DE69738094T2

DE69738094T2 - Flexibler Empfänger für asymmetrische digitale Teilnehmerleitung (ADSL) und Verfahren dafür

Info

Publication number: DE69738094T2
Application number: DE69738094T
Authority: DE
Inventors: Mathew A. Austin Rybicki; Michael R. Austin May; Matthew A. Cedar Park Pendleton; Terence L. Austin Johnson; Peter R. Austin Molnar
Original assignee: Freescale Semiconductor Inc
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2017-03-06
Also published as: DE69738094D1; JP3926423B2; EP0795984A3; JPH09321809A; EP0795984A2; EP0795984B1; US5742527A

Description

Eine verwandte Anmeldung mit dem Titel "Flexible Asymmetrical Digital Subscriber Line (ADSL) Transmitter, Remote Terminal Using Same, And Method Therefor", von Rybicki et al., mit der Anwaltsregisternummer SC90042A, wird gleichzeitig hiermit angemeldet und ist dem Abtretungsempfänger der vorliegenden Anmeldung zugewiesen.
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Kommunikationen und im Besonderen auf einen ADSL-Empfänger (ADSL = asymmetrische digitale Teilnehmerleitung).
Hintergrund der Erfindung
Der nordamerikanische ISDN-Standard (ISDN = Diensteintegrierendes digitales Netz), definiert durch das Amerikanische nationale Standardinstitut (ANSI), reguliert das Protokoll von Informationsübertragungen über Telefonleitungen. Im Besonderen reguliert der ISDN-Standard die Rate, bei der Informationen übertragen werden können, und das Format. ISDN erlaubt eine Vollduplex-Digitalübertragung von zwei 64 Kilobit-pro-Sekunde-Datenkanälen und übertrifft dann das Leistungsvermögen einer Datenübertragung unter Verwendung von konventionellen analogen Modems erheblich.
Um mehr auf den Wohnsitz bezogenen Kunden und Kleinunternehmern interaktive Dienste mit hoher Datenrate, wie zum Beispiel Videokonferenzen, zur Verfügung zu stellen, sind Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikationspfade erforderlich. Obwohl ein Glasfaserkabel das bevorzugte Übertragungsmittel für solche Dienste mit hoher Datenrate ist, steht es in bestehenden Kommunikationsnetzen nicht ohne weiteres zur Verfügung, und der Kostenaufwand einer Installation eines Glasfaserkabels ist unerschwinglich. Aktuelle Telefonverdrahtungsverbindungen, die aus einem verdrillten Kupfermedium bestehen, sind nicht dafür ausgelegt, die Datenraten, oder die Bandbreite, zu unterstützen, die für interaktive Dienste benötigt werden. Die ADSL-Technologie ist entwickelt worden, um die wirksame Bandbreite vorhandener verdrillter Verbindungen zu erhöhen, wodurch gewährleistet wird, dass interaktive Dienste zur Verfügung gestellt werden, ohne dass es erforderlich ist, ein neues Glasfaserkabel zu installieren.
Das Mehrtonverfahren (DMT) ist eine Mehrträgertechnik, die die zur Verfügung stehende Bandbreite von verdrillten Verbindungen in viele Unterkanäle aufteilt. Die DMT-Technik ist durch das ANSI T1E1.4 (ADSL)-Komitee zur Verwendung in ADSL-Systemen eingeführt worden. In ADSL wird DMT verwendet, um 250 getrennte 4,3125 kHz-Unterkanäle von 26 kHz bis 1,1 MHz für eine Abwärtsübertragung an den Endanwender und 26 Unterkanäle von 26 kHz bis 138 kHz für eine Aufwärtsübertragung durch den Endanwender zu erzeugen. Die Übertragungsfähigkeit der individuellen Unterkanäle wird für jede Verbindung abgeschätzt und Daten werden den Unterkanälen entsprechend ihrer Übertragungsfähigkeiten (der Zahl von Bits, die jeder Unterkanal unterstützen kann) zugeordnet. Unterkanäle, die nicht in der Lage sind, eine Datenübertragung zu unterstützen, werden nicht verwendet, während die Bittragungsfähigkeit von Unterkanälen, die eine Übertragung unterstützen, maximiert wird. Somit wird, durch ein Verwenden von DMT in einem ADSL-System, die Übertragungsfähigkeit einer jeden verdrillten Verbindung über die feste Bandbreite maximiert.
Nachdem die Übertragungsfähigkeit einer Verbindung eingerichtet worden ist, beginnt der Datenübertragungsprozess durch ein Codieren der Daten. Daten in einem ADSL-System sind in Rahmen gruppiert, wobei ein Rahmen einen Zeitanteil der zu übertragenden Daten darstellt. Bits von den Rahmen werden den Unterkanälen basierend auf der Zahl von Bits zugewiesen, die jeder Unterkanal unterstützen kann, und die Unterkanäle werden durch Erzeugen eines Frequenzdomänenvektorsatzes codiert. Frequenzdomänenvektoren in dem Vektorsatz verwenden Phasen- und Größenkomponenten, um die Werte der Bits zu codieren. Eine Umkehrfunktion zur schnellen Fourier-Transformation (IFFT) führt eine Frequenz-Zeit-Wandlung der Frequenzdomänenvektoren durch, was zu digitalen Zeitdomäneninformationen führt. Ein Digital-Analog-Wandler (DAC) wandelt dann die digitalen In formationen in ein analoges Signal, das ein Sender auf das verdrillte Kupfermedium überträgt.
ISDN arbeitet in einem Frequenzbereich zwischen 0 kHz und 80 kHz. Weil ISDN und ADSL über überlappende Frequenzbänder verfügen, können sowohl ISDN-Daten, als auch ADSL-Daten, nicht automatisch gleichzeitig auf derselben verdrillten Verbindung übertragen werden. Eine Technik nach dem Stand der Technik zur Gewährleistung einer simultanen Übertragung besteht darin, den ADSL-Empfänger der Vermittlungsstelle durch Filtern daran zu hindern, ein DMT-Signal in einem 0 Hz bis 80 kHz-Frequenzbereich zu empfangen. Obwohl dies den ADSL- und ISDN-Empfängern gestatten würde, gleichzeitig zu arbeiten, ist der Durchsatz der ADSL-Kanäle verringert, weil nicht alle von den Kanälen verwendet werden können.
"NETWORK AND CUSTOMER INSTALLATION INTERFACES – ASYMMETRIC DIGITAL SUBSCRIBER LINE (ADSL) METALLIC INTERFACE, ANSI T1. 413–1995" 1995, AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE, INC., NEW YORK, US XP002105685 , beschreibt ein Trennen und Kombinieren von POTS und ADSL unter Verwenden von Filtern. US 5,410,343 beschreibt ein Netzwerk zum Bereitstellen von Videoinformationen über eine verdrillte Verbindung von Kupferdrähten. WO 95/34149 beschreibt ein Datenübertragungssystem, das ein Mehrtonübertragungsschema zum Synchronisieren von Signalen von einer Mehrzahl entfernter Vorrichtungen mit einer zentralen Einheit verwendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen ADSL-Sender nach dem Stand der Technik dar (ADSL = asymmetrische digitale Teilnehmerleitung).
2 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen ADSL-Empfänger nach dem Stand der Technik dar.
3 stellt, in Form eines Blockdiagramms, ein ADSL-System, das eine gleichzeitige ISDN-Übertragung über die selbe Telefonleitung erlaubt (ISDN = Diensteintegrierendes digitales Netz), gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
4 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen ersten ADSL-Sender zur Verwendung in dem System von 3 dar.
5 stellt eine graphische Darstellung der spektralen Inhalte von Signalen dar, die in dem Sender von 4 geleitet werden.
6 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen zweiten ADSL-Sender zur Verwendung in dem System von 3 dar.
7 stellt eine graphische Darstellung der spektralen Inhalte von Signalen dar, die in dem Sender von 6 geleitet werden.
8 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen dritten ADSL-Sender zur Verwendung in dem System von 3 dar.
9 stellt eine graphische Darstellung der spektralen Inhalte von Signalen dar, die in dem Sender von 8 geleitet werden.
10 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen vierten ADSL-Sender zur Verwendung in dem System von 3 dar.
