JP2004500733A - 電流モード・データ伝送 - Google Patents
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Abstract
本発明は、データ通信装置(DCE)、特にデータ端末装置(DTE)間での高速な電子データ伝送に関する。本発明は、通信回線上で一連の電流パルスとして電圧信号波形を伝送する方法及び装置について明らかにするものである。方法は、入力電圧されて、その結果得られた電流パルスを通信回線上へ伝送することを必要とする。
Description
【0001】
[関連出願]
本出願は、1998年12月7日に提出された米国仮出願第60/111,170号の利益を有するものである。
【0002】
[発明の属する技術分野]
本発明は、一般的に言って、伝送媒体を通じて高速でデータを伝送するための方法及び装置に関するものである。特に、本発明は、伝送媒体上でデータを表現及び輸送するための電流の変動の使用に関するものである。
【0003】
[発明の背景]
ツイストペア銅線による電話回線で、高速データ・ビット伝送を行うための多くのモデムが、現在市販されている。データ・ビット伝送量増大に対する不変的な需要が、より大量のデータを送受できるより高速のモデムに対する絶え間ない要求を生じている。ADSL及びHDSLなど多くの高速伝送技術がこの技術的需要に応じて出現したが、さらに大きなデータ伝送速度に対する需要が引き続いてある。さらに、より高速の伝送速度を組み込む技術が、既存の電気通信インフラ、即ちツイストペア電話回線で実現できれば、非常に有利である。信号を増幅するために、全く中継器を必要とせず又はいくらかの中継器によって、より大きな距離間の低電力な信号伝送が、さらに好まれるだろう。
【0004】
従来、データ伝送は、伝送の質及び距離に悪影響を与える可能性のある多くの要因の影響を受けやすい電圧信号を使って送られる。上記の要因には、不規則歪み雑音、伝送ライン固有の特性又は物理的不良条件、伝送ラインの長さ、高い周波数、減衰及び歪み効果が含まれる。これらの悪影響の一部を克服するために使われる一般的方法の1つは、伝送出力を上げることである。当然、距離が大きくなれば、それだけインピーダンス、及び外部雑音源への露出から受ける影響の可能性が大きくなる。FCC規則は、伝送の周波数レベル及び出力レベルを制限している。電話回線インフラに存在するブリッジ・タップ及び装荷コイルも、電圧信号データ伝送の大きな障害となる。ブリッジ・タップは、電圧信号を分割してこれを弱める傾向がある。装荷コイルは、電圧レベルの変化に抵抗して、電圧レベルを特徴とするデータを劣化させる傾向がある。
【0005】
伝送できるデータの量は、トランスミッタが利用する量子化レベルの数に直接関係する。不規則歪み雑音は、量子化レベルの量に直接影響する。データ・ビットを決定できる量を超えて量子化レベルの量を単に増大することによって伝送速度を速めようとしても役に立たない。これまで、不規則歪み雑音によって生じる量子化の限界は、従来のモデム及び伝送技術がより速いデータ伝送に対する需要に応じるのを阻んできた。
【0006】
さらに、今日の伝送回線は、伝送中減衰又は弱化した信号を増幅する中継器を組み込んでいる。中継器は、影響を受けた信号を再増幅するために必要である。長い距離を送られる予定の伝送信号は、繰り返し再増幅しなければならない場合が多い。
【0007】
[発明が解決しようとする課題]
したがって、本発明以前には、付随する雑音からよりよく信号を認識し区別することのできるデータ伝送の方法に対する要望があった。また、中継器の必要なく又はより少ない中継器で、より低電圧で、より品質の良い、より容量の大きい、より長い伝送距離で、データ伝送を可能にするために、上記の要因の悪影響を防止する又は大幅に減少するようなデータ信号を伝送するための方法及び装置が必要とされていた。
【0008】
[課題を解決するための手段]
本発明は、データ通信装置(DCE)に関するものであり、特にデータ端末装置(DTE)間で電子データを高速伝送することができるモデムに関するものである。大まかに言うと、本発明は、通信回線など伝送媒体に一連の電流パルスとしてデータを伝送するための方法及び装置を明らかにするものである。この方法は、入力信号波形を電流信号波形に変換すること及び、予め決められたバイアス電圧が維持されて、その結果得られる電流パルスを通信回線に伝送することが必要とされる。
【0009】
電流はキャパシタンスの影響をそれほど受けないので、改良されたデータ伝送方法では、電圧パルスを使用するのに対して電流パルスとしてデータを伝送する。キルヒホフの法則により、信号はライン・キャパシタンスによって減衰されることが少ないので、より長い距離のデータ伝送が可能になる。シャント・キャパシタンスの増大及び/又はキャパシタンスを横切る周波数の増大により、電圧データ・パルスは弱化する。したがって、現在の電話回線インフラに関連するブリッジ・タップは、従来の電圧信号波形を劣化(分割)するほどには、本発明に従って伝送される信号を劣化させない。また、このインフラに存在する装荷コイルは電圧の変化に対して強いので、装荷コイルは電圧波形信号の大きな障害になることも知られている。一方、本発明に従って伝送される信号が装荷コイルから受ける影響はずっと小さいと考えられる。
【0010】
本発明の別の実施態様は、入力(電流あるいは電圧)波形からそれを表現する電流パルスを生成し、その結果得られる電流パルスを通信回線に伝送する方法を含む。本発明の別の態様は、電流パルスを受信し、電流パルスを測定し、測定された電流パルスをデータに変換することを含む。
標準電圧ベースのデータ伝送に関する場合と同様、この方法を実行するための回路は、電圧波形入力を受け取り、入力電圧信号に応答して一連の電流パルスを生成するためのコンバータを含む。末端にレシーバがある通信回線に出力を伝送するために、コンバータの出力に応答するトランスミッタが提供される。
【0011】
本発明の別の実施態様は、トランスミッタ内部の基準(電圧、電流、インピーダンス及び電流範囲)を使ってラインの直列及びシャント・インピーダンスの変化を測定し補正するために、回路によるデータ及び伝送媒体の変化に対して伝送システムの直列及びシャント・インピーダンスを調整するための自動システムを提供する。インピーダンス及び信号電流の変化を制御するためにゲイン増幅器が使用される。出力電圧は基準レベルに維持されるが、出力電流は変動するので、これによりトランスミッタのインピーダンスを制御する。トランスミッタは、基準電流を供給するための電流源及び基準電圧を提供するための電圧源、及びバイナリ入力データに従った値の範囲内で電流信号を制御するためのゲイン制御回路を有する。
【0012】
他の既知のモデムに共通する問題点は、伝送ラインを通るときの歪み効果による伝送信号の劣化である。事実上、伝送信号は、付随雑音の歪みのために識別することができない。本発明は、通信回線に存在する不規則歪み雑音から伝送データを区別するので、以前の方法に比べて大幅に大きい量のデータを伝送することができる。
【0013】
本発明の主な効果は、一般に確定不能と考えられていた付随する不規則歪み雑音及び干渉の中から低電圧信号を伝送及び受け取ることができることにより大幅にデータ量を増大することである。
本発明の他の効果は、中継器又は増幅器を使用することなく現在可能と考えられるより大幅に長い伝送距離を可能にすることである。
【0014】
本発明の別の態様は、低電圧でデータを伝送し、さらに、データ信号と対応付けられる電流を監視し調整することによりこの低電圧を維持することである。
さらに、トランスミッタの電流監視及び調整ステップは、通信回線を通じて少なくとも1つの基準/キャリブレーション・パルスを伝送して、ライン・インピーダンスが電流パルスに与える影響を測定するステップを含むことが考えられる。
