NO843159L - Datatransmisjonnsystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår dataoverføringssystem som anvender

en overføringskode ved hvilken en av datatilstandene korresponderer med et nulloverføringsnivå, i det systemet innbefatter en adaptiv signalbehandlingskrets og innretning for detektering av datastaten representert av mottatte overføringskoder ved faste intervaller.

Digitale dataoverføringssystemer for anvendelse ved lokale tele-fonnettverk innbefatter signalbehandlingskretser som nødvendigvis er tilpasset for å kunne klare det store området med påtrufne linjeparametre. Eksempler på slike kretser er ekkoannulerer og tilbakekoblingsutjevnere.

Det finnes et uttall forskjellige kjente tilpasningsalgoritmer.

Den enkleste er å anvende spesielle oppstartningssekvenser, men denne metoden blir ofte ikke anvendt på grunn av komplikasjoner med den totale protokollen og i tillegg kan ikke systemet spore endringer som forekommer etter startingen. I stedet nytter et antall kjente systemer en form for minste-middelkvadratalgoritme hvorved koeffisientene blir justert i samsvar med gradienten til kvadratfeilen. Så snart restekkoet blir mindre enn det mottatte signalet så er naturligvis ikke feilen direkte tilgjengelig.

Den anvendte korrelasjonsprosessen for å bestemme gradienten til kvadratfeilen tjener imidlertid også til å utlede feilen fra det totale signalet. Denne formen for operatering er benevnt "nullreferansealgoritme" og er nærmere beskrevet av N.A.M. Verhoeckx, H.C. v.d. Elzen, W.A.M. Snijders og P.J. v. Gerwen i en artikkel med tittelen "Digital Echo Cancellation for Baseband Data Transmission", publisert i IEEE Transactions on Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. ASSP-27, Nr. 6, Desember 1979, sidene 768-781. Ulempene med denne algoritmen er tilstedeværelsen av det mottatte signalet. Sett i forhold til ekkokansleren utgjør det mottatte signalet et stort støylignende element som kun kan bli fjernet ved en midling over et større antall sampler. Denne midlingen fører til en lang konvergenstid. Ordlengden på koeffisientene må dessuten bli økt for å tilpasse midlingsprosessen. Dersom en en-bits A/D-omformer blir anvendt så må et skjelvesignal lik i amplitude med det mottatte signalet, bli anvendt som en referanse for omformeren for å klargjøre feilen som skal bli kodet.

For å overvinne denne ulempen har adaptiv referansealgoritme blitt utviklet. Ved denne teknikken, som er beskrevet i en artikkel av D.D. Falconer med tittelen "Adaptiv Reference Echo Canceller" publisert i IEEE Transactions on Communication,

Vol. COM-30, Nr. 9, September 1982, sidene 2083-2094, benyttes

en separat adaptiv mekanisme som lærer å simulere det mottatte signalet. Dette blir så substrahert fra det totale signalet ved inngangen til ekkoannulereren som etterlater kun feilsignalet for styring av annulereren. Ulempen ved denne metoden er ytterligere komplikasjoner ved referanseadaptivsystemet.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å muliggjøre tilveiebringelsen av et dataoverføringssystem ved hvilket virk-ningen av i det minste noen av ulempene beskrevet ovenfor blir unngått.

Oppfinnelsen tilveiebringer et dataoverføringssystem av den art

som angitt i innledningen og visse karakteristiske trekk fremgår av krav 1.

Dersom signalbehandlingskretsen er oppdatert kun når det mottatte signalet er nominelt ved nulloverføringsnivået vil det ikke være noen interferens fra de mottatte signalet. Fordelene ved adaptiv referansealgoritme kan bli tilveiebragt uten medfølgende økning i kompleksiteten ved valg av en egnet overføringskode og ved å gjøre bruk av egenskapene til den koden. Det skal bemerkes at denne teknikk kun kan bli tilført når transmisjonskoden inneholder et nullnivå som er representativ for datatilstanden siden korreksjonen må bli gjort ved øyeblikkene som korresponderer med avgjørelsestiden. Koder slik som bipolar returnerer til null ved hvilket to binære tilstander er representert ved korte positive og negative pulser, er ikke egnet siden korreksjonen må bli gjort ved tidspunkter når pulsene forekommer.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av eksempler

med henvisning til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser skjematisk blokkdiagram av et dataoverførings-

system ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser "Alternate Mark Inversion" overføringskoden.

Fig. 3 viser skjematisk i blokkform en terminal som innbefatter en adaptiv utjevner for et overføringssystem ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser skjematisk i blokkform en terminal innbefattende en ekkoannulerer og en adaptiv utjevner for et overføringssystem ifølge oppfinnelsen.

