinheiten, von denen jeweils eine jeweils einem Modem zugeordnet ist. Eine Untereinheit umfasst N adaptive Filter, deren Ausgangssignal zur Korrektur des bereits vom Modem empfangenen und digitalisierten Signals dient. Als Referenzsignal für die adaptiven Filter dient das von jeweils einem der N Modems gesendete Sendesignal. Die Ausgangssignale aller adaptiven Filter einer Untereinheit werden kombiniert und zur Korrektur des bereits empfangenen Empfangs-Signals verwendet. Das in der US-A-5 970 088 beschriebene Kompensationsverfahren erfordert N identische Modems und ist daher nicht zum Entstören beliebiger Systeme geeignet. Die Übertragungseigenschaften des Kabels selbst bleiben unverändert, und das bereits empfangene Signal wird nachträglich aufbereitet.
  • Um die Übertragungseigenschaften eines Bündels elektrischer Datenleitungen zu verbessern, sodass unabhängig von den an die Datenleitungen angeschalteten Geräten eine Entstörung der Leitungen untereinander und damit eine Erhöhung der Übertragungskapazität ermöglicht wird, ist aus der WO 03/009490 A2 eine zwischen zwei Anschlüssen angeordnete elektronische Kompensationsschaltung bekannt, welche wenigstens ein adaptives Filter umfasst, das ein Ausgangssignal zur Korrektur des auf einer ersten Datenleitung übertragenen Signals erzeugt. Das Referenzsignal für das adaptive Filter ist wenigstens ein von einer zweiten Datenleitung abgegriffenes Signal und das Fehlersignal für das adaptive Filter ist das auf der ersten Datenleitung übertragene korrigierte Signal. Alternativ ist das Referenzsignal ein externes Signal; beispielsweise wird ein Referenzsignal außerhalb des Kabelbündels abgegriffen, insbesondere mittels einer externen Antenne. Auf diese Weise können auch externe Störeinflüsse auf einzelnen oder allen Datenleitungen kompensiert werden. Die elektronische Kompensationsschaltung ist zwischen zwei Anschlüssen angeordnet, wobei der eine Anschluss zum Anschluss an die Datenleitungen des Bündels elektrischer Datenleitungen ausgelegt ist und der andere Anschluss zum Anschluss an Datenleitungen eines Bündels elektrischer Datenleitungen oder zum Anschluss an den Leitungsanschluss eines oder mehrere Übertragungsgeräte ausgelegt ist. Die adaptiven Filter erhalten als Referenzsignal das am kabelseitigen Gabelpunkt jeweils eines benachbarten Aderpaares abgegriffene Signal. Dieses setzt sich zusammen aus dem auf diesem Aderpaar gesendeten und empfangenen Signal sowie aus den Störsignalen von den benachbarten Aderpaaren. Jeweils zwei Aderpaaren ist somit ein adaptives Filter zugeordnet, um das auf der ersten Empfangsleitung übertragene Signal gegen das auf einem weiteren Aderpaar übertragene Signal zu entstören. Ein weiteres adaptives Filter ist zur Kompensation eines externen Störeinflusses vorgesehen. Die elektronische Kompensationsschaltung umfasst insgesamt eine Matrix aus n × n adaptiven Filtern, mit denen sämtliche Störeinflüsse wechselseitig kompensiert werden. Indem das Referenzsignal am Gabelpunkt benachbarter Adern abgegriffen wird, wird sowohl das Nah- als auch das Fernnebensprechen kompensiert. Alternativ kann lediglich ein adaptives Filter für sämtliche von benachbarten Aderpaaren abgegriffenen Störsignale vorhanden sein. Diese werden in einem Summierglied aufsummiert, wobei das Summensignal als Referenzsignal dient. Ein weiteres adaptives Filter dient wieder zur Kompensation externer Störungen. Eine zusätzliche Vereinfachung ergibt sich dadurch, dass als Lieferant für die Referenzsignale ein nicht beschaltetes Aderpaar benutzt wird. Auf ihm sind bei geeigneter Lage innerhalb des Kabels naturgemäß alle störenden Signale vorhanden. Somit kann das Summierglied entfallen und durch einen Operationsverstärker ersetzt werden, an welchem das Referenzaderpaar angeschlossen ist und welcher das Störsignal entkoppelt jedem Transversalfilter zur Verfügung stellt. Ein weiteres adaptives Filter dient wieder zur Kompensation externer Störungen. Weiterhin möglich ist eine Lösungsvariante dadurch, dass das Referenzaderpaar und das externe Störsignal an ein Summierglied mit nur noch zwei Eingängen angeschaltet wird. Dadurch kann das weitere adaptive Filter entfallen.
  • Schließlich sind in der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin ein Nebensprech-Kompensationsverfahren und eine Kompensationsschaltung und eine Kompensationseinheit beschrieben, die ohne eine Gabelschaltung zur Trennung von Empfangs- und Senderichtung der Signale auskommen. Die Kompensationsschaltung für das Nebensprechen weist eine Kompensationseinrichtung auf, die einen vorzugsweise hochohmigen Störsignaleingang hat, und eine Kompensationssignalquelle, die nach Maßgabe des Störsignals ein Kompensationssignal zur Beaufschlagung der zu kompensierenden Signalleitung erzeugt. Die Kompensationssignalquelle weist eine steuerbare Stromquelle auf, die als Kompensationssignal einen gesteuerten Kompensationsstrom erzeugt, der für die parallele Einspeisung in die zu kompensierende Signalleitung vorgesehen ist. Eine Kompensationseinheit hat mehrere Kompensationsschaltungen für mehrere Signalleitungen.
