DE69532076T2

DE69532076T2 - Verbesserter, adsl-kompatibler dmt-einrichtung

Info

Publication number: DE69532076T2
Application number: DE69532076T
Authority: DE
Inventors: M. John CIOFFI
Original assignee: Amati Communications Corp
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2015-04-15
Also published as: CN1080030C; AU691919B2; FI964038A0; CN1380754A; CN1149360A; FI114059B; EP0755601A4; US5673290A; WO1995028773A1; CN1529492A; CA2187753A1; AU2389395A; CA2187753C; EP0755601A1; JPH10503624A; KR100336144B1; JP3452932B2; KR970702625A; CN1193507C; FI964038A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme zum Senden und Empfangen von sehr schnellen Mehrträger-Datensignalen. Genauer wird ein System für diskrete Mehrtöne (DMT) mit einer vergrößerten Bandbreite beschrieben.
Zum Zeitpunkt als dies geschrieben wird, hat die Allianz für Telekommunikationsinformationslösungen ATIS (Alliance for Telecommunications Information Solutions), welches eine bei der amerikanischen Standardisierungsgruppe des amerikanischen Institutes für Normung ANSI (American National Standard Institute) akkreditierte Gruppe ist, einen Standard für die Übertragung von Digitaldaten über asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Lines) verabschiedet. Der Standard ist in erster Linie für die Übertragung von Videodaten über gewöhnliche Telefonleitungen gedacht, kann aber ebenso in einer Reihe anderer Anwendungen genutzt werden. Der Standard basiert auf einem Übertragungssystem mit diskreten Mehrtönen. Übertragungsraten sollen die Informationsübertragung bei Datenraten von mindestens 6 Millionen Bits pro Sekunde (d. h. 6+ Mbit/s) über gewöhnliche Telefonleitungen, eingeschlossen verdrillte Telefonzweidrahtleitungen, ermöglichen. Das genormte System mit diskreten Mehrtönen (DMT) benutzt 256 „Töne", die jeweils 4,3125 kHz Breite in Vorwärtsrichtung (Abwärtsrichtung) aufweisen. Diese ist im Zusammenhang mit einem Telefonsystem von der Vermittlungsstelle (typischerweise im Besitz der Telefongesellschaft) in Richtung einem abgesetzten Standort, bei dem es sich um einen Endverbraucher handeln kann (beispielsweise Hausanschluß oder Geschäftsanschluß).
Der ADSL-Standard sieht auch die Benutzung eines Rücksignals im Duplexverfahren bei einer Datenrate von mindestens 608 kbit/s vor. Das entspricht einer Übertragung in Rückwärtsrichtung, z. B. vom abgesetzten Standort zur Vermitt lungsstelle. Der Ausdruck asymmetrische digitale Teilnehmerleitung kommt also von der Tatsache, daß die Datenübertragungsrate in Vorwärtsrichtung deutlich höher ist als die in Rückwärtsrichtung. Das ist besonders nützlich in Systemen, die dazu gedacht sind, Videoprogramm- oder Videokonferenzinformationen in Richtung eines abgesetzten Standortes über Telefonleitungen zu übertragen. Eine mögliche Anwendung des Systems erlaubt es beispielsweise Privatteilnehmern, Videoinformationen wie z. B. Spielfilme über Telefonleitungen zu erhalten, statt Videokassetten ausleihen zu müssen. Eine andere mögliche Anwendung sind Videokonferenzen.
Wie diejenigen wissen, die mit dem ADSL-Normungsprozeß sowie mit Telefonsystemen im allgemeinen vertraut sind, sind die meisten Telefonsysteme in mehrere Zugangsnetzbereiche eines Netzbetreibers eingeteilt, die eine gewünschte maximale Zugangsnetzbereichsreichweite haben (CSA-Reichweite). In den USA sind maximale Zugangsnetzbereichsreichweiten von 2 Meilen (3,2 km) von einer „Vermittlungsstelle" typisch, wenn eine verdrillte 24-Gauge-Zweidrahtverdrahtung (24-Gauge Δ Kabeldurchmesser 0,51 mm) benutzt wird und 9000 Feet (2,7 km) sind typisch, wenn eine 26-Gauge-Verdrahtung (26-Gauge Δ Kabeldurchmesser 0,405 mm) verwendet wird. Somit war eines der wichtigen Merkmale im Normungsvorgang, daß das ausgewählte System in der Lage sei, über eine ganze CSA-Reichweite von einer Vermittlungsstelle über übliche Zweidrahttelefonleitungen wie etwa 24-Gauge-Zweidrahttelefonleitungen zu übertragen. Das erfordert sowohl, daß das Signal nicht in unverhältnismäßig hohem Maß gedämpft wird als auch, daß es relativ tolerant gegenüber Nebensprechen ist.
Ein anerkannter Nachteil der Lösung mit diskreten Mehrtönen für den ADSL-Standard ist, daß bei Vorhandensein von T1-Nebensprechen im gleichen Binder oder einem benachbarten Binder, das Übertragungsschema Schwierigkeiten hat, die äußeren Grenzen der vorgeschriebenen Reichweite mit zuverlässigen Signalen zu erreichen. Beispielsweise transportieren T1-Schaltungen im allgemeinen 24 Sprachkanäle bei einer Datenrate von ungefähr 1,544 Millionen Bits pro Sekunde und sind allgemein dafür bekannt, eine deutliche Menge von Nebensprechen zu erzeugen. Tatsächlich beschränken T1-Störungen die Reichweite eines digitalen Signals mit Mehrtönen unter den gegebenen gewünschten Leistungsgrenzen und den erlaubten Bitfehlerraten auf einen Wert niedriger als die CSA-Reichweite. Entsprechend scheint es, daß spezielle Vorkehrungen nötig sein mögen, um in allen Fällen eine komplette Abdeckung des Zugangsnetzbereiches CSA sicherzustellen. Auch wenn es prozentual gesehen relativ wenige Telefonsystemtypen sind, die T1-Störungen erfahren, wird es weiterhin als wichtig erachtet, eine 100-prozentige Kompatibilität in jedem genormten Dienst zu haben. Es wäre natürlich wünschenswert gewesen, eine komplette Zugangsnetzbereichsabdeckung mit einer standardisierten Technologie zu garantieren. Eine solche Reichweite wurde jedoch allgemein aufgrund der Natur der Technologie der diskreten Mehrtöne als unmöglich erachtet. Wir glauben, daß die vorliegende Erfindung eine Lösung für das Problem des Nebensprechens bietet. Die beschriebene Lösung kann auch auf Telefonsysteme angewandt werden, die E1-Störungen haben (dies ist hauptsächlich außerhalb von Nordamerika der Fall), obwohl das Problem in Gebieten, die T1-Nebensprechen erfahren, deutlicher ausgeprägt ist.
Die vorliegende Erfindung bietet außerdem eine Lösung, die zahlreiche deutlich über die Abschwächung von Nebensprechenproblemen hinausgehende Vorteile hat. Beispielsweise erlaubt die beschriebene Erfindung in Gebieten, die nicht für T1- oder E1-Nebensprechen anfällig sind (welches die große Mehrheit der installierten Telefonsystembasis ist), zuverlässige Übertragung von Digitalnachrichten bei Raten von 10 bis 50 Mbit/s oder größer über installierte Leitungen. Das System erlaubt auch eine Vorkehrung für schnellere Übertragungen in die Rückwärtsrichtung. Wie Fachleute klar erkennen werden, sind diese Übertragungsraten deutlich höher als die derzeit erreichbaren.