11 stellt eine graphische Darstellung der spektralen Inhalte von Signalen dar, die in dem Sender von 10 geleitet werden.
12 stellt, in Form eines Blockdiagramms, ein Beispiel eines ADSL-Empfängers zur Verwendung in dem System von 3 dar, das zum Verständnis der Erfindung nützlich ist.
13 stellt eine graphische Darstellung der spektralen Inhalte von Signalen dar, die in dem Empfänger von 12 geleitet werden.
14 stellt, in Form eines Blockdiagramms, ein Beispiel dar, das zum Verständnis der Erfindung eines ADSL-Empfängers zur Verwendung in dem System von 3 nützlich ist.
15 stellt eine graphische Darstellung der spektralen Inhalte von Signalen dar, die in dem Empfänger von 14 geleitet werden.
16 stellt, in Form eines Blockdiagramms, eine Ausführungsform eines ADSL-Empfängers zur Verwendung in dem System von 3 dar.
17 stellt eine graphische Darstellung der spektralen Inhalte von Signalen dar, die in dem Empfänger von 16 geleitet werden.
18 stellt, in Form eines Blockdiagramms, ein Beispiel dar, das zum Verständnis der Erfindung eines ADSL-Empfängers zur Verwendung in dem System von 3 nützlich ist.
19 stellt eine graphische Darstellung der spektralen Inhalte von Signalen dar, die in dem Empfänger von 18 geleitet werden.
Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung einen ADSL-Empfänger zum Empfangen eines modifizierten ADSL-Aufwärtssignals von einem entfernten Endgerät auf einem verdrillten Kupferdraht, der außerdem für ISDN-Kommunikationen verwendet wird, zur Verfügung. Ein Sender des entfernten Endgerätes überträgt das modifizierte ADSL-Aufwärtssignal, das über einen Frequenzinhalt über einem ISDN-Frequenzinhalt ver fügt, sodass das ADSL-Signal den Frequenzinhalt des ISDN-Signals nicht überlappt oder stört. In einer Ausführungsform umfasst der ADSL-Empfänger einen Bandpassfilter, einen Analog-Digital-Wandler, einen Dezimator, einen Zeit-Frequenz-Wandler und einen Digitalsignalprozessor. Der Dezimator wandelt das modifizierte ADSL-Aufwärtssignal zum Basisband zurück, wodurch es einer ADSL-Signalquelle gestattet wird, die Telefonleitung gleichzeitig mit einer ISDN-Signalquelle zu verwenden, ohne einen ADSL-Durchsatz wesentlich zu verringern.
1 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen ADSL-Sender 10 nach dem Stand der Technik dar (ADSL = asymmetrische digitale Teilnehmerleitung). Der Sender 10 umfasst im Allgemeinen einen Digitalsignalprozessor (DSP) 11, eine Umkehrfunktion zur schnellen Fourier-Transformation (IFFT) 12, einen Hochpassfilter 13, einen Digital-Analog-Wandler (DAC) 14 und einen Bandpassfilter 15, die alle an eine Telefonübertragungsleitung gekoppelt sind, die als der verdrillte Leiter 18 dargestellt wird. Es ist zu beachten, dass in dem Sender 10 von 1 zusätzliche Signalverarbeitungsfunktionen vorhanden sind, wie zum Beispiel ein Echolöscher, ein Übertragungsleitungshybrid, und dergleichen, zur einfacheren Diskussion aber weggelassen werden. An die verdrillte Verbindung 18 ist außerdem ein Telefonempfänger 16 angeschlossen, der mit "POTS TRANSCEIVER" bezeichnet wird. Der POTS TRANSCEIVER 16 wird so bezeichnet, weil er ein konventionelles Telefon, oder gewöhnliches altes Telefonsystem, ist (POTS = "Plain Old Telefone Set").
Der DSP 11 stellt die digitalen Signalverarbeitungsfunktionen dar, die erforderlich sind, um einen ADSL-Aufwärtskanal zu implementieren, und umfasst alle durch den ANS T1.43-Standard definierten Funktionen. Der DSP 11 verfügt über eine Ausgabe zum Bereitstellen von 32 komplexen Symbolen. Jedes Symbol wird durch eine reale und eine imaginäre Komponente dargestellt und stellt das Signal in vorbestimmten Frequenzbändern, wie durch den ADSL-Standard definiert, dar. Die wirksame Datenrate des DSP 11 beträgt 276 Kilowörter pro Sekunde (kW/s), wobei jedes Wort entweder einen realen Teil, oder einen imaginären Teil, des komplexen Symbols darstellt. Der DSP 11 kann mit einem Mehrzweckdigitalsignalprozessor, wie zum Beispiel dem DSP 56300, von Motorola, Inc. mit einer geeigneten Software zu beziehen, einem Spezial-DSP, oder einer Kombination der beiden implementiert sein.
Die IFFT 12 ist ein Signalprozessorblock, der die realen und imaginären Symbole in eine entsprechende Zeitdomänendarstellung wandelt, und kann irgend ein beliebiger konventioneller IFFT-Signalprozessor sein. Die IFFT 12 gibt ein Zeitdomänensignal bei einer Datenrate von 276 kW/s aus. Der Hochpassfilter 13 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe der IFFT 12 angeschlossen ist, und eine Ausgabe. Der Hochpassfilter 13 ist ein digitaler Hochpassfilter, der eine Niedrigfrequenzabschaltung bei ungefähr 26 kHz zur Verfügung stellt. Der Hochpassfilter 13 stellt ebenfalls eine Ausgabe bei 276 kW/s zur Verfügung. Der DAC 14 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe des Hochpassfilters 13 angeschlossen ist, und eine Ausgabe. Der DAC 14 wandelt das hochpassgefilterte digitale Signal in eine entsprechende analoge Darstellung. Der DAC 14 kann eine beliebige konventionelle DAC-Architektur sein, wie zum Beispiel Sigma-Delta, Widerstandsleiter, oder dergleichen. Der Bandpassfilter 15 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe des DAC 14 angeschlossen ist, und eine Ausgabe, die über einen Übertragungslei tungshybrid (in 1 nicht gezeigt) an die verdrillte Verbindung 18 angeschlossen ist. Der Bandpassfilter 15 verfügt über ein Durchlassband zwischen 26 kHz und 138 kHz. Der POTS-TRANSCEIVER 16, der zum Übertragen von Sprachsignalen konstruiert ist, verfügt über eine Bandbreite von 0 bis 4 kHz. Somit stört die Verbindung des POTS-TRANSCEIVERS 16 an die verdrillte Verbindung 18 die ADSL-Übertragung nicht, weil sich die Frequenzinhalte der beiden Signalquellen nicht überlappen.
2 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen ADSL-Empfänger 20 nach dem Stand der Technik dar. Der ADSL-Empfänger 20 kann als ein Empfänger von ADSL-Aufwärtsdaten bei einer Vermittlungsstelle (CO) und in Verbindung mit dem Sender 10 von 1 verwendet werden. Der Empfänger 20 umfasst im Allgemeinen ein Bandpassfilter 21, einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 22, einen Hochpassfilter 23, eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) 24 und einen DSP 25. Der Bandpassfilter 21 verfügt über einen Eingang, der über einen Übertragungsleitungshybrid, nicht gezeigt, an eine verdrillte Verbindung 18 angeschlossen ist, und eine Ausgabe. Der Bandpassfilter 21 verfügt über ein Durchlassband zwischen 26 kHz und 138 kHz. Der ADC 22 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe des Bandpassfilters 21 angeschlossen ist, und eine Ausgabe. Der ADC 22 kann jede beliebige konventionelle Analog-Digital-Wandlungstechnik verwenden, wie zum Beispiel Sigma-Delta, schrittweise Näherung und dergleichen. Der ADC 22 stellt eine Ausgabe bei einer Datenrate von 276 kW/s zur Verfügung. Der Hochpassfilter 23 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe des ADC 22 angeschlossen ist, und eine Ausgabe. Der Hochpassfilter 23 verfügt über eine Niedrigfrequenzabschaltung von 26 kHz und stellt sein Ausgangs signal bei einer Datenrate von 276 kW/s zur Verfügung. Die FFT 24 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe des Hochpassfilters 23 angeschlossen ist, und eine Ausgabe. Die FFT 24 stellt 32 komplexe Zahlen zur Verfügung, von denen jede über eine reale und eine imaginäre Komponente verfügt, die das Signal in verschiedenen Frequenzbändern darstellen, die mit der durch den ADSL-Standard definierten Aufwärtsdatenübertragung verknüpft sind. Die FFT stellt ihre Ausgabe ebenso bei einer Datenrate von 276 kW/s zur Verfügung. Der DSP 25 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe der FFT 24 angeschlossen ist, und eine Ausgabe zum Bereitstellen eines mit "DATA" bezeichneten Signals. Es ist zu beachten, dass der Empfänger 20 die analogen Funktionen des Senders 10 durchführt, jedoch in der entgegengesetzten Richtung.
