JP3624121B2 - 通信ラインインタフェース回路および加入者ループに接続された個々のラインインタフェース回路の安定度を強化するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信ネットワークにおいて使用されるラインインタフェース回路に係り、特に、位相余裕を操作することにより、ラインインタフェース回路の最適な安定性を維持する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラインインタフェース回路は、加入者回線（一般に加入者ループと呼ばれる）により顧客位置装置を中央局スイッチに接続する。管理の目的のために、複数のラインインタフェース回路が、総合サービスラインユニット（ＩＳＬＵ）において、グループ化されている。ラインインタフェース回路は、外部電源により電流を加入者ループに分配する手段を含む。
【０００３】
現在のラインインタフェース回路において、加入者ループに電流を分配する手段は、バッテリ給電である。外部電源により生成される電圧は、バッテリ給電回路に分配される前に、スイッチングコンバータ回路により処理される。バッテリ給電回路により加入者ループに分配される電力は、中央局スイッチが、ループによりサービスされる顧客位置装置の存在および状態を検出することを可能にする。
【０００４】
バッテリ給電回路は、中央局スイッチにより送信されたオーデオ信号を顧客位置装置に結合し、かつこの逆も行う。スイッチングコンバータ回路に供給された電力は、変圧器により処理され、所定のバッテリ電圧（Ｖ_ＢＡＴ）を生成する。この所定のバッテリ電圧は、顧客位置装置を中央局スイッチへ接続するため、かつ高品質音声伝達を加入者ループに提供するために、適切な電流を提供するように確立される。
【０００５】
通常のラインインタフェース回路動作は、内部ラインインタフェース回路部品に関連づけられる損失のために電力を消費することが知られている。米国特許第５，７５４，６４４号は、電力損失に関するものである。個々のラインインタフェース回路の非効率な動作は、許容できるかも知れないが、単一のＩＳＬＵに使用される多数のラインインタフェース回路による損失の蓄積は、中央局スイッチの総合効率に大きなインパクトを与える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、個々のラインインタフェース回路の性能を継続的に向上させていくことは、通信サービスプロバイダーにとって非常に重要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ラインインタフェース回路の効率および信頼性の重要な決定要素は、回路に含まれるフィードバック制御ループの安定性に関連していることが認識される。安定なラインインタフェース回路が必要とされ、バッテリ給電電圧（Ｖ_ＢＡＴ） とラインインタフェース回路の出力電圧（Ｖ_Ｏ） との間の動作位相余裕を操作するために、フィードバック制御ループ（回路）を合成することによりこの技術分野において技術的な進歩がなされた。フィードバック制御回路を合成することは、フィードバック制御回路パラメータ（抵抗値およびキャパシタンス）および回路の出力電圧値を調節することを必要とする。
【０００８】
本発明の一実施形態において、各ラインインタフェース回路には、Ｖ_ＢＡＴ と出力電圧Ｖ_Ｏ との間の位相角を決定するための位相検出器が備えられる。この検出された位相角は、デジタルシグナルプロセッサに与えられ、デジタルシグナルプロセッサは、最大動作安定性（４５゜の位相角）に近づくようにＶ_ＢＡＴ とＶ_Ｏ との間の位相角を調節するために、フィードバック回路が再合成される必要があるかどうかを決定するために、この位相角を使用する。
【０００９】
別の実施形態において、デジタルシグナルプロセッサ中のデータベースは、Ｖ_ＢＡＴとＶ_Ｏとの間の位相角を最適化するための所定の出力電圧値とフィードバック制御回路の抵抗値およびキャパシタンスパラメータとを保持する。好都合なことに、ラインインタフェース回路に位相角検出器を備えることおよびＶ_ＢＡＴとＶ_Ｏとの間の位相余裕を４５゜に近づけることを保証することで、ラインインタフェース回路が最適な安定度で動作することを可能にする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、中央局通信スイッチ１００（以下スイッチ１００という）の単純化したブロック図を示す。好ましい実施例において、スイッチ１００は、Ｌｕｃｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．により製造販売されている５ＥＳＳ（登録商標） スイッチである。中央局スイッチが示されているが、電力が加入者ループに供給されるいかなるシステムも使用され得る。