US 5054 034 offenbart ein Modem hoher Geschwindigkeit, das digitale Daten auf einer Gruppe von Trägerfrequenzen sendet und empfängt, die das nutzbare Band einer Selbstwahltelefonleitung umspannen. Das Modem beinhaltet ein System, um Daten und Leistung zum Ausgleich von äquivalentem Rauschen und zur Maximierung der Datenrate zwischen den Trägern variabel zuweisen zu können. Zusätzlich sind Systeme, die ein Ausgleichsnetz unnötig machen, für die adaptive Zuweisung der Steuerung eines Kanals und für die Verfolgung von Leitungsparameterschwankungen offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Mit Blick auf das zuvor Gesagte, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen für die Übertragung digitaler Nachrichten von einer Quelle über eine möglicherweise gestörte Datenübertragungsleitung, bei der es sich um eine verdrillte Datenübertragungszweidrahtleitung handeln kann, unter Benutzung eines Übertragungsschemas mit diskreten Mehrtönen, welches eine Vielzahl von Tönen enthält, wobei hierin die Digitalnachricht codiert und auf eine Vielzahl von Hilfsträgern moduliert ist, wobei jeder Hilfsträger einem zugehörigen Ton entspricht; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Überwachung der Datenübertragungsleitung, um mindestens eine Kenngröße zur Qualität der Übertragungsleitung, die auf Störpegel hinweist, an jedem der vielen Unterkanäle zu erkennen, die einem zugehörigen der genannten Töne entsprechen;
Codierung eines digitalen Datenstroms;
Bildung eines codierten Signals mit diskreten Mehrtönen auf dem codierten digitalen Datenstrom unter Verwendung eines Modulators für diskrete Mehrtöne, wobei die für das codierte Signal mit diskreten Mehrtönen verfügbaren Hilfsträger zusammen eine Bandbreite von mindestens 1,6 MHz haben, wobei die Codierung und Modulation so ausgeführt sind, daß sie die ermittelten Kenngrößen zur Qualität der Übertragungsstrecke und eine Kenngröße zur erlaubten Leistungsmaske berücksichtigen, und wobei das Modulationssystem in der Lage ist, dynamisch sowohl die verwendeten Unterkanäle als auch die Datenübertragungsrate für jeden Unterkanal während der Übertragung auf den neuesten Stand zu bringen;
Anhängen einer periodisch vorangesetzten Kennung an das codierte Signal mit diskreten Mehrtönen;
Übertragung des codierten Signals mit diskreten Mehrtönen und seiner periodisch vorangesetzten Kennung über die Datenübertragungsleitung zu einem abgesetzten Standort.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Mehrton-Codierung im wesentlichen nach dem nordamerikanischen Standard für asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen nach ATIS durchgeführt, wenngleich insgesamt 512 Unterkanäle mit jeweils einer Bandbreite von ungefähr 4,3125 kHz benutzt werden. In dieser Ausführungsform werden die Unterkanäle, die bei Frequenzen auftreten, die oberhalb derer liegen, die von dem Standard bereitgestellt werden, in Bezug auf die Hilfsträgerauswahlkriterien entsprechend denen innerhalb des Standardbereichs behandelt. Diese Ausführungsform sieht die Benutzung eines Signals mit diskreten Mehrtönen vor, das eine verfügbare Bandbreite von 2,208 MHz hat. In anderen Ausführungsformen kann die Zahl von Unterkanälen zwischen 128 und 2048 oder mehr liegen.
In einigen Ausführungsformen wird die Bandbreite von jedem Unterkanal vergrößert, um eine größere Gesamtbandbreite zu ermöglichen, als 4,3125 kHz breite Unterkanäle bieten würden. Beispielsweise kann die Bandbreite jedes Unterkanals in dem Bereich von 5 bis 40 kHz Breite oder mehr liegen. Eine beschriebene Ausführungsform sieht die Verfügbarkeit von 256 Unterkanälen mit jeweils einer Bandbreite von 34,5 MHz vor, für eine verfügbare Gesamtbandbreite von 8,832 MHz. In Anwendungen, die für Störungen von bekannten regulierten Quellen wie beispielsweise Amateurfunksignalen anfällig sind, können die von der Störung betroffenen Bänder einfach maskiert und stillgelegt werden, um Störungen in einer oder beiden Richtungen zu verhindern.
In anderen Anwendungen der Erfindung kann sie in Systemen verwendet werden, die deutliches Nebensprechen erfahren. In solchen Systemen werden die Signale über Hilfsträger mit Frequenzen oberhalb und unterhalb der stärksten Nebensprechenstörungen (wie beispielsweise T1-Nebensprechen) übertragen, um eine Übertragung der codierten digitalen Daten im gesamten Zugangsnetzbereich eines Netzbetreibers (CSA) bei einer Datenübertragungsrate von mindestens sechs Millionen Bits pro Sekunde (6 Mbit/s) zu ermöglichen.
In einer anderen Anwendung der Erfindung kann sie mit gewöhnlichen Telefonleitungen wie beispielsweise verdrillten Zweidrahtleitungen verwendet werden, um Daten zu abgesetzten Empfängern, die bis zu 2000 Meter vom Sender entfernt sind, bei digitalen Datenübertragungsraten von mindestens zehn Millionen Bits pro Sekunde (10 Mbit/s) zu übertragen. Tatsächlich sind Datenübertragungsraten von über 25 Mbit/s bei Entfernungen von 1000 Metern und 50 Mbit/s bei Entfernungen von 600 Metern über verdrillte Zweidrahtleitungen leicht erreichbar.
In einer anderen Anwendung der Erfindung, kann zusätzliche Bandbreite für die Datenübertragung in Rückwärtsrichtung verfügbar gemacht werden, um eine Datenübertragung in Rückwärtsrichtung bei jeder gewünschten Datenrate zu erlauben.
In einer weiteren Form der Erfindung wird ein Sender für diskrete Mehrtöne bereitgestellt, der geeignet ist, um digitale Daten über eine verdrillte Datenübertragungszweidrahtleitung auf einer Vielzahl von Hilfsträgern, die verschiedene Frequenzen haben, zu übertragen, wobei der Sender umfaßt:
einen Codierer für die Codierung digitaler Nachrichten, wobei der Codierer in der Lage ist, digitale Nachrichten mit Geschwindigkeiten von über sechs Megabits pro Sekunde zu codieren;
eine Überwachungseinrichtung für die Überwachung einer Datenübertragungsleitung, um Kenngrößen zur Qualität der Übertragungsstrecke, die auf Störpegel hinweisen, an jedem der vielen Unterkanäle zu bestimmen, wobei jeder Unterkanal in der Frequenz einem zugehörigen Hilfsträger entspricht;
einen Modulator zur Modulation der codierten Digitalnachricht auf eine Vielzahl von Hilfsträgern in einem Signal mit diskreten Mehrtönen, wobei jeder Hilfsträger einem zugehörigen Ton und einem zugehörigen Unterkanal entspricht, wobei die verfügbaren Hilfsträger für das codierte Signal mit diskreten Mehrtönen zusammen eine Bandbreite von mindestens 1,6 MHz haben, wobei die Modulation so ausgeführt ist, daß sie zumindest die ermittelten Kenngrößen zur Qualität der Übertragungsstrecke und eine Kenngröße zur erlaubten Leistungsmaske berücksichtigt, und wobei die Modulation in der Lage ist, dynamisch sowohl die verwendeten Unterkanäle als auch die auf jedem Unterkanal übertragene Datenmenge während der Übertragung auf den neuesten Stand zu bringen; und
einen Addierer, um dem Signal mit diskreten Mehrtönen periodisch eine vorangesetzte Kennung hinzuzufügen, bevor es auf die Übertragungsleitung gegeben wird.
