ES2281612T3 - Transceptor y metodo de reduccion del eco que utiliza asignacion de potencia y control de velocidad. - Google Patents
Transceptor y metodo de reduccion del eco que utiliza asignacion de potencia y control de velocidad. Download PDFInfo
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Abstract
Un método para determinar las características de transmisión de una primera vía de comunicación (VÍA1) y de una segunda vía de comunicación (VÍA2), comenzando dicha primera vía de comunicación en una primera unidad transceptora (TU1) y terminando en una segunda unidad transceptora (TU2), comenzando dicha segunda vía de comunicación en dicha segunda unidad transceptora y terminando en dicha primera unidad transceptora, comprendiendo dicho método los pasos de: - medir en dicha segunda unidad transceptora unas primeras características de transmisión de dicha primera vía de comunicación mientras se aplica a dicha primera vía de comunicación una primera señal (CERCANA) con una primera potencia inicial de transmisión (P1), y determinar a partir de ellas una primera velocidad de datos (B1) obtenible en dicha primera vía de comunicación; - enviar dicha primera velocidad de datos a dicha primera unidad transceptora; - medir en dicha primera unidad transceptora unas segundas características de transmisión de dicha segunda vía de comunicación mientras se aplica a dicha segunda vía de comunicación una segunda señal con una segunda potencia inicial de transmisión (P2), y mientras se acopla a dicha segunda vía de comunicación una parte (ECO) de dicha primera señal, y determinar a partir de ellas una segunda velocidad de datos (B2) obtenible en dicha segunda vía de comunicación; - determinar, en el caso de que dicha primera velocidad de datos sea mayor que una primera velocidad de datos objetivo (BT1) y que dicha segunda velocidad de datos sea menor que una segunda velocidad de datos objetivo (BT2), una potencia intermedia de transmisión comprendida entre un límite inferior de la potencia de transmisión y dicha primera potencia inicial de transmisión.
Description
Transceptor y método de reducción del eco que
utiliza asignación de potencia y control de velocidad.
La presente invención se refiere a un método
para determinar las características de transmisión de una primera
vía de comunicación y de una segunda vía de comunicación, comenzando
dicha primera vía de comunicación en una primera unidad transceptora
y terminando en una segunda unidad transceptora, comenzando dicha
segunda vía de comunicación en dicha segunda unidad transceptora y
terminando en dicha primera unidad transceptora, comprendiendo dicho
método los pasos de:
- determinar en dicha segunda unidad
transceptora una primera velocidad de datos obtenible en dicha
primera vía de comunicación mientras se aplica a dicha primera vía
de comunicación una primera señal con una primera potencia inicial
de transmisión;
- enviar dicha primera velocidad de datos a
dicha primera unidad transceptora;
- determinar en dicha primera unidad
transceptora una segunda velocidad de datos obtenible en dicha
segunda vía de comunicación mientras se aplica a dicha segunda vía
de comunicación una segunda señal con una segunda potencia inicial
de transmisión, y mientras se acopla a dicha segunda vía de
comunicación una parte de dicha primera señal.
Tal método se conoce ya en el estado de la
técnica, por ejemplo por la recomendación titulada "Asymmetric
Digital Subscriber Line (ADSL) Transceivers", recomendación
G.992.1, publicada por la UIT (Unión Internacional de
Telecomunicaciones) en junio de 1999.
La figura 1 muestra dos unidades transceptoras
TU1 y TU2 de una línea DSL (Digital Subscriber Line, línea digital
de abonado) conectadas entre sí por medio de un par trenzado de
hilos de cobre L. La unidad transceptora TU1 forma parte de un
DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer, multiplexor de
acceso a línea digital de abonado) de una CO (central office,
central telefónica), mientras que la unidad transceptora TU2 se
encuentra en el local del cliente CP.
Se establece una primera vía de comunicación
VÍA1 sobre la línea L desde la unidad transceptora TU1 hasta la
unidad transceptora TU2, y se establece una segunda vía de
comunicación VÍA2 sobre la línea L desde la unidad transceptora TU2
hasta la unidad transceptora TU1.
El sentido de comunicación desde la central
telefónica CO hasta el local del cliente CP recibe el nombre de
sentido descendente. El sentido de comunicación desde el local del
cliente CP hasta la central telefónica CO recibe el nombre de
sentido ascendente.
Las unidades transceptoras de una línea DSL
hacen uso de la técnica FDD (Frequency Domain Division, división en
el dominio de la frecuencia) para obtener comunicaciones dúplex
sobre un medio compartido. A los sentidos ascendente y descendente
se les asigna bandas de frecuencias no solapadas.
En la figura 2 se muestra la asignación de
frecuencias para el caso de VDSL (Very high speed Digital Subscriber
Line, línea digital de abonado de muy alta velocidad), en la que
los sentidos descendente y ascendente se representan por DS y US,
respectivamente. A destacar que al sentido ascendente se le asignan
bandas de frecuencias superiores que al sentido descendente.
La atenuación en la mayoría de los canales
físicos aumenta tanto con la frecuencia como con la distancia. Puede
ser difícil conseguir una determinada velocidad de datos en líneas
largas y/o a frecuencias elevadas.
La máxima velocidad de datos que puede obtenerse
en una vía de comunicación viene dada por la muy conocida fórmula de
Shannon, y es una función de la relación SNR
(Signal-to-Noise Ratio, relación
señal/ruido).
