專利名稱：改進(jìn)的adsl兼容離散多音頻裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要涉及多載波、高速率數(shù)據(jù)信號的傳輸和接收的系統(tǒng)，特別闡述了具有寬帶寬的離散多音頻(DMT)系統(tǒng)。
本文撰寫時，恰是由ANSI(美國國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)委派的標(biāo)準(zhǔn)組織電信信息解決方案聯(lián)盟(ATIS)完成了在非平衡數(shù)字用戶線(ADSL)上傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)主要是旨在在普通電話線上傳送視頻數(shù)據(jù)，雖然它也可以用于其它的不同應(yīng)用中。該標(biāo)準(zhǔn)是建立在離散多音頻傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。傳輸速率被制定為可以在包括雙絞線的普通電話線上以至少6百萬比特每秒(即，6+MBPS)的速率傳輸信息。標(biāo)準(zhǔn)化的離散多音頻(DMT)系統(tǒng)在前向(下行)每一4.3125KHZ帶寬使用256個“音頻”。所謂的下行也就是說，在電話系統(tǒng)的概念里，從交換局(一般是被電話公司所有)到遠(yuǎn)端局，可以是一個用戶端(即，居民或商業(yè)用戶)。
非平衡數(shù)字用戶線標(biāo)準(zhǔn)也考慮了在至少608KBPS的數(shù)據(jù)速率時使用雙工的反向信號。也就是上行傳輸，即從遠(yuǎn)端局傳往交換局。由于數(shù)據(jù)傳輸速率在前向上比反向要高得多，非平衡數(shù)字用戶線路也因此而得名。這在準(zhǔn)備用電話線傳輸視頻節(jié)目或電視會議信息的系統(tǒng)中尤其有用。舉例來講，該系統(tǒng)潛在的應(yīng)用可以允許居民用戶在電話線上獲取象電影這樣的視頻信息，而無需租借錄像帶了。另一種可能的應(yīng)用就是電視會議。
那些熟悉非平衡數(shù)字用戶線標(biāo)準(zhǔn)化過程的人非常了解，象一般的電話系統(tǒng)一樣，大多電話系統(tǒng)都是分成了多個電信服務(wù)區(qū)域，這些區(qū)域都有一個適當(dāng)?shù)淖畲箅娦欧?wù)區(qū)域(CSA)范圍。在美國，這個最大電信區(qū)域的范圍在使用24型雙絞線時，是從“中央交換局”2英里以內(nèi)，在使用26型線時，是9000英尺。因此，標(biāo)準(zhǔn)化過程中重要的特性之一，就是所選的系統(tǒng)能夠在雙絞電話線(例如24型雙絞線)上，從中央交換局穿過CSA范圍發(fā)送。這就要求信號衰減量不要太大，并且能夠相應(yīng)地容許串音噪聲。
對于數(shù)字用戶線標(biāo)準(zhǔn)的離散多音頻解決方案的一個已知的缺點(diǎn)，是當(dāng)T1串音噪聲出現(xiàn)在同一電纜或相鄰電纜時，傳輸結(jié)構(gòu)很難以可靠的信號達(dá)到預(yù)定范圍的外部界限。例如，T1電路通常以大約1.544M比特/每秒數(shù)據(jù)速率傳送24個語音信道，并且通常會產(chǎn)生很大程度的串音噪聲。實(shí)際上，T1噪聲的出現(xiàn)一般將削減數(shù)字多音頻信號的范圍，使之低于CSA范圍，該范圍給出了所需功率邊界和允許的誤碼率。因此，似乎就需要一些特殊手段來保證在所有情況下達(dá)到覆蓋信息范圍區(qū)域。雖然出現(xiàn)T1噪聲的電話系統(tǒng)的種類所占的比例很小，但是它在任何標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)中都具有100％的兼容性的重要被廣泛接受。當(dāng)然希望用標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)來保證在所有全部電信服務(wù)區(qū)域的覆蓋?？墒?，普遍認(rèn)為由于離散多音頻技術(shù)的特點(diǎn)，這個范圍是不可能全部覆蓋的。本發(fā)明被認(rèn)為是串音噪聲問題的一個解決方案。盡管問題在具有T1噪聲的區(qū)域里更加顯著，但上述解決方案在出現(xiàn)E1噪聲(主要處于北美之外)的電話系統(tǒng)中同樣適用。
本發(fā)明除了減小串音噪聲的問題之外，還提供了很多的優(yōu)點(diǎn)。例如，在不易受T1或E1串音噪聲的區(qū)域(這是現(xiàn)有電話系統(tǒng)的大多數(shù))，所述的發(fā)明允許在現(xiàn)有電話上以10～50MBPS每秒的速率可靠傳送數(shù)字信息。該系統(tǒng)還允許在上行方向提供更高速傳輸。熟悉本技術(shù)的人可以看到，這些傳輸速率基本上比當(dāng)前技術(shù)可達(dá)到的要高。