In einer weiteren Form der Erfindung wird ein Empfänger für diskrete Mehrtöne bereitgestellt, um eine erste Gruppe von codierten Digitalnachrichten in Form von Mehrtönen über eine Datenübertragungsleitung, bei der es sich um eine verdrillte Datenübertragungszweidrahtleitung handeln kann, zu empfangen, wobei der Empfänger folgendes umfaßt:
einen Demodulator für die Demodulation der codierten Digitalnachricht aus einer Vielzahl von Hilfsträgern in einem Signal mit diskreten Mehrtönen bei Datenraten von über sechs Megabits pro Sekunde, wobei jeder Hilfsträger einem zugehörigen Ton und einem zugehörigen Unterkanal entspricht, wobei die verfügbaren Hilfsträger für das codierte Signal mit diskreten Mehrtönen zusammen eine Bandbreite von mindestens 1,6 MHz haben, die Demodulation ist so ausgeführt, daß sie Modulationsinformationen als Teil des Signals mit diskreten Mehrtönen empfangen kann, wobei der Demodulator im Stande ist, sich während des Empfangs in Abhängigkeit von der geänderten Modulationsinformation dynamisch auf den neuesten Stand zu bringen, um sich in Echtzeit an Änderungen im Modulationsschema anzupassen; der Demodulator ist dabei so ausgeführt, daß er die periodisch vorangesetzte Kennung dem Signal mit diskreten Mehrtönen entnehmen kann;
einen Decoder für die Decodierung der demodulierten Digitalnachricht in Echtzeit;
einen Codierer für die Codierung einer zweiten Gruppe von Digitalnachrichten; und
einen Modulator für die Modulation der codierten zweiten Gruppe von Digitalnachrichten auf eine Vielzahl von Hilfsträgern in einem zweiten Signal mit diskreten Mehrtönen, wobei jeder Hilfsträger in dem zweiten Signal mit diskreten Mehrtönen einem zugehörigen Ton und einem zugehörigen Unterkanal entspricht, wobei die verfügbaren Hilfsträger für das zweite codierte Signal mit diskreten Mehrtönen zusammen eine Bandbreite haben, die deutlich geringer ist als die Bandbreite der Hilfsträger, die für das erste codierte Signal mit diskreten Mehrtönen verfügbar ist.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung kann zusammen mit weiteren Zielen und deren Vorteilen am besten mit Hilfe der folgenden Beschreibung zusammen mit den begleitenden Figuren verstanden werden, in welchen
1 ein Graph ist, der ein Übertragungsband für diskrete Mehrtöne in Übereinstimmung mit dem nordamerikanischen Standard ATIS zeigt.
2 ist ein Graph, der ein repräsentatives Bitverteilungsprofil darstellt, welches die Anzähl von Bits zeigt, die auf jedem Ton getragen werden, für eine ein Kilometer lange Telefonleitung mit 26 Gauge (entsprechend einem Kabeldurchmesser von 0,405 Millimeter) mit dem im schlechtesten Fall möglichen Nebensprechen.
3 ist ein Graph, der das Frequenzspektrum für gewöhnliche T1-Störungen darstellt.
4 ist ein Graph, der die mit der beschriebenen Erfindung erreichbaren Datenraten den Datenraten gegenüberstellt, die mit Sendern für diskrete Mehrtöne erreichbar sind, die in Übereinstimmung mit dem nordamerikanischen Standard ATIS für asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen in Gegenwart von T1-Nebensprechen in einem benachbarten Binder sowohl für 26 als auch 24 Gauge verdrillten Zweidrahtleitungen über verschiedene Distanzen arbeiten.
5 ist ein Blockdiagramm eines Videoverteilsystems, das ein Übertragungsschema mit diskreten Mehrtönen verwendet, das sich sowohl für die Anwendung des ATIS-Standards für asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen als auch für die Anwendung der vorliegenden Erfindung eignet.
6 ist in Diagrammform die Illustration einer Architektur in einem Verteilbereich, wie sie in vielen installierten Telefonsystemen verwendet wird; und,
7 ist ein Graph, der das repräsentative Bitverteilungsprofil von 2 darstellt, dahingehend verbessert, daß es potentielle Amateurfunkbänder maskiert.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Der derzeit vorgeschlagene nordamerikanische Standard für asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen ATIS sieht die Benutzung eines Übertragungsschemas für diskrete Mehrtöne (DMT) vor. Eine ausführliche Beschreibung der Protokolle für das Übertragungsschema für diskrete Mehrtöne ist im Detail beschrieben in dem noch nicht verabschiedeten nordamerikanischen Standard, der bezeichnet wird als T1E1.4 ATIS-Standard, und derzeit bekannt gemacht ist im Standard Contribution No. 94-007, rev. 8, vom März 1995. Wie in 1 gezeigt, benutzt das standardisierte System für diskrete Mehrtöne (DMT) in Nordamerika 256 „Töne", die jeder 4,3125 kHz breit sind, in Vorwärtsrichtung (Abwärtsrichtung). Der Frequenzbereich für die Töne ist von Null bis 1,104 MHz. Die unteren 32 Töne können ebenfalls für eine Datenübertragung im Duplexverfahren in die Rückwärtsrichtung verwendet werden. Wie im Hintergrundabschnitt der Anmeldung beschrieben, ist eine bisher als unlösbar betrachtete Begrenzung des Übertragungssystems mit diskreten Mehrtönen die zuverlässige Signalübertragung innerhalb eines Zugangsnetzbereiches (CSA) bei Vorhandensein von T1-Nebensprechen.
Die hier vorgeschlagene Lösung erhöht deutlich die Übertragungsbandbreite. In einem Beispiel wird dies erreicht durch Erhöhung der Anzahl der Unterkanäle, wobei jeder Unterkanal die gleiche Breite hat. In einem anderen Beispiel wird dies getan durch Erhöhung der Bandbreite jedes Unterkanals. D. h., anstelle der in dem vorgeschlagenen Standard dargestellten 256 Unterkanäle, 1,104 MHz Bandbreite (welche in 1 zu sehen sind), wird ein System vorgeschlagen, das in der Größenordnung von zwei- bis zehnmal so viel Bandbreite hat. Beispielsweise wird in einer Ausführungsform die Übertragungsbandbreite durch die Bereitstellung von 512 Unterkanälen mit jeweils 4,3125 kHz Breite verdoppelt, um eine Gesamtbandbreite von 2,208 MHz bereitzustellen. In einer anderen Ausführungsform werden achtmal so viele 4,3125 kHz breite Unterkanäle verwendet, um eine Bandbreite von 8,832 MHz bereitzustellen. Wenn gewünscht, kann die Anzahl von Unterkanälen (und damit die Bandbreite), die für Übertragungen in Rückwärtsrichtung verfügbar sind, ebenso erhöht werden. Die der Übertragung in Rückwärtsrichtung zugeteilte Bandbreite kann in weitem Maße variiert werden, um die Bedürfnisse jeder speziellen Anwendung zu erfüllen. Beispielsweise kann die Anzahl von Unterkanälen, die für die Rückwärtsrichtung verfügbar sind, auf 64 Töne verdoppelt werden von den 32 Tönen Bandbreite, die im ATIS-Standard vorgeschlagen werden.