Las unidades transceptoras de una línea DSL
incorporan un LNA (Low Noise Amplifier, amplificador de bajo ruido)
con AGC (Automatic Gain Control, control automático de ganancia) que
ajusta de forma automática la ganancia analógica con el fin de
llevar la señal recibida al margen del convertidor ADC (Analog to
Digital Converter, convertidor analógico/digital), minimizando con
ello el ruido de cuantificación generado por el ADC.
Las unidades transceptoras de una línea DSL
incorporan además una bobina híbrida que separa la señal cercana o
a transmitir hacia la línea de la señal lejana o a recibir desde la
línea. Desafortunadamente, la bobina híbrida no tiene una
eliminación perfecta del eco y una parte de la señal cercana se
mezcla con la señal lejana.
En VDSL, el énfasis se puso en la flexibilidad
para la asignación de la banda de frecuencias comprendida entre 138
kHz y 12 MHz a los sentidos ascendente y descendente. El
inconveniente de este diseño flexible es la imposibilidad de
separar en el dominio analógico el eco local de la señal lejana. El
eco contribuirá entonces a la potencia recibida media medida por el
circuito AGC.
El método descrito tiene desventajas para líneas
de gran longitud. La señal lejana es muy pequeña y disminuye con la
longitud de la línea, y el ruido de cuantificación es constante
porque viene determinado en su mayor parte por el eco. Esto
significa que la relación SNR, y por consiguiente la capacidad,
disminuye hasta que, para una cierta longitud de la línea, ya no
puede conseguirse la velocidad de datos objetivo pedida.
El efecto de la atenuación será diferente para
los sentidos ascendente y descendente. Cuanto más se utilicen para
un determinado sentido de comunicación bandas de frecuencias más
altas, más estará afectado dicho sentido por la atenuación y mayor
será la pérdida de capacidad en ese sentido. Como consecuencia, el
servicio solicitado dejará de cumplirse, normalmente, solamente en
uno de los dos sentidos. El documento US2003/202570, publicado el
30 de octubre de 2003, presenta un sistema xDSL con conformación de
la densidad espectral de potencia mediante la medida de
características de las vías ascendente y descendente, tal como la
velocidad de transmisión.
Es un objeto de la presente invención el
satisfacer el servicio solicitado en ambos sentidos.
De acuerdo con la invención, este objetivo se
consigue debido al hecho de que, en el caso de que dicha primera
velocidad de datos sea estrictamente mayor que una primera velocidad
de datos objetivo y dicha segunda velocidad de datos sea
estrictamente menor que una segunda velocidad de datos objetivo,
dicho método comprende además el paso de determinar una potencia
óptima de transmisión por dicha primera vía de comunicación menor
que dicha potencia inicial de transmisión de forma que la capacidad
de dicha segunda vía de comunicación aumente hasta superar dicha
segunda velocidad de datos objetivo al tiempo que la capacidad de
dicha primera vía de comunicación se mantiene igual o superior a
dicha primera velocidad de datos objetivo.
En caso de exceso de capacidad en un sentido de
comunicación -llamémoslo sentido A- y de falta de capacidad en el
sentido contrario -llamémoslo sentido B-, se reduce la potencia de
transmisión utilizada en el sentido A, reduciendo con ello el eco
generado en el sentido B, y con ello la potencia recibida media
medida por el circuito AGC. Puede aumentarse la ganancia del LNA
mientras se mantiene la tasa de recorte dentro de los límites
permitidos, incrementando con ello la relación SNR, y por tanto la
capacidad, en el sentido B. Si existe suficiente exceso de
capacidad en el sentido A, la potencia de transmisión puede
disminuirse hasta un valor, la denominada potencia óptima de
transmisión, con lo que se consiguen las velocidades de datos
objetivo en ambos sentidos A y B.
Se puede conseguir un mayor alcance del sistema
en el que ambos sentidos cumplan con el servicio solicitado. En el
caso de que el método se aplique a VDSL, la ganancia se estima en un
aumento del alcance del 5 al 10%. Sin el método propuesto, la
comunicación en sentido ascendente podría fallar en líneas de gran
longitud.
Hay que resaltar que no existe un único valor de
potencia de transmisión con el que se consigan las velocidades de
datos objetivo en ambos sentidos, sino más bien un margen continuo
de valores dentro del cual se encuentra dicho valor de potencia
óptima de transmisión.
Dicha potencia óptima de transmisión puede
determinarse de diversas formas.
En una realización de la presente invención,
dicho método comprende además los pasos de:
- -
- determinar una potencia intermedia de transmisión entre un límite inferior de la potencia de transmisión y dicha primera potencia inicial de transmisión;
- -
- determinar en dicha segunda unidad transceptora una tercera velocidad de datos obtenible en dicha primera vía de comunicación mientras se aplica a dicha primera vía de comunicación una tercera señal con dicha potencia intermedia de transmisión;
- -
- enviar dicha tercera velocidad de datos a dicha primera unidad transceptora;
- -
- determinar en dicha primera unidad transceptora una cuarta velocidad de datos obtenible en dicha segunda vía de comunicación mientras se aplica a dicha segunda vía de comunicación una cuarta señal con dicha segunda potencia inicial de transmisión, y mientras una parte de dicha tercera señal se acopla a dicha segunda vía de comunicación;
hasta que dicha cuarta velocidad de
datos aumente por encima de dicha segunda velocidad de datos
objetivo al tiempo que dicha tercera velocidad de datos se mantiene
mayor o igual que dicha primera velocidad de datos objetivo,
determinando con ello en el límite dicha potencia óptima de
transmisión.
