ES2372158A1 - Microfiltro activo para estándar de comunicación vdsl2. - Google Patents
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Abstract
Microfiltro activo para estándar de comunicación VDSL2.El microfiltro activo compuesto esencialmente por una parte activa que comprende un circuito inversor de signo compuesto por un amplificador operacional (13), dos resistencias y la impedancia objeto de adaptación (12) y una parte pasiva que comprende condensadores, bobinas y resistencias. El microfiltro activo se dispone en un dispositivo autoinstalable que comprende un circuito de alimentación de la parte activa; y donde el objetivo es eliminar las reflexiones causadas por tramos de línea sin adaptar que interfieren en el correcto funcionamiento de la red en acceso a banda ancha sobre el estándar VDSL2.
Description
Microfiltro activo para estándar de comunicación
VDSL2.
El objeto de la presente invención es
proporcionar un microfiltro activo para acceso a banda ancha sobre
el estándar VDSL2 que suprima o mitiga el efecto creado por la falta
de adaptación de las impedancias introducidas por los cables o pares
utilizados en la RTB para la transmisión de información, voz, etc.,
dentro de los equipamientos locales de usuario.
La invención es aplicable al campo de las
telecomunicaciones, preferiblemente en aplicaciones de banda ancha
por la red telefónica convencional o RTB, proporcionando un
microfiltro activo compuesto esencialmente por una parte activa que
comprende un circuito inversor de signo y una parte pasiva que
comprende condensadores, bobinas y resistencias; y donde el objetivo
es eliminar las reflexiones causadas por tramos de línea sin adaptar
que interfieren en el correcto funcionamiento de la red.
Finalmente, la presente invención divulga un
dispositivo autoinstalable, el cual comprende el novedoso
microfiltro activo de la presente invención, que separa los
Servicios Telefónicos Básicos de los servicios de Banda Ancha sobre
tecnología de acceso VDSL2 y, al mismo tiempo, suprime, parcial o
totalmente, el efecto negativo de reducción de tasa de transferencia
que introducen las topologías (anillo, estrella, bus) de red
telefónica dispuestas en los equipamientos locales de usuario dentro
del rendimiento del estándar VDSL2. Dicho dispositivo autoinstalable
comprende un circuito de alimentación que puede ser seleccionado
entre un convertidor AC/DC, una batería recargable, una pila y una
combinación de los elementos anteriores. Cuyos efectos
conllevan:
- \bullet
- Una mejora en la tasa de transferencia, que hace posible nuevos servicios de banda ancha, los cuales demandan altas tasas de transferencia, y como resultado de ello, más servicios de valor añadido.
- \bullet
- Una extensión de la cobertura de los servicios de banda ancha, ampliando la base de clientes potenciales.
Estas mejoras se alcanzan manteniendo la
característica de autoinstalable de los actuales microfiltros
pasivos, y por lo tanto, la solución propuesta por la presente
invención no significa un incremento en el coste del despliegue de
los servicios de Banda Ancha.
Están disponibles en el mercado actual varios
dispositivos tales como divisores ("splitters") o microfiltros
para dividir la señal de baja frecuencia, la cual se corresponde con
los servicios de la Red Telefónica Básica RTB, y la señal de alta
frecuencia que corresponde con los servicios de banda ancha
("Broadband") sobre estándares basado en líneas de abonado
digital xDSL ("Digital Subscriber Line"). La segunda opción,
los microfiltros, también conocidos como filtros distribuidos en
línea, es la solución más utilizada en el equipamiento local del
usuario porque puede ser instalado directamente por el usuario
final. Los divisores necesitan ser instalados por los empleados de
la compañía de servicios telefónicos, cuyo despliegue es muy caro,
siendo, por lo tanto, escasamente utilizados.
Los microfiltros actualmente utilizados son
dispositivos pasivos, realizados por bobinas, resistencias y
condensadores, y se disponen sólo en los conectores telefónicos
donde el usuario final quiere conectar el terminal telefónico.
Los microfiltros anteriormente descritos tienen
una impedancia de carga que, para frecuencias superiores a los 4 kHz
(límite superior del espectro RTB), hace que los microfiltros se
comporten como una línea de transmisión con su final abierto.
Por lo tanto, tanto si el tramo de línea de
transmisión tiene su extremo abierto como si dispone de un
microfiltro, dicho tramo de línea de transmisión dispuesta en la
parte del equipamiento local de usuario se comporta, visto desde los
equipos de la Oficina Telefónica Central que proporcionan los
servicios, como una resistencia en paralelo sin adaptar a
frecuencias superiores a los 4 kHz si se cumple que el producto de
su longitud por su fase (\beta(radianes/km)) es un número
entero e impar de veces \pi radianes, provocando el consiguiente
descenso en la velocidad de transmisión.
