DE19935001A1 - Multi-protocol modem for analog two-wire telephone line - Google Patents

Multi-protocol modem for analog two-wire telephone line

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DE19935001A1 DE1999135001 DE19935001A DE19935001A1 DE 19935001 A1 DE19935001 A1 DE 19935001A1 DE 1999135001 DE1999135001 DE 1999135001 DE 19935001 A DE19935001 A DE 19935001A DE 19935001 A1 DE19935001 A1 DE 19935001A1
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Abstract

The system includes a transmitting device (1) and a reception device for transmitting and receiving digital data in an analog telephone system. The transmitting device includes a first coding arrangement (11) for encoding and modulating the digital data on a predetermined carrier frequency in the range of 0 to 4 kHz. The reception device includes a first decoder arrangement for demodulating and decoding a received signal with the predetermined carrier frequency. The transmitting device includes a second coding arrangement (12) for encoding and modulating digital data on a second predetermined carrier frequency in the range above 4 kHz. A combining arrangement (13) combines the signals produced through the first and the second coding arrangement. The reception arrangement comprises a separating arrangement (28) for dividing a received analog signal into a first signal with the first predetermined carrier frequency and a second signal with the second predetermined carrier frequency. A second decoder arrangement is provided for demodulating and decoding the received signal with the second predetermined carrier frequency to provide a digital reception signal.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Senden und Empfangen von digitalen Daten in einem analogen Fernsprech­ netz und ein in diesem System angewendetes Verfahren zum Sen­ den und Empfangen von digitalen Daten, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 9 angegeben ist.The present invention relates to a system for transmitting and Receive digital data in an analog phone network and a method used in this system for sen and receive digital data, as in the preamble of claim 1 or 9 is specified.

Zur Datenübertragung über das analoge Fernsprechnetz werden sogenannte Modems (Modulator/Demodulator) verwendet. Mit Hilfe von Modems lassen sich digitale Daten, z. B. zwischen zwei PC's versenden.For data transmission over the analog telephone network so-called modems (modulator / demodulator) are used. With With the help of modems, digital data, e.g. B. between send two PCs.

Dabei kommen verschiedene Übertragungsprotokolle zum Einsatz, die in den ITU-T (International Telecommunication Union-Tele­ communication Standardization Sector) der V-Serie beschrieben sind wie z. B. das V.34-Protokoll für eine Datenübertragungs­ rate von bis zu 33.600 bit/s. Außerdem existieren noch einige firmeneigene Protokolle wie z. B. das Protokoll x2 proprietär von US Robotics für eine Datenübertragungsrate von bis zu 56.000 bit/s.Different transmission protocols are used, in the ITU-T (International Telecommunication Union-Tele communication standardization sector) of the V series are like B. the V.34 protocol for data transmission rate of up to 33,600 bit / s. There are also a few proprietary protocols such as B. the protocol x2 proprietary from US Robotics for a data transfer rate of up to 56,000 bit / s.

Beim derzeitigen Stand der Technik sind die beschriebenen Übertragungsprotokolle für die Datenübertragung über eine analoge Telefonleitung ausgelegt, deren Bandbreite auf etwa 4 kHz begrenzt ist. Für die nächste Generation von Vermitt­ lungssystemen ist jedoch bereits eine Datenübertragung mit einer Bandbreite von bis zu 32 kHz und höher möglich.At the current state of the art, those are described Transmission protocols for data transmission over a analog telephone line designed, the bandwidth to about 4 kHz is limited. For the next generation of mediators However, data systems are already involved in data transmission a bandwidth of up to 32 kHz and higher possible.

Außer diesen Datenübertragungsprotokollen existieren bereits breitbandige Datenübertragungsprotokolle, die sehr hohe Da­ tenübertragungsraten auf analogen Anschlußleitungen unter­ stützen wie z. B. in der ADSL (Asynchronous Digital Subscriber Line) Technik mit einer Übertragungsrate, die meh­ rere Mbit/s betragen kann.In addition to these data transmission protocols, they already exist broadband data transmission protocols, the very high Da transmission rates on analog connection lines support such. B. in the ADSL (Asynchronous Digital  Subscriber Line) technology with a transmission rate, the meh rere Mbit / s can be.

Diese breitbandigen Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die Anschaffung der Systeme sehr teuer ist und daß die Proto­ kolle für diese breitbandigen Datenübertragungssysteme nicht kompatibel zu den bereits bestehenden Systemen mit Protokol­ len der ITU-T V-Serie sind.However, these broadband methods have the disadvantage that the purchase of the systems is very expensive and that the proto not for these broadband data transmission systems compatible with existing systems with protocol len of the ITU-T V series.

Andererseits werden für Internet-Anwendungen aufgrund der ständig steigenden zu übertragenden Datenmengen immer höhere Datenübertragungsraten benötigt.On the other hand, due to the ever increasing amounts of data to be transferred ever higher Data transfer rates required.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, ein System zum Senden und Empfangen von digitalen Signalen in einem ana­ logen Fernsprechnetz gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Anspruches 1 und ein Verfahren zum Übertragen von digitalen Signalen in einem solchen System gemäß des beigefügten An­ spruches 9 bereitzustellen, das kompatibel zu den oben be­ schriebenen bekannten Systemen ist, und das höhere Datenüber­ tragungsraten als diese Systeme zur Verfügung stellt.The object of the present invention is thus a system for sending and receiving digital signals in an ana lied telephone network according to the preamble of the attached Claim 1 and a method for transmitting digital Signals in such a system according to the attached app Proverb 9 provide that be compatible with the above be known systems, and the higher data transmission rates than these systems provide.