  • Beim den in der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin beschriebenen Nebensprech- Kompensationsverfahren wird nach Maßgabe eines nebensprechenden Signals ein Kompensationsstrom erzeugt, der parallel in die zu kompensierende Signalleitung eingespeist wird. Es wird nicht wie beim Stand der Technik eine gesteuerte Kompensationsspannung seriell eingespeist. Wegen der parallelen Einspeisung des Kompensationsstroms kann die zu kompensierende Signalleitung für Gleichstrom (u. a. Fernspeisung) ununterbrochen bleiben. Damit erlaubt die Leitung das einfache Fernspeisen von Telekommunikationskomponenten über die Signalleitung mit Gleichspannung. Zur Erzeugung des kompensierenden Signals wird vorzugsweise die Nebensprech-Impulsantwort des Systems zur Kompensation verwendet, insbesondere indem sie zur Nachbildung eines zum Nebensprechen gegengleichen Signals herangezogen wird. Die Kompensationssteuerung kann vergleichsweise komplex sein und nach Maßgabe von einem oder mehreren Parameter bzw. Koeffizienten h, aus einem Störsignal um(t) das Steuerungssignal us(t) erzeugen. Die Koeffizienten h können von einer Ermittlungseinrichtung einmalig oder auch wiederholt ermittelt und der Kompensationssteuerung eingeschrieben werden. Die Nebensprechkompensation kann ein- und ausschaltbar sein. Hierzu kann ein Schalter im Stromzuführzweig vorgesehen werden. Statt eines Schalters kann aber auch das Steuern der Stromquelle auf Null vorgesehen sein. Die Kompensationseinrichtung kann ein adaptives Filter sein oder aufweisen. Das adaptive Filter wird vom zu filternden Signal auf der Signalleitung durchlaufen. Die Referenzspannung des adaptiven Filters entspricht dem Störsignal um(t). Das adaptive Filter kann Filterkoeffizienten aufweisen, nach deren Maßgabe die Filterung erfolgt. Die Filterkoeffizienten können einmalig oder mehrmalig eingestellt werden. Die Filterkoeffizienten können Koeffizienten sein, die die Nebensprech-Impulsantwort beschreiben, beispielsweise als Abtastwerte über der Zeit. Das adaptive Filter speist einen geeignet gesteuerten Strom parallel in die Signalleitung (bzw. eine Durchleitung) ein. Die Kompensationsschaltung kann an ihren beiden Eingängen/Ausgängen Verzögerungsschaltungen bzw. Totzeitschaltungen aufweisen. Sie sollen die Nebensprech-Impulsantwort auf einem Fernmeldkabel verzögern, sodass dementsprechend eine Kompensationseinrichtung mehr Zeit hat, die Kompensation zu bewirken, und der analoge Schaltungsaufwand kann sinken oder sogar ganz unterbleiben.
  • 1 zeigt eine in der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin beschriebene Ausführungsform, bei der für jede paarweise vorzunehmende Kompensation eine eigene Kompensationsschaltung 10 vorgesehen ist, d. h. für drei zu kompensierende Signalleitungen 1, 1', 1'' sechs Kompensationsschaltungen 10 mit jeweils einem Störsignaleingang 11. Dabei weisen die Kompensationsschaltungen an ihren beiden Eingängen/Ausgängen Verzögerungsschaltungen bzw. Totzeitschaltungen 94, 95 auf. Es ist aber auch möglich, eingangsseitig, also bei den Störsignaleingängen 11, die Störsignale zusammenzufassen, sodass pro Signalleitung 1, 1', 1'' nur eine einzige Kompensationsschaltung 10 notwendig ist, diese jedoch mit einem modifizierten Störsignaleingang dahingehend zu versehen ist, dass dort die Störsignale von mehreren benachbarten Leitungen 1, 1', 1'' des Kabelbündels 91 her zusammengefasst werden. Wenn nur eine Kompensationsschaltung 10 pro Leitung vorgesehen ist, kann auch die Erzeugung des Kompensationssteuerungssignals noch getrennt nach den einzelnen Leitungspaarungen entsprechend den dort jeweils geltenden Verkopplungen (Impulsantwort bzw. Übertragungsfunktion) erfolgen, sodass danach die Steuersignale aus den einzelnen Paarungen zu einem gemeinsamen Steuerungssignal us(t) für eine gemeinsame gesteuerte Stromquelle zusammengefasst werden. 98 symbolisiert eine zentrale Steuerung der Einheit 90 bzw. einer einzelnen Schaltung 10. Die zentrale Steuerung 98 kann auch das Abschalten und Zuschalten von Kompensationsschaltungen bzw. adaptiven Filtern steuern. Bei der Adaption des adaptiven Filters bzw. der Kompensationseinrichtung können zwei Schritte hierbei unterschieden werden, nämlich zum einen die vergleichsweise schnelle Adaption bei nicht laufender Kompensation („Kurzzeitadaption") und zum anderen die langsamere Adaption bzw. Nachführung der Adaption bei laufender Kompensation („Langzeitadaption").
  • Hierzu wird in der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin einen neues Verfahren zur Identifikation reziprok verkoppelter Systeme beschrieben, wobei Ein- und Ausgangssignal jeweils nicht direkt beobachtbar sind, sondern nur die Summe aus dem Ausgangssignal und einem wesentlich stärkeren, störenden Eingangssignal messtechnisch erfasst werden kann.
  • Verfahren zur Identifikation linearer zeitinvarianter bzw. langsam zeitvarianter Systeme dienen der Schätzung der Übertragungsfunktion bzw. der Impulsantwort eines zunächst unbekannten Systems anhand der Beobachtung von Ein und Ausgangssignal, wobei üblicherweise auf die Wahl des Eingangssignals kein Einfluss besteht. Falls das Eingangssignal nicht direkt messbar ist, werden zur Systemidentifikation entweder vereinbarte Trainingssignale verwendet oder, im Falle der digitalen Übertragung, das vermutete Eingangssignal anhand entschiedener Datensymbole rekonstruiert. Üblicherweise wird die Systemidentifikation durch Störungen im messbaren Systemausgangssignal maßgeblich erschwert. Es existieren vielfältige Verfahren zur Systemidentifikation, wobei immer ein Austausch zwischen Schätzgenauigkeit und -geschwindigkeit existiert. Insbesondere bei zeitvarianten Systemen wird die Schätzgenauigkeit durch die Begrenzung der Schätzdauer auf die Dauer des vorliegenden Systemzustands stark eingeschränkt.