Unter gemeinsamer Berücksichtigung von 1 und 2 können der Sender 10 und der Empfänger 20 verwendet werden, um einen ADSL-Aufwärtsdatenkanal zu implementieren. Zusätzlich ist der POTS-Transceiver 16 in der Lage, gleichzeitig auf der selben verdrillten Verbindung 18 zu arbeiten. Somit kann ein Sprachtelefonanruf zur selben Zeit wie eine ADSL-Übertragung stattfinden. Es kann außerdem wünschenswert sein, eine ISDN-Signalquelle an die verdrillte Verbindung 18 anzuschließen. Das ADSL-Aufwärtssystem würde jedoch nicht verlässlich arbeiten, weil das der verdrillten Verbindung 18 durch den Sender 10 zur Verfügung gestellte Ausgangssignal über einen Frequenzinhalt in dem Bereich von 26 kHz bis 138 kHz verfügt, was eine Störung des ISDN-Signals verursachen würde, das über einen 0 bis 80 kHz-Frequenzinhalt verfügt.
Die vorliegende Erfindung kann unter Bezug auf 3–19 vollständiger beschrieben werden. 3 stellt, in Form eines Blockdiagramms, ein Kommunikationssystem 30, das eine gleichzeitige Übertragung von ISDN und ADSL über die selbe Telefonleitung erlaubt, gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Das Kommunikationssystem 30 umfasst die ADSL-Vermittlungsstelle 40, das entfernte ADSL-Endgerät 32, den ISDN-Transceiver 38 und den ISDN-Transceiver 46. Das entfernte ADSL-Endgerät 32 umfasst den ADSL-Transceiver 34 und den Splitter 36. An das entfernte ADSL-Endgerät 32 kann eine Kommunikationsvorrichtung, wie zum Beispiel der Fernsehempfänger 48, gekoppelt sein. Die verdrillte Verbindung 18 koppelt das entfernte ADSL-Endgerät 32 an die ADSL-Vermittlungsstelle 40. An die ADSL-Vermittlungsstelle 40 kann eine Kommunikationsvorrichtung, wie zum Beispiel der Videoserver 58 gekoppelt sein.
Die ADSL-Vermittlungsstelle 40 umfasst den ADSL-Transceiver 42 und den Splitter 44. Der Splitter 44 koppelt den ADSL-Transceiver 42 an die verdrillte Verbindung 18 und splittet die empfangenen ISDN- und ADSL-Signale an den geeigneten entsprechenden Empfänger. Ebenso koppelt der Splitter 44 übertragene Signale sowohl von dem ISDN-Sender, als auch dem ADSL-Sender, an die verdrillte Verbindung 18. Der Splitter 44 umfasst Bandpassfilterschaltungen zum Isolieren der empfangenen ADSL-Signale von den ISDN-Signalen und Schaltungen zum Kombinieren der ADSL-Signale mit den ISDN-Signalen zur Übertragung über die verdrillte Verbindung. Der Splitter 36 arbeitet in der selben Art und Weise wie der Splitter 44 und splittet oder kombiniert ADSL- und ISDN-Signale, wie erforderlich.
Kommunikationsvorrichtungen, wie zum Beispiel das Telefon 52 oder das Computerterminal 50 können an den ISDN-Transceiver 38 gekoppelt sein. Ebenso können das Computerterminal 56 und/oder das Telefon 54 an den ISDN-Transceiver 46 gekoppelt sein. Unter Betriebsbedingungen erlaubt das Kommunikationssystem 30 eine gleichzeitige Übertragung und einen gleichzeitigen Empfang von ISDN- und ADSL-Signalen auf der verdrillten Verbindung 18. Der ADSL-Transceiver 34 umfasst einen ADSL-Sender, wie in 4, 6, 8 oder 10 ausführlich dargestellt. Der ADSL-Transceiver 34 überträgt ein ADSL-Aufwärtssignal über die verdrillte Verbindung 18 an die ADSL-Vermittlungsstelle 40. Der ADSL-Transceiver 42 und die ADSL-Vermittlungsstelle 40 umfassen einen der in 12 oder 16 dargestellten Empfänger und empfangen das Aufwärtsdatensignal von dem ADSL-Transceiver 34. Wie später ausführlicher beschrieben, verschiebt oder modifiziert der ADSL-Transceiver 34 das ADSL-Aufwärtssignal hinauf zu einem höheren Frequenzband, als das von einem ISDN-Netzwerk verwendete. Das modifizierte ADSL-Aufwärtssignal kann gleichzeitig mit dem ISDN-Signal entlang der verdrillten Verbindung 18 übertragen werden. Ein ADSL-Empfänger des ADSL-Transceivers 42 der Vermittlungsstelle 40 bandpassfiltert das ISDN-Signal und führt das modifizierte ADSL-Aufwärtssignal zu seinem ursprünglichen Spektralband zurück, wo es zu digitalen Ausgangsdaten zur Verwendung durch einen DSP gewandelt wird. Das ADSL-Abwärtssignal von der ADSL-Vermittlungsstelle 40 wird modifiziert, sodass es nicht das Frequenzband verwendet, das durch das ISDN-Signal besetzt ist. Diese Modifizierung wird durch Ändern der Abschaltungsfrequenz des Hochpassfilters des Abwärtssenders des ADSL-Transceivers 42 und des Hochpassfilters des Abwärtsempfängers des ADSL-Receivers 34 erreicht.
4 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen ersten ADSL-Sender 100 zur Verwendung in dem Kommunikationssystem 30 von 3 dar. Der ADSL-Sender 100 umfasst im Allgemeinen den DSP 11, eine IFFT 106, einen Interpolator 110, ei nen Hochpassfilter 114, einen DAC 118 und einen Bandpassfilter 122. Der DSP 11 führt die selben Signalverarbeitungsfunktionen aus, wie der DSP 11 von 1, um eine Ausgabe 104 zur Verfügung zu stellen. Die Ausgabe 104 leitet 32 komplexe Symbole, von denen jedes über eine reale und eine imaginäre Komponente verfügt, bei einer Datenrate von 276 Kilowörtern/Sekunde (kW/s). Die IFFT 106 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 104 angeschlossen ist, und eine Ausgabe 108. Die IFFT 106 stellt eine Zeitdomänendarstellung der auf der Ausgabe 104 bei einer Datenrate von 276 kW/s geleiteten 32 komplexen Symbole zur Verfügung. Der Interpolator 110 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 108 angeschlossen ist, und eine Ausgabe 112. Der Interpolator 110 wandelt das 276 kW/s-Zeitdomänensignal auf der Ausgabe 108 in ein interpoliertes 552 kW/s-Signal auf der Ausgabe 112. Der Interpolator 110 kann durch Verwenden eines beliebigen konventionellen digitalen Interpolators implementiert werden. Der Hochpassfilter 114 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 112 angeschlossen ist, und eine Ausgabe 116. Der Hochpassfilter 114 verfügt über eine Abschaltungsfrequenz von 138 kHz und rollt zwischen 80 kHz und 138 kHz ab, sodass in dem auf der Ausgabe 116 bereitgestellten hochpassgefilterten Signal keine signifikante Signalenergie unter 80 kHz vorhanden ist. Der DAC 118 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 116 angeschlossen ist, und eine Ausgabe 120. Der DAC 118 wandelt das hochpassgefilterte Signal auf der Ausgabe 116 in eine analoge Form. Der DAC 118 kann eine beliebige konventionelle DAC-Architektur verwenden, wie zum Beispiel Sigma-Delta, Widerstandsleiter und dergleichen. Vorzugsweise wird der DAC 118, wegen der Einfachheit einer Implementierung unter Verwendung gut bekannter digitaler Schaltungen, als ein Sigma- Delta-Wandler implementiert. Der Bandpassfilter 122 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 120 angeschlossen ist, und eine Ausgabe, die durch ein Übertragungsleitungshybrid, in 4 nicht gezeigt, an die verdrillte Verbindung 18 angeschlossen ist. Der Bandpassfilter 122 verfügt über ein Durchlassband zwischen 138 kHz und 276 kHz.