發(fā)明簡述如上所述，本發(fā)明的一個目標(biāo)就是使用離散多音頻傳輸機(jī)制提供一種在有噪聲的用戶通信線上從信息源發(fā)送數(shù)字信息的方法。該系統(tǒng)將對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)調(diào)制到全部帶寬至少為1.6MHZ的離散多音頻信號上去。在一些實(shí)施方案中，使用了高于8MHZ的帶寬。該通信線被監(jiān)測而確定至少一個線路質(zhì)量參數(shù)，包括每個子信道的噪聲級別，每個子信道響應(yīng)相應(yīng)的子載波音頻。在調(diào)制離散多音頻信號時，調(diào)制機(jī)制將許多因素考慮在內(nèi)，包括了被檢測的線路質(zhì)量參數(shù)，子信道增益參數(shù)，以及允許的功率屏蔽參數(shù)。該調(diào)制系統(tǒng)還可以在傳輸過程中動態(tài)改變所用的子載波以及在每個子載波上發(fā)送的數(shù)據(jù)量，目的是動態(tài)改變所用發(fā)送數(shù)據(jù)的子信道和/或在每個子信道上發(fā)送的信息量，使之配合特定子載波上線路質(zhì)量的實(shí)時變化。與發(fā)送器相應(yīng)的遠(yuǎn)端接收器完成對離散多音頻信號的接收解調(diào)和解碼。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，盡管共使用了512個每個具有約4.3125KHZ帶寬的子信道，多音頻編碼基本上是遵循ATIS非平衡數(shù)字用戶線標(biāo)準(zhǔn)而完成的。在這個實(shí)施方案中，那些高于標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定頻率的子信道依據(jù)子載波選擇標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)的同樣處理。這個實(shí)施方案考慮使用具有2.208MHZ帶寬的離散多音頻信號。在另一個實(shí)施方案中，子信道的數(shù)量可以在128～2048之間或更多。
在一些實(shí)施方案中，每一子信道的帶寬被增加了，使總帶寬大于4.3125KHZ寬的子信道能夠提供的總帶寬。例如，每個子信道的帶寬可以在5～40KHZ的范圍之內(nèi)，或更寬。在所述的一個實(shí)施方案中，考慮了可獲得的256個子信道，每個具有34.5MHZ帶寬，總可用帶寬為8.832MHZ。在容易受到已知受控信源(比如業(yè)余無線電信號)干擾的應(yīng)用中，與干擾相應(yīng)的波段可以被簡單地屏蔽掉，在兩個方向都用無聲來防止干擾。
在發(fā)明的另一個應(yīng)用中，這可以使用在出現(xiàn)明顯串音噪聲的系統(tǒng)中。在這樣的系統(tǒng)中，信號在具有高于或低于最大串音噪聲(例如T1串音噪聲)頻率的子載波上發(fā)送，以實(shí)現(xiàn)編碼后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以高于6百萬比特每秒(6MBPS)的數(shù)據(jù)速率通過電信范圍區(qū)域的傳輸。
在發(fā)明的另一個應(yīng)用中，本發(fā)明可以用普通的電話線，例如雙絞線，來將數(shù)據(jù)以至少一千萬比特每秒(10MBPS)的數(shù)據(jù)傳輸速率從發(fā)送器傳送到位于2000米以外的遠(yuǎn)端接收器。實(shí)際上在1000米雙絞線距離內(nèi)超過25MBPS的數(shù)據(jù)傳輸速率和600米雙絞線內(nèi)超過50MBPS的速率都是容易獲得的。
在發(fā)明的另一個應(yīng)用中，上行通信可以獲得額外的帶寬，來允許上行通信在任何適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)速率上進(jìn)行。
附圖簡述參看下面對附圖的描述，可以更好地理解本發(fā)明以及進(jìn)一步的目標(biāo)和優(yōu)越性。


圖1所示是根據(jù)ATIS北美標(biāo)準(zhǔn)的離散多音頻傳輸波段的圖形。
圖2所示是典型的比特分布圖，它顯示了對于具有最嚴(yán)重串音的1公里長26型電話線，在每一音頻上傳送的比特?cái)?shù)。
圖3所示是普通T1噪聲的頻譜。
圖4將所述發(fā)明可達(dá)到的數(shù)據(jù)速率和依據(jù)用于非平衡數(shù)字用戶線路的ATIS北美標(biāo)準(zhǔn)在26型或24型雙絞線、可變距離，相鄰電纜上存在T1噪聲的情況下來實(shí)現(xiàn)離散多音頻傳送可達(dá)到的數(shù)據(jù)速率相比較。
圖5是一個視頻發(fā)送系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)使用了既適合實(shí)現(xiàn)本發(fā)明又適合實(shí)現(xiàn)ATIS非平衡數(shù)字用戶線路標(biāo)準(zhǔn)的離散多音頻傳輸機(jī)制。