  • Es wird von folgender in 2 dargestellter Situation reziprok verkoppelter, zeitkontinuierlicher, kausaler, nicht bandbegrenzter Systeme ausgegangen:
    Die Quellen Q1 und Q2 liefern die Eingangssignale u(t) und v(t), die wechselseitig über identische Systeme miteinander verkoppelt sind. Diese Systeme mit Impulsantwort h(t) bzw. Übertragungsfunktion H(f) sind zu identifizieren. Die Identifikation wird hierbei basierend auf den zeitdiskreten Signalen vorgenommen, d. h. die zeitkontinuierlichen Signale werden mittels eines A/D-Umsetzers (inkl. Antialiasing-Filterung) in zeitdiskrete Signale x[k] und y[k] gewandelt. Die Abtastung erfolgt mit fA = 1/T, so dass näherungsweise gilt x[k] = x(kT) und y[k] = y(kT). Ziel ist die Systemidentifikation des zeitkontinuierlichen, nicht bandbegrenzten Systems für Frequenzen kleiner als die Nyquist-Frequenz 1/(2T).
  • Das Blockschaltbild nach 2 gilt zum Beispiel in guter Näherung für das wechselseitige Nebensprechen der Signale in zwei Aderpaaren bei der Signalübertragung über symmetrische vielpaarige Kabel. Als passives System ist das Nebensprechsystem mit der unbekannten Übertragungsfunktion H(f) reziprok, damit wird in beiden Signalen u(t) und v(t) über das identische System H(f) Nebensprechen aus dem jeweils anderen Aderpaar eingekoppelt. Da das Nebensprechen mit der Frequenz f zunimmt, ist das System prinzipiell nicht bandbegrenzt.
  • Die Situation reziprok verkoppelter Systeme nach 2 wurde bisher in der Literatur zur Systemidentifikation nicht und beim Gegenstand der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin nicht in allen Details behandelt. Dabei ist zu beachten, dass die Identität beider Systeme die Schätzung zwar erleichtert, aber sowohl Eingangs- als auch Ausgangssignale der Systeme nicht direkt zugänglich sind. Im Falle einer schwachen Verkopplung, z. B. beim Nebensprechen in vielpaarigen Kabeln, stimmen die messbaren Signale in guter Näherung mit den Eingangssignalen überein, jedoch sind die Systemausgangssignale in den messbaren Signalen stark von den Eingangssignalen überdeckt, die somit als unvermeidliche sehr große Störungen hinzunehmen sind. Liegt beispielsweise eine Nebensprechdämpfung von A dB (typisch A ≥ 40 dB) vor, so bedeutet dies bei der Beobachtung der messbaren Signale, dass der Störabstand –A dB bzgl. der Systemausgangssignale für die Systemidentifikation beträgt, was diese extrem erschwert.
  • Beim Gegenstand der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin wird ein Weg aufgezeigt, welcher eine Identifikation eines unbekanntes Systems, charakterisiert durch die Übertragungsfunktion H(f) bzw. dessen Impulsantwort h(t) ermöglicht, obwohl extrem hohe Störungen (typischerweise im Störabstand von –40 bis –60 dB und kleiner) für die Systemidentifikation infolge der Struktur der schwachen wechselseitigen Verkoppelung hinzunehmen sind. Insbesondere wird eine Systemidentifikation basierend auf den zeitdiskreten Signalen x[k] und y[k] ermöglicht. In den Signalen x(t) und y(t) sind die zur Systemidentifikation benötigten Systemausgangssignale durch die leistungsmäßig viel stärkeren anregenden Signale u(t) und v(t) stark überdeckt. Das in der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin beschriebene Verfahren liefert eine zeitdiskrete Impulsantwort, dessen diskrete Fourier-Transformierte eine sehr gute Schätzung der Übertragungsfunktion H(f) des zeitkontinuierlichen Systems bis zu Frequenzen kleiner als die Nyquist-Frequenz 1/(2T) darstellt.
  • Beim Gegenstand der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin wird die Schätzung der Impulsantwort wie folgt vorgenommen: h →N = [hN[0], hN[1], ..., hN[q]]T ((•)T bezeichnet die Transposition) des reziprok verkoppelten Systems anhand der Methode minimaler mittlerer quadratischer Fehler (minimum mean squared error, MMSE) vorgenommen. Der geschätzte Vektor von Koeffizienten der Impulsantwort (Ergebnisvektor des Schätzverfahrens) wird nachfolgend mit h → = [h[0], h[1], ..., h[q]]T bezeichnet. Im Falle idealer Schätzung sind also h →N und h → identisch. Dabei werden alle beteiligten Zufallsprozesse x[k] und y[k], und damit auch u[k] und v[k], als schwach stationär und reellwertig vorausgesetzt. Die Anregungssignale u[k] und v[k] werden zunächst als unkorreliert angenommen (vgl. hierzu aber später). Korrelationen zwischen den Signalen x[k] und y[k], die durch die das Nebensprechen bewirkende Systemverkopplungen hervorgerufen werden, werden ausgenutzt, um das System zu identifizieren.
  • Für die Schätzung der Impulsantwort werden die Autokorrelationsfunktionen ϕxx[κ] und ϕyy[κ] (jeweils für 0 ≤ κ ≤ 2q) sowie die Kreuzkorrelationsfunktion ϕyx[κ] (jeweils für –q ≤ κ ≤ q) der Signale x[k] und y[k] benötigt. Aus der Autokorrelationsfunktion ϕxx[κ] wird die Töplitz-Matrix
    Figure 00130001
    sowie die Hankel-Matrix
    Figure 00130002
    (und in analoger Weise Φxy, und Φyy aus ϕyy[κ] sowie der Kreuzkorrelationsvektor ϕ →yx = [ϕyx[0], ϕyx[1], ..., ϕyx[q]]T (und in analoger Weise ϕ →xy aus φxy[κ] gebildet. Ein MMSE-Ansatz liefert folgende Schätzung der Impulsantwort des verkoppelten Systems: h → = (Φxx + Φyy + Φ →xx + Φ →yy)–1(φ →xy + φ →yx) ((•)–1 bedeutet Matrixinversion).