El problema de adaptación de impedancias
anteriormente descrito no es muy importante en tecnologías ADSL y
ADSL2+ que trabajan a frecuencias máximas de 1.104 MHz y 2.208 MHz,
respectivamente. En estas frecuencias es difícil que el producto de
su longitud por su fase (\beta(radianes/km)) sea un número
entero e impar de veces \pi radianes. En cambio, este problema se
hace muy importante a medida que la frecuencia va aumentando, como
por ejemplo, para las frecuencias a las que trabaja la tecnología
VDSL2 que puede llegar a alcanzar los 30 MHz.
No son conocidas soluciones al problema técnico
que resuelve la presente invención de adaptar las impedancias que
introducen los tramos de línea distribuidos por los diferentes
recintos que componen los equipamientos de usuario o edificios, que
formando cualquier tipología de red, se conectan a la red telefónica
principal distribuidora de servicios xDSL mediante un microfiltro
activo dispuesto en un dispositivo autoinstalable.
Las soluciones más aproximadas encontradas en
relación con el problema técnico que resuelve la presente invención
son:
- \bullet
- La patente US6829336 B1, titulada "System and Method for Active Filtering in a Telecomunications Network", describe un microfiltro activo alimentado por una fuente de alimentación de red. Si bien, esta patente divulga una mejora de los filtros paso baja mediante un filtro activo paso baja incluido en el microfiltro, esta patente no divulga ni sugiere el uso de microfiltros activos para la adaptación de impedancias.
- \bullet
- La patente US2009141183 A1, titulada "Active Splitter Device and Method Using Diplexed Front End", divulga una solución para separar las señales de radio frecuencia transmitidas de las recibidas en sistemas de comunicación sin referirse a divisores xDSL.
- \bullet
- La patente US2008118058 A1, titulada "Splitter with Active Transient Suppression Circuit", divulga un divisor activo y no un microfiltro, cuya función es filtrar los transitorios en las líneas telefónicas. Esta patente no divulga ni sugiere el uso de microfiltros activos para la adaptación de impedancias.
- \bullet
- La patente WO9940716 A2, titulada "Active Splitter", divulga un divisor activo y no un microfiltro, usado para mejorar filtros paso baja.
- \bullet
- La patente EP1901540 A1, titulada "ADSL Splitter", divulga un divisor pasivo y no un microfiltro activo.
- \bullet
- La patente EP1783996 A1, titulada "Advanced ADSL Splitter", divulga un divisor pasivo en vez de un microfiltro activo como el de la presente invención.
- \bullet
- La patente US6868117 B1, titulada "Splitter and microfilter dongle for a single RJ11 DSL/analog combo modem", divulga un dispositivo capaz de conmutar eléctricamente señales recibidas y trabajar indistintamente sobre el escenario de un divisor como en el entorno de un microfiltro.
Para resolver los inconvenientes indicados
anteriormente, esta invención consiste en un microfiltro activo
compuesto por una parte activa que comprende básicamente un circuito
inversor de signo, y por una parte pasiva que modela los parámetros
característicos del tramo de línea a adaptar, de forma que mitiga o
elimina las reflexiones debidas a dichos tramos de línea sin adaptar
en acceso por banda ancha sobre tecnología VDSL2
(Very-High-Bit-Rate
Digital Subscriber Line 2). La presente invención se completa con un
circuito de alimentación que proporciona la alimentación de los
componentes activos.
Los equipamientos locales de usuario suelen
estar divididos en N recintos, disponiendo cada uno de ellos de
ramales o tramos de línea conectados a la línea telefónica
principal. Las configuraciones de dichos tramos de línea o ramales
pueden ser en anillo, en estrella o en bus. Si bien la línea
principal estará conectada al modem xDSL dispuesto en una cualquiera
de los recintos del equipamiento local de usuario, en el resto
podemos obtener otras distintas configuraciones tales como un ramal
en circuito abierto al que no se le conecta ningún dispositivo, un
ramal al que se le conecta un terminal telefónico mediante un filtro
pasivo, etc.
Para adaptar la impedancia en paralelo que
introduce el tramo de línea o ramal, la presente invención comprende
un microfiltro activo conectado a todos los ramales o tramos de
línea de los que conste el equipamiento local de usuario. De esta
forma la línea telefónica principal queda conectada al microfiltro
activo de impedancia Z_{L} y coeficiente de reflexión
\rho_{L}, por el tramo de línea o ramal en un punto intermedio
de la línea telefónica principal, quedando caracterizado dicho tramo
de línea o ramal por su longitud L, su impedancia característica
Z_{0} y una función de propagación \gamma = \alpha + j\beta;
donde \alpha es la atenuación de la línea y \beta es la función
fase de la línea. El tramo de línea o ramal junto con la impedancia
de carga Z_{L} introducen una impedancia conjunta en paralelo
Z_{V} en el punto de unión con la línea telefónica principal.