Ein anderer Ansatz sieht die Zuweisung von mehr Bandbreite zu jedem Unterkanal vor. Beispielsweise wurde herausgefunden, daß sich eine Erhöhung der Bandbreite jedes Unterkanals um einen Faktor im Bereich von zwei bis zehn gut machen läßt. Somit wird in einem 256-Unterkanäle-System mit einer Bandbreite von 34,5 kHz pro „Ton" eine Gesamtübertragungsbandbreite von 8,832 MHz zur Verfügung gestellt. Natürlich können die Konzepte einer Erhöhung der Anzahl der Unterkanäle und einer Erhöhung der Tonbreite entweder getrennt oder zusammen verwendet werden, um die für jedes spezielle System geforderte Bandbreite zur Verfügung zu stellen.
Wie den Fachleuten wohl bekannt, gibt es eine beträchtliche installierte Basis von ATM-Ausrüstung, die für die standardisierten Übertragungsraten von 25,6 Mbit/s und/oder 51,84 Mbit/s eingerichtet ist. Solche Datenraten können über viele installierte Zweidrahttelefonleitungen leicht direkt zum Endteilnehmer geliefert werden, wenn ein System für diskrete Mehrtöne in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die eine 8,832 MHz Übertragungsbandbreite hat, benutzt wird.
In der Praxis können im allgemeinen bei einer gegebenen Bandbreite höhere Datenübertragungsraten erreicht werden, wenn mehr Unterkanäle benutzt werden. Jedoch bedeuten im allgemeinen mehr Unterkanäle höhere Hardwarekosten. Im Gegensatz dazu bedeutet die Vergrößerung der Bandbreite der Unterkanäle eher eine Lösung mit geringeren Kosten, die etwas geringere maximale Datenübertragungsraten hat.
Wie Fachleuten wohl bekannt ist, wurde weithin geglaubt, daß Übertragungen bei Frequenzen deutlich über 1,1 MHz (beispielsweise über 1,3 MHz) nicht für Übertragungen über relativ lange Distanzen über verdrillte Zweidrahttelefonleitungen geeignet wären. Jedoch haben die Experimente des Anmelders auf diesem Gebiet gezeigt, daß dies nicht der Fall ist. Vielmehr hat es sich gezeigt, daß Übertragungen unter dem Protokoll für diskrete Mehrtöne in einem Frequenzbereich von ein bis zehn Megahertz und noch darüber gut arbeiten. Beispielsweise ist 2 ein Graph, der ein repräsentatives Bitverteilungsprofil für ein 25,6 Mbit/s Übertragungssystem zeigt, das keine Echounterdrückung enthält. Die dargestellte Ausführungsform zeigt die Anzahl von Bits, die auf jedem Ton getragen wird, für eine ein Kilometer lange Telefonleitung mit 26 Gauge für den schlechtesten Fall von Nebensprechen. Die Sicherheitsabstände in diesem Fall liegen bei ungefähr 12,4 Dezibel, was deutlich über den Sicherheitsabständen liegt, die normalerweise für digitale Datenübertragungen als notwendig erachtet werden (minimale Sicherheitsabstände von ungefähr 6 Dezibel sind typisch). Wie in dem Graph gesehen werden kann, gibt es eine signifikante Datenübertragung bei Frequenzen über 1,1 MHz.
Als nächstes wird anhand der 3 die Nützlichkeit des beschriebenen Systems in Zugangsnetzbereichen mit T1-Störungen beschrieben werden. Wie dort zu sehen ist, stellen T1-Störungen bei relativ niedrigen Frequenzen (beispielsweise bei Frequenzen unter ungefähr 600 kHz) keinen sehr großen Faktor dar. Jedoch steigt das Störungsmaß (Nebensprechen), wenn die Frequenz steigt, bis es eine Grenze übersteigt, die für Übertragungen mit diskreten Mehrtönen von Orten, die über eine Meile von der Vermittlungsstelle entfernt sind, akzeptabel ist. Deshalb wird allgemein zugestimmt, daß Übertragungen mit diskreten Mehrtönen in Unterkanälen mit Frequenzen über ungefähr 600 bis 750 kHz in Zugangsnetzbereichen mit T1-Störungen nicht zuverlässig benutzt werden können. Das ist insbesondere wahr, wenn sich die abgesetzten Ständorte mehr als eine Meile entfernt von der Quelle befinden. Somit begrenzen T1-Störungen deutlich die Anzahl von Unterkanälen, die für Datenübertragung in Vorwärtsrichtung verfügbar sind, was in starkem Maße die Geschwindigkeit, bei der digitale Daten übertragen werden können, begrenzt, wie durch den in 4 gezeigten Graph verdeutlicht ist. Wie jedoch in 3 zu sehen, nimmt die Größe des Nebensprechens, das durch T1-Störungen erzeugt wird, bei Frequenzen oberhalb von ungefähr 1,3 MHz eher signifikant ab. Ein zweiter Höcker der T1-Störungskurve beginnt bei über ungefähr 1,6 MHz signifikant zu werden. Deshalb sind Unterkanäle im Bereich von ungefähr 1,3 bis 1,6 MHz relativ immun gegenüber T1-Nebensprechen. Demzufolge können, wenn die breitere 512 Unterkanalbandbreite wie oben beschrieben benutzt wird, Datenübertragungsraten von 6 Mbit/s einfach erreicht werden, selbst bei Vorhandensein von signifikantem T1-Nebensprechen in einem benachbarten (oder sogar dem gleichen) Binder.
Wie von Fachleuten erkannt werden wird, überwindet das eine der häufigsten Kritiken am Standard für die Übertragung mit diskreten Mehrtönen für Dienste mit asymmetrischen digitalen Teilnehmerleitungen in Nordamerika. Es sollte verstanden werden, daß die tatsächlichen Übertragungsbandbreiten von Übertra gung zu Übertragung deutlich schwanken können, abhängig von den erfahrenen Störungen und den Anforderungen an die Datenübertragung zu jeder gegebenen Zeit. Es scheint jedoch, daß bei Vorhandensein von T1-Störungen die meisten Datenübertragungen in den Bändern zwischen ungefähr 50 und 600 kHz und ungefähr 1,3 bis 1,6 MHz stattfinden werden. Da die Übertagungen hauptsächlich bei Frequenzen stattfinden, die nicht in Konflikt mit T1-Übertragungen stehen, hat die Benutzung dieses höheren Frequenzbandes den Nebeneffekt, in den umgebenden Leitungen nicht so viel Störungen zu verursachen.