【００１１】
スイッチ１００は、３つの主要な構成部品、システム全体の管理、メンテナンスおよび資源割当を提供するための管理モジュール１０２、音声、制御情報、および同期信号を交換することにおいて分配ハブとして働く中心モジュール１０４、および局所的交換および制御機能を実行するための複数のスイッチングモジュール（ＳＭ）１０８，１１０および１１２を含む。中央局スイッチ１００の構成要素間の通信は、ネットワーク制御タイミング（ＮＣＴ）リンク１１３を介して行われる。通常必要とされるように、各ＳＭを通信モジュール１０４に接続するために、二重ＮＣＴリンクが示されている。
【００１２】
ＳＭ１０８，１１０および１１２は、スイッチング機能を調整するためのコントローラ、特定の加入者回線データを保持するためのメモリ、および呼と個々の加入者回線との間のルーティングのためのネットワークエレメントを含む。この実施形態において、スイッチングモジュール１０８は、コントローラ１２０、データメモリ１２２およびネットワークエレメント１２４を含む。同様に、スイッチモジュール１１０は、コントローラ１３０、データメモリ１３２およびネットワークエレメント１３４を含む。スイッチングモジュール１１２は、コントローラ１４０、データメモリ１４２およびネットワークエレメント１４４を含む。
【００１３】
各ＳＭには、各加入者ループをＳＭのネットワークエレメントに接続するための、アクセスインタフェースユニット（ＡＩＵ）としても知られているＩＳＬＵが備えられる。実際の中央局スイッチは多くのＩＳＬＵを含むが、明瞭化のために単一のＩＳＬＵが示されている。特に、複数のラインインタフェース回路からなるＩＳＬＵ１３８は、リンク１３５を介してスイッチングモジュール１１０のネットワークエレメント１３４に接続されている。
【００１４】
スイッチ１００によりサービスされる各加入者ループは、特定のラインインタフェース回路（ＬＩＣ）およびＩＳＬＵにより、ネットワークエレメントに接続されている。この例において、電話機１７０は、加入者回線１７３によりラインインタフェース回路１７１に接続され、電話機１８０は、加入者回線１８３によりラインインタフェース回路１８２に接続されている。
【００１５】
図２は、本発明が実施され得るラインインタフェース回路の好ましい一実施形態の詳細図を示す。この実施形態において、ラインインタフェース回路２００は、電話機２０２を、スイッチ１００のような中央局スイッチのスイッチングモジュールに接続する。中央局スイッチへの加入者回線２０３の接続は、電話機２０２から中央局スイッチへのオーデオ信号の検出および伝達を可能にする。
【００１６】
この例において、電話機２０２は、「チップ」回線２０３Ａおよび「ライン」回線２０３Ｂからなる加入者ループ２０３により、ラインインタフェース回路２００に接続されている。チップ回線およびリング回線の両者は、電話機２０２において、終端する第１エンドおよびバッテリ給電回路２０６の電流検出器２０５に接続された第２エンドを有する。
【００１７】
ＤＳＰ２１３は、バッテリ給電回路２０６およびリンク２０７により電話機２０２から受信されたオーディオ信号を、リンク２０９を経て主コントローラ２１０へオーディオ信号を送る前に、デジタルフォーマットに翻訳する。逆に、リンク２１９によりスイッチングモジュールから受信されたデジタル信号は、リンク２１７を経てバッテリ給電回路２０６へ送る前に、アナログフォーマットに変換される。主コントローラ２１０と中央局スイッチをサービスするスイッチングモジュールとの間の信号は、信号リンク２３６を経て交換される。
【００１８】
ＤＳＰ２１３は、５ボルト電源２１４により電力供給されて、出力電圧Ｖ_Ｏ を生成する。特に、ＤＳＰ２１３は、リンク２２９を経て、バッテリ給電回路２１６から加入者ループ２０３に関連づけられたループ電流（Ｉ_ＬＯＯＰ）を受信する。ループ電流（Ｉ_ＬＯＯＰ）は、チップ回線２０３Ａまたはリング回線２０３Ｂ中の電流に等しい。好ましい実施形態において、ループ電流は、バッテリ給電回路２０６の電流検出器２０５により検出され、しきい値電圧Ｖ_ＴＨを生成するために使用される。ＤＳＰ２１３は、比較器および補償回路２３１も含む。
