JP3695332B2

JP3695332B2 - 電話線を介して音声とデータとを同時に伝送するための回路

Info

Publication number: JP3695332B2
Application number: JP2000601759A
Authority: JP
Inventors: ベルンハルトゾエル
Original assignee: インフィネオンテクノロギースアーゲー
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2020-02-01
Also published as: DE50000422D1; US6888939B1; WO2000051258A1; EP1155507A1; EP1155507B1; JP2002540655A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電話線を介して音声とデータとを同時に伝送するための回路に関する。特に、本発明は、トランスもリレーもなしで、ｘＤＳＬスタンダードに基づいて音声と広帯域データ信号とを同時伝送するための電子的ハードウエアソリューションを行える回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声とデータの両方が１本の電話線を介して伝送されるシステムにおいては、その電話線におけるどちらの伝送方向においても同時に音声信号とデータ信号が存在する。その方向は、受信信号から伝送信号を差し引くことで分けられる。このためには、電話線のインピーダンスがモデル化される必要がある。これによって得られたエコー減衰量によって、基本的に、達成できるデータ伝送速度が決定される。
【０００３】
一般的な広帯域データシステムはトランスを用いて動作するが、トランスなしの電子的ソリューションはアナログ音声システムにおいては普通であり、電話線へのインターフェースとして用いられ、加入者回線インターフェース回路（ＳＬＩＣ）と呼ばれている。これらは一般に「送信電圧、受信電流」（Ｖ／Ｉ）または「送信電流、受信電圧」（Ｉ／Ｖ）方式に基づいている。加入者側のＤＣ電源（これはアナログシステムに求められるものである）はまた、これらのＳＬＩＣ（複数）を介して供給され、よってＳＬＩＣ（複数）は高電圧（最高１５０Ｖまで）に適合することが必要である。これら２つのシステムを結合するには、トランスと、周波数スプリッタ（ＰＯＴＳスプリッタ）を介して電話線と接続されたＳＬＩＣ（複数）とを併用すれば、完成した従来のデータシステムと音声システムとを用いることが可能である。エコー消去は、トランスの上流側と（電話線の方向から見て）ＳＬＩＣ回路の上流側で、音声の周波数とデータの周波数それぞれについて行われる。
【０００４】
トランスのないシステムは、音声、データ、ＤＣ電源、そして恐らくは呼出信号（複数）を、広帯域高電圧ＳＬＩＣ回路を介して伝送しなければならない。エコー消去による方向分離については、ＳＬＩＣ回路によって引き起こされる音声周波数帯域における信号劣化（SIGNAL CORRUPTION）は無視してもよい。一方、高周波のデータ伝送については、ＳＬＩＣ回路における非直線性によって引き起こされる信号劣化は考慮しなければならない。なぜならば、電話線における高い減衰によって、送信信号と受信信号との間に非常に重大なレベルの違いが生じてしまい、補償できないまたは取り除けないＳＬＩＣひずみは、信号対ノイズ比やデータ伝送速度に悪影響を及ぼしてしまうからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明は、高いデータ伝送速度で送信が行えるように、エコー減衰の改善が達成された、電話線を介して音声とデータとの同時伝送を行う、トランスフォーマなしの回路を提供するという目的に基づいている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１の特徴を有する回路によって達成される。従属請求項は、特にシンプルな回路の実現に役立つ、本発明の好ましく有利な実施例を記述する。
【０００７】