  • Zur Schätzung der Nebensprechimpulsantwort muss also jeweils eine q × q Matrix invertiert werden. Um die Komplexität dieser Matrixinversion zu reduzieren, kann man in einer Näherungslösung die beiden Hankel-Matrizen vernachlässigen und erhält dann: h →Näherung = (Φxx + Φyy)–1(φ →xy + φφ →yx)
  • In dieser Näherungslösung ist nur die Summe zweier Töplitz-Matrizen, die wiederum eine Töplitz-Matrix darstellt, zu invertieren. Dafür existieren effiziente, gut skalierende Verfahren.
  • Beim Gegenstand der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin wird somit eine direkteEP Schätzung einer kausalen Impulsantwort vorgenommen.
  • 3 zeigt eine Ermittlungseinrichtung 70, die die oben beschriebenen Verfahrensschritte und Vorgänge implementieren kann. Bei abgeschalteter Kompensation empfängt die Ermittlungseinrichtung 70 die Signale y[k] und x[k] von den Leitungen 1 und 1' und ermittelt aus ihnen eine Störkenngröße 75, die beispielsweise die Impulsantwort h(t) im Zeitbereich oder die Übertragungsfunktion H(f) im Frequenzbereich (jeweils zeitkontinuierlich oder zeitdiskret abgetastet) sein und parametrisiert beschrieben werden kann. Insbesondere schätzt die Ermittlungseinrichtung 70 mittels zweier Kreuzkorrelatoren KK die Kreuzkorrelation der Signale x[k] und y[k] und schätzt ebenso mittels eines Autokorrelator 71 deren Autokorrelationen. In der Praxis kommen in der ADSL-Übertragung Pilottöne zum Einsatz, die zur Synchronisation zwischen DSLAM und Modem verwendet werden. Ein in 3 dargestellter Nutzkorrelator 73 ist eine Einrichtung, die nach einer Nutzkorrelation nach Maßgabe vorbekannter Daten oder Parameter sucht. Aus diesen Korrelationen wird mittels einer Einrichtung 74 die Impulsantwort ermittelt, vorzugsweise unter Zuhilfenahme der oben erwähnten Töplitz-Matrix und der Hankel-Matrix. Mit der so gewonnenen Nebensprech-Impulsantwort (Zeitbereich) bzw. Nebensprech-Übertragungsfunktion (Frequenzbereich) können Parameter der Kompensationssteuerung bzw. des adaptiven Filters ermittelt und dann dort zur Durchführung der Kompensation eingestellt werden. Mit diesem Ansatz ist eine relativ schnelle Abschätzung der für die Adaption notwendigen Parameter möglich. Es kann ausreichend sein, das System aus nebensprechender Leitung 1' und zu kompensierender Leitung 1 nur kurze Zeit (weniger als 15 Minuten, vorzugsweise weniger als 10 Minuten) zu beobachten, um daraus in der beschriebenen Weise die Adaptionsparameter herzuleiten.
  • In der Praxis können die Auto- und Kreuzkorrelationsfunktionen AKF, KKF durch Schätzwerte, die man aus Mittelwertbildungen über der Zeit erhält, ersetzt werden.
  • Das Verfahren zur Filteradaption besteht also aus den folgenden Schritten:
    • a) Schätzung der Autokorrelationsfunktionen AKF (für Verzögerungen 0, 1, ..., 2q) und Kreuzkorrelationsfunktionen KKF (für Verzögerungen –q, ..., –l, 0, 1, ..., q) der Signale auf den beiden Doppeladern 1, 1' während eines festen Zeitintervalls.
    • b) Anordnung der geschätzten Korrelationswerte in die entsprechenden Hankel- und Töplitzmatrizen.
    • c) Berechnung der (näherungsweisen) Nebensprechimpulsantwort.
  • Wie die vorstehende Würdigung des Standes der Technik aufzeigt, sind für unterschiedliche Anwendungsfälle entsprechend ausgestaltete Vorrichtungen und Verfahren zur Ermittlung und Kompensation von Nebensprechen bekannt. Zuwenig Beachtung findet die in der Praxis anzutreffende Situation der reziprok verkoppelten Systeme. Deshalb fehlen in der Praxis Vorrichtungen und Verfahren zur Ermittlung und Kompensation von Nebensprechen, bei welchen eine zuverlässige Identifikation eines unbekannten Systems ermöglicht wird. Besonders bedeutsam ist dies, weil die Telekommunikations-Industrie, seit vielen Jahren als äußerst fortschrittliche, entwicklungsfreudige Industrie anzusehen ist, die schnell Verbesserungen und Vereinfachungen aufgreift und in die Tat umsetzt.
  • Der Erfindung liegt gegenüber den bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem die Aufgabe zugrunde, diese derart weiterzuentwickeln, dass einerseits die Rechenkomplexität verringert ist, andererseits diese Verringerung nicht auf Kosten der Leistungsfähigkeit bei der Signalfilterung geht.
  • Diese Aufgabe wird, gemäß Patentanspruch 1, durch eine Vorrichtung zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem mit mindestens zwei Adernpaaren eines symmetrischen Leitungsbündels, mit
    • • Anschlüssen zum beidseitigen Anschluss der Signalleitungen der Adernpaare,
    • • den Anschlüssen nachgeordnete Totzeitglieder,
    • • mindestens eine den Totzeitgliedern nachgeordnete Kompensationsschaltung mit einem Störsignaleingang und einer Kompensationssignalquelle, welche ein Kompensationssignal in das jeweilige Adernpaar einspeist,
    • • eine Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln mindestens einer das Nebensprechen charakterisierenden Störkenngröße anhand eines ersten Signals und des Störsignals und
    • • eine mit der Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung verbundene Kompensationssteuerung, welche das Abschalten und Zuschalten von Kompensationsschaltungen, die Einstellung von Filterkoeffizienten eines adaptiven Filters und die Kompensationssignalquelle steuert,
    derart, dass die Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung nicht eine direkte Schätzung einer kausalen Impulsantwort vornimmt sondern eine akausale zeitdiskrete Impulsantwort ermittelt, deren Fourier-Transformierte die Übertragungsfunktion des kausalen zeitkontinuierlichen Systems bis zur Nyquist-Frequenz nachbildet gelöst.
