-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssystem und insbesondere
auf ein Datenübertragungssystem,
das die Nebensprechstörung
verringert.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik
-
Gegenwärtig werden
bidirektionale digitale Datenübertragungssysteme
für die
Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
entwickelt. Ein Standard für
die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über Telephonleitungen
mit verdrillten Adernpaaren, der entwickelt worden ist, ist als
asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen (ADSL) bekannt. Ein weiterer
Standard für
die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über Telephonleitungen
mit verdrillten Adernpaaren, der gegenwärtig vorgeschlagen wird, ist
als sehr leistungsstarke digitale Teilnehmerleitungen (VDSL, Very
High Digital Subscriber Lines) bekannt.
-
Die
Interessengemeinschaft für
Telekommunikations-Informationslösungen
(ATIS), die eine durch die ANSI-Standardgruppe (das amerikanische nationale
Institut für
Standardisierung) akkreditierte Gruppe ist, hat einen diskreten,
auf Mehrfachtöne
gestützten
Zugang für
die Übertragung
digitaler Daten über
ADSL vollendet. Der Standard ist hauptsächlich für die Übertragung von Videodaten und
den schnellen Internetzugriff über
normale Telephonleitungen vorgesehen, obwohl er außerdem in
verschiedenen anderen Anwendungen verwendet werden kann. Der nordamerikanische
Standard wird als der ANSI T1.413-ADSL-Standard (im folgenden ADSL-Standard)
bezeichnet. Siehe "Asymmetric
Digital Subscriber Line (ADSL) Metallic Interface Specification", ANSI Standard T1.413-1995,
ATIS Committee TIE1.4. Die Übertragungsgeschwindigkeiten
nach dem ADSL-Standard sind vorgesehen, um die Übertragung von Informationen
mit Geschwindigkeiten von bis zu 8 Millionen Bits pro Sekunde über Telephonleitun gen
mit verdrillten Adernpaaren zu unterstützen. Das standardisierte System
definiert die Verwendung eines Systems diskreter Mehrfachtöne (DMT-System),
das 256 "Töne" oder "Unterkanäle" verwendet, die jeder
in der Vorwärtsrichtung
(Stromabwärtsrichtung)
4,3125 kHz breit sind. Im Kontext eines Telephonsystems ist die
Stromabwärtsrichtung als
die Übertragungen
von der Zentralvermittlungsstelle (die typischerweise der Telephongesellschaft gehört) zu einem
entfernten Ort, der ein Endanwender (d. h. ein Privat- oder Geschäftsanwender)
sein kann, definiert. In anderen Systemen kann die Anzahl der verwendeten
Töne umfassend
variiert werden.
-
Der
ADSL-Standard definiert außerdem
die Verwendung eines Rücksignals
mit einer Datengeschwindigkeit im Bereich von 16 bis 800 kbit/s.
Das Rücksignal
entspricht der Übertragung
in einer Stromaufwärtsrichtung,
wie z. B. vom entfernten Ort zur Zentralvermittlungsstelle. Folglich
kommt der Begriff ADSL von der Tatsache, dass die Datenübertragungsgeschwindigkeit
in der Stromabwärtsrichtung beträchtlich
höher als
in der Stromaufwärtsrichtung ist.
Dies ist in Systemen besonders nützlich,
die vorgesehen sind, um Videoprogramme oder Videokonferenz-Informationen über die
Telephonleitungen zu einem entfernten Ort zu übertragen.
-
Weil
sich sowohl die Stromabwärts-
als auch die Stromaufwärts-Signale
auf demselben Adernpaar bewegen (d. h., sie werden duplexiert),
müssen
sie in irgendeiner Weise voneinander getrennt werden. Das im ADSL-Standard
verwendete Duplex-Verfahren ist das Frequenzduplex (FDD) oder die
Echokompensation. In den Frequenzduplex-Systemen belegen die Stromaufwärts- und
Stromabwärtssignale verschiedene
Frequenzbänder
und werden durch die Sender und Empfänger durch Filter getrennt.
In Echokompensations-Systemen belegen die Stromaufwärts- und
Stromabwärtssignale
die gleichen Frequenzbänder
und werden durch Signalverarbeitung getrennt.
-
Das
ANSI erzeugt einen weiteren allgemeinen Standard für ein teilnehmerleitungsgestütztes Übertragungssystem,
der als der VDSL-Standard bezeichnet wird. Der VDSL-Standard ist
vorgesehen, um Übertragungsgeschwindigkeiten
von we nigstens 25,96 Mbit/s und bevorzugt wenigstens 51,92 Mbit/s in
der Stromabwärtsrichtung
zu unterstützen.
Um diese Geschwindigkeiten zu erreichen, muss der Übertragungsabstand über Telephonleitungen
aus verdrillten Adernpaaren im Allgemeinen kürzer als die Längen sein,
die unter Verwendung des ADSL erlaubt sind. Gleichzeitig arbeitet
der Digital-, Audio- und Videorat (DAVIC) an einem ähnlichen
System, das als Faser-bis-zum-Bordstein (FTTC) bezeichnet wird.
Das Übertragungsmedium
vom "Bordstein" zu den Räumlichkeiten
des Kunden sind Standardtelephonleitungen mit nicht abgeschirmten
verdrillten Adernpaaren (UTP).
-
Es
ist eine Anzahl von Modulationsschemata für die Verwendung in den VDSL-
und FTTC-Standards (im folgenden VDSL/FTTC) vorgeschlagen worden.
Die meisten der vorgeschlagenen VDSL/FTTC-Modulationsschemata verwenden
Frequenzduplex der Stromaufwärts-
und Stromabwärtssignale.
Ein weiteres vielversprechendes vorgeschlagenes VDSL/FTTC-Modulationsschema
verwendet periodische synchronisierte Stromaufwärts- und Stromabwärts-Kommunikationsperioden,
die so vorgesehen sind, dass sie einander nicht überlappen. Das heißt, die
Stromaufwärts-
und Stromabwärts-Kommunikationsperioden
für alle
Drähte,
die einen Binder gemeinsam benutzen, sind synchronisiert. Bei dieser
Anordnung sind alle Übertragungen mit
sehr hohen Geschwindigkeiten innerhalb desselben Binders synchronisiert
und erfolgen im Zeitduplex, so dass die Stromabwärtskommunikationen nicht zu
Zeiten übertragen
werden, die sich mit der Übertragung
der Stromaufwärtskommunikationen überlappen.
Dies wird außerdem
als ein "ping-pong"-gestütztes Datenübertragungsschema
bezeichnet. Die Ruheperioden, während
denen keine Daten in irgendeiner Richtung übertragen werden, trennen die Stromaufwärts- und
Stromabwärts-Kommunikationsperioden.
Bei einem 20-Symbol-Überrahmen
sind z. B. für
den Zweck der Unterstützung
der Umkehrung der Übertragungsrichtung
auf der Telephonleitung zwei der DMT-Symbole im Mehrfachrahmen still (d. h.
eine Ruheperiode). In einem derartigen Fall treten die Umkehrungen
der Übertragungsrichtung
mit einer Geschwindigkeit von etwa 4000 pro Sekunde auf. Es sind
z. B. Ruheperioden von etwa 10–25 μs vorgeschlagen
worden. Der synchronisierte Zugang kann eine breite Vielfalt von Modulationsschemata verwenden,
einschließlich
von sowohl Mehrfachträger-Übertragungsschemata, wie z.
B. der diskreten Mehrfachton-Modulation (DMT), als auch Einzelträger-Übertragungsschemata,
wie z. B. der Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM), und der trägerlosen
Amplituden- und Phasenmodulation (CAP). Wenn der Zugang des synchronisieren
Zeitduplex mit DMT verwendet wird, wird er als synchronisiertes DMT
(SDMT) bezeichnet.