Diese Aufgabe wird durch ein System zum Senden und Empfangen von digitalen Daten in einem analogen Fernsprechnetz gemäß des beigefügten Anspruches 1 und ein Verfahren zum Übertragen von digitalen Daten in einem solchen System gemäß des beige­ fügten Anspruches 9 gelöst.This task is performed by a sending and receiving system of digital data in an analog telephone network according to of appended claim 1 and a method of transmission of digital data in such a system according to the beige added claim 9 solved.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die digitalen Daten nach herkömmlichen Standard der ITU-T V-Serie in einem her­ kömmlichen analogen Fernsprechnetz übertragen werden, das eine Kanalbandbreite von maximal 4 kHz aufweist. Das erfin­ dungsgemäße System ist somit kompatibel zu bereits existie­ renden Übertragungssystemen für digitale Daten, so daß diese Komponenten weiterhin eingesetzt werden können. According to the present invention, the digital data according to the conventional standard of the ITU-T V-series in one conventional analog telephone network can be transmitted has a channel bandwidth of maximum 4 kHz. That invented The system according to the invention is thus compatible with existing systems transmission systems for digital data, so that these Components can continue to be used.  

Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße System eine Übertra­ gung von Daten in einem analogen Fernsprechnetz mit einer Ka­ nalbandbreite von mehr als 4 kHz, mit Datenraten, die ein Vielfaches der Datenraten von herkömmlichen Systemen betra­ gen.In addition, the system according to the invention enables a transfer supply of data in an analog telephone network with a Ka nal bandwidth of more than 4 kHz, with data rates that a Multiples of the data rates of conventional systems gene.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 bzw. 10 bis 16 angegeben.Advantageous refinements of the present invention are specified in subclaims 2 to 8 and 10 to 16, respectively.

Die in der erfindungsgemäßen Sendevorrichtung enthaltene zweite Codiervorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem oder mehreren Codierern und jeweils eine jedem Codierer zuge­ ordneten Modulationsstufe. Die Codierer haben dabei die Auf­ gabe, die digitalen Sendedaten nach bekannten Verfahren (z. B. ITU-T V-Serie) zu codieren und auf jeweils eine Trägerfre­ quenz im Bereich von 0 bis 4 kHz aufzumodulieren. Anschlie­ ßend werden die so erzeugten Signale jeweils auf eine Träger­ frequenz im Bereich oberhalb von 4 kHz aufmoduliert.The contained in the transmission device according to the invention second coding device consists essentially of a or more encoders and one each each encoder ordered modulation level. The encoders have the open sabe, the digital broadcast data according to known methods (z. B. ITU-T V series) to encode and on each carrier fre modulate frequency in the range of 0 to 4 kHz. Then The signals generated in this way are each on a carrier frequency modulated in the range above 4 kHz.

Die digitalen Sendedaten werden vor dem Codieren und Aufmodu­ lieren auf eine Trägerfrequenz auf die einzelnen Codierer aufgeteilt. Dies geschieht durch eine in der Sendevorrichtung enthaltene zweite Aufteilvorrichtung, die die digitalen Sen­ dedaten aufteilt und in jeweils einem Codierer zugeordneten Zwischenspeicher bis zum weiteren Verarbeiten temporär spei­ chert und dem jeweiligen Codierer zur Verfügung stellt.The digital transmission data are before coding and modulation lieren on a carrier frequency on the individual encoder divided up. This is done by a in the transmitter included second splitting device, the digital Sen divides data and each assigned to an encoder Temporarily store the buffer until further processing and provides the respective encoder.

Gemäß der vorliegenden Ausgestaltung der Erfindung werden die in der Sendevorrichtung erzeugten Signale digital verarbei­ tet, d. h. bei den von den Codierern, Modulatoren und der Kombiniervorrichtung erzeugten Signalen handelt es sich je­ weils um digitale Abtastwerte.According to the present embodiment of the invention Digitally processed signals generated in the transmitter tet, d. H. in the case of the coders, modulators and the Combination device generated signals are each because of digital samples.

Diese digitalen Abtastwerte werden durch einen in der Sende­ vorrichtung enthaltenen Digital/Analog-Wandler in ein analo­ ges Signal gewandelt, und über das analoge Fernsprechnetz übertragen. These digital samples are transmitted by one in the device contained digital / analog converter in an analog signal converted, and over the analog telephone network transfer.  

Ebenfalls werden gemäß der vorliegenden Ausgestaltung der Er­ findung die aus dem Fernsprechnetz empfangenen analogen Si­ gnale durch einen Analog/Digital-Wandler in digitale Ab­ tastwerte umgewandelt und weiterverarbeitet.According to the present embodiment, the Er find the analog Si received from the telephone network gnale by an analog / digital converter in digital Ab converted and further processed.

Dazu wird das empfangene Signal durch einen oder mehrere in der Empfangseinrichtung enthaltene Bandpaßfilter aufgeteilt. Das empfangene Signal wird dabei in jeweils ein Signal mit einer vorgegebenen Trägerfrequenz im Bereich von 0 bis 4 kHz und ein oder mehrere weitere Signale unterteilt, wobei die weiteren Signale jeweils eine Trägerfrequenz oberhalb von 4 kHz aufweisen. Für jede mögliche Trägerfrequenz ist somit ein Bandpaßfilter vorhanden.For this purpose, the received signal is replaced by one or more in the bandpass filter contained in the receiving device. The received signal is included in one signal a predetermined carrier frequency in the range of 0 to 4 kHz and one or more further signals divided, the other signals each have a carrier frequency above 4 kHz. For every possible carrier frequency there is therefore a Bandpass filter available.

Die durch die Bandpaßfilter erzeugten Signale werden der ersten und der zweiten Decodiervorrichtung zugeführt. Die erste Decodiervorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Demodulationsstufe, einem Tiefpaßfilter und einem Decodierer. Die zweite Decodiervorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer oder mehreren Demodulationsstufen, jeweils zu einer De­ modulationsstufe zugehörigen Tiefpaßfilter und Decodierer.The signals generated by the bandpass filters become the first and the second decoding device. The the first decoding device essentially consists of a Demodulation stage, a low pass filter and a decoder. The second decoding device essentially consists of one or more demodulation stages, each to a De modulation stage associated low-pass filter and decoder.