本発明による回路は、対応する電話線に直接接続されたＳＬＩＣ回路であって、適切なエコー減衰量が達成可能なＳＬＩＣ回路の形で設計されたものであり、このＳＬＩＣ回路においては、電話線を流れ、伝送出力レベル及び受信出力レベルのそれぞれによって生成された伝送電流および受信電流の合計に相当する第１の電流と、データ周波数における伝送パワーによって生成された電流に相当する第２の電流とが生成され、第１の電流と第２の電流との差がＳＬＩＣ回路のデータコネクションを介して送出される。この差にはおそらく、受信パワーレベルによって生成されたデータ電流以外に、直流電流や音声電流が未だ含まれている。
【０００８】
第１の電流はドライバーおよび電圧／電流増幅器からなる第１の回路によって生成されてもよく、一方、第２の電流は増幅器とハイパスフィルタの組み合わせによって生成されてもよい。
【０００９】
ＳＬＩＣ電流のデータ出力端子は、データコネクションを通る信号に含まれているであろう直流電流や音声電流を確実にフィルタリングする別のハイパスフィルタに接続されてもよい。
【００１０】
本発明は、初めて、電話線に直接接続された集積（高電圧）ＳＬＩＣ回路のためのエコー減衰ループを提供する。ＳＬＩＣ回路は、特にＶ／Ｉ方式で作動するものである。
【００１１】
さらに本発明によれば、データラインを通る信号については、受信パワーレベルによって引き起こされたデータ電流を、おおよそ単独で、含み、特にこの信号においてＳＬＩＣ回路によって引き起こされた非線形ひずみは消去される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付の一枚の図面に図示された好ましい実施の形態を参照して次により詳細に説明される。
【００１３】
図１に示されるＳＬＩＣ回路１は、Ｖ／Ｉ型ＳＬＩＣ回路であって、電話線２（ＡＤＳＬ回線）に電話線コネクションＴＩＰおよびＲＩＮＧとを介して直接接続される。この電話線２を介して音声とデータとが同時に伝送される。
【００１４】
図１において、ＺＬは電話線２の線路インピーダンスを示し、ＶｒｘおよびＶｔｘは同等の電圧源を表し、Ｖｒｘは適切なコネクションを介して供給される受信パワーレベルに基づいており、ＶｔｘはＳＬＩＣ回路１の伝送パワーレベルに基づいている。電話線２は終端抵抗Ｒ５およびＲ６を介して電話線コネクションＴＩＰおよびＲＩＮＧとそれぞれ接続している。終端抵抗Ｒ５およびＲ６は線路インピーダンスとのマッチングのために用いられる。通常のデータ周波数においては、ラインインピーダンスは１００Ωでほぼ一定しているので、終端抵抗Ｒ５およびＲ６は各々５０Ωとなるように選択される。
【００１５】
ＳＬＩＣ回路１は基本的に２つの回路部から構成される。
【００１６】
第１の回路部は、ラインドライバＴ２、Ｔ４と、トランスコンダクタンスまたは電圧／電流増幅器Ｔ１、Ｔ３と、（好ましくは同一の）抵抗Ｒ３、Ｒ４とを図１に示すように接続した対称構造を含む。ラインドライバＴ２およびＴ４はＶｔｘによって表される伝送パワーレベルを受け、これをＶＤＣで表されるＤＣ電圧源とともに、低いインピーダンスを通して、電話線２に送り出す。トランスコンダクタンス増幅器Ｔ１およびＴ３は、抵抗Ｒ３およびＲ４をそれぞれ経由して流れる電流を、これらの抵抗を通って降下した電圧に変換することによって検出する。トランスコンダクタンス増幅器Ｔ１およびＴ３は、好ましくは、例えば１００などの、特定の係数で、それぞれ測定された値を縮尺（基準化）する。これによって、増幅器Ｔ１およびＴ３について次の利得係数ｇ_ｍが得られる。
ｇ_ｍ＝１／（１００×Ｒ３）＝１／（１００×Ｒ４）
【００１７】
トランスコンダクタンス増幅器Ｔ１およびＴ３から送出された電流は、ＳＬＩＣ回路１において、コレクトフェーズに付加され、データ電流出力またはデータに割り当てられた電流出力ＩＴＤに供給される。このようにして供給された電流の合計は、伝送方向および受信方向におけるすべての電流（直流、音声およびデータ）を重ね合わせたものからなる横ライン電流、すなわち負荷を経由して流れるライン電流、の目安である。これは、既に述べたＲ５およびＲ６のためのそれぞれの値、および、トランスコンダクタンス増幅器Ｔ１およびＴ３のスケーリングファクタを考えると、
Ｉｃ＝（Ｉａ＋Ｉｂ）／１００＝［ＩＤＣ＋（Ｖｔｘ＋Ｖｒｘ）／（１００＋ＺＬ）］／５０
となる。
【００１８】