I Fig. 1 viser et dupleks dataoverføringssystem som innbefatter en første dataterminal 1 og en andre dataterminal 2 forbundet ved hjelp av et overføringsledd 3. Overføringsleddet kan ha form av en overføringslinje eller kan være en radiolink.

■j Dataterminalen 1 innbefatter en inngangsterminal 10 til hvilken data som skal bli overført bli tilført, i det terminalen 10 er forbundet med en første inngang til en ekkoannulerer 11 og med inngangen til en datasender 12. Utgangen til senderen 12 er forbundet med en første port til en hybridkrets 13, og som har

^en andre port forbundet med overføringsleddet 3. Den tredje porten til hybridkretsen 13 er forbundet med den første inngangen til en subtraherer 14 hvis andre inngang er forbundet med utgangen til ekkoannulereren 11. Utgangen til subtrahereren 14 er forbundet med inngangen til en datamottaker 15 og med inngangen til en ana-Qlog/digitalomformer 16. Datamottakeren 15 innbefatter en avgjørel-seskrets 17, hvis ene utgang er forbundet med styreinngangen til en bryter 18 som er anbragt mellom utgangen til en analog/digital-omformer 16 og kontrollinngangen til ekkoannulereren 11. En utgangsterminal 19 til dataterminalen 1 er forbundet med utgangen jgtil mottakeren 15 og tilveiebringer en datautgang korresponderende med signalet mottatt over overføringsleddet 3.

Terminalen 2, med hensyn til de trekk som er nødvendig for å forstå oppfinnelsen er identisk med terminalen 1 og henvisningstallene som betegner forskjellige blokker ved terminalen 2 korresponderer med hensyn til enhetens siffer med ekvivalente blokker på terminalen 1. I praksis er det forskjeller mellom konstruksjonen av terminalene 1 og 2 f.eks. med hensyn til at en terminal kan utlede dens klokkeinformasjon fra data sendt av en andre som inneholder systemmasterklokken. Dette kan være tilfelle når f.eks. en terminal er anbragt i en telefonsentral og den andre er anbragt i samsvar med en abbonents forutsetninger og overførings-leddet er normalabbonentens linje. Forskjellene vil imidlertid ligge innenfor blokkene 15 og 25 som representerer mottaker-kretsene. Disse kretsene kan være helt konvensjonelle.

Fig. 2 viser binærdata, fig. 2a, sammen med korresponderende koderelasjoner av binærdata, fig. 2b, når binærdata er kodet for å danne "Alternate Mark Inversion" (AMI) overføringskode.

Ved denne koden blir en logisk "0" sendt som et nullnivåsignal, mens en logisk "1" blir sendt alternativt som et positivt og negativt nivå, i det disse nivåene blir fastholdt konstant for hver bitperiode. Gjennomsnitlig over en lang tidsperiode vil således nullnivået forekomme i 50% av tiden.

Ved drift blir binærdata matet til inngangsterminalene 10 og 20 for samtidig overføring av terminalene 1 og 2 i begge retningene langs overføringsleddet 3. Startadskillelse mellom utgangen til senderen 12 og inngangen til mottakeren 15 blir tilveiebragt av hybridkretsen 13. En betydelig del av signalet frembragt av senderen lekker imidlertid over hybridkretsen 13, kåde ved direkte kobling mellom første og tredje port og ved refleksjoner fra juregelmessigheter i overføringsleddet 3, mot inngangen til mottakeren 15. For å redusere dette interferenssignalet til et godtagbart nivå blir en kopi av dette signalet frembragt av ekkoannulereren og subtrahert fra det mottatte signalet i subtrahereren 14 før det mottatte signalet blir tilført inngangen til mottakeren

. 15 hvor det blir dekodert for å frembringe datautgangssignalet

ved terminalen 19. Utgangssignalet til subtrahereren blir også tilført analog/digitalomformeren 16 og tilført styreinngangen til ekkoannulereren 11 for å oppdatere tilpasningen av ekkoannulereren.

Så langt er terminalen 1 konvensjonell og i hovedsak som beskrevet i artikkelen av Verhoeckx, som tidligere nevnt. Ved innbefatting av en styrbar bryter 18 mellom utgangen til digital/ analogomformeren 16 og styreinngangen til ekkomannulereren og ved å anvende utgangen til avgjørelseskretsen 17 for å styre bryteren 18 kan imidlertid systemet bli anordnet for å ta fordel av en egenskap til AMI-overføringskoden, d.v.s. ved en datatilstand skulle det mottatte signalet være null og det når denne til-stand blir detektert er et hvert signalnivå frembragt ved utgangen av subtrahereren 14 p.g.a. utgangssignalet til senderen 12 og følgelig skulle bli anvendt for ytterligere tilpasning av ekkoannulereren for å forbedre annuleringen. Dette betyr at det støy-lignende elementet til det mottatte signalet, med hensyn til ekko-annuleringen, bevirket av signalet sendt fra den lengs bortliggende terminalen er elliminert. Dette er vesentlig det samme resultatet som tilveiebringes ved anvendelse av adaptiv referanseekkoannulering beskrevet i artikkelen av Falconer nevnte ovenfor, men resultatet blir tilveiebragt uten kompleksiteten ved anordningen beskrevet i nevnte publikasjon.

