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Dokumentenidentifikation DE102005004370A1 10.08.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines über eine Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignals
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Stolle, Reinhald, Dr.-Ing., 85375 Neufahrn, DE
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Kraus & Weisert, 80539 München
DE-Anmeldedatum 31.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005004370
Offenlegungstag 10.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.08.2006
IPC-Hauptklasse H04B 1/66(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines über eine Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignals (s') aus einem Eingangssignal (s), beispielsweise ein xDSL-Signal, bereitgestellt, wobei eine Bandbreite des Eingangssignals (s) auf mehrere Frequenzbänder derart aufgeteilt wird, dass den einzelnen Frequenzbändern entsprechende Teilsignale erhalten werden, und wobei jedes Teilsignal separaten Leitungstreibern (1-3) zugeführt wird und wobei Ausgangssignale der einzelnen Leitungstreiber (1-3) zu dem über die Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignal (s') mit einem Kombinationsmittel (11), welches als Addierer ausgestaltet sein kann, kombiniert werden. Um das jeweils zugehörige Frequenzband aus dem Eingangssignal (s), welches mit einem D/A-Wandler (10) in ein Analogsignal transformiert sein kann, zu erhalten, können Filtermittel (4-6) eingesetzt sein.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines über eine Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignals, welches dabei mittels Leitungstreibern aufbereitet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren zur Erzeugung eines xDSL-Sendesignals („Digital Subscriber Line").

Die Entwicklung der DSL-Technik ist auf eine ständig steigende Signalbandbreite ausgerichtet. Beim VDSL2 („Very high-speed DSL") Standardisierungsprozess ist eine maximale Übertragungsbandbreite von 30MHz vorgesehen. Die Entwicklung analoger Frontends für solche Bandbreiten ist allgemein eine Herausforderung, da die Leistungsanforderungen für VDSL2 auf dem gleichen Modell des Leitungsrauschens von –140dBm/Hz beruhen, wie es bei schmaleren Bandbreiten, wie ADSL (1,1MHz), ADSL2+(2,2MHz), SHDSL (600kHz) („Symmetric High-Bitrate DSL") oder VDSL1 (12MHz), benutzt wird. Dabei stehen Leitungstreiber besonders im Vordergrund, welche unter anderem auch in der Kommunikationstechnik beispielsweise in xDSL-Transceivern, und dort insbesondere im analogen Frontend, eingesetzt werden.

Bei der Leitungstreiberentwicklung für eine breitbandige Anwendung, wie zum Beispiel für VDSL2, spielen die beiden Ziele, die Linearität und das so genannte PAR („Peak-to Average Ratio") bzw. den so genannten CF-Faktor („Crest Factor") zu verbessern, eine wesentliche Rolle. Die nichtlineare Schaltungstheorie zeigt, dass für ein nichtlineares Bauteil und bei gleicher spektraler Leistungsdichte (PSD, „Power Spectral Density") das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR, „Signal-to-Noise Ratio") aufgrund nichtlinearer Verzerrung bei steigender Signalbandbreite abnimmt. Das bedeutet, dass eine große Bandbreite und eine gute Linearität einen Zielkonflikt darstellen. Ein ähnliches Problem gestaltet sich bei der PAR-Eigenschaft eines Leitungstreibers. Die statistische Verteilung des Eingangsignals eines Leitungstreibers für DMT („Discrete Multi Tone") modulierte Signale, wie sie bei ADSL und VDSL2 vorliegen, genügt einer Gauss-Verteilung, weshalb das PAR für einen gegebenen Wahrscheinlichkeitsausschnitt konstant ist. Wenn die Bandbreite vergrößert wird, steigt auch die durchschnittliche Leistung an und führt damit auch zu einem höheren Signalspitzenlevel.

Aus dem Stand der Technik existieren verschiedene nachfolgend beschriebene Ansätze, welche aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und des Leistungsverbrauchs bisher auf der Verwendung eines Leitungstreibers je DSL-Kanal beruhen, um den Signalspitzenpegel zu reduzieren.