Unter Betriebsbedingungen ist der Sender 100 in der Lage, der verdrillten Verbindung 18 gleichzeitig mit dem Betrieb eines ISDN-Transceivers auf dem selben physikalischen Medium ein modifiziertes ADSL-Aufwärtssignal zur Verfügung zu stellen. Der Sender 100 ändert den Frequenzinhalt der ADSL-Symbole durch Ändern der Frequenzbänder, in denen es eine bedeutende Energie für solche Frequenzbänder gibt, die sich nicht mit dem Frequenzinhalt der digitalen ISDN-Quelle überlappen. Es ist zu beachten, dass der Sender 100 die Frequenzänderung erreicht, ohne den Betrieb des DSP 11, ADSL-Symbole zu erzeugen, wesentlich zu beeinträchtigen. Somit kann der Sender 100 mit einer minimalen Schaltungsmodifizierung aus einem bestehenden Standard-ADSL-Sender, wie zum Beispiel dem Sender 10 von 1, konstruiert werden.
5 stellt eine grafische Darstellung des Frequenzinhaltes von Signalen dar, die in dem Sender 100 von 4 geleitet werden. In 5 und in nachfolgenden FIGs. stellt die vertikale Achse eine Leistungsdichte dar, die zum Beispiel in Watt pro Herz (W/Hz) gemessen wird. Die horizontale Achse stellt eine Frequenz dar und wird zum Beispiel in Hz gemessen. Jedes Signal wird durch ihr entsprechendes Bezugszeichen auf der linken Seite der vertikalen Achse bezeichnet. Der Basiswert wird mit "p" bezeichnet, der theoretisch Null ist, in einer tatsächlichen Implementierung jedoch, aufgrund von weißem Rauschen, Nicht-Null sein kann. Die Kreuzschraf fierung stellt die durch eine ISDN-Signalquelle eingeführte Leistungsdichte dar.
Es wird nun auf 5 in Verbindung mit 4 Bezug genommen, darin verfügt das Ausgangssignal 108 über einen signifikanten Frequenzinhalt zwischen 0 und 138 kHz. Der Interpolator 110 stellt das Ausgangssignal 112 durch Interpolieren des Signals 108 zur Verfügung. Die Wirkung dieser Interpolierung besteht in einer Spiegelung des Leistungsspektrums um die Frequenz von 138 kHz. Der Hochpassfilter 114 schwächt dann solche Frequenzen zwischen 0 und 80 kHz ab, so dass das Ausgangssignal 116 über eine relativ kleine Leistungsdichte zwischen 0 und 138 kHz und eine Leistungsdichte zwischen 138 kHz und 276 kHz verfügt, die der Leistungsdichte des Ausgangssignals 108, jedoch in einem anderen Frequenzbereich, entspricht. Der DAC 118 stellt ein analoges Ausgangssignal 120 zur Verfügung, das über im Wesentlichen die selbe Leistungsdichte verfügt wie das Ausgangssignal 116, jedoch in analoger Form dargestellt wird. Es ist zu beachten, dass, wenn der DAC 118 unter Verwendung von Sigma-Delta-Techniken implementiert wird, ein zusätzlicher Tiefpassrauschformungsfilter erforderlich ist, um das in das Frequenzspektrum eingeführte Quantisierungsrauschen herauszufiltern. Der Bandpassfilter 122 stellt dann ein zusätzliches Filtern für solche Frequenzen zur Verfügung, die außerhalb des Bereiches von 138 kHz bis 276 kHz liegen.
Es ist zu beachten, dass aufgrund des Vorkommens einer ISDN-Signalquelle, die an die verdrillte Verbindung 18 angeschlossen ist, ein zusätzliches Signal mit einer signifikanten Leistungsdichte zwischen 0 und 80 Hz auf der verdrillten Verbindung 18 vorhanden ist. Aufgrund des Einflusses des Senders 100 überlappen sich diese beiden Frequenzspektren jedoch nicht. Somit ist der Sender 100 in der Lage, ein ADSL-Aufwärtssignal über eine gemeinsame Telefonleitung gleichzeitig mit einer ISDN-Signalquelle ohne eine Störung zu übertragen. Es ist zu beachten, dass, zusätzlich zu einer Gewährung des gleichzeitigen Betriebs einer ISDN-Signalquelle auf der verdrillten Verbindung 18, der Sender 100 in der Lage ist, gleichzeitig mit jeder beliebigen anderen Signalquelle zu arbeiten, die nur über einen Frequenzinhalt unter 138 kHz verfügt.
6 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen zweiten ADSL-Sender 130 zur Verwendung in dem Kommunikationssystem 30 von 3 dar. Wie in dem Sender 100, umfasst der Sender 130 den DSP 11, die IFFT 106, den Interpolator 110, den DAC 118 und den Bandpassfilter 122, die alle mit den selben Bezugszeichen bezeichnet werden und genauso arbeiten, wie die entsprechenden Komponenten in 4.
Der Sender 130 unterscheidet sich von dem Sender 100 jedoch dadurch, dass er einen Tiefpassfilter 132 und einen Multiplizierer 135 umfasst. Der Tiefpassfilter 132 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 112 angeschlossen ist, und eine Ausgabe 134. Der Tiefpassfilter 132 schwächt Frequenzen über 138 kHz ab, sodass über 218 kHz keine signifikante Signalenergie passiert wird. Der Multiplizierer 135 verfügt über einen ersten Eingang, der an die Ausgabe 134 angeschlossen ist, einen zweiten Eingang zum Empfangen eines mit XING SIGNAL" bezeichneten Signals und eine Ausgabe 136. Das Mischsignal ist ein sinusförmiges Signal mit einer Frequenz von 276 kHz. Da das Ausgangssignal 134 ein digitales Signal ist, kann das MIXING SIGNAL als ein digitales sinusförmiges Signal dargestellt werden, das über Werte verfügt, die zwischen +1 und –1 wechseln. Der DAC 118 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 136 angeschlossen ist, und wandelt sie in eine analoge Darstellung, die dem Bandpassfilter 122 als ein Ausgangssignal 138 zur Verfügung gestellt wird. Der Bandpassfilter 122 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 138 angeschlossen ist, und führt ein Bandpassfiltern durch, wie für den Sender 100 von 4 beschrieben. Wie vorher, ist zu beachten, dass, wenn der DAC 118 unter Verwendung von Sigma-Delta-Techniken implementiert wird, er außerdem einen Tiefpassquantisierungsrauschfilter umfasst. Der Sender 130 stellt einen alternativen Weg dar, die Funktionalität des Senders 100 zu implementieren. Wie der Sender 100, gestattet der Sender 130 dem DSP 11 außerdem, im Wesentlichen unverändert zu bleiben.
7 stellt eine graphische Darstellung der Frequenzinhalte von Signalen dar, die in dem Sender 130 von 6 geleitet werden. Es wird nun auf 7 in Verbindung mit 6 Bezug genommen, dabei ist zu beachten, dass die Signale 108 und 112 mit den entsprechenden Signalen von 5 identisch sind. Das Ausgangssignal 134 verfügt über eine signifikante Leistungsdichte zwischen 0 und 138 kHz, aufgrund des Tiefpassfilters 132 jedoch über eine abgeschwächte Leistungsdichte zwischen 138 kHz und 276 kHz. Der Multiplizierer 135 spiegelt die Leistungsdichte des Ausgangssignals 134 um die Frequenz von 138 kHz, sodass das Ausgangssignal 136 nur über eine signifikante Leistungsdichte zwischen 138 kHz und 276 kHz verfügt. Das Signal wird durch den Bandpassfilter 122, der, wie vorher, Frequenzen in dem Bereich von 138 kHz bis 276 kHz passiert, in dem Bereich von 0 bis 138 kHz weiter abgeschwächt. Wie vorher, ist die verdrillte Verbindung 18 in der Lage, Informationen einer ISDN-Signalquelle zu passieren, die über eine signifikante Leistung in dem Bereich zwischen 0 und 80 kHz verfügen.