圖6所示是適用在許多現(xiàn)有電話系統(tǒng)中的分布區(qū)域結(jié)構(gòu)圖、圖7所示是對圖2典型的比特分布圖的改進(jìn)，用來屏蔽可能的業(yè)余無線電波段。
圖8是適合實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的收發(fā)器的圖解框圖。
發(fā)明詳述現(xiàn)在提出的ATIS非平衡數(shù)字用戶線路北美標(biāo)準(zhǔn)考慮了使用離散多音頻數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。離散多音頻傳輸機(jī)制協(xié)議的詳細(xì)闡述在討論中的北美標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)描述，該標(biāo)準(zhǔn)指T1E1.4 ATIS標(biāo)準(zhǔn)，并且現(xiàn)在在標(biāo)準(zhǔn)稿NO.94-007，rev.8中設(shè)定，日期是1995年3月。如圖1所示，在北美標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)化了的離散多音頻系統(tǒng)在前向(下行)使用了256個“音頻”，每個4.3123KHZ寬。音頻的頻率從0～1.104MHZ。較低的32個音頻可以用來在上行方向傳輸雙工數(shù)據(jù)。如應(yīng)用的背景部分描述的那樣，離散多音頻傳輸系統(tǒng)有一個通常被認(rèn)為是無法解決的局限性，就是無法在存在T1噪聲的情況下保證可靠的電信服務(wù)區(qū)域信號的傳輸。
這里提供的解決方案可以極大地增加傳輸帶寬。在一個例子中，是通過增加具有相同帶寬的子信道數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的。在另一個例子中，是通過增加每個子信道的帶寬來實(shí)現(xiàn)。也就是，用具有兩倍到十倍于建議的帶寬的系統(tǒng)來取代建議的標(biāo)準(zhǔn)中(如圖1所見)設(shè)定的256個子信道1.104MHZ帶寬。舉例說明，在一個實(shí)施方案中，通過提供512個每個都有4.3125KHZ的帶寬的子信道來加倍傳輸帶寬，達(dá)到2.208MHZ總帶寬。在另一個實(shí)施方案中，使用8倍數(shù)量的4.3125KHZ寬子信道，從而提供了8.832MHZ帶寬。如果需要，用于上行傳輸?shù)目色@的子信道數(shù)量(及帶寬)也可以被增加。分配來作上行傳輸?shù)膸捒梢栽谝粋€大的范圍中變化，以適應(yīng)特殊應(yīng)用需求。用于上行傳輸?shù)淖有诺罃?shù)量可以對ATIS標(biāo)準(zhǔn)中建議的32個音頻帶寬加倍，成為64個音頻。
另一建議是考慮給每個子信道多分配帶寬。舉例說明，將每個子信道帶寬增加2～10倍，將有較好的效果。因此在一個256個子信道的系統(tǒng)中，如果每個“音頻”的帶寬為34.5KHZ，那么可以提供8.832MHZ的總帶寬。當(dāng)然，對任何特定系統(tǒng)，增加子信道數(shù)量和增加音頻帶寬的方法可以獨(dú)立使用亦可同時進(jìn)行。
那些熟悉本技術(shù)的人員將看到，ATM設(shè)備有一個重要的安裝基礎(chǔ)，此設(shè)備是設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率25.6MBit/sec和/或51.84MBit/sec，這樣的數(shù)據(jù)速率可以很容易的經(jīng)過許多現(xiàn)有雙絞線，直接發(fā)送到最終用戶，而該雙絞線使用了依照本發(fā)明的有8.832MHZ傳輸帶寬的離散多音頻系統(tǒng)。
在實(shí)際應(yīng)用中，即使是特定的帶寬，當(dāng)使用多個子信道時，通?？梢垣@得更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。但是多的信道一般會轉(zhuǎn)換為高的硬件開銷。相比之下，擴(kuò)展信道帶寬將是一個低開銷的解決方案，不過它的最大傳輸速率將略低一些。
本技術(shù)領(lǐng)域的人員可以看到，普遍認(rèn)為在基本上高于1.1MHZ范圍(如高于1.3MHZ)的頻率傳輸將不適合在雙絞線上在相當(dāng)長的距離上傳輸。但是，在該領(lǐng)域的應(yīng)用試驗(yàn)表明并不是那樣。在離散多音頻協(xié)議下的傳輸在1～10MHZ的范圍甚至更高，可以順利進(jìn)行。例如，圖2中的圖形所示25.6Mbit/sec傳輸系統(tǒng)的典型比特分布圖，該系統(tǒng)沒有包括回聲抵消。所示的實(shí)施方案表明了在具有最嚴(yán)重串音的1公里長26型電話線上每個音頻上傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。這種情況下的富余度是約12.4分貝，遠(yuǎn)高于一般認(rèn)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸所需的富余度(通常最小富余度為6分貝)。如圖所示，在高于1.1MHZ頻率時數(shù)據(jù)傳輸良好。