Ein erster Ansatz besteht darin, dass eine Speisespannung erhöht wird, was bei konstanter Übertragungsleistung an dem Leitungstreiber einen geringeren Ausgangsstrom nach sich zieht und infolgedessen zu einer geringeren Verzerrung führt. Aus der erhöhten Speisespannung resultiert unerwünscht allerdings als Nachteil ein erhöhtes PAR.

Ein zweiter Ansatz besteht darin, das sehr große Verstärkungs-Bandbreitenprodukt der CMOS-Technologie für die Leitungstreiber auszunutzen. Eine stärkere Verstärkerrückkopplung verbessert dabei das Linearitätsverhalten bei der Verstärkung.

Darüber hinaus beruhen andere bekannte Ansätze auf dem Einsatz von direkt von den Leitungstreibern gesteuerten analogen Filtern, insbesondere Bandpassfiltern, höherer Ordnung, um Aussenbandverzerrungen zu reduzieren. Trotz wesentlich verbesserter Leistungsmerkmale bestehen aber eine Reihe von wesentlichen Nachteilen. Beispielsweise wäre dazu für VDSL2 mit wenigstens drei Frequenzbändern je Up- und Downstream bei der Leitungstreiberentwicklung ein Filter der Ordnung zwanzig notwendig. Des Weiteren haben Filter höherer Ordnung eine nicht unerhebliche Durchlassdämpfung und nachteilige Induktivitäts- und Kapazitätstoleranzen, was zu einer Verschlechterung der Leistungsmerkmale führt. Filter höherer Ordnung verursachen auch eine größere Intersymbolinterferenz. Dabei sind auch höhere Kosten aufgrund der Stückliste (BOM, „Bill-Of-Material") zu verzeichnen. Allgemein zeichnen sich analoge Filter durch eine geringere Flexibilität aus, da sie im Gegensatz zu digitalen Filter nur sehr eingeschränkt programmierbar sind. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit VDSL2 sehr nachteilig, da hierbei eine große Anzahl verschiedener Frequenzbandpläne unterstützt werden muss. Des Weiteren muss das analoge Filter den gesamten Spannungsbereich des Leitungstreibers abdecken, wodurch sehr hohe Anforderungen an das Linearitätsverhalten gestellt sind. Dabei ist die Linearität der verwendeten Induktivitäten mit der Linearität des zur Ankopplung des jeweiligen Transceivers an die Übertragungsleitung verwendeten Leitungsübertragers vergleichbar.