  • Weiterhin wird diese Aufgabe, gemäß Patentanspruch 8, durch ein Verfahren zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem mit einer mit mindestens zwei Adernpaaren eines symmetrischen Leitungsbündels in Verbindung stehenden Vorrichtung, welche Totzeitglieder, eine den Totzeitgliedern nachgeordnete Kompensationsschaltung mit einem Störsignaleingang und einer Kompensationssignalquelle, eine Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung und eine mit der Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung verbundene Kompensationssteuerung aufweist, bei dem
    • • die Auto- und Kreuzkorrelationsfunktionen AKF, KKF der Signale auf allen Adernpaaren geschätzt werden,
    • • eine Adaption und Einstellung von Filterkoeffizienten eines adaptiven Filters durch Anordnung der geschätzten Korrelationswerte in entsprechenden Hankel- und Töplitzmatrizen erfolgt,
    • • eine Berechnung der näherungsweisen Nebensprechimpulsantwort durchgeführt wird und
    • • das Zuschalten der Kompensationsfilter erfolgt,
    gelöst.
  • Dadurch, dass in der erfindungsgemäßen Vorrichtung/beim erfindungsgemäßen Verfahren die zeitdiskrete Impulsantwort akausal geschätzt wird, liefert diese eine zeitdiskrete Impulsantwort, deren diskrete Fourier-Transformierte eine sehr gute Schätzung der Übertragungsfunktion H(f) des zeitkontinuierlichen Systems bis zu Frequenzen kleiner als die Nyquist-Frequenz 1/(2T) darstellt. Das erfindungsgemäße Verfahren weist weiterhin den Vorteil auf, dass auf überraschend einfache Art und Weise eine Anpassung an verschiedene Systeme und Anwenderanforderungen, beispielsweise Echokompensation oder Unterdrückung externer Störer, erreicht werden kann und die Gesamtverzögerungszeit für die Berechnungen und Einstellung insbesondere der Filterkoeffizienten relativ gering. Der Schaltungsaufwand ist trotz der Möglichkeiten der flexiblen Anpassung relativ gering. Weiterhin ist von Vorteil, dass die Signalverarbeitung unter Mehrfachausnutzung vorhandener digitaler Mittel erfolgt, so dass in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Struktur eine verbesserte Störungsunterdrückung erzielt wird.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten lassen sich der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmen. In der Zeichnung zeigt:
  • 1 die schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Nachrichtenübertragungssystem,
  • 2 das Blockschaltbild eines Nebensprechsystems als reziprok verkoppeltes zeitkontinuierliches System,
  • 3 das Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Ermittlungseinrichtung mit der Option des langsamen Nachführens von Schätzwerten,
  • 4 die schematische Darstellung einer Ausführungsform zur Kompensation von Störungen aus der Stromversorgung,
  • 5 die schematische Darstellung einer Ausführungsform zur Kompensation von Funkstörern und
  • 6 die schematische Darstellung einer Ausführungsform für den Einsatz von Nebensprechkompensatoren in einer Gabelschaltung.
  • 1 bis 3 wurden bereits vorstehend beschrieben. Ergänzend zeigt 3 eine Einrichtung 81, die das langsames Nachführen gegebenenfalls gewonnener neuer Schätzwerte und damit einen stetigen Verlauf sicherstellt. Für die entstehenden Schätzwerte der Matrizen werden autoregressive Durchschnitte gebildet, indem der neue Schätzwert mit einem Faktor k zwischen 0 und 1 multipliziert und zum mit 1 – k multiplizierten, bisherigen Schätzwert addiert wird.
  • Auf diese Weise gehen neu gewonnene Schätzwerte nur allmählich, nicht sprunghaft in die Ermittlung der Nebensprech-Impulsantwort als Störkenngröße 75 ein. Es kann so wegen beispielsweise Fehlerfassungen nicht zu groben Systemverstimmungen und damit dem "Davonlaufen" des Systems kommen. Bei der Langzeitadaption ist weiterhin vorteilhaft, dass sich Ungenauigkeiten und Bauteiltoleranzen teilweise über den Zeitverlauf selbst "heilen" bzw. korrigieren. Das gilt z. B. dann, wenn die Messzweige der einzelnen Aderpaare nicht ganz identisch sind (z. B. leicht unterschiedliche Anti-Alias-Filter durch Bauteiltoleranzen). Es gilt z. B. auch dann, wenn sich der analoge Zweig des Kompensationsfilters nicht exakt so verhält wie angenommen.
  • Für eine langfristige Verbesserung der Schätzung der Korrelationsfunktionen werden neben den Schätzwerten aus dem aktuellen Block auch die Schätzwerte früherer Blöcke berücksichtigt, indem mittels die Einrichtung 81 eine Mittelung der Schätzwerte der einzelnen Blöcke mit einem gleitenden Fenster vorgenommen wird, wobei für die entstehenden Schätzwerte der Hankel- und Töplitzmatrizen autoregressive Durchschnitte gebildet werden Die Adaption kann also insgesamt in der Weise geschehen, dass anfänglich die Störkenngröße bei ausgeschalteter Kompensation bzw. Filterung ermittelt und diese danach nötigenfalls bei zugeschalteter Kompensation nachgeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient vorzugsweise zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem mit einer mit mindestens zwei Adernpaaren 1, 1' eines symmetrischen Leitungsbündels 91 in Verbindung stehenden Vorrichtung, welche Totzeitglieder 94, 94' und 95, 95', eine den Totzeitgliedern 94, 94' und 95, 95' nachgeordnete Kompensationsschaltung 10 mit einem Störsignaleingang 11 und einer Kompensationssignalquelle, eine Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung 70 und eine mit der Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung 70 verbundene Kompensationssteuerung 98 aufweist. Dabei werden die Auto- und Kreuzkorrelationsfunktionen AKF, KKF der Signale auf allen Adernpaaren 1, 1' geschätzt und es erfolgt eine Adaption und Einstellung von Filterkoeffizienten eines adaptiven Filters durch Anordnung der geschätzten Korrelationswerte in entsprechenden Hankel- und Töplitzmatrizen.