Dicha impedancia Z_{V} genera un coeficiente de reflexión
\rho_{V}, tal que:
Si el tramo de línea o ramal tiene una
terminación en circuito abierto, lo cual es lo que ocurre en los
conectores telefónicos distribuidos por los diferentes recintos del
equipamiento local de usuario, la impedancia de carga Z_{L} es
infinita, y el coeficiente de reflexión en el punto de unión será
\rho_{V} = e^{-2 \gamma L}. Por lo tanto, el tramo de línea o
ramal carga la línea telefónica principal con una impedancia,
problemática y no deseada, que depende de la frecuencia. En una red
telefónica local de usuario con topología en estrella, todos los
ramales de dicha red local cargan la red principal con una
impedancia infinita en todo el rango de frecuencias. Esto significa
que cada ramal introduce un coeficiente de reflexión \rho_{V}
igual a 1 en todo el rango de frecuencias. Aplicando esta condición,
se obtiene la impedancia de carga que presenta cada tramo de línea o
ramal sobre la línea telefónica principal con una tipología de
estrella:
Si:
entonces:
Esta última expresión representa la impedancia
de carga Z_{L} que requiere cada tramo de línea o ramal para
lograr que dicho tramo de línea o ramal se comporte como un circuito
abierto en todo el rango de frecuencias en el punto de conexión con
la línea telefónica principal. Dado que las líneas reales tienen
pérdidas, hay que añadir el coeficiente de atenuación lineal
\alpha a la expresión anteriormente calculada. Dicho coeficiente
de atenuación lineal \alpha requiere una impedancia de carga con
resistencia negativa para adaptar las pérdidas en el tramo de línea
de transmisión.
Para poder obtener la resistencia negativa y,
por lo tanto, realizar la adaptación de la impedancia de carga, la
presente invención presenta un circuito inversor de signo realizado
con componentes activos cuya principal función es invertir el signo
de la impedancia Z a adaptar y, por lo tanto, cuyo signo es
invertido. En una realización particular de la invención, dicho
circuito inversor de signo se compone básicamente de un amplificador
operacional cuya salida está conecta a su entrada no inversora
mediante la impedancia Z cuyo signo es invertido. Así mismo, la
salida del amplificador operacional está conectada a la línea de
referencia de potencial mediante una resistencia R_{1} conectada
en serie con una resistencia R_{2}, existiendo una conexión entre
la entrada inversora y el punto de unión de las resistencias R_{1}
y R_{2}, de tal forma que la impedancia del circuito inversor de
signo es Z_{L} y su valor es Z_{L} =
-Z(R_{2}/R_{1}).
Por lo tanto, en dicha realización particular,
dicho circuito inversor de signo invierte el signo de la impedancia
Z, con un factor de escala igual a R_{2}/R_{1} (relación entre
los valores nominales de las resistencias R_{1} y R_{2}),
suponiendo que la ganancia diferencial A del amplificador
operacional tienda a infinito, si bien, en la práctica es suficiente
con ganancias iguales o superiores a 10. Si no se cumple la
condición anterior, el requerimiento para invertir al menos el signo
de la impedancia es el siguiente:
En este caso, la impedancia de carga Z_{L}
es:
Consecuentemente, con dicha realización
particular de la presente invención siempre es posible invertir el
signo de la impedancia.
\newpage
Una vez invertido el signo de la impedancia,
sólo queda determinar el valor de la misma. Como se ha divulgado
previamente, el valor absoluto de la impedancia de carga requerida
es Z = Z_{0}/tanh(\gamma\cdotL) mientras que el
circuito inversor de signo será el encargado de cambiar de signo
dicho valor de la impedancia Z. El valor de la impedancia de Z
anteriormente mencionado es un valor bien conocido ya que coincide
con el valor de la impedancia que introduce un ramal o tramo de
línea cuyo extremo está abierto formando un circuito abierto,
teniendo dicho ramal o tramo de línea una longitud L, una impedancia
característica Z_{0}, y una función de propagación \gamma. Por
lo tanto, una sección de par metálico (cable metálico con hilos en
su interior, preferentemente de cobre) con la misma longitud (L) y
características (Z_{0} y \gamma) que el ramal cuyos efectos se
quieren suprimir introducirá una impedancia de valor Z =
Z_{0}/tanh(\gamma\cdotL), con un coeficiente de
reflexión \rho = e^{-2 \gamma L}.
Dado que en la práctica es difícil saber cuál es
la longitud de sección de par metálico que hay que utilizar para
lograr el valor de Z, la presente invención incorpora junto a la
parte activa, una parte pasiva.
En una realización particular de la presente
invención, la parte pasiva comprende un circuito pasivo de
cuadripolos RLGC que mediante componentes pasivos como bobinas,
resistencias y condensadores modela las características de la
sección de par metálico, es decir, su impedancia característica
Z_{0}, su longitud L y su función de propagación \gamma. Este
tipo de circuitos se componen de una resistencia y una bobina en
serie, y de una resistencia y un condensador en paralelo con la
parte activa, que definen los parámetros de resistencia en serie R,
inductancia en serie L, conductancia en paralelo G y capacitancia en
paralelo C, respectivamente.
