DE60127395T2 - Datenzuweisung mit änderbaren signal-rauschabstand - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationstechnologien und insbesondere ein Mehrträgermodulations-Kommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Mehrträgermodulation oder diskrete Mehrfrequenz-Modulation (DMT) ist ein Übertragungsverfahren, das weithin für die Kommunikation über schwierige Medien verwendet wird. Mehrträgermodulation unterteilt das Übertragungsfrequenzband in mehrere Subkanäle, d.h. Träger oder Bins, wobei jeder Träger individuell ein Bit oder eine Sammlung von Bit moduliert. Ein Sender moduliert einen Eingangsdatenstrom, der Informationsbit enthält, mit einem oder mehreren Trägern, d.h. Bins oder Subkanälen, und sendet die modulierten Informationen. Ein Empfänger demoduliert alle Träger, um die gesendeten Informationsbit als einen Ausgangsdatenstrom wiederherzustellen.
  • Mehrträgermodulation hat gegenüber Einzelträgermodulation viele Vorteile. Zu diesen Vorteilen gehören zum Beispiel größere Immunität gegenüber Impulsrauschen, eine Entzerrungsanforderung niedrigerer Komplexität bei Anwesenheit von Mehrfachwegen, eine größere Immunität gegenüber schmalbandigen Störungen und eine höhere Datenraten- und Bandbreitenflexibilität. Mehrträgermodulation wird in vielen Anwendungen verwendet, um diese Vorteile zu erhalten, und auch aus anderen Gründen. Zu diesen Anwendungen gehören Systeme des asymmetrischen digitalen Teilnehmeranschlusses (ADSL), drahtlose LAN-Systeme, Stromleitungs-Kommunikationssysteme und andere Anwendungen. Die ITU-Standards G.992.1 und G.992.2 und der ANSI-Standard T1.413 spezifizieren Standardimplementierungen für ADSL-Sender/-Empfänger, die Mehrträgermodulation verwenden.
  • Sender/Empfänger mit diskreter Mehrfrequenz-Modulation modulieren eine Anzahl von Bit auf jedem Subkanal, wobei die Anzahl der Bit von dem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) dieses Subkanals und der Anforderung an die Bitfehlerrate (BER) einer Strecke abhängt. Wenn zum Beispiel die erforderliche BER 1 × 10–7 ist, d.h. im Mittel ein Bit in zehn Millionen falsch empfangen wird, und das SNR eines bestimmten Subkanals 21,5 dB beträgt, kann dieser Subkanal 4 Bit modulieren, da 21,5 dB das erforderliche SNR zum Senden von 4 QAM-Bit mit einer BER von 1 × 10–7 ist. Andere Subkanäle können ein anderes SNR aufweisen und können deshalb bei derselben BER eine andere Anzahl von Bit zugeteilt bekommen.
  • In vielen DMT-Systemen wird ein zusätzlicher Parameter verwendet, um die Anzahl der jedem Subkanal zugeteilten Bit zu bestimmen. Dieser Parameter wird als die SNR-"Reserve" oder einfach die "Reserve" (Rand oder Abstand) bezeichnet. Die Reserve spezifiziert ein zusätzliches SNR pro Subkanal zusätzlich zu dem zur Aufrechterhaltung der spezifizierten BER-Anforderung notwendigen. Beispielsweise würde ein DMT-System mit einer Reserve von 6 dB auf einem Subkanal ein SNR von 21,5 + 6 = 27,5 dB erfordern, um 4 Bit auf diesem Subkanal mit einer BER von 1 × 10–7 zu senden. Dies ist 6 dB mehr als durch das Beispiel in dem obigen Absatz erforderlich, weil nun eine Reserve von 6 dB zu dem System hinzugefügt wird. Anders betrachtet betrug in dem Beispiel des vorherigen Absatzes, wobei einem Subkanal mit 21,5 dB SNR 4 Bit zugeteilt wurden, die Reserve 0 dB.
  • DMT-Sender/-Empfänger verwenden eine Reserve, um die Immunität des Systems gegenüber verschiedenen Arten zeitveränderlicher Beeinträchtigungen zu vergrößern. Beispiele für diese Beeinträchtigungen in DSL-Systemen sind: Änderungen der Übersprechpegel von anderen Übertragungssystemen, Impulsrauschen, Temperaturänderungen in der Telefonleitung oder dergleichen. Wenn ein DMT-System mit positiver SNR-Reserve arbeitet, kann sich das Rauschen unmittelbar um den Wert der Reserve ändern und das System erhält die erforderliche BER weiter aufrecht. Wenn das System zum Beispiel mit einer Reserve von 6 dB arbeitet und z.B. 4 Bit Trägern mit 27,5 dB SNR für BER = 1 × 10–7 zugeteilt werden, können die Übersprechpegel um 6 dB zunehmen und das System arbeitet weiter mit der erforderlichen BER von 1 × 10–7. Offensichtlich geht diese Zunahme der Robustheit auf Kosten einer Abnahme der Datenrate, da mit einer Reserve von 0 dB ein Subkanal mit 27,5 dB SNR 6 Bit bei 1 × 10–7 BER modulieren kann.