Die mit Sendern für diskrete Mehrtöne, die in Übereinstimmung mit der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung mit verdoppelten Unterkanälen arbeiten, erreichbaren Datenraten werden anhand der 4 beschrieben. 4 ist ein Graph, der die Ausführungsform mit verdoppelter Bandbreite vergleicht mit denen, die in Übereinstimmung mit dem nordamerikanischen Standard für asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen ATIS bei Vorhandensein von T1-Nebensprechen in einem benachbarten Binder mit verdrillten Zweidrahtkabeln mit sowohl 26 Gauge als auch 24 Gauge über verschiedene Distanzen arbeiten. Wie damit zu sehen ist, hat die beschriebene Erfindung die Datenübertragungsraten bei Vorhandensein von T1-Störungen deutlich verbessert.
Die vorstehende Beschreibung hat die Anwendung der Erfindung in einem System dargestellt, das deutliches T1-Nebensprechen erfährt. Es sollte jedoch verstanden werden, daß das beschriebene System ebenfalls gut arbeitet, um T1-Störungen höherer Ordnung, E1-Nebensprechen (welches in europäischen Ländern häufiger ist und im Bereich von 800 bis 1700 MHz am deutlichsten ist), Störungen durch den Amateurfunk (der verschiedene schmale Bänder zwischen 2 MHz und 30 MHz besetzt) und andere Störungen zu vermeiden, unabhängig davon, ob sie einrichtungsbedingt oder lokal sind. In der Tat vermeidet das beschriebene System mit diskreten Mehrtönen einfach die Frequenzbänder, in denen Störungen und/oder Interferenzen ein Problem sind. Das hat den zweifachen Vorteil, nicht die eigenen Übertragungen des Systems durch die Benutzung von gestörten Unterkanälen zu beeinträchtigen und nicht andere genehmigte Frequenzbänder zu stören, die in den breiten Bereich von Frequenzen fallen können, die dem Übertragungsmedium zur Verfügung stehen.
Als Beispiel wird die Anwendung der Erfindung in einem System beschrieben, das mit Amateurfunksendungen koexistiert. 7 zeigt die repräsentative Bitratenverteilung für ein System mit diskreten Mehrtönen, wie oben anhand von 2 beschrieben, bei dem die Frequenzbänder, die Amateurfunkübertragungen entsprechen, einfach ausmaskiert sind. In der gezeigten Ausführungsform sind drei schmale Bänder 215, 217 und 219 einfach maskiert, so daß das System mit diskreten Mehrtönen nicht in den maskierten Frequenzbereichen sendet. Es sollte verstanden werden, daß die Maskierung die Datenübertragwigsfähigkeiten des Systems nicht deutlich verändert. In der gezeigten Ausfiührungsform beinhalten die maskierten Bänder die Frequenzbänder von 1,81 bis 2,0; 3,5 bis 3,8 und 7,0 bis 7,1 MHz. Die gleiche Datenübertragungsrate von 25,6 Mbit/s kann erreicht werden mit lediglich einer Absenkung der Sicherheitsabstände von ungefähr einem Dezibel, verglichen mit dem oben anhand von 2 beschriebenen System. Solche Sicherheitsabstände sind deutlich über dem 6 Dezibel-Abstand, der im allgemeinen für solche Datenübertragungssysteme als notwendig erachtet wird.
Der vorgeschlagene Aufbau hat noch verschiedene andere Vorteile. Besonders wichtig ist, daß in Systemen, die keine Störungen durch Nebensprechen haben (was die große Mehrheit der installierten Telefonbasis in Nordamerika ist), deutlich höhere Datenübertragungsraten zuverlässig erreicht werden können. Beispielsweise können in dem oben vorgestellten Beispiel mit der Verdoppelung der Bändbreite Datenübertragungsraten von mindestens 12 Mbit/s über Distanzen von mehr als 6000 Feet (1,8 Kilometer) über verdrillte Teilnehmerzureidrahtleitwigen zuverlässig erreicht werden. Des weiteren kann, wenn die Anzahl der für die Übertragung in Rückwärtsrichtung verfügbaren Unterkanäle ebenfalls verdoppelt wird, die mögliche Datenübertragungsrate in Rückwärtsrichtung ebenfalls deutlich verbessert werden. Beispielsweise können Datenübertragungs raten von mindestens 1,544 Mbit/s (d. h. die T1-Datenübertragungsrate) leicht erreicht werden.
Wie Fachleuten bekannt, sind die mit irgendeinem gegebenen System erreichbaren Datenübertragungsraten Funktion einer Anzahl von Variablen. Einige der wichtigen Variablen beinhalten die Distanz, die die Signale über die Übertragungsleitungen zurücklegen müssen, die Art der Übertragungsleitungen, die geforderten Sicherheitsabstände, den Leistungspegel des Senders, und die vorhandenen Störungen. Daher werden Systeme, bei denen die Signale im allgemeinen kürzere Distanzen über Drähte höherer Qualität mit weniger Störungen zurücklegen müssen, im allgemeinen in der Lage sein, höhere Datenübertragungsraten zu verarbeiten. Auf der anderen Seite werden Systeme, die mit weiteren Übertragungen über verdrillte Zweidrahtleitungen mit geringeren Drahtdurchmessern und mit mehr Störungen auskommen müssen, im allgemeinen auf relativ niedrige Datenübertragungsraten beschränkt sein.
In einem System, das keine Echounterdrückung und deshalb die niedrigen Frequenzen benutzt, um Kommunikationen in Rückwärtsrichtung zu ermöglichen, sind Datenübertragungsraten von 25 Mbit/s oder mehr über verdrillte Zweidrahtleitungen bei Distanzen von 1000 Metern von der Quelle leicht erreichbar. Beispielsweise benötigt ein System, welches 25,6 Mbit/s über 24 Gauge verdrillte Zweidrahtleitungen überträgt und einen Sicherheitsabstand von 6 Dezibel einhält, ungefähr 15 dBm Senderleistung, um eine Reichweite von 1000 Metern zu erreichen. In Systemen mit Echounterdrückung sind Datenübertragungsraten von 50 Mbit/s oder mehr über verdrillte Zweidrahtleitungen bei einer Distanz von 600 Metern von der Quelle leicht erreichbar. Beispielsweise benötigt ein System, welches 51,84 Mbit/s über 24 Gauge verdrillte Zweidrahtleitungen überträgt und einen Sicherheitsabstand von 6 Dezibel einhält, etwa 15 dBm Senderleistung, um eine Reichweite von 600 Meter zu erreichen. Wie oben diskutiert, werden die tatsächlichen Übertragungsratenfähigkeiten abhängig von den Merkmalen eines bestimmten Systems enorm schwanken. Allerdings sollte es für Fachleute deutlich sein, daß das beschriebene System die Übertragung von digitalen Daten über existierende, auf Telefondiensten basierende Infrastruktur bei deutlich höheren Übertragungsraten als die existierende Technologie erlaubt.