Alternativamente, la realización particular de
la presente invención utiliza, para longitudes del tramo de línea a
adaptar superiores a L, tantos cuadripolos RLGC en cascada como
número de veces la longitud L característica de la sección de par
metálico.
Para conectar el microfiltro activo de la
presente invención a los terminales telefónicos, la parte activa del
filtro activo de la presente invención incluye un filtro pasivo LC
conectado a la entrada del circuito de cambio de signo mediante dos
condensadores dispuestos en cada entrada del circuito de cambio de
signo. El filtro pasivo LC comprende dos bobinas en serie, una por
cada entrada, un condensador en paralelo entre ambas entradas. De
esta forma, el terminal telefónico puede ser alimentado remotamente
por la Oficina Central Telefónica. La parte pasiva formada por los
cuadripolos RLGC se conecta a la parte activa por la salida del
amplificador operacional y la entrada no inversora del mismo.
Para alimentar los componentes activos del
microfiltro activo de la presente invención, se utiliza un circuito
de alimentación seleccionado entre un convertidor de corriente
continua a corriente alterna AC/DC, un elemento de alimentación y
una combinación de ambos. El elemento de alimentación está
seleccionado entre una batería recargable, una pila y sus
combinaciones. Dicha batería recargable es susceptible de ser
recargada por el convertidor de corriente continua a corriente
alterna AC/DC o por otro cargador externo. Especialmente interesante
resulta la combinación del convertidor de corriente alterna a
corriente continua AC/DC con la batería recargable por el
convertidor AC/DC, ya que asegura el funcionamiento del microfiltro
activo en ausencia de corriente alterna debida, por ejemplo, a un
corte de suministro en la red eléctrica.
La solución propuesta trabaja en el rango de
frecuencias del protocolo de línea digital de abonado de muy alta
tasa de transferencia VDSL2 que se encuentra entre los 23.76875 kHz
a los 30 MHz. Por lo tanto, la solución propuesta por la presente
invención es también válida para otros tipos de tecnologías basadas
en línea digital de abonado xDSL, tales como la línea digital de
abonado asimétrica ADSL (ITU-T G.992.1, 23.76875 kHz
- 1.104 MHz) y la ADSL2+ (ITU-T G.992.5, 23.76875
kHz - 2.208 MHz).
Adicionalmente, la solución propuesta por la
presente invención es válida para todo tipo de topologías de la red
telefónica en el equipamiento local de usuario como la topología en
estrella, anillo o en bus, debido a que suprime la impedancia en
paralelo que introduce cada tramo de línea o ramal.
En la realización particular anteriormente
citada, las secciones RLGC deben ser modeladas de acuerdo con las
características técnicas (impedancia característica, longitud,
función de propagación) del par metálico usado en la red telefónica
del equipamiento local de usuario que puede variar en función del
país. En el caso de España, las características del par metálico
están especificadas por la normativa vigente en España del ICT
(Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones).
La figura 1 muestra un diagrama de conexión
simplificado entre la Oficina Telefónica Central, que proporciona el
servicio xDSL, y el equipamiento local del usuario donde se pueden
observar dos tipos diferentes de configuraciones.
La figura 2 muestra la distribución de la línea
telefónica dentro del equipamiento local del usuario, el cual está
dividido en N habitaciones.
La figura 3 muestra la línea telefónica
principal que parte de la Oficina Telefónica Central y que se
conecta con el modem xDSL del equipamiento local de usuario. En un
punto intermedio de dicha línea telefónica principal se conecta
mediante un ramal o tramo de línea de par metálico una impedancia de
carga Z_{L}.
La figura 4 muestra un circuito de componentes
activos como el que utiliza la presente invención para invertir el
signo de la impedancia Z que queremos adaptar.
La figura 5 muestra la línea telefónica
principal que parte de la Oficina Telefónica Central y que se
conecta con el modem xDSL del equipamiento local de usuario. En un
punto intermedio de dicha línea telefónica principal se conecta
mediante un ramal o tramo de línea de par metálico una impedancia de
carga Z_{L}. A dicha impedancia Z_{L} se conecta un tramo de
línea o ramal.
La figura 6 muestra el microfiltro activo
conectado al tramo de línea, la parte activa y sus componentes, y la
parte pasiva y sus componentes en función de la longitud L del
tramo.
La figura 7 muestra el dispositivo
autoinstalable que comprende el microfiltro activo de la presente
invención, la conexión de dicho dispositivo con un terminal
telefónico y con la fuente de alimentación convencional de la red
eléctrica, donde el circuito de alimentación está compuesto por un
convertidor de corriente continua a corriente alterna AC/DC y una
batería recargable por dicho convertidor de corriente continua a
corriente alterna AC/DC.