  • Die Schätzung der Impulsantwort des reziprok verkoppelten Systems wird anhand der Methode minimaler mittlerer quadratischer Fehler (minimum mean squared error, MMSE) vorgenommen. Der geschätzte Vektor von Koeffizienten der Impulsantwort (Ergebnisvektor des Schätzverfahrens) wird nachfolgend mit h → = [h[–q1], h[–q1 + 1], ..., h[–1], h[0], h[1], ..., h[q2]]T bezeichnet. Dabei werden alle beteiligten Zufallsprozesse u(t) und v(t), und damit auch x[k] und y[k], als schwach stationär und reell vorausgesetzt. Eine Erweiterung der Darstellung auf komplexwertige Signale (äquivalente komplexe Basisbandsignale) ist unmittelbar möglich. Die Anregungssignale u(t) und v(t) werden als unkorreliert angenommen. Korrelationen zwischen den Signalen x[k] und y[k], die durch die Systemverkopplungen hervorgerufen werden, werden ausgenutzt um das System zu identifizieren.
  • Für die Schätzung der Impulsantwort werden die Autokorrelationsfunktionen ϕxx[κ] und ϕyy[κ] (jeweils für 0 ≤ κ ≤ 2q2) sowie die Kreuzkorrelationsfunktion ϕyx[κ] (für –q2 ≤ κ ≤ q2) der Signale x[k] und y[k] benötigt. Aus der Autokorrelationsfunktion ϕxx[κ] wird die Töplitz-Matrix
    Figure 00220001
    sowie die Hankel-Matrix
    Figure 00220002
    (und in analoger Weise Φyy und Φ →yy aus Φ →yy[κ]), sowie der Kreuzkorrelationsvektor ϕ →yx = [ϕyx[–q1], ϕyx[–q1 + 1], ..., ϕyx[–1], ϕyx[0], ϕyx[1], ..., ϕyx[q2]T (und in analoger Weise ϕ →xy aus ϕxy[κ]) gebildet. Mittels eines MMSE-Ansatzes lässt sich die Impulsantwort des verkoppelten Systems wie folgt schätzen: h → = (Φxx + Φ ~yy)–1ϕ →yx ((•)–1 bedeutet Matrixinversion).
  • Erfindungsgemäß wird eine zweite Schätzung durchgeführt, welche sich aus dem zweiten Kreuzkorrelationsvektor wie folgt ableiten lässt: h → = (Φyy + Φ ~xx)–1ϕ →xy
  • Im Allgemeinen ist es jedoch sinnvoll die Informationen aus beiden Gleichungssystemen zu kombinieren und die Schätzung durch Lösung des folgenden überbestimmten Gleichungssystems durchzuführen:
  • Figure 00220003
  • Die Matrizen Φxx + Φ ~yy und Φyy + Φ ~xx, sowie die Vektoren ϕ →yx und ϕ →xy, werden zu einer 2(q1 + q2 + 1) × (q1 + q2 + 1)-dimensionaler Matrix und einem 2(q1 + q2 + 1) × 1-dimensionalem Vektor kombiniert. Das kombinierte Gleichungssystem weist prinzipiell einen Rangabfall von q1 auf. Durch Elemination von q1 geeigneten Zeilen, sowie der dazugehörigen Elemente auf der rechten Seite, lässt sich der Rangabfall vermeiden. Es sollten die q1 ersten Zeilen der ersten oder die q1 ersten Zeilen des zweiten Systems entfernt werden.
  • Die nachfolgende Lösung des Gleichungssystems liefert eine akausale zeitdiskrete Impulsantwort, deren Fourier-Transformierte die Übertragungsfunktion des kausalen zeitkontinuierlichen Systems bis zur Nyquist-Frequenz nachbildet.
  • Im Falle einer reziproken Verkopplung von mehr als zwei Systemen, z. B. bei der Übertragung über vielpaarige symmetrische Kabel, kann das Verfahren (bei unkorrelierten Eingangssignalen) mehrfach zur Identifikation aller reziprok verkoppelten 2er-Systeme angewandt werden.
  • Erfindungsgemäß lässt sich aus der akausalen Impulsantwort eine kausale Impulsantwort ableiten, so dass die Übereinstimmung der diskreten Fourier-Transformierten mit der Übertragungsfunktion des kontinuierlichen Systems über einen großen Frequenzbereich wesentlich besser ist, als eine direkte Schätzung einer kausalen Impulsantwort gemäß dem in der nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 05 022 348.6-2411 / EP 1 775 851 der Anmelderin beschriebenen Verfahren.
  • Die erfindungsgemäße Kompensationssteuerung 98 kann einen analogen und einen digitalen Kompensationsblock aufweisen (in der Zeichnung nicht dargestellt), wobei der analoge und der digitale Kompensationsblock parallel eingespeiste Kompensationsgrößen erzeugen. Vorzugsweise bildet der analoge Kompensationsblock einen ersten Teil und der digitale Kompensationsblock einen zweiten Teil der Impulsantwort nach, wobei die erzeugten Kompensationskomponenten in einem Summierer (in der Zeichnung nicht dargestellt) summiert und als Ansteuersignal für die Kompensationssignalquelle, insbesondere eine gesteuerte Stromquelle, ausgegeben werden. Trotz der funktionalen Parallelität können die einzelnen Signalanteile zeitlich seriell entsprechend dem zeitlichen Verlauf der Impulsantwort entstehen. Insbesondere ist das adaptive Filter als ein adaptives komplexes Filter ausgestaltet, dessen Filterkoeffizienten von einer als digitaler Signalprozessor ausgestalteten Kompensationssteuerung 98, welche eine der Zahl der Filterkoeffizienten entsprechende Impulsantwort erzeugt, eingestellt werden.