【0015】
[発明の実施の形態]
本発明の特徴及びその他の特徴は、以下の詳細な説明において論じられるか、又は以下の説明から明らかである。
本発明は、多くの形の実施態様が可能であるが、本開示が本発明の原則の例示として見なされ、本発明の広い概念を例示される実施態様に制限するためのものではないと理解した上で、本発明の好ましい実施態様が図面に示され、以下に詳細に説明される。
【0016】
図1を参照すると、コンバータ/フィルタ10、フィルタ/レギュレータ12、増幅器14及びトランスミッタ16を有する自動インピーダンス・チューナ5が示されている。コンバータ/フィルタ10は、データを表すデジタル電圧パルス信号を受け取る。入力信号8は、コンバータ10によって位相変調電流出力40に変換され、これをフィルタ/レギュレータ12が受け取る。
【0017】
フィルタ/レギュレータ12は、電流変化を測定し、位相変調電流出力40の電圧範囲を制限し、信号のリンギングを低下させる。さらに、フィルタ/レギュレータ12は、位相変調電流出力40を微分して、電流ゲインを調整し、位相変調電流出力40の電流パルスを狭める。増幅器14が受け取る前に、フィルタ/レギュレータ12によって生成される微分信号出力55は、広げられて、入力データ信号8と同じタイミングに戻される。
【0018】
トランスミッタ16は、フィルタ/レギュレータに応答して増幅器14によって生成される増幅電流信号57を調整する。従って、トランスミッタ16は、通信回線18を通じてレシーバ20に伝送するのに好ましい電圧及び電流を与える。レシーバ20は、トランスミッタ16から受け取る電流の変動を検出することによって、伝送を解読する。
【0019】
図2を参照すると、本発明に従った自動インピーダンス・チューナ5の好ましい実施態様のさらに明確な略図が示されている。チューナ5は、図1のコンバータ/フィルタ10、フィルタ/レギュレータ12、増幅器14及びトランスミッタ16を含んでいる。従って図1と2の両方において適切な場合には同じ参照番号が使用されている。
【0020】
コンバータ/フィルタ10は、共通エミッタ・トランジスタ24、フィルタ・コンデンサ22、2つの結合フィードバック・コンデンサ34、38、及び2つの電流制限抵抗26、28を備えている。コンバータ/フィルタが受け取る入力電圧パルス信号8は、第1共通エミッタ・トランジスタ24のベースに接続されるコンデンサ22によってフィルタリングされる。部分的に、このトランジスタは、コンバータ出力40の、従ってチューナ5の出力の鋭角な立ち上り時間及び立ち下り時間を維持するためのカットオフ回路として動作する。また、第1共通エミッタ・トランジスタ24は、直列に接続される抵抗28及び可変抵抗26を通じて定電流基準を与える。この場合、抵抗26は、約8ボルトの調節された電源に結合され、抵抗28はトランジスタのコレクタ30に取り付けられる。好ましくは、第1共通エミッタ・トランジスタ24のコレクタ30での電位は、アースに対して、電源の電位の値の約半分すなわち4ボルトである。第1共通エミッタ・トランジスタ24のコレクタ30は、直列に結合されコンデンサの接合でチューナ5の出力に機能的に接続される2つのコンデンサ34、38を通じて、第1共通エミッタ・トランジスタのベースにフィードバックされる。この内部フィードバックは、通信回線18及び電源32における負荷に対して自動インピーダンス・チューナ5の電流出力を制御する。結合フィードバック・コンデンサ34、38は、入力電圧信号8をフィルタ/レギュレータ12が受け取る変換済み定電流信号に変調するために2.2対1の比であることが好ましい。コンデンサ34及び38の充電及び放電の結果として、コンバータ/フィルタ10の出力40が与える各電流パルスの大きさは、急激にピークに上昇し、電流の大きさが急速に低下する前にある一定時間安定状態が維持される平坦域に降下する。
【0021】
通信回線18の負荷を含めてAC及びDC負荷を含むフィルタ/レギュレータ12は、コンバータの出力40に結合される。フィルタ/レギュレータ12は、測定抵抗36、1対のクランプ・ダイオード44、46、フィルタ・コンデンサ54及び微分器によって構成される。フィルタ/レギュレータ12の入力において、測定抵抗36は1対のクランプ・ダイオード、好ましくはゲルマニウム・ダイオードの間に結合される。特に、抵抗36は、ダイオード44のカソード及びダイオード46のアノードに接続される。さらに、ダイオード44のアノード及びダイオード46のカソードは接地される。これらのダイオード44、46は、電圧リンギング及び発振を低下させることによって変換された出力信号40の雑音を小さくするために使用される。ダイオード44、46は、変換されたデータ信号を図3に示される通り0.2から−0.2ボルトまでの電圧レベル、すなわち0.4ボルトのピーク・ツウ・ピーク値に保持する。さらに、ダイオード44と46の間の接合において基準電圧範囲VR1が維持される。
【0022】
さらに、フィルタ/レギュレータ12によって与えられる負荷の大部分はACである。フィルタ/レギュレータ12のDC負荷の一部は、測定抵抗36及び一対のダイオード44、46によって固定される。この固定されたDC負荷は基準負荷として使用される。
データ信号40は、また、フィルタ/レギュレータ12内で微分され、ここで受け取られる信号のパルスは狭められる。微分器は、電源32に対して自動インピーダンス・チューナ5の出力AC電流レベルを調整するための可変抵抗50と直列のコンデンサ48によって構成されることが好ましい。データ信号のパルスは、フィルタ・コンデンサ54によって広げられて、元の信号8と同じタイミングに戻される。さらに、抵抗50は、電流ゲインを調整する。
【0023】
フィルタ/レギュレータ12のフィルタ・コンデンサ54からの微分電流信号55は、微分電流信号を増幅するための第2共通エミッタ・トランジスタ52及び第2共通エミッタ・トランジスタ52のコレクタでの電圧を制限するための電圧制限プルアップ抵抗56を含む増幅器14によって受信される。このコレクタは、約6ボルトの電圧を持ち(すなわちターンオフ閾値に近い値)、トランスミッタ16に結合されることが好ましい。コンデンサ64を通じて、シャント・トランジスタ52の切換えは、チップ・トランスミッタにおいてほぼ一定の電圧レベルを維持するためにチップ・トランスミッタ18の電圧の変化によって行われる。
【0024】
トランスミッタ16は、結合コンデンサ54、1対のクランプ・ダイオード58、60及び抵抗とコンデンサとの結合62、64を含む。トランスミッタ16の入力にある結合コンデンサ54は、増幅器14の出力に取り付けられる。結合コンデンサ54は、増幅された電流信号57のパルスを広げる。増幅された電流信号57を0.7から−0.7ボルトまで、ピーク・ツウ・ピーク値1.4ボルトの電圧範囲VR2内に維持するために、フィルタ・コンデンサ54と可変抵抗62の間に2つのクランプ・ダイオード58、60できればシリコン・タイプのものが結合される。可変抵抗62は、コンデンサ64を通じて電圧レベル及びAC電流を制御するのに対して、2つのクランプ・ダイオード58、60は、アースに対してDCオフセットを制御する。可変抵抗62及びコンデンサ64は、通信回線の電圧レベルをピーク・ツウ・ピークで約1ボルトに調整する。通信回線に達する前に、ダイオード・コンデンサ結合は、負方向雑音スパイク(negative going noise spikes)から信号のAC部分をフィルタリングし、ダイオード抵抗結合は、正方向雑音スパイク(positive going noise spikes)から信号のDC部分をフィルタリングする。
【0025】