Um die Möglichkeiten der beschriebenen Erfindung besser zu verdeutlichen, wird ihre Anwendung in der Umgebung einer anderen existierenden Telefonsystemarchitektur beschrieben, die optische Glasfaserzuleitungen benutzt. Eine solche Architektur ist in 6 dargestellt. In dieser Architektur ist eine optische Glasfaserzuleitung 200 so angeordnet, daß sie eine Vielzahl von optischen Netzeinheiten 202 bedient. Jede optische Netzeinheit ist an eine Vielzahl von Endverzureigern 204 über eine verdrillte Zweidrahtverteilungsleitung 206 angeschlossen, die bis zu ungefähr 1500 Meter lang sein kann. Jeder Endverzureiger ist in der Lage, eine Anzahl von Anschlußleitungen 208 zu bedienen, die zu einem privaten Hausanschluß, einem Geschäftsanschluß, usw., führen können. Oft sind die Anschlußleitungen 208 aus verdrillten Zweidrahtleitungen und typischerweise nicht viel länger als ungefähr 50 Meter. Es sollte somit verstanden werden, daß die Erfindung benutzt werden kann, um die Datenübertragungsraten unter Benutzung existierender Infrastruktur deutlich zu verbessern.
Als nächstes wird anhand von 5 ein Videoverteilsystem, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung funktioniert, beschrieben. Ein Videoserver 21 liefert über ein ATM-Koppelfeld 22 (Asynchroner Transfer Modus) digitale Daten an den Sender 20. Der Videoserver 21 kann Daten bei jeder Datenrate bis zu der maximal im Hinblick auf die Übertragungsdistanz, die Leitungsqualität und die Art der verwendeten Kommunikationsleitungen erlaubten Datenrate liefern. Der Sender 20 beinhaltet verschiedene Komponenten, die einen Codierer 23 und einen Modulator für diskrete Mehrtöne 25 einschließen. Der Codierer 23 dient zum Multiplexen, Synchronisieren, Codieren und Komprimieren der Videodaten und ist in der Lage, Datenraten bis zu 15 Millionen Bits pro Sekunde zu bearbeiten. Genauer setzt er ankommende Bitströme um in gleichphasige Komponenten und in um π/2 phasenverschobene Komponenten für jeden der vielen Unterkanäle. Die Codierung kann unter Benutzung einer Vorwärtsfehlerkorrektur und/oder einer Trellis-Codierung erfolgen. In der gezeigten Ausführungsform sind 512 Unterkanäle verfügbar. Deshalb gibt der Codierer 512 Untersymbolsequenzen aus, die jede 4 kbit/s repräsentiert. Diese Eingaben sind komplexe Eingaben, die an einen Modulator für diskrete Mehrtöne 25 weitergereicht werden. Beispielsweise ist ein passender Codierer detailliert im oben angeführten ATIS-Standard beschrieben.
Der Modulator 25 ist ein IFFT-Modulator, der über irgendeinen passenden Algorithmus die inverse Fourier-Transformation berechnet. Da die Ausgaben des Codierers komplexe Zahlen sind, empfängt der IFFT-Modulator 1024 Eingaben. Die Bitverteilung wird in Systemen mit diskreten Mehrtönen angepaßt bestimmt, wie in dem angeführten ATIS-Standard beschrieben. Um dies zu ermöglichen, beinhaltet der Sender 20 auch eine Leitungsüberwachungseinrichtung, die die Kommunikationsleitung überwacht, um die Qualität der Übertragungsstrecke für jeden der verfügbaren Unterkanäle zu bestimmen. In einer Ausfuhrungsform bestimmt die Leitungsüberwachungseinrichtung den Störpegel, die Signalverstärkung und die Phasenverschiebung auf jedem der Unterkanäle. Ziel ist es, das Signalrauschverhältnis für jeden der Unterkanäle abzuschätzen. Deshalb könnten andere Parameter ebenfalls oder anstelle der beschriebenen Parameter überwacht werden. Die Entscheidung darüber, über welche Unterkanäle die codierten Daten zu übertragen sind sowie wie viele Daten über jeden Unterkanal zu übertragen sind, wird dynamisch auf der Basis von verschiedenen Faktoren getroffen. Die Faktoren beinhalten die erkannten Kenngrößen zur Qualität der Übertragungsstrecke, Unterkanalverstärkungsparameter, eine erlaubbare Leistungsmaske und die gewünschten maximalen Biterrorraten der Hilfsträger. Es ist bekannt, daß die verschiedenen Faktoren zurischen den einzelnen Unterkanälen nicht konstant sein müssen und tatsächlich sogar während der Benutzung variieren können. Besonders die Kenngrößen zur Qualität der Übertragungsstrecke werden kontinuierlich überprüft und Anpassungen im Modulationsschema erfolgen in Echtzeit, um die Modulation dynamisch anzupassen, wenn sich die Qualität der Übertragungsstrecke über verschiedene Unterkanäle während der Benutzung ändert. Als Beispiel wird ein passender Modulator für diskrete Mehrtöne in dem gleichen ATIS-Standard beschrieben.
Nachdem das codierte Signal moduliert wurde, um ein Signal mit diskreten Mehrtönen zu bilden, wird eine periodisch vorgesetzte Kennung dem codierten Signal mit diskreten Mehrtönen hinzugefügt. Die periodisch vorgesetzte Kennung wird hauptsächlich benutzt, um die Demodulation der Signale mit diskreten Mehrtönen zu vereinfachen. Im ATIS-Standard wird eine periodisch vorgesetzte Kennung mit 32 Bit verwendet. Jedoch wäre es bei der größeren Bandbreite der beschriebenen Ausführungsform vorzuziehen, die Länge der periodisch vorgesetzten Kennung ebenfalls zu verdoppeln. Der Sender beinhaltet ebenso einen Leitungstreiber 28, welcher das Signal mit diskreten Mehrtönen auf die Kommunikationsleitung 40 gibt, bei der es sich um eine verdrillte Zweidrahttelefonleitung handeln kann. Natürlich können andere herkömmliche Kommunikationsleitungen genausogut verwendet werden. Verdrillte Zweidrahtleitungen sind besonders interessant, weil ihre Verwendung in installierten Kommunikationssystemen weit verbreitet ist.
Das Signal mit diskreten Mehrtönen mit seiner periodisch vorgesetzten Kennung wird dann über die Kommunikationsleitung 29 zu einem abgesetzten Standort übertragen. In der beschriebenen Ausführungsform mit 512 Unterkanälen, hat das Signal mit diskreten Mehrtönen eine verfügbare gesamte Bandbreite von ungefähr 2,208 MHz. In einer Ausführungsform befindet sich der Sender in einer Vermittlungsstelle eines Telefonzugangsnetzbereiches und die Kommunikationsleitung ist ein verdrillter Zweidrahtkanal. In anderen Ausführungsformen können verschiedene Kommunikationsleitungen benutzt werden.
Das Signal wird dann von einem Empfänger 30, der sich an einem abgesetzten Standort befindet, empfangen. Der Empfänger hat ein analoges Filter 32, einen Zeitbereichsentzerrer 38 (TEQ, einen Demodulator 31, der das entzerrte Signal mit diskreten Mehrtönen demoduliert und die periodisch vorgesetzte Kennung entfernt, und einen Decoder 33, der das demodulierte Signal decodiert. Der Demodulator 31 und der Decodierer 33 führen die umgekehrten Funktionen des Modulators 25 bzur. des Codierers 23 durch. Das decodierte Signal wird dann vom Decodierer 33 an eine abgesetzte Einheit 36 wie beispielsweise einen Fernseher, einen Computer oder einen anderen passenden Empfangsapparat geleitet. Die Funktion des Zeitbereichsentzerrers, des Demodulators 31 und des Decodierers 33, sowie Algorithmen, die sich für die Ausführung der gewünschten Funktionen eignen, sind alle in detaillierter Form in US 5,285,474 beschrieben.