-
Ein
gemeinsames Merkmal der obenerwähnten Übertragungssysteme
ist, dass Telephonleitungen mit verdrillten Adernpaaren wenigstens
als ein Teil des Übertragungsmediums
verwendet werden, das eine Zentralvermittlungsstelle (z. B. eine
Telephongesellschaft) mit den Anwendern (z. B. geschäftlich oder
privat) verbindet. Es ist schwierig, die Verdrahtung mit verdrillten
Adernpaaren von allen Teilen des verbindenden Übertragungsmediums zu vermeiden.
Selbst wenn von einer Zentralvermittlungsstelle bis zu einem Bordstein
in der Nähe
einer Wohnung eines Anwenders Lichtwellenleiter verfügbar sind,
werden die Telephonleitungen mit verdrillten Adernpaaren verwendet,
um die Signale vom Bordstein in das Heim oder Geschäft des Anwenders
zu bringen.
-
Die
Telephonleitungen mit verdrillten Adernpaaren sind in einen Binder
gruppiert. Während
die Telephonleitungen mit verdrillten Adernpaaren sich innerhalb
des Binders befinden, schafft der Binder einen angemessenen Schutz
gegen externe elektromagnetische Störung. Innerhalb des Binders
führen jedoch
die Telephonleitungen mit verdrillten Adernpaaren elektromagnetische
Störungen
ineinander ein. Dieser Typ der elektromagnetischen Störung ist als
Nebensprechstörung
oder Nahnebensprech-Störung
(NEXT-Störung)
bekannt. Wie die Frequenz der Übertragung
zunimmt, wird die Nebensprechstörung wesentlich.
Im Ergebnis können
die Datensignale, die über
die Telephonleitungen mit verdrillten Adernpaaren mit hohen Geschwindigkeiten übertragen werden,
signifikant durch die Nebensprechstörung verschlechtert werden,
die durch die anderen Telephonleitungen mit verdrillten Adernpaaren
im Binder verursacht wird. Wie die Geschwindigkeit der Datenübertragung
zunimmt, verschlimmert sich das Problem.
-
Es
sind herkömmliche
Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen verwendet worden, um zu versuchen,
das Nebensprechen zu verringern. Die Schwierigkeit bei derartigen
herkömmlichen
Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen besteht daran, dass sie sehr
komplex und schwierig zu implementieren sind. Deshalb sind die herkömmlichen
Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen, die früher vorgeschlagen oder implementiert
worden sind, schwerfällig,
ineffektiv und/oder verbrauchen große Mengen von Betriebsmitteln.
Der in M. L. Honig u. a., "Suppression
of Near- and Far-end Crosstalk by Linear Pre- and Post-filtering", IEE Journal on
Selected Areas in Communication, Bd. 10, Nr. 3, S. 614–629, April
1992, beschriebene Zugang erfordert z. B. so viel Verarbeitung,
um die Filterung implementieren, dass die Vorteile durch die Verarbeitungsbelastungen
in den Schatten gestellt werden. Außerdem ist in der europäischen Patentanmeldung
0 480 322 eine Nebensprechstörungs-Aufhebungseinrichtung
beschrieben, die ein adaptives Filter umfasst, um ein Aufhebungssignal
zu erzeugen.
-
Daher
ist das Problem bei der Verwendung von Telephonleitungen mit verdrillten
Adernpaaren bei Hochfrequenz-Datenübertragungsgeschwindigkeiten,
wie sie z. B. mit ADSL und VDSL verfügbar sind, dass die Nebensprechstörung (NEXT-Störung) von
den anderen Leitungen in einem Binder eine wesentliche Behinderung
für den
richtigen Empfang der übertragenen
Datensignale wird. Außerdem
sind die herkömmlichen
NEXT-Aufhebungseinrichtungen allzu komplex und teuer zu implementieren.
Folglich gibt es einen Bedarf, verbesserte Techniken zu schaffen,
um die Nebensprechstörung
zu verringern.
-
Zu
diesem Zweck schafft die vorliegende Erfindung Verfahren und Vorrichtung,
wie sie in den Ansprüchen
dargelegt sind.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
-
Die
vorliegende Erfindung wird leicht durch die folgende ausführliche
Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung verstanden, in
der gleiche Bezugszeichen gleiche strukturelle Elemente bezeichnen,
und in der:
-
1 ein
Blockschaltplan eines beispielhaften Kommunikationsnetzes ist, das
für die
Implementierung der Erfindung geeignet ist;
-
2 eine
graphische Darstellung ist, die eine beispielhafte Anordnung veranschaulicht,
in der zwei verschiedene Dienstniveaus bereitgestellt werden;
-
3 ein
Blockschaltplan einer Verarbeitungs- und Verteilungseinheit gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist;
-
4 ein
Blockschaltplan ist, der eine beispielhafte Ausführungsform einer Verarbeitungseinheit
veranschaulicht;
-
5A eine
konzeptionelle graphische Darstellung von zwei SDMT-Leitungen in
einem Binder ist, die überlappende Übertragungsrichtungen
besitzen;
-
5B eine
konzeptionelle graphische Darstellung einer Nebensprech-Aufhebung gemäß der Erfindung
ist;
-
6 eine
konzeptionelle graphische Darstellung ist, die die Aufhebung des
Nebensprechens gemäß der Erfindung
veranschaulicht;
-
7 ein
Ablaufplan der Verarbeitung für
die Nebensprech-Aufhebung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist; und
-
8 ein
Ablaufplan der Verarbeitung der Nebensprech-Aufhebungseinrichtung
gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung ist.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Nebensprechstörung
bezieht sich auf die unerwünschte
Kopplung eines in einer Richtung übertragenen Signals in ein
in der entgegengesetzten Richtung übertragenes Signal. Auf der
Seite der Zentralvermittlungsstelle eines Datenübertragungssystems ist eine
derartige Nebensprechstörung
als Nahnebensprech-Störung
(NEXT-Störung)
bekannt. In einem häufigen
Szenario tritt die NEXT-Störung
in einer Sender/Empfänger-Einheit
mit mehreren Leitungen auf, die überlappende
Sende- und Empfangsabschnitte besitzt. Die Gefahr bei der NEXT-Störung besteht
darin, dass die empfangenen Signale durch die elektromagnetische
Störung
von den Signalen, die gleichzeitig gesendet werden, verfälscht oder überschwemmt
werden. Falls insbesondere Signale auf einer ersten Leitung empfangen
werden, während
andere Leitungen in der Nähe
senden, werden die Signale, die empfangen werden, infolge ihrer
relativ kleinen Signalstärke
im Vergleich zu den Signalen, die gesendet werden, verfälscht.
-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Technik für die Beseitigung der Nebensprechstörung (z.
B. der NEXT-Störung)
aus den empfangenen Signalen auf einer gegebenen Leitung durch das
adaptive Schätzen
der Nebensprechstörung,
die durch bestimmte der anderen Leitungen eingeführt wird, die störende Übertragungen
besitzen, und durch das Aufheben der Nebensprechstörung unter
Verwendung der geschätzten
Nebensprechstörung
von der bestimmten anderen der Leitungen. Die Schätzwerte für bestimmte
der Leitungen, die die Nebensprechstörung verursachen, können aktualisiert
werden, während
sie aktiv sind. Die Erfindung kann implementiert werden, indem die
Sender/Empfänger-Einheit
mit Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen
versehen wird, um die Nebensprechstörung in den empfangenen Signalen
aufzuheben. Derartige Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen können durch
eine Schaltungsanordnung und/oder durch Signalverarbeitung implementiert
sein.
-
Die
Erfindung ist für
die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
nützlich,
bei der die Nebensprechstörung
eine wesentliche Behinderung für
den richtigen Empfang der Daten sein kann. Insbesondere ist die
Erfindung für
VDSL- und ADSL-Datenübertragungen
unter Verwendung der Mehrfachträgermodulation
(z. B. DMT) nützlich,
bei der die Übertragungsrahmen
für alle
Leitungen synchronisiert sind, sich aber die Dauer der Übertragungsrichtung
infolge sich unterscheidender Rahmen verändern kann.