Aus dem Stand der Technik sind zur Verringerung des PAR verschiedene Algorithmen, auch als PAR-Reduktionsalgorithmen (PARR) bezeichnet, bekannt, welche gewöhnlich mit folgenden Nachteilen verbunden sind. Beispielsweise ist durch eine Verringerung des PAR nur eine kleinere Signalbandbreite erreichbar, was zu Lasten von Korrektursignalen geht. Des Weiteren ist die Entwicklung von PARRs aufgrund der auf den Korrektursignalen beruhenden Störstrahlung bzw. der beschränkten spektralen Leistungsdichte (PSD) begrenzt. Als weiterer Nachteil ist eine erhöhte Komplexität digitaler Untersysteme hauptsächlich aufgrund einer großen Menge von Datenspeicher zu verzeichnen. Einige Algorithmen verursachen auch größere Signalschwingungen an fernen Enden, was an fernen Empfängern zu unerwünschten Störanteilen führen kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines über eine Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignals bereitzustellen, wobei insbesondere für breitbandige Sendesignale, wie zum Beispiel ein VDSL2-Signal, ein lineares Verstärkerverhalten und ein Nichtanstieg des PAR erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren wie in Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung wie in Anspruch 13 definiert und gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines über eine Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignals zur Verfügung. Erfindungsgemäß wird dabei eine Bandbreite eines Eingangssignals mittels Aufteilungsmittel auf mehrere Frequenzbänder derart aufgeteilt, dass den einzelnen Frequenzbändern zugeordnete Teilsignale erhalten werden, und jedes Teilsignal wird zu separaten Leitungstreibern zugeführt, welche jeweils in einem entsprechenden Leitungstreiberpfad angeordnet sind und jeweils einem der mehreren Frequenzbänder derart zugeordnet sind, dass jeweils einem der mehreren Leitungstreiber eines der Teilsignale zugeführt ist, und Ausgangssignale der einzelnen Leitungstreiber werden dabei zu dem über die Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignal mit Kombinationsmitteln kombiniert. Dadurch besteht für Schaltungen mit mindestens zwei Leitungstreiberpfaden der Vorteil, dass jeder Leitungstreiber nur einen Teil des Gesamtsignalstroms zu treiben hat, aber jedem die gesamte Signalspannungsschwingungsbreite und Signalbandbreite zur Verfügung steht. Da in den einzelnen Leitungstreiberpfaden durch die Aufteilungsmittel nur ein Teil des gesamten Frequenzbandes des Eingangssignals von den Leitungstreibern zu verarbeiten ist, führt dies zu einem besseren linearen Verstärkerverhalten bei einem gleichzeitigen Nichtansteigen des PAR, da der Signalspitzenpegel für jeden einzelnen Leitungstreiber reduziert werden kann.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Bandbreite des Eingangssignals mit den einzelnen Frequenzbändern zugeordneten Filtermitteln gefiltert, um die entsprechenden Teilsignale zu erhalten, und die Ausgangssignale der einzelnen Leitungstreiber werden vor dem Kombinieren zu dem Sendesignal durch die Kombinationsmittel nochmals mit den den entsprechenden Teilsignalen und Frequenzbändern zugeordneten weiteren Filtermitteln gefiltert. Indem die Anzahl von Frequenzbändern auf die das Frequenzband des Eingangssignals aufgeteilt wird beliebig ist, sowie die Breite der einzelnen Frequenzbänder beliebig sein kann, solange damit die gesamte Breite des Frequenzbandes des Eingangssignals abgedeckt wird, können die Leitungstreiber in den einzelnen Leitungstreiberpfaden auf das jeweilige eingeschränkte Frequenzband, auf eine beschränkte Signalspannungsschwingungshöhe und auf eine beschränkte Ausgangsleistung hin optimiert werden. Um einen glatten Frequenzübergang zwischen den Leitungstreibern auf unterster Filterordnung zu ermöglichen, muss der Betrag über die Summe über die Produkte aus der Übertragungsfunktion des Filtermittels und der Übertragungsfunktion des weiteren Filtermittels desselben Leitungstreiberpfades über alle Leitungstreiberpfade einen konstanten Wert, z.B. den Wert 1, ergeben.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird vor dem Filtern eine D/A-Wandlung durch ein D/A-Wandlermittel durchgeführt. Damit können mit der Erfindung auch digitale Sendesignale verarbeitet werden. Alternativ dazu können die D/A-Wandlermittel auch nach den Filtermitteln angeordnet sein.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Eingangssignal ein xDSL-Signal, wobei z.B. die VDSL2-Bandbreite von 30MHz beispielsweise auf drei Frequenzbänder derart aufgeteilt wird, dass der tiefbandigste Bereich bis 2,2MHz reicht; wofür bereits etablierte Leitungstreiber aus dem ADSL-Umfeld wiederverwendet werden können, der mittlere Frequenzbereich von 2,2MHz bis 17MHz und der hochbandigste von 17Mhz–30MHz reicht. Diese ungleichmäßige Frequenzbandaufteilung ist vorteilhaft, da gewöhnlich im Bereich von 1–2MHz eine deutlich höhere spektrale Übertragungsleistungsdichte als in den höheren Frequenzbereichen vorliegt, dafür aber der entsprechende Leitungstreiber ein vergleichsweise schmales Frequenzband zu verarbeiten hat. Da große Lücken zwischen den einzelnen Übertragungsbändern bei VDSL vorliegen, können die Selektivitätsanforderungen bei den Filtermitteln und weiteren Filtermitteln reduziert werden. Eine Abschätzung der Auswirkungen auf das Linearitätsverhalten ergibt eine Reduktion der spektralen Leistungsdichte des gesamten Störsignals um 10dB unter der Annahme einer flachen spektralen Leistungsdichte des Signals. Unter denselben Bedingungen mussten die Leitungstreiber um einen Faktor 4,8dB verminderte Spannungsspitzen verarbeiten.

