專利名稱：在通訊網(wǎng)絡(luò)中用于自動(dòng)地匹配交換信號(hào)電平的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用于自動(dòng)地匹配各種設(shè)備之間，如連接在通信網(wǎng)絡(luò)中的電話，視頻電話(用于通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)傳輸話音與視頻的系統(tǒng))，傳真機(jī)或者計(jì)算機(jī)之間交換信號(hào)電平的方法。本發(fā)明還涉及到一種自動(dòng)匹配裝置。
本發(fā)明尤其是涉及到一種在電話網(wǎng)絡(luò)中用于自動(dòng)地匹配交換信號(hào)電平的方法。


圖1表示在一個(gè)已知的電話網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，將一個(gè)用戶連接到電話站4的用戶環(huán)路2的示意圖。該用戶通過(guò)一根由其阻抗值為ZL的傳輸線6發(fā)射一個(gè)信號(hào)IN1和接收一個(gè)信號(hào)OUT2。這個(gè)阻抗在用戶和電話站之間的信號(hào)交換上具有不利影響。
一種用于校正由模擬傳輸線導(dǎo)致的失真的解決辦法要點(diǎn)是測(cè)量經(jīng)過(guò)一個(gè)電感L1連接到傳輸線的負(fù)載7兩端之間的DC電壓Vdc，給出的電容C1，C2作用為低頻信號(hào)的濾波器而電感L1，L2濾除高頻信號(hào)。然后這個(gè)電壓Vdc，傳遞到計(jì)算模塊8，其根據(jù)該測(cè)量的結(jié)果確定ZL的值。該計(jì)算模塊還確定一個(gè)增益G1，該增益選定以致在節(jié)點(diǎn)VL2的IN1增益不依靠于ZL，確定一個(gè)G2，該增益選定以致在信號(hào)OUT2的IN2增益也不依靠于ZL，而確定的G3以致于抑制來(lái)自接收信號(hào)OUT2的發(fā)送信號(hào)IN2并且作用象一個(gè)回波消除器(G3沒(méi)有顯示在圖1中)。
這可以確定OUT2=IN12*[ZLZL+2R1]+IN2*[R1ZL+2R1]]]>G1=G2=ZL2R1+1]]>和G3=2*ZL+R1ZL+2R1]]>結(jié)果如下OUT1＝0.5*IN1和OUT2