-
Die
Ausführungsformen
der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1–8 erörtert. Die
Fachleute auf dem Gebiet werden jedoch leicht erkennen, dass die
hierin gegebene ausführliche
Beschreibung in Bezug auf diese Figuren nur veranschaulichenden
Zwecken dient, da sich die Erfindung über diese eingeschränkten Ausführungsformen
hinaus erstreckt.
-
1 ist
ein Blockschaltplan eines beispielhaften Telekommunikationsnetzes 100,
das für
die Implementierung der Erfindung geeignet ist. Das Telekommunikationsnetz 100 enthält eine
Zentralvermittlungsstelle 102. Die Zentralvermittlungsstelle 102 bedient
mehrere Verteilungsposten, um die Datenübertragung zu und von der Zentralvermittlungsstelle 102 zu
verschiedenen entfernten Einheiten bereitzustellen. In dieser beispielhaften
Ausführungsform
ist jeder der Verteilungsposten eine Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 (ein
Knoten). Die Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 ist
durch eine multiplexierte Hochgeschwindigkeits-Übertragungsleitung 106,
die die Form einer Lichtwellenleiter-Leitung annehmen kann, an die Zentralvermittlungsstelle 102 gekoppelt.
Typischerweise wird, wenn die Übertragungsleitung 106 eine
Lichtwellenleiter-Leitung ist, die Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 als eine
optische Netzeinheit (ONU) bezeichnet. Die Zentralvermittlungsstelle 102 tritt
außerdem
normalerweise mit anderen (nicht gezeigten) Verarbeitungs- und Verteilungseinheiten
durch multiplexierte Hochgeschwindigkeits-Übertragungsleitungen 108 und 110 in
Wechselwirkung und ist durch multiplexierte Hochgeschwindigkeits-Übertragungsleitungen 108 und 110 an
andere (nicht gezeigte) Verarbeitungs- und Verteilungseinheiten
gekoppelt, es wird jedoch im Folgenden nur der Betrieb der Verarbeitungs-
und Verteilungseinheit 104 erörtert. In einer Ausführungsform
enthält
die Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 ein Modem
(zentrales Modem).
-
Die
Verteilungs- und Verarbeitungseinheit 104 bedient mehrere
diskrete Teilnehmerleitungen 112-1 bis 112-n.
Jede Teilnehmerleitung 112 bedient typischerweise einen
einzigen Endanwender. Der Endanwender besitzt eine entfernte Einheit,
die für die
Kommunikation mit der Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 bei
sehr hohen Datengeschwindigkeiten geeignet ist. Insbesondere ist
eine entfernte Einheit 114 eines ersten Endanwenders 116 durch die
Teilnehmerleitung 112-1 an die Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 gekoppelt,
während
eine entfernte Einheit 118 eines zweiten Endanwenders 120 durch
die Teilnehmerlei tung 112-n an die Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 gekoppelt
ist. Die entfernten Einheiten 114 und 118 enthalten
ein Datenkommunikationssystem, das Daten zu der Verarbeitungs- und
Verteilungseinheit 104 senden und Daten von der Verarbeitungs-
und Verteilungseinheit 104 empfangen kann. In einer Ausführungsform
sind die Datenkommunikationssysteme Modems. Die entfernten Einheiten 114 und 118 können in
einer Anzahl verschiedener Vorrichtungen enthalten sein, einschließlich z.
B. in einem Telephon, einem Fernsehgerät, einem Monitor, einem Computer,
einer Konferenzeinheit usw. Obwohl 1 nur eine
einzige entfernte Einheit veranschaulicht, die an eine entsprechende
Teilnehmerleitung gekoppelt ist, sollte erkannt werden, dass mehrere
entfernten Einheiten an eine einzige Teilnehmerleitung gekoppelt
sein können.
-
Die
Teilnehmerleitungen 112, die durch die Verarbeitungs- und
Verteilungseinheit 104 bedient werden, sind in einem abgeschirmten
Binder 122 gebündelt,
wie die Teilnehmerleitungen 112 die Verarbeitungs- und
Verteilungseinheit 104 verlassen. Die durch den abgeschirmten
Binder 122 bereitgestellte Abschirmung dient im Allgemeinen
als ein guter Isolator gegen die Emission (Austritt) und den Empfang (Eintritt)
der elektromagnetischen Störung.
Das letzte Segment dieser Teilnehmerleitungen, das im Allgemeinen
als ein "Hauseinführungskabel" bezeichnet wird,
zweigt jedoch vom abgeschirmten Binder 122 ab und wird
direkt oder indirekt an die entfernten Einheiten des Endanwenders
gekoppelt. Der "Hauseinführungskabel"-Abschnitt der Teilnehmerleitung
zwischen der entsprechenden entfernten Einheit und dem abgeschirmten
Binder 122 ist normalerweise ein nicht abgeschirmtes verdrilltes
Adernpaar. In den meisten Anwendungen beträgt die Länge des Hauseinführungskabels
nicht mehr als etwa 30 Meter.
-
Die
Nebensprechstörung
(NEXT-Störung) tritt
hauptsächlich
im abgeschirmten Binder 122 auf, wo die Teilnehmerleitungen 112 eng
gebündelt
sind. Wenn folglich Daten auf irgendeiner der Teilnehmerleitungen 112 gesendet
werden, während
die anderen Teilnehmerleitungen Daten empfangen, wird die eingeführte Nebensprechstörung eine
wesentliche Behinderung für
den richtigen Empfang der Daten. Um dieses Problem zu überwinden,
aktiviert folglich die Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 gemäß der Erfindung
die Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen in den Teilnehmerleitungen 112,
wie es notwendig ist, um die Nebensprechstörung zu verringern. Das Telekommunikationsnetz 100 ist
z. B. für ein
SDMT-Übertragungssystem
geeignet. Ein Beispiel eines SDMT-Übertragungssystems ist ein SDMT-VDSL-System.
Das SDMT-VDSL-System ist als ein in Schleife zeitlich gesteuertes
System bekannt, weil jede Teilnehmerleitung (Schleife) in Schleife
zeitlich gesteuert ist. In einem derartigen Fall ist die Länge der
Teilnehmerleitungen 112 vorzugsweise kleiner als 2 Kilometer.
-
In
vielen Fällen
veranlasst ein SDMT-Übertragungssystem,
dass alle Leitungen einer Verarbeitungs- und Verteilungseinheit
(eines Knotens) ihre Stromaufwärts-
und Stromabwärts-Übertragungen synchronisieren
("Ping-Pong"-Übertragungsschema). Der Vorteil,
so zu verfahren, besteht darin, dass das Problem der NEXT-Störung vermieden
wird, weil alle Übertragungen
auf den Leitungen, die einem gemeinsamen Knoten zugeordnet sind,
immer in der gleichen Richtung erfolgen. Wenn das SDMT-Übertragungssystem
jedoch Leitungen besitzt, die einem gemeinsamen Knoten zugeordnet
sind, der verschiedene Dienstniveaus den Endanwendern an den entfernten
Orten bereitstellt, kehrt das Problem der NEXT-Störung
zurück,
weil sich die Übertragungen in
Bezug auf einen gemeinsamen Knoten abermals in ihrer Übertragungsrichtung überlappen
können.
Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufheben
der NEXT-Störung,
die für
ein SDMT-Übertragungssystem
besonders gut geeignet sind, das verschiedene Dienstniveaus bietet.
-
In
einem SDMT-Übertragungssystem
sind die Symbole des Übertragungsrahmens
für die Stromaufwärtsrichtung
im Allgemeinen auf die Symbole des Übertragungsrahmens für die Stromabwärtsrichtung
ausgerichtet. Außerdem
erscheint infolge des zyklischen Präfix des DMT jedes der gesendeten
und empfangenen Signale periodisch innerhalb der Speicherspanne
des Nebensprechens oder des Kanals. Siehe z. B. Ruiz u. a., "Discrete Multiple
Tone Modulation with Coset Coding for the Spectrally Shaped Channel", IEEE Comsoc Trans, Mai
1992. Es wird angegeben, dass die Länge des Präfix, die notwendig ist, um
zu bewirken, dass der Kanal periodisch aussieht, normalerweise ausreichend
ist, um zu bewirken, dass ebenfalls die NEXT-Störung periodisch aussieht. Im
Ergebnis erscheinen in einem SDMT-Übertragungssystem die Signale,
die die NEXT-Störung
einführen,
als periodisch, wobei das resultierende Nebensprechen in einem "Ton" in einem DMT-Empfänger nur
im selben Ton in einem weiteren Sender seinen Ursprung haben kann.
