DE60030110T2

DE60030110T2 - Verfahren, sowie einrichtung in einem mehrtonübertragungssystem

Info

Publication number: DE60030110T2
Application number: DE60030110T
Authority: DE
Inventors: Jan BOSTRÖM; Magnus Svevar
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2020-06-03
Also published as: AU5436100A; EP1183815A1; CN1353896A; SE521513C2; US20020064235A1; EP1183815B1; WO2000076115A1; SE9902077L; SE9902077D0; DE60030110D1; BR0011341A; CN1214558C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung in einem Mehrton-Übertragungssystem. Eine diskrete Mehrton-(DMT-)Modulation ist ein Verfahren, durch welches der nutzbare Frequenzbereich eines Kanals in eine Vielzahl von Frequenzbändern, wie beispielsweise 256 Bänder, getrennt wird. Es wird angenommen, dass durch Aufteilen des Frequenzspektrums in mehrere Kanäle DMT beim Vorhandensein von Interferenzquellen, wie beispielsweise AM-Funksendern, eine bessere Leistung bietet. Es ist auch besser, seine Sendeleistung auf diejenigen Teile des Spektrums konzentrieren zu können, in welchen es profitabel ist, Daten zu senden. DMT bildet die Basis für eine asymmetrische digitale Teilnehmerleitung (ADSL) und eine digitale Teilnehmerleitung sehr hoher Geschwindigkeit (VDSL). Daher ist die in einem Kanal verwendete Bandbreite adaptiv. In Abhängigkeit von den Übertragungscharakteristiken kann ein DMT-System Teile des zugelassenen Spektrums verwenden.
STAND DER TECHNIK
Für die oben beschriebenen Systeme, die gegenwärtig verfügbar sind, verwenden Empfänger einen einzigen breitbandigen Analog/Digital-Wandler mit hoher Auflösung. Dies resultiert in einem hohen Energieverbrauch, der unabhängig von der verwendeten Bandbreite ist. Bei vielen Anwendungen bildet ein hoher Energieverbrauch ein Hauptproblem. Das digitale Signal wird in einer digitalen Signalverarbeitungseinheit (DSP) verarbeitet, die zum Handhaben der vollen Bandbreite dimensioniert ist. Ein Nachteil bei einer solchen Konfiguration besteht darin, dass unnötige Operationen durchgeführt werden, wenn nur ein Teil des Frequenzspektrums verwendet wird.
In EP 0 889 615 A2 werden Hardwarekosten und eine Komplexität bei einem Empfänger durch Aufteilen des analogen Signals in mehrere Unterbänder und durch getrenntes Digitalisieren von ihnen in jedem Unterband reduziert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Überwinden der Probleme und Nachteile der Systeme nach dem Stand der Technik. Gemäß der Erfindung ist eine Vielzahl von Analog/Digital-Wandlern zum getrennten Umwandeln des analogen Signals in jedem Unterband in ein digitales Signal vorgesehen. Jeder Analog/Digital-Wandler ist einem Unterband zugeordnet und jeder Analog/Digital-Wandler wird in Abhängigkeit von dem Vorhandensein eines Signals in dem zugehörigen Unterband aktiviert und deaktiviert. Gemäß der Erfindung wird der gesamte Energieverbrauch erniedrigt und kann die verfügbare Bandbreite effizienter genutzt werden. Energie wird sowohl im analogen als auch im digitalen Bereich gespart.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erscheinen in der nachfolgenden Beschreibung und in der beigefügten Zeichnung und den abhängigen Ansprüchen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird im Folgenden weiterhin auf eine nicht beschränkende Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben werden, nämlich 1, die ein schematisches funktionelles Blockdiagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie es in der Figur gezeigt ist, weist ein System gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Bandpassfiltern 10 auf, die zusammen eine Filterbank bilden. Das Übertragungsspektrum wird in N spektrale Teile aufgeteilt. Die Bandpassfilter 10 sind mit einer Leitung 12 verbunden, über welche ein analoges Signal empfangen wird. Jedes der Bandpassfilter 10 ist mit einem Analog/Digital-Wandler 11 zum Umwandeln des analogen DMT-Signals in ein digitales Signal verbunden. Das Spektrum jedes Teils n kann aufgrund des Bandpasscharakters des durch jeden A/D-Wandler empfangenen Spektrums bei einer Basisbandrate abgetastet werden.
Die Bänder sind eng mit dem FFT-(schnelle Fouriertransformation)-Algorithmus verbunden, der DMT als seinen Modulator und Demodulator verwendet. Die FFT wird dazu verwendet, die Frequenzen in einzelne Bänder zu trennen, und sie erzeugt Spektren, die am Empfangsende vollständig trennbar sind. Anstelle der FFT kann die diskrete Wavelet-Transformation verwendet werden. Normalerweise wird die diskrete Wavelet-Transformation eine bessere Arbeit zum Isolieren der einzelnen Frequenzspektren leisten.