Die Demodulationsstufen haben die Aufgabe, die Signale mit den bestimmten Trägerfrequenzen auf jeweils ein Signal mit der Trägerfrequenz im Bereich von 0 bis 4 kHz zu demodulie­ ren.The demodulation stages have the task of using the signals the specific carrier frequencies with one signal each the carrier frequency in the range of 0 to 4 kHz to demodulate ren.

Danach werden die Signale durch jeweils ein Tiefpaßfilter ge­ filtert, um unerwünschte Störungen auszufiltern, bevor die Signale von jeweils einem Decodierer nach bekannten Verfahren (z. B. ITU-T V-Serie) demoduliert und decodiert werden.Then the signals are passed through a low-pass filter filters to filter out unwanted interference before the Signals from one decoder according to known methods (e.g. ITU-T V-series) can be demodulated and decoded.

Die in der Empfangseinrichtung enthaltene zweite Kombinier­ vorrichtung dient dazu, die von den Decodierern erzeugten Si­ gnale temporär zu speichern und zu einem digitalen Empfangs­ datenstrom zusammenzufügen.The second combiner contained in the receiving device device serves the Si generated by the decoders gnale temporarily and for digital reception merge data stream.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert, in denen zeigen:The invention is explained below with reference to figures, in which show:

Fig. 1 Struktur der Sendevorrichtung Fig. 1 structure of the transmission device

Fig. 2 Struktur der Empfangsvorrichtung Fig. 2 structure of the receiving device

Fig. 3 Grundstruktur einer Modemverbindung über ein analo­ ges Fernsprechnetz Fig. 3 basic structure of a modem connection via an analog telephone network

Fig. 4 Tabelle der Modulationsmodi nach Tabelle 4/V.8 der ITU-T Norm mit Erweiterungen zum Multi-Modemproto­ koll Fig. 4 table of the modulation modes according to Table 4 / V.8 of the ITU-T standard with extensions to the multi-modem protocol

Fig. 5 Anschluß des erfindungsgemäßen Modems an eine Ver­ mittlungsstelle Fig. 5 connection of the modem according to the invention to a United exchange

In Fig. 1 ist die Sendevorrichtung (1) zum Übertragen von di­ gitalen Sendedaten in einem analogen Fernsprechnetz darge­ stellt. Die digitalen Sendedaten werden von der Aufteilvor­ richtung (16) auf die einzelnen Übertragungskanäle aufge­ teilt. Jeder Übertragungskanal repräsentiert einen Frequenz­ bereich zum Übertragen der Daten in einem Bereich, der ein Vielfaches von 4 kHz aufweist mit einer Bandbreite von je­ weils 4 kHz. Wenn beispielsweise der Übertragungsweg über ein analoges Fernsprechnetz eine Bandbreite von 8 kHz aufweist, dann werden die digitalen Sendedaten aufgeteilt und jeweils in einem Frequenzbereich von 0 bis 4 kHz und in einem Fre­ quenzbereich von 4 bis 8 kHz übertragen. Nach dem Aufteilen werden die Daten von jeweils einem Codierer (14a-14n) unab­ hängig voneinander nach bekannten Verfahren codiert (z. B. nach Verfahren der ITU-T-Norm der V-Serie) und auf eine Trä­ gerfrequenz im Bereich von 0 bis 4 kHz aufmoduliert. Danach werden die einzelnen Signale durch Modulationsstufen (15a- 15n) auf eine Trägerfrequenz im jeweiligen Übertragungskanal aufmoduliert. Die so erzeugten Signale werden durch die Kom­ biniervorrichtung (13) miteinander zu einem Signal kombi­ niert. In Fig. 1, the transmission device ( 1 ) for transmitting digital transmission data in an analog telephone network is Darge. The digital transmission data are divided up by the Aufteilvor device ( 16 ) on the individual transmission channels. Each transmission channel represents a frequency range for transmitting the data in an area that is a multiple of 4 kHz with a bandwidth of 4 kHz each. If, for example, the transmission path over an analog telephone network has a bandwidth of 8 kHz, then the digital transmission data are divided and each transmitted in a frequency range from 0 to 4 kHz and in a frequency range from 4 to 8 kHz. After splitting, the data is coded by an encoder ( 14 a - 14 n) independently of one another according to known methods (e.g. according to the ITU-T standard of the V series) and to a carrier frequency in the range from 0 to 4 kHz modulated. The individual signals are then modulated onto a carrier frequency in the respective transmission channel by means of modulation stages (15a-15n). The signals generated in this way are combined by the combiner ( 13 ) to form a signal.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden durch die Co­ dierer (14a-14n) und die Modulationsstufen (15a-15n) di­ gitale Abtastwerte erzeugt; deshalb wird das durch die Kombi­ niervorrichtung (13) erzeugte Signal mittels eines Digi­ tal/Analog-Wandlers (17) in ein analoges Signal gewandelt, bevor es über das analoge Fernsprechnetz mit einer Bandbreite von M × 4 kHz versendet wird.In the present exemplary embodiment, digital samples are generated by the coders ( 14 a- 14 n) and the modulation stages ( 15 a- 15 n); therefore, the signal generated by the combiner ( 13 ) is converted into an analog signal by means of a Digi tal / analog converter ( 17 ) before it is sent over the analog telephone network with a bandwidth of M × 4 kHz.

Die Empfangseinrichtung (2), dargestellt in Fig. 2, empfängt das Signal aus dem analogen Fernsprechnetz. Dabei wird das Signal durch einen Analog/Digital-Wandler (27) in digitale Abtastwerte umgewandelt. Im Weiteren erfolgt die Verarbeitung dieser Abtastwerte und die Umwandlung in digitale Empfangsda­ ten.The receiving device ( 2 ), shown in Fig. 2, receives the signal from the analog telephone network. The signal is converted into digital samples by an analog / digital converter ( 27 ). These samples are then processed and converted into digital reception data.