下面參看圖3，將闡述本發(fā)明在存在T1噪聲的電信服務(wù)區(qū)域中的實(shí)用性。在文中可看到，T1噪聲在相對低的頻率(如在低于600KHZ頻率時)，并不是一個非常大的因素。然而，它的干擾(串音)程度隨著頻率的增大而增加，直到超過了從中央交換局到一公里以外的地點(diǎn)的離散多音頻傳輸所能接受的指標(biāo)。因此，通常認(rèn)為在存在T1噪聲的電信服務(wù)區(qū)域，離散多音頻傳輸不能被可靠地用在高于600～750KHZ頻率的子信道里。尤其是遠(yuǎn)端局位于離信源距離超過1公里的情況下，更是這樣。這樣，T1噪聲極大地限制了在前向方向上可用來作數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖有诺罃?shù)量，如圖4中圖形顯示的那樣，它嚴(yán)重地限制了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可被傳輸?shù)乃俣?。不過如圖3所見，在高于約1.3MHZ的頻率上，由T1噪聲產(chǎn)0生的串音量開始明顯下降。T1噪音曲線的第二個峰值在高于1.6MHZ時開始明顯。所以在1.3～1.6MHZ范圍內(nèi)的子信道的T1串音噪聲相對較小。因此，當(dāng)如上文所述使用更寬的512個子信道帶寬，就可以在相鄰(甚至同一)電纜上存在顯著的T1噪聲的情況下，可靠地達(dá)到6MBPS的數(shù)據(jù)傳輸速率。
從事本技術(shù)的人可以看到，這克服了用于北美非平衡數(shù)字用戶線路服務(wù)的離散多音頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)中最多爭議的缺點(diǎn)。在任何特定的時間根據(jù)噪聲的情況以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，?shí)際的傳輸帶寬可以從一種傳輸?shù)搅硪环N傳輸有很大變化。不過，似乎在出現(xiàn)T1噪聲時，大多數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸將在50和600KHZ之間以及1.3到1.6MHZ的帶寬中進(jìn)行。由于傳輸主要是在不與T1傳輸沖突的頻段中進(jìn)行，使用這一更高的頻段具有不在周圍線路上感生同樣噪聲的附加收益。
由依據(jù)發(fā)明的上述加倍子信道的實(shí)施方案工作的離散多音頻發(fā)射器獲得的數(shù)據(jù)速率將參照圖4作描述。圖4將雙倍帶寬實(shí)施方案與依據(jù)用于非平衡數(shù)字用戶線路的ATIS北美標(biāo)準(zhǔn)在26型或24型雙絞線、可變距離，在相鄰電纜上存在T1噪聲的情況下來實(shí)現(xiàn)離散多音頻傳送可達(dá)到的數(shù)據(jù)速率相比較。這里可以看到，在出現(xiàn)T1噪聲時，所述發(fā)明顯著地提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。
以上的文字描述了在存在T1串音噪聲的系統(tǒng)中本發(fā)明的應(yīng)用。但是應(yīng)當(dāng)看到所述的系統(tǒng)可以同樣有效地防止高次T1噪聲，E1串音噪聲(在歐洲國家出現(xiàn)更多，并且在800～1700MHZ范圍中最嚴(yán)重)，業(yè)余無線電干擾(其占據(jù)了2M～30MHZ的一些窄波段)以及任何其它的噪音，無論它是官方的還是本地的。所述的離散多音頻系統(tǒng)簡單地避免了存在噪聲和/或干擾問題的頻段。它具有兩個好處，一是使用有噪聲的子信道不影響系統(tǒng)本身的傳輸，二是不會干擾其它可能落在傳輸介質(zhì)可用頻率大范圍之內(nèi)的啟用頻段。
通過舉例，下面將描述在同時存在業(yè)余無線電廣播的系統(tǒng)中本發(fā)明的應(yīng)用。圖7顯示了上述離散多音頻系統(tǒng)的典型比特分布，參看圖2，將傳輸業(yè)余無線電的相應(yīng)頻段簡單地屏蔽掉。也就是，在所示實(shí)施方案中，三個窄帶215，217和219被簡單地屏蔽掉，這樣離散多音頻系統(tǒng)在被屏蔽的頻率范圍就不傳送。應(yīng)當(dāng)看到，屏蔽對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力不會改變太多。在列舉的實(shí)施方案，被屏蔽掉的波段包括1.81～2.0；3.5～3.8和7.0～7.1MHZ頻段。與圖2表示的上述系統(tǒng)相比較，獲得同樣的25.6Mbit/sec數(shù)據(jù)傳輸速率，只是在富余度上下降了約一分貝。而這樣的富余度遠(yuǎn)高于通常認(rèn)為這類數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)所必需的6分貝富余度。