In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Filtermittel durch Übertragermittel mit entsprechend angeordneten Kapazitäten realisiert sein, die zusammen mit den Streuinduktivitäten der Übertragermittel die gewünschte Filterfunktionalität erzielen. Da bei den gegenwärtigen Ansätzen in VDSL2 relative Bandbreiten von 10000 auftreten, werden leistungsfähige Breitbandleitungsübertrager benötigt.

Obwohl die Erfindung vorzugsweise auf xDSL-Signale, und hier insbesondere auf VDSL2-Signale anwendbar ist, kann die Erfindung im Prinzip auf jede Art von Signalen, welche mit Hilfe einer Leitungstreiberschaltung zur Übertragung über eine drahtlose oder drahtgebundene Übertragungsstrecke aufbereitet werden, angewendet werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zur Erzeugung eines über eine Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignals,

2 eine alternative Variante von 1, bei dem eine D/A-Wandlung nach dem Filtern eines Eingangssignals erfolgt,

3 eine mögliche Realisierung eines Leitungstreiberpfads, wie er auf 1 oder 2 angewendet werden kann,

4 eine mögliche Realisierung des Ausführungsbeispiels von 1 oder 2 mit zwei Leitungstreiberpfaden, wobei jeder ein unabhängiges Übertragermittel für das weitere Filtermittel besitzt,

5 eine mögliche Realisierung des Ausführungsbeispiels von 1 oder 2 mit drei Leitungstreiberpfaden, wobei jeder das unabhängige Übertragermittel für das weitere Filtermittel besitzt, und

6 Kurven einer gesamten spektralen Leistungsdichte eines Übertragungssignals sowie Verzerrungsstörpegel einerseits mit einem und andererseits mit drei Leitungstreiberpfaden.

Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel mit drei Leitungstreiberpfaden, in welchen jeweils ein Leitungstreiber 13 angeordnet ist, dargestellt. Ein xDSL-Eingangssignal s wird in einem D/A-Wandler 10 in ein analoges Signal transformiert, welches an einem Knoten 16 auf die drei Leitungstreiberpfade verzweigt wird. Ein Filtermittel 4 ist als Hochpass ausgeführt, wodurch der Leitungstreiber 1 nur die hochfrequenten Signalanteile des Eingangssignals s erhält, diese verstärkt und ausgangsseitig an ein weiteres Filtermittel 7, welches als weiterer Hochpass ausgestaltet ist, weiterleitet. Ein Filtermittel 5 ist als Bandpass ausgeführt, wodurch der Leitungstreiber 2 nur Signalanteile des Eingangssignals s aus einem nach oben und unten begrenzten Frequenzband erhält, diese verstärkt und ausgangsseitig an ein weiteres Filtermittel 8, welches als Bandpass ausgestaltet ist, weiterleitet. Ein Filtermittel 6 ist als Tiefpass ausgeführt, wodurch der Leitungstreiber 3 nur niederfrequente Signalanteile des Eingangssignals s erhält, diese verstärkt und ausgangsseitig an ein weiteres Filtermittel 9, welches als Tiefpass ausgestaltet ist, weiterleitet. Die gefilterten Signale aus den weiteren Filtermitteln 79 werden in einem Kombinationsmittel 11, welches als Addierer ausgeführt sein kann, zu einem Ausgangssignal s' kombiniert. Damit können als Leitungstreiber 13 auf die jeweiligen Frequenzbänder spezialisierte Treiberbausteine verwendet werden. Durch geschickte Aufteilung der Frequenzbänder kann beispielsweise bei einem VDSL-Eingangssignal s ein etablierter Leitungstreiberbaustein aus der ADSL-Technologie in dem tiefbandigen Leitungstreiberpfad für den Leitungstreiber 3 wiederverwendet werden, wenn dieser Pfad auf das Frequenzband 0Hz bis 2,2MHz dimensioniert wird. Die Durchlassbereiche des Filtermittels und des dazu korrespondierenden weiteren Filtermittels innerhalb eines jeden Leitungstreiberpfades sollten annähernd gleich sein, bzw. die Übertragungsfunktionen sollten einander entsprechen.