Die Codierung und Modulation in Rückwärtsrichtung kann in exakt gleicher Form wie die beschriebene Datenübertragung in Vorwärtsrichtung erfolgen. Jedoch werden in der beschriebenen Ausfiührungsform nur 64 Unterkanäle für die Kommunikation in Rückwärtsrichtung zur Verfügung gestellt. Es sollte jedoch verstanden werden, daß jede Anzahl von Unterkanälen für eine solche Kommunikation in Rückwärtsrichtung zur Verfügung gestellt werden könnte.
In mehreren der beschriebenen Ausführungsformen wurde die Unterkanalbandbreite als fest betrachtet. In einigen Anwendungen kann es jedoch wünschenswert sein, einen Mechanismus zur Verfügung zu stellen, um die Bandbreite der Unterkanäle gleichmäßig dynamisch anpassen zu können. In solchen Systemen können die bei einer festen Anzahl von Unterkanälen erreichbaren Datenübertragungsraten nur durch Verbreiterung der Unterkanalbandbreite erhöht werden. Beispielsweise kann ein repräsentatives System 256 Unterkanäle beinhalten, von denen jeder eine Bandbreite hat, die im Bereich von 4,3125 kHz bis 34,5 kHz variiert werden kann. Natürlich können die tatsächlichen Bereiche abhängig von den Anforderungen eines bestimmten Systems stark variiert werden. In einem solchen Aufbau kann das System anfangs so eingestellt sein, daß es mit Unterkanalbreiten arbeitet, die alle bei der minimalen Breite liegen. Wenn dann die Systembelastung steigt, können die Unterkanalbreiten schrittweise so angepaßt werden, wie es nötig ist, um die steigenden Datenübertragungsanforderungen zu erfüllen. Typischerweise würde der Schritt zur Erhöhung der Bandbreite nur selten vorgenommen werden und als Upgrade des Systems betrachtet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Bandbreite dynamisch vergrößert und verkleinert werden, um den aktuellen Datenübertragungsansprüchen des Systems gerecht zu werden.
Auch wenn nur wenige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier beschrieben wurden, sollte es verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann. Insbesondere wurde die Erfindung anhand einer Ausführungsform beschrieben, die rückwärtskompatibel ist mit dem vorgeschlagenen nordamerikanischen Standard für asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen ATIS. Es sollte jedoch verstanden werden, daß die Erfindung auf symmetrische Datenübertragungsschemen mit diskreten Mehrtönen ebenso anwendbar ist wie auf asymmetrische. Weiterhin ist die Erfindung keineswegs begrenzt auf Übertragungsschemen, die die spezifischen Unterkanalbreiten haben, die in den beschriebenen Ausführungsformen verwendet wurden. Im Gegenteil kann sie leicht auf eine Vielzahl von Übertragungsschemen angewandt werden. Entscheidend ist, daß Daten zuverlässig über Telefonleitungen in Unterkanälen, die sich bei höheren Frequenzen befinden, als vorher als möglich erachtet wurde, übertragen werden können. Zusätzlich kann die tatsächliche Anzahl von verfügbaren Unterkanälen in Übereinstimmung mit den Anforderungen eines speziellen Systems variiert werden. Oft ist es aus Effizienzgründen wünschenswert, die Gesamtanzahl verfügbarer Unterkanäle als eine ganzzahlige Potenz von zurei festzulegen. Das ist jedoch keineswegs eine Bedingung. Angesichts des Vorhergesagten, sind die vorliegenden Beispiele nur als Erläuterungen und nicht einschränkend zu betrachten, die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier gegebenen Details, sondern kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Ein Sender für diskrete Mehrtöne, der geeignet ist, um digitale Daten über eine verdrillte Datenübertragungszureidrahtleitung auf einer Vielzahl von Hilfsträgern, die verschiedene Frequenzen haben, zu übertragen, wobei der Sender umfaßt: einen Codierer für die Codierung digitaler Nachrichten, wobei der Codierer in der Lage ist, digitale Nachrichten mit Geschwindigkeiten von über sechs Megabits pro Sekunde zu codieren; eine Überwachungseinrichtung für die Überwachung einer Datenübertragungsleitung, um Kenngrößen zur Qualität der Übertragungsstrecke, die auf Störpegel hinweisen, an jedem der vielen Unterkanäle zu bestimmen, wobei jeder Unterkanal in der Frequenz einem zugehörigen Hilfsträger entspricht; einen Modulator zur Modulation der codierten Digitalnachricht auf eine Vielzahl von Hilfsträgern in einem Signal mit diskreten Mehrtönen, wobei jeder Hilfsträger einem zugehörigen Ton und einem zugehörigen Unterkanal entspricht, wobei die verfügbaren Hilfsträger für das codierte Signal mit diskreten Mehrtönen zusammen eine Bandbreite von mindesten 1,6 MHz haben, wobei die Modulation so ausgeführt ist, daß sie zumindest die ermittelten Kenngrößen zur Qualität der Übertragungsstrecke und eine Kenngröße zur erlaubten Leistungsmaske berücksichtigt, und wobei die Modulation in der Lage ist, dynamisch sowohl die verwendeten Unterkanäle als auch die auf jedem Unterkanal übertragene Datenmenge während der Übertragung auf den neuesten Stand zu bringen; und einen Addierer, um dem Signal mit diskreten Mehrtönen periodisch eine vorangesetzte Kennung hinzuzufügen, bevor es auf die Übertragungsleitung gegeben wird.
Ein Sender nach Anspruch 1, wobei der Modulator die codierte Digitalnachricht auf Hilfsträger moduliert, die Unterkanälen entsprechen, die jeder eine Bandbreite haben, die in einem Bereich von ungefähr 4,3125 kHz bis 34,5 kHz Breite liegen.
Ein Sender nach Anspruch 2, wobei der Modulator so gestaltet ist, daß er die codierte Digitalnachricht auf Hilfsträger moduliert, die Unterkanälen entsprechen, die unterschiedliche Breiten haben.
Ein Sender nach Anspruch 1, wobei der Modulator in der Lage ist, Informationen auf 512 getrennten Unterkanälen zu übertragen.
Ein Sender nach Anspruch 4, wobei der Sender auch in einer Standardbetriebsart benutzt werden kann, die maximal die unteren 256 Unterkanäle verwendet und kompatibel ist zu dem nordamerikanischen Standard für asymmetrische digitale Teilnehmeranschlußleitungen von ATIS.
Ein Sender nach Anspruch 1, wobei die Überwachungseinrichtung in der Lage ist, Rauschen und Überlagerung auf der Leitung zu erkennen und, wenn Störungen erkannt sind, der Modulator so eingestellt wird, daß er die codierte Digitalnachricht auf Frequenzen oberhalb oder unterhalb von wenigstens einigen der Störungen sendet, um die Übertragung der codierten Digitalnachricht im gesamten Zugangsnetzbereich eines Netzbetreibers (CSA) bei Datenraten von mindestens sechs Millionen Bits pro Sekunde (6 Mbit/s) zu ermöglichen.