Con esta realización, las unidades transceptoras
se liberan de la carga de calcular la potencia óptima de
transmisión, y más bien dependen de la capacidad del canal medida
por cada una de las unidades transceptoras.
La primera unidad transceptora intenta sucesivos
valores de potencia de transmisión hasta que la capacidad de canal
medida por cada una de las unidades transceptoras excede de su
respectiva velocidad de datos objetivo.
Los valores de la potencia intermedia de
transmisión se determinan por medio de un algoritmo dicotómico o
equivalente.
En otra realización de la presente invención,
dicho método comprende además los pasos de:
- -
- determinar directamente en dicha primera unidad transceptora dicha potencia óptima de transmisión tomando como datos:
- -
- una relación señal/ruido de cuantificación necesaria para conseguir dicha segunda velocidad de datos objetivo en dicha segunda vía de comunicaciones;
- -
- las características de transferencia de una vía de acoplamiento desde dicha primera vía de comunicación a dicha segunda vía de comunicación;
- -
- determinar a partir de ella una correspondiente velocidad de datos obtenible en dicha primera vía de comunicación;
- -
- comprobar si dicha correspondiente velocidad de datos es igual o mayor que dicha primera velocidad de datos objetivo.
Las características de transferencia de la vía
de acoplamiento son, entre otras, la respuesta del sistema a un
impulso. Las características de transferencia pueden obtenerse de un
servidor remoto, o incorporarse en una zona de memoria no volátil
en el momento de la fabricación, o pueden medirse previamente, es
decir cuando no se transmite señal por dicha segunda vía de
comunicación, o mientras dicha primera unidad transceptora se
desconecta temporalmente de dicha segunda vía de comunicación.
Con esta realización, la potencia óptima de
transmisión se determina de una vez, sin tener que pasar por etapas
intermedias, pero a costa de alguna complejidad de cálculo
adicional.
En aún otra realización de la presente
invención, la capacidad de las vías de comunicación se determina
mientras se están inicializando las vías de comunicación, es decir
durante el paso denominado análisis de canal de las unidades
transceptoras de la línea DSL. Aún, en otra realización, la
capacidad de las vías de comunicación se determina mientras las vías
de comunicación están operativas.
La presente invención se refiere también a una
unidad transceptora que comprende:
- un transmisor adaptado para ser el origen de
una vía de transmisión que termina en una unidad transceptora
homóloga;
- un receptor adaptado para ser el final de una
vía de recepción que se inicia en dicha unidad transceptora
homóloga;
- unos medios de comunicación conectados a dicho
receptor, y adaptados para recibir de dicha unidad transceptora
homóloga una primera velocidad de datos obtenible en dicha vía de
transmisión, determinándose dicha primera velocidad de datos por
dicha unidad transceptora homóloga mientras se aplica a dicha vía de
transmisión una primera señal con una primera potencia inicial de
transmisión;
- un analizador de canal conectado a dicho
receptor, y adaptado para determinar una segunda velocidad de datos
obtenible en dicha vía de recepción mientras se aplica a dicha vía
de recepción una segunda señal con una segunda potencial inicial de
transmisión, y mientras se acopla a dicha vía de recepción una parte
de dicha primera señal.
Una unidad transceptora de acuerdo con la
presente invención comprende además un elemento de reducción del eco
conectado a dicho analizador de canal, a dichos medios de
comunicación y a dicho transmisor, y adaptado, en el caso de que
dicha primera velocidad de datos sea estrictamente mayor que una
primera velocidad de datos objetivo y que dicha segunda velocidad
de datos sea estrictamente menor que una segunda velocidad de datos
objetivo, para determinar una potencia óptima de transmisión para
dicha vía de transmisión inferior a dicha primera potencia inicial
de transmisión tal que la capacidad de dicha vía de recepción se
incremente por encima de dicha segunda velocidad de datos al tiempo
que la capacidad de dicha vía de transmisión se mantiene igual o
superior que dicha primera velocidad de datos objetivo.
Otras realizaciones características de la unidad
transceptora se mencionan en las reivindicaciones dependientes.
El alcance de la presente invención no se limita
a unidades transceptoras de una línea DSL, sino que es aplicable a
cualquier tipo de unidad transceptora en el que una parte de la
señal transmitida se acople a la vía de recepción.
Hay que resaltar que el término "que
comprende", utilizado también en las reivindicaciones, no debe
interpretarse como restringido a los medios indicados después. Así,
el alcance de la expresión "un dispositivo que comprende los
medios A y B" no debe limitarse a dispositivos que constan
solamente de los componentes A y B. Significa que con respecto a la
presente invención, los componentes del dispositivo que importan son
A y B.
De forma similar, hay que resaltar que el
término "conectado", utilizado también en las reivindicaciones,
no debe interpretarse como restringido solamente a conexiones
directas. Así, el alcance de la expresión "un dispositivo A
conectado a un dispositivo B" no debe limitarse a dispositivos o
sistemas en los que una salida del dispositivo A está conectada
directamente a una entrada del dispositivo B. Significa que existe
un camino entre una salida de A y una entrada de B que puede ser un
camino que incluya otros dispositivos o medios.