所述的結(jié)構(gòu)還有其它的一些優(yōu)點(diǎn)。最值得一提的是，在沒有出現(xiàn)串音噪聲的系統(tǒng)中(北美大部分現(xiàn)有的電話系統(tǒng))，可以可靠地達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。舉例來講，在上文提到的雙倍帶寬的例子中，在傳送6000英尺距離雙絞用戶線上，可以可靠地獲得至少12MBPS的數(shù)據(jù)速率。進(jìn)而，當(dāng)反向傳輸可用的子信道數(shù)也加倍時，反向可達(dá)數(shù)據(jù)傳輸速率也可以顯著提高。例如，可以很容易獲得至少1.544MBPS(即T1數(shù)據(jù)傳輸速率)的傳輸速率、如本技術(shù)領(lǐng)域的人員所見，特定系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)傳輸速率是一些變量的函數(shù)。這些變量包括了信號必須經(jīng)過的傳輸線的距離，傳輸線的特性，所需的富余度，發(fā)射器功率級別，以及加入的噪聲。因此，通常信號傳輸距離較短，線路質(zhì)量較高，噪聲較小的系統(tǒng)可以處理較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。另一方面，必須較長距離傳輸，經(jīng)過較高型號雙絞線，噪聲較多的系統(tǒng)通常將限制在相對較低的傳輸速率上。
在沒有引入回聲抵消因而應(yīng)用較低的頻率來完成上行通信的系統(tǒng)中，離信源1000米的雙絞線上容易獲得25MBPS或更高的數(shù)據(jù)傳送速率。例如，在24型雙絞線上傳輸25.6MBPS并且留有6分貝富余度的系統(tǒng)需要15dbm發(fā)送機(jī)功率來達(dá)到，1000米的范圍。在回波抵消系統(tǒng)中，很容易在距信源600米的雙絞線上獲得50MBPS或更高的傳輸速率。舉例說明，在24型雙絞線上以51.84Mbps發(fā)送并保留6dB富余度的系統(tǒng)需要大約15dbm的發(fā)射機(jī)功率，以達(dá)到600米的范圍。如上文所述，實(shí)際的傳輸速率的大小將依據(jù)特定系統(tǒng)的特性而有極大的變化。當(dāng)然，本領(lǐng)域的人員應(yīng)該知道，所述的系統(tǒng)允許數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在現(xiàn)在以電話為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施中，以比現(xiàn)有技術(shù)高得多的傳輸速率發(fā)送。
為了更好地說明所述發(fā)明的能力，下面將描述發(fā)明在使用光纖傳輸線的另一個現(xiàn)有電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。圖6顯示了一個這樣的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，一個光纖饋線200被用來服務(wù)于多個光網(wǎng)絡(luò)單元202。每個光網(wǎng)絡(luò)單元通過可達(dá)1500米長的雙絞分布線206與多個配線架204相連接。每個配線架能用于多個分支線208，這些分支可以接居民單元，商業(yè)單元，等等。通常從雙絞線形成的分支208一般不超過50米長。所以應(yīng)該看到，發(fā)明可以用來對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸速率作很大提高。
下面再參看圖5，將描述一個依照本發(fā)明工作的視頻發(fā)送系統(tǒng)。視頻服務(wù)器21通過一臺異步轉(zhuǎn)移模式交換機(jī)22向發(fā)射器20提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。視頻服務(wù)器21可以提供任何速率數(shù)據(jù)，大到根據(jù)傳輸距離，線路質(zhì)量及使用的通信線類型所允許的最大數(shù)據(jù)率。發(fā)射器20包括一些組成部分，有一個編碼器23和一個離散多音頻調(diào)制器25。編碼器23完成復(fù)用、同步、編碼和壓縮視頻數(shù)據(jù)，而且能處理高達(dá)15M比特每秒的數(shù)據(jù)速率。特別是，它可以為許多子信道中的每一個將輸入比特流轉(zhuǎn)換成同相位、正交的分量。編碼工作可以用前向糾錯和/或格狀編碼來完成。在所述實(shí)施方案中，可用512個子信道。這樣，編碼器輸出512個子符號序列，每個代表4KBPS。輸入信號是多路輸入，它們被送往離散多音頻調(diào)制器25。通過舉例，將詳細(xì)描述參照ATIS標(biāo)準(zhǔn)的適當(dāng)?shù)木幋a器。