図4に示される代替実施態様において、トランスミッタ14内の第2共通エミッタ・トランジスタ52のコレクタは、直列の2つのコンデンサ54、64に取り付けられ、その後ラインサイド選択スイッチに取り付けられる。信号伝送は、ツイストペア銅線のチップ4又はリング5のラインで行うことができるが、チップ線4を使用することが好ましい。ラインサイド選択スイッチ80は、2つのダイオード70、72の接合部に接続される。チップ4のラインが出力として使用される予定の場合、ダイオード72及びコンデンサ74は、負方向雑音スパイクから信号のAC部分をフィルタリングする。ダイオード70及び抵抗76は正方向雑音スパイクのDC部分をフィルタリングするために使用される。リング5のラインが出力として使用される予定の場合、ダイオード68及びコンデンサ74は負方向雑音スパイクから信号のAC部分をフィルタリングするために使用されるのに対して、もう一方のダイオード66及び抵抗76は、正方向雑音スパイクのDC部分をフィルタリングする。
【0026】
図5を参照すると、本発明に従ったシステムの簡略化されたブロック図が示されている。システム110は、データ・トランスミッタ112、データ伝送媒体114、及びデータ・レシーバ116を含んでいる。データ・レシーバ116は、トランスミッタ112から伝送媒体114を通じて送られるデータ信号を受け取る。
【0027】
図6には、電話伝送ケーブル又は大きなインダクタンスを含まないこれと同様のものに見られる従来の特性を示すために、伝送媒体114がモデル化されている。伝送媒体は、入力信号対132、172を受け取り、対応する出力信号対188及び190を与える。図7に示される代替実施態様においては、多くの従来存在する伝送媒体に見られるような例えば約15mHのインダクタンスを持つ伝送媒体に見られる特性を示すように、伝送媒体114をモデル化することができる。
【0028】
図8に示される通り、データ・トランスミッタ112は、動作可能に結合されるデータ・ジェネレータ及びトランスミッタを含むことが好ましい。回路をテストするための図9に示される好ましい実施態様においては、データ・ジェネレータ118は、ビット・ジェネレータ122及びモジュレータ124を含んでいる。ビット・ジェネレータ122は、好ましくは約0から5ボルトの範囲の一連の電圧パルスとして表されるデータ信号126を与える。図10に示される通り、ビット・ジェネレータ122は、デジタル基準クロック信号128に応答する計数回路によって構成することができ、この場合、バイナリ数値に対応し、一定増分でバイナリ数値量を増大する一連のデジタル・データ信号126が与えられる。その代わりに、図11に示されるテストのための別の実施態様においては、ビット・ジェネレータ122は、数値に対応し一定増分でバイナリ数値量を減少するデジタル・データ信号126を与えるためのデジタル基準クロック信号128に応答する計数回路によって構成することができる。
【0029】
図12に示される通り、ビット・ジェネレータ122からデジタル基準クロック信号128と供に送られるデジタル・データ信号126は、モジュレータ124によって受信される。この信号に応答して、モジュレータ124は、クロック信号128にデジタル・データ信号126を付加した変調デジタル信号130を生成する。
【0030】
変調デジタル信号130は、変換、及び伝送媒体114を通じてレシーバ116へ送信されるためにトランスミッタ124によって受信される。図13に示される通り、トランスミッタ124は、図2に示され、上述されたものと同様である。特に、トランスミッタ124は、デジタル信号130を受信し、出力132における電圧レベルをほぼ一定に維持しながら、デジタル信号を電流パルスに変換する。電圧レベルは約1ボルトが好ましい。
【0031】
特に、デジタル信号130は、トランジスタ136のベースに取り付けられるコンデンサ134に送られる。このトランジスタ136は、抵抗138及び可変抵抗139を通ってVccまでの定電流基準であり、Vccは約+8Vが好ましい。トランジスタ136は、直列の2つのコンデンサ140及び142を通って、そのコレクタからそのベースまでのフィードバックを有している。これが、負荷及びVccに対してトランスミッタ電流を制御する。コンデンサ140及び142の接合部には、ラインを含むAC及びDC負荷があり、負荷の大部分はACである。この接合部のDC負荷の一部は、抵抗144及びダイオード146及び148によって固定される。固定されるDC負荷は基準負荷として使用される。ダイオード146及び148は、ピークを正方向及び負方向に0.7Vにクランプするので、ピーク・ツウ・ピーク出力は1.4Vとなる。144、146及び148の接合は、コンデンサ150に向かい、その後可変抵抗152に達する。この可変抵抗152は、トランスミッタ124の出力AC電流レベルをVccに対して調整し、その後コンデンサ154及びトランジスタ156のベースに向かう。このトランジスタのコレクタは、ピークを正方向及び負方向に0.7Vにクランプしてピーク・ツウ・ピーク出力164を1.4Vにするためにダイオード160及び162に結合されるコンデンサ158に向かう。出力164には、コンデンサ168を通じて電圧レベル及びAC電流を制御するための可変抵抗166も接続される。トランジスタ154のコレクタは、完全にオンにしたときトランジスタが達する電圧を制限するためにVccに接続される抵抗170にも結合される。さらに、直列接続のダイオード172及び抵抗174は、正方向の雑音スパイクのDC部分をフィルタリングするためにアースと出力132の間で結合される。
【0032】
図14に示される通り、レシーバ116は、入力ネットワーク178、出力ネットワーク180、及び複数の内蔵されたIF増幅器182、184及び186を含む。図5及び16を参照すると、TIP信号及びRING信号132及び136は、伝送媒体144を通じて伝送され、入力ネットワーク178は対応するTIP及びRING信号188及び190をそれぞれ受信する。信号188及び190に応答して、入力ネットワーク178は、雑音を除去して、フィルタリングされたデータ出力信号グループ192及び194を与える。
【0033】
フィルタリングされた信号グループ192及び194は、信号を増幅しこれを出力ネットワーク180に送るためのIF増幅器182及び184によってそれぞれ受信される。出力ネットワークにおいて信号は混合され、増幅器186によって増幅されて、データ・ジェネレータ122からのデジタル・データ信号126に対応する雑音低減デジタル・データ出力信号196が生成される。
【0034】
ツイストペア電話回線は、全世界的な通信インフラにおいて支配的であるという理由で、好ましい実施態様として開示されている。シールド同軸ケーブルライン、5級ライン、ツイストペア銅線を通じてのデータ伝送に、本発明の基本概念を採用することに利点があると考えられる。信号減衰の問題は放送など無線通信媒体にも当てはまるので、これに本発明を採用しても利点があると考えられる。
【0035】
ここで使用される「伝送媒体」は、第1装置から物理的及び空間的に遠隔にある第2装置までの通信回線又は電磁信号パスを指す。ここで使用される「通信回線」は、第1装置から物理的及び空間的に遠隔にある第2装置までデータを伝送するために使用される1本又はそれ以上の導線及びこれに類するもののみを指す。「遠隔」は、第1及び第2装置が同一のシャーシ、ハウジング又は支持構造を共有しないことを意味する。以下の意味に限定するわけではないが、遠隔は、ほとんどの具体的な従来の形式において、従来の遠隔通信回線を通じて、あるモデムが別のモデムと通信することを想定している。要するに、本発明は、遠隔装置間の通信において遠隔通信業界、インターネット及びローカル・エリア・ネットワークが現在直面しているデータ伝送の問題に対処するものである。