El anterior y otros objetivos y características
de la invención se harán más aparentes y la propia invención se
entenderá mejor con referencia a la siguiente descripción de una
realización considerada en unión con los dibujos que la acompañan,
en los que:
- la figura 3 representa una unidad transceptora
TU1 de acuerdo con la presente invención; y
- la figura 4 representa un modelo práctico de
las vías de transmisión y recepción dentro de la unidad transceptora
TU1.
En una realización preferida de la presente
invención, la unidad transceptora TU1 es una unidad transceptora de
una línea ADSL.
La unidad transceptora TU1 comprende los
siguientes bloques funcionales (ver figura 3):
- -
- un transmisor TX,
- -
- un receptor RX,
- -
- un circuito híbrido H,
- -
- un adaptador de línea T,
- -
- unos medios de comunicación COM,
- -
- un analizador de canal ANAL,
- -
- un elemento reductor del eco ERA.
El transmisor TX y el receptor RX están ambos
conectados al circuito híbrido H. El circuito híbrido H está
conectado al adaptador de línea T. Los medios de comunicación COM
están conectados tanto al transmisor TX como al receptor RX. El
analizador de canal ANAL está conectado al receptor RX. El elemento
reductor del eco está conectado al analizador de canal ANAL, a los
medios de comunicación COM y al transmisor TX.
El transmisor TX incorpora los medios necesarios
para codificar los datos de control y del usuario, y para modular
con los datos codificados los tonos en la línea DSL.
El transmisor TX comprende los siguientes
bloques funcionales (ver figura 3):
- -
- un convertidor de dominio de frecuencia a tiempo FTC;
- -
- un convertidor digital/analógico DAC; y
- -
- un amplificador de ganancia programable PGA.
El convertidor de dominio de frecuencia a tiempo
FTC está conectado al convertidor digital/analógico DAC. El
convertidor digital/analógico DAC está conectado al amplificador de
ganancia programable PGA. El amplificador de ganancia programable
está conectado al circuito híbrido H.
El convertidor de dominio de frecuencia a tiempo
FTC está preparado para sintetizar una señal a partir de sus
componentes de frecuencia. El convertidor de dominio de frecuencia a
tiempo FTC hace uso de la ecuación de síntesis IDFT (Inverse
Discrete Fourier Tranform, transformada discreta de Fourier
inversa).
El convertidor digital/analógico DAC está
preparado para convertir una secuencia digital de muestras binarias
en una señal analógica.
El amplificador de ganancia programable PGA está
preparado para amplificar una señal analógica. La amplificación del
amplificador PGA se supone que es lineal dentro del margen de
frecuencias considerado. Representemos por \beta su ganancia de
amplificación.
El receptor RX incorpora los medios necesarios
para demodular una señal DMT, y para decodificar los datos de
control y del usuario de la señal demodulada.
\newpage
El receptor RX comprende los siguientes bloques
funcionales (ver figura 3):
- -
- un amplificador de bajo ruido LNA;
- -
- un control automático de ganancia AGC;
- -
- un convertidor analógico/digital ADC; y
- -
- un convertidor de dominio de tiempo a frecuencia TFC.
El amplificador de bajo ruido LNA está conectado
al circuito híbrido H. El control automático de ganancia AGC está
conectado al amplificador de bajo ruido LNA. El convertidor
analógico/digital ADC está conectado al amplificador de bajo ruido
LNA. El convertidor de dominio de tiempo a frecuencia TFC está
conectado tanto al amplificador de bajo ruido LNA como al analizador
de canal ANAL.
El amplificador de bajo ruido LNA está preparado
para amplificar señales muy pequeñas, mientras que introduce el
menor ruido de amplificación posible. La amplificación del
amplificador de bajo ruido LNA se supone que es lineal dentro del
margen de frecuencias considerado. Representemos por \alpha su
ganancia de amplificación.
El control automático de ganancia AGC está
preparado para determinar la ganancia \alpha del amplificador de
bajo ruido LNA con el fin de elevar la señal de salida del
amplificador de bajo ruido LNA dentro del margen del convertidor
analógico/digital ADC. El control automático de ganancia AGC mide la
potencia media de la señal recibida y la compara con el valor máximo
de potencia del convertidor analógico/digital ADC. La potencia
media de la señal recibida puede medirse en el dominio del tiempo
por medio de un circuito integrador analógico, o en el dominio de
la frecuencia mediante una conexión con el convertidor de dominio de
tiempo a frecuencia TFC.
El convertidor analógico/digital ADC está
preparado para muestrear y cuantificar una señal analógica,
generando con ello una secuencia digital de muestras binarias. El
convertidor analógico/digital ADC es un convertidor uniforme de (B +
1) bitios con un valor máximo V_{M}.
El convertidor de dominio de tiempo a frecuencia
TFC está preparado para analizar los componentes de frecuencia de
una señal. El convertidor de dominio de tiempo a frecuencia TFC hace
uso de la ecuación de análisis DFT (Discrete Fourier Transform,
transformada discreta de Fourier).
El circuito híbrido H está preparado para
conectar la salida de la unidad transmisora TX al par trenzado L
(ver señal CERCANA en la figura 3), y el par trenzado L a la entrada
de la unidad receptora RX (ver señal LEJANA en la figura 3).