Die Zuordnung von Kanälen ist flexibel gelassen, aber verwendet z.B. ADSL Kanäle 6–31 für eine Aufwärtsstrecke (24 kHz–136 kHz), 32–250 für eine Abwärtsstrecke (136 kHz–1,1 MHz). Die auf irgendeinem gegebenen Frequenzkanal verwendete Modulation ist QAM. Die Kanäle 16 und 64 sind für Pilottöne reserviert, die zum Wiedergewinnen einer Zeitgabe verwendet werden. Die Anzahl von Bits pro Symbol innerhalb jedes Kanals kann unabhängig ausgewählt werden, was zulässt, dass das Modem ratenadaptiv ist. Andere Systeme, wie z.B. VDSL, werden andere Einstellungen verwenden.
Eine Steuereinheit 13 steuert individuell jeden Analog/Digital-Wandler 11. Die Steuereinheit kann die Wandler 11 ein- und ausschalten und auch andere Steueraufgaben, wie beispielsweise ein Zuordnen von anderen Leitungen oder Kanälen zu den Wandlern, durchführen.
Die digitalen Signale von jedem der Analog/Digital-Wandler 11 werden zu Einheiten 15 einer Signalverarbeitungseinheit 14 zugeführt. Diese Einheiten können physikalische Blöcke oder logische Funktionen in einem DSP sein und sind für einen separaten Teil der verfügbaren Bandbreite bestimmt. Während die Eingabe zu jedem A/D-Wandler bandpassgefiltert wird, wird nur die Information für die Töne in dem Durchlassband in dem A/D-gewandelten Signal vorhanden sein. Die Signalverarbeitungseinheit 14 führt die geeignete digitale Filterung, eine Transformation und eine Erfassung der Töne in jedem Teil des Bandes durch.
Da die Filterbank das analoge Signal in N Bänder aufteilt, wird jedes Unterband nach der Filterbank unabhängig von den anderen Bändern sein. Wenn die Bandbreite für ein Unterband n>x, wird n<=N nicht für eine Übertragung der A/D-Wandler verwendet, und entsprechende Signalverarbeitungseinheiten 15 für n>x werden durch die Steuereinheit 13 ausgeschaltet werden.
Bei einer Mehrempfängerimplementierung kann ein Prozessorpool als praktisches Ausführungsbeispiel ins Auge gefasst werden, und jeder Empfängerpfad würde den erforderlichen Verarbeitungskapazitäten aus dem Pool zugeteilt werden. Dieser könnte sowohl physikalische Verarbeitungsblöcke, wie beispielsweise FFT-Kernel, oder eine Kapazität in einem allgemeinen DSP sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Zuteilung von Betriebsmitteln bzw. Ressourcen zu vermeiden, die nicht benötigt werden, und Teile des Prozessorpools können abgeschaltet werden oder zum Unterbringen von Mehrkanälen oder Mehranforderungscodierschemen verwendet werden.
Die Steuereinheit 13 wird die A/D-Wandler und/oder die Einheiten 15 der Signalverarbeitungseinheit 14 in Abhängigkeit davon steuern, wie das Spektrum verwendet wird. Die Verwendung des Spektrums kann durch die Signalverarbeitungseinheit 14 bestimmt werden, die das vollständige Spektrum kontinuierlich überwachen kann. Information, die die Verwendung des Spektrums anzeigt, wird zu der Steuereinheit über eine erste Steuerleitung 16 transferiert. Es ist auch möglich, die Verwendung des Spektrums manuell zu bestimmen und eine Steuerinformation von einer manuell betätigten Einrichtung 17, wie beispielsweise einem Computer, über eine zweite Steuerleitung 18 zu transferieren. Eine dritte Steuerleitung 19 wird durch die Steuereinheit 13 zum Informieren der Signalverarbeitungseinheit 14 über die zugeteilte Kapazität verwendet.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel kann ein analoger Vorrechner zehn A/D-Wandler und zehn Bandpassfilter auf einer Fernsprechvermittlungsstellenseite aufweisen. Diese Seite kann einen VDSL-Kanal handhaben. Die Signalverarbeitungseinheit 14 kann ein gemeinsamer Pool von DSPs sein, der eine Menge von Kanälen bedient.
Durch Anschließen eines ADSL-Modems auf der Kundenseite wird nur etwa ein Zehntel der verfügbaren Bandbreite verwendet. Als Ergebnis können die meisten der A/D-Wandler durch die Steuereinheit 13 ausgeschaltet werden und kann die überschüssige Signalverarbeitungsenergie für mehrere Leitungen und zum Handhaben der mehr fordernden Codierung, die bei ADSL verwendet wird, verwendet werden. Wenn mehr Kanäle zu verwenden sind, sind mehr analoge Vorrechner erforderlich.
Das beschriebene System ist sehr gut für auf Mehrton basierende Kupfer-Zugriffsmodems geeignet, die insbesondere DMT verwenden. Es ist jedoch bei allen Mehrton basierenden Übertragungssystemen anwendbar. Andere geeignete Anwendungen liegen in Systemen, bei welchen ein Energieverbrauch ein kritischer Faktor ist und die verwendete Übertragungsbandbreite variiert werden kann. Systeme, die auf DMT oder einer Wavelet-Transformation mit einer dynamischen Bandbreitenzuteilung als Ergebnis unterschiedlicher Bitkapazitätsforderungen und Kanalcharakteristiken basieren, sind insbesondere für diese Verfahren geeignet.