  • Erfindungsgemäß wird zur Entfernung einer von einem monofrequenten Pilotton herrührenden Störung aus der geschätzten Kreuzkorrelationsfunktion KKF eine kombinierte Amplituden- und Phasenschätzung benutzt.
  • Über die Stromversorgung werden in Telekommunikationsübertragungssystemen verschiedene Störer eingekoppelt. Dabei kann es sich um Störer durch elektrische Geräte, die am Stromnetz angeschaltet sind (z. B. Entstördrosseln, Schaltnetzteile, etc.) handeln oder Störungen, die durch breitbandige Übertragungssysteme im Stromnetz (Power Line Communication) verursacht werden. Mittels der erfindungsgemäßen Nebensprechkompensationsschaltung können Störungen aus der Stromversorgung, die auf die Telekommunikationsleitung/Datenleitung 1, 1' wirken, herausgefiltert werden, wie dies in 4 schematisch dargestellt ist.
  • In 4 ist zunächst der Störer, der auf die Stromversorgung einkoppelt dargestellt. Die im Endgerät angeordnete Kompensationsschaltung 10, welche mit der Stromversorgungsleitung (Energiekabel) verbunden ist, ermittelt die Störung und kann sie mittels adaptiver Filter kompensieren.
  • Auch Funksender (z. B. Mittelwellensender) koppeln auf den Datenleitungen 1, 1' ein. Dies geschieht vornehmlich an den Stellen, an denen der Schirm der Leitungen 1, 1' unterbrochen ist. Insbesondere in den Verteilern bzw. Rangierfeldern (z. B. Hauptverteiler, Kabelverzweiger, Hausabschlüsse/Endverzweiger). Erfindungsgemäß kann mittels einer kleinen Antenne (z. B. Ferritantenne, wie sie in Radioempfängern verwendet werden) der Funkstörer aufgenommen werden und der Kompensationsschaltung 10 zugeführt werden. Alternativ zu einer Antenne kann auf ein Hilfsaderpaar aus dem Datenübertragungskabel 91 genutzt werden. In 5 ist der entsprechende Aufbau dargestellt.
  • In den Endstellen der Übertragungssysteme werden Gabelschaltungen zur Auftrennung in Sende- und Empfangsrichtung verwendet. Durch die nicht perfekte Anpassung werden Signalanteile von der Sende- auf die Empfangsseite reflektiert und umgekehrt. Zur Minimierung dieser ungewollten Reflexionen, werden heute so genannte Echokompensationsschaltungen eingesetzt. Mit einem Schaltungsaufbau, welcher in 6 dargestellt ist, kann die jeweilige Echokompensationsschaltung durch die erfindungsgemäße Nebensprechkompensationsschaltung ersetzt bzw. die jeweilige Echokompensationsschaltung ergänzt werden. Im Rahmen der Erfindung kann zwischen dem Betrieb zur Echokompensation oder zur Unterdrückung von Nebensprechen (oder anderer Störer, beispielsweise zur Unterdrückung von Interferenzen) benutzergesteuert umgeschaltet werden. In Weiterbildung der Erfindung, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 90 in den Verteilern KFV bzw. Rangierfeldern als steckbare oder integrierte Lösung vorgesehen werden. Weiterhin kann in vorteilhafter Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung 90 als Messgerät zur Messung der Übertragungsfunktionen zwischen einer Vielzahl von Kabelpaaren benutzt werden.
  • Im Gegensatz zu den bekannten Kompensationsschaltungen mit einer digitalen Signalverarbeitungsvorrichtung kann die erfindungsgemäße (digitale) Kompensationsschaltung ohne Änderung der Systemkonzeption bei verschiedenen Systemen eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist, dass lediglich eine Umkonfiguration beim Anwender erforderlich ist, welcher zwischen der Betriebsweise umschalten kann, so dass der Einsatz entsprechend anwenderspezifischer Anforderungen über verschiedene Systeme hinweg gewährleistet ist.
  • Im Vergleich zum bekannten Stand der Technik erfordert die erfindungsgemäße Anordnung keine parallele Ausführung von Systemteilen und erlaubt mit überraschend geringem Aufwand vielfältige Einsatzmöglichkeiten, einschließlich der Möglichkeit zum Nachrüsten in bestehende Systeme sowie die flexible und kostengünstige Ausgestaltung. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Vorrichtung transparent bezüglich der Übertragungsraten, Leitungscodes und anderer Übertragungsparameter und es werden keine Trainings- oder Synchronisationsverfahren benötigt. Vorzugsweise kann die Klassifikationseinheit (in der Zeichnung nicht dargestellt) auf bestehende Zwischenergebnisse zurückgreifen, insbesondere die Autokorrelationsfunktionen AKF wie schon beschrieben, um zusätzlichen Hardwareaufwand für die erforderliche spektrale Klassifikation zu vermeiden.