Nachdem das analoge Empfangssignal in digitale Abtastwerte umgewandelt wurde, wird es entsprechend der unterschiedlichen Übertragungskanäle mittels Bandpaßfilter (28a-28n) auf die einzelnen Demodulationsstufen (25a-25n) aufgeteilt. Die einzelnen Demodulationsstufen (25a-25n) demodulieren das jeweilige Signal auf Basisbandlage, d. h. in den Frequenzbe­ reich von 0 bis 4 kHz.After the analog received signal has been converted into digital samples, it is divided into the individual demodulation stages ( 25 a - 25 n) according to the different transmission channels using a bandpass filter ( 28 a - 28 n). The individual demodulation stages ( 25 a- 25 n) demodulate the respective signal on baseband, ie in the frequency range from 0 to 4 kHz.

Die von den Demodulationsstufen (25a-25n) erzeugten Signale werden nun jeweils mittels Tiefpaßfilter (26a-26n) gefil­ tert, um Störsignale zu unterdrücken. Anschließend werden die Signale von jeweils einem Decodierer (24a-24n) nach den schon erwähnten bekannten Verfahren decodiert und demodu­ liert. Abschließend werden die von den Codierern (24a-24n) erzeugten Signale durch ein Kombiniervorrichtung (23) in ih­ ren ursprünglichen Zustand als Datenstrom von digitalen Emp­ fangsdaten zusammengefügt und der Endeinrichtung (PC) zur Verfügung gestellt.The signals generated by the demodulation stages ( 25 a- 25 n) are now filtered by means of low-pass filters ( 26 a- 26 n) in order to suppress interference signals. The signals are then decoded and demodulated by a decoder ( 24 a - 24 n) using the known methods already mentioned. Finally, the assembled (n 24 a- 24) signals generated by a combiner (23) in ih ren original state catch data as a data stream of digital Emp from the encoders and provided to the terminal device (PC) are available.

Bei der Übertragung von Daten nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren, also bei einer Bandbreite von M × 4 kHz, führen die Codierer (14a-14n) und Decodierer (24a-24n) einzelne Pro­ tokolle nach dem V.x-Standard aus. Beim Verbindungsaufbau ar­ beiten alle M Kanäle unabhängig voneinander, d. h. jeder Codierer (14a-14n) nimmt Verbindung mit dem entsprechenden Decodierer (24a-24n) auf. So können z. B. der Codierer (14a) und der Decodierer (24a) ein Protokoll vereinbaren, das unabhängig vom Übertragungsprotokoll zwischen Codierer (14b) und Decodierer (24b) ist.When transmitting data according to the method according to the invention, that is to say with a bandwidth of M × 4 kHz, the encoders ( 14 a- 14 n) and decoders ( 24 a- 24 n) execute individual protocols according to the Vx standard. When establishing a connection, all M channels work independently of one another, ie each encoder ( 14 a - 14 n) connects to the corresponding decoder ( 24 a - 24 n). So z. B. the encoder ( 14 a) and the decoder ( 24 a) agree a protocol that is independent of the transmission protocol between the encoder ( 14 b) and decoder ( 24 b).

So ist beispielsweise in Kanälen mit hohem Signal zu Rausch- Abstand S/N die Nutzung hochbitratiger Einzelübertragungspro­ tokolle möglich, während gleichzeitig Kanäle mit schlechtem S/N nur mit 9.600 bit/s oder 4.800 bit/s übertragen.In channels with a high signal, for example, Distance S / N the use of high bit rate single transmission pro tokolle possible while at the same time channels with bad S / N only transmitted at 9,600 bit / s or 4,800 bit / s.

In Fig. 3 ist die grundsätzliche Struktur einer Modemverbin­ dung dargestellt. Dabei sollen Daten zwischen dem PC (31a) des Teilnehmers (31) und dem PC (37a) des Teilnehmers (37) übertragen werden.In Fig. 3, the basic structure of a modem connec tion is shown. Data is to be transmitted between the PC ( 31 a) of the participant ( 31 ) and the PC ( 37 a) of the participant ( 37 ).

Die digitalen Sendedaten werden vom PC (31a) mittels Modem (31b) über die entsprechende Teilnehmerleitung (32) an die Teilnehmerschaltungseinheit (33), die sich in der Vermitt­ lungsstelle befindet, übertragen. Über die Teilnehmerleitung (32) werden ebenfalls die Telefongespräche, die Teilnehmer (31) über sein Telefon (31c) führt, übertragen.The digital transmission data are transmitted from the PC ( 31 a) by means of a modem ( 31 b) via the corresponding subscriber line ( 32 ) to the subscriber circuit unit ( 33 ), which is located in the exchange. The telephone calls which the subscriber ( 31 ) makes via his telephone ( 31 c) are also transmitted via the subscriber line ( 32 ).

In der Teilnehmerschaltungseinheit (33) wird das ankommende Signal in seiner Bandbreite begrenzt, analogdigital gewan­ delt, weiter digital verarbeitet und über das Sprachnetz (34) vermittelt und übertragen. In der Teilnehmerschaltungseinheit (35) des anderen Teilnehmers (37) wird das Signal empfangen und in umgekehrter Reihenfolge wie in der Teilnehmerschal­ tungseinheit (33) verarbeitet.In the subscriber circuit unit ( 33 ), the incoming signal is limited in its bandwidth, converted analog-digital, further digitally processed and transmitted and transmitted via the voice network ( 34 ). The signal is received in the subscriber circuit unit ( 35 ) of the other subscriber ( 37 ) and processed in the reverse order to that in the subscriber circuit unit ( 33 ).

Das verarbeitete Signal wird dann über die Teilnehmerleitung (36) mittels Modem (37b) des Teilnehmers (37) als digitale Empfangsdaten an den PC (37a) übermittelt. The processed signal is then transmitted via the subscriber line ( 36 ) by means of a modem ( 37 b) of the subscriber ( 37 ) as digital reception data to the PC ( 37 a).