La figura 8 muestra el dispositivo
autoinstalable que comprende el microfiltro activo de la presente
invención, la conexión de dicho dispositivo con un terminal
telefónico y un elemento de alimentación.
Seguidamente, la presente invención se ilustra
adicionalmente mediante el siguiente ejemplo, el cual no pretende
ser limitativo de su alcance y además hace referencia a la
numeración adoptada en las figuras.
La figura 1 muestra un diagrama de conexión
simplificado entre la Oficina Telefónica Central (1) y el
equipamiento local de usuario (2) donde se pueden observar dos tipos
diferentes de configuraciones. La Oficina Telefónica Central (1)
proporciona tanto el servicio xDSL procedente de la Red de Datos
(29) como los servicios telefónicos básicos (30) que, mediante el
modem xDSL (3) y el divisor (5) situados en la Oficina Telefónica
Central, permiten la transmisión de ambos servicios a través de una
única línea telefónica principal (4). En la primera configuración,
se sitúa un divisor (5) o "splitter" al principio del
equipamiento local de usuario (2), conectándose al mismo el modem
xDSL (3) y los terminales telefónicos (8). Así mismo, un computador
(31) se conecta al modem xDSL (3). En la segunda configuración, se
sustituye el divisor (5) de la primera configuración por
microfiltros (7) conectados a los terminales telefónicos (8). Como
se puede observar en la figura 1, hay tantos microfiltros (7) como
terminales telefónicos (8).
La figura 2 muestra una distribución de una red
telefónica en topología de estrella dentro del equipamiento local de
usuario (2), el cual está dividido en N recintos. En dicha
distribución, se distingue la línea telefónica principal (4) que
está conectada al modem xDSL (3) dispuesto en el recinto 3
(2^{III}). En los recintos 1 (2^{I}), 4 (2^{IIII}) y N
(2^{IIIII}) de la distribución mostrada en la figura 2 están
dispuestos sendos terminales telefónicos (8) conectados a la línea
telefónica principal (4) en el punto (9), a través del ramal (6) y
del microfiltro (7). En el recinto 2 se encuentra un ramal (6) cuyo
extremo no está conectado a ningún equipo, es decir, forma un
circuito abierto.
La figura 3 muestra la línea telefónica
principal (4) que parte de la Oficina Telefónica Central (1) y que
se conecta con el modem xDSL (3) del equipamiento local de usuario
(2). En un punto intermedio (9) de dicha línea telefónica principal
se conecta mediante un ramal o tramo de línea (6) de par metálico
una impedancia de carga Z_{L}, que introduce un coeficiente de
reflexión \rho_{L}, a dicha línea telefónica principal (4).
Dicho ramal o tramo de línea (6) queda caracterizado por sus
parámetros característicos longitud L, impedancia característica
Z_{0} y función de propagación \gamma =
\alpha + j\beta, donde \alpha es la atenuación de la línea y \beta es la función fase de la línea. El tramo de línea o ramal (6) junto con la impedancia de carga Z_{L} introducen una impedancia conjunta en paralelo Z_{V} en el punto de unión (9) con la línea telefónica principal (4). Dicha impedancia Z_{V} genera un coeficiente de reflexión \rho_{V}, tal que:
\alpha + j\beta, donde \alpha es la atenuación de la línea y \beta es la función fase de la línea. El tramo de línea o ramal (6) junto con la impedancia de carga Z_{L} introducen una impedancia conjunta en paralelo Z_{V} en el punto de unión (9) con la línea telefónica principal (4). Dicha impedancia Z_{V} genera un coeficiente de reflexión \rho_{V}, tal que:
Si el tramo de línea o ramal (6) tiene una
terminación en circuito abierto, lo cual es lo que ocurre en los
conectores telefónicos (24) distribuidos por los diferentes recintos
del equipamiento local de usuario (2), la impedancia de carga
Z_{L} es infinita, y el coeficiente de reflexión en el punto de
unión (9) es \rho_{V} = e^{-2 \gamma L}. Por lo tanto, el
ramal (6) carga la línea telefónica principal (4) con una
impedancia, problemática y no deseada, que depende de la frecuencia.
En una red telefónica local de usuario con topología en estrella que
comprenda todos los ramales (6), dichos ramales (6) de dicha red
local cargan la red principal con una impedancia infinita en todo el
rango de frecuencias. Esto significa que cada ramal (6) introduce un
coeficiente de reflexión \rho_{V} igual a 1 en todo el rango de
frecuencias. Aplicando esta condición, se obtiene la impedancia de
carga que presenta cada ramal (6) sobre la línea telefónica
principal (4) con una tipología de estrella:
Si:
entonces:
Esta última expresión representa la impedancia
de carga Z_{L} que requiere cada ramal (6) para lograr que dicho
ramal se comporte como un circuito abierto en todo el rango de
frecuencias en el punto de conexión (9) de la línea telefónica
principal (4). Dado que las líneas reales tienen pérdidas, se añade
el coeficiente de atenuación lineal \alpha a la expresión
anteriormente calculada. Dicho coeficiente de atenuación lineal
\alpha requiere una impedancia de carga con resistencia negativa
para adaptar las pérdidas en la línea de transmisión.