Claims

Verfahren in einem Mehrton-Übertragungssystem, wobei ein nutzbarer Frequenzbereich eines Kanals in eine Vielzahl von Frequenzbändern getrennt wird, wobei ein analoges Signal in jedem Unterband durch eine Vielzahl von Bandpassfiltern (10) auf einer Empfangsseite herausgefiltert wird, und wobei das analoge Signal in jedem Unterband in einer Vielzahl von Analog/Digital-Wandlern (11) getrennt in ein digitales Signal umgewandelt wird, wobei jeder Analog/Digital-Wandler einem Unterband zugeordnet ist, gekennzeichnet durch Aktivieren und Deaktivieren jedes Analog/Digital-Wandlers (11) in Abhängigkeit von dem Vorhandensein eines Signals im zugehörigen Unterband.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt zum getrennten Verarbeiten jedes digitalen Signals in jedem Unterband in einer Signalverarbeitungseinheit (14) enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, das weiterhin den Schritt zum Erfassen eines Vorhandenseins eines Signals in dem zugehörigen Unterband in der Signalverarbeitungseinheit (14) enthält.
Vorrichtung in einem Mehrton-Übertragungssystem, wobei eine Vielzahl von Bandpassfiltern (10) betriebsmäßig mit einer analogen Leitung (12) auf einer Empfangsseite verbunden ist, um einen nutzbaren Frequenzbereich eines Kanals in eine Vielzahl von Frequenzbändern zu trennen, und wobei jedes Bandpassfilter betriebsmäßig mit einem Analog/Digital-Wandler (11) zum Umwandeln eines analogen Signals in ein digitales Signal verbunden ist, wobei jeder Analog/Digital-Wandler einem Unterband zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (13) betriebsmäßig mit jedem der Analog/Digital-Wandler (11) zum Aktivieren und Deaktivieren jedes Wandlers in Abhängigkeit von dem Vorhandensein eines Signals im zugehörigen Unterband verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Signalverarbeitungseinheit (15) für jedes digitale Signal vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine einzige Signalverarbeitungseinheit (14) für die digitalen Signale vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Signalverarbeitungseinheit (14) betriebsmäßig mit einer manuell betätigten Einrichtung (17) zum Empfangen von Steuerinformation für die Analog/Digital-Wandler (11) verbunden ist.