【００１９】
比較器および補償回路２３１は、キャパシタＣ３，Ｃ４、抵抗器Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６および演算増幅器Ａ１を含む。動作において、ＤＳＰ２１３は、位相検出回路２３８から、Ｖ_ＢＡＴとＶ_Ｏとの間の位相角に関する位相角情報を受信する。ＤＳＰ２１３は、出力電圧Ｖ_Ｏ（したがって、Ｖ_ＢＡＴおよびＶ_Ｏ との間の位相角）が変化され得るように、比較器および補償回路２３１を合成するために、位相角情報を使用する。
【００２０】
比較器および補償回路２３１を合成することは、回路抵抗値およびキャパシタンスパラメータをダイナミックに調節することに関与する。実際の抵抗器およびキャパシタは、比較器および補償回路２３１中に示されているが、これらの合成要素は、この技術分野において知られているように、集積化されたチップの形で表現することができる。合成は、適切なしきい値電圧値（ＤＳＰ２１３により決定される）を与えることを必要とする。
【００２１】
特に、ＤＳＰ２１３は、位相検出回路２３８から位相角データを受信し、適切なＶ_ＴＨを計算し、所望のＶ_Ｏを得るために、比較器および補償回路２３１を合成する。このＶ_ＴＨは、増幅器の第１の入力に与えられる。比較器および補償回路の出力電圧Ｖ_Ｏ はＶ_ＢＡＴ とＶ_Ｏとの間の位相角を４５゜に近づけるように変化させられる。そして、新しい出力電圧Ｖ_Ｏが、集積回路（ＩＣ）コントローラ２３０に与えられ、このプロセスは、Ｖ_ＢＡＴとＶ_Ｏとの間の位相角が最適な安定性、即ち約４５゜に到達するまで繰り返される。好ましい実施形態において、繰り返しプロセスは、最大３回行われる。
【００２２】
代替的な実施形態において、ＤＳＰ２１３中のデータベース２２７は、測定された位相角に対応する出力電圧およびＲ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｃ３およびＣ４の値のテーブルを格納する。即ち、位相検出器２３８により検出されたＶ_ＢＡＴ とＶ_Ｏ のとの間の位相角は、制御ＩＣ２３０に与えられるべき適切な電圧値Ｖ_Ｏ を得るためのデータベース２２７に対する指標として使用される。測定された位相角のテーブルは、出力電圧およびＲ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｃ３およびＣ４の値が自動的に得られるように保持される。測定された位相角がデータベース２２７中にない場合、ＤＳＰ２１３は、デフォルトモードにおいて動作でき、補償回路２３１は、回路の安定性を最大化するためにＤＳＰ２１３により合成される。
【００２３】
スイッチングコンバータユニット２１０は、リンク２２０および２２１を経てバッテリ給電回路２０６へ電圧を供給するために、外部電源２２８から電力（−４８ボルト）を受け取る。好ましい実施形態において、スイッチングコンバータ回路は、変圧器回路２２４、フィルタ２２２、スイッチングトランジスタＱ１、ＩＣコントローラ２３０を含む。この実施形態において、変圧器回路２２４は、−３９．５ボルトから−６０ボルトの範囲の電圧を提供するように設計されている。
【００２４】
ダイオードＤ１は、この技術分野において知られているように、変圧器回路２２４の出力を整流する。フィルタ２２２は、コンダクタＬ１およびキャパシタＣ１からなり、変圧器回路２２４の出力電圧を平滑し、かつリップルの要求に適合するように働く。ＩＣコントローラ２３０は、以下に説明するように、スイッチングトランジスタＱ１を動作させるために出力電圧Ｖ_ＯＰを生成する。ＩＣコントローラ２３０の動作周波数（ｆ_Ｔ） は、リンク２３７を経てＤＳＰ２１３により供給される。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態によれば、フィードバック制御回路は、比較器および補償回路２３１を含むＤＳＰ２１３、位相検出回路２３８およびＩＣコントローラ２３０からなる。加入者ループ２０３のループ電流は、バッテリ給電回路２０６の電流検出器２０５により検出される。検出されたループ電流は、リンク２２９を経てデジタルシグナルプロセッサ２１３において受信され、かつしきい値電圧値を決定するために使用される。しきい値電圧（Ｖ_ＴＨ）値の決定により、デジタルシグナルプロセッサ２１３は、アナログ出力Ｖ_ＴＨを比較器および補償回路２３１に送るために、内部処理を使用する。