Para poder obtener una impedancia negativa y,
por lo tanto, realizar la adaptación de la impedancia de carga, la
presente invención comprende microfiltro activo para estándar de
comunicación VDSL2 que comprende una parte activa (19), una parte
pasiva (18) y un circuito de alimentación, donde dicha parte activa
(19) comprende un circuito inversor de signo (11). Dicho microfiltro
activo elimina las reflexiones de tramos de línea (6) sin adaptar,
cuyos parámetros característicos son su impedancia Z_{0}, su
longitud L y su función de propagación \gamma, y que, conectados
en un punto (9) a la línea telefónica principal (1) son adaptados.
La figura 4 muestra un circuito de componentes activos como el que
utiliza la presente invención para invertir el signo de una
impedancia Z (12). Dicho circuito es un circuito inversor de signo
que se compone básicamente por un amplificador operacional (13) cuya
salida está conectada a su entrada no inversora (+) mediante al
impedancia Z (12) cuyo signo se inverte. Así mismo, la salida del
amplificador operacional está conectada a la línea de referencia de
potencial (15) mediante una resistencia R_{1} conectada en serie
con una resistencia R_{2}, existiendo una conexión entre la
entrada inversora (-) y el punto de unión (16) de las resistencias
R_{1} y R_{2}, de tal forma que la impedancia del circuito
inversor de signo (11) es Z_{L} cuyo valor es Z_{L} =
-Z(R_{2}/R_{1}).
Por lo tanto, un circuito como el de la figura 4
invierte el signo de la impedancia Z (12), con un factor de escala
igual a R_{2}/R_{1} (relación entre los valores nominales de las
resistencias R_{1} y R_{2}), suponiendo que la ganancia A en
modo diferencial del amplificador operacional (13) tienda a
infinito, si bien, en la práctica es suficiente con ganancias
iguales o superiores a 10. Si no se cumple la condición anterior, el
requerimiento para los valores de las resistencias R_{1} y R_{2}
y para invertir al menos el signo de la impedancia es el
siguiente:
En este caso, la impedancia de carga Z_{L}
es:
Consecuentemente, con la realización preferida
de la presente invención siempre es posible invertir el signo de la
impedancia. Una vez invertido el signo de la impedancia, sólo queda
determinar el valor de la misma.
\newpage
Como hemos divulgado previamente, el valor
absoluto de la impedancia de carga Z (12) requerida es Z =
Z_{0}/tanh(\gamma\cdotL) mientras que el circuito de la
parte activa (19) será el encargado de cambiar de signo dicho valor
de Z. El valor de la impedancia de Z (12) anteriormente mencionado
es un valor bien conocido ya que coincide con el valor de impedancia
que introduce un tramo de línea cuyo extremo está abierto formando
un circuito abierto, teniendo dicho tramo de línea una longitud L,
una impedancia característica Z_{0}, y una función de propagación
\gamma, tal y como se muestra en la figura 3.
Por lo tanto, la impedancia Z (12) mostrada en
la figura 4 puede ser obtenida usando una sección de par metálico
(cable metálico con hilos en su interior, preferentemente de cobre)
con la misma longitud y características (Z_{0} y \gamma) que el
ramal (6) cuyos efectos queremos suprimir tal y como se muestra en
la figura 5. De esta forma, dicha sección de par metálico introduce
una impedancia Z = Z_{0}/tanh(\gamma\cdotL), con un
coeficiente de reflexión \rho = e^{-2 \gamma L}.
Dado que en la práctica es difícil saber cuál es
la longitud de sección de par metálico que hay que utilizar para
lograr el valor de Z (12), la presente invención incorpora junto a
la parte activa (19), una parte pasiva (18) formada por al menos un
cuadripolo RLGC (17) como el mostrado en la figura 6 que mediante
componentes pasivos como bobinas, resistencias y condensadores,
modela las características de la sección de par metálico, es decir,
su impedancia característica Z_{0}, su longitud L y su función de
propagación \gamma. Este tipo de circuitos se componen de una
resistencia y una bobina en serie, y de una resistencia y un
condensador en paralelo con la parte activa, que definen los
parámetros de resistencia en serie R, inductancia en serie L,
conductancia en paralelo G y capacitancia en paralelo C,
respectivamente.
Adicionalmente, la figura 6 muestra que para
adaptar tramos de línea o ramales de longitudes superiores a L, la
presente invención utiliza tantos cuadripolos RLGC (17) en cascada
como número de veces la longitud L característica de la sección de
par metálico.