【0036】
現在、最も必要とされている発明の分野の1つは、家庭及び職場から遠隔通信の中央交換局(CO又は「交換局」)まで又はその逆の「通信回線」に沿ったデータ伝送の分野である。この分野では、大量のツイストペア銅線による通信回線が配備されている。
ここでは、本発明の方法及び回路の好ましい実施態様のみが説明されていると理解すべきである。付属のクレームによって定義される本発明の真の範囲及び精神から逸脱することなく、開示される実施態様に変更及び修正を加えることができるものとする。
【0037】
例えば、今日のほとんどの装置例えばコンピュータは、データを入力電圧信号の形式で与えるので、実施態様は、入力電圧信号の変換のみについて説明していることを理解しないければならない。しかしながら、本発明は、将来の初めから電流パルスとしての出力パルスを提供できるようなデータ装置において、変換する必要のない電流パルスの伝送を想定している。このような場合、本発明は、電圧/電流に関する変換の必要なく、伝送のために好ましいデータ・コード化スキームなどのためにのみ採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
通信回線を通じてレシーバに結合される本発明に従った自動インピーダンス・チューナを組み込む装置の好ましい実施態様のブロック図形式の略図である。
【図2】
コンバータ、フィルタ/レギュレータ、増幅器及びトランスミッタを含む図1に示される実施態様の部分略図である。
【図3】
フィルタ/レギュレータにより部分的に修正された後における図2のコンバータの変調出力を示すグラフである。
【図4】
図2のトランスミッタの代替実施態様の部分略図である。
【図5】
データ送信装置、伝送媒体及びレシーバを含む本発明に従ったシステムの簡略ブロック図である。
【図6】
図5に示される伝送媒体の1つの実施態様の略図である。
【図7】
図5に示される伝送媒体の代替実施態様の略図である。
【図8】
トランスミッタに接続されるデータ・ジェネレータを含む図5のデータ送信装置の拡大ブロック図である。
【図9】
ビット・ジェネレータ及びモジュレータを備える図8に示されるデータ・ジェネレータの拡大ブロック図である。
【図10】
図9に示されるビット・ジェネレータの1つの実施態様の略図である。
【図11】
図9に示されるビット・ジェネレータの代替実施態様の略図である。
【図12】
図9に示されるモジュレータの略図である。
【図13】
図8に示されるトランスミッタの略図である。
【図14】
図5に示されるレシーバの略図であり、レシーバは入力ネットワーク、出力ネットワーク、増幅器IC1、増幅器IC2及び増幅器IC3を有する。
【図15】
図14に示される入力ネットワークの拡大略図である。
【図16】
図14に示される出力ネットワークの拡大略図である。
【図17】
図14に示される増幅器IC1の拡大略図である。
【図18】
図14に示される増幅器IC2の拡大略図である。
【図19】
図14に示される増幅器IC3の拡大略図である。
[関連出願]
本出願は、1998年12月7日に提出された米国仮出願第60/111,170号の利益を有するものである。
【0002】
[発明の属する技術分野]
本発明は、一般的に言って、伝送媒体を通じて高速でデータを伝送するための方法及び装置に関するものである。特に、本発明は、伝送媒体上でデータを表現及び輸送するための電流の変動の使用に関するものである。
【0003】
[発明の背景]
ツイストペア銅線による電話回線で、高速データ・ビット伝送を行うための多くのモデムが、現在市販されている。データ・ビット伝送量増大に対する不変的な需要が、より大量のデータを送受できるより高速のモデムに対する絶え間ない要求を生じている。ADSL及びHDSLなど多くの高速伝送技術がこの技術的需要に応じて出現したが、さらに大きなデータ伝送速度に対する需要が引き続いてある。さらに、より高速の伝送速度を組み込む技術が、既存の電気通信インフラ、即ちツイストペア電話回線で実現できれば、非常に有利である。信号を増幅するために、全く中継器を必要とせず又はいくらかの中継器によって、より大きな距離間の低電力な信号伝送が、さらに好まれるだろう。
【0004】
従来、データ伝送は、伝送の質及び距離に悪影響を与える可能性のある多くの要因の影響を受けやすい電圧信号を使って送られる。上記の要因には、不規則歪み雑音、伝送ライン固有の特性又は物理的不良条件、伝送ラインの長さ、高い周波数、減衰及び歪み効果が含まれる。これらの悪影響の一部を克服するために使われる一般的方法の1つは、伝送出力を上げることである。当然、距離が大きくなれば、それだけインピーダンス、及び外部雑音源への露出から受ける影響の可能性が大きくなる。FCC規則は、伝送の周波数レベル及び出力レベルを制限している。電話回線インフラに存在するブリッジ・タップ及び装荷コイルも、電圧信号データ伝送の大きな障害となる。ブリッジ・タップは、電圧信号を分割してこれを弱める傾向がある。装荷コイルは、電圧レベルの変化に抵抗して、電圧レベルを特徴とするデータを劣化させる傾向がある。
【0005】
伝送できるデータの量は、トランスミッタが利用する量子化レベルの数に直接関係する。不規則歪み雑音は、量子化レベルの量に直接影響する。データ・ビットを決定できる量を超えて量子化レベルの量を単に増大することによって伝送速度を速めようとしても役に立たない。これまで、不規則歪み雑音によって生じる量子化の限界は、従来のモデム及び伝送技術がより速いデータ伝送に対する需要に応じるのを阻んできた。
【0006】
さらに、今日の伝送回線は、伝送中減衰又は弱化した信号を増幅する中継器を組み込んでいる。中継器は、影響を受けた信号を再増幅するために必要である。長い距離を送られる予定の伝送信号は、繰り返し再増幅しなければならない場合が多い。
【0007】
[発明が解決しようとする課題]
したがって、本発明以前には、付随する雑音からよりよく信号を認識し区別することのできるデータ伝送の方法に対する要望があった。また、中継器の必要なく又はより少ない中継器で、より低電圧で、より品質の良い、より容量の大きい、より長い伝送距離で、データ伝送を可能にするために、上記の要因の悪影響を防止する又は大幅に減少するようなデータ信号を伝送するための方法及び装置が必要とされていた。
【0008】
[課題を解決するための手段]
本発明は、データ通信装置(DCE)に関するものであり、特にデータ端末装置(DTE)間で電子データを高速伝送することができるモデムに関するものである。大まかに言うと、本発明は、通信回線など伝送媒体に一連の電流パルスとしてデータを伝送するための方法及び装置を明らかにするものである。この方法は、入力信号波形を電流信号波形に変換すること及び、予め決められたバイアス電圧が維持されて、その結果得られる電流パルスを通信回線に伝送することが必要とされる。
【0009】
電流はキャパシタンスの影響をそれほど受けないので、改良されたデータ伝送方法では、電圧パルスを使用するのに対して電流パルスとしてデータを伝送する。キルヒホフの法則により、信号はライン・キャパシタンスによって減衰されることが少ないので、より長い距離のデータ伝送が可能になる。シャント・キャパシタンスの増大及び/又はキャパシタンスを横切る周波数の増大により、電圧データ・パルスは弱化する。したがって、現在の電話回線インフラに関連するブリッジ・タップは、従来の電圧信号波形を劣化(分割)するほどには、本発明に従って伝送される信号を劣化させない。また、このインフラに存在する装荷コイルは電圧の変化に対して強いので、装荷コイルは電圧波形信号の大きな障害になることも知られている。一方、本発明に従って伝送される信号が装荷コイルから受ける影響はずっと小さいと考えられる。