調(diào)制器25是一個IFFT調(diào)制器，它用適當(dāng)?shù)乃惴▉碛?jì)算反向傅立葉變換。由于編碼器輸出是復(fù)數(shù)，IFFT調(diào)制器接收1024個輸入。比特分布在所述的，離散多音頻系統(tǒng)中參照ATIS標(biāo)準(zhǔn)被合理地確定。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，發(fā)射器20還包括了一個線路監(jiān)測器64(見圖8)，來監(jiān)測每個可用子信道的線路質(zhì)量。在一個實(shí)施方案中，線路監(jiān)視器決定了在每個子信道中的噪聲級別，信號增益和相位漂移。目的是為每個子信道估算信噪比。因此，其它的參數(shù)也可以一同被監(jiān)測，或替代上述參數(shù)被監(jiān)測。哪些子信道被用來發(fā)送編碼后的數(shù)據(jù)以及每個子信道上傳送多少數(shù)據(jù)是依據(jù)一些因素動態(tài)決定的。這些因素包括被檢測的線路質(zhì)量參數(shù)，子信道增益參數(shù)，以及允許的功率屏蔽參數(shù)，及適當(dāng)?shù)淖畲笞虞d波誤碼率。要強(qiáng)調(diào)的是，子信道間的各種因素不必要是常數(shù)，且實(shí)際上在使用期間是可用變化的。尤其要說明的是，這些線路質(zhì)量參數(shù)是連續(xù)監(jiān)測的，并且在調(diào)制機(jī)制中，調(diào)整是實(shí)時進(jìn)行的，以期當(dāng)不同子信道線路質(zhì)量在使用中變化時動態(tài)調(diào)節(jié)調(diào)制設(shè)備。例如，在同一ATIS標(biāo)準(zhǔn)中描述了一個適當(dāng)?shù)碾x散多音頻調(diào)制器。
在編碼信號被調(diào)制，形成離散多音頻信號后，循環(huán)前綴被加到離散多音頻編碼信號上。該循環(huán)前綴主要是用來簡化離散多音頻信號的解調(diào)。在ATIS標(biāo)準(zhǔn)中，使用了32位循環(huán)前綴。當(dāng)然，在所述實(shí)施方案中較大帶寬的情況下，也可以加倍循環(huán)前綴的長度。發(fā)送器還包括了一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器和線路驅(qū)動器28，它將離散多音頻信號加到通信線40(圖8中的傳輸介質(zhì)40)上，該線路可以是雙絞電話線。當(dāng)然，其它傳統(tǒng)的通信線也可以使用。由于雙絞線在現(xiàn)有通信系統(tǒng)中被廣泛使用，所以對它尤其感興趣。
帶有循環(huán)前綴的離散多音頻編碼信號然后經(jīng)過通信線40(圖8中的傳輸介質(zhì)40)被發(fā)送到遠(yuǎn)端局。在所述的512個子信道的實(shí)施方案中，離散多音頻信號共有約2.208MHZ的可用帶寬。在一個實(shí)施方案中，發(fā)送器位于電信業(yè)務(wù)服務(wù)區(qū)域中的中央交換局，通信線是雙絞線信道。在另一個實(shí)施方案中可以用不同的通信線路。
然后，信號被位于遠(yuǎn)端局的接收器30接收。接收器有一個模擬濾波器32，一個時域均衡器38(TEQ)，一個解調(diào)器31來解調(diào)均衡后的離散多音頻信號并分離循環(huán)前綴，以及一個解碼器33來對解調(diào)后的信號解碼。解調(diào)器31和解碼器33分別完成與調(diào)制器25和編碼器23相反的功能。解碼后的信號再從解碼器33被送往遠(yuǎn)程單元36，諸如電視，計(jì)算機(jī)或其它適當(dāng)?shù)慕邮昭b置。時域均衡器，解調(diào)器31和解碼器33的功能，包括適合完成制定功能的算法，都在Chow et al的美國專利NO.5,285,474中有更詳細(xì)的描述。
上行編碼和調(diào)制可以與所述的下行數(shù)據(jù)傳輸使用完全相同的方法。不過，上行編碼和調(diào)制可以與所述的下行數(shù)據(jù)傳輸使用完全相同的方法。不過，在所述實(shí)施方案中，只有64個子信道可用來作上行傳輸。但應(yīng)該知道，對這樣的上行通信可以使用任何數(shù)量的子信道。
在一些所述的實(shí)施方案中，子信道帶寬被認(rèn)為是固定的。但在一些應(yīng)用中，可以提供一種機(jī)制，用來動態(tài)地同步調(diào)節(jié)子信道的帶寬。在這樣的系統(tǒng)中，固定數(shù)量的子信道獲得的數(shù)據(jù)傳輸速率可以僅僅通過加寬子信道帶寬來增加。例如，一個典型的系統(tǒng)可以包括256個子信道，每個信道的帶寬可以在4.3125KHZ～34.5KHZ的范圍內(nèi)變化。當(dāng)然，實(shí)際范圍可以根據(jù)特定系統(tǒng)的需求作大范圍的變化。在一個這樣的結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)可以初始設(shè)置在子信道帶寬小的情況下。