上記式において、ＩａおよびＩｂは、伝送方向および受信方向において、電話線２と電話線コネクションＴＩＰおよびＲＩＮＧとをそれぞれ流れるデータ電流と音声電流を示し、Ｉｃは、（図１に示されたもうひとつの増幅器Ｔ５の機能を無視したとして）２つのトランスコンダクタンス増幅器Ｔ１およびＴ３によって放出された電流の合計を示し、ＩＤＣは、ＤＣ電圧成分ＶＤＣに対応するＤＣ成分を示す。
【００１９】
第２の主要回路部は、図１に示されるように、コンデンサＣ１、Ｃ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、もうひとつの電流／電圧増幅器Ｔ５とからなる。構成要素Ｒ１およびＣ１は、Ｒ２およびＣ２とともに、それぞれハイパスフィルタを形成し、よって増幅器Ｔ５の入力端子は、ハイパスフィルタのひとつを経由して、電話線コネクションＴＩＰおよびＲＩＮＧにそれぞれ接続される。コネクションＴＩＰおよびＲＩＮＧ間には音声電流成分とデータ電流成分とが存在するのに対して、上述したハイパスフィルタは、図１に示される付加的コネクションＣＴＩＰおよびＣＲＩＮＧ間のハイパスフィルタリングによって、データ電流成分のみの存在をもたらすように設計されている。増幅器Ｔ５は、これらコネクションＣＴＩＰおよびＣＲＩＮＧ間に存在する（データ）電圧を測定し、対応する出力電流Ｉｄを生成する。
【００２０】
上述した第２の回路部は、２つのトランスコンダクタンス増幅器Ｔ１およびＴ２の合計電流からデータ周波数帯域における伝送パワーレベルによって生成された電流をもう一度引き算する機能を有する。したがって、このＶｔｘによって生成された電流は、その大きさおよび方向について、図１に示される出力電流Ｉｄに相当することになる。
【００２１】
既に述べたように、電話線２のラインインピーダンスＺＬは、データ周波数帯域において１００Ωでほぼ一定であるので、第２の回路部における要素は、Ｒ５およびＲ６のための上述の値、および、トランスコンダクタンス増幅器Ｔ１およびＴ３のスケーリングファクタを考えると、
Ｉｄ＝Ｖｔｘ_ｄａｔａ／（５０×（１００＋ＺＬ））
となるように設計されることが必要である。
【００２２】
上記式において、Ｖｔｘ_ｄａｔａはデータ伝送パワーレベルを示す。
【００２３】
よって、データ周波数帯域においてほぼ一定である、値ＺＬ≒１００Ωのため、
Ｉｄ≒Ｖｔｘ_ｄａｔａ／１０ｋΩ
となる。
【００２４】
このようにして、データ出力ＩＴＤに供給された信号Ｉｃは、前述した第２の回路部の機能を考慮に入れて、次のように計算される。
Ｉｃ＝（Ｉａ＋Ｉｂ）／１００−Ｉｄ
≒（Ｉａ＋Ｉｂ）／１００−Ｖｔｘ_ｄａｔａ／１０ｋΩ
【００２５】
データ出力ＩＴＤに供給され、よって第１の近似値へ供給された信号Ｉｃは、存在しているであろう、特に、高電圧ＳＬＩＣ回路１によって非直線ひずみが抑制されて存在しているであろう、直流電流や音声電流に加えて、受信パワーレベルによって生成されるデータ電流のみを含む。
【００２６】
図１に示される構成要素Ｒ６、Ｃ３およびＲ７を有するハイパスフィルタにデータ電流出力ＩＴＤを接続することによって、さらなる改善が達成される。このハイパスフィルタは、出力信号Ｉｃにまだ含まれている上述した直流電流や音声電流を分離またはフィルタイリングをするために用いられるものである。Ｖｒｘで表される受信パワーレベルによって生成されたデータ電流だけ、データライン３を通して伝送される。
【００２７】
したがって、本発明は、初めて、電話線２に直接接続され、高いデータ伝送速度においても有効なエコー減衰量が得られる、（広帯域）ＳＬＩＣ回路を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１ＳＬＩＣ回路
２電話線
３データ電流ライン
Ｒ１〜Ｒ６抵抗
Ｃ１〜Ｃ３キャパシタ
Ｔ１〜Ｔ５増幅器
ＺＬ線路インピーダンス
Ｖｒｘ受信パワーレベルのための相当電圧源
Ｖｔｘ送信パワーレベルのための相当電圧源
ＶＤＣＤＣ電圧成分
Ｉａ〜Ｉｅ電流

Claims

電話線（２）を介して音声とデータとを同時に伝送するための回路（１）であって、
電話線（２）への接続のため第１および第２の電話線コネクション（ＴＩＰ，ＲＩＮＧ）を有し、データライン（３）への接続のためデータコネクション（ＩＴＤ）を有し、
