FI106326B

FI106326B - Kytkentä kaiunpoistavan moninopeusmodeemin sovittamiseksi linjalle sekä kytkentämenetelmä

Info

Publication number: FI106326B
Application number: FI963791A
Authority: FI
Inventors: Heikki Laamanen
Original assignee: Tellabs Oy
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1996-09-23
Publication date: 2001-01-15
Also published as: FI963791A0; DE69734888T2; NO991377L; NO991377D0; AU4386497A; WO1998012824A1; DE69734888D1; EP0927467A1; FI963791A; EP0927467B1

Description

1 106326

Kytkentä kaiunpoistavan moninopeusmodeemin sovittamiseksi linjalle sekä kytkentämenetelmä *

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukai-5 nen kytkentä kaiunpoistavan modeemin sovittamiseksi linjalle.

Keksinnön kohteena on myös kytkentämenetelmä.

10 Modeemi liittyy linjalle muuntajan välityksellä, joka erottaa linjan galvaanisesti modeemista ja toimii -ylijänni-tesuojana linjalta tulevia ylijännitteitä vastaan. Kaiunpoistavan modeemin muuntajan induktanssin on oltava tietyissä rajoissa, jotta digitaalisesti toimivan kaiunpoistajan 15 painokertoimien määrä pysyy kaiunpoistajan toteutuskustan-nusten kannalta riittävän pienenä ja toisaalta, jotta muuntaja ei liiaksi vääristä vastaanotettua signaalia ja siten huononna vastaanottimen toimintaa. Tunnetun tekniikan mukaisesti muuntajan induktanssin säätäminen on ollut ongelmalis-20 ta moninopeusmodeemeissa, joissa kullekin nopeudelle opti maalisen induktanssin aikaansaamiseksi on vaadittu esimerkiksi monikäämisiä muuntajia sekä näiden rele- tai kytkinoh-jauksia.

« 25 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatun tekniikan puutteellisuudet ja aikaansaada aivan uudentyyppinen kytkentä kaiunpoistavan modeemin sovittamiseksi linjalle.

' . 30 Keksintö perustuu siihen, että ennen muuntajaa muodostetaan • · integraattorin avulla takaisinkytkentä, jonka aikavakion säädön avulla voidaan linjamuuntajan induktanssia säätää aina käytetyn siirtonopeuden mukaan esimerkiksi yksinkertaisen vastusmatriisin avulla.

35 2 106326 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle kytkennälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

5 Keksinnön mukaiselle menetelmälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 9 tunnusmerkkiosassa .

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

10

Kaiunpoistoon liittyvän digitaaliosan hinta saadaan edullisemmaksi. Muuntajasovituksessa vältytään kalliilta monikää-mimuuntajilta ja näihin liittyviltä relekytkennöiltä, jotka ovat paitsi kalliita myös helposti vikaantuvia.

15

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla.

Kuvio 1 esittää lohkokaaviona tunnetun tekniikan mukaista 20 kytkentää.

Kuvio 2 esittää lohkokaaviona yhtä keksinnön mukaista kytkentää .

25 Kuvio 3 esittää yksityiskohtaa kuvion 2 mukaisesta kytken nästä .

Kuvio 4 esittää vaihtoehtoista yksityiskohtaa kuvion 2 kytkennästä.

30

Kuvion 1 mukaisesti nykyisessä tekniikassa kaiunpoistavan moninopeusmodeemin lähettimeltä 1 signaali johdetaan digi-taali/analogiamuuntimelle 2, jonka jälkeen analogiasignaali puskuroidaan puskurivahvistimella 3, lähetinpuskurilla. 35 Erotusvahvistin 4, impedanssit 15, 16 ja 17 sekä muuntajan 3 106326 8 ja linjan yhdessä muodostama impedanssi sL||Zl muodostavat kaiunpoistavassa modeemissa yleisesti käytetyn haarukkakyt-' kennän, joka poistaa osan takaisin heijastuneesta lähtevän signaalin kaiusta. Haarukka toimii Wheatstonen siltana 5 siten, että lähetinpuskuriin 3 toisesta päästään kytketty impedanssi 16 sekä tämän ja maan välille kytketty impedanssi 15 muodostavat sillan toisen haaran, ja että lähetinpuskuriin 3 toisesta päästään kytketty impedanssi 17 sekä muuntajan 8 ja linjan yhdessä muodostama impedanssi sL||Zl muodostalo vat sillan toisen haaran. Lähetinpuskurin 3 ja muuntajan 8 ψ väliin kytkettyä impedanssia 17 voidaan kutsua myös linja-vastukseksi. Haarukka vaimentaa kaikusignaalia sitä paremmin, mitä paremmin impedanssi 15 muistuttaa muuntajan ja linjan muodostamaa impedanssia eli muuntajan 8 pääinduktans-15 sin L ja linjan impedanssin ZL rinnankytkentää sL||Zl. Sekä tuleva signaali että jäännöskaiku johdetaan vahvistimesta 4 digitoitavaksi analogia/diogitaalimuuntimeen 5. Edellä kuvattu haarukkakytkentä kuvaa tyypillistä toteutusta, mutta impedanssien 15 ja 16 muodostamaa sillan haaraa vastaava 20 siirtofunktio voidaan toteuttaa muunkinlaisella kytkennällä ilman, että keksinnön toimivuus siitä kärsii.