  • Deshalb besteht ein Kompromiß zwischen der Robustheit des Kanals, wie zum Beispiel einer Telefonleitung, und der erzielbaren Datenrate. Die Reserve kann zur Quantifizierung dieses Kompromisses verwendet werden. Eine größere Reserve führt zu einem höheren Grad der Immunität gegenüber sich ändernden Kanalbedingungen auf Kosten der erzielbaren Datenrate. Ähnlich führt eine kleinere Reserve zu einer höheren Datenrate auf Kosten einer geringeren Immunität gegenüber sich ändernden Kanalbedingungen.
  • WO 99/20027 A2 beschreibt ein Kommunikationssystem, das Mehrträgermodulation verwendet, wobei für verschiedene Subträger verschiedene Reserven verwendet werden können, insbesondere als Reaktion auf Änderungen des Übersprechens.
  • Colin et al.: "QoS considerations for DMT-based ADSL and VDSL systems", IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, 12. – 15.5.1988, Seiten 3437–34440, New York, beschreibt ein Kommunikationssystem, das Mehrträgermodulation verwendet, wobei für verschiedene Subträger verschiedene Reserven verwendet werden können, um gleichzeitig zwei verschiedene Bitfehlerraten für verschiedene Anwendungen bereitzustellen.
  • EP 0 918 422 A2 beschreibt eine Ergänzung für die Neuzuteilung von Daten in einem System der diskreten Mehrfrequenzkommunikation, wobei für verschiedene Subträger als Reaktion auf die Qualität des Kanals verschiedene Reserven verwendet werden können.
  • US 5,822,374 A betrifft ein Verfahren für feine Verstärkungseinstellungen in einem ADSL-Kommunikationssystem, wobei Iterationen durchgeführt werden, bis verschiedene Reserven aus verschiedenen Subträgern innerhalb einer vorbestimmten Schwelle liegen.
  • EP 0 955 744 A2 beschreibt ein System zur Mehrträgerübertragung mit Kapazitätszuteilung für ADSL, wobei für verschiedene Teilnehmer verschiedene Reserven verwendet werden können. Insbesondere soll die Übertragungskapazität in der Signalabwärtsrichtung gesichert werden.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der Einfachheit der Bezugnahme halber beziehen sich die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung im folgenden auf die Sender/Empfänger oder Mehrträger-Modems generisch als Modems. Ein solches Modem befindet sich in der Regel am Kundenstandort, wie zum Beispiel in einer Wohnung oder in einem Unternehmen und befindet sich "signalabwärts" der Vermittlungsstelle, mit der es kommuniziert. Das andere Modem befindet sich in der Regel in der Vermittlungsstelle und liegt "signalaufwärts" des Kundenstandorts. Im Einklang mit der Industriepraktik werden die Modems häufig als "ATU-R" ("ADSL transceiver unit, remote", d.h. am Kundenstandort befindlich) und als "ATU-C" ("ADSL transceiver unit, central office", d.h. in der Vermittlungsstelle befindlich) bezeichnet. Jedes Modem enthält einen Senderteil zum Senden von Daten und einen Empfängerteil zum Empfangen von Daten und ist vom diskreten Mehrfrequenztyp, d.h. das Modem sendet Daten über mehrere Subkanäle begrenzter Bandbreite. In der Regel sendet das Aufwärts- oder ATU-C-Modem Daten zu dem signalabwärts gelegenen bzw. ATU-R-Modem über eine erste Menge von Subkanälen, die gewöhnlich höherfrequente Subkanäle sind, und empfängt Daten von dem abwärts- oder ATU-R-Modem über eine zweite, gewöhnlich kleinere Menge von Subkanälen, die üblicherweise die niederfrequenteren Subkanäle sind.
  • Zum Beispiel erreicht man bei der Technologie des digitalen Teilnehmeranschlusses (DSL) Kommunikation über einen Ortsteilnehmeranschluß zwischen einer Vermittlungsstelle und einem Teilnehmerstandort durch Modulieren der zu sendenden Daten auf mehrere diskrete Frequenzträger, die miteinander summiert und dann über einen Teilnehmeranschluß gesendet werden. Individuell bilden die Träger diskrete, sich nicht überlappende Kommunikationssubkanäle, die eine begrenzte Bandbreite aufweisen. Kollektiv bilden die Träger effektiv einen Breitband-Kommunikationskanal. Am Empfängerende werden die Träger demoduliert und die Daten wiederhergestellt.