Más adicionalmente, la figura 6 muestra cómo se
conecta la parte activa (19) del filtro activo (10) de la presente
invención a la parte pasiva (18) y al terminal telefónico (8). La
parte activa (19) del microfiltro activo (10) de la presente
invención incluye un filtro pasivo LC (21) a la entrada del circuito
inversor de signo (11) mediante dos condensadores (20) dispuestos en
cada entrada del circuito inversor de signo (11). El filtro pasivo
LC (21) comprende dos bobinas en serie, una por cada entrada, un
condensador en paralelo entre ambas entradas. De esta forma, el
terminal telefónico (8) es alimentado remotamente por la Oficina
Telefónica Central (1). La parte pasiva (18) formada por al menos un
cuadripolo RLGC se conecta a la parte activa (19) por la salida del
amplificador operacional (14) y la entrada no inversora del mismo
(+).
La figura 7 muestra un dispositivo
autoinstalable que comprende el microfiltro activo (10) de la
presente invención así como un circuito de alimentación. Con la
tecnología actual y, teniendo en cuenta que la corriente DC de
alimentación está directamente relacionada con el producto de la
ganancia por el ancho de banda, no es posible alimentar los
componentes activos de la parte activa del microfiltro activo de la
presente invención mediante la alimentación proveniente de la
Oficina Telefónica Central (1), ya que con el terminal telefónico
colgado, la corriente de alimentación procedente de dicha Oficina
Central Telefónica es de sólo 1 mA.
Dicho circuito de alimentación mostrado en la
figura 7 comprende un convertidor de corriente AC/DC (22) que se
alimenta de la toma de red eléctrica convencional (23) situada en el
equipamiento local de usuario (2) y proporciona los voltajes y las
corrientes de alimentación necesarias para el correcto
funcionamiento de microfiltro activo. Adicionalmente, el circuito de
alimentación de la figura 7 comprende una batería recargable como
elemento de alimentación (32), que es recargada por el convertidor
de corriente AC/DC, y que asegura el funcionamiento del microfiltro
activo en ausencia de corriente procedente de la toma de red
eléctrica convencional (23). Los condensadores (20) mostrados en la
figura 6 evitan interferencias entre el circuito de alimentación del
microfiltro activo (10) y la alimentación del terminal telefónico
(8) proveniente de la Oficina Telefónica Central (1).
Así mismo, el dispositivo autoinstalable (25)
mostrado en la figura 7, comprende además de los elementos
anteriormente citados, un conector de entrada (26) y otro de salida
(27) de línea telefónica que permiten la conexión de los terminales
telefónicos (8) a la línea telefónica principal (4), así como una
fuente de corriente alterna (28) que proporciona las mismas
características de tensión y corriente que la toma de red eléctrica
convencional (23).
La figura 8 muestra un dispositivo
autoinstalable (25) que comprende el microfiltro de la presente
invención y un circuito de alimentación formado por un elemento de
alimentación seleccionado entre una batería recargable y una
pila.
Así mismo, el dispositivo autoinstalable (25)
mostrado en la figura 8, comprende además de los elementos
anteriormente citados, un conector de entrada (26) y otro de salida
(27) de línea telefónica que permiten la conexión de los terminales
telefónicos (8) a la línea telefónica principal (4).
Gracias a todas estas características y las
anteriormente definidas obtenemos el dispositivo (25) autoinstalable
que separa los Servicios Telefónicos Básicos de los servicios de
Banda Ancha sobre tecnología de acceso VDSL2 y, al mismo tiempo,
suprime, parcial o totalmente, el efecto negativo de reducción de
tasa de transferencia que introducen las topologías (anillo,
estrella, bus) de red telefónica dispuestas en los equipamientos de
usuario dentro del rendimiento del estándar VDSL2.
Claims (13)
1. Un microfiltro activo para estándar de
comunicación VDSL2, que elimina las reflexiones de tramos de línea
(6) sin adaptar, cuyos parámetros característicos son su impedancia
Z_{0}, su longitud L y su función de propagación \gamma, y que,
conectados en un punto (9) a la línea telefónica principal (1) son
adaptados; caracterizado porque comprende una parte activa
(19) y una parte pasiva (18), donde dicha parte activa (19)
comprende un circuito inversor de signo (11).
2. Un microfiltro activo para estándar de
comunicación VDSL2, según la reivindicación 1, caracterizado
porque la parte activa comprende un amplificador operacional (13)
con una ganancia A, cuya salida (14) está conectada a su entrada no
inversora (+) mediante una impedancia Z (12) cuyo signo es
invertido, dicha salida (14) del amplificador operacional está
también conectada a una línea de referencia de potencial (15)
mediante una resistencia R_{1} en serie con una resistencia
R_{2}, existiendo además una conexión entre la entrada inversora
(-) de dicho amplificador operacional (13) y el punto de unión (16)
de las resistencias R_{1} y R_{2}, de tal forma que la
impedancia total del circuito inversor de signo Z_{L} depende de
los valores de R_{1}, R_{2}, A y Z, siendo Z la impedancia del
tramo de línea a adaptar, cuyo valor es Z =
Z_{0}/tanh(\gamma\cdotL).