Koska muuntajan 8 ja linjan muodostama rinnankytkentä sL||Zl muodostaa yhden sillan impedansseista, vaikuttaa muuntajan 8 25 induktanssin L suuruus kaikuun siten, että mikäli induktanssi on liian korkea, kasvaa kaikutien impulssivasteen (hännän) pituus normaalitilanteeseen nähden ja niin tehokas kaiunpoisto vaatii enemmän adaptiivisen kaiunpoistajan painokertoimia, jolloin myös komponenttikustannukset kasva-• : 30 vat. Mikäli muuntajan induktanssi L on liian pieni, vääris tää muuntaja linjalta tulevaa hyötysignaalia huonontaen vastaanottimen toimintaa.

Digitalisoitu signaali johdetaan summauspisteeseen 6, jossa 35 se summataan lähettimeltä 1 adaptiivisen FIR-suotimen kautta 4 106326 tulevaan invertoituun signaaliin kaiun poistamiseksi. Tulevasta signaalista siis vähennetään suodattimen 7 avulla muokattu signaali kaiun poistamiseksi ja summaimen 6 ulostulosta 20 saadaan kaiuton tulosignaali.

5

Tunnetun tekniikan mukaisen kytkennän siirtofunktio saadaan kuvion 1 mukaisesti seuraavasti, kun vastusta 17 yksinkertaisuuden vuoksi merkitään symbolilla R: sL\Zl _i__1

Vi" R+sLIZl’ 1+_R_ ' J_+J_ (1) sL\Zl SL Zl 10 Tämä saadaan edelleen muotoon:

Zs s

Vi's(l + ^) + * <2> *

Kuvion 2 mukaisesti keksinnön mukaisessa kytkennässä muodostetaan takaisinkytkentä integraattorin 9 avulla linjavastuk-sen 17 ja muuntajan 8 ensiökäämin L välisestä pisteestä lähetinpuskurin 3 sisäänmenoon.

15

Niinpä keksinnön mukaisen integraattorilla 9 varustetun kytkennän siirtofunktio pisteistä Vx pisteeseen V0 voidaan kuvata seuraavasti, koska integraattori 9 edustaa termiä -A/s: 20 (3>

Edelleen 106326 5 v =_L'V =_L [ν.--·νι (4) 0 R+Z x R+Z 1 S ° Tästä voidaan laskea: * (1 + -· —) V =——·ν (5) s R+Z 0 R+Z 1 josta saadaan edelleen z .

Vo_ R+Z _ sZ

V, . A Z s (R+Z) +AZ '

s R+Z

5 Kun kokona is impedanssi Z jaetaan muuntajan induktanssin L ja linjaimpedanssin ZL rinnankytkennäksi seuraavasti: 111 Τϋ'χ (7> saadaan siirtofunktioksi:

Vo _ s _s_ s (1 + —) +A s(l + — + —)+A <8)

Z SL ZL

10 josta edelleen » Vo_ s <9> h 1

Kun siirtofunktioita 2 ja 9 verrataan, havaitaan, että kaava 6 106326 9 voidaan kirjoittaa muotoon:

Vo_ s ^Ts, 1 + _R )♦«.,!♦") <10> I Ä

Muuntajan induktanssi on siis pudonnut näennäisesti arvoon L-—-— 1 (11>

R

Induktanssia voidaan siis säätää integraattorin 9 kertoimel-5 la A.

Integraattori 9 voidaan toteuttaa useilla vaihtoehtoisilla toteutustavoilla joko jatkuva-aikaisena operaatiovahvistin-kytkentänä tai yleisesti tunnetulla diskreettiaikaisella 10 "switched capasitor"-tekniikalla siten, että kerroin A on helposti säädettävissä.

Kuvio 3 esittää erästä jatkuva-aikaista operaatiovahvistin-kytkentää, jossa aikavakio RC on kertoimen A käänteisarvo. 15 Kuvion 3 mukaisesti piiri 9 koostuu siis operaatovahvisti-mesta 10, jonka ulostulo on takaisinkytketty kondensaattorin 11 avulla operaatiovahvistimen 10 invertoivaan sisäänmenoon. Myös invertoivaan sisäänmenoon kytketty vastus 12 yhdessä kondensaattorin 11 kanssa määräävät integraattorin aikavaki-20 on. Aikavakio on edellä mainittujen komponenttien suuruuksien tulo ja siis kertoimen A käänteisarvo.