  • Vorteilhaft werden die geschätzten Werte ϕxx[κ] der Autokorrelationsfunktionen AKF der Leitungssignale verwendet. Diese Werte müssen für die Kurzzeitadaption ohnehin ermittelt werden und stehen daher ohne weiteren Aufwand zur Verfügung. Aus diesen Autokorrelationsfunktionen AKF werden Merkmale (z. B. Lage des Maximums, Verhältnis Maximum zu Nebenwerten, etc.) extrahiert und mit abgespeicherten Referenzmerkmalen verglichen. Aus dem Vergleich ergibt sich eine Entscheidung, welches Übertragungsverfahren auf der jeweiligen Doppelader verwendet wird. Weiterhin wird in vorteilhafter Weise das Verfahren mehrfach zur Identifikation aller reziprok verkoppelten Adernpaaren (1, 1') des symmetrischen Leitungsbündels 91 angewandt. Auch ist von Vorteil, dass durch die hohe Qualität der Verbindung, die Zahl der Serviceeinsätze deutlich reduziert werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Patentanspruch 1 oder 8 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Patentanspruchs 1 oder 8 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem mit mindestens zwei Aderpaaren (1, 1') eines symmetrischen Leitungsbündels (91), mit • Anschlüssen (96, 96' und 97, 97') zum beidseitigen Anschluss der Signalleitungen der Adernpaare (1, 1'), • den Anschlüssen (96, 96' und 97, 97') nachgeordnete Totzeitglieder (94, 94' und 95, 95'), • mindestens eine den Totzeitgliedern (94, 94' und 95, 95') nachgeordnete Kompensationsschaltung (10) mit einem Störsignaleingang (11) und einer Kompensationssignalquelle, welche ein Kompensationssignal in das jeweilige Adernpaar (1, 1') einspeist, • eine Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) zum Ermitteln mindestens einer das Nebensprechen charakterisierenden Störkenngröße anhand eines ersten Signals (x[k]) und des Störsignals (y[k]) und • eine mit der Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) verbundene Kompensationssteuerung (98), welche das Abschalten und Zuschalten von Kompensationsschaltungen (10), die Einstellung von Filterkoeffizienten eines adaptiven Filters und die Kompensationssignalquelle steuert, • derart, dass die Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) nicht eine direkte Schätzung einer kausalen Impulsantwort vornimmt sondern eine akausale zeitdiskrete Impulsantwort ermittelt, deren Fourier-Transformierte die Übertragungsfunktion des kausalen zeitkontinuierlichen Systems bis zur Nyquist-Frequenz nachbildet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationssignalquelle in Form einer steuerbaren Stromquelle ausgestaltet ist, welche einen gesteuerten Kompensationsstrom als Kompensationssignal parallel einspeist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) und die Kompensationssteuerung (98) aus der akausalen Impulsantwort eine kausale Impulsantwort ableiten.
  4. Vorrichtung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das adaptive Filter als ein adaptives komplexes Filter ausgestaltet ist, dessen Filterkoeffizienten von einer als digitaler Signalprozessor ausgestalteten Kompensationssteuerung (98), welche eine der Zahl der Filterkoeffizienten entsprechende Impulsantwort erzeugt, eingestellt werden.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) und die Kompensationssteuerung (98) nach Maßgabe von Signalen eines nicht beschalteten Aderpaars oder eines außerhalb des Kabelbündels mittels einer externen Antenne abgegriffenen Signals das Kompensationssignal erzeugen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) und die Kompensationssteuerung (98) nach Maßgabe von Signalen eines Nachrichtenübertragungssystems, welches die Information über das Medium Energiekabel verteilt oder nach Maßgabe eines außerhalb des Kabelbündels von dem Energiekabel abgegriffenen Signals das Kompensationssignal erzeugen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung zur Echokompensation oder zur Anwendung in Kombination mit einer Echokompensationsschaltung.
  8. Verfahren zur Ermittlung und Kompensation von Störsignalen in einem Nachrichtenübertragungssystem mit einer mit mindestens zwei Adernpaaren (1, 1') eines symmetrischen Leitungsbündels (91) in Verbindung stehenden Vorrichtung, welche Totzeitglieder (94, 94' und 95, 95'), eine den Totzeitgliedern (94, 94' und 95, 95') nachgeordnete Kompensationsschaltung (10) mit einem Störsignaleingang (11) und einer Kompensationssignalquelle, eine Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) und eine mit der Störkenngrößen-Ermittlungseinrichtung (70) verbundene Kompensationssteuerung (98) aufweist, bei dem • die Auto- und Kreuzkorrelationsfunktionen AKF, KKF der Signale auf allen Adernpaaren (1, 1') geschätzt werden, • eine Adaption und Einstellung von Filterkoeffizienten eines adaptiven Filters durch Anordnung der geschätzten Korrelationswerte in entsprechenden Hankel- und Töplitzmatrizen erfolgt, • eine Berechnung der näherungsweisen Nebensprechimpulsantwort durchgeführt wird und • das Zuschalten der Kompensationsfilter erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auto- und Kreuzkorrelationsfunktionen AKF, KKF durch Schätzwerte, die man aus Mittelwertbildungen über der Zeit erhält, ersetzt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine direkte Schätzung einer kausalen Impulsantwort vorgenommen wird oder aus einer berechneten akausalen Impulsantwort eine kausale Impulsantwort ableiten wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entfernung einer von einem monofrequenten Pilotton herrührenden Störung aus der geschätzten Kreuzkorrelationsfunktion eine kombinierte Amplituden- und Phasenschätzung benutzt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für eine langfristige Verbesserung der Schätzung der Korrelationsfunktionen neben den Schätzwerten aus dem aktuellen Block auch die Schätzwerte früherer Blöcke berücksichtigt werden, indem mittels einer Einrichtung (81) eine Mittelung der Schätzwerte der einzelnen Blöcke mit einem gleitenden Fenster vorgenommen wird, wobei für die entstehenden Schätzwerte der Hankel- und Töplitzmatrizen autoregressive Durchschnitte gebildet werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klassifikationseinheit vorgesehen ist, welche die Signale auf den Adernpaaren (1, 1') oder von Signalen eines Nachrichtenübertragungssystems, welches die Information über das Medium Energiekabel verteilt oder von einem Energiekabel abgegriffenen Signal beobachtet, diese entsprechend ihres Störvermögens und/oder ihrer Störbarkeit klassifiziert und dann die Zuordnung von Kompensationsschaltungen (10) steuert.
  14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mehrfach zur Identifikation aller reziprok verkoppelten Adernpaaren (1, 1') des symmetrischen Leitungsbündels (91) angewandt wird.
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