然后，當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷增加，子信道帶寬可以按照要求逐漸調(diào)節(jié)，去處理增加的數(shù)據(jù)傳輸需求。一般來講，帶寬增加的步驟只是不不經(jīng)常地進(jìn)行，并被認(rèn)作是系統(tǒng)升級。在另一個實(shí)施方案中，帶寬可以動態(tài)地增加或減小，來滿足系統(tǒng)當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?br> 雖然這里只描述了本發(fā)明的幾個實(shí)施方案，應(yīng)該知道，在不離開發(fā)明的思想和范圍的情況下，本發(fā)明還可以用其它的特定形式來實(shí)現(xiàn)。特別是，本發(fā)明按照與建議的ATIS北美不對稱數(shù)字用戶線標(biāo)準(zhǔn)兼容的實(shí)施方案來描述、當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)看到，發(fā)明對無論是對稱還是不對稱的離散多音頻傳輸結(jié)構(gòu)是同樣可用的。發(fā)明并不僅僅局限于具有在所述實(shí)施方案中使用的特定子信道帶寬的傳輸結(jié)構(gòu)，它容易被應(yīng)用在很大范圍的傳輸結(jié)構(gòu)中。重點(diǎn)是數(shù)據(jù)可以被可靠地在電話線上，在信道頻率高于過去認(rèn)為的可傳輸頻率的子信道中傳輸。另外，根據(jù)本文，列舉的實(shí)例只是為了便于說明，并不是嚴(yán)格的，而且發(fā)明也并不局限于這里的具體描述，而是可以在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)作更改。
權(quán)利要求
1.一種離散多音頻發(fā)射器，它適用于通過雙絞通信線在多個具有不同頻率的子載波上發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所述發(fā)射器包括一個編碼器，用于對數(shù)字信息進(jìn)行編碼，所述編碼器能夠以超過6Mb/秒的速度對數(shù)字信息編碼；一個調(diào)制器，用于將編碼后的數(shù)字信息以離散多音頻信號的形式調(diào)制到多個子載波上，每個子載波與相應(yīng)的音頻和子信道相對應(yīng)，其中，對離散多音頻編碼信號可用的子載波具有至少1.6MHZ的合成帶寬，并且，其中，每個子信道約有4.3125kHz的帶寬，所述調(diào)制被安排為考慮至少所述檢測的線路質(zhì)量參數(shù)和一個允許的功率屏蔽參數(shù)，其中，所述調(diào)制能夠在傳輸期間動態(tài)地改變所用的子信道和每個子信道上發(fā)送的數(shù)據(jù)量，以配合特定參數(shù)的實(shí)時改變；以及一個加法器，用于在所述離散多音頻信號被加到所述傳輸線之前將一個循環(huán)前綴加到該信號上。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射器，其特征在于，所述調(diào)制器能夠在512個獨(dú)立子信道上傳輸信息。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射器，其特征在于，所述發(fā)射器還可以用于一種標(biāo)準(zhǔn)模式，該模式利用了較低的256個子信道中的最多個信道，并且與ATIS北美非平衡數(shù)字用戶線路標(biāo)準(zhǔn)兼容。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射器，其特征在于，所述監(jiān)視器可以檢測明顯的線路噪聲和干擾，并且當(dāng)所述監(jiān)視器檢測道所述噪聲時，所述調(diào)制器被設(shè)置為以高于或低于最顯著的噪聲頻率的頻率發(fā)送所述編碼的數(shù)字信息，以實(shí)現(xiàn)所述編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以至少每秒6兆比特(6Mbps)的數(shù)據(jù)速率通過一個載波服務(wù)區(qū)域的發(fā)送。
5.一種通過潛在噪聲的通信線從一個信源發(fā)送數(shù)字信息的方法，該通信線可以是使用離散多音頻發(fā)送機(jī)制的雙絞通信線形式，該離散多音頻發(fā)送機(jī)制具有多個音頻，其中，所述數(shù)字信息被編碼并調(diào)制到多個子載波上，每個子載波對應(yīng)于一個相關(guān)的音頻，該方法包括以下步驟監(jiān)視通信線路，以確定至少一個指示多個子信道中的每個子信道的噪聲級別的線路質(zhì)量參數(shù)，所述子信道對應(yīng)于所述音頻中的相關(guān)的音頻；對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流進(jìn)行編碼；使用一個離散多音頻調(diào)制器，從所述編碼后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流形成一個離散多音頻編碼信號，其中，對所述離散多音頻編碼信號可用的子載波具有至少1.6MHZ的合成帶寬，并且，其中，每個子信道具有約4.3125kHz的帶寬，所述編碼和調(diào)制被安排為考慮所述檢測的線路質(zhì)量參數(shù)和一個允許的功率屏蔽參數(shù)，并且，其中，所述調(diào)制系統(tǒng)能夠在傳輸期間動態(tài)地改變所用的子信道和每個子信道上的數(shù)據(jù)傳輸率，以配合特定參數(shù)的實(shí)時改變；將一個循環(huán)前綴加到所述離散的多音頻編碼信號上；在所述通信線上將所述離散多音頻編碼信號及其循環(huán)前綴發(fā)送到一個遠(yuǎn)方位置；