Folglich kann die Erfindung die Verarbeitung in hohem Maße vereinfachen,
die notwendig ist, um Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen zu implementieren.
Mit der Erfindung ist nur ein komplexer Koeffizient pro Nebensprech-Aufhebungseinrichtung notwendig,
um die Nebensprechstörung
zu beseitigen. Wird z. B. angenommen, dass es sechs dominierende
Nebensprechquellen gibt, die unerwünscht in eine Leitung von einem
Empfänger
koppeln, würde die
Menge der Berechnung eine komplexe Multiplikation (d. h. vier Multiplikationsoperationen)
für jeden der
256 Töne
in jedem DMT-Symbol umfassen. Dies sind etwa 1.000 Multiplikationsoperationen
pro Symbol für
jede der Nebensprechquellen. Falls außerdem angenommen wird, dass
es verschiedene Dienstniveaus gibt, gibt es 5 Symbole, in denen
ein Nebensprechen auftreten kann (siehe 2 im Folgenden). Dies
beläuft
sich auf etwa 5.000 Multiplikationsoperationen für jede der Nebensprechquellen.
Bei einer Rahmenrate von 2.000 Hz beträgt die resultierende Berechnung
etwa 10 Millionen Multiplikationen pro Sekunde oder 10 Mps für jede Nebensprechquelle. Dann
beträgt
die resultierende Menge der Berechnung 60 Mps für die sechs
kombinierten Nebensprechquellen. Es wird vorhergesagt, dass die
Menge der Berechnung um einen Faktor von zwanzig (20) im Vergleich
zu den herkömmlichen
Aufhebungszugängen
verringert ist (nämlich
Honig u. a.).
-
Folglich
sind unter Bezugnahme auf das in 1 gezeigte
SDMT-Übertragungssystem
die Datenübertragungen über alle
Leitungen 112 im abgeschirmten Binder 122, der
der Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 zugeordnet
ist, mit einem Master-Takt synchronisiert. Als solche übertragen alle
aktiven Leitungen, die von der Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 ausgehen,
oft in der gleichen Richtung (d. h. stromabwärts oder stromaufwärts). Im
Ergebnis wird die NEXT-Störung
oftmals als eine Rauschquelle beseitigt. In einigen Fällen verwen den
jedoch nicht alle Leitungen innerhalb des abgeschirmten Binders 122 SDMT
oder sie enthalten verschiedene Dienstniveaus, selbst wenn sie SDMT verwenden.
Wenn in einer speziellen Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 (einem
speziellen Knoten) verschiedene Dienstniveaus verwendet werden, überlappen
sich die Perioden der Sendung auf einigen der aktiven Leitungen
mit den Perioden des Empfangs auf anderen aktiven Leitungen. Folglich
ist ungeachtet der Verwendung von SDMT die NEXT-Störung unerwünscht vorhanden,
wenn verschiedene Dienstniveaus in einer speziellen Verarbeitungs-
und Verteilungseinheit 104 verwendet werden.
-
In
Abhängigkeit
vom bereitgestellten Dienstniveau kann die mit SDMT implementierte
Datenübertragung
in Bezug auf die Stromaufwärts-
und Stromabwärts-Übertragungen
symmetrisch oder asymmetrisch sein. Bei der symmetrischen Übertragung
werden die DMT-Symbole während
gleicher Dauern in abwechselnden Richtungen übertragen. Mit anderen Worten,
die Dauer, während
der die DMT-Symbole stromabwärts übertragen
werden, ist die gleiche wie die Dauer, in der die DMT-Symbole stromaufwärts übertragen
werden. Bei der asymmetrischen Übertragung
besteht die Tendenz, dass die DMT-Symbole stromabwärts während einer
längeren Dauer
als stromaufwärts übertragen
werden.
-
2 ist
eine graphische Darstellung, die eine beispielhafte Anordnung 200 veranschaulicht,
in der zwei verschiedene Dienstniveaus bereitgestellt werden. Die
bildhafte Anordnung 200 veranschaulicht eine Situation,
in der in einem SDMT-Übertragungssystem,
das erste und zweite Übertragungsrahmen 202 und 204 mit
verschiedenen Dienstniveaus besitzt, überlappende Stromabwärts- und Stromaufwärts-Übertragungen
auftreten. Der erste Übertragungsrahmen 202 ist
ein asymmetrischer Rahmen, der einen Stromabwärtsabschnitt 206,
einen Ruheabschnitt 208, einen Stromaufwärtsabschnitt 210 und
einen Ruheabschnitt 212 enthält. Die Ruheabschnitte (Ruheperioden) 208 und 212 sind zwischen
den Stromabwärts-
und Stromaufwärts-Übertragungen
positioniert. Bei diesem asymmetrischen Übertragungsrahmen 202 ist
der Stromabwärtsabschnitt 206 beträchtlich
länger
als der Stromaufwärtsabschnitt 210.
Ein derartiger Rahmen ist für
Si tuationen nützlich,
in denen der Stromabwärtsverkehr
signifikant größer als
der Stromaufwärtsverkehr
ist. Der zweite Übertragungsrahmen 204 ist
ein symmetrischer Übertragungsrahmen,
der einen Stromabwärtsabschnitt 214,
einen Ruheabschnitt 216, einen Stromaufwärtsabschnitt 218 und einen
Ruheabschnitt 220 enthält.
Die Ruheabschnitte (Ruheperioden) 216 und 220 sind
abermals zwischen den Stromabwärts-
und Stromaufwärts-Übertragungen
positioniert. Im Stromabwärtsabschnitt 214 und
im Stromaufwärtsabschnitt 218 wird
in den entsprechenden Richtungen eine gleiche Anzahl von Symbolen übertragen.
In 2 ist außerdem
ein Überlappungsbereich 222 gezeigt.
Der Überlappungsabschnitt 222 ist
der Abschnitt, in dem die Übertragungsrahmen 202 und 204 überlappende Übertragungen
in entgegengesetzten Richtungen besitzen. Insbesondere überträgt der Übertragungsrahmen 202 während des überlappten
Bereichs Symbole in der Stromabwärtsrichtung,
während
der Übertragungsrahmen 204 während des Überlappungsabschnitts 222 Symbole
in der Stromaufwärtsrichtung überträgt.
-
Als
ein Beispiel kann in Bezug auf 2 der erste Übertragungsrahmen 202 enthalten:
16 Symbole stromabwärts;
1 Ruheperiode; 2 Symbole stromaufwärts; und 1 Ruheperiode. Der
zweite Übertragungsrahmen 202 kann
enthalten: 9 Symbole stromabwärts;
1 Ruheperiode; 9 Symbole stromaufwärts; und 1 Ruheperiode. In
diesem Beispiel ist der Übertragungsrahmen
für den
ersten Übertragungsrahmen 202 asymmetrisch,
während
der zweite Übertragungsrahmen 204 symmetrisch
ist. Bei diesem Beispiel überlappen
die letzten 6 Symbole des asymmetrischen Abwärtsstroms des ersten Übertragungsrahmens 202 die
ersten 6 Symbole des symmetrischen Aufwärtsstroms des zweiten Übertragungsrahmens 204,
folglich sind diese Symbole gefährdet,
infolge der NEXT-Störung
eine ernste Störung
zu besitzen. Das kreisförmige
Verschieben des zweiten Übertragungsrahmens 204 ein
Symbol nach rechts, wie es im obigen Beispiel verwendet wird, würde 5 Symbole
der NEXT-Störung
unterworfen lassen.