Die Übertragung der Daten von PC (37a) zu PC (31a) erfolgt entsprechend in umgekehrter Reihenfolge.The data is transferred from PC ( 37 a) to PC ( 31 a) accordingly in the reverse order.

Die beiden Modems müssen sich in der Startphase zu Beginn einer Übertragung auf ein gemeinsames Übertragungsprotokoll (38) einigen.The two modems must agree on a common transmission protocol ( 38 ) in the start phase at the start of a transmission.

Der Verbindungsaufbau besteht im allgemeinen aus vier Phasen. Die Startphase (sogenannte Start-up Prozedur) ist dabei in der ITU-T-Norm V.8 näher beschrieben.Establishing a connection generally consists of four phases. The start phase (so-called start-up procedure) is in the ITU-T standard V.8.

In Phase 1 wird dabei über jeweils verfügbare Informationska­ tegorien (wie z. B. verfügbare Modulationsstandards) kommuni­ ziert. Über diese Phase wird eine Einigung auf ein Protokoll erzielt, das beide Einheiten verstehen. Um das erfindungsge­ mäße Modemprotokoll kompatibel zu bereits existierenden Pro­ tokollen nach ITU-T V-Serie zu halten, muß in der Startphase des Verbindungsaufbaus ein zusätzlicher Eintrag hinzugefügt werden, der angibt, ob das entsprechende Modem fähig ist, das erfindungsgemäße Modemprotokoll (Multi-Modemprotokoll) zu übertragen bzw. wie groß die verfügbare Bandbreite ist.In phase 1 , communication is carried out on available information categories (such as available modulation standards). An agreement on a protocol that both units understand is reached on this phase. In order to keep the modem protocol according to the invention compatible with existing protocols according to ITU-T V series, an additional entry must be added in the start phase of the connection establishment, which indicates whether the corresponding modem is capable of the modem protocol according to the invention (multi-modem protocol ) or how large the available bandwidth is.

Nachfolgend wird anhand der Tabelle in Fig. 4 die Start-up Prozedur einer Modemverbindung erläutert. Außerdem wird er­ läutert, wie das erfindungsgemäße Multi-Modemprotokoll in diese Prozedur eingebunden wird.The start-up procedure of a modem connection is explained below using the table in FIG. 4. It also explains how the multi-modem protocol according to the invention is integrated into this procedure.

Während der Start-up Prozedur werden zwischen den Modems je­ weils 8 Bit (Oktett) ausgetauscht, in denen sich die beiden Modems auf ein Übertragungsprotokoll einigen. Die Oktetts zu den Modulationsmodi sind in Tabelle 4/V.8 (ITU-T V.8 Proto­ koll, siehe auch Fig. 4) beschrieben.During the start-up procedure, 8 bits (octet) are exchanged between the modems, in which the two modems agree on a transmission protocol. The octets for the modulation modes are described in Table 4 / V.8 (ITU-T V.8 protocol, see also Fig. 4).

Die Oktetts zu den Modulationsmodi werden nun um ein Oktett erweitert, das die Fähigkeit der Übertragung von Multi-Modem Standard anzeigt. In den fünf verfügbaren Bits wird die ver­ fügbare Bandbreite (Größe von M) angegeben. The octets for the modulation modes are now one octet which extends the ability of multi-modem transmission Standard displays. In the five available bits, the ver available bandwidth (size of M) specified.  

Beim Verbindungsaufbau zweier Modems wird zuerst in Phase 1 dieses Oktett abgefragt. Besitzen beide Modems dieses Erwei­ terungsoktett, so können sie eine Multi-Modem-Verbindung her­ stellen. Ist jedoch eines der beiden Modems noch ein herkömm­ liches Modem nach dem V.x-Standard, so liest es dieses Erwei­ terungsoktett nicht aus und überträgt wie üblich über den Ka­ nal im Bereich von 0 bis 4 kHz.When connecting two modems, this octet is first queried in phase 1 . If both modems have this expansion octet, they can establish a multi-modem connection. However, if one of the two modems is still a conventional modem according to the Vx standard, it does not read out this expansion octet and, as usual, transmits via the channel in the range from 0 to 4 kHz.

Der Faktor M gibt dabei die Übertragungskapazität der Modemeinrichtung an. Beim Protokollaufbau wird der kleinste Wert beider Seiten herausgesucht und damit die Verbindung aufgebaut. Ist eine zwischengeschaltete Vermittlungseinrich­ tung nicht in der Lage, im entsprechenden Frequenzbereich zu übertragen, so kommt in diesem Frequenzbereich kein Verbin­ dungsaufbau zustande und beide Modems müssen M herabsetzen.The factor M indicates the transmission capacity of the Modem device. When building the protocol, the smallest Value of both sides selected and thus the connection built up. Is an intermediary operator device is unable to operate in the corresponding frequency range transmitted, there is no connection in this frequency range established and both modems must reduce M.

Fig. 5 zeigt den Anschluß des erfindungsgemäßen Systems (Mo­ dem) an eine Vermittlungsstelle. Fig. 5 shows the connection of the system according to the invention (Mo dem) to a switching center.

Die Daten werden vom PC (51) des Teilnehmers über seine ana­ logen Anschlußleitungen übertragen. Das Leitungsmodul (5), in dem die Schnittstelle zwischen Teilnehmer und Vermittlungs­ stelle integriert ist, hat dabei die Aufgabe, Daten über das Netz zu übertragen. Handelt es sich bei dem über die Teilneh­ meranschlußleitung ankommenden Signal um Sprachdaten, so wer­ den die Daten über das Sprachnetz (53) übertragen. Handelt es sich bei diesen Daten jedoch um digitale Daten, werden die digitalen Daten über das WAN (Wide Area Network) (54) über­ tragen. In dem Leitungsmodul (5) ist dabei zur Übertragung der digitalen Daten das erfindungsgemäße Verfahren inte­ griert.The data are transmitted from the PC ( 51 ) of the subscriber via its analog connecting lines. The line module ( 5 ), in which the interface between the subscriber and the switching center is integrated, has the task of transmitting data over the network. If the signal arriving via the subscriber line is voice data, then who is transmitting the data over the voice network ( 53 ). However, if this data is digital data, the digital data is transmitted over the WAN (Wide Area Network) ( 54 ). The method according to the invention is integrated in the line module ( 5 ) for the transmission of the digital data.