Die Funktionalitäten des D/A-Wandlers 10 sowie der Filtermittel 46 können in einer Einheit 12 mit Multiplexerfunktionalität und die Funktionalitäten des Kombinationsmittels 11 sowie der weiteren Filtermittel 79 in einer Einheit 13 mit Demultiplexerfunktionalität vereint sein.

In 2 wird eine alternative Variante zu dem Ausführungsbeispiel in 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Hierbei wird das xDSL-Eingangssignal s in einem Knoten 16 auf die drei Leitungstreiberpfade aufgeteilt. Mit dem als Hochpass ausgeführten Filtermittel 4 werden die hochfrequenten Signalanteile des Eingangssignals s herausgefiltert, welche dann einem D/A-Wandler 10a zur Umwandlung in ein Analogsignal zugeführt werden. Mit dem als Bandpass ausgeführten Filtermittel 5 werden Signalanteile des Eingangssignals s aus einem nach oben und unten begrenzten Frequenzband herausgefiltert, welche dann einem D/A-Wandler 10b zur Umwandlung in ein Analogsignal zugeführt werden. Mit dem als Tiefpass ausgeführten Filtermittel 6 werden die niederfrequenten Signalanteile des Eingangssignals s herausgefiltert, welche dann einem D/A-Wandler 10c zur Umwandlung in ein Analogsignal zugeführt werden. Die jeweiligen Analogsignale in den einzelnen Leitungstreiberpfaden werden den darin enthaltenen entsprechenden Leitungstreibern 13 zur Verstärkung zugeführt. Genauso wie in 1 dargestellt und beschrieben, werden die jeweiligen verstärkten Signale ausgangsseitig der Leitungstreiber jeweils mit den weiteren Filtermitteln 79 gefiltert, wobei mit dem Bezugszeichen 7 ein Hochpass, mit dem Bezugszeichen 8 einem Bandpass und mit dem Bezugszeichen 9 einem Tiefpass bezeichnet ist, und danach in dem Kombinationsmittel 11, welches als Addierer ausgeführt sein kann, zu einem Ausgangssignal s' kombiniert. Vorteilhaft diesem Ausführungsbeispiel ist, dass die Filtermittel 46 als digitale Filter ausgestaltet sein können, da die D/A-Wandlung erst nach dem Filtern durchgeführt wird. Durch die Verwendung digitaler Filter wird zusätzlich eine deutliche Kostenreduzierung im Vergleich zum Einsatz analoger Filter wie in 1 erzielt. Des Weiteren ist es damit möglich einen glatteren Frequenzübergang zwischen den Leitungstreibern auf unterster Filterordnung zu ermöglichen, da bei der Herstellung erreicht werden kann, dass der Betrag der Summe über die Produkte aus der Übertragungsfunktion des Filtermittels und der Übertragungsfunktion des weiteren Filtermittels desselben Leitungstreiberpfades über alle Leitungstreiberpfade eine geringere Abweichung zu einer frequenzunabhängigen Konstante aufweist.

In 3 ist eine mögliche Realisierung eines Leitungstreiberpfads dargestellt, wobei die weiteren Filtermittel im Wesentlichen durch Übertragermittel 14a und 14b realisiert sind. Der Ausgang des Leitungstreibers 1 ist über die zwei in Reihe geschalteten Übertragermittel 14a, 14b verbunden, wobei jeweils zwischen dem Leitungstreiber 1 und den beiden Übertragermitteln 14a, 14b primärseitig ohmsche Widerstände 17a, 17b vorzugsweise gleichen Wertes (bei einer symmetrischen Schaltungsauslegung) als Abschlusswiderstände in Reihe geschaltet sind. Zu dem Übertragermittel 14b ist eine Kapazität 16 parallel verschalten. Die beiden Übertragermittel 14a, 14b sind sekundärseitig parallel auf einen gemeinsamen Ausgang für das Ausgangssignal s' verschalten. Dem Übertragermittel 14a sind sekundärseitig jeweils eine Kapazität 15a, 15b gleichen Wertes in Reihe vor- und nachgeschaltet. Das Übertragermittel 14a bildet zusammen mit den Kapazitäten 15a, 15b ein Hochpassfiltermittel. Das Übertragermittel 14b bildet zusammen mit der Kapazität 16 ein Tiefpassfiltermittel. Ohne die an dem Übertragermittel 14a sekundärseitig angeordneten Kapazitäten 15a und 15b würde das Übertragermittel 14b in seinen Arbeitsfrequenzen verbunden werden. Ebenso würde sich das Übertragermittel 14a in seinen Arbeitsfrequenzen im Leerlauf befinden, wenn die Kapazität 16 primärseitig an dem Übertragermittel 14b nicht vorhanden wäre. Diese sogenannten Doppelübertrager („twin transformer") sind brauchbar, da diese mit derselben Toleranz für die Streuinduktivität und die Hauptinduktivität hergestellt werden können. Da bei den gegenwärtigen Ansätzen in VDSL2 relative Bandbreiten von 10000 auftreten, werden solche leistungsfähige Breitbandleitungsübertrager benötigt, wie ein derartiges prinzipielles Modell in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