-
3 ist
ein Blockschaltplan einer Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 300 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die Verarbeitungs- und Vertei lungseinheit 300 ist
z. B. eine ausführliche
Implementierung der in 1 veranschaulichten Verarbeitungs-
und Verteilungseinheit 104.
-
Die
Datenverarbeitungs- und -verteilungseinheit 300 enthält eine
Zentraleinheit 302, die über eine Datenverbindung 304 Daten
empfängt
und Daten sendet. Die Datenverbindung 304 könnte z.
B. an ein Lichtwellenleiter-Kabel eines Telephonnetzes oder eines
Kabelnetzes gekoppelt sein. Die Zentraleinheit 302 empfängt außerdem einen
Master-Takt 306, um für
die Synchronisation für
verschiedene verarbeitete Sende- und Empfangsvorgänge der
Zentraleinheit 302 zu sorgen. Die Datenverarbeitungs- und
-verteilungseinheit 300 enthält ferner eine Busanordnung 308 und
mehrere analoge Karten 310. Der Ausgang der Zentraleinheit 302 ist
an die Busanordnung 308 gekoppelt. Die Busanordnung 308 zusammen
mit der Zentraleinheit 302 lenken folglich die Ausgangsdaten
von der Zentraleinheit 302 zu den geeigneten analogen Karten 310 und
lenken ebenfalls die Eingabe von den analogen Karten 310 zur Zentraleinheit 302.
Die analogen Karten 310 stellen eine analoge Schaltungsanordnung
bereit, die von der Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 300 für Verarbeitungen
verwendet wird, die mit analogen Komponenten typischerweise effizienter
als unter Verwendung der digitalen Verarbeitung durch die Zentraleinheit 302 ausgeführt werden.
Die analoge Schaltungsanordnung kann z. B. Filter, Transformatoren,
Analog/Digital-Umsetzer oder Digital/Analog-Umsetzer enthalten.
Jede der analogen Karten 310 ist an eine andere Leitung
gekoppelt. Typischerweise sind alle Leitungen für ein gegebenes Datenübertragungssystem 300 in
einem Binder gebündelt, der
etwa fünfzig
(50) Leitungen (LINE-1 bis LINE-50) enthält. Folglich gibt es in einer
derartigen Ausführungsform
fünfzig
(50) analoge Karten 310, die jeweils an die fünfzig (50)
Leitungen gekoppelt sind. In einer Ausführungsform sind diese Leitungen
verdrillte Adernpaare. Die Zentraleinheit 302 kann eine
universelle Computer-Vorrichtung, wie z. B. ein digitaler Signalprozessor
(DSP), oder eine zweckgebundene Spezialvorrichtung sein. Die Busanordnung 308 kann viele
Anordnungen und Formen annehmen. Die analogen Karten 310 müssen nicht
für einzelne
Leitungen bestimmt sein, sondern sie könnten stattdessen eine einzige
Karte oder Schaltungsanordnung sein, die mehrere Leitungen unterstützt.
-
Das
Problem der Nebensprechstörung
tritt in den Leitungen nah am Ausgang der Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 300 auf.
In Bezug auf den in 3 veranschaulichten Blockschaltplan
ist das Nebensprechen in der Nähe
der Ausgänge
der analogen Karten 310 am vorherrschendsten, weil sich
dort die Leitungen am nächsten
beieinander befinden und ihr größtes Leistungsdifferential
(zwischen gesendeten und empfangenen Signalen) besitzen. Mit anderen
Worten, vom Ausgang der Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 300 laufen
die Leitungen zu den entfernten Einheiten. Normalerweise befindet
sich das meiste der Strecke innerhalb eines abgeschirmten Binders,
der z. B. fünfzig
(50) verdrillte Adernpaare enthalten würde, wobei die verbleibende
Strecke über
einzelne nicht abgeschirmte verdrillte Adernpaare verläuft. Weil
alle diese Leitungen (z. B. die verdrillten Adernpaare) in nächster Nähe im Binder gehalten
werden und einzeln wenig Abschirmung gegen die elektromagnetische
Kopplung von den anderen Leitungen im Binder bieten, ist die Nebensprechstörung (nämlich die
NEXT-Störung)
zwischen den Leitungen innerhalb des Binders problematisch. Die Erfindung
schafft einen einzigartigen Zugang, um das unerwünschte Nebensprechen aufzuheben
oder anderweitig zu kompensieren.
-
4 ist
ein Blockschaltplan, der eine beispielhafte Ausführungsform einer Verarbeitungseinheit 400 veranschaulicht.
Die Verarbeitungseinheit 400 kann z. B. als die Zentraleinheit 302 nach 3 verwendet
werden. Die Verarbeitungseinheit 400 veranschaulicht die
Hauptfunktionsblöcke,
die für
die Implementierung der Verarbeitungs- und Verteilungseinheit 104 relevant
sind.
-
Die
Verarbeitungseinheit 400 enthält eine Mehrfachträger-Modulations-/Demodulations-Einheit 402,
eine Codierer-/Decodierer-Einheit 404, eine Einheit 406 für ein zyklisches
Präfix,
einen Puffer 408, eine Busschnittstelle 410, eine
Nebensprech-Aufhebungseinheit 412, eine Leitungsrahmen-Strukturtabelle 414 und
eine Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416. In einer
Ausführungsform
sind die durch die Verarbeitungseinheit 400 ausgeführten Funktionen
durch einen oder mehrere digitale Signalprozessoren implementiert.
-
Die
folgende Verarbeitung wird ausgeführt, wenn die Verarbeitungseinheit 400 ein
Datensignal empfängt,
das von der Zentralvermittlungsstelle 102 zu einer entfernten
Einheit stromabwärts
zu übertragen
ist. Zuerst codiert die Codierer-/Decodierer-Einheit 404 das
Datensignal. Dann setzt (d. h. moduliert) die Mehrfachträger-Modulations-/Demodulations-Einheit 402 das
codierte Datensignal in den Zeitbereich um. Die Modulation kann
durch eine inverse schnelle Fourier-Transformation (IFFT) implementiert sein.
Durch die Einheit 406 für
ein zyklisches Präfix wird
ein zyklisches Präfix
hinzugefügt,
wobei die resultierenden Signale dann im Puffer 408 gespeichert werden.
Die Busschnittstelle 410 leitet dann die resultierenden
Signale vom Puffer 408 zu der geeigneten der analogen Karten 310 weiter.
In der analogen Karte 310 werden die resultierenden Signale
durch einen Digital/Analog-Umsetzer in analoge Signale umgesetzt,
gefiltert und dann an die entsprechende Teilnehmerleitung gekoppelt.
-
Die
folgende Verarbeitung wird ausgeführt, wenn die Verarbeitungseinheit 400 ein
Datensignal empfängt,
das von einer entfernten Einheit empfangen wird, die in der Stromaufwärtsrichtung
sendet. Das empfangene Datensignal wird durch eine analoge Karte 310 empfangen,
die an die entsprechende Teilnehmerleitung gekoppelt ist. In der
analogen Karte 310 wird das empfangene Datensignal gefiltert
und dann durch einen Analog/Digital-Umsetzer in digitale Signale
umgesetzt. Die digitalen Signale werden dann zur Busschnittstelle 410 der
Verarbeitungseinheit 400 weitergeleitet. Die Busschnittstelle 410 leitet wiederum
die digitalen Signale zum Puffer 408 weiter. Wenn die digitalen
Signale aus dem Puffer 408 entfernt werden, wird durch
die Einheit 406 für
ein zyklisches Präfix
das zyklische Präfix
entfernt. Die digitalen Signale werden dann in den Frequenzbereich umgesetzt
(d. h. demoduliert). Die Demodulation kann durch eine schnelle Fourier-Transformation (FTT)
implementiert sein. Als Nächstes
entfernt die Nebensprech-Aufhebungseinheit 412 die
auf bestimmte andere Teilnehmerleitungen innerhalb des abgeschirmten
Binders 122 zurückzufürende NEXT-Störung oder
verringert sie. Die resultierenden Signale werden dann durch die
Codierer-/Decodierer-Einheit 404 decodiert und dann zur
Zentraleinheit 102 weitergeleitet.