  • Bei DSL-Systemen kommt es zu Störungen von anderen Datendiensten auf angrenzenden Telefonleitungen, wie zum Beispiel ADSL, HDSL, ISDN, T1 oder dergleichen. Zusätzlich kann es bei DSL-Systemen zu Störungen durch Impulsrauschen, Übersprechen, Temperaturänderungen oder dergleichen kommen. Die Störungen können beginnen, nachdem der betreffende DLS-Dienst bereits eingeleitet ist, und da DSL für Internetzugang als ein immer eingeschalteter Dienst vorgesehen ist, sollten die Auswirkungen dieser Störungen von dem betreffenden DSL-Sender/-Empfänger berücksichtigt werden. Zusätzlich ist die Länge der Telefonleitung eine Art von Beeinträchtigung, die von einem ADSL-Teilnehmer zum anderen, d.h. von einer ADSL-Installation zur anderen variiert und sich deshalb auf die Leistungsfähigkeit des ADSL-Modems auswirkt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Systems und Verfahrens für die digitale Teilnehmeranschlußkommunikation, so daß die Kanaldatenrate vergrößert werden kann.
  • Die obige Aufgabe wird durch ein System nach Anspruch 1 oder ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Das System und Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglichen ein Variieren der Reserve (des Randes) in einem System mit diskreter Mehrfrequenz-Modulation abhängig von Beeinträchtigungen aufgrund von Temperaturänderungen. Zum Beispiel können sich diese Beeinträchtigungen über eine bestimmte Dauer oder von einer Installation zu einer anderen ändern. Somit kann man einem oder mehreren der Träger in einem Kommunikationssystem mit diskreter Mehrfrequenz-Modulation verschiedene Reserven zuweisen.
  • Wie bereits erwähnt, besteht ein Kompromiß zwischen der Robustheit der Strekke und der erzielbaren Datenrate. Durch Einstellen einer höheren Reserve erzielt man einen höheren Grad der Immunität gegenüber sich ändernden Kanalbedingungen auf Kosten der Datenrate. Ähnlich wird, obwohl eine geringere Reserve zu einer höheren Datenrate führen kann, die Immunität gegenüber sich ändernden Kanalbedingungen reduziert.
  • Die Reserve für alle Subkanäle gleich einzustellen berücksichtigt jedoch nicht Beeinträchtigungen, die sich mit der Zeit ändern, und wie sich die Beeinträchtigungen bei verschiedenen Frequenzen verschieden auf Subkanäle auswirken können. Zum Beispiel wirken sich Temperaturänderungen und Leitungslänge auf verschiedene Frequenzen mit verschiedenen Störungsgraden aus.
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen zusätzlich ein Mehrträgermodulationssystem und ein Verfahren zum Zuweisen verschiedener Reserven zu verschiedenen Subkanälen, um variierende Beeinträchtigungen zu berücksichtigen.
  • Diese und andere Merkmale und Fortschritte der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen beschrieben oder gehen daraus hervor.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Ausführungsformen der Erfindung werden ausführlich mit Bezug auf die folgenden Figuren. beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Funktionsblockschaltbild eines beispielhaften Modems gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 ein Flußdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Zuweisen von Reserven gemäß der vorliegenden Erfindung skizziert.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Reserve auf mindestens zwei Subkanälen in einem System mit diskreter Mehrfrequenz-Modulation verschieden eingestellt. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform werden Subkanäle, bei denen erwartet wird, daß größere Schwankungen der Beeinträchtigungsgrade auftreten, mit einer höheren Reserve eingestellt, während Subkanäle, bei denen erwartet wird, daß geringere Schwankungen der Beein trächtigungsgrade auftreten, mit geringeren Reserven eingestellt werden. Als ein Beispiel für diese Ausführungsform betrachte man ein ADSL-Übertragungssystem, das Daten über Telefonleitungen sendet, und man betrachte den Fall bei dem es sich bei den Beeinträchtigungen um sich ändernde Kanalbedingungen aufgrund von Temperaturschwankungen handelt. Da Telefonleitung in der Regel aus Kupfer besteht, hängen die Dämpfungs-, d.h. die Einfügungsverlusteigenschaften von der Temperatur der Leitung ab. Mit zunehmender Temperatur der Leitung nimmt die Dämpfung d.h. der Einfügungsverlust zu. Weiterhin schwanken die Einfügungsverluste auch mit der Frequenz, wenn sich die Temperatur ändert. Mit zunehmender Temperatur nehmen deshalb zusätzlich zu einer insgesamten Zunahme der Einfügungsverluste die Einfügungsverluste bei den höheren Frequenzen mehr als die Eigenfügungsverluste bei den niedrigeren Frequenzen zu. Tabelle 1 zeigt eine Korrelation der Frequenz als Funktion der Einfügungsverluste einer beispielhaften Leitung von 13.500 Fuß (4114,8 m) des Typs 26 AWG (≈0,4 mm Durchmesser) bei verschiedenen Frequenzen für 70°F (21,1°C) und 120°F (48,9°C).
    Figure 00070001
    • Tabelle 1: Einfügungsverluste einer Leitung von 13.500 Fuß (41 14,8 m) des Typs 26 AWG (≈0,4 mm Durchmesser) als Funktion der Frequenz bei 70°F (21,1 °C) und 120°F (48,9°C).
  • Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß der Unterschied bei den Einfügungsverlusten von 120°F (48,9°C) zu 70°F (21,1 °C) bei 20 kHz 2,1 dB beträgt, während der Unterschied bei den Einfügungsverlusten von 120°F (48,9°C) zu 70°C (21,2°C) bei 1100 kHz 6 dB beträgt. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform könnte dem Träger bei höheren Frequenzen eine höhere Reserve und Trägern bei niedri geren Frequenzen eine geringere Reserve zugeteilt werden. Zum Beispiel benötigt der Träger bei 20 kHz nur eine Reserve von 2,1 dB, weil, auch wenn sich die Temperatur von 70°F (21,1°C) auf 120°F (48,9°C) ändert, sich die Einfügungsverluste nur um 2,1 dB ändern und folglich die System-Bitfehlerratenanforderung nach der Temperaturänderung immer noch erfüllt werden kann. Ähnlich benötigt der Träger bei 1100 kHz eine Reserve von 6 dB, da, wenn sich die Temperatur von 70°F (21,1°C) auf 120°F (48,9°C) ändert, die Einfügungsverluste sich um 6 dB ändern und folglich die System-Bitfehlerratenanforderung auch nach der Temperaturänderung immer noch erfüllt ist.
  • Es versteht sich jedoch, daß die Reserve nicht auf feste Weise jedem Subkanal zugeteilt wird, sondern statt dessen auf der Basis der erwarteten Änderungen der Beeinträchtigungen mit der Zeit oder mit variierenden Beeinträchtigungen von einer DSL-Installation zur anderen variiert. Dadurch wird jedoch nicht die Möglichkeit ausgeschlossen, daß verschiedenen Subkanälen dieselbe Reserve zugewiesen werden kann. Zum Beispiel kann ein Subkanal auf der Basis einer bestimmten Beeinträchtigung eine bestimmte Reserve zugewiesen bekommen, während ein anderer Subkanal auf der Basis einer anderen Beeinträchtigung dieselbe Reserve zugewiesen bekommen kann. Diese Beeinträchtigungen wären zum Beispiel, aber ohne Einschränkung, Änderungen der Übersprechpegel von anderen Übertragungssystemen, Impulsrauschen, Temperaturänderungen, Leitungslänge, Hochfrequenzstörungen und anderer Eingang oder dergleichen. Folglich kann zum Beispiel, da bestimmte Subkanäle nicht zu sehr mit einer gemeinsamen Reserve belastet sind, die Gesamtdatenrate des Systems vergrößert werden, ohne die Robustheit des Systems aufzuopfern.
  • Zum Beispiel und mit Bezug auf Tabelle 1 hat durch Herabsetzen der Reserve der niedrigeren Träger von 6 dB auf 2,1 dB die Kanaldatenrate zugenommen. Diese Zunahme kann ohne Verlust der Immunität gegenüber Temperaturschwankungen auf der Leitung stattfinden, da die niedrigeren Frequenzen weniger empfindlich gegenüber Temperaturänderungen als die höheren Frequenzen sind. Im allgemeinen können die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung angepaßt werden, um für jede beliebige Beeinträchtigung, die sich mit der Zeit ändert oder auf der Installation basiert und sich zum Beispiel auf verschie dene Weisen auf verschiedene Frequenzen auswirken kann, eine Reserve einzustellen.
  • Als weiteres Beispiel betrachte man Übersprechen von einem anderen Übertragungssystem. Wenn das übersprechende Übertragungssystem bekanntermaßen nur einen Teil des von dem System mit diskreter Mehrfrequenz-Modulation verwendeten Frequenzspektrums benutzt, können die Reserven auf den Trägern, die bekanntermaßen außerhalb des Frequenzspektrums des übersprechenden Systems liegen, verkleinert werden. Zum Beispiel sind ISDN-Systeme ein Beispiel für eine Übersprechquelle für ADSL-Systeme. ISDN-Systeme senden in der Regel nur bis zu ungefähr 150 kHz herauf. Durch Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung können somit zum Beispiel Träger über 150 kHz mit geringeren Reserven als Träger unter 150 kHz arbeiten, wenn das ISDN-Übersprechen anwesend ist.
  • Als ein weiteres Beispiel kann die Reserve in einem ADSL-System abhängig von der Länge der Telefonleitung variiert werden. Tabelle 2 zeigt eine Beziehung der Einfügungsverluste einer beispielhaften Leitung von 9000 Fuß (2743,2 m) des Typs 26 AWG (≈0,4 mm Durchmesser) bei Frequenzen für 70°F (21,1 °C) und 120°F (48,9°C).
    Figure 00090001
    • Tabelle 2: Einfügungsverluste einer Leitung von 9000 Fuß (2743,2 m) des Typs 26 AWG (≈0,4 mm Durchmesser) als Funktion der Frequenz bei 70°F (21,1°C) und 120°F (48,9°C).