Im Anhang ist als Ausführungsbeispiel eine Computersimulation in der Programmiersprache "C" gezeigt. A computer simulation is shown in the appendix as an exemplary embodiment shown in the programming language "C".  

Das Programm ist dabei in zwei Teile ("Encoder" und "Decoder") unterteilt: der erste Teil, "Encoder", simuliert die Eigenschaften der Sendevorrichtung, der zweite Teil, "Decoder" simuliert die Eigenschaften der Empfangsvorrich­ tung. Zur Einschränkung des Programmieraufwandes wurden nur M = 2 Kanäle realisiert und für das V.x Protokoll die beiden Übertragungsraten 4.800 bit/s uncodiert nach dem Protokoll V.32bis (2 Bit = 1 Symbol) und 9.600 bit/s uncodiert nach V.32bis (4 Bit = 1 Symbol) gewählt.The program is divided into two parts ("Encoder" and "Decoder"): the first part, "Encoder", simulates the properties of the transmitter, the second part, "Decoder" simulates the properties of the Receive device. To limit the programming effort, only M = 2 channels were implemented and for the Vx protocol the two transmission rates 4,800 bit / s uncoded according to the protocol V.32bis (2 bit = 1 symbol) and 9,600 bit / s uncoded according to V.32bis (4 bit = 1 symbol) selected.

Das Beispielprogramm zur Simulation der Sendevorrichtung ("Encoder") codiert zunächst die Eingangsbits, die in der Da­ tei Bin.dat abgelegt sind, mit 4 Bits pro Symbol in zwei Übertragungskanälen. Nach der Codierung wird dem Signal ein Rauschsignal überlagert (Datei Rnd.dat), wodurch die Eigen­ schaften des Übertragungskanals simuliert werden. Das durch die Codierung entstandene Signal, das nach dem Verfahren der Quadraturamplitudenmodulation (QAM) moduliert wurde, wird zu­ sammen mit dem überlagerten Rauschsignal in der Datei QAM.dat abgelegt und entspricht dem Signal, das über das analoge Fernsprechnetz an die Empfangsvorrichtung übertragen wird.The sample program for simulating the transmitter ("Encoder") first encodes the input bits that are in the Da tei Bin.dat are stored, with 4 bits per symbol in two Transmission channels. After coding, the signal turns on Noise signal superimposed (file Rnd.dat), whereby the Eigen properties of the transmission channel can be simulated. That through the encoding signal that is generated by the method of Quadrature amplitude modulation (QAM) is modulated to together with the superimposed noise signal in the file QAM.dat filed and corresponds to the signal transmitted via the analog Telephone network is transmitted to the receiving device.

Das Beispielprogramm zur Simulation der Empfangsvorrichtung ("Decoder") erhält das von der Sendevorrichtung erzeugte QAM- Signal aus der Datei QAM.dat als Eingangssignal und rekon­ struiert daraus die ursprüngliche Bitfolge. Das Eingangs­ signal wird dann mittels Bandpaßfilter, Demodulationsstufen und nachfolgenden Tiefpaßfiltern in die einzelnen Übertra­ gungskanäle zerlegt und den einzelnen V.x Decodern zugeführt, die die ursprüngliche Bitfolge der einzelnen Übertragungska­ näle rekonstruieren.The sample program for simulating the receiving device ("Decoder") receives the QAM generated by the transmitter Signal from the QAM.dat file as input signal and recon creates the original bit sequence from it. The entrance signal is then using a bandpass filter, demodulation stages and subsequent low-pass filters in the individual transmissions channels broken down and fed to the individual V.x decoders, which is the original bit sequence of each transmission box reconstruct channels.

Die jeweiligen Band- und Tiefpaßfilter sollten einen mög­ lichst linearen Phasengang, steile Filterflanken und eine hohe Sperrdämpfung aufweisen, damit das Signal nicht zu stark verzerrt wird. The respective band and low pass filters should be possible Most linear phase response, steep filter edges and one have high blocking attenuation so that the signal is not too strong is distorted.  

Nach der Rekonstruktion der einzelnen Übertragungskanäle wird die ursprüngliche Eingangsbitfolge rekonstruiert, und in der Datei Aus.dat abgelegt.After the reconstruction of the individual transmission channels reconstructed the original input bit sequence, and in the Aus.dat file stored.

Claims (16)