-
Die
Leitungsrahmen-Strukturtabelle 414 und die Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416 werden
durch die Verarbeitungseinheit 400 für die Verwendung durch die
Nebensprech-Aufhebungseinheit 412 aufrechterhalten. Die
Leitungsrahmen-Strukturtabelle 414 speichert Informationen über die Übertragungsrahmen,
die auf jeder der Leitungen verwendet werden. Es wird in Erinnerung
gerufen, dass 2 ein Beispiel von zwei verschiedenen Übertragungsrahmen
veranschaulicht. Hier würde
die Leitungsrahmen-Strukturtabelle Informationen speichern, die
die Dauer und den Ort der Stromaufwärts-, Stromabwärts- und
Ruheperioden spezifizieren. Die Leitungsrahmen-Strukturtabelle 414 kann
außerdem
Informationen darüber
speichern, wo die verschiedenen Übertragungsrahmen
für die
Leitungen überlappende
Sende- und Empfangsabschnitte (Überlappungsabschnitte)
besitzen. Die Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416 speichert
für eine
gegebene Leitung Informationen darüber, welche der anderen Leitungen
Störungen
oder Nebensprechen auf der gegebenen Leitung verursachen.
-
5A ist
eine konzeptionelle graphische Darstellung von zwei SDMT-Leitungen
in einem Binder, die überlappende Übertragungsrichtungen
besitzen. Als ein Beispiel könnten
die überlappenden Übertragungsrichtungen
dem Überlappungsabschnitt 222 der Übertragungsrahmen 202 und 204, die
in 2 veranschaulicht sind, entsprechen. In jedem
Fall besitzt die konzeptionelle graphische Darstellung nach 5A eine
Leitung 500, die gegenwärtig
Signale stromabwärts überträgt, während eine weitere
Leitung 502 Signale von stromabwärts empfängt. Die Signale, die auf diesen
Leitungen 500 und 502 übertragen werden, sind DMT-Symbole, die mit 256
Tonen übertragen
werden. Die Übertragung
auf der Leitung 500 verursacht eine problematische NEXT-Störung 504 in
den Signalen, die auf der Leitung 502 empfangen werden.
Obwohl theoretisch ebenso eine Nebensprechstörung von der Leitung 502 in
die Leitung 500 eingeführt
wird, ist ein derartiges Nebensprechen nicht problematisch, weil
die Signale, die gesendet werden, normalerweise signifikant leistungsstärker als
die empfangenen Signale sind. Folglich ist das Nebensprechen von
sendenden Leitungen zu gleichzeitig empfangenden Leitungen von primärer Wichtigkeit
und der Mittelpunkt der verbleibenden Erörterung.
-
5B ist
eine konzeptionelle graphische Darstellung der Nebensprech-Aufhebung
gemäß der Erfindung.
Die zwei SDMT-Leitungen 500 und 502 sind die gleichen
wie in 5A. Die in 5A gezeigte
NEXT-Störung 504 wird
durch eine NEXT-Aufhebungseinrichtung 506, die zwischen
die Leitungen eingefügt
ist, beseitigt oder verringert. Die NEXT-Aufhebungseinrichtung 506 ist
vorzugsweise durch eine Verarbeitung implementiert, die durch die
Verarbeitungseinheit 300, 400 (z. B. die Nebensprech-Beseitigungseinheit 412)
ausgeführt
wird, ungeachtet dessen, dass sie als eine Hardware-Komponente veranschaulicht
ist. Die Nebensprech-Aufhebungseinrichtung 506 schätzt das
von der sendenden Leitung 500 in der empfangenden Leitung 502 eingeführte Nebensprechen.
Dann subtrahiert ein Addierer/Subtrahierer 508 das geschätzte Nebensprechen
von den empfangenen Signalen und beseitigt oder verringert dadurch
die NEXT-Störung.
Die durch die Nebensprech-Aufhebungseinrichtung 506 ausgeführten Operationen
sind im Folgenden ausführlich
unter Bezugnahme auf die 6 und 7 ausführlich erklärt.
-
6 ist
eine konzeptionelle graphische Darstellung, die die Aufhebung des
Nebensprechens gemäß der Erfindung
veranschaulicht. Ein Sendesignal in einer Stromabwärtsrichtung
auf einer ersten Leitung wird als X1,n bezeichnet,
während
ein Sendesignal in einer Stromaufwärtsrichtung auf einer zweiten
Leitung als R2, n bezeichnet
wird. Der Wert n gibt den einen der DMT-Töne an, auf den sich die Verarbeitung
bezieht. Infolge der Nebensprechstörung wird ein Teil des Sendesignals
in das empfangene Signal gekoppelt, wobei folglich das empfangene
Signal verfälscht
wird. Hier wird die Nebensprechstörung als N1-2,n bezeichnet,
wobei das verfälschte empfangene
Signal Y2,n in Übereinstimmung mit der Gleichung
(1) im Folgenden bestimmt wird. Y2,n = R2,n +
N1-2,n (1)
-
Die
Nebensprechstörung
N1-2,n wird als (α1-2,n·X1,n) modelliert, wobei α1-2,n ein
Kopplungskoeffizient von der ersten Leitung zur zweiten Leitung
ist.
-
Dann
wirkt die Erfindung unter Verwendung einer adaptiven Näherung auf
das verfälschte
empfangene Signal Y2,n, um die Verfälschung
des empfangenen Signals zu verringern, die auf die Nebensprechstörung zurückzuführen ist.
Eine geeignete adaptive Näherung
ist die adaptive Näherung
der mittleren kleinsten Quadrate (LMS-Näherung). Der Kopplungskoeffizient
(α) für jeden
Ton für
jeden Satz von Leitungen kann verschieden sein und wird folglich
einzeln bestimmt. Die adaptive Näherung
schätzt den
Kopplungskoeffizienten (α)
unter Verwendung eines geschätzten
Koeffizienten (W), da die Näherung den
geschätzten
Koeffizienten anpasst, damit er gegen den Kopplungskoeffizienten
(α) konvergiert.
Die Näherung
multipliziert den geschätzten
Koeffizienten W1-2,n mit X1,n,
um eine geschätzte
Nebensprechstörung N ^1-2,n zu erzeugen. Dann wird die geschätzte Nebensprechstörung N ^1-2,n vom verfälschten empfangenen Signal
Y2,n subtrahiert, um ein kompensiertes empfangenes
Signal zu erzeugen. Das kompensierte empfangene Signal wird als
(R1-2,n + E2,n)
bezeichnet, wobei E2,n ein Fehlersignal
ist, das verbleibt, weil die Aufhebung der Nebensprechstörung ein
adaptiver Prozess ist, der versucht, das Fehlersignal so klein wie
möglich
zu machen. In jedem Fall approximiert das kompensierte empfangene
Signal das ideale empfangene Signal R2,n genau,
wobei alle unerwünschten
Wirkungen der Nebensprechstörung
beträchtlich
verringert sind.
-
Die
Erfindung ist vorteilhaft und beträchtlich weniger komplex zu
implementieren als die herkömmlichen
Zugänge.
Insbesondere kann die geschätzte
Nebensprechstörung N ^1-2,n durch das Produkt von W1-2,n mit
X1,n modelliert werden, wobei W1-2,n eine
komplexe Zahl ist, weil die störende
Nebensprech-Störung
im SDMT nur vom gleichen Ton in einem weiteren Sender stammen kann.
Folglich wird für
jeden Ton jedes störenden
Leitungspaars der geschätzte
Koeffizient (W) bestimmt und dann mit dem aktuellen Sendesignal
multipliziert. Die resultierende geschätzte Nebensprechstörung N ^1-2,n kann dann vom aktuellen empfangenen
Signal subtrahiert werden. Diese Verarbeitung ist im Vergleich zu
den herkömmlichen
Zugängen
beträchtlich
verringert. Der Zugang nach Honig u. a. erfordert z. B. eine beträchtlich
größere Berechnung
einer Summe komplexer Produkte für
jeden geschätzten
Koeffizienten.