Oppdateringen av ekkoannulereren i systemet som beskrevet er betinget av løpende avgjørelse ved mottatt data og det blir antatt at denne dataen kommer fra lengs bortliggende sender, d.v.s. senderen 29 ved terminalen 2. Når systemet til å begynne med'er koblet på og før ekkoannulereren har konvergert vil imidlertid strømavgjørelsen være basert på lokalsenderekko siden signalet sansynligvis er av en svært mye større amplitude enn et hvert mottatt signal fra fjerntliggende sendere. Dersom betinget opp-dateringsanordning blir anvendt for dette signalet vil ekkoannulereren ikke konvergere siden det vil bli forhindret ut fra læren om ekkoverdier som gir en logisk "1" ved utgangen til avgjørelses-kretsen. I virkeligheten vil ekkoannulereren virke som en tilbake-koblingsutjevner for ekkoet. Dette problemet kan bli overvunnet ved å bevirke at bryteren 18 blir koblet uten hensyn til utgangs-tilstanden til avgjørelseskretsen for en startperiode for å tillate at ekkoannulereren konvergerer. Betinget oppdatering er således sperret for den perioden som gir en ikke-betinget oppdatering. Ikke-betinget oppdatering for startperioden tillater at begynnelses-konvergenten blir så hurtige som med adaptiv referansetilfellet og betinget oppdatering er virkelig kun nødvendig når ekkoet er mindre enn det mottatte signalet, d.v.s. når ekkoannulereren er tett opp mot konvergens.

Bestemmelsen av startperioden kan bli tilveiebragt ved et uttall ,måter, f.eks. en fast periode kunne bli generert som har til-strekkelig lengde for å dekke det verste tilfelle eller korrelasjonen mellom datasenter og senteren 12 og utgangen til avgjørelses-kretsen 17 kunne bli målt og den betingete oppdateringen klaregjøres så snart korrelasjonen begynner å forsvinne.

Fig. 3 viser i blokkskjematisk form en adaptiv utjevner 4 som innbefatter en inngangsterminal 300 til hvilken blir ved drift tilført det mottatte signalet og som er forbundet med en første inngang til en subtraherer 301. Utgangen til subtrahereren er forbundet med inngangen til analog/digitalomformeren 302 og med inngangen til en mottaker 303 som innbefatter en avgjørelseskrets 304. Utgangen til avgjørelseskretsen er forbundet med inngangen til en utjevner 305 og med styreinngangen til en bryterkrets 306. Utgangen til analog/digitalomformeren 302 er matet via bryterkretsen 306 med en styreinngang til utjevneren 305, i det utgangen til utjevneren 305 er forbundet med en andre inngang til subtrahereren 301. Utgangen til mottakeren 303 som innbefatter en datautgang er forbundet med en utgangsterminal 307.

Som ved ekkoannulereren vist og beskrevet med henvisning til fig.

1 til medfølgende tegninger blir den adaptive utjevneren oppdatert kun når en logisk "0" er detektert av avgjørelseskretsen 304 og følgelig kun ved øyeblikk når det mottatte signalnivået p.g.a.

den lengst bortliggende transmisjonen er null. Dette blir tilveiebragt ved å anvende utgangen til avgjørelseskretsen 304 for å

styre bryterkretsen 306 slik at utgangen til analog/digitalom-formeren 302 blir tilført styreinngangen til utjevneren 305 kun når avgjørelseskretsen 304 detekterer et nullnivåoverførings-signal.

Fig. 4 viser en dataterminal for bruk ved et digitalt dataover-f©ringssystem innbefattende både en ekkoannulerer og en adaptiv utjevner. Ekkoannulereren blir anvendt for å øke undertrykkelsen av den nærliggende senderen mottatt av mottakeren 407 mens adaptiv utjevner reduserer intersymbol interferens.