【0010】
本発明の別の実施態様は、入力(電流あるいは電圧)波形からそれを表現する電流パルスを生成し、その結果得られる電流パルスを通信回線に伝送する方法を含む。本発明の別の態様は、電流パルスを受信し、電流パルスを測定し、測定された電流パルスをデータに変換することを含む。
標準電圧ベースのデータ伝送に関する場合と同様、この方法を実行するための回路は、電圧波形入力を受け取り、入力電圧信号に応答して一連の電流パルスを生成するためのコンバータを含む。末端にレシーバがある通信回線に出力を伝送するために、コンバータの出力に応答するトランスミッタが提供される。
【0011】
本発明の別の実施態様は、トランスミッタ内部の基準(電圧、電流、インピーダンス及び電流範囲)を使ってラインの直列及びシャント・インピーダンスの変化を測定し補正するために、回路によるデータ及び伝送媒体の変化に対して伝送システムの直列及びシャント・インピーダンスを調整するための自動システムを提供する。インピーダンス及び信号電流の変化を制御するためにゲイン増幅器が使用される。出力電圧は基準レベルに維持されるが、出力電流は変動するので、これによりトランスミッタのインピーダンスを制御する。トランスミッタは、基準電流を供給するための電流源及び基準電圧を提供するための電圧源、及びバイナリ入力データに従った値の範囲内で電流信号を制御するためのゲイン制御回路を有する。
【0012】
他の既知のモデムに共通する問題点は、伝送ラインを通るときの歪み効果による伝送信号の劣化である。事実上、伝送信号は、付随雑音の歪みのために識別することができない。本発明は、通信回線に存在する不規則歪み雑音から伝送データを区別するので、以前の方法に比べて大幅に大きい量のデータを伝送することができる。
【0013】
本発明の主な効果は、一般に確定不能と考えられていた付随する不規則歪み雑音及び干渉の中から低電圧信号を伝送及び受け取ることができることにより大幅にデータ量を増大することである。
本発明の他の効果は、中継器又は増幅器を使用することなく現在可能と考えられるより大幅に長い伝送距離を可能にすることである。
【0014】
本発明の別の態様は、低電圧でデータを伝送し、さらに、データ信号と対応付けられる電流を監視し調整することによりこの低電圧を維持することである。
さらに、トランスミッタの電流監視及び調整ステップは、通信回線を通じて少なくとも1つの基準/キャリブレーション・パルスを伝送して、ライン・インピーダンスが電流パルスに与える影響を測定するステップを含むことが考えられる。
【0015】
[発明の実施の形態]
本発明の特徴及びその他の特徴は、以下の詳細な説明において論じられるか、又は以下の説明から明らかである。
本発明は、多くの形の実施態様が可能であるが、本開示が本発明の原則の例示として見なされ、本発明の広い概念を例示される実施態様に制限するためのものではないと理解した上で、本発明の好ましい実施態様が図面に示され、以下に詳細に説明される。
【0016】
図1を参照すると、コンバータ/フィルタ10、フィルタ/レギュレータ12、増幅器14及びトランスミッタ16を有する自動インピーダンス・チューナ5が示されている。コンバータ/フィルタ10は、データを表すデジタル電圧パルス信号を受け取る。入力信号8は、コンバータ10によって位相変調電流出力40に変換され、これをフィルタ/レギュレータ12が受け取る。
【0017】
フィルタ/レギュレータ12は、電流変化を測定し、位相変調電流出力40の電圧範囲を制限し、信号のリンギングを低下させる。さらに、フィルタ/レギュレータ12は、位相変調電流出力40を微分して、電流ゲインを調整し、位相変調電流出力40の電流パルスを狭める。増幅器14が受け取る前に、フィルタ/レギュレータ12によって生成される微分信号出力55は、広げられて、入力データ信号8と同じタイミングに戻される。
【0018】
トランスミッタ16は、フィルタ/レギュレータに応答して増幅器14によって生成される増幅電流信号57を調整する。従って、トランスミッタ16は、通信回線18を通じてレシーバ20に伝送するのに好ましい電圧及び電流を与える。レシーバ20は、トランスミッタ16から受け取る電流の変動を検出することによって、伝送を解読する。
【0019】
図2を参照すると、本発明に従った自動インピーダンス・チューナ5の好ましい実施態様のさらに明確な略図が示されている。チューナ5は、図1のコンバータ/フィルタ10、フィルタ/レギュレータ12、増幅器14及びトランスミッタ16を含んでいる。従って図1と2の両方において適切な場合には同じ参照番号が使用されている。
【0020】
コンバータ/フィルタ10は、共通エミッタ・トランジスタ24、フィルタ・コンデンサ22、2つの結合フィードバック・コンデンサ34、38、及び2つの電流制限抵抗26、28を備えている。コンバータ/フィルタが受け取る入力電圧パルス信号8は、第1共通エミッタ・トランジスタ24のベースに接続されるコンデンサ22によってフィルタリングされる。部分的に、このトランジスタは、コンバータ出力40の、従ってチューナ5の出力の鋭角な立ち上り時間及び立ち下り時間を維持するためのカットオフ回路として動作する。また、第1共通エミッタ・トランジスタ24は、直列に接続される抵抗28及び可変抵抗26を通じて定電流基準を与える。この場合、抵抗26は、約8ボルトの調節された電源に結合され、抵抗28はトランジスタのコレクタ30に取り付けられる。好ましくは、第1共通エミッタ・トランジスタ24のコレクタ30での電位は、アースに対して、電源の電位の値の約半分すなわち4ボルトである。第1共通エミッタ・トランジスタ24のコレクタ30は、直列に結合されコンデンサの接合でチューナ5の出力に機能的に接続される2つのコンデンサ34、38を通じて、第1共通エミッタ・トランジスタのベースにフィードバックされる。この内部フィードバックは、通信回線18及び電源32における負荷に対して自動インピーダンス・チューナ5の電流出力を制御する。結合フィードバック・コンデンサ34、38は、入力電圧信号8をフィルタ/レギュレータ12が受け取る変換済み定電流信号に変調するために2.2対1の比であることが好ましい。コンデンサ34及び38の充電及び放電の結果として、コンバータ/フィルタ10の出力40が与える各電流パルスの大きさは、急激にピークに上昇し、電流の大きさが急速に低下する前にある一定時間安定状態が維持される平坦域に降下する。
【0021】
通信回線18の負荷を含めてAC及びDC負荷を含むフィルタ/レギュレータ12は、コンバータの出力40に結合される。フィルタ/レギュレータ12は、測定抵抗36、1対のクランプ・ダイオード44、46、フィルタ・コンデンサ54及び微分器によって構成される。フィルタ/レギュレータ12の入力において、測定抵抗36は1対のクランプ・ダイオード、好ましくはゲルマニウム・ダイオードの間に結合される。特に、抵抗36は、ダイオード44のカソード及びダイオード46のアノードに接続される。さらに、ダイオード44のアノード及びダイオード46のカソードは接地される。これらのダイオード44、46は、電圧リンギング及び発振を低下させることによって変換された出力信号40の雑音を小さくするために使用される。ダイオード44、46は、変換されたデータ信号を図3に示される通り0.2から−0.2ボルトまでの電圧レベル、すなわち0.4ボルトのピーク・ツウ・ピーク値に保持する。さらに、ダイオード44と46の間の接合において基準電圧範囲VR1が維持される。
【0022】
さらに、フィルタ/レギュレータ12によって与えられる負荷の大部分はACである。フィルタ/レギュレータ12のDC負荷の一部は、測定抵抗36及び一対のダイオード44、46によって固定される。この固定されたDC負荷は基準負荷として使用される。