-
7 ist
ein Ablaufplan der Verarbeitung 700 für die Nebensprech-Aufhebung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Als ein Beispiel kann die Verarbeitung 700 für die Nebensprech-Aufhebung
durch die Verarbeitungseinheit 300 ausgeführt werden.
-
Die
Verarbeitung 700 für
die Nebensprech-Aufhebung beginnt mit einem Entscheidungsblock 702,
der bestimmt, ob in einem Binder gemischte Dienstniveaus bereitgestellt
werden. Die Informationen in der Leitungsrahmen-Strukturtabelle 414 und
der Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416 können beim
Ausführen
der Bestimmung hilfreich sein. Beim SDMT könnten die Übertragungsrahmen für die Leitungen
innerhalb des Binders verschieden sein, so dass sich die Perioden
der Sendung und des Empfangs überlappen.
In 2 tritt der Überlappungsabschnitt 222 z.
B. auf, weil gemischte Dienstniveaus bereitgestellt werden, eine
Leitung verwendet nämlich
einen symmetrischen Übertragungsrahmen,
während
die andere Leitung eine asymmetrische Leitung verwendet. Wenn innerhalb des
Binders keine gemischten Dienstniveaus bereitgestellt werden (d.
h. alle Leitungen besitzen völlig gleiche Übertragungsrahmen),
dann ist die Verarbeitung 700 für die Nebensprech-Aufhebung
abgeschlossen und endet, weil in einer derartigen Situation die
Nebensprechstörung
keine Sorge ist. Dies ist ein signifikanter Vorteil des SDMT und
führt zu
großen
Einsparungen bei der Verarbeitung, weil erwartet wird, dass es in
vielen Fällen
nur ein Dienstniveau innerhalb eines Binders gibt.
-
Wenn
andererseits in dem Binder gemischte Dienstniveaus bereitgestellt
werden, wird die Verarbeitung 700 der Nebensprech-Aufhebung
fortgesetzt. Die entsprechenden Leitungspaare, die Überlappungsabschnitte
besitzen, werden identifiziert 704. Die Verarbeitungseinheit 300 kann
die Überlappungsabschnitte
für alle
entsprechenden Leitungspaare unter Verwendung der in der Leitungsrahmen-Strukturtabelle 414 gespeicherten
Informationen bestimmen. Die Störungskoeffizienten
(W) für die
identifizierten Leitungspaare werden dann bestimmt 706.
Die Störungskoeffizienten
(W) werden anfangs durch einen adaptiven Algorithmus (z. B. die adaptive
Näherung
der mittleren kleinsten Quadrate (LMS-Näherung)) bestimmt. Als Nächstes werden die
identifizierten Leitungspaare, in denen die Störungskoeffizienten einen Schwellenwert
nicht überschreiten,
entfernt 708. Falls hier der Störungskoeffizient unter irgendeinem
vorgegebenen Schwellenwert liegt, gibt es keine Notwendigkeit, die
Störungsaufhebung
für diese
spezielle Leitung auszuführen, da
die Nebensprechstörung
klein genug ist, um die ihrer Aufhebung zugeordnete Verarbeitung
zu vermeiden. Es sollte außerdem
angegeben werden, dass die in der Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416 gespeicherten
Informationen verwendet werden können,
um die Verarbeitung der Störungskoeffizienten
(W) für
identifizierte Leitungspaare zu verhindern, von denen vorher bestimmt
worden ist, dass sie kein Nebensprechproblem besitzen. In dieser
Hinsicht besitzen nicht alle Leitungen innerhalb eines Binders Probleme
der Nebensprechstörung,
es führen
nämlich
nur bestimmte der Sendeleitungen eine Nebensprechstörung in
eine gegebene Empfangsleitung ein.
-
Nach
dem Block 708 werden die Störungs-Aufhebungseinrichtungen
in den verbleibenden identifizierten Leitungspaaren aktiviert 710.
Die Störungs-Aufhebungseinrichtungen
machen von den entsprechenden Störungskoeffizienten
(W) Gebrauch, wobei sie in Übereinstimmung
mit der unter Bezugnahme auf 6 erklärten Aufhebungstechnik ausführen und
anpassen. Es sollte angegeben werden, dass die Störungs-Aufhebungseinrichtungen, die
aktiviert 710 sind, nur während der Perioden betriebsfähig sein
müssen,
in denen sich Sendung und Empfang für die zugeordneten Leitungspaare überlappen
(Überlappungsabschnitte).
-
Eine
Anzahl von Leitungen sendet oder empfängt Daten von jedem Knoten.
Folglich muss jede dieser Leitungen wissen, welche der anderen Leitungen
eine Störung
oder ein Nebensprechen verursacht, die bzw. das ihr erwünschtes
Signal verzerrt. Derartige Informationen sind in der in 4 veranschaulichten
Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416 gespeichert. Diese
Leitungen, die als eine Störung
erzeugend identifiziert werden, können dann unter Verwendung
der Nebensprech-Aufhebung gemäß der Erfindung
aufgehoben werden. Der Vorteil des Bestimmens dieser Leitungen,
die überwacht und
verarbeitet werden müssen,
besteht darin, dass eine verschwendete Verarbeitung nicht ausgeführt werden
muss. Die Verarbeitung 700 für die Nebensprech-Aufhebung
macht von der Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416 und
der Verarbeitungseinheit 300, 400 Gebrauch und
arbeitet, um die Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416 aufrechtzuerhalten.
-
Es
gibt zwei verfügbare
Zugänge,
um zu bestimmen, welche Leitungen auf einer gegebenen Leitung eine
Nebensprechstörung
erzeugen. Beim ersten Zugang werden die Ruheperioden, die innerhalb der Übertragungsrahmen
des SDMT auftreten, verwendet. Indem sowohl von den Ruheperioden
Gebrauch gemacht wird als auch diejenigen speziellen Leitungen identifiziert
werden, die nicht in Gebrauch sind, kann das System die Nebensprechstörung bestimmen,
die in einer gegebenen Leitung durch bestimmte der anderen Leitungen
erzeugt wird. Falls eine Nebensprechstörung erfasst wird, die auf
eine der anderen Leitungen zurückzuführen ist,
wird eine Nebensprech-Aufhebungseinrichtung für diese Leitung in Bezug auf
die gegebene Leitung aktiviert. Die Menge der durch die bestimmte
der anderen Leitungen eingeführten
Nebensprechstörung
kann unter Verwendung der Ruheperioden und der gleichen Technik
periodisch überwacht
und aktualisiert werden.
-
Ein
zweiter Zugang ist anspruchsvoller und verwendet die Symmetrie,
um die Leitungen zu bestimmen, die auf einer gegebenen Leitung eine
Nebensprechstörung
erzeugen. Der allgemeine Zugang besteht darin, das Testen jeder
Leitung auszuführen, bevor
sie in Dienst gestellt wird: Wenn keine Mischung der Dienstniveaus
bereitgestellt wird und alle Rahmen symmetrische SDMT sind, dann
ist am Anfang die Verarbeitung abgeschlossen und endet, weil es
keine Überlappung
gibt. Wenn andererseits eine Mischung der Niveaus bereitgestellt
wird, dann kann ein Füllton
auf die neue Leitung, die den Dienst wünscht, gelegt werden, um zu
bestimmen, ob seine Übertragung
ein Nebensprechen auf der anderen der Leitungen erzeugt. Die Zwischenleitungs-Nebensprechinformationen
können
in der in 4 gezeigten Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416 gespeichert
werden. Danach, falls und wenn diese anderen Leitungen in Dienst
gestellt werden, ist vorher bestimmt worden, dass diese anderen
Leitungen eine Nebensprechstörung
in die entsprechenden gegebene Leitungen einführen werden.