8 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen dritten ADSL-Sender 140 zur Verwendung in dem Kommunikationssystem 30 von 3 dar. Wie vorher, werden gemeinsame Elemente mit den selben Bezugszeichen bezeichnet. Der Sender 140 umfasst im Allgemeinen den DSP 11, die IFFT 106, den Interpolator 110, einen DAC 142 und einen Bandpassfilter 144. Der DAC 11, die IFFT 106 und der Interpolator 110 arbeiten, wie mit Bezug auf 4 und 6 beschrieben, und werden nicht weiter diskutiert. Der DAC 142 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 112 angeschlossen ist, und eine Ausgabe 143. Es ist zu beachten, dass der DAC 142 in der selben Art und Weise arbeiten kann, wie der DAC 118 von 4 und 6. Der DAC 142 ist jedoch direkt an die Ausgabe 112 angeschlossen, ohne den Bedarf an einen Hochpassfilter 114, wie in dem Sender 100, oder einen Tiefpassfilter 132, wie in dem Sender 130. Der Bandpassfilter 144 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 143 angeschlossen ist, und eine Ausgabe, die durch ein Übertragungsleitungshybrid, in 8 nicht gezeigt, an die verdrillte Verbindung 18 angeschlossen ist. Der Sender 140 unterscheidet sich von dem Sender 100 dadurch, dass der Bandpassfilter 144 nur verwendet wird, um den Frequenzinhalt unter 138 kHz abzuschwächen.
9 stellt eine graphische Darstellung des Frequenzinhaltes von Signalen dar, die in dem Sender 140 von 8 geleitet werden. Es wird nun auf 9 in Verbindung mit 8 Bezug genommen, darin verfügt das Signal 108 über eine signifikante Energie in dem Bereich von 0 bis 138 kHz und, wie vorher, das Ausgangssignal 112 ebenso über eine Energie zwischen 138 kHz und 276 kHz. Es ist zu beachten, dass der DAC 142 alle diese Frequenzen passiert, weil jeder beliebige Rauschformungsquantisierungsfilter Signale nur über 276 kHz abschwächt. Der Bandpassfilter 144 schwächt die Energie in dem Signal in dem Bereich von 0 bis 138 kHz jedoch ab. Es ist zu beachten, dass, weil der Bandpassfilter 144 verwendet wird, um eine signifikante Energie zwischen 0 und 138 kHz zu filtern, was für die Bandpassfilter 122 in 4 und 6 nicht erforderlich war, eine schärfere Abschaltungsreaktion erforderlich ist. Somit muss der Bandpassfilter 144 mit einem Filter von höherer Qualität als der Bandpassfilter 122 implementiert werden.
10 stellt, in Form eines Blockdiagramms, einen vierten ADSL-Sender 150 zur Verwendung in dem Kommunikationssystem 30 von 3 dar. Wie vorher, ähnelt der DSP 11 den DSPs, die in den Sendern 100, 130 und 140 verwendet werden. Der Sender 150 umfasst jedoch eine modifizierte IFFT 152, die an das Ausgangssignal 104 angeschlossen ist. Die modifizierte IFFT 152 wandelt die 32 komplexen ADSL-Symbole in eine entsprechende Zeitdomänendarstellung, die auf einer Ausgabe 153 zur Verfügung gestellt werden, aber bei einer höheren Datenrate von 552 kW/s. In dem dargestellten Beispiel wird die modifizierte IFFT 152 als eine 64-Eingang-IFFT implementiert, in der die 32 komplexen Eingänge, die 0 bis 138 kHz entsprechen, mit null Energie eingegeben werden. Es ist zu beachten, dass diese modifizierte IFFT dadurch vereinfacht werden kann, dass solche Berechnungen, von denen vorzeitig bekannt ist, dass sie Null ergeben, nicht durchgeführt werden. Der DAC 154 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 153 angeschlossen ist, und eine Ausgabe 156. Der Bandpassfilter 158 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 156 angeschlossen ist, und eine Ausgabe, die durch einen Übertra gungsleitungshybrid, in 10 nicht gezeigt, an die verdrillte Verbindung 18 angeschlossen ist.
11 stellt eine graphische Darstellung der Frequenzinhalte von Signalen dar, die in dem Sender 150 von 10 geleitet werden. Es wird nun auf 11 in Verbindung mit 10 Bezug genommen, darin stellt die modifizierte IFFT 152, aufgrund des Eingebens von nullwertigen Symbolen in dem Bereich von 0 bis 138 kHz, das Ausgangssignal 153 ohne eine signifikante Energie zwischen 0 und 138 kHz zur Verfügung. Der Frequenzinhalt zwischen 138 und 276 kHz stellt die auf der Ausgabe 104 bereitgestellten Symbole dar. Der DAC 154 bewahrt den Frequenzinhalt der Ausgabe 153 auf der Ausgabe 156 und verfügt, wie vorher, wenn er als ein Sigma-Delta-DAC implementiert ist, über ein Tiefpassquantisierungsrauschformungsfilter mit einer Abschaltungsfrequenz über 276 kHz. Der Bandpassfilter 158 passiert Frequenzen in dem Bereich von 138 kHz bis 276 kHz und gestattet somit, dass ein 0 bis 80 kHz-ISDN-Signal gleichzeitig auf der verdrillten Verbindung 18 geleitet werden kann.
12 stellt, in Form eines Blockdiagramms, ein Beispiel des ADSL-Empfängers 200 zur Verwendung in dem ADSL-Transceiver 40 des ADSL-Systems 30 von 3 dar. Der Empfänger 200 umfasst den Bandpassfilter 201, den Analog-Digital-Wandler 203, den Dezimator 205, die schnelle Fourier-Transformation 210 und den Digitalsignalprozessor 212. Der Dezimator 205 umfasst den ISDN-Hochpassfilter 206 und den Abwärtsabtaster 208. Der Bandpassfilter 201 verfügt über einen Eingang, der an die verdrillte Verbindung 18 zum Empfangen eines Aufwärtssignals angeschlossen ist, und eine Ausgabe 202 zum Bereitstellen eines bandpassgefilterten Signals. Der Analog-Digital-Wandler 203 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 202 zum Empfangen des bandpassgefilterten Signals angeschlossen ist, und eine Ausgabe 204. Der ISDN-Hochpassfilter 206 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 204 zum Empfangen des digitalen Signals anschlossen ist, und eine Ausgabe 207 zum Bereitstellen eines hochpassgefilterten digitalen Signals. Der Abwärtsabtaster 208 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 207 angeschlossen ist, und eine Ausgabe 209. Die schnelle Fourier-Transformation 210 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 209 angeschlossen ist, und eine Ausgabe 211. Der DSP 212 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 211 angeschlossen ist, und eine Ausgabe zum Bereitstellen von mit "DATA" bezeichneten digitalen Daten.
Unter Betriebsbedingungen empfangt der Empfänger 200 das modifizierte ADSL-Aufwärtssignal und das ISDN-Signal von der verdrillten Verbindung 18 und stellt decodierte digitale Daten entsprechend dem ADSL-Aufwärtssignal zur Verfügung.
13 stellt eine graphische Darstellung der spektralen Komponenten verschiedener Signale dar, die in dem Empfänger 200 von 12 geleitet werden. Die graphische Darstellung von 13 ist als Leistungsdichte auf der vertikalen Achse gegen Frequenz auf der horizontalen Achse gezeichnet. Jede graphische Darstellung ist mit einem Bezugszeichen, entsprechend einer Eingabe oder einer Ausgabe des Empfängers 200 mit dem selben Bezugszeichen, bezeichnet. Außerdem beginnt jede graphische Darstellung bei einer Basisleistungsdichte, die mit "p" bezeichnet wird. Die graphischen Darstellungen dienen nur darstellerischen Zwecken und sind nicht maßstabsgetreu. In den 13, 15, 17 und 19 stellen die kreuzschraffierten Bereiche in jeder der graphischen Darstellungen ein ISDN-Signal als Leistungsdichte gegen Frequenz dar.