In 4 ist eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels von 3 mit zwei Leitungstreiberpfaden dargestellt, wobei jeder Pfad mit dem eigenen Übertragermittel 14a bzw. 14b versehen ist. Nach dem Multiplexen 12 des xDSL-Eingangssignals s wird ein Teilsignal dem Leitungstreiber 1 des ersten Leitungstreiberpfades und ein zweites Teilsignal dem Leitungstreiber 2 des zweiten Leitungstreiberpfades zugeführt. Der erste Leitungstreiber 1 ist über das in Reihe geschaltete Übertragermittel 14a kurzgeschlossen, wobei zwischen dem Übertragermittel und dem Leitungstreiber 1 jeweils die ohmschen Widerstände 17a, 17b gleichen Wertes als Abschlusswiderstände vor- und nachgeschaltet sind. Entsprechend ist der zweite Leitungstreiber 2 über das in Reihe geschaltete Übertragermittel 14b kurzgeschlossen, wobei zwischen dem Übertragermittel 14b und dem Leitungstreiber 2 jeweils ohmsche Widerstände 17c, 17d vorzugsweise gleichen Wertes als Abschlusswiderstände vor- und nachgeschaltet sind und zu dem Übertragermittel 14b primärseitig eine Kapazität 16 parallel geschaltet ist. Die beiden Übertragermittel 14a bzw. 14b der beiden Leitungstreiberpfade sind sekundärseitig parallel auf den gemeinsamen Ausgang für das Ausgangssignal s' verschalten. Dabei sind jeweils sekundärseitig vor und nach den Übertragermitteln 14a bzw. 14b Kapazitäten 15a15d in Reihe geschaltet. Das Übertragermittel 14a bildet zusammen mit den Kapazitäten 15a, 15b das weitere Filtermittel, welches als Hochpass ausgestaltet ist, und das Übertragermittel 14b zusammen mit der Kapazität 16 das weitere Filtermittel, welches als Tiefpass ausgestaltet ist. Bei entsprechender Wahl der Werte der einzelnen Bauteile, können die Kapazitäten 15c, 15d entfallen, solange kein Splitter benutzt wird. Die Kapazität 16 kann bei ungekoppelten Übertragermitteleingängen auch entfallen, wenngleich es dadurch schwierig ist, die Gesamtausgangsimpedanz der Übertragermittelparallelschaltung 14a, 14b konstant zu halten.