-
Nach
den Grundsätzen
des zweiten Zugangs zum Identifizieren der Leitungen mit Nebensprechen
ist 8 ein Ablaufplan der Verarbeitung 800 der
Nebensprech-Aufhebungseinrichtung. Die Verarbeitung 800 der
Nebensprech-Aufhebungseinrichtung beginnt mit einer Dienstanforderung 802. Hier
fordert 802 eine Leitung, die ersucht, in Dienst gebracht
zu werden, den Dienst an. Als Nächstes
bestimmt ein Entscheidungsblock 804, ob es irgendeinen Überlappungsabschnitt
zwischen der Leitung, die den Dienst anfordert, und den anderen
Leitungen gibt. Die Informationen über den Überlappungsabschnitt können in
der in 4 gezeigten Zwischenleitungs-Nebensprechtabelle 416 gespeichert
werden. Wenn es keinen Überlappungsabschnitt
gibt, dann ist die Verarbeitung 800 der Nebensprech-Aufhebungseinrichtung
abgeschlossen und endet. Wenn es keinen Überlappungsabschnitt gibt,
sind keine Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen notwendig, weil es keine Überlappungsbereiche
der Sendung und des Empfangs der Datensignale gibt.
-
Wenn
andererseits der Entscheidungsblock 604 bestimmt, dass
es unter den Rahmen einen Überlappungsabschnitt
gibt, dann wird die Verarbeitung 800 der Nebensprech-Aufhebungseinrichtung fortgesetzt.
Die Abtastwerte des Nebensprechens werden während des Überlappungsabschnitts erhalten 806.
Diese Abtastwerte werden von der Leitung genommen, die in Dienst
gebracht werden soll. Eine Variable N wird dann auf "1" gesetzt. Die Variable N stellt eine
spezielle Leitung dar, die potentiell Nebensprechen in der Leitung
einführt,
die in Dienst gebracht werden soll. Als Nächstes werden die Eingaben
in die Leitung N erhalten 810. Dann wird die Kreuzkorrelation
der Eingaben in die Leitung N mit den Abtastwerten des Nebensprechens
ausgeführt 812.
Als Nächstes
vergleicht ein Entscheidungsblock 814 die Ergebnisse der
Kreuzkorrelation 812 mit einem Schwellenwert. Wenn die
Ergebnisse der Kreuzkorrelation 812 den Schwellenwert nicht übersteigen, dann
wird die Variable N inkrementiert (N = N + 1). Dann bezieht sich
die Variable N auf eine weitere der Leitungen, die potentiell Nebensprechen
in die Leitung einführen,
die in Dienst gebracht werden soll. Nach dem Block 816 vergleicht
ein Entscheidungsblock 818 die Variable N mit einem Maximalwert.
In vorhergehenden Ausführungsformen,
die oben erörtert
worden sind, ist angenommen worden, dass sich in einem Binder höchstens
sechs derartige Leitungen befinden würden, d. h. N = 6. Folglich
würde hier
die Variable 6 mit "6" verglichen. Wenn
die Variable N nicht gleich dem Maximalwert ist, kehrt die Verarbeitung 800 der
Nebensprech-Beseitigungseinrichtung zurück, um die Blöcke 810 und
die nachfolgenden Blöcke
zu wiederholen.
-
Wenn
andererseits die Ergebnisse der Kreuzkorrelation 812 den
Schwellenwert übersteigen,
dann wird die Nebensprech-Aufhebungseinrichtung zwischen der Leitung,
die in Dienst gebracht wird, und der Leitung, die der Variable N
zugeordnet ist, aktiviert 820. Die Variable N wird dann
inkrementiert (N = N + 1). Als Nächstes
vergleicht ein Entscheidungsblock 824 die Variable N mit
einem Maximalwert (z. B. "6"). Wenn die Variable
N nicht gleich dem Maximalwert ist, kehrt die Verarbeitung 800 der
Nebensprech-Aufhebungseinrichtung zurück, um die Blöcke 810 und
die nachfolgenden Blöcke
zu wiederholen. Wenn alternativ die Variable N gleich dem Maximalwert
ist, werden die Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen, die aktiviert
worden sind, trainiert 826. Die Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen
werden ebenfalls nach dem Entscheidungsblock 818 trainiert 826,
wenn die Variable N gleich dem Maximalwert ist. In jedem Fall sind
alle Leitungen, die potentiell ein Nebensprechen in die Leitung,
die in Dienst gebracht werden soll, einführen, betrachtet worden. Das
Training der Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen kann
in vielen verschiedenen Arten ausgeführt werden.
-
Eine
Technik für
das Training 826 der Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen,
die das Nebensprechen beseitigen, das durch die Leitung eingeführt wird,
die in Dienst gebracht wird, besteht darin, anfangs auf der Leitung,
die in Dienst kommt, mit einem niedrigen Leistungspegel zu senden,
damit die Nebensprech-Aufhebungseinrichtungen
Zeit haben, zu trainieren und sich anzupassen, ohne dass die Übertragung
von der Leitung, die in Dienst kommt, die Signale auf die sen anderen
Leitungen ernstlich verzerrt. Danach kann die Sendeleistung auf
die normalen Pegel vergrößert werden.
Das Training für
die Nebensprech-Aufhebungseinrichtung für in die Leitung, die in Dienst
gebracht wird, eingeführtes
Nebensprechen kann in einer ähnlichen
Weise trainiert werden oder kann trainiert werden, während die
anderen Leitungen senden und während
die Leitung, die in Dienst gebracht wird, nicht sendet (z. B. eine Ruheperiode
oder vor dem Beginnen des Dienstes).
-
Obwohl
die oben erörterte
Ausführungsform in
erster Linie ein zentralisiertes Datenübertragungssystem betrifft,
sind die hierin beschriebenen Techniken für die Nebensprech-Aufhebung
außerdem
an entfernten Standorten verwendbar. An entfernten Standorten, wenn
sich die Sender nicht am gleichen Ort befinden, nimmt jedoch das
Problem des Nebensprechens ab. Praktisch ist beim SDMT ein gemischtes
Dienstniveau nicht sehr läufig,
wobei die Tendenz besteht, dass sich die entfernten Standorte nicht
am gleichen Ort befinden. Folglich ist der schlimmste Fall wahrscheinlich
eine Leitung, die auf der Leitung des entfernten Standorts eine
Nebensprechstörung
verursacht. Hier können
die oben beschriebenen Techniken für die Nebensprech-Aufhebung
am entfernten Standort (z. B. der entfernten Modem-Einheit) verwendet
werden. Ein weiterer Zugang besteht darin, Hochfrequenz-Rauschaufhebungseinrichtungen
zu verwenden.
-
Es
ist ein Vorteil der Erfindung, dass die Verarbeitung, die notwendig
ist, um die NEXT-Aufhebungseinrichtungen zu implementieren, beträchtlich verringert
ist. Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass die Verarbeitung
der Rauschaufhebung effizient ist, weil die Verarbeitung vermieden
wird, wenn sie überflüssig sein
würde.
Die Erfindung ist besonders für
die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
geeignet, wo die durch andere Übertragungsleitungen innerhalb
desselben Binders erzeugte Nebensprechstörung (NEXT-Störung) die
erwünschten
Datensignale, die übertragen
werden, signifikant verschlechtern kann.
-
Die
vielen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus
der geschriebenen Beschreibung offensichtlich, wobei es folglich
vorgesehen ist, dass die beigefügten
Ansprüche
alle derartigen Merkmale und Vorteile der Erfindung abdecken. Weil
ferner zahlreichen Modifikationen und Änderungen den Fachleuten auf
dem Gebiet leicht einfallen werden, ist es nicht erwünscht, die
Erfindung auf die genaue Konstruktion und den genauen Betrieb, wie sie
veranschaulicht und beschrieben worden sind, einzuschränken. Folglich
können
alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente als in den Umfang der
Erfindung, wie er beansprucht ist, fallend angewendet werden.