【００２６】
この技術分野において知られているように、比較器および補償回路２３１は、リンク２２３を経てＩＣコントローラ２３０へ拡張される出力電圧Ｖ_Ｏ を生成するために、しきい値電圧Ｖ_ＴＨを使用する。ＩＣコントローラ２３０は、動作電圧Ｖ_ＯＰを生成するために電圧Ｖ_Ｏ を使用する。動作電圧Ｖ_ＯＰの周波数は、比較器および補償回路２３１中で抵抗値およびキャパシタ値により制御される。動作電圧Ｖ_ＯＰは、トランジスタＱ１のスイッチング周波数を制御し、したがってバッテリ給電電圧Ｖ_ＢＡＴ の値を決定する。
【００２７】
好ましい実施形態によれば、リード２３５からのＶ_ＢＡＴ は、リンク２３９を経て位相検出回路２３８へ与えられ、かつリンク２４１を経てＤＳＰ２１３へ与えられる。出力電圧Ｖ_Ｏ は、リンク２２３および２４３を経て位相検出回路２３８へ送られ、リンク２２３を経てＩＣコントローラ２３０へ送られる。位相検出回路２３８は、Ｖ_ＢＡＴ とＶ_Ｏ との間の位相角を測定し、ＤＳＰ２１３は、上述したように、Ｖ_ＢＡＴ とＶ_Ｏ との間の位相角が４５゜になるように、比較回路をダイナミックに合成する。
【００２８】
図３は、本発明にしたがって、図２のラインインタフェース回路において、実行されるステップを示すフローチャートである。
【００２９】
プロセスは、ステップ３００において開始し、値Ｖ_ＢＡＴ がＤＳＰ２１３において受信される。ステップ３０２において、ＤＳＰ２１３は、Ｉ_ＬＯＯＰを使用して初期Ｖ_Ｏ 値を決定する。ステップ３０４において、位相検出器２３８は、Ｖ_ＢＡＴ と初期Ｖ_Ｏ との間の位相角を検出する。決定ステップ３０６において、ＤＳＰ２１３は、Ｖ_ＢＡＴ とＶ_Ｏ との間の検出された位相角を受信し、かつこの位相角が、所定の許容範囲内の４５゜であるかどうかを決定する。
【００３０】
決定ステップ３０６の結果が「いいえ」の決定である場合、プロセスは、ステップ３１２に進み、ここで、ＤＳＰ２１３は、新しい出力電圧（Ｖ_Ｏ） 値を生成することにより、位相角を改善するために、比較器回路２３１を合成する。代替的に、プロセスは、ステップ３１３に進み、ＤＳＰ３１３は、新しい出力電圧値をデータベースに示されたものとして生成するために、データベース２２７をアクセスするために、位相検出器回路２３８により測定された位相角を使用する。
【００３１】
ステップ３１２または３１３の後に、プロセスはステップ３１４まで継続し、新しいＶ_Ｏ 値は、ＩＣコントローラ２３０へ与えられる。そして、プロセスは決定ステップ３０４に戻り、ＤＳＰは、Ｖ_ＢＡＴ と新しいＶ_Ｏ との間の位相角が４５゜であるかどうかを決定する。決定ステップ３０４の結果が、「いいえ」である場合、ＤＳＰは、別の出力電圧値をＩＣコントローラ２３０に与えるために、比較回路２３１を再合成する。
【００３２】
好ましい実施形態において、ＤＳＰ２１３は、ステップ３１２において、最終的な出力電圧値Ｖ_Ｏ を制御ＩＣ２３０へ与える前に最大３回、制御回路を再合成する。決定ステップ３０６の結果が、「はい」の決定である場合、プロセスは、ステップ３００まで続き、新しいＶ_Ｏ の値が制御ＩＣ２３０に与えられる。ステップ３１２において、位相検出器２３８は、Ｖ_ＢＡＴ と新しい出力電圧Ｖ_Ｏ との間の位相角を決定する。ステップ３１０において、制御ＩＣ２３０は、ラインインタフェース回路２００にとっての最適な効率および安定度のレベルを示す動作電圧Ｖ_ＯＰを生成する。
【００３３】
代替的な実施形態において、ＤＳＰ２１３は、比較器２３１を合成しないが、データベース２２７中の情報をアクセスするために、Ｖ_ＢＡＴとＶ_Ｏとの間の検出された位相角を単に使用する。この実施形態において、検出された位相角は、出力電圧値Ｖ_Ｏ と電気的パラメータとを得るためのデータベース２２７に対する指標として働く。代替的なデータベースにおいて、繰り返しをせず、Ｖ_ＢＡＴとＶ_Ｏとの位相角を４５゜に近づけるように比較器２３１を合成する。代わりに、出力電圧およびデータベース２２７中の電気パラメータ値が、Ｖ_ＢＡＴとＶ_Ｏとの間の位相角を４５゜に近づけるために必要とされる正確な出力を表すと仮定される。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信ネットワーク中のラインインタフェース回路の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が実施され得る中央局スイッチを示すブロック図