V

Käytännössä kerrointa A muutetaan esimerkiksi siten, että vastus 12 valitaan aina modeemin nopeuden mukaan sähköisesti 25 (esimerkiksi puolijohdekytkimillä) ohjattavasta vastusmat- riisista. Tällöin kondensaattorin 11 arvo on muuttumaton. Vastaavasti voidaan kondensaattori 11 valita ohjattavasta 7 106326 kondensaattorimatriisista vastuksen 12 arvon pysyessä muuttumattomana .

Kuvio 4 esittää erästä "switched capasitor"- tekniikalla 5 toteutettua integraattoria, jossa KC2/C1 on kertoimen A käänteisarvo. K on tässä kerroin, joka on riippuvainen kytkennän puolijohdekytkimiä SW1-SW4 ohjaavien kellojen taajuudesta. ja φ2 kuvaavat vastakkaisvaiheisia kelloja, jotka ohjaavat puolijohdekytkimiä SW1-SW4. Kerrointa A 10 voidaan näin ollen muuttaa ko. kellotaajuutta muuttamalla tai konstruoimalla Cl tai C2 puolijohdekytkimillä ohjatulla kapasitanssimatriisillä.

Claims

1. Kytkentä kaiunpoistavan moninopeusmodeemin sovittamiseksi linjalle, joka kytkentä käsittää 5 - lähettimen (1), - lähettimen (1) jälkeen signaalitielle kytketyn lähetinpuskurin (3), 10 - lähetinpuskurin (3) ulostuloon kytketyn linja-vastuksen (17), - linjavastukseen (17) kytketyn linjamuuntajan (8) 15 ja - kaiunpoistoelimet (5, 6, 7) lähtevän signaalin kaiun poistamiseksi tulevasta signaalista, 20 tunnettu siitä, että - lähetinpuskurin (3) sisäänmenoon on järjestetty takaisinkytkentä linjamuuntajan (8) ja linjavas-tuksen (17) välisestä pisteestä integraattorin (9) 25 avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että integraattori (9) on muodostettu jatkuva-aikai-sella operaatiovahvistinkytkennällä, jossa integraattorin ,» • 30 (9) aikavakio (A) on säädettävissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että integraattori (9) on muodostettu diskreettiaikaisella operaatiovahvistinkytkennällä, jossa integraattorin 35 (9) aikavakio (A) on säädettävissä. 9 106326

4, Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että integraattorin (9) aikavakion säätö on toteutettu puolijohdekytkimillä ohjatulla vastus- tai konden-saattorimatriisillä. 5

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että integraattori (9) käsittää säädettävän vastuksen (12) integraattorin aikavakion säätämiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että integraattori (9) käsittää säädettävän kondensaattorin (11) integraattorin aikavakion säätämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kytkentä, tunnettu 15 siitä, että integraattori (9) käsittää säädettävän konden saattorin (Cl tai C2) integraattorin aikavakion säätämiseksi .

8. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kytkentä, tunnettu 20 siitä, että integraattori (9) käsittää elimet säädettävien kytkimien (SW1..SW4) kellotaajuuden säätämiseksi.

8 106326

9. Menetelmä sellaisen kaiunpoistavan moninopeusmodeemin ;' sovittamiseksi linjalle, joka modeemi käsittää 25 - lähettimen (1), - lähettimen (1) jälkeen signaalitielle kytketyn lähetinpuskurin (3), « 30 , - lähetinpuskurin (3) ulostuloon kytketyn linja- vastuksen (17) , - linjavastukseen (17) kytketyn linjamuuntajan (8) 35 ja 10 106326 - kaiunpoistoelimet (5, 6, 7) lähtevän signaalin kaiun poistamiseksi tulevasta signaalista, tunnettu siitä, että 5 - lähetinpuskurin (3) sisäänmenoon järjestetään takaisinkytkentä linjamuuntajan (8) ja linjavas-tuksen (17) välisestä pisteestä integraattorin (9) avulla. 10

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että integraattori (9) muodostetaan jatkuva-aikaisella operaatiovahvistinkytkennällä, jossa integraattorin (9) aikavakio (A) on säädettävissä. 15

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että integraattori (9) muodostetaan diskreettiaikaisella operaatiovahvistinkytkennällä, jossa integraattorin (9) aikavakio (A) on säädettävissä. 20

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että integraattorissa (9) käytetään säädettävää vastusta (12) integraattorin aikavakion säätämiseksi. 25

13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädettävänä vastuksena (12) käytetään sähköisesti ohjattavissa oleva vastusmatriisia. « t « I " . 30 15. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aikavakiota (A) säädetään muuttamalla puolijohdekytkimiä (SW1-SW4) ohjaavien kellojen taajuutta. 11 106326