Der Betrieb des Empfängers 200 wird mit Bezug auf 12 und 13 diskutiert. Wie oben diskutiert, besetzen die ISDN-Frequenzen typischerweise den Bereich von 0 bis 80 kHz. Obwohl sich der überwiegende Teil des Frequenzinhaltes des ISDN-Signals in einem Frequenzband bis hinauf zu 80 kHz befindet, gibt es eine ISDN-Restenergie, die sich in einem Frequenzband von 80 kHz bis ungefähr 138 kHz befindet (in 13 dargestellt). Das durch den Empfänger 200 empfangene modifizierte ADSL-Signal verfügt über einen Frequenzinhalt, der den Bereich von 138 kHz bis 276 kHz besetzt, wie durch einen der oben dargestellten beispielhaften Sender übertragen. Der Empfänger 200 wandelt das modifizierte ADSL-Aufwärtssignal von der verdrillten Verbindung 18 in ein Standard-ADSL-Signal zurück. Dies gestattet es dem DSP 212, über keine signifikanten Änderungen gegenüber dem DSP 25 nach dem Stand der Technik von 2 zu verfügen, wodurch die Kosten und die Komplexität einer Implementierung des Empfängers 200 verringert werden.
Der Bandpassfilter 201 bandpassfiltert die von der verdrillten Verbindung 18 empfangenen analogen Signale, um das ISDN-Signal abzuschwächen und dem ADSL-Signal zu erlauben, zu dem Analog-Digital-Wandler 203 durchzupassieren. Es ist zu beachten, dass das ISDN-Signal in anderen Ausführungsformen durch ein anderes Signal ersetzt werden kann, das mit einem anderen Standard konform ist, wie zum Beispiel den in Europa vorkommenden Gebührenerfassungstönen, oder POTS in den Vereinigten Staaten. Es ist außerdem zu beachten, dass, aus Gründen der Klarheit und Einfachheit, die Leistungsdichtekurven, die in 13, 15, 17 und 19 für alle die digitalen Signale gezeigt werden, nur Frequenzen bis hinauf zu der Hälfte der Abtastrate zeigen.
Der Analog-Digital-Wandler 203 ist an die Ausgabe 204 gekoppelt und stellt eine Mehrzahl von digitalen Signalen zur Verfügung, die das analoge ADSL-Signal auf der Ausgabe 202 darstellen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Analog-Digital-Wandler 203 ein konventioneller Sigma-Delta-Wandler. Der ISDN-Hochpassfilter 206 und der Dezimator 205 filtern das auf der Ausgabe 207 zur Verfügung gestellte ISDN-Signal weiter. Die Datenraten bei den Ausgaben 204 und 207 betragen 552 kW/s. Der Abwärtsabtaster 208 ist ein konventioneller Abwärtsabtaster und ist an die Ausgabe 207 gekoppelt. Der Abwärtsabtaster 208 verschiebt, oder abwärtsabtastet, das ADSL-Signal zum Basisband zurück, zwischen ungefähr 0 bis 138 kHz, wie in 13 bei dem Bezugszeichen 209 dargestellt. Gleichzeitig wandelt der Abwärtsabtaster 208 die Datenrate von 552 kW/s zu 276 kW/s. Es ist zu beachten, dass, in der dargestellten Ausführungsform, der Abwärtsabtaster 208 mit einem Faktor von Zwei abwärtsabtastet. In anderen Ausführungsformen kann das Abwärtsabtasten jedoch unter Verwendung eines anderen Faktors durchgeführt werden.
In 13 wird für die Ausgabe 207 und die Ausgabe 209 die restliche Leistungsdichte von dem ISDN-Signal dargestellt. Eine beliebige restliche Leistungsdichte wird als Rauschen erkannt und verursacht eine ungewollte Störung des ADSL-Signals. Daher ist es für den ISDN-Hochpassfilter 206 wichtig, den größten Teil des ISDN-Signals zu entfernen, oder abzuschwächen. Es ist zu beachten, dass zusätzliche Hardware und/oder Software, wie zum Beispiel Entzerrer, Echolöscher, und so weiter, in der Datenreihe vor der FFT angeordnet sind (in 12, 14, 16 und 18 nicht gezeigt). Die zusätzliche Hardware oder Software ist jedoch zum Zweck einer Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht relevant.
Die FFT 210 empfängt die Signale von dem Abwärtsabtaster 208 und wandelt die Signale von dem Abwärtsabtaster 208 bei der Ausgabe 209 von der Zeitdomäne zu der Frequenzdomäne. Der DSP 212 empfängt die Frequenzdomänensignale von der FFT 210 und decodiert die Signale weiter, um als "OUTPUT DATA" bezeichnete digitale Ausgangsdaten zur Verwendung durch die Kommunikationsvorrichtungen, wie zum Beispiel den in 3 dargestellten Videoserver 58, zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich zur Gewährleistung des gleichzeitigen Betriebs einer ISDN-Signalquelle auf der verdrillten Verbindung 18, ist der Empfänger 200 in der Lage, gleichzeitig mit einer beliebigen anderen Signalquelle zu arbeiten, die nur über einen Frequenzinhalt unter 138 kHz verfügt.
14 stellt, in Form eines Blockdiagramms, ein Beispiel dar, das für ein Verständnis der Erfindung eines Empfängers 220 nützlich ist. Der Empfänger 220 umfasst den Bandpassfilter 221, den Analog-Digital-Wandler 223, den Multiplizierer 225, den Dezimator 227, die FFT 232 und den DSP 233. Der Bandpassfilter 221 verfügt über einen Eingang, der an die verdrillte Verbindung 18 gekoppelt ist, und eine mit 222 bezeichneten Ausgabe. Der Analog-Digital-Wandler 223 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 222 gekoppelt ist, und eine mit 224 bezeichnete Ausgabe. Der Multiplizierer 225 verfügt über einen ersten Eingang, der an die Ausgabe 224 gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang zum Empfangen eines Mischungssignals. In einem besonderen Beispiel ist das Mischungssignal eine Sinuswelle mit einer Frequenz von 276 kHz. Der Multiplizierer 225 verfügt über eine mit 226 bezeichnete Ausgabe. Der Dezimator 227 umfasst den Tiefpassfilter 228 und den Abwärtsabtaster 229. Der Tiefpassfilter 228 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 226 gekoppelt ist, und eine mit 230 bezeichnete Ausgabe. Der Abwärtsabtaster 229 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 230 gekoppelt ist, und eine mit 231 bezeichnete Ausgabe. Die FFT 232 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 231 gekoppelt ist, und eine Ausgabe. Der DSP 233 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe der FFT 232 gekoppelt ist, und mit OUTPUT DATA bezeichnete digitale Ausgangsdaten.
15 stellt eine graphische Darstellung des Frequenzinhaltes von verschiedenen Signalen dar, die in dem Empfänger 220 geleitet werden. Der Betrieb des Empfängers 220 wird in Verbindung mit 14 und 15 diskutiert. Unter Betriebsbedingungen empfängt der Bandpassfilter 221 ISDN-Signale und modifizierte ADSL-Aufwärtssignale von der verdrillten Verbindung 18. Der Bandpassfilter 221 schwächt die ISDN-Signale ab und passiert die ADSL-Signale, wie in 15 für die graphische Darstellung der Ausgabe 222 gezeigt. Die bandpassgefilterten Signale werden dem Analog-Digital-Wandler 223 zur Verfügung gestellt. Der Analog-Digital-Wandler 223 stellt dem ersten Eingang des Multiplizierers 225 eine digitale Darstellung der bandpassgefilterten Signale zur Verfügung. Der Multiplizierer 225 faltet das ADSL-Signal von dem Frequenzband von 138 kHz bis 276 kHz in einen Frequenzbereich von 0 bis 138 kHz, wie in 13 für die Ausgabe 226 dargestellt. Gleichzeitig mit dem Falten des ADSL-Signals wird das ISDN-Signal in einen höheren Frequenzbereich von 138 kHz bis 276 kHz verschoben. Der Tiefpassfilter 228 schwächt das ISDN-Signal weiter ab und passiert das abgeschwächte ISDN-Signal und das ADSL-Signal zu dem Abwärtsabtaster 229, wie in der graphischen Darstellung für die Ausgabe 230 in 15 dargestellt. Der Abwärtsabtaster 229 des Dezimators 227 empfängt das tiefpassgefilterte Signal bei einer Datenrate von 552 kW/s und stellt ein dezimiertes, oder abwärtsabgetastetes, Signal bei einer Rate von 276 kW/s zur Verfügung, wie in der graphischen Darstellung für die Ausgabe 231 gezeigt. Gleichzeitig wird die restliche Leistungsdichte von dem Frequenzband von 138 kHz bis 276 kHz zu dem Frequenzband von 0 kHz bis 138 kHz herunter verschoben. Das herunter verschobene ISDN-Restsignal wird als Rauschen auf dem ADSL-Signal wahrgenommen, wie in der graphischen Darstellung für die Ausgabe 231 gezeigt. Somit bestimmt die Gesamtabschwächung, die durch den Bandpassfilter 221 und den Tiefpassfilter 228 zur Verfügung gestellt wird, die Leistungsdichte des unerwünschten ISDN-Restsignals. Je niedriger die Leistungsdichte des ISDN-Restsignals, um so besser die Gesamtqualität des ADSL-Basisbandsignals.
Die FFT 232 führt eine Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Wandlung der von der Ausgabe 231 empfangenen Signale durch und stellt dem DSP 233 die Frequenzdomänensignale zur Verfügung. Der DSP 233 decodiert die ADSL-Signale weiter und stellt an das Kommunikationssystem 30 gekoppelten Kommunikationsvorrichtungen mit OUTPUT DATA bezeichnete digitale Ausgangsdaten zur Verfügung.
Der Empfänger 220 stellt im Wesentlichen die selbe Ausgabe wie der in 12 gezeigte Empfänger 200 zur Verfügung. In dem Empfänger 220 werden jedoch ein Tiefpassfilter und ein Mischer anstelle des ISDN-Hochpassfilters 206 verwendet. Dies gewährleistet das selbe Ergebnis unter Verwendung einer etwas unterschiedlichen Hardware und/oder Software. Es ist zu beachten, dass in einem besonderen Beispiel eine Kombination von Hardware und Software verwendet wird. In anderen Beispielen kann das Filtern und Abwärtsabtasten jedoch in einer Hardware, Software, oder einer Kombination von beiden vorgenommen werden.
16 stellt, in Form eines Blockdiagramms, den Empfänger 240 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in dem System von 3 dar. Der Empfänger 240 umfasst den Bandpassfilter 241, den Analog-Digital-Wandler 243, den Hochpassfilter 245, die modifizierte FFT 247 und den DSP 248. Der Bandpassfilter 241 verfügt über einen Eingang, der an die verdrillte Verbindung 18 zum gleichzeitigen Empfangen des ISDN-Signals und des modifizierten ADSL-Aufwärtssignals gekoppelt ist. Der Bandpassfilter 241 verfügt außerdem über eine mit 242 bezeichnete Ausgabe. Der Analog-Digital-Wandler 243 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 242 gekoppelt ist, und eine Mehrzahl von mit 244 bezeichneten Ausgaben zum Bereitstellen eines digitalen Signals, das das Signal bei der Ausgabe 242 darstellt. Der Hochpassfilter 245 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 244 gekoppelt ist, und eine mit 246 bezeichnete Ausgabe. Die modifizierte FFT 247 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe des Hochpassfilters 245 gekoppelt ist, und eine Ausgabe. Der DSP 248 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe der modifizierten FFT 247 gekoppelt ist, und eine mit OUTPUT DATA bezeichnete Ausgabe.
17 stellt eine graphische Darstellung des Frequenzinhaltes von verschiedenen Signalen dar, die in dem Empfänger 240 geleitet werden. Der Betrieb des Empfängers 240 wird mit Bezug sowohl auf 16, als auch 17, diskutiert. Unter Betriebsbedingungen bandpassfiltert der Bandpassfilter 241 das von der verdrillten Verbindung 18 empfangene ISDN-Signal, oder schwächt es ab, und passiert das ADSL-Aufwärtssignal, das über einem Frequenzinhalt von zwischen 138 kHz und 276 kHz verfügt. Die bandpassgefilterten Signale werden der Ausgabe 242 zur Verfügung gestellt, wie in 17 dargestellt. Die Ausgabe 244 umfasst die digitale Darstellung des ADSL-Signals und stellt es dem Hochpassfilter 245 bei einer Datenrate von 552 kW/s zur Verfügung. Der Hochpassfilter 245 schwächt die ISDN-Signale weiter ab und passiert die ADSL-Signale bei der selben Datenrate von 552 kW/s.
Die modifizierte FFT 247 arbeitet, um Signale auf der Ausgabe 246 von der Zeitdomäne in die Frequenzdomäne zu wandeln. Die in 16 gezeigte modifizierte FFT 247 wird von der FFT 210, der FFT 257 und der FFT 232 dadurch modifiziert, dass die modifizierte FFT 247 Daten bei der doppelten 276 kW/s-Rate, oder 552 kW/s, empfangen. Die modifizierte FFT 247 gibt nur bei einer Datenrate von 276 kW/s aus. Dies wird durch ein "Beschneiden" der Ausgaben der FFT 247 erreicht. In Wirklichkeit ist die modifizierte FFT 247 im Wesentlichen eine 552 kW/s-Ausgaben-FFT, die optimiert ist, um nur über eine 276 kW/s-Ausgangsdatenrate zu verfügen. Solche Ausgaben werden außerdem neu angeordnet, sodass die Ausgabe von der FFT 247 mit der Ausgabe von den FFTs 210, 232 und 257 übereinstimmt. Es ist zu beachten, dass der Empfänger 240 in 16 ein Neuanordnen und Beschneiden unter Verwendung der modifizierten FFT 247 durchführt. Das Neuanordnen wird in 15 durch ein Umkehren der Steigung des Oberteils des ADSL-Signals dargestellt. Es ist zu beachten, dass in anderen Ausführungsformen und Beispielen das Neuanordnen in einem DSP, anstatt der FFT, durchgeführt werden kann. Die von der modifizierten FFT 247 ausgegebenen Signale werden dem DSP 248 zur Verfügung gestellt. Der DSP 248 decodiert das ADSL-Aufwärtssignal weiter, um mit OUTPUT DATA bezeichnete digitale Ausgangsdatensignale zur Verfügung zu stellen. Im Gegen satz zu dem in 12 gezeigten Beispiel und dem in 14 gezeigten Beispiel, stellt der Empfänger 240 die Abwärtsabtastfunktion in dem modifizierten FFT-Block zur Verfügung, anstatt getrennte Dezimatoren mit Abwärtsabtastern zu verwenden. Wie oben beschreiben, erscheint das ISDN-Restsignal als Rauschen auf dem ADSL-Signal nach der Ausgabe der modifizierten FFT 247 (in 17 nicht gezeigt).
18 stellt, in Form eines Blockdiagramms, ein Beispiel dar, das für ein Verständnis der Erfindung des Empfängers 250 zur Verwendung in dem System von 3 nützlich ist.
Der Empfänger 250 umfasst den Bandpassfilter 251, den Analog-Digital-Wandler 253, den Abwärtsabtaster 255, die FFT 257 und den DSP 258. Der Bandpassfilter 251 verfügt über einen Eingang, der an die verdrillte Verbindung 18 gekoppelt ist, und eine mit 252 bezeichnete Ausgabe. Der Analog-Digital-Wandler 253 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 252 gekoppelt ist, und eine Mehrzahl von Ausgaben 254 zum Bereitstellen einer digitalen Darstellung des ADSL-Signals von der verdrillten Verbindung 18. Der Abwärtsabtaster 255 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 254 gekoppelt ist, und eine Ausgabe 256. Die FFT 257 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe 256 gekoppelt ist, und eine Ausgabe. Der DSP 258 verfügt über einen Eingang, der an die Ausgabe der FFT 257 gekoppelt ist, und eine Ausgabe zum Bereitstellen von mit "OUTPUT DATA" bezeichneten digitalen Ausgangsdaten.
19 stellt eine graphische Darstellung der Frequenzinhalte von verschiedenen Signalen dar, die in dem Empfänger 250 von 18 geleitet werden. Unter Betriebsbedingungen empfängt der Bandpassfilter 251 sowohl ISDN-Signale, als auch die modifizierten ADSL-Aufwärtssignale, von der verdrillten Verbindung 18 und bandpassfiltert die ISDN-Signale, oder schwächt sie ab, während er die ADSL-Signale zu der Ausgabe 252 passiert. Der Analog-Digital-Wandler 253 empfangt die bandpassgefilterten Signale und stellt dem Abwärtsabtaster 255 digitale Signale zur Verfügung. Die Datenrate des Analog-Digital-Wandlers 253 liegt über der höchsten Frequenz des ADSL-Aufwärtssignals. Die Ausgabe 252 wird in 19 mit dem Bezugszeichen 252 dargestellt. Die Ausgabe 254 von dem Analog-Digital-Wandler wird in 19 dargestellt und verfügt über eine Abtastrate von 552 kW/s zu dem Eingang des Abwärtsabtasters 255. Der Abwärtsabtaster 255 stellt der Ausgabe 256 dezimierte, oder abwärtsabgetastete, ADSL-Signale zur Verfügung, die von 138 kHz bis 276 kHz zu einem Frequenzband von 0 bis 138 kHz verschoben sind. Wie oben diskutiert, erscheinen die abgeschwächten Signale, oder ISDN-Restsignale, als Rauschen. Der Abwärtsabtaster 255 wandelt die Datenrate des Signals bei der Ausgabe 254 von 552 kW/s in eine Datenrate von 276 kW/s und stellt das abwärtsabgetastete Signal bei der Ausgabe 256 zur Verfügung.
Die FFT 257 ist im Wesentlichen die selbe wie die FFT 210 und die FFT 232. Die FFT 257 stellt Signale bei einer Datenrate von 276 kW/s zur Verfügung. Der DSP 258 decodiert die Ausgabe der FFT 257 weiter und stellt digitale Ausgangsdaten zur Verfügung, die das modifizierte ADSL-Aufwärtssignal darstellen.
Im Gegensatz zu den oben in 12, 14 und 16 dargestellten Empfängern, die Filter sowohl in der digitalen Domäne, als auch der analogen Domäne, umfassen, muss der Bandpassfilter 251 das gesamte Filtern der ISDN-Signale in dem Empfänger 250 in der analogen Domäne durchführen. Ein Durchführen des gesamten Filterns und der gesamten Abschwächung in der analogen Domäne hat den Nachteil, teurer als die oben dargestellten Ausführungsformen und Beispiele zu sein. Jedoch eliminiert der Bandpassfilter 251, durch ein Abschwächen und Bandpassfiltern des ISDN-Signals in der analogen Domäne, den Bedarf an einem digitalen Filtern, wodurch ein kostengünstigerer digitaler Prozessor zugelassen wird, da weniger Operationen für eine Verarbeitung des digitalen Signals erforderlich sind.
Es ist zu beachten, dass, obwohl der in den verschiedenen Senderbeispielen dargestellte Interpolator sein Eingangssignal um einen Faktor von Zwei interpoliert, was in einer digitalen Logikschaltung leicht erreicht werden kann, ebenso ein anderer Interpolationsfaktor verwendet werden kann. Außerdem kann ein Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung auch mit einer anderen, nicht ISDN-Signalquelle, verwendet werden, wie zum Beispiel Europäischen Gebührenermittlungstönen, POTS-Transceivern, oder jeder anderen Quelle einer niederfrequenten Signalenergie.

Claims

ADSL-Empfänger (240) zum Empfangen eines frequenzverschobenen analogen Aufwärts-ADSL-Signals in einem ersten Frequenzband und eines ISDN-Signals in einem zweiten Frequenzband, wobei das erste Frequenzband das zweite Frequenzband nicht überlappt und das frequenzverschobene analoge Aufwärts-ADSL-Signal von seinem ursprünglichen Spektralband verschoben ist, wobei sein ursprüngliches Spektralband ein Frequenzband ist, das das zweite Frequenzband überlappt, wobei der ADSL-Empfänger umfasst: ein Bandpassfilter (241), der über einen Eingang zum Empfangen sowohl des frequenzverschobenen analogen Aufwärts-ADSL-Signals in dem ersten Frequenzband, als auch des ISDN-Signals in dem zweiten Frequenzband, und einen Ausgang verfügt, wobei das Bandpassfilter einem Abschwächen des ISDN-Signals dient; einen Analog-Digital-Wandler (243), der über einen Eingang, der an den Ausgang des Bandpassfilters (241) gekoppelt ist, und einen Ausgang zum Bereitstellen eines digitalen Signals verfügt, das das frequenzverschobene analoge Aufwärts-ADSL-Signal darstellt; ein Hochpassfilter (245), das das ISDN-Signal weiter abschwächt, der über einen Eingang, der an den Ausgang des Ana log-Digital-Wandlers (243) gekoppelt ist, und einen Ausgang zum Bereitstellen eines gefilterten digitalen Signals verfügt; einen Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Wandler (247), der über einen Eingang verfügt, der an den Ausgang des Hochpassfilters (245) gekoppelt ist, zum Empfangen des gefilterten digitalen Signals, wobei der Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Wandler (247) eine schnelle Fourier-Transformation und einen Ausgang umfasst, wobei die Ausgaben der schnellen Fourier-Transformation beschnitten und neu geordnet werden, um so das frequenzverschobene analoge Aufwärts-ADSL-Signal in sein ursprüngliches Spektralband zurückzuverschieben; einen Digitalsignalprozessor (248), der über einen Eingang, der an den Ausgang des Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Wandlers (247) gekoppelt ist, und einen Ausgang zum Bereitstellen von decodierten digitalen Daten verfügt.
ADSL-Empfänger (240) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Frequenzband von 138 kHz bis 276 kHz reicht.
ADSL-Empfänger (240) gemäß Anspruch 1, wobei der Analog-Digital-Wandler (243) eine Wortrate von 276 Kilowörtern pro Sekunde erzeugt.
Verfahren zum Empfangen eines frequenzverschobenen analogen Aufwärts-ADSL-Signals in einem ersten Frequenzband und eines ISDN-Signals in einem zweiten Frequenzband, wobei das erste Frequenzband das zweite Frequenzband nicht überlappt und das frequenzverschobene analoge Aufwärts-ADSL-Signal von seinem ursprünglichen Spektralband verschoben ist, wobei sein ursprüngliches Spektralband ein Frequenzband ist, das das zweite Frequenzband überlappt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bandpassfiltern des Aufwärts-ADSL-Signals, um ein gefiltertes analoges Aufwärts-ADSL-Signal zur Verfügung zu stellen, unter Verwendung eines Bandpassfilters (241), der über einen Eingang zum Empfangen sowohl des frequenzverschobenen analogen Aufwärts-ADSL-Signals in dem ersten Frequenzband, als auch des ISDN-Signals in dem zweiten Frequenzband, und einen Ausgang verfügt, wobei das Bandpassfilter einem Abschwächen des ISDN-Signals dient, verfügt; Wandeln des gefilterten analogen Aufwärts-ADSL-Signals in ein digitales Datensignal, das das frequenzverschobene Aufwärts-ADSL-Signal darstellt; Hochpassfiltern des digitalen Datensignals unter Verwendung eines Hochpassfilters (206), das das ISDN-Signal weiter abschwächt, um ein gefiltertes digitales Datensignal zu erzeugen; Verwenden eines Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Wandlers, der eine schnelle Fourier-Transformation umfasst, wobei die Ausgaben der schnellen Fourier-Transformation beschnitten und neu geordnet sind, um so das frequenzverschobene analoge Aufwärts-ADSL-Signal in sein ursprüngliches Spektralband zurückzuverschieben; und Decodieren der Ausgabe des Zeitdomäne-Frequenzdomäne-Wandlers, um ein decodiertes digitales Datensignal zu erzeugen.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das erste Frequenzband von 138 kHz bis 276 kHz reicht.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der Schritt eines Wandels des gefilterten analogen Aufwärts-ADSL-Signals in ein digitales Datensignal, das das frequenzverschobene analoge Aufwärts-ADSL-Signal darstellt, eine Wortrate von 276 Kilowörtern pro Sekunde erzeugt.