In 5 ist eine Erweiterung der Realisierung des Ausführungsbeispiels von 4 mit drei Leitungstreiberpfaden dargestellt, wobei jeder Pfad mit einem eigenen Übertragermittel 14a, 14b bzw. 14c versehen ist. Nach dem Multiplexen 12 des xDSL-Eingangssignals s wird ein erstes Teilsignal dem Leitungstreiber 1 des ersten Leitungstreiberpfades, ein zweites Teilsignal dem Leitungstreiber 2 des zweiten Leitungstreiberpfades und ein drittes Teilsignal dem Leitungstreiber 3 des dritten Leitungstreiberpfades zugeführt. Der erste Leitungstreiber 1 ist über das in Reihe geschaltete Übertragermittel 14a verbunden, wobei zwischen dem Übertragermittel und dem Leitungstreiber 1 jeweils die ohmschen Widerstände 17a, 17b gleichen Wertes als Abschlusswiderstände vor- und nachgeschaltet sind. Entsprechend ist der zweite Leitungstreiber 2 über das in Reihe geschaltete Übertragermittel 14b kurzgeschlossen, wobei zwischen dem Übertragermittel 14b und dem Leitungstreiber 2 jeweils die ohmschen Widerstände 17c, 17d gleichen Wertes als Abschlusswiderstände vor- und nachgeschaltet sind und zu dem Übertragermittel 14b primärseitig eine Kapazität 16a parallel geschaltet ist. Auch der dritte Leitungstreiber 3 ist über das in Reihe geschaltete Übertragermittel 14c verbunden, wobei zwischen dem Übertragermittel 14c und dem Leitungstreiber 3 jeweils ohmsche Widerstände 17e, 17f gleichen Wertes als Abschlusswiderstände vor- und nachgeschaltet sind und zu dem Übertragermittel 14c primärseitig eine Kapazität 16b parallel geschaltet ist. Die drei Übertragermittel 14a, 14b bzw. 14c der drei Leitungstreiberpfade sind sekundärseitig parallel auf den gemeinsamen Ausgang für das Ausgangssignal s' verschalten. Dabei sind jeweils sekundärseitig vor und nach den Übertragermitteln 14a, 14b bzw. 14c Kapazitäten 15a15f in Reihe geschaltet. Das Übertragermittel 14a bildet zusammen mit den Kapazitäten 15a, 15b das weitere Filtermittel, welches als Hochpass ausgestaltet ist, das Übertragermittel 14b zusammen mit der Kapazität 16a und 15c, 15d das weitere Filtermittel, welches als Bandpass ausgestaltet ist, und das Übertragermittel 14c zusammen mit der Kapazität 16b das weitere Filtermittel, welches als Tiefpass ausgestaltet ist. Bei entsprechender Wahl der Werte der einzelnen Bauteile, können analog zu den Erläuterungen zu 4 die Kapazitäten 15e15f, sowie die Kapazitäten 16a, 16b entfallen.

In 6 ist zur Veranschaulichung des verbesserten Linearitätsverhaltens eines Verfahrens und einer Vorrichtung mit drei parallel geschalteten Leitungstreiberpfaden gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kurve einer gesamten spektralen Leistungsdichte 18 eines Übertragungssignals sowie Kurven von Verzerrungsstörpegeln 19 und 20 dargestellt. Wird ein Leitungstreiber einer gesamten zu übertragenden Bandbreite ausgesetzt, so führt dies zu einem beträchtlichen Aussenbandverzerrungsstörpegel, wie mit der Kurve 19 gekennzeichnet. Beim erfindungsgemäßen Einsatz von drei Leitungstreiberpfaden (vgl. z.B. 1), welche jeweils die Signalanteile eines Frequenzbandes 2123 verstärken, treten keine Aussenbandverzerrungsstörpegel auf. Zusätzlich werden damit auch die Innenbandverzerrungsstörpegel um 10 dB vermindert. Für dieses Verhalten gibt es zwei Gründe. Zum einen enthält jeder Leitungstreiberpfad nur einen Teil der Gesamtleistung, wodurch die nichtlineare Charakteristik weniger ausgeprägt ist. Zum anderen wird durch die Frequenzbandaufteilung in jedem einzelnen Filter die Aussenbandverzerrung vermindert, sodass (unter der Annahme von idealen Durchlass- und Sperrbereichen) an den Leitungstreiberausgängen überhaupt keine Aussenbandverzerrungen mehr vorliegen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Erzeugung eines über eine Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignals (s'), umfassend die Schritte

    Aufteilen einer Bandbreite eines Eingangssignals (s) auf mehrere Frequenzbänder derart, dass den einzelnen Frequenzbändern entsprechende Teilsignale erhalten werden, Zuführen jedes Teilsignals zu einem separaten Leitungstreiber (13), und