  • Bei einem Vergleich von Tabelle 1 und Tabelle 2 wird ersichtlich, daß die Zu nahme der Einfügungsverluste mit zunehmender Temperatur auch von der Länge der Telefonleitung abhängt. Auf der beispielhaften Telefonleitung von 9000 Fuß (2743,2 m) führt eine Temperaturänderung von 50°F (10°C) somit zu einem Mittelwert von nur 2,8 dB Zunahme der Einfügungsverluste. Auf einer Telefonleitung von 13.500 Fuß (4114,8 m) hat eine Temperaturänderung von 50°F (10°C) zu einem Mittel von 4,3 dB Zunahme der Einfügungsverluste geführt. Für dieses Anschauungsbeispiel wird die Reserve auf den Subkanälen abhängig von der Länge der Telefonleitung variiert. Wenn beispielsweise das Telefon kürzer ist, z.B. 9000 Fuß (2743,2 m), kann die mittlere Reserve auf den Subkanälen im Vergleich zu einem längeren Anschluß von 13.500 Fuß (4114,8 m) auf den Subkanälen um 4,3 – 2,8 = 1,5 dB verringert werden, ohne Immunität gegenüber Temperaturänderungen auf der Telefonleitung aufzuopfern. Dies ist möglich, weil bei einer kürzeren Telefonleitung nicht so viel Änderung der Einfügungsverluste aufgrund von Temperaturänderungen als bei einer längeren Telefonleitung auftritt.
  • Für dieses Anschauungsbeispiel berücksichtigt die verschiedenen Subkanälen zugeteilte Reserve Informationen über die Länge der Telefonleitung. Beispielsweise beträgt die Einfügungsverlustdifferenz von 70°F (21,1°C) zu 120°F (48,9°C) bei 20 kHz 2,1 dB für die Leitung von 13.500 Fuß (4114,8 m). Dagegen beträgt die Einfügungsverlustdifferenz von 70°F (21,1°C) zu 120°F (48,9°C) bei 20 kHz 1,4 dB für die Leitung von 9000 Fuß (2743,2 m). Deshalb würde für diese beispielhafte Situation dem Träger bei 20 kHz auf einer Leitung von 13.500 Fuß (4114,8 m) eine Reserve von 2,1 dB zugeteilt, während dem Träger bei 20 kHz auf den 9000 Fuß (2743,2 m) eine Reserve von 1,4 dB zugeteilt werden würde. Die Immunität gegenüber Temperaturschwankungen auf der Leitung wäre für beide Systeme bei Betrieb mit 9000 Fuß (2743,2 m) und 13.500 Fuß (4114,8 m) dieselbe. Folglich kann die insgesamte Systemdatenrate auf kürzeren Leitungen vergrößert werden, ohne einen Verlust an Robustheit aufzuopfern.
  • 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Mehrträgermodems 100. Insbesondere umfaßt das Mehrträgermodem 100 eine Steuerung 10, einen Speicher 20, ein System für diskrete Mehrfrequenz-Modulation 30, einen Datenratenbestimmer 40, einen Signal-Rausch-Verhältnis-Bestimmer 50, einen Reser venbestimmer 60 und eine Reservenspeicherung 70, die alle durch die Verbindung 5 verbunden werden. Das Mehrträgermodem 100 ist außerdem über die Kommunikationsstrecke 10 mit einer oder mehreren Computer- oder computerartigen Einrichtungen 80 und zusätzlichen Modems (nicht gezeigt) verbunden. Zur leichteren Darstellung wurde das Mehrträgermodem 100 in Blockschaltbildformat nur mit den für die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benötigten Komponenten dargestellt. Zusätzliche Informationen und eine weitere Besprechung der Funktionsweise und Struktur eines beispielhaften Mehrträgermodems finden sich in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung, Ifd. Nr. 09/485,614 mit dem Titel "Splitterless Multicarrier Modem".
  • Obwohl die in 1 gezeigte beispielhafte Ausführungsform das Mehrträgermodem 100 und verschiedene Komponenten zusammen angeordnet zeigt, versteht sich, daß die verschiedenen Komponenten des Mehrträgermodems anders angeordnet und sich gänzlich oder teilweise in einer ATU-R und/oder ATU-C befinden können. Ferner versteht sich, daß sich die Komponenten des Mehrträgermodems 100 an verschiedenen Stellen in einem verteilten Netzwerk, wie zum Beispiel einem POTS-Netzwerk, oder in einem anderen vergleichbaren Telekommunikationsnetz befinden können. Es versteht sich somit, daß die Komponenten des Mehrträgermodems 100 zu einer Einrichtung kombiniert oder auf mehrere Einrichtungen verteilt werden können. Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht und aus Gründen der rechnerischen Effizienz, können die Komponenten des Mehrträgermodems an einer beliebigen Stelle in einem Telekommunikationsnetz und/oder Modem angeordnet werden, ohne die Funktionsweise des Systems zu beeinflussen.
  • Die Strecken 5 und 10 können verdrahtet oder eine drahtlose Strecke oder ein beliebiges anderes bekanntes oder später entwickeltes Element bzw. beliebige andere bekannte oder später entwickelte Elemente sein, die elektronische Daten zu und von den verbundenen Elementen liefern können. Zusätzlich kann es sich bei der Computereinrichtung 80 zum Beispiel um einen PC oder eine andere Einrichtung handeln. Im allgemeinen kann die Computereinrichtung 80 eine beliebige Einrichtung sein, die ein Modem zum Senden und/oder Empfangen von Daten benutzt.