データ信号40は、また、フィルタ/レギュレータ12内で微分され、ここで受け取られる信号のパルスは狭められる。微分器は、電源32に対して自動インピーダンス・チューナ5の出力AC電流レベルを調整するための可変抵抗50と直列のコンデンサ48によって構成されることが好ましい。データ信号のパルスは、フィルタ・コンデンサ54によって広げられて、元の信号8と同じタイミングに戻される。さらに、抵抗50は、電流ゲインを調整する。
【0023】
フィルタ/レギュレータ12のフィルタ・コンデンサ54からの微分電流信号55は、微分電流信号を増幅するための第2共通エミッタ・トランジスタ52及び第2共通エミッタ・トランジスタ52のコレクタでの電圧を制限するための電圧制限プルアップ抵抗56を含む増幅器14によって受信される。このコレクタは、約6ボルトの電圧を持ち(すなわちターンオフ閾値に近い値)、トランスミッタ16に結合されることが好ましい。コンデンサ64を通じて、シャント・トランジスタ52の切換えは、チップ・トランスミッタにおいてほぼ一定の電圧レベルを維持するためにチップ・トランスミッタ18の電圧の変化によって行われる。
【0024】
トランスミッタ16は、結合コンデンサ54、1対のクランプ・ダイオード58、60及び抵抗とコンデンサとの結合62、64を含む。トランスミッタ16の入力にある結合コンデンサ54は、増幅器14の出力に取り付けられる。結合コンデンサ54は、増幅された電流信号57のパルスを広げる。増幅された電流信号57を0.7から−0.7ボルトまで、ピーク・ツウ・ピーク値1.4ボルトの電圧範囲VR2内に維持するために、フィルタ・コンデンサ54と可変抵抗62の間に2つのクランプ・ダイオード58、60できればシリコン・タイプのものが結合される。可変抵抗62は、コンデンサ64を通じて電圧レベル及びAC電流を制御するのに対して、2つのクランプ・ダイオード58、60は、アースに対してDCオフセットを制御する。可変抵抗62及びコンデンサ64は、通信回線の電圧レベルをピーク・ツウ・ピークで約1ボルトに調整する。通信回線に達する前に、ダイオード・コンデンサ結合は、負方向雑音スパイク(negative going noise spikes)から信号のAC部分をフィルタリングし、ダイオード抵抗結合は、正方向雑音スパイク(positive going noise spikes)から信号のDC部分をフィルタリングする。
【0025】
図4に示される代替実施態様において、トランスミッタ14内の第2共通エミッタ・トランジスタ52のコレクタは、直列の2つのコンデンサ54、64に取り付けられ、その後ラインサイド選択スイッチに取り付けられる。信号伝送は、ツイストペア銅線のチップ4又はリング5のラインで行うことができるが、チップ線4を使用することが好ましい。ラインサイド選択スイッチ80は、2つのダイオード70、72の接合部に接続される。チップ4のラインが出力として使用される予定の場合、ダイオード72及びコンデンサ74は、負方向雑音スパイクから信号のAC部分をフィルタリングする。ダイオード70及び抵抗76は正方向雑音スパイクのDC部分をフィルタリングするために使用される。リング5のラインが出力として使用される予定の場合、ダイオード68及びコンデンサ74は負方向雑音スパイクから信号のAC部分をフィルタリングするために使用されるのに対して、もう一方のダイオード66及び抵抗76は、正方向雑音スパイクのDC部分をフィルタリングする。
【0026】
図5を参照すると、本発明に従ったシステムの簡略化されたブロック図が示されている。システム110は、データ・トランスミッタ112、データ伝送媒体114、及びデータ・レシーバ116を含んでいる。データ・レシーバ116は、トランスミッタ112から伝送媒体114を通じて送られるデータ信号を受け取る。
【0027】
図6には、電話伝送ケーブル又は大きなインダクタンスを含まないこれと同様のものに見られる従来の特性を示すために、伝送媒体114がモデル化されている。伝送媒体は、入力信号対132、172を受け取り、対応する出力信号対188及び190を与える。図7に示される代替実施態様においては、多くの従来存在する伝送媒体に見られるような例えば約15mHのインダクタンスを持つ伝送媒体に見られる特性を示すように、伝送媒体114をモデル化することができる。
【0028】
図8に示される通り、データ・トランスミッタ112は、動作可能に結合されるデータ・ジェネレータ及びトランスミッタを含むことが好ましい。回路をテストするための図9に示される好ましい実施態様においては、データ・ジェネレータ118は、ビット・ジェネレータ122及びモジュレータ124を含んでいる。ビット・ジェネレータ122は、好ましくは約0から5ボルトの範囲の一連の電圧パルスとして表されるデータ信号126を与える。図10に示される通り、ビット・ジェネレータ122は、デジタル基準クロック信号128に応答する計数回路によって構成することができ、この場合、バイナリ数値に対応し、一定増分でバイナリ数値量を増大する一連のデジタル・データ信号126が与えられる。その代わりに、図11に示されるテストのための別の実施態様においては、ビット・ジェネレータ122は、数値に対応し一定増分でバイナリ数値量を減少するデジタル・データ信号126を与えるためのデジタル基準クロック信号128に応答する計数回路によって構成することができる。
【0029】
図12に示される通り、ビット・ジェネレータ122からデジタル基準クロック信号128と供に送られるデジタル・データ信号126は、モジュレータ124によって受信される。この信号に応答して、モジュレータ124は、クロック信号128にデジタル・データ信号126を付加した変調デジタル信号130を生成する。
【0030】
変調デジタル信号130は、変換、及び伝送媒体114を通じてレシーバ116へ送信されるためにトランスミッタ124によって受信される。図13に示される通り、トランスミッタ124は、図2に示され、上述されたものと同様である。特に、トランスミッタ124は、デジタル信号130を受信し、出力132における電圧レベルをほぼ一定に維持しながら、デジタル信号を電流パルスに変換する。電圧レベルは約1ボルトが好ましい。
【0031】
特に、デジタル信号130は、トランジスタ136のベースに取り付けられるコンデンサ134に送られる。このトランジスタ136は、抵抗138及び可変抵抗139を通ってVccまでの定電流基準であり、Vccは約+8Vが好ましい。トランジスタ136は、直列の2つのコンデンサ140及び142を通って、そのコレクタからそのベースまでのフィードバックを有している。これが、負荷及びVccに対してトランスミッタ電流を制御する。コンデンサ140及び142の接合部には、ラインを含むAC及びDC負荷があり、負荷の大部分はACである。この接合部のDC負荷の一部は、抵抗144及びダイオード146及び148によって固定される。固定されるDC負荷は基準負荷として使用される。ダイオード146及び148は、ピークを正方向及び負方向に0.7Vにクランプするので、ピーク・ツウ・ピーク出力は1.4Vとなる。144、146及び148の接合は、コンデンサ150に向かい、その後可変抵抗152に達する。この可変抵抗152は、トランスミッタ124の出力AC電流レベルをVccに対して調整し、その後コンデンサ154及びトランジスタ156のベースに向かう。このトランジスタのコレクタは、ピークを正方向及び負方向に0.7Vにクランプしてピーク・ツウ・ピーク出力164を1.4Vにするためにダイオード160及び162に結合されるコンデンサ158に向かう。出力164には、コンデンサ168を通じて電圧レベル及びAC電流を制御するための可変抵抗166も接続される。トランジスタ154のコレクタは、完全にオンにしたときトランジスタが達する電圧を制限するためにVccに接続される抵抗170にも結合される。さらに、直列接続のダイオード172及び抵抗174は、正方向の雑音スパイクのDC部分をフィルタリングするためにアースと出力132の間で結合される。