3. Un microfiltro activo para estándar de
comunicación VDSL2, según la reivindicación 2, caracterizado
porque para valores absolutos de la ganancia A de al menos 10, la
impedancia total del circuito inversor de signo Z_{L} es:
4. Un microfiltro activo para estándar de
comunicación VDSL2, según la reivindicación 2, caracterizado
porque para valores absolutos de la ganancia A inferiores a 10, los
valores de las resistencias R_{1} y R_{2} cumplen la siguiente
relación:
y, la impedancia total del circuito
inversor de signo (11)
es:
5. Un microfiltro activo para estándar de
comunicación VDSL2, según la reivindicación 3 o 4,
caracterizado porque la parte pasiva (18) comprende al menos
un cuadripolo RLGC (17) que comprende una resistencia y una bobina
en serie, y una resistencia y un condensador en paralelo con la
parte activa (19), los cuales modelan los parámetros característicos
del tramo de línea a adaptar: impedancia característica Z_{0},
longitud L y función de propagación \gamma, obteniendo el valor de
la impedancia Z (12) del tramo de línea (6) a adaptar.
6. Un microfiltro activo para estándar de
comunicación VDSL2, según la reivindicación 5, caracterizado
porque la parte pasiva (18) comprende tantos cuadripolos RLGC (17)
como múltiplos de la longitud L comprende el tramo de línea (6) a
adaptar.
7. Un microfiltro activo para estándar de
comunicación VDSL2, según la reivindicación 3 o 4,
caracterizado porque la parte activa (19) comprende dos
condensadores (20) dispuestos en serie con el circuito inversor de
signo, uno por cada entrada de dicho circuito inversor de signo (11)
que eliminan las interferencias entre la alimentación procedente de
la Oficina Telefónica Central (1) de los terminales telefónicos (8)
y la alimentación del microfiltro activo (10).
8. Un microfiltro activo para estándar de
comunicación VDSL2, según la reivindicación 7, caracterizado
porque la parte activa comprende un filtro pasivo LC (21) conectado
a los condensadores (20), compuesto por dos bobinas en serie con los
condensadores (20), y un condensador en paralelo, permitiendo la
alimentación remota desde una Oficina Telefónica Central (1) de un
terminal telefónico (8).
9. Un dispositivo auntoinstalable para estándar
VDSL2 caracterizado porque comprende un microfiltro activo
para estándar de comunicación VDSL2 que elimina las reflexiones de
tramos de línea (6) sin adaptar, cuyos parámetros característicos
son su impedancia Z_{0}, su longitud L y su función de propagación
\gamma, y que, conectados en un punto (9) a la línea telefónica
principal (1) son adaptados; donde dicho microfiltro activo (10)
comprende una parte activa (19) y una parte pasiva (18), y donde
dicha parte activa (19) comprende un circuito inversor de signo
(11).
10. Un dispositivo autoinstalable para estándar
de comunicación VDSL2, según la reivindicación 9,
caracterizado porque comprende un circuito de alimentación,
un conector de entrada (26) y otro de salida (27) de línea
telefónica que permiten la conexión de los terminales telefónicos
(8) a la línea telefónica principal (4) mediante un conector de
salida (24) dispuesto en un equipamiento local de usuario (2).
11. Un dispositivo autoinstalable para estándar
de comunicación VDSL2, según la reivindicación 9,
caracterizado porque el circuito de alimentación comprende
una opción seleccionada del grupo compuesto por un elemento de
alimentación (32), un convertidor de corriente alterna a corriente
continua AC/DC, que toma su alimentación de una toma de red
eléctrica convencional (23), y una combinación de ambas; donde el
elemento de alimentación está seleccionado entre una pila y una
batería recargable al menos por el convertidor AC/DC.
12. Un dispositivo autoinstalable para estándar
de comunicación VDSL2, según la reivindicación 10,
caracterizado porque comprende una fuente de corriente
alterna (28) de iguales características que la toma de red eléctrica
convencional (23) de la que dicho dispositivo autoinstalable (25)
toma su alimentación cuando el circuito de alimentación está
compuesto por el convertidor de corriente alterna a corriente
continua.
13. Un dispositivo autoinstalable para estándar
de comunicación VDSL2, según la reivindicación 9,
caracterizado porque se conecta a todos los tramos de línea
(6) del equipamiento local de usuario (2) excepto al que conecta con
un modem xDSL (3) para adaptar todas las impedancias introducidas
por todos los tramos de línea (6) de dicho equipamiento local de
usuario (2).
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