    Kombinieren von Ausgangssignalen der einzelnen Leitungstreiber (13) zu dem über die Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignal (s').
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite durch Filtern des Eingangssignals (s) bezogen auf das jeweilige Frequenzband aufgeteilt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal (s) zur Aufteilung der Bandbreite mit den einzelnen Frequenzbändern zugeordneten Filtermitteln (46) gefiltert wird, um die entsprechenden Teilsignale zu erhalten, und dass die Ausgangssignale der einzelnen Leitungstreiber (13) vor dem Kombinieren zu dem Sendesignal (s') nochmals mit den entsprechenden Teilsignalen und Frequenzbändern zugeordneten weiteren Filtermitteln (79) gefiltert werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Filtern des Eingangssignals (s) eine D/A-Wandlung (10) durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Filtern des Eingangssignals (s) eine D/A-Wandlung (10a, 10b, 10c) durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangssignal (s) auf mindestens zwei Frequenzbänder aufgeteilt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bandbreite des Eingangssignals (s) aus den einzelnen Frequenzbändern zusammensetzt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite im Wesentlichen gleichmäßig auf die einzelnen Frequenzbänder aufgeteilt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der Leitungstreiber durch Addition zu dem über die Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignal (s') kombiniert werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Erzeugung des Sendesignals (s') als ein xDSL-Signal durchführt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Erzeugung des Sendesignals (s') als ein VDSL2-Signal durchführt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6 oder 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Erzeugung des Sendesignals (s') als ein VDSL2-Signal durchführt, das Frequenzband in mindestens zwei Frequenzbänder unterteilt und das tiefbandigste der Bandbreite von ADSL entspricht.
  13. Vorrichtung zur Erzeugung eines über eine Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignals (s'),

    gekennzeichnet durch

    Aufteilungsmittel (46, 12) zum Aufteilen einer Bandbreite eines Eingangssignals (s) auf mehrere Frequenzbänder, um den einzelnen Frequenzbändern entsprechende Teilsignale zu erhalten,

    mehrere Leitungstreiber (13), welche jeweils in einem entsprechenden Leitungstreiberpfad angeordnet sind und jeweils einem der mehreren Frequenzbänder derart zugeordnet sind, dass jeweils einem der mehreren Leitungstreiber (13) eines der Teilsignale zugeführt ist, und

    Kombinationsmittel (11, 13) zum Kombinieren von Ausgangssignalen der einzelnen Leitungstreiber (13) zu dem über die Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignals (s').
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilungsmittel Filtermittel (46) zur Aufteilung der Bandbreite des Eingangssignals (s) auf die einzelnen Frequenzbänder umfassen.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch den einzelnen Frequenzbändern zugeordnete Filtermittel (46), welche das Eingangssignal (s) zur Aufteilung der Bandbreite filtern, um die entsprechenden Teilsignale zu erhalten, und den entsprechenden Teilsignalen und Frequenzbändern zugeordnete weitere Filtermittel (79), welche die Ausgangssignale der einzelnen Leitungstreiber (13) vor dem Kombinieren zu dem Sendesignal (s') nochmals filtern.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein D/A-Wandler (10) vor den Filtermitteln (46) angeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass D/A-Wandler (10a, 10b, 10c) nach den Filtermitteln (46) angeordnet sind.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13–17, gekennzeichnet durch mindestens zwei Leitungstreiberpfade.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13–18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationsmittel (11, 13) als Addierer der Ausgangssignale der Leitungstreiber (13) zu dem über die Übertragungsstrecke zu übertragenden Sendesignal (s') ausgestaltet sind.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13–19, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Summe der Übertragungsfunktionen der einzelnen Leitungstreiberpfade einer im Wesentlichen frequenzunabhängigen Konstante entspricht.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder nach Anspruch 15 und einem der Ansprüche 16–20, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermittel (49) Übertragermittel (14a14c) umfassen, welche derart verschaltet sind, dass eine dem jeweiligen Frequenzband zugeordnete Filterfunktion realisiert ist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung der jeweiligen Filterfunktion Kapazitäten (15a15f, 16) mit den Übertragermitteln (14a14c) entsprechend verschaltet sind.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13–22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung des Sendesignals (s') als ein xDSL-Signal ausgestaltet ist.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung des Sendesignals (s') als ein VDSL2-Signal ausgestaltet ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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