【0032】
図14に示される通り、レシーバ116は、入力ネットワーク178、出力ネットワーク180、及び複数の内蔵されたIF増幅器182、184及び186を含む。図5及び16を参照すると、TIP信号及びRING信号132及び136は、伝送媒体144を通じて伝送され、入力ネットワーク178は対応するTIP及びRING信号188及び190をそれぞれ受信する。信号188及び190に応答して、入力ネットワーク178は、雑音を除去して、フィルタリングされたデータ出力信号グループ192及び194を与える。
【0033】
フィルタリングされた信号グループ192及び194は、信号を増幅しこれを出力ネットワーク180に送るためのIF増幅器182及び184によってそれぞれ受信される。出力ネットワークにおいて信号は混合され、増幅器186によって増幅されて、データ・ジェネレータ122からのデジタル・データ信号126に対応する雑音低減デジタル・データ出力信号196が生成される。
【0034】
ツイストペア電話回線は、全世界的な通信インフラにおいて支配的であるという理由で、好ましい実施態様として開示されている。シールド同軸ケーブルライン、5級ライン、ツイストペア銅線を通じてのデータ伝送に、本発明の基本概念を採用することに利点があると考えられる。信号減衰の問題は放送など無線通信媒体にも当てはまるので、これに本発明を採用しても利点があると考えられる。
【0035】
ここで使用される「伝送媒体」は、第1装置から物理的及び空間的に遠隔にある第2装置までの通信回線又は電磁信号パスを指す。ここで使用される「通信回線」は、第1装置から物理的及び空間的に遠隔にある第2装置までデータを伝送するために使用される1本又はそれ以上の導線及びこれに類するもののみを指す。「遠隔」は、第1及び第2装置が同一のシャーシ、ハウジング又は支持構造を共有しないことを意味する。以下の意味に限定するわけではないが、遠隔は、ほとんどの具体的な従来の形式において、従来の遠隔通信回線を通じて、あるモデムが別のモデムと通信することを想定している。要するに、本発明は、遠隔装置間の通信において遠隔通信業界、インターネット及びローカル・エリア・ネットワークが現在直面しているデータ伝送の問題に対処するものである。
【0036】
現在、最も必要とされている発明の分野の1つは、家庭及び職場から遠隔通信の中央交換局(CO又は「交換局」)まで又はその逆の「通信回線」に沿ったデータ伝送の分野である。この分野では、大量のツイストペア銅線による通信回線が配備されている。
ここでは、本発明の方法及び回路の好ましい実施態様のみが説明されていると理解すべきである。付属のクレームによって定義される本発明の真の範囲及び精神から逸脱することなく、開示される実施態様に変更及び修正を加えることができるものとする。
【0037】
例えば、今日のほとんどの装置例えばコンピュータは、データを入力電圧信号の形式で与えるので、実施態様は、入力電圧信号の変換のみについて説明していることを理解しないければならない。しかしながら、本発明は、将来の初めから電流パルスとしての出力パルスを提供できるようなデータ装置において、変換する必要のない電流パルスの伝送を想定している。このような場合、本発明は、電圧/電流に関する変換の必要なく、伝送のために好ましいデータ・コード化スキームなどのためにのみ採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
通信回線を通じてレシーバに結合される本発明に従った自動インピーダンス・チューナを組み込む装置の好ましい実施態様のブロック図形式の略図である。
【図2】
コンバータ、フィルタ/レギュレータ、増幅器及びトランスミッタを含む図1に示される実施態様の部分略図である。
【図3】
フィルタ/レギュレータにより部分的に修正された後における図2のコンバータの変調出力を示すグラフである。
【図4】
図2のトランスミッタの代替実施態様の部分略図である。
【図5】
データ送信装置、伝送媒体及びレシーバを含む本発明に従ったシステムの簡略ブロック図である。
【図6】
図5に示される伝送媒体の1つの実施態様の略図である。
【図7】
図5に示される伝送媒体の代替実施態様の略図である。
【図8】
トランスミッタに接続されるデータ・ジェネレータを含む図5のデータ送信装置の拡大ブロック図である。
【図9】
ビット・ジェネレータ及びモジュレータを備える図8に示されるデータ・ジェネレータの拡大ブロック図である。
【図10】
図9に示されるビット・ジェネレータの1つの実施態様の略図である。
【図11】
図9に示されるビット・ジェネレータの代替実施態様の略図である。
【図12】
図9に示されるモジュレータの略図である。
【図13】
図8に示されるトランスミッタの略図である。
【図14】
図5に示されるレシーバの略図であり、レシーバは入力ネットワーク、出力ネットワーク、増幅器IC1、増幅器IC2及び増幅器IC3を有する。
【図15】
図14に示される入力ネットワークの拡大略図である。
【図16】
図14に示される出力ネットワークの拡大略図である。
【図17】
図14に示される増幅器IC1の拡大略図である。
【図18】
図14に示される増幅器IC2の拡大略図である。
【図19】
図14に示される増幅器IC3の拡大略図である。
Claims (31)
- 通信回線に一連の電流パルスとして電圧信号波形を伝送する方法において、
入力電圧信号波形を電流信号波形に変換するステップと、
予め決められたほぼ一定の電圧を与えるステップと、
複数のワイヤを有する前記通信回線に前記電流信号波形に応答して前記電流パルスを伝送するステップと、
前記電流パルスを伝送する一方前記通信回線上で前記バイアス電圧を維持するステップとを有する方法。 - 更に、前記電流パルスを伝送するステップの前に前記電流信号波形をフィルタリングするステップを含む請求項1に記載の方法。
- 前記フィルタリングするステップが、更に、
1対の逆にバイアスされたダイオードの間で前記電流信号波形を受け取り、そこで、各ダイオードが2つの端部を有し、前記1対の逆にバイアスされたダイオードの第1端が前記電流信号波形を受け取り、前記1対の逆にバイアスされたダイオードの第2端が接地されるステップと、
前記電流信号波形を微分し、前記微分器が2つの端部を有し、前記微分器の第1端が前記1対の逆にバイアスされたダイオードの第1端に結合され、前記微分器の第2端がコンデンサに接続されるステップとを有する請求項2に記載の方法。 - 更に、前記電流パルスを伝送するステップの前に前記電流信号波形を増幅するステップを含む請求項1に記載の方法。
- 前記バイアス電圧を維持するステップが、更に、
前記通信回線に接続されたトランスミッタ回路に可変インピーダンスを与えるステップと、
前記トランスミッタ回路から発する信号によって前記通信回線のインピーダンスを測定するステップと、
前記電流パルスの伝送中前記通信回線上で前記バイアス電圧を与えるために、前記測定に基づいて前記トランスミッタ回路の前記インピーダンスを調整するステップとを含む請求項1に記載の方法。 - 前記測定のステップが、更に、
前記通信回線を通じて少なくとも1つの基準/キャリブレーション・パルスを伝送するステップと、
前記電流パルスに対するライン・インピーダンスの影響を測定するステップとを含む請求項5に記載の方法。 - 更に、前記電流パルスを検出し測定するのに適したレシーバを与えるステップを含む請求項1に記載の方法。