【図２】本発明が実施されるラインインタフェース回路の一例を示すブロック図
【図３】本発明により、図２のラインインタフェース回路において実行されるステップを示すフローチャート
【符号の説明】
１００ 中央局スイッチ
１０２ 管理モジュール
１０４ 通信モジュール
１０８，１１０，１１２ スイッチングモジュール
１２０，１３０，１４０ コントローラ
１２２，１３２，１４２ データ
１２４，１３４ ネットワーク
１３８ 総合サービスラインユニット
１４４ メモリ
１７１，１８２ ラインインタフェース回路
２００ ラインインタフェース回路
２０５ 電流検出器
２０６ バッテリ給電回路
２１０ コントローラ
２１３ デジタルシグナルプロセッサ
２１８ スイッチングコンバータ回路
２２７ データベース
２３０ ＩＣコントローラ
２３１ 比較器回路
２３８ 位相検出器回路

Claims (8)

1. 加入者ループに接続された個々のラインインタフェース回路の安定度を強化する方法において、
   バッテリ電圧を生成するステップと、
   出力電圧を生成するステップと、
   前記バッテリ電圧と出力電圧との間の位相角を決定するために、位相検出器を使用するステップと、
   前記バッテリ電圧と出力電圧との間の位相角を最適な安定度に近づけるように、前記出力電圧を変化させるために、比較器回路を合成するステップと
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記バッテリ電圧を生成するステップが、前記加入者ループのループ電流を検出ステップと、しきい値電圧を生成するステップとを含む
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記出力電圧とバッテリ電圧との間の位相角が最適な安定度に近づくように、最適な出力電圧を決定するために、データベースをアクセスするステップをさらに含む
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 比較器回路を合成するステップが、
   前記比較器回路に関連づけられたパラメータを変化させるステップと、
   新しい出力電圧値を生成するために、前記変化させられたパラメータを与えるステップとを含む
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 顧客位置装置と主コントローラとの間でメッセージを伝達するためのバッテリ給電回路と、
   直流電源とバッテリ給電回路との間に結合されており、出力電圧を前記バッテリ給電回路に結合させるスイッチングコンバータ回路と、
   前記バッテリ電圧と出力電圧との間の位相角を決定するために、前記スイッチングコンバータ回路に結合された手段とを有する
   ことを特徴とする通信ラインインタフェース回路。
6. 前記バッテリ電圧と出力電圧との間の位相角が４５゜に近づくように、前記出力電圧値を変更するための変更可能回路をさらに含む
   ことを特徴とする請求項５記載のラインインタフェース回路。
7. バッテリ電圧と出力電圧との間の位相角により指示される様々な出力電圧および電気的パラメータ値のテーブルを含むデータベースをさらに有する
   ことを特徴とする請求項５記載のラインインタフェース回路。
8. 加入者ループに接続された個々のラインインタフェース回路の安定度を強化するための方法において、
   少なくとも１つの加入者ループのループ電流を決定するステップと、
   バッテリ電圧および初期出力電圧を生成するためのステップと、
   ４５゜に近づくように、前記バッテリ電圧と出力電圧との間の位相角を制御するために、生成される出力電圧を少なくとも１回変更するステップと
   を有することを特徴とする方法。

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