El circuito híbrido H incorpora unos medios de
cancelación del eco para impedir que la señal de la unidad
transmisora TX se acople a la entrada de la unidad receptora RX. A
pesar de estos medios de cancelación del eco, una parte de la señal
de la unidad transmisora TX se acopla a la entrada de la unidad
receptora RX (ver señal ECO en la
figura 3).
figura 3).
El adaptador de línea T está preparado para
aislar la unidad transceptora TU1 del par trenzado L, y para adaptar
la impedancia de entrada y de salida de la unidad transceptora TU1 a
la impedancia característica de la línea.
Los medios de comunicación COM proporcionan la
posibilidad de intercambio de datos con una unidad transceptora
homóloga. Los medios de comunicación COM incorporan los medios
necesarios para comprobar y garantizar la integridad de los
mensajes.
Más específicamente, los medios de comunicación
COM están preparados para recibir de una unidad transceptora
homóloga una carga de bitios b1(k) y una ganancia relativa de
potencia g1(k) para cada tono k utilizado en la vía de
transmisión.
La carga de bitios b1(k) y la ganancia
relativa de potencia g1(k) se determinan durante el paso de
análisis del canal, y mientras se aplica a la vía de transmisión
una señal binaria seudoaleatoria con una potencia de transmisión de
referencia P1.
La velocidad total de bitios B1 obtenible en la
vía de transmisión viene, por consiguiente, dada por:
(1)B1 =
\left(\sum\limits_{k}b1(k)\right) \times
velocidad _ de
_símbolos
El analizador de canal ANAL está preparado para
determinar una carga de bitios b2(k) y una ganancia relativa
de potencia g2(k) para cada tono k utilizado en la vía de
recepción.
\newpage
La carga de bitios b2(k) y la ganancia
relativa de potencia g2(k) se determinan durante el paso de
análisis del canal, y mientras se aplica a la vía de recepción una
señal binaria seudoaleatoria con una potencia de transmisión de
referencia P2.
La velocidad total de bitios B2 obtenible en la
vía de recepción viene, por consiguiente, dada por:
(2)B2 =
\left(\sum\limits_{k}b2(k)\right) \times velocidad_ de
_símbolos
El elemento de reducción del eco ERA está
preparado para determinar una potencia óptima de transmisión P1' de
forma que en la vía de transmisión se consigue una velocidad de
bitios objetivo BT1, y tal que en la vía de recepción se consigue
una velocidad de bitios objetivo BT2.
El elemento de reducción del eco ERA procede de
la siguiente manera (ver figura 4).
Representemos por x la señal recibida.
Representemos por s y n las componentes de señal y de ruido,
respectivamente, de la señal recibida x.
Representemos por e el eco que el circuito
híbrido H introduce en la señal recibida x.
Representemos por q el ruido de
cuantificación.
Representemos por \hat{n} la componente total
de ruido recibido a la entrada del convertidor TFC:
(3)\hat{n} =
\alpha \ (n + e) +
q
Representemos con letra mayúscula la
transformada discreta de Fourier de una señal.
La ganancia \alpha' del amplificador de bajo
ruido LNA necesaria para introducir un bitio más en el tono k se
determina de la siguiente manera.
De la fórmula de Shannon tenemos:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La relación señal/ruido se reduce
aproximadamente a la relación señal/ruido de cuantificación, ya que
la componente del eco se filtra digitalmente y el ruido de recepción
n es despreciable en comparación con el ruido de cuantificación
q.
Obtenemos la siguiente propiedad:
(6)\hat{N}'(k)
= N \
(k)
y
Un incremento de 3 dB produce un aumento de
alrededor de 1 bitio/tono x símbolo.
Un desarrollo similar se aplica en el sentido
contrario, es decir que la reducción a la mitad de la potencia de
transmisión produce una disminución de alrededor de 1 bitio/tono x
símbolo en la vía de transmisión.
Conociendo la ganancia inicial \alpha del LNA
y la velocidad de datos total medida B2, podemos determinar una
nueva ganancia \alpha' para conseguir la velocidad de datos
objetivo BT2:
El valor de la potencia de transmisión P1' que
permite al control automático de ganancia AGC aumentar la ganancia
del LNA hasta \alpha' se determina de la siguiente manera:
Representemos por y la señal transmitida a la
salida del convertidor FTC.
Representemos por H_{H}(k) la respuesta
en frecuencia del circuito híbrido H desde la vía de transmisión
hasta la vía de recepción (se supone que el circuito híbrido H es un
sistema lineal invariante en el tiempo).
Representemos por z la señal recibida a la
entrada del convertidor ADC:
(10)z = \alpha
\ (s + n +
e)
El AGC es tal que el factor de cresta, definido
como X = \frac{P_{z}}{P_{q}}, se mantiene constante (P representa
la potencia de la señal respectiva).
La potencia media del ruido de cuantificación
viene dada por:
(11)P_{q} =
\frac{V^{2}{}_{M}}{12 \ x \
2^{2B}}
P_{q} es constante con independencia de la
señal a convertir. Por consiguiente, el AGC es tal que P_{z} se
mantiene constante.
Supongamos que n y e son procesos aleatorios
estadísticamente independientes con valor medio igual a cero.