- 更に、可変抵抗と直列のコンデンサを有するトランスミッタ回路に接続されるデータ入力を与えるステップと、
伝送のために前記入力からの前記電圧パルスを前記電流パルスに変換するステップとを含む請求項1に記載の方法。 - 前記バイアス電圧が約1ボルトに維持される請求項1に記載の方法。
- 通信回線を通じてデータ信号を伝送する方法であって、
伝送されるデータを表す電流パルスを生成し、
前記通信回線を通じて前記電流パルスを伝送し、
前記電流パルスを受信し、前記電圧パルスによって生成される電流を検出及び測定して、測定された電流をデータに解読するのに適した遠隔レシーバを与えることを有する方法。 - 更に、基準電流パルスを生成し、前記通信回線を通じて伝送するステップと、
前記基準パルスを受信し、データを表すために生成される前記電圧パルスから電流を検出及び測定するために前記レシーバを調整するステップとを含む請求項10に記載の方法。 - 通信回線に一連の電流パルスとして入力電圧信号波形を伝送するための回路であって、
前記入力電圧信号波形を受信し、これに応答して出力を生成するためのコンバータと、
前記通信回線上で前記一連の電流パルスを伝送するために、前記コンバータの前記出力に応答するトランスミッタとを有する回路。 - 更に、前記コンバータと前記トランスミッタの間で動作可能に接続されるフィルタを有する請求項12に記載の回路。
- さらに、前記コンバータと前記トランスミッタの間で動作可能に接続される増幅器を有する請求項12に記載の回路。
- 前記コンバータが、
第1共通エミッタ・トランジスタと、
各々2つの端部を有する第1、第2及び第3コンデンサと、
前記入力電圧信号波形を受け取る前記第1コンデンサの第1端と、
前記第1共通エミッタ・トランジスタのベースに結合される前記第1コンデンサの第2端及び前記第2コンデンサの第1端と、
前記第1共通エミッタ・トランジスタのコレクタと電圧入力の間に結合される抵抗と、
前記共通エミッタ・トランジスタの前記コレクタに結合される前記第3コンデンサの第1端及び前記第2コンデンサの第2端に結合される前記第3コンデンサの前記第2端と、
前記第2及び第3コンデンサの第2端に結合される抵抗とを含む請求項12に記載の回路。 - 前記フィルタが、
2つの端部を有する1対の逆にバイアスされたダイオードと、
前記コンバータに動作可能に接続される前記1対の逆にバイアスされたダイオードの第1端と、
前記1対の逆にバイアスされたダイオードの第2端に動作可能に接続された微分器と、
前記微分器と前記増幅器の間に結合されるコンデンサとを含む請求項13に記載の回路。 - 前記微分器が可変抵抗と直列のコンデンサを有する請求項16に記載の回路。
- 前記増幅器が、
前記トランスミッタに結合されるコレクタを有する第2共通エミッタ・トランジスタと、
電圧入力に接続され、かつ前記第2共通エミッタ・トランジスタの前記コレクタ及び前記トランスミッタに接続される抵抗と、
前記電流信号波形を受け取る前記第2共通エミッタ・トランジスタのベースとを有する請求項14に記載の回路。 - 前記トランスミッタが、
第1端及び第2端を有し、前記第1端が前記増幅器に動作可能に接続される第1コンデンサと、
2つの端部を有する1対の逆にバイアスされたダイオードと、
前記第1コンデンサの第2端とアースの間に結合される前記1対の逆にバイアスされたダイオードの第1端と、
2つの端部を有する可変抵抗と、
前記第1コンデンサの第2端及び前記1対の逆にバイアスされたダイオードの前記第1端に結合される前記可変抵抗の第1端と、
2つの端部を有し、前記第2コンデンサの第1端が前記可変抵抗の第2端に結合され、前記第2コンデンサの前記第2端が前記通信回線に接続される第2コンデンサとを含む請求項15に記載の回路。 - 一連の電流パルスとして入力電圧信号波形を伝送するための回路であって、
第1及び第2共通エミッタ・トランジスタと、
各々2つの端部を有する第1、第2、第3、第4、第5、第6及び第7コンデンサと、
各々2つの端部を有する第1、第2及び第3可変抵抗と、
各々2つの端部を有する第1及び第2抵抗と、
各々が2つの端部を有する第1及び第2の1対の逆にバイアスされたダイオードと、
前記入力電圧信号波形を受け取る前記第1コンデンサの第1端と、
前記第1共通エミッタ・トランジスタのベースに結合される前記第1コンデンサの第2端及び前記第2コンデンサの第1端と、
前記第1共通エミッタ・トランジスタのコレクタと電圧入力の間に結合される第1可変抵抗と、
前記第1共通エミッタ・トランジスタの前記コレクタに結合される前記第3コンデンサの第1端及び前記第2コンデンサの前記第2端に結合される前記第3コンデンサの第2端と、及び
前記第2及び第3コンデンサの前記第2端に共通に結合される前記抵抗の第1端と、
前記第2抵抗の第2端及び前記第4コンデンサの第1端に動作可能に接続される前記第1の1対の逆にバイアスされたダイオードの第1端と、
前記第2可変抵抗の第1端に接続される前記第4コンデンサの第2端と、
前記第2可変抵抗の第2端と前記第2共通エミッタ・トランジスタのベースの間に結合される前記第5コンデンサの第1端と、
前記電圧入力に結合される前記第2抵抗の第1端と、
前記第2共通エミッタ・トランジスタのコレクタと前記第6コンデンサの第1端の間に結合される前記第2抵抗の第2端と、
前記第6コンデンサの第2端に結合される前記第2の1対の逆にバイアスされたダイオードの第1端と、
前記第6コンデンサの第2端及び前記第2の1対の逆にバイアスされたダイオードの第1端に結合される前記第3可変抵抗の第1端と、
前記第3可変抵抗の第2端に結合される前記第7コンデンサの第1端との組み合わせを有し、
前記第7コンデンサの第2端が前記通信回線に接続される回路。 - 更に、前記通信回線を通じて前記トランスミッタに動作可能に接続されるレシーバを有する請求項20に記載の回路。
- 通信回線に一連の電流パルスとして伝送する方法であって、
データを電流パルスに変換するステップと、
前記電流パルスを前記通信回線に伝送するステップとを有する方法。 - 前記通信回線が、チップ線及びリング線を含む請求項22に記載の方法。
- 更に、伝送中前記通信回線をバイアスするために予め決められた電圧を加えるステップを含む請求項22に記載の方法。
- 更に、伝送中前記通信回線をバイアスするために予め決められた電圧を加えるステップを含む請求項24に記載の方法。
- 更に、前記電流パルスの伝送中前記通信回線上の前記バイアス電圧をほぼ一定に維持するために前記バイアス電圧への電力入力を変動させるステップを含む請求項25に記載の方法。
- 更に、入力電圧信号波形を電流信号波形に変換するステップと、
予め決められたほぼ一定の電圧を与えるステップと、
前記通信回線に前記電流信号波形に応答して前記電流パルスを伝送するステップとを含む請求項22に記載の方法。 - 更に、伝送中前記通信回線をバイアスするために予め決められた電圧を加えるステップと、
前記電流パルスの伝送中前記通信回線上のバイアス電圧をほぼ一定に維持するために、前記バイアス電圧への電力入力を変動させるステップとを含む請求項27に記載の方法。 - 更に、前記電流パルスを伝送するステップの前に前記電流信号波形をフィルタリングするステップを含む請求項27に記載の方法。
- 更に、前記電流パルスを検出及び測定するのに適したレシーバを与えるステップを含む請求項22に記載の方法。
- 通信回線に一連の電流パルスを伝送する方法であって、
データを電流パルスに変換するステップと、
チップ線及びリング線を有する前記通信回線に前記電流パルスを伝送するステップと、
前記電流パルスを前記データに解読するのに適した遠隔レシーバを与えるステップとを含む方法。
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