  • Im Betrieb wird das Mehrträgermodem 100 zum Beispiel an einem Kundenstandort oder in einer Vermittlungsstelle installiert. Während dieser Installation sind bestimmte feste Größen, wie etwa Leitungslänge, bekannt und können in dem Mehrträgermodem 100 gespeichert werden. Während einer anfänglichen Installation oder zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt, für den eine Neubestimmung bezüglich Reserven angebracht ist, wie zum Beispiel auf der Basis einer vergrößerten Bitfehlerrate, Änderungen des Signal-Rausch-Verhältnisses, jahreszeitbedingte Änderungen oder dergleichen, kann die Steuerung 10 in Kooperation mit dem Speicher 20, dem System 30 für diskrete Mehrfrequenz-Modulation und dem Reservenbestimmer 60 Reserven bestimmen und speichern. Wie zum Beispiel oben in den beispielhaften Tabellen 1 und 2 dargestellt, können Reserven für Temperaturschwankungen und Länge der Drahtleitung zum Beispiel auf der Basis der tatsächlichen Installation und von Vorgeschichtedaten bestimmt werden. Ferner kann der Reservenbestimmer 60 Routinen einrichten, um statistische Informationen bezüglich eines oder mehrerer Träger auszuwerten und zusammenzustellen. Zum Beispiel können diese statistischen Informationen in Modem-Leerlaufzeiten als Reaktion auf auf einem oder mehreren Trägern erscheinende Beeinträchtigungen zusammengestellt werden. Diese statistischen Informationen können zur Bestimmung entsprechender Reserven für einen oder mehrere Träger benutzt werden.
  • Als Alternative kann das Modem das Rauschen auf der Leitung zu Leerlaufzeiten messen und bestimmen, daß eine bestimmte Art von Übersprecher, z.B. ein anderes ADSL- oder HDSL-Modem, anwesend ist. Da der Spektralinhalt dieser Arten von Übersprechern bekannt ist, kann man mit diesen Informationen die Reserve bestimmen. Wenn zum Beispiel der Übersprecher ein ATU-R-ADSL-Modem ist, dann ist bekannt, daß ATU-R-ADSL-Modems ungefähr in dem Bereich von 20–130 kHz senden. Diese Informationen können zur Bestimmung der Reserve für die Träger in dem Frequenzbereich von 20–130 kHz benutzt werden.
  • Als Alternative kann man zum Beispiel von einem Vermittlungsstellenmodem oder einem anderen Ort in einem Kommunikationsnetz eine vorbestimmte Menge von Reserven zum Beispiel für bekannte Beeinträchtigungen herunterladen.
  • Die bestimmten und/oder heruntergeladenen Reserven werden dann in der Reservenspeicherung 70 gespeichert. Ähnlich kann man zum Beispiel auf der Basis von geographischen Informationen, jahreszeitbedingten Informationen, Leitungslängeninformationen oder dergleichen Gruppen von Reserven speichern.
  • Während des Trainings des Mehrträgermodems 100 bestimmt der SNR-Bestimmer 50 in Kooperation mit der Steuerung 10, dem Speicher 20 und dem DMT-System 30 das Signal-Rausch-Verhältnis der Träger. Unter Kenntnis des Signal-Rausch-Verhältnisses der Träger bestimmt der Datenratenbestimmer 40 die unverarbeitete Datenrate der Träger auf der Basis des Signal-Rausch-Verhältnisses und der Bitfehlerrate. Diese unverarbeitete Datenrate spiegelt die Datenrate der Träger ohne Reserve wider.
  • Im allgemeinen wird die Bitfehlerrate im voraus zum Beispiel vom Hersteller eingestellt. Zusätzlich wird die Datenrate im allgemeinen durch einen Bereich geregelt, der zum Beispiel als ein Maximum von einem DSL-Anbieter garantiert wird. Auf der Basis der eingestellten Bitfehlerrate kann deshalb das Signal-Rausch-Verhältnis für eine bekannte Menge von Bit bestimmt werden.
  • Mit Kenntnis des Signal-Rausch-Verhältnisses können die Reserven für die Träger zum Beispiel auf der Basis von einem oder mehreren eingegebenen Kriterien oder bestimmten Kriterien oder einer Kombination davon eingestellt werden. Ein eingegebenes Kriterium kann zum Beispiel auf der Anschlußlänge basieren. Ein vorbestimmtes Kriterium kann zum Beispiel auf standardmäßigen Temperaturschwankungsinformationen basieren, die zum Beispiel von dem Dienstanbieter heruntergeladen werden können. Als Alternative können die Reserven zum Beispiel auf der Basis von Vorgeschichtedaten eingestellt werden, die zum Beispiel Beeinträchtigungen auf der Leitung betreffen. Im allgemeinen können die Reserven so eingestellt werden, daß ein Gleichgewicht zwischen der Datenrate und der Beeinträchtigungsimmunität maximiert wird.