Entonces la potencia media de su suma es igual a la suma de sus
potencias medias:
(12)P_{Z} =
\alpha ^{2}P_{s} + \alpha ^{2}P_{n} + \alpha
^{2}P_{e}
Si las componentes s y n de la señal y del ruido
permanecen sin modificación, tenemos:
(13)P_{Z'} =
\alpha ' ^{2}P_{s} + \alpha ' ^{2}P_{e'} + \alpha ' ^{2}P_{n} =
P_{z}
P_{s} y P_{n} se han medido inicialmente
para la determinación de la velocidad de bitios total B2.
P_{z} se ha medido también para el cálculo de
la ganancia inicial \alpha del LNA.
Por consiguiente:
(14).P_{e'} =
\frac{P_{z}}{\alpha ^{'2}} - P_{s} - P_{n} < P_{e}, \ si \ \alpha
' > \
\alpha
Suponiendo que las conversiones
digital/analógica y analógico/digital se cancelan entre sí (ver
figura 3), por el teorema de Parseval tenemos que:
(15)P_{e'} =
\beta^{'2}\sum\limits_{k} \ \left\bracevert Y' \ (k) \
\right\bracevert ^{2} \ \left\bracevert H_{H} \ (k) \
\right\bracevert
^{2}
El elemento de reducción del eco ERA puede
indistintamente disminuir la ganancia del PGA (\beta' <
\beta), o disminuir la PSD de transmisión (Y'(k) <
Y(k)), o ambas.
El elemento de reducción del eco ERA determina
una nueva ganancia \beta' o una nueva PSD de transmisión Y'(k) por
medio de las ecuaciones (8), (9), (14) y (15), determinando con ello
la potencia óptima de transmisión P1'.
El elemento de reducción del eco ERA comprueba a
continuación si se puede conseguir todavía la velocidad de datos
objetivo BT1 en la vía de transmisión.
El elemento de reducción del eco ERA hace uso
del desarrollo anterior. La nueva velocidad total de bitios B1'
obtenible en la vía de transmisión con la potencia óptima de
transmisión P1' viene dada por:
(16),B1' = B1
\ + \ \left(K1 \ x \
log_{2}\left(\frac{P1'}{P1}\right)\right) x velocidad_ de
_símbolos < B1, si P1' <
P1
donde K1 representa el número de
tonos utilizados en la vía de
transmisión.
El elemento de reducción del eco ERA comprueba
si B1' sigue siendo igual o mayor que BT1.
En caso afirmativo, el elemento de reducción del
eco ERA solicita adicionalmente a la unidad transceptora homóloga a
través de los medios de comunicación COM que realice un paso
adicional de análisis del canal, por medio de un mensaje recién
definido o por medio de un mensaje existente con elementos de
información adicionales (ver new_cha_anal_req de la figura 3).
La unidad transceptora TU1 utiliza la potencia
óptima de transmisión así determinada como potencia de transmisión
de referencia durante este paso adicional de análisis del canal.
En una realización alternativa de la presente
invención, el analizador de canales ANAL mide la potencia media
P_{e} de la señal de eco ECO, mientras no se transmite ninguna
señal por la vía de recepción, por ejemplo durante el procedimiento
de toma de contacto, o mientras tiene lugar una comunicación
semidúplex por la línea L.
Con ella, el elemento de reducción del eco ERA
determina la atenuación de la potencia de transmisión para conseguir
P_{e'}, dada por la ecuación (14), y por consiguiente la velocidad
de bitios objetivo BT2 en la vía de transmisión.
Con esta realización, el elemento de reducción
del eco ERA no necesita cargar ninguna característica de
transferencia predeterminada del circuito híbrido H, sino que por
el contrario depende de medidas reales.
En una realización alternativa de la presente
invención, la unidad transceptora TU1 almacena la potencia óptima
de transmisión así determinada en una zona de una memoria no
volátil, aborta el procedimiento de inicialización en curso,
reinicia y lleva a cabo un nuevo proceso de inicialización con la
potencia óptima de transmisión como potencia de transmisión de
referencia.
En una realización alternativa de la presente
invención, la unidad transceptora TU1 determina nuevos valores de
la carga de bitios b1'(k) correspondientes a la nueva velocidad
total de bitios B1', por ejemplo distribuyendo la reducción de
capacidad del canal B1-B1' de forma uniforme entre
todos los tonos. La unidad transceptora TU1 envía los nuevos
valores de la carga de bitios b1'(k) a la unidad transceptora
homóloga a través de los medios de comunicación COM, por medio de
un mensaje recién definido o por medio de un mensaje existente con
elementos de información adicionales. Estos nuevos valores de la
carga de bitios se utilizan inmediatamente después de que se
complete el procedimiento de inicialización, sin necesidad de un
nuevo procedimiento de inicialización (completo/parcial).
En una realización alternativa de la presente
invención, el elemento de reducción del eco ERA determina la
potencia óptima de transmisión P1' probando sucesivos valores para
la potencia de transmisión.
Dichos valores pertenecen inicialmente al
intervalo [P1_{INF}; P1], donde P1_{INF} representa un límite
inferior predeterminado del valor de la potencia de transmisión.
El elemento de reducción del eco ERA hace uso de
un algoritmo dicotómico, comenzando con un valor inicial P1_{1} =
P1, después P1_{2} = (P1_{INF} + P1)/2, y así sucesivamente,
hasta que se obtienen las velocidades de datos objetivo BT1 y BT2
en las vías de transmisión y recepción.
El elemento de reducción del eco ERA procede de
la siguiente manera:
Representemos por P1_{n} el valor de la
potencia de transmisión de referencia utilizado durante el n-ésimo
paso de análisis del canal.