1. System mit einer Sendevorrichtung (1) zum Senden und einer Empfangsvorrichtung (2) zum Empfangen von digitalen Da­ ten in einem analogen Fernsprechnetz wobei
die Sendevorrichtung (1) eine erste Codiervorrichtung (11) zum Codieren und Aufmodulieren von digitalen Sendedaten auf eine vorgegebene Trägerfrequenz im Bereich von 0 bis 4 kHz und
die Empfangsvorrichtung (2) eine erste Decodiervorrichtung (21) zum Demodulieren und Decodieren eines empfangenen Si­ gnals mit der vorgegebenen Trägerfrequenz umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sendevorrichtung (1) eine zweite Codiervorrichtung (12) zum Codieren und Aufmodulieren von digitalen Sendedaten auf eine Trägerfrequenz mit einer zweiten vorgegebenen Fre­ quenz im Bereich oberhalb von 4 kHz und
eine Kombiniervorrichtung (13) zum Kombinieren der durch die erste und die zweite Codiervorrichtung (11, 12) erzeugten Si­ gnale umfaßt und
die Empfangseinrichtung (2) eine Aufteilvorrichtung (28) zum Aufteilen eines empfangenen analogen Signals in ein erstes Signal mit der ersten vorgegebenen Trägerfrequenz und in ein zweites Signal mit der zweiten vorgegebenen Trägerfrequenz und
eine zweite Decodiervorrichtung (22) zum Demodulieren und Decodieren des empfangenen Signals von einer Trägerfrequenz mit der zweiten vorgegebenen Frequenz in ein digitales Emp­ fangssignal umfaßt.1. System with a transmitting device ( 1 ) for transmitting and a receiving device ( 2 ) for receiving digital data in an analog telephone network
the transmission device ( 1 ) has a first coding device ( 11 ) for coding and modulating digital transmission data onto a predetermined carrier frequency in the range from 0 to 4 kHz and
the receiving device ( 2 ) comprises a first decoding device ( 21 ) for demodulating and decoding a received signal with the predetermined carrier frequency,
characterized by
that the transmission device ( 1 ) has a second coding device ( 12 ) for coding and modulating digital transmission data onto a carrier frequency with a second predetermined frequency in the range above 4 kHz and
a combining device ( 13 ) for combining the signals generated by the first and second coding devices ( 11 , 12 ) comprises and
the receiving device ( 2 ) has a splitting device ( 28 ) for splitting a received analog signal into a first signal with the first predetermined carrier frequency and into a second signal with the second predetermined carrier frequency and
comprises a second decoding device ( 22 ) for demodulating and decoding the received signal from a carrier frequency with the second predetermined frequency into a digital received signal. 2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Sendevorrichtung (1) vorhandene zweite Codier­ vorrichtung (12) aus einem oder mehreren Codierern (14b- 14n) zum Codieren und Aufmodulieren der digitalen Sendedaten auf jeweils eine Trägerfrequenz im Frequenzbereich von 0 bis 4 kHz und jeweils einer Modulationsstufe (15b, . . ., 15n) zum Aufmodu­ lieren der durch die Codierer (14b, . . ., 14n) entstandenen Signale auf jeweils eine Trägerfrequenz oberhalb von 0 bis 4 kHz besteht.2. System according to claim 1, characterized in that in the transmitting device ( 1 ) existing second coding device ( 12 ) from one or more coders (14b-14n) for coding and modulating the digital transmission data to a carrier frequency in the frequency range from 0 to 4 kHz and a modulation stage ( 15 b,..., 15 n) for modulating the signals generated by the encoders ( 14 b,..., 14 n) each on a carrier frequency above 0 to 4 kHz. 3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine in der Sendevorrichtung (1) enthaltene zweite Aufteil­ vorrichtung (16) zum Aufteilen und temporären Speichern der empfangenen digitalen Daten auf die erste und die zweite Codiervorrichtung, wobei die aufgeteilten digitalen Daten in jeweils einer jedem Codierer (14a-14n) zugeordneten Spei­ chervorrichtung (16a-16n) bis zum weiteren Verarbeiten ge­ speichert werden.3. System according to claim 1 or 2, characterized by a in the transmission device ( 1 ) contained second splitting device ( 16 ) for splitting and temporarily storing the received digital data on the first and the second coding device, the split digital data in each case each encoder (14 a- 14 n) associated with SpeI chervorrichtung (16 a- 16 n) to be stored for further processing ge. 4. System gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen in der Sendevorrichtung (1) enthaltenen Digital/Analog- Wandler (17) zum Wandeln des durch die Kombiniervorrichtung (13) erzeugten Signals in ein analoges Signal und zum Versen­ den des analogen Signals in einem analogen Fernsprechnetz.4. System according to claim 1, 2 or 3, characterized by a in the transmitting device ( 1 ) contained digital / analog converter ( 17 ) for converting the signal generated by the combining device ( 13 ) into an analog signal and for verse that of the analog Signal in an analog telephone network. 5. System gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in der Empfangseinrichtung (2) enthaltenen Ana­ log/Digital-Wandler (27) zum Empfangen eines analogen Signals von einen analogen Fernsprechnetz und zum Wandeln des analo­ gen Signals in ein digitales Signal.5. System according to claim 1, characterized by an in the receiving device ( 2 ) contained ana log / digital converter ( 27 ) for receiving an analog signal from an analog telephone network and for converting the analog signal into a digital signal. 6. System gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein oder mehrere in der Empfangseinrichtung (2) enthaltene Bandpaßfilter (28a-28n) zum Aufteilen des ankommenden Si­ gnals auf jeweils ein Signal mit einer vorgegebenen Träger­ frequenz Bereich von 0 bis 4 kHz und ein oder mehrere weitere Signale mit vorgegebenen Trägerfrequenzen im Bereich außer­ halb von 0 bis 4 kHz, wobei jedem Signal mit einer bestimmten Trägerfrequenz ein Bandpaßfilter (28a-28n) zugeordnet ist.6. System according to claim 5, characterized by one or more in the receiving device ( 2 ) contained bandpass filter ( 28 a- 28 n) for dividing the incoming Si gnals to a signal with a predetermined carrier frequency range from 0 to 4 kHz and one or a plurality of further signals with predetermined carrier frequencies in the range outside of 0 to 4 kHz, with a bandpass filter ( 28 a- 28 n) being assigned to each signal with a specific carrier frequency. 7. System gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Empfangseinrichtung (2) für jede Trägerfrequenz eine Demodulationsstufe (25a-25n) und ein Tiefpaßfilter (26a-26n) vorhanden ist, die dazu dienen, die modulierten Signale mit Trägerfrequenzen oberhalb von 4 kHz in modulierte Signale mit Trägerfrequenzen innerhalb des Bereiches von 0 bis 4 kHz zu demodulieren und
daß für jede Trägerfrequenz ein Decodierer (24a-24n) vor­ handen ist, der dazu dient, die modulierten Signale mit Trä­ gerfrequenzen im Bereich von 0 und 4 kHz zu demodulieren und zu decodieren.7. System according to claim 5 or 6, characterized in that