Dataterminalen har en inngangsterminal 400 til hvilken digital

data som skal bli sendt blir tilført. Terminalen 400 er forbundet med inngangen til en sender 401 og med inngangen til en ekkoannulerer 402 og med en første inngang til en korrelator 413. Utgangen til senderen 401 er forbundet med den første porten i hybridkretsen 403 hvis andre port er forbundet med et toveis transmisjonsledd 404 langs hvilket signaler blir sendt og mottatt av dataterminalen. Den tredje porten til hybridkretsen 403 er forbundet med en første inngang til en subtraherer 405 hvis utgang er forbundet med inngangen til en analog/digitalomformer 406

og med inngangen til en mottaker 407, som innbefatter en avgjørelses-krets 408. Utgangen til avgjørelseskretsen 408 er forbundet med inngangen til en adaptiv utjevner 409, med en andre inngang til en korrelator 413 og med en første inverterende inngang til en ELLER-port 414. Utgangen til korrelatoren er forbundet med en andre inngang til ELLER-porten 414 og utgangen til ELLER-porten 414 er forbundet med styreinngangen til en bryterkrets 410. Utgangen til analog/digitalomformeren 406 er forbundet via bryterkretsen 410 med styreinngangen til ekkoannulereren 402 og adaptiv-utjevneren 409. Utgangene til ekkoannulereren 402 og den adaptive utjevner 409 er forbundet med første og andre inngang til en adderer 411 hhv., mens utgangen til addereren 411 er forbundet med den andre inngangen til subtrahereren 405. Utgangen til mottakeren 407 er forbundet med en terminal 412, ved hvilken mottatt dekodert datasignal blir tilgjengelig.

i

Som ved anordningen beskrevet med henvisning til fig. 1 og 3, finner oppdateringen av ekkoannulereren og den adaptive utjevneren sted kun når mottatt data blir detektert som en logisk "0", d.v.s. når sendt nivå fra den lengs bortliggende enden er nominelt ved

et nullnivå. Et hvert mottatt signalnivå angir således tilstedeværelsen av støy som kunne bli annulert. Dette kan være et resultat av tap ved den nærliggende enden av sendt data over hybridkretsen 403, d.v.s. data sendt av senderen 401, for hvilken ekko-

annulereren 402 er tilpasset til å annulere eller som et resultat av intersymbolinterferens p.g.a. pulsreaksjonen til overførings-leddet, innbefattende deler innenfor dataterminalene ved enden av overføringsleddet, og hvilket den adaptive utjevneren er anvendt. Utgangen til ekkoannulereren og den adaptive utjevneren subtraherer fra det mottatte signalet for å annulere støy og bevirke at det tilførte signalet til mottakeren 407 blir en mer tilnærming til det sendt fra den lengst bortliggende enden.

Korrelatoren 413 kontrollerer med hensyn til korrelasjonen mellom signalet sendt fra og det mottatt av terminalen og frembringe et signal ved dens utgang for å bevirke, via ELLER-porten 414, bryterkretsen 410 til ikke-betingelser forbundet med utgangen til analog/digitalomformeren 406 med styreinngangene til ekkoannulereren 402 og den adaptive utjevneren 409 når korrelasjon finner sted. Dette tillater de adaptive kretsene å starte kon-vergering når det nærliggende signalet er svært mye større enn det fjerntliggende signalet.

Det skal bemerkes at ekkoannulereren og hybridkretsen kun er nødvendig for dupleksoverføring og kan bli utelatt for overførings-systemer som har separate sender- og mottakerbaner som kan være adskilt med avstand, tid eller frekvens. For overføringssystem med separate sende- og mottakerbaner kan imidlertid fremdeles bruke av en adaptiv utjevner være fordelaktiv ved redusering av intersymbol interferens.

Mens utførelsesformen av blitt beskrevet med henvisning til bruk av AMI-overføringskoden er et overføringssystem ifølge foreliggende oppfinnelse ikke begrenset til bruk av den koden, men kan bruke

en hver kode ved hvilken en datatilstand er representert av en nullnivåoverføring. Andre koder som har disse egenskapene innbefatter ternærkoder og andre flernivåkoder hvor et nivå er et nulloverføringsnivå og kan være representativ for mer enn en databit. Det skal bemerkes at uttrykket datatilstand ikke er begrenset til en databit, men også innbefatter flere biter som kan bli definert som et enkelt overføringsnivå.

Claims (5)

1. Dataoverf©ringssystem som anvender en overføringskode ved hvilken en datatilstand korresponderer med et nulloverførings-nivå, i det system innbefatter en adaptiv signalbehandlingskrets og innretning for å detektere datatilstanden representert av overføringskoden ved faste intervaller, karakterisert ved innretning for å sperre oppdateringen av tilpasningen av signalbehandlingskretsen når en datatilstand ikke er detektert.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at overføringskoden er "Alternate Mark Inversion" koden.

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den adaptive signalbehandlingskretsen innbefatter en adaptiv utjevner.

4. System ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at systemet er et dupleks overføringssystem ved hvilke den adaptive signalbehandlingskretsen innbefatter en ekkoannulererinnretning som er anordnet for å sperre innretningen for således å forhindre oppdatering av en startperiode.

5. System ifølge krav 4, karakterisert ved at sperreinnretningen innbefatter innretning for å detektere korrelasjonen mellom dataen tilført senderen og den detektert av avgjørelseskretsen til terminalen som inneholder senderen, i det et sperresignal blir frembragt når dataen er korrelert.