第１の回路手段（Ｔ１〜Ｔ４，Ｒ３，Ｒ４）を有し、この第１の回路手段は電話線コネクション（ＴＩＰ，ＲＩＮＧ）につながり、伝送電流および受信電流（Ｉａ，Ｉｂ）の合計からなる第１の電流を生成し、この伝送電流および受信電流（Ｉａ，Ｉｂ）は、電話線（２）を流れ、伝送パワーレベル（Ｖｔｘ）および受信パワーレベル（Ｖｒｘ）をそれぞれ介して生成されるものであり、
回路（１）はまた、第２の回路手段（Ｔ５，Ｒ１〜２，Ｃ１〜Ｃ２）を有し、この第２の回路手段は電話線コネクション（ＴＩＰ，ＲＩＮＧ）に接続されており、データに対応する伝送パワーレベルによってのみ生成される電流に相当する第２の電流（Ｉｄ）を生成するものであり、
第１の回路手段（Ｔ１〜Ｔ４，Ｒ３，Ｒ４）の出力および第２の回路手段（Ｔ５，Ｒ１〜Ｒ２，Ｃ１〜Ｃ２）の出力は、データコネクション（ＩＴＤ）から放出された電流（Ｉｃ）が第１の電流と第２の電流（Ｉｄ）との差に相当するように、データコネクション（ＩＴＤ）に接続されており、
第１の回路手段は、第１および第２のドライバ（Ｔ２，Ｔ４）と第１および第２の増幅器（Ｔ１，Ｔ３）とからなる対称配置からなり、
第１および第２のドライバ（Ｔ２，Ｔ４）はそれらの入力の一方で伝送パワーレベル（Ｖｔｘ）を受け、もう一方の入力によってそれぞれ第１および第２の抵抗（Ｒ３，Ｒ４）を介してそれぞれの出力に接続され、
第１および第２の増幅器（Ｔ１，Ｔ３）は、それぞれ第１および第２の抵抗（Ｒ３，Ｒ４）を通って降下した電圧を増幅させるものであり、
第２の回路手段は増幅器（Ｔ５）を備え、この増幅器の入力は、各ハイパスフィルタ（Ｒ１，Ｃ１；Ｒ２，Ｃ２）を介して電話線コネクタ（ＴＩＰ，ＲＩＮＧ）に接続されており、
第２の回路手段における増幅器（Ｔ５）の出力は、第１の回路手段における第１および第２の増幅器（Ｔ１，Ｔ３）の出力に接続され、またデータコネクション（ＩＴＤ）に接続されている、
ことを特徴とする回路。
第１および第２の増幅器（Ｔ１，Ｔ３）はいずれも電圧／電流増幅器である、
ことを特徴とする請求項１に記載の回路。
第１の抵抗（Ｒ３）は第１の増幅器（Ｔ１）の負の入力と正の入力との間に接続され、第１の増幅器（Ｔ１）の負の入力は、第１の電話線コネクション（ＴＩＰ）に接続され、
第２の抵抗（Ｒ４）は第２の増幅器（Ｔ３）の正の入力と負の入力との間に接続され、第２の増幅器（Ｔ３）の正の入力は、第２の電話線コネクション（ＲＩＮＧ）に接続される、
ことを特徴とする請求項２に記載の回路。
第１および第２のドライバ（Ｔ２，Ｔ４）は、差動増幅器であり、いずれも正の入力は伝送パワーレベル（Ｖｔｘ）を受信する一方、負の入力は、いずれの場合も、対応する抵抗（Ｒ３，Ｒ４）を介して、ドライバ（Ｔ２，Ｔ４）の対応する出力に接続されている、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の回路。
第２の回路手段における増幅器（Ｔ５）は電圧／電力増幅器であり、この増幅器（Ｔ５）の負の入力は第１のハイパスフィルタ（Ｒ１，Ｃ１）を介して第１の電話線コネクション（ＴＩＰ）に接続され、この増幅器（Ｔ５）の正の入力は第２のハイパスフィルタ（Ｒ２，Ｃ２）を介して第２の電話線コネクション（ＲＩＮＧ）に接続されている、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回路。
第１および第２のハイパスフィルタ（Ｒ１，Ｃ１；Ｒ２，Ｃ２）は、第２の回路手段における増幅器（Ｔ５）には電話線を介して伝送方向に流れる電流（Ｉａ，Ｉｂ）のデータ電流成分のみが供給されるように設計されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の回路。
データコネクション（ＩＴＤ）は、該データコネクション（ＩＴＤ）を介して放出される電流信号（Ｉｃ）が通過するためのハイパスフィルタ（Ｒ６，Ｒ７，Ｃ３）につながっており、該ハイパスフィルタ（Ｒ６，Ｒ７，Ｃ３）は、ＤＣ成分および／または音声電流成分が該電流信号（Ｉｃ）からフィルタリングされるように設計されている、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の回路。