Representemos por B1_{n} la velocidad total de
bitios obtenible en la vía de transmisión, siendo B1_{n} medida
por la unidad transceptora homóloga durante el n-ésimo paso de
análisis del canal y pasada al elemento de reducción del eco ERA a
través de los medios de comunicación COM.
Representemos por B2_{n} la velocidad total de
bitios obtenible en la vía de recepción, siendo B2_{n} medida por
el analizador de canal ANAL durante el n-ésimo paso de análisis del
canal y pasada al elemento de reducción del eco ERA.
Representemos por [P1_{MIN}; P1_{MAX}] el
intervalo en el que se espera que esté la potencia óptima de
transmisión en cada paso del algoritmo dicotómico.
Inicialmente (n=1):
- P1_{1} = P1
- B1_{1} = B1 > BT1
- B2_{1} = B2 < BT2
- P1_{MIN} = P1_{INF}
- P1_{MAX} = P1
\vskip1.000000\baselineskip
Si B1_{n} > BT1 y B2_{n} < BT2,
entonces:
- P1_{n + 1} = (P1_{MIN} + P1_{n})/2
- P1_{MIN} sin cambio
- P1_{MAX} = P1_{n}
\vskip1.000000\baselineskip
Si B1_{n} < BT1 y B2_{n} > BT2,
entonces:
- P1_{n + 1} = (P1_{n} + P1_{MAX})/2
- P1_{MIN} = P1_{n}
- P1_{MAX} sin cambio.
El algoritmo dicotómico se aplica hasta que
B1_{n} > BT1 y B2_{n} >BT2, determinando con ello el valor
de la potencia óptima de transmisión P1'.
El elemento de reducción del eco ERA.
- o solicita a la unidad transceptora homóloga a
través de los medios de comunicación COM que realice un paso
adicional de análisis del canal, utilizando como valor de la
potencia de transmisión de referencia durante este paso adicional de
análisis de canal el último valor determinado,
- o aborta el proceso de inicialización en
curso, y lleva a cabo un nuevo proceso de inicialización con el
último valor determinado.
Un comentario final es que las realizaciones de
la presente invención se han descrito hasta ahora en términos de
bloques funcionales. A partir de la descripción funcional de estos
bloques, realizada anteriormente, será aparente para un experto en
diseño de dispositivos electrónicos cómo pueden fabricarse
realizaciones de estos bloques partiendo de componentes
electrónicos conocidos. Por consiguiente no se describe una
arquitectura detallada de los contenidos de los bloques
funcionales.
Aunque los principios de la invención se han
descrito anteriormente en relación con un aparato específico, debe
entenderse claramente que esta descripción se ha hecho solamente a
título de ejemplo y no como una limitación del alcance de la
invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
1. Un método para determinar las
características de transmisión de una primera vía de comunicación
(VÍA1) y de una segunda vía de comunicación (VÍA2), comenzando
dicha primera vía de comunicación en una primera unidad transceptora
(TU1) y terminando en una segunda unidad transceptora (TU2),
comenzando dicha segunda vía de comunicación en dicha segunda
unidad transceptora y terminando en dicha primera unidad
transceptora, comprendiendo dicho método los pasos de:
- -
- medir en dicha segunda unidad transceptora unas primeras características de transmisión de dicha primera vía de comunicación mientras se aplica a dicha primera vía de comunicación una primera señal (CERCANA) con una primera potencia inicial de transmisión (P1), y determinar a partir de ellas una primera velocidad de datos (B1) obtenible en dicha primera vía de comunicación;
- -
- enviar dicha primera velocidad de datos a dicha primera unidad transceptora;
- -
- medir en dicha primera unidad transceptora unas segundas características de transmisión de dicha segunda vía de comunicación mientras se aplica a dicha segunda vía de comunicación una segunda señal con una segunda potencia inicial de transmisión (P2), y mientras se acopla a dicha segunda vía de comunicación una parte (ECO) de dicha primera señal, y determinar a partir de ellas una segunda velocidad de datos (B2) obtenible en dicha segunda vía de comunicación;
- -
- determinar, en el caso de que dicha primera velocidad de datos sea mayor que una primera velocidad de datos objetivo (BT1) y que dicha segunda velocidad de datos sea menor que una segunda velocidad de datos objetivo (BT2), una potencia intermedia de transmisión comprendida entre un límite inferior de la potencia de transmisión y dicha primera potencia inicial de transmisión;
caracterizado porque dicho método
comprende además los pasos de:
- -
- medir en dicha segunda unidad transceptora unas terceras características de transmisión de dicha vía de comunicación mientras se aplica a dicha primera vía de comunicación una tercera señal con dicha potencia intermedia de transmisión, y determinar a partir de ellas una tercera velocidad de datos obtenible en dicha primera vía de comunicación;
- -
- enviar dicha tercera velocidad de datos a dicha primera unidad transceptora;
- -
- medir en dicha primera unidad transceptora unas cuartas características de transmisión de dicha segunda vía de comunicación mientras se aplica a dicha segunda vía de comunicación una cuarta señal con dicha segunda potencia inicial de transmisión, y mientras una parte de dicha tercera señal se acopla a dicha segunda vía de comunicación, y determinar a partir de ellas una cuarta velocidad de datos obtenible en dicha segunda vía de comunicación;
hasta que dicha cuarta velocidad de
datos aumente por encima de dicha segunda velocidad de datos
objetivo al tiempo que dicha tercera velocidad de datos se mantiene
igual o mayor que dicha primera velocidad de datos
objetivo.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque dicha potencia intermedia de
transmisión se determina mediante un algoritmo dicotómico.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque dicho método comprende además los
pasos de:
- -
- determinar directamente en dicha primera unidad transceptora una potencia óptima de transmisión utilizando como datos:
- -
- una relación señal/ruido de cuantificación necesaria para obtener dicha segunda velocidad de datos objetivo en dicha segunda vía de comunicación;
- -
- las características de transferencia (H_{H}(k)) de una vía de acoplamiento desde dicha primera vía de comunicación a dicha segunda vía de comunicación;
- -
- determinar a partir de ella una correspondiente velocidad de datos obtenible en dicha primera vía de comunicación;
- -
- comprobar si dicha correspondiente velocidad de datos es igual o mayor que dicha primera velocidad de datos objetivo;
- -
- utilizar dicha potencia óptima de transmisión como dicha potencia intermedia de transmisión.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque dicha primera velocidad de
datos/dicha segunda velocidad de datos, respectivamente, se
determina mientras se inicializa dicha primera vía de
comunicación/dicha segunda vía de comunicación, respectivamente.
