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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf digitale Teilnehmeranschlussleitungs-
bzw. Digital-Subscriber-Line-(DSL)-Übertragungssysteme basierend
auf diskreten Multitönen
(DMT = discrete multitone), die eine Hochgeschwindigkeitskommunikation
auf einem verdrillten Paar von Telefonleitungen erlauben. Die Erfindung
bezieht sich im Speziellen auf ein VDSL-System (VDSL = very high
speed DSL) das mit verschiedenen existierenden oder zukünftigen
Standards verwendet werden kann.
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Diskussion
der verwandten Technik
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1 zeigt
das Spektrum eines Signals gesendet gemäß den ADSL- und ADSL-Lite-(asymmetrisches
DSL)-Standards. Der ADSL-Standard verwendet Quadraturamplitudenmodulation
(QAM) auf jedem der 256 Töne,
wobei die Töne
gleichmäßig beabstandet
sind durch 4,3125 kHz. Somit, wie gezeigt, hat der letzte Ton eine
Frequenz von 1,104 MHz. Der ADSL-Lite-Standard verwendet nur die
ersten 128 Töne.
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Wie
gezeigt bleibt eine Lücke
zu Beginn des Spektrums für "plain old telephone
services" (POTS) bzw. "herkömmliche
Telefondienste" zurück.
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Gemäß den ADSL-Standards
werden die meisten Töne
für den
Empfang verwendet, wobei die wenigen verbleibenden Töne für die Übertragung verwendet
werden. Daher der Ausdruck "asymmetrisches
DSL".
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Momentane
VDSL-Standardisierungsvorschläge
berücksichtigen
die Verwendung von Frequenzen von bis zu 11,04 MHz.
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2 zeigt
das Spektrum eines Signals gesendet mit einem herkömmlichen
VDSL-Zeitdomänduplexing-(TDD)-System,
wie es beschrieben ist in "VDSL Alliance
SDMT VDSL Draft Standard Proposal", ETSI STC/TM6, 973T13R0, Lannion, Frankreich,
29. September–3.
Oktober, 1997. Das System verwendet 256 oder 512 Töne, jeweils
beabstandet durch 43 oder 21,5 kHz. Der letzte Ton hat eine Frequenz
von 11,04 MHz. Alle Töne
werden verwendet für
dieselbe Übertragungsrichtung
zu einem Zeitpunkt, wobei die Übertragungsrichtung
bei jedem zweiten gesendeten Symbol umgeschaltet wird.
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US-A-5673290
beschreibt ein diskretes Multitonübertragungsschema, in dem codierte
Daten auf ein diskretes Multitonsignal mit einer Gesamtbandbreite
von mindestens 1,6 MHz moduliert werden.
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EP-A-0795984
beschreibt unter anderem einen ADSL-Empfänger, der ein upstream-modifiziertes
ADSL-Signal und ein ISDN-Signal von einem entfernten Endgerät auf einer
verdrillten Kupferleitung empfängt.
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3 zeigt
das Spektrum eines Signals gesendet von einem herkömmlichen
VDSL-"Zipper"-System, wie es gemäß der Patentanmeldung WO
97/06619 offenbart ist. Es verwendet 2048 Töne beabstandet durch 5,375
kHz. Der letzte Ton hat ebenfalls eine Frequenz von 11,04 MHz. In
diesem System werden die Töne,
die für
die Übertragung
für den
Empfang verwendet werden, dynamisch ausgewählt um Nahendübersprechen
und Fernendechos auszulöschen.
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4 zeigt
sehr schematisch ein DSL-Übertragungssystem
an einem Ende einer Telefonleitung 10. Eine inverse schnelle
Fourier-Transformationsschaltung
(IFFT = inverse fast Fourier transform) 12 empfängt N Komplexfrequenzdomänkoeffizienten, wobei
N die Anzahl von Tönen
ist, die durch das System verwendet werden, d.h. 128 oder 256 für die ADSL-Standards, 256 oder
512 für
das VDSL-TDD-System und 2048 für
das VDSL-Zipper-System.
Die IFFT-Schaltung 12 generiert für jeden Satz von N Koeffizienten
ein Zeitdomänsymbol. Ein
Symbol ist somit die Summe von N sinusförmigen Unterträgern von
unterschiedlichen Frequenzen entsprechend jeweils zu den Tönen. Die
Amplitude und Phase eines jeden Unterträgers wird bestimmt durch den
entsprechenden Frequenzdomänkoeffizienten, empfan gen
durch die IFFT-Schaltung. Die Symbole werden durch einen Digital-zu-Analog-Wandler 14 und
einen Tiefpassfilter 16 verarbeitet und dann auf Telefonleitung 10 durch
ein Hybridleitungsinterface 18 transferiert.
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Ein
zyklischer Präfix
und ein zyklischer Suffix werden zu der Symbolausgabe durch die
IFFT-Schaltung 12 bei 19 addiert. Die zyklischen
Präfixe
sind dazu bestimmt, Intersymbolinterferenz beim Fernendempfänger durch
Vorsehen einer Schutzperiode zu eliminieren, während der die Ausbreitungstransienten
auf der Leitung abklingen. Das zyklische Suffix ist bestimmt um
die Auswirkungen des Abtastens von Diskontinuitäten in den Nahendechos auszulöschen.
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Leitungsinterface 18 empfängt außerdem ankommende
Symbole von Leitung 10. Diese ankommenden Symbole werden
an eine schnelle Fourier-Transformationsschaltung 20 (fast
Fourier transform = FFT) über
einen Tiefpassfilter 22, einen Analog-zu-Digital-Wandler 24 und,
wenn nötig,
durch einen Zeitdomänequalizer 26 vorgesehen.
Das oben erwähnte
zyklische Präfix
hat, um seine Aufgabe zu erfüllen,
eine minimale Länge
unabhängig
von der Symbollänge.
In DSL-Systemen, die eine relativ geringe Anzahl von Tönen verwenden,
wie zum Beispiel ADSL und VDSL-TDD sind die gesendeten Symbole kurz,
wobei die Minimallänge
des zyklischen Präfix so
lang ist, dass es einen wesentlichen Effizienzverlust in der Datenübertragung
bewirkt. In diesem Fall wird das zyklische Präfix kürzer als nötig gewählt, und es ist die Aufgabe
des Zeitdomänequalizers 26, die
kurzen zyklischen Präfixe
in der Eliminierung der Intersymbolinterferenz zu komplementieren.
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In
DSL-Systemen, die eine große
Anzahl von Tönen
verwenden, wie zum Beispiel in dem VDSL-Zipper-System, sind die
generierten Symbole so lang, dass die zyklischen Präfixe mit
der nötigen Länge gewählt werden
können,
ohne dabei wesentlich die Effizienz der Übertragung zu beeinflussen.
In solchen Systemen wird der Zeitdomänequalizer 26 weggelassen.
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Weiterhin
ist in einem VDSL-TDD-System es eine einzelne Schaltung, die beide
Funktionen ausführt,
da die IFFT-Schaltung und die FFT-Schaltung niemals gleichzeitig
verwendet werden.
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Die
IFFT- und FFT-Schaltung operieren zumindest mit dem Doppelten der
Frequenz des letzten Tones, der durch das System verwendet wird,
d.h. 1,104 MHz für
ADSL-Lite, 2,208 MHz für
ADSL und 22,08 MHz für
die bekannten VDSL-Systeme.
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Es
ist offensichtlich, dass die ADSL-Standards und zukünftige VDSL-Standards sich auf
vielerlei Weise unterscheiden (die Anzahl von verwendeten Tönen, die
Beabstandung zwischen den Tönen,
die Betriebsfrequenz der IFFT- und FFT-Schaltungen), was höchstwahrscheinlich
die Anzahl von Modemtypen erhöhen
wird, die in der Lage sind, diese Standards zu unterstützen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der Erfindung ist das Vorsehen eines Übertragungssystems, das einem
einzelnen Modem erlaubt, viele DSL-Standards mit einer geringen Komplexität auszunutzen.
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Um
dieses und andere Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung
ein System, wie es in Anspruch 1 definiert ist, und ein Modem, wie
es in Anspruch 10 definiert ist, vor.
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Die
Erfindung sieht ein Übertragungssystem für eine digitale
Teilnehmeranschlussleitung bzw. ein Digital-Subscriber-Line-Übertragungssystem
vor, das eine QAM-Modulation auf mehreren gleich beabstandeten diskreten
Tönen verwendet.
Bei einer hohen Übertragungsrate
verwendet das System N 4096/p Töne
beabstandet durch 4,3125 kHz, wobei p eine 2er-Potenz ist (p = 1,
2, 4, 8 ...).
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, für
die Übertragung
mit einer niedrigen Übertragungsrate
gemäß einem
ADSL-Standard, werden nur die ersten n = 128 oder 256 Töne mit p
= 1 verwendet.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist das System auf der Senderseite eine inverse
schnelle Fourier-Transformationsschaltung mit N Frequenzdomänwerteingängen entsprechend zu
den Tönen
auf, unter denen nur die ersten empfangenen Werte den n verwendeten
Tönen entsprechen,
wobei die verbleibenden Eingaben genullt werden, weiter einen Dezimierer
zum Vorsehen einer Abtastung für
jede der r Abtastungen, die von der IFFT-Schaltung ausgegeben werden, wobei r
= N/n ist und einen Digital-zu-Analog-Wandler gekoppelt zwischen dem Dezimierer
und einer Teilnehmerleitung.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist das System auf der Empfängerseite einen Analog-zu-Digital-Wandler
auf, der das Signal auf der Teilnehmerleitung mit einer Frequenz
F/r abtastet, wobei F die Betriebsfrequenz der IFFT-Schaltung ist;
einen Interpolierer, der Abtastungen mit einer Frequenz F von den
Abtastungen geliefert durch den Analog-zu-Digital-Wandler generiert
und eine Fast-Fourier-Transformationsschaltung, die mit einer Frequenz
F operiert und die Abtastungen von dem Interpolierer durch einen
Zeitdomänequalizer
empfängt.
Wenn alle N Töne
verwendet werden, wird der Zeitdomänequalizer ausgelassen.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist das System auf einen Standard anwendbar unter
Verwendung der n ersten Töne
unter den N Tönen,
wobei n eine 2er-Potenz ist. Sie weist auf einer Senderseite eine
IFFT-Schaltung mit
einer Anzahl von Frequenzdomäneingaben
auswählbar
von zumindest Werten N und n auf; und mit einer Betriebsfrequenz
auswählbar
aus zumindest zwei Werten F und fn, und zwar jeweils proportional
zu der Frequenz des letzten der N Töne mit der Hochübertragungsrate
und zu dem letzten der n Töne.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist das System auf einer Empfängerseite eine FFT-Schaltung
auf mit einer Anzahl von Frequenzdomänausgaben auswählbar aus
zumindest Werten N und n; und mit einer Betriebsfrequenz auswählbar aus
zumindest Werten F und fn.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beinhaltet jede der IFFT- und FFT-Schaltungen fünf Radix-
bzw. Basis4-Stufen und eine letzte Radix-2- oder Radix-4-Stufe, verbunden um im
Pipelinemodus zu operieren, wobei die gewünschte Anzahl von Frequenzdomäneingaben
oder -ausgaben der Schaltung ausgewählt wird durch Auslassen einer
geeigneten Anzahl von Stufen und durch Auswählen des Radix der letzten
Stufe.
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Die
vorhergehenden und andere Ziele, Merkmal, Aspekte und Vorteile der
Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden detaillierten
Beschreibung der Ausführungsbeispiele,
die nur zur Darstellung vorgesehen werden und nicht als einschränkend zu
sehen sind hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zuvor
beschrieben, zeigt ein Spektrum von Signalen gesendet gemäß den ADSL-
und ADSL-Lite-Standards;
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2 zuvor
beschrieben, zeigt ein Spektrum von Signalen, gesendet in einem
herkömmlichen VDSL-TDD-System;
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3 zuvor
beschrieben, zeigt ein Spektrum von Signalen gesendet in einem herkömmlichen VDSL-"Zipper"-System;
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4 zeigt
partiell und schematisch ein DSL-Übertragungssystem;
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5 zeigt
ein Spektrum von Signalen gesendet in einem Ausführungsbeispiel eines VDSL-Systems
gemäß der Erfindung;
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6 zeigt
partiell und schematisch ein Ausführungsbeispiel eines VDSL-Systems
gemäß der Erfindung
anpassbar an die ADSL- und ADSL-Lite-Standards;
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7 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel
einer IFFT-Schaltung, die in einem VDSL-System gemäß der Erfindung
verwendet wird; und
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8 zeigt
schematisch eine Architektur eines universellen DSL-Modems gemäß der Erfindung, das
die IFFT- und FFT-Schaltungen gemäß der 7 enthält.
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Detaillierte
Beschreibung
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Wie
es durch das Spektrum der 5 dargestellt
ist, ist es ein Aspekt der Erfindung, das Spektrum einer ADSL-Lite-Übertragung
zu erweitern, um sich der maximalen Frequenz, die in herkömmlichen VDSL-Systemen
verwendet wird, d.h. 11,04 MHz, anzunähern. Die Anzahl von Tönen sollte
eine 2er-Potenz sein, um mit IFFT- und FFT-Schaltungen von herkömmlichen
Konstruktionen kompatibel zu sein. In dem Ausführungsbeispiel der 5 verwendet
die Erfindung 4096 Töne
beabstandet durch 4,3125 kHz, wobei der letzte Ton eine Frequenz
von 17,664 MHz besitzt. Durch Verwendung von 2048 Tönen würde der
letzte Ton eine Frequenz von 8,832 MHz besitzen, wobei die Übertragungsrate
erheblich reduziert ist bezüglich
eines Systems, das Töne
bis zu der gedachten Grenze von 11,04 MHz verwenden würde. Ein
Aspekt der Erfindung ist es, zu erkennen, dass solch ein System,
welches 4096 Töne
verwendet, sofort verwendbar ist mit jedem Standard, der weniger Töne mit derselben
Beabstandung verwendet, wie zum Beispiel 128 oder 256 (ADSL-Lite,
ADSL).
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Um
Daten gemäß den ADSL-
oder ADSL-Lite-Standards mit der obigen Lösung zu senden, ist es ausreichend,
die ersten 128 oder 256 Töne
zu verwenden, und zwar durch Vorsehen von entsprechenden Koeffizienten
für die
ersten Frequenzdomäneingaben
der IFFT-Schaltung und durch mit Nullen Versehen der verbleibenden
Eingaben bzw. Eingangsgrößen. Im
Empfangsmodus wird die FFT-Schaltung für ihre ersten 128 oder 256
Ausgaben bzw. Ausgangsgrößen die
gewünschten
Koeffizienten extrahieren, wobei die verbleibenden Koeffizienten
Null sind.
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Die
einzige Modifikation die hinsichtlich der Übertragungssysteme vorzusehen
ist, ist das Vorsehen einer Null-Auskleidungs- und -Entfernschaltung zum
Anpassen der niedrigen Rate der effektiven digitalen Datenübertragung
an die festgelegte Hochbetriebsgeschwindigkeit der IFFT- und FFT-Schaltungen.
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Ein
Nachteil eines solchen Systems ist jedoch, dass es mit der höchsten Frequenz
operiert, angepasst zu der höchsten Übertragungsrate,
wobei die effektive Datenübertragungsrate
möglicherweise viel
geringer sein kann. Dieses bewirkt einen unnötigen Extraleistungsverbrauch
des analogen Frontends.
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6 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel
eines Übertragungssystems,
das wie oben beschrieben operiert und zusätzlich mit Schaltungen versehen
ist zum Reduzieren des Leistungsverbrauchs. Als ein Beispiel ist
beabsichtigt, dass das System mit 4096 Tönen operiert und mit dem ADSL-Standard
verwendet wird, der nur 256 Töne verwendet.
Wie dargestellt, werden nur die ersten 256 Eingaben der IFFT-Schaltung 12 und
die 256 ersten Ausgaben der FFT-Schaltung 20 verwendet.
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Die
IFFT- und FFT-Schaltungen operieren bei 35,228 MHz, d.h. dem Doppelten
der Frequenz der letzten der 4096 Töne. Die IFFT-Schaltung 12 generiert
somit Abtastungen mit 35,228 MHz. Diese Abtastungen werden an einen
Dezimierer 30 vorgesehen, der nur jede sechzehnte Abtastung
an den Digital-zu-Analog-Wandler 14 liefert.
Der Digital-zu-Analog-Wandler 14 operiert dann 16mal langsamer,
d.h. mit 2,208 MHz. Natürlich
ist die Cut-Off-Frequenz der Tiefpassfilter 16 und 22 angepasst
an die Frequenz des Digital-zu-Analog-Wandlers 14.
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Der
Analog-zu-Digital-Wandler 24 ist getaktet, um das empfangene
Signal 16mal langsamer, d.h. mit 2,208 MHz, abzutasten und die Abtastungen werden
an einen Interpolierer 32 weitergegeben, der die fehlenden
Samples generiert und an die FFT-Schaltung 20 mit 35,228
MHz vorsieht.
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Mit
dem obigen Beispiel ist der Leistungsverbrauch von Wandlern 14 und 24 wesentlich
reduziert. Der Leistungsverbrauch wird weiter reduziert, wenn der
ADSL-Lite-Standard mit dem System verwendet wird.
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Wenn
das System mit seiner höchsten Übertragungsrate
verwendet wird, wird der Dezimierer 30 und der Interpolierer 32 umgangen,
wie es durch die Schalter aufgezeigt ist, und der Analog-zu-Digital-Wandler 24 wird
mit derselben Geschwindigkeit wie die IFFT- und FFT-Schaltungen
getaktet, d.h. mit 35,228 MHz in diesem Beispiel.
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Ein
Zweck des zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung ist es weiter, den Leistungsverbrauch zu reduzieren,
wenn das System mit einer niedrigeren Übertragungsrate verwendet wird.
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Um
den Leistungsverbrauch zu reduzieren, würde es nützlich sein, ebenfalls die
Betriebsfrequenz der IFFT- und der FFT-Schaltungen auf die effektiv
verwendete Übertragungsrate
anzupassen, wie die Taktfrequenz des Analog-zu-Digital-Wandlers 24 in der 6.
Durch Verändern
der Betriebsfrequenz der IFFT- und FFT-Schaltungen wird jedoch der
Abstand der Töne
ebenfalls verändert,
was nicht wünschenswert
ist.
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Um
dies zu vermeiden, sieht die vorliegende Erfindung IFFT- und FFT-Schaltungen mit variabler Größe vor,
was äquivalent
dazu ist, die Anzahl der Töne,
die von dem System verwendet werden, variabel zu gestalten. Dann,
wenn die Größe der IFFT-
und FFT-Schaltungen um einen Faktor k reduziert wird, ist es ausreichend,
die Betriebsgeschwindigkeit der IFFT- und FFT-Schaltungen um denselben Faktor k zu
reduzieren, um die Beabstandung zwischen den Tönen beizubehalten. In dem Beispiel
der 6 wird die Anzahl der Töne um einen Faktor 16 reduziert, wobei
die IFFT- und FFT-Schaltungen 16mal langsamer operieren würden, d.h.
mit 2,208 MHz, was dieselbe Frequenz wie beim Analog-zu-Digital-Wandler 24 ist.
Dezimierer 30 und Interpolierer 32 sind überflüssig.
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Mit
diesem System wird der Gesamtleistungsverbrauch im Wesentlichen
proportional zu der effektiven Übertragungsrate,
die von dem System verwendet wird, sein.
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Im
Gegensatz zu dem, was erwartet werden könnte, ist das variable Ausgestalten
der Anzahl von Eingaben und Ausgaben einer IFFT- oder FFT-Schaltung besonders
einfach, wenn die Anzahl eine 2er-Potenz ist.
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7 zeigt
schematisch eine IFFT-Schaltung eines herkömmlichen Pipelinetyps, modifiziert gemäß der Erfindung
um die Zahl der Eingaben variabel zu gestalten. Die IFFT-Schaltung
weist fünf
gepipelinedte Radix-4-Stufen 34 auf, gefolgt von einer letzten
Stufe 36, die geschaltet werden kann zwischen Radix-2 und
Radix-4. Die Anzahl von Frequenzdomäneingängen bzw. -eingaben der IFFT-Schaltung
ist gleich zu dem Produkt der Radixe bzw. Basiszahlen der Stufen.
Wenn die letzte Stufe ein Radix-2 bzw. eine Basiszahl-2 ist, hat
die IFFT-Schaltung 248 Eingaben, wobei, wenn die letzte Stufe ein
Radix-4 ist, die IFFT-Schaltung 4096 Eingaben hat.
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Bevorzugterweise
kann die letzte Stufe 36 zwischen einem Radix-4- oder einem
Radix-2-Betriebsmodus durch ein Schaltsignal R2 geschaltet werden.
Für diesen
Zweck ist die Stufe ein Vollradix-4, und zum Betrieb in dem Radix-2-Modus werden die
eigenen Elemente der Stufe umgangen.
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Jede
Stufe empfängt
und liefert Komplexkoeffizienten mit der digitalen Datenübertragungsrate. Jeder
Komplexkoeffizient, was bei dem Eingang bzw. der Eingabe der ersten
Stufe einem Datenwort entspricht, hat einen reellen Teil und einen
imaginären Teil,
die in zwei jeweiligen Zyklen verarbeitet werden, wodurch die Betriebsfrequenz
der IFFT-Schaltung das Doppelte der Datenübertragungsrate ist. Die Betriebsfrequenz
wird von einem Taktsignal CK gesetzt.
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Eine
Radix-4-Stufe operiert auf 4 aufeinander folgenden Koeffizienten,
wobei eine Radix-2-Stufe nur auf 2 aufeinander folgenden Koeffizienten
operiert. Jeder Koeffizient, der von der letzten Stufe 36 vorgesehen
wird, wird in zwei Zeitdomänsamples von
einem Komplex-zu-Real-Wandler 38 umgewandelt.
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Die
Anzahl von Eingaben entsprechend zu jeder Stufe wird in 7 an
dem Boden der Stufen angezeigt, wobei der erste Wert die Anzahl
von Eingaben ist, wenn die letzte Stufe 36 ein Radix-2
ist, und ein zweiter Wert die Anzahl von Eingaben ist, wenn die
letzte Stufe 36 ein Radix-4 ist. Es scheint somit klar
der Fall zu sein, dass die Anzahl von Eingaben der IFFT-Schaltung
auswählbar
ist durch Umgehen von einer oder mehreren ersten Stufen der Schaltung
und durch geeignetes Auswählen
der Basiszahl der letzten Stufe 36.
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Für den ADSL-Lite-Standard
werden die ersten zwei Stufen 34 der IFFT-Schaltung durch einen Multiplexer 40 umgangen,
wobei der Radix der letzten Stufe 36 gleich 2 gewählt wird
und der Takt CK eine Frequenz von 1,104 MHz besitzt.
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Für den ADSL-Standard
werden die ersten zwei Stufen 34 der IFFT-Schaltung ebenfalls
durch Multiplexer 40 umgangen, wobei der Radix der letzten
Stufe 36 als gleich zu 4 gewählt wird, und die Frequenz
des Taktes CK wird gleich zu 2,208 MHz gewählt.
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Für eine VDSL-Übertragung
mit 2048 Tönen gemäß 5 wird
keine der Stufen umgangen bzw. ausgelassen, der Radix der letzten
Stufe 36 wird gleich 2 gewählt und die Frequenz von Takt
CK wird gewählt
gleich zu 17,664 MHz.
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Für eine VDSL-Übertragung
mit 4096 Tönen gemäß der 5 wird
keine der Stufen ausgelassen und der Radix der letzten Stufe 36 wird
gleich zu 2 gewählt,
und die Frequenz von Takt CK wird gleich zu 35,328 MHz gewählt.
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Eine
VDSL-TDD-Übertragung
würde modifiziert
werden um eine Maximalfrequenz von 17,664 oder 35,328 MHz anstelle
von 22 MHz zu verwenden. Für
solch eine modifizierte VDSL-TDD-Übertragung mit 512 Tönen wird
die erste Stufe 34 durch einen Multiplexer 42 umgangen,
und der Radix der letzten Stufe 36 wird gleich zu 2 gewählt.
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Für eine modifizierte
VDSL-TDD-Übertragung
mit 256 Tönen
werden die ersten zwei Stufen 34 durch Multiplexer 40 umgangen
und der Radix der letzten Stufe 36 wird gleich zu 4 gesetzt.
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Schlussendlich
für die
VDSL-Übertragung der 5 mit
4096 Tönen,
wird keine der Stufen umgangen und der Radix der letzten Stufe wird
gleich zu 4 gesetzt und die Frequenz des Taktes CK wird gleich zu
35,328 MHz gewählt.
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Eine
FFT-Schaltung mit einer auswählbaren Anzahl
von Ausgaben wird auf dieselbe Art und Weise wie die IFFT-Schaltung
der 7 konstruiert. Die Unterschiede liegen darin,
dass der ersten Stufe ein Real-zu-Komplex-Wandler vorausgeht, der
die Real- und Imaginärteile
eines jeden Komplexkoeffizienten in umgekehrter Reihenfolge vorsieht.
Die anfängliche Reihenfolge
wird erneut bei der Ausgabe der letzten Stufe hergestellt, wobei
dieser nicht ein Komplex-zu-Real-Wandler
nachfolgt.
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Weitere
Information zu gepipelinedten IFFT- und FFT-Schaltungen kann zum
Beispiel in "A Fast Single-Chip
Implementation of 8192 Points FFT", IEEE Journal of Solid State Circuits,
Band 30, Nr. 3, März
1995, Pidet, Castelain, Senn, Blanc gefunden werden.
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Es
ist vorstellbar, dass für
VDSL-TDD- und VDSL-"Zipper"-Modems die Töne in einer
Anfangsphase dazu benutzt werden, um Modem-Identifikationssignaturen zu senden.
Mit anderen Worten, ein sendendes Modem wird, bevor eine Kommunikation aufgebaut
wird, ein Signal senden, das spezifische Töne oder "nackte" Träger übermittelt,
und zwar in Abhängigkeit
von dem Standard aus den möglichen Tönen. Das
empfangene Modem wird detektieren, welche Töne in dem Signal vorliegen
und den Standard dementsprechend identifizieren. Für diesen Zweck
sollte das empfangende Modem auf das sendende Modem von Beginn an "eingestellt" bzw. "tuned in" sein, d.h. es sollte
zumindest die Töne,
die von dem sendenden Modem verwendet werden, verwenden. Jeder achte
oder jeder vierte Ton eines VDSL-Zipper-Modems wird von einem VDSL-TDD-Modem
verwendet, wobei solch eine Identifikationsphase in beide Richtungen
möglich
ist, nur wenn die 256 oder 512 Töne
des VDSL-TDD-Systems für
die Signaturen verwendet werden.
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Wenn
ein ADSL-Modem Signaturen unter Verwendung von aufeinander folgenden
Tönen senden
sollte, sollte ein Modem gemäß der Erfindung
in Einklang mit der 5 eingerichtet sein, d.h. einen Tonabstand
von 4,3125 kHz verwenden. Da die Signaturen jedoch noch nicht standardisiert
sind, ist es vorstellbar, dass ein ADSL-Modem Signaturen unter Verwendung
von nur jedem p-ten Ton sendet, wobei p eine 2er-Potenz ist. In
diesem Fall kann ein Modem mit IFFT- und FFT-Schaltungen von variabler
Größe gemäß der vorliegenden
Erfindung anfänglich
einen Tonabstand von 4,3125 kHz und 4096/p Tönen verwenden, und kann dann
umgeschaltet werden, um 128 oder 256 Töne mit einem Abstand von 4,3125 kHz
zu verwenden, wenn ein entferntes ADSL-Modem identifiziert wird.
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8 zeigt
partiell und schematisch eine Architektur eines universellen DSL-Modems, das IFFT- und
FFT-Schaltungen 12' und 20', wie oben beschrieben,
enthält.
Elemente, die in den vorhergehenden Figuren gezeigt wurden, werden
durch dieselben Bezugszeichen identifiziert. Der IFFT-Schaltung 12' geht ein Abbilder 50 voraus,
der Komplexkoeffizienten den abgehenden Digitalwörtern zuordnet. Schaltung 19,
die zyklische Präfixe
und zyklische Suffixe zu den Symbolen, die von der IFFT-Schaltung 12' vorgesehen
werden, hinzufügt,
erreicht ebenso eine Pulsformung. Eine Fensterung oder frequenzgewichtete
Mittelung wird bei 52 hinsichtlich der Daten erreicht,
die vom Zeitdomänequalizer 26 zu
der FFT-Schaltung 20' geliefert
werden. Die Ausgabe von FFT-Schaltung 20' wird sukzessiv
verarbeitet durch einen Frequenzdomänequalizer 54, einen Funkfrequenzinterferenzlöscher 56 und
einen Zurückabbilder 58,
der die umgekehrte Funktion des Abbilders 50 erreicht.
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Die
IFFT- und FFT-Schaltungen 12' und 20' werden gesteuert
von einem Steuerelement 60, wie es bezüglich der 7 beschrieben
wurde. Steuerelement 80 stellt ebenso die Abtastungsfrequenz
des Analog-zu-Digital-Wandlers 24 auf die Betriebsfrequenz
der IFFT- und FFT-Schaltungen ein. Weiterhin umgeht Steuerelement 60 den
Zeitdomänequalizer 26 und
den Funkfrequenzinterferenzlöscher 26,
wie gezeigt durch die Schalter, wenn die Anzahl von Tönen, die
von dem System verwendet werden, gleich zu 2048 oder 4096 ist.
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Die
Elemente der Architektur von 8, die nicht
weiter im Detail beschrieben werden, sind herkömmlicher Natur und können in
Modems für
existierende Standards, wie zum Beispiel ADSL und ADSL-Lite (offenbart
im Standard T1.413) gefunden werden.
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Solche Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen sind als Teil dieser Offenbarung
anzusehen und liegen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
Die vorhergehende Beschreibung soll demgemäß nur als ein Beispiel angesehen
werden und soll nicht als einschränkend angesehen werden. Die
Erfindung ist nur durch die nachfolgenden Ansprüche eingeschränkt.