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括在所述遠(yuǎn)方位置接收所述信號并對所述遠(yuǎn)方位置接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼的步驟。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，多達(dá)512個音頻可被用于實(shí)現(xiàn)至少約2.208MHZ帶寬的使用。
8.如權(quán)利要求5或7所述的方法，其特征在于，所述離散多音頻編碼以基本上符合ATIS非平衡數(shù)字用戶線路標(biāo)準(zhǔn)的方式完成，其中，高于標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定頻率的子信道的頻率依據(jù)子載波選擇規(guī)則和以類似于落在所述標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)的頻率的方式被處理。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，當(dāng)在所述監(jiān)視步驟中檢測出明顯的噪聲或干擾時，所述調(diào)制器被設(shè)置為以高于或低于最顯著的噪聲或干擾的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)編碼的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過一個載波服務(wù)區(qū)域的發(fā)送。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括在遠(yuǎn)方位置對第二組數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制、并且將所述第二組數(shù)據(jù)以第二離散多音頻信號的方式通過通信線發(fā)送回信源的步驟，該離散多音頻信號具有達(dá)64個獨(dú)立的音頻。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在所述第二組數(shù)據(jù)中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以至少每秒1.544兆比特的數(shù)據(jù)傳輸速率發(fā)送。
全文摘要
一種考慮了將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼并調(diào)制到總帶寬不低于1.6MHZ的離散多音頻信號上的傳輸機(jī)制。該調(diào)制系統(tǒng)在傳輸過程中動態(tài)地改變所用的子載波以及每一子載波傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量(215，217，219)。在一個實(shí)施方案中，多音頻編碼和調(diào)制遵循ATIS北美不對稱數(shù)字用戶線路標(biāo)準(zhǔn)。而且，可以使用子信道帶寬大于4.3125KHZ的另外的子信道(共512個)。在該系統(tǒng)中，那些高于標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定頻率的子信道依據(jù)子載波選擇標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)的同樣處理。該系統(tǒng)除了允許數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以10～50+MBPS的速率在雙絞線上傳輸2000米以上，還允許在具有明顯串音噪聲，如T1或E1(215，217，219)時，以6～55MBPS的速率傳輸1200米。
文檔編號H04L27/00GK1529492SQ20041003241
公開日2004年9月15日 申請日期1995年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月14日
發(fā)明者J·M·西奧菲, J M 西奧菲 申請人:阿瑪提通訊公司