that in the receiving device ( 2 ) a demodulation stage ( 25 a- 25 n) and a low-pass filter ( 26 a- 26 n) are provided for each carrier frequency, which serve to convert the modulated signals with carrier frequencies above 4 kHz into modulated signals with carrier frequencies to demodulate within the range of 0 to 4 kHz and
that for each carrier frequency a decoder ( 24 a - 24 n) is available, which serves to demodulate and decode the modulated signals with carrier frequencies in the range of 0 and 4 kHz. 8. System gemäß Anspruch 5, 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine in der Empfangseinrichtung (2) enthaltene zweite Kombi­ niervorrichtung (23), die dazu dient, die von der ersten und der zweiten Decodiervorrichtung (21, 22) erzeugten Signale temporär zu speichern und zu einem digitalen Empfangsdaten­ strom zusammenzufügen.8. System according to claim 5, 6 or 7, characterized by a in the receiving device ( 2 ) contained second combiner device ( 23 ), which serves to temporarily store the signals generated by the first and second decoding device ( 21 , 22 ) and combine them into a digital received data stream. 9. Verfahren zum Senden und Empfangen von digitalen Daten in einem analogen Fernsprechnetz mit den Schritten
erstes Codieren und Aufmodulieren von digitalen Sendedaten auf eine vorgegebene Trägerfrequenz im Frequenzbereich von 0 bis 4 kHz und
erstes Demodulieren und Decodieren eines empfangenen Signals mit der vorgegebenen Trägerfrequenz in digitale Empfangsdaten gekennzeichnet durch folgende zusätzliche Schritte
zweites Codieren und Aufmodulieren der digitalen Sendedaten auf eine oder mehrere vorgegebene Trägerfrequenzen in jeweils einem Frequenzbereich oberhalb von 4 kHz,
Kombinieren der durch die erste und die zweite Codierung er­ zeugten Signale,
Aufteilen eines empfangenen Signals in ein erstes Signal mit der ersten vorgegebenen Trägerfrequenz und in weitere Signale mit Trägerfrequenzen oberhalb von 4 kHz und
zweites Demodulieren und Decodieren des ersten und der weite­ ren, durch die Aufteilung gewonnenen Signale in ein digitales Empfangssignal.9. A method for sending and receiving digital data in an analog telephone network with the steps
first encoding and modulating digital transmission data onto a predetermined carrier frequency in the frequency range from 0 to 4 kHz and
first demodulating and decoding a received signal with the predetermined carrier frequency into digital reception data characterized by the following additional steps
second coding and modulation of the digital transmission data onto one or more predetermined carrier frequencies in a frequency range above 4 kHz,
Combining the signals generated by the first and second encoding,
Splitting a received signal into a first signal with the first predetermined carrier frequency and into further signals with carrier frequencies above 4 kHz and
second demodulating and decoding the first and the further signals obtained by the division into a digital received signal. 10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Codieren und Aufmodulieren von digitalen Sen­ dedaten folgende Schritte umfaßt:
Codieren und Aufmodulieren der digitalen Sendedaten auf eine Trägerfrequenz im Bereich von 0 bis 4 kHz und
Modulieren der so entstandenen Signale auf jeweils eine Trä­ gerfrequenz oberhalb von 4 kHz.10. The method according to claim 9, characterized in
that the second coding and modulation of digital transmit data comprises the following steps:
Encoding and modulating the digital transmission data to a carrier frequency in the range from 0 to 4 kHz and
Modulating the resulting signals to a carrier frequency above 4 kHz. 11. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen digitalen Daten auf die erste und zweite Codiervorrichtung (11, 12) aufgeteilt werden, wobei die auf­ geteilten digitalen Daten in jeweils einem Codierer (14a- 14n) zugeordneten Speichereinrichtung (16a-16n) zwischenge­ speichert werden.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the received digital data are divided into the first and second coding device ( 11 , 12 ), the storage device ( 16. 14) assigned to the digital data divided into a respective encoder (14a-14n) a- 16 n) temporarily saved. 12. Verfahren gemäß Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Kombiniervorrichtung (13) erzeugte digitale Signal in ein analoges Signal umgewandelt und in einem analo­ gen Fernsprechnetz versendet wird.12. The method according to claim 9, 10 or 11, characterized in that the digital signal generated by the combining device ( 13 ) is converted into an analog signal and sent in an analog telephone network. 13. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von einem analogen Fernsprechnetz empfangene analoge Signal in ein digitales Signal umgewandelt wird. 13. The method according to claim 9, characterized, that the analog received from an analog telephone network Signal is converted into a digital signal.   14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das empfangene analoge Signal aufgeteilt wird, indem aus dem empfangenen analogen Signal ein Signal mit der Trägerfre­ quenz Bereich von 0 bis 4 kHz und weitere Signale mit Träger­ frequenzen im Bereich außerhalb von 0 bis 4 kHz herausgefil­ tert werden.14. The method according to claim 13, characterized, that the received analog signal is split by out the received analog signal a signal with the carrier fre quenz range from 0 to 4 kHz and other signals with carrier frequencies in the range outside 0 to 4 kHz be tert. 15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilten Signale jeweils in ein Signal mit einer Trägerfrequenz Bereich von 0 bis 4 kHz demoduliert, von je­ weils einem Tiefpaßfilter (26a-26n) gefiltert und von je­ weils einem Decodierer (24a-24n) in ein digitales Empfangs­ signal demoduliert und decodiert werden.15. The method according to claim 14, characterized in that the divided signals each demodulated into a signal with a carrier frequency range of 0 to 4 kHz, each of a low-pass filter ( 26 a- 26 n) filtered and each of a decoder ( 24 a- 24 n) are demodulated and decoded into a digital receive signal. 16. Verfahren gemäß Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet daß die durch die erste und die zweite Decodiervorrichtung (21, 22) erzeugten Signale zu einem Datenstrom von digitalen Daten zusammengefügt werden.16. The method according to claim 13, 14 or 15, characterized in that the signals generated by the first and the second decoding device ( 21 , 22 ) are combined to form a data stream of digital data.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7496671B2 (en) 2003-10-06 2009-02-24 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Self-configuring communications module adaptive to different host system types

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