Ein Sender nach Anspruch 1, der in der Lage ist, die codierte Digitalnachricht zu einem abgesetzten Standort, der bis zu 2000 m vom Sender entfernt ist, mit einer Rate von wenigstens zehn Millionen Bits pro Sekunde (10 Mbit/s) über eine Datenübertragungsleitung zu übertragen, die die Form einer verdrillten Telefonzureidrahtleitung hat.
Ein Empfänger für diskrete Mehrtöne, um eine erste Gruppe von codierten Digitalnachrichten in Form von Mehrtönen über eine Datenübertragungsleitung, bei der es sich um eine verdrillte Datenübertragungszureidrahtleitung handeln kann, zu empfangen, wobei der Empfänger folgendes umfaßt: einen Demodulator für die Demodulation der codierten Digitalnachricht aus einer Vielzahl von Hilfsträgern in einem Signal mit diskreten Mehrtönen bei Datenraten von über sechs Megabit pro Sekunde, wobei jeder Hilfsträger einem zugehörigen Ton und einem zugehörigen Unterkanal entspricht, wobei die verfügbaren Hilfsträger für das codierte Signal mit diskreten Mehrtönen zusammen eine Bandbreite von mindestens 1,6 MHz haben, die Demodulation ist so ausgeführt, daß sie Modulationsinformationen als Teil des Signals mit diskreten Mehrtönen empfangen kann, wobei der Demodulator imstande ist, sich während des Empfangs in Abhängigkeit von der geänderten Modulationsinformation dynamisch auf den neuesten Stand zu bringen, um sich in Echtzeit an Änderungen im Modulationsschema anzupassen; der Demodulator ist dabei so ausgeführt, daß er die periodisch vorangesetzte Kennung dem Signal mit diskreten Mehrtönen entnehmen kann; einen Decoder für die Decodierung der demodulierten Digitalnachricht in Echtzeit; einen Codierer für die Codierung einer zureiten Gruppe von Digitalnachrichten; und einen Modulator für die Modulation der codierten zureiten Gruppe von Digitalnachrichten auf eine Vielzahl von Hilfsträgern in einem zureiten Signal mit diskreten Mehrtönen, wobei jeder Hilfsträger in dem zureiten Signal mit diskreten Mehrtönen einem zugehörigen Ton und einem zugehörigen Unterkanal entspricht, wobei die verfügbaren Hilfsträger für das zureite codierte Signal mit diskreten Mehrtönen zusammen eine Bandbreite haben, die deutlich geringer ist als die Bandbreite der Hilfsträger, die für das erste codierte Signal mit diskreten Mehrtönen verfügbar ist.
Ein Empfänger nach Anspruch 8, wobei das zureite codierte Signal mit diskreten Mehrtönen bis zu 64 getrennte Hilfsträger hat und über eine Datenübertragungsleitung zu einer Quelle gesendet wird.
Ein Empfänger nach Anspruch 8, wobei der Demodulator außerdem einen Zeitbereichsentzerrer enthält.
Ein Verfahren für die Übertragung digitaler Nachrichten von einer Quelle über eine möglicherweise gestörte Datenübertragungsleitung, bei der es sich um eine verdrillte Datenübertragungszureidrahtleitung handeln kann, unter Benutzung eines Übertragungsschemas mit diskreten Mehrtönen, welches eine Vielzahl von Tönen enthält, wobei hierin die Digitalnachricht codiert und auf eine Vielzahl von Hilfsträgern moduliert ist, wobei jeder Hilfsträger einem zugehörigen Ton entspricht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Überwachung der Datenübertragungsleitung, um mindestens eine Kenngröße zur Qualität der Übertragungsleitung, die auf Störpegel hinweist, an jedem der vielen Unterkanäle zu erkennen, die einem zugehörigen der genannten Töne entsprechen; Codierung eines digitalen Datenstroms; Bildung eines codierten Signals mit diskreten Mehrtönen aus dem codierten digitalen Datenstrom unter Verwendung eines Modulators für diskrete Mehrtöne, wobei die für das codierte Signal mit diskreten Mehrtönen verfügbaren Hilfsträger zusammen eine Bandbreite von mindestens 1,6 MHz haben, wobei die Codierung und Modulation so ausgeführt sind, daß sie die ermittelten Kenngrößen zur Qualität der Übertragungsstrecke und eine Kenngröße zur erlaubten Leistungsmaske berücksichtigen, und wobei das Modulationssystem in der Lage ist, dynamisch sowohl die verwendeten Unterkanäle als auch die Datenübertragungsrate für jeden Unterkanal während der Übertragung auf den neuesten Stand zu bringen; Anhängen einer periodisch vorangesetzten Kennung an das codierte Signal mit diskreten Mehrtönen; Übertragung des codierten Signals mit diskreten Mehrtönen und seiner periodisch vorangesetzten Kennung über die Datenübertragungsleitung zu einem abgesetzten Standort.
Ein Verfahren nach Anspruch 11, das außerdem folgende Schritte enthält: Empfangen des Signals am abgesetzten Standort und Demodulation und Decodierung des empfangenen Signals am abgesetzten Standort.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder der Töne eine Bandbreite hat, die mindestens ungefähr 4,3125 kHz breit ist.
Ein Verfahren nach Anspruch 13, bei dem bis zu 512 Töne benutzt werden können, um die Benutzung einer Bandbreite von mindestens ungefähr 2,209 MHz zu ermöglichen.
Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 14, wobei die Mehrton-Codierung im wesentlichen nach dem nordamerikanischen Standard für asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen nach ATIS durchgeführt wird und wobei die Unterkanäle, die bei Frequenzen auftreten, die oberhalb derer liegen, die von dem Standard bereitgestellt werden, in bezug auf die Hilfsträgerauswahlkriterien entsprechend denen innerhalb des Standardbereichs behandelt werden.
Ein Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Modulator, wenn Rauschen oder Störung während des genannten Überwachungsschrittes erkannt wird, so eingestellt wird, daß er die Daten bei Frequenzen oberhalb und unterhalb von mindestens einem Teil des Rauschens und der Störungen überträgt, um die Übertragung der codierten Digitaldaten im gesamten Zugangsnetzbereich eines Netzbetreibers (CSA) zu ermöglichen.
Ein Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Datenübertragungsrate über verdrillte Datenübertragungszureidrahtleitungen auch bei Vorhandensein von T1-Störungen mindestens zehn Millionen Bits pro Sekunde (10 Mbit/s) bei Entfernungen von bis zu 2000 m betragen kann.
Ein Verfahren nach Anspruch 11, wobei es sich bei der Datenübertragungsleitung um eine verdrillte Telefonzureidrahtleitung handelt, der abgesetzte Standort sich bis zu 1500 m vom Sender entfernt befinden kann und die digitalen Daten mit einer Rate von mindestens fünfundzuranzig Millionen Bits pro Sekunde (25 Mbit/s) übertragen werden können.
Ein Verfahren nach Anspruch 13, das außerdem folgende Schritte enthält: die Codierung und Modulation einer zureiten Gruppe von Daten am abgesetzten Standort und die Übertragung der zureiten Gruppe von Daten über die Datenübertragungsleitung zurück zur Quelle auf einem zureiten Signal mit diskreten Mehrtönen, das bis zu vierundsechzig separate Töne umfaßt.
Ein Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Digitaldaten in der zureiten Gruppe von Daten mit einer Datenübertragungsrate von mindestens 1,544 Millionen Bits pro Sekunde übertragen werden.