  • Nachdem die Reserven für einen oder mehrere der Träger abgerufen wurden, werden die Reserven in dem DMT-System 30 eingestellt. Die Reserven können dann von dem Träger abgezogen werden, um eine aktualisierte Datenrate für je den Träger zu bestimmen. Nach der Einstellung der Reserven und unter Kenntnis der Datenrate kann das DMT-System dann die Kommunikation über die Kommunikationsstrecke 10 beginnen.
  • 2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Zuweisen von Reserven zu Trägern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere beginnt die Steuerung im Schritt S100 und wird im Schritt S110 fortgesetzt. Im Schritt S110 wird bestimmt, ob Reserven zu bestimmen sind. Wenn Reserven zu bestimmen sind, wird die Steuerung mit Schritt S120 fortgesetzt. Andernfalls springt die Steuerung zum Schritt S130.
  • Im Schritt S120 werden die Reserven bestimmt und gespeichert. Die Steuerung wird dann mit Schritt S130 fortgesetzt.
  • Im Schritt S130 wird das Signal-Rausch-Verhältnis der Träger bestimmt. Als nächstes wird im Schritt S140 die unverarbeitete Datenrate der Träger auf der Basis des Signal-Rausch-Verhältnisses und der Bitfehlerrate bestimmt. Als nächstes werden im Schritt S150 die Reserven für die Träger abgerufen. Die Steuerung wird dann mit Schritt S160 fortgesetzt.
  • Im Schritt S160 werden die Reserven für die Träger eingestellt. Als nächstes werden im Schritt S170 die Reserven von den Trägern subtrahiert, um eine aktualisierte Datenrate für jeden Träger zu bestimmen. Die Steuerung wird dann mit Schritt S180 fortgesetzt.
  • Im Schritt S180 beginnt die Kommunikation. Die Steuerung wird dann mit Schritt S190 fortgesetzt, in dem die Steuersequenz endet.
  • Es versteht sich jedoch, daß die Schritte in 2 nicht in der dargestellten Reihenfolge auftreten müssen. Zum Beispiel könnte zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Option vorliegen, die Reserven neu zu bestimmen. Ähnlich könnten zum Beispiel auf der Basis der Tageszeit, des Tages, des Orts, der Fehlerrate, oder auf der Basis von Richtlinien des Dienstanbieters, eine Änderung der Dienstqualitätsanforderung oder dergleichen die Reserven justiert werden. Als Alternative könnten zu einem beliebigen Zeitpunkt aktualisierte Reserven heruntergeladen und in der Reservenspeicherung gespeichert werden. Wenn als Alternative bekannt ist, daß Reserven in die Bestimmung der Datenrate integriert werden, könnte Schritt S140 umgangen werden, da bekannt ist, daß die unverarbeitete Datenrate nicht benutzt werden wird.
  • Ferner können die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung auch für ein beliebiges auf Mehrträgermodulation basierendes Kommunikationssystem gelten, darunter drahtlose LANs, wie zum Beispiel drahtlose LAN-Standards des Typs 802.11 und ETSI Hyperlan, drahtlose Zugangssysteme, Heim- und Zugangs-Stromleitungskommunikationssysteme oder dergleichen.
  • Wie in 1 dargestellt, können das Mehrträgermodem und damit zusammenhängende Komponenten entweder auf einem DSL-Modem oder einem Mehrzweckcomputer mit separatem Programm, der eine Kommunikationseinrichtung aufweist, implementiert werden. Das Mehrträgermodem kann jedoch auch in einem speziellen Computer, einem programmierten Mikroprozessor oder Mikrocontroller und einem peripheren integrierten Schaltungselement und in einem ASIC oder einer anderen integrierten Schaltung, einem digitalen Signalprozessor, einer festverdrahteten oder elektronischen oder logischen Schaltung, wie zum Beispiel einer Schaltung mit diskreten Elementen, einem programmierbaren Logikbaustein, wie zum Beispiel einem PLD, PLA, FPGA, PAL oder dergleichen und assoziierten Kommunikationsgeräten implementiert werden. Im allgemeinen kann eine beliebige Einrichtung mit der Fähigkeit zur Implementierung eines Automaten, der seinerseits das in 2 dargestellte Flußdiagramm implementieren kann, zur Implementierung des Mehrträgermodems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Ferner kann ein offengelegtes Verfahren ohne weiteres unter Verwendung einer Objekt- oder objektorientierten Softwareentwicklungsumgebung, die portierbaren Quellcode liefert, der auf vielfältigen Computern, Workstations oder Modem-Hardwareplattformen verwendet werden kann, implementiert werden. Als Alternative kann das offengelegte Modem teilweise oder ganz in Hardware unter Verwendung von Standard-Logikschaltungen oder eines VLSI-Entwurfs imple mentiert werden. Abhängig von den Geschwindigkeits- und/oder Effizienzanforderungen der Systeme, der konkreten Funktion und der konkreten Software- oder Hardwaresysteme oder Mikroprozessor- oder Mikrocomputersysteme, die verwendet werden, kann man zur Implementierung der Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung andere Software oder Hardware verwenden. Das hier dargestellte Mehrträgermodem kann jedoch ohne weiteres unter Verwendung beliebiger bekannter oder später entwickelter Systeme oder Strukturen, Einrichtungen und/oder Software von Durchschnittsfachleuten auf dem relevanten Gebiet aus der hier angegebenen Funktionsbeschreibung und mit einer allgemeinen Grundkenntnis der Computer- und Telekommunikationstechnik in Hardware und/oder Software implementiert werden.
  • Darüber hinaus können die offengelegten Verfahren ohne weiteres als Software implementiert werden, die auf einem programmierten Mehrzweckcomputer, einem speziellen Computer, einem Mikroprozessor und assoziierten Kommunikationsgeräten oder dergleichen ausgeführt wird. In diesen Fällen können die Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung als ein Programm implementiert werden, das auf einem Modem, wie zum Beispiel einem DSL-Modem, oder dergleichen eingebettet wird. Das Mehrträgermodem kann auch implementiert werden, indem man das System und Verfahren physisch in ein Software- und/oder Hardwaresystem, wie zum Beispiel ein Hardware- und Softwaresystem eines Modems, wie etwa eines ADSL-Modems oder dergleichen integriert.
  • Es ist deshalb ersichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung Systeme und Verfahren zum Zuweisen von Reserven zu Trägern bereitgestellt wurden. Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist ersichtlich, daß Durchschnittsfachleuten auf dem relevanten Gebiet viele Alternativen, Modifikationen und Varianten einfallen würden.

Claims (9)

  1. Mehrträgermodulations-Kommunikationssystem (100) für die Kommunikation einer digitalen Teilnehmerleitung auf einer verdrahteten Leitung (10) über mehrere Subkanäle, wobei mindestens zwei Subkanälen eine verschiedene Reserve zugewiesen wird, wobei jede Reserve ein zusätzliches Signal-Rausch-Verhältnis-Erfordernis pro Subkanal spezifiziert, wobei das zusätzliche Signal-Rausch-Verhältnis-Erfordernis pro Subkanal zu dem hinzukommt, was zur Aufrechterhaltung eines spezifizierten Bitfehlerratenerfordernisses erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Reserven während des Trainings auf der Basis von erwarteten Temperaturänderungen der verdrahteten Leitung (10) zugewiesen werden, wobei die Reserve eines Subkanals mit einer niedrigeren Trägerfrequenz kleiner als die Reserve eines Subkanals mit einer höheren Trägerfrequenz ist.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reserven ferner auf Änderungen der Pegel eines Übersprechens, von Impulsrauschen, Länge der verdrahteten Leitung, Hochfrequenzstörungen, einer Bitfehlerrate, eines Signal-Rausch-Verhältnisses, einer jahreszeitbedingten Änderung, statistischer Informationen, Zeitinformationen, Tagesinformationen und/oder Datenrateninformationen basieren.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reserven eine mittlere Reserve und/oder eine subkanalspezifische Reserve sind, wobei vorzugsweise die mittlere Reserve gleichermaßen auf einen Teil der mehreren Subkanäle angewandt wird.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System (100) ferner einen Reservenbestimmer (60) umfaßt, der mindestens eine Reserve bestimmt.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System (100) ferner eine Reservenspeicherungseinrichtung (70) umfaßt, die mindestens eine Reserve speichert.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System (100) ein Modem ist.
  7. Verfahren zur Kommunikation mit einer digitalen Teilnehmerleitung unter Verwendung von Mehrträgermodulation auf einer verdrahteten Leitung über mehrere Subkanäle, mit den folgenden Schritten: Zuweisen einer ersten Reserve zu einem ersten Subkanal; und Zuweisen einer zweiten Reserve zu einem zweiten Subkanal; wobei die erste Reserve und die zweite Reserve verschieden sind und jede Reserve eine zusätzliche Signal-Rausch-Verhältnis-Anforderung pro Subkanal spezifiziert, wobei die zusätzliche Signal-Rausch-Verhältnis-Anforderung pro Subkanal zu der zur Aufrechterhaltung einer spezifizierten Bitfehlerratenanforderung erforderlichen hinzu kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Reserve während des Trainings auf der Basis von erwarteten Temperaturänderungen der verdrahteten Leitung zugewiesen werden, wobei der erste Subkanal eine niedrigere Trägerfrequenz als der zweite Subkanal aufweist und die erste Reserve kleiner als die zweite Reserve ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reserven auf Änderungen der Pegel eines Übersprechens, von Impulsrauschen, Länge der verdrahteten Leitung, Hochfrequenzstörungen, einer Bitfehlerrate, eines Signal-Rausch-Verhältnisses, einer jahreszeitbedingten Änderung, statistischer Informationen, Zeitinformationen, Tagesinformationen und/oder Datenrateninformationen basieren.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reserven eine mittlere Reserve und eine subkanalspezifische Reserve sind.
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