5. Una unidad transceptora (TU1) que
comprende:
- -
- un transmisor (TX) adaptado para ser el origen de una vía de transmisión (VÍA1) que termina en una unidad transceptora homóloga (TU2);
- -
- un receptor (RX) adaptado para ser el final de una vía de recepción (VÍA2) que se inicia en dicha unidad transceptora homóloga;
- -
- unos medios de comunicación (COM) conectados a dicho receptor, y adaptados para recibir de dicha unidad transceptora homóloga una primera velocidad de datos (B1) obtenible en dicha vía de transmisión, determinándose dicha primera velocidad de datos midiendo en dicha unidad transceptora homóloga unas primeras características de transmisión de dicha vía de transmisión mientras se aplica a dicha vía de transmisión una primera señal (CERCANA) con una primera potencia inicial de transmisión (P1);
- -
- un analizador de canal (ANAL) conectado a dicho receptor, y adaptado para medir unas segundas características de transmisión de dicha vía de recepción mientras se aplica a dicha vía de recepción una segunda señal con una segunda potencial inicial de transmisión (P2) y mientras se acopla a dicha vía de recepción una parte (ECO) de dicha primera señal; y para determinar a partir de ellas una segunda velocidad de datos (B2) obtenible en dicha vía de recepción;
- -
- un elemento de reducción del eco (ERA) conectado a dicho analizador de canal, a dichos medios de comunicación y a dicho transmisor, y adaptado, en el caso de que dicha primera velocidad de datos sea mayor que una primera velocidad de datos objetivo (BT1) y que dicha segunda velocidad de datos sea menor que una segunda velocidad de datos objetivo (BT2), para determinar una potencia intermedia de transmisión comprendida entre un límite inferior de la potencia de transmisión y dicha primera potencia inicial de transmisión;
caracterizada:
- -
- porque dichos medios de comunicación están además adaptados para recibir de dicha unidad transceptora homóloga una tercera velocidad de datos, determinándose dicha tercera velocidad de datos midiendo en dicha unidad transceptora homóloga unas terceras características de transmisión de dicha vía de transmisión mientras se aplica a dicha vía de transmisión una tercera señal con dicha potencia intermedia de transmisión; y
- -
- porque dicho analizador de canal está adaptado además para medir unas cuartas características de transmisión de dicha vía de recepción mientras se aplica a dicha vía de recepción una cuarta señal con dicha segunda potencia inicial de transmisión, y mientras una parte de dicha tercera señal se acopla a dicha vía de recepción; y para determinar a partir de ellas una cuarta velocidad de datos obtenible en dicha vía de recepción;
hasta que dicha cuarta velocidad de
datos aumente por encima de dicha segunda velocidad de datos
objetivo al tiempo que dicha tercera velocidad de datos se mantiene
igual o mayor que dicha primera velocidad de datos
objetivo.
6. Una unidad transceptora de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizada porque dicha potencia
intermedia de transmisión se determina por medio de un algoritmo
dicotómico.
7. Una unidad transceptora de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizada porque dicho elemento de
reducción del eco está además adaptado:
- -
- para determinar directamente una potencia óptima de transmisión utilizando como datos:
- -
- una relación señal/ruido de cuantificación necesaria para obtener dicha segunda velocidad de datos objetivo en dicha vía de recepción;
- -
- unas características de transferencia (H_{H}(k)) de una vía de acoplamiento desde dicha vía de transmisión a dicha vía de recepción;
- -
- para determinar a partir de ella una correspondiente velocidad de datos obtenible en dicha vía de transmisión;
- -
- para comprobar si dicha correspondiente velocidad de datos es igual o mayor que dicha primera velocidad de datos objetivo;
- -
- para utilizar dicha potencia óptima de transmisión como dicha potencia intermedia de transmisión.
8. Una unidad transceptora de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizada porque dicha primera
velocidad de datos/dicha segunda velocidad de datos,
respectivamente, se determina mientras se inicializa dicha vía de
transmisión/dicha vía de recepción, respectivamente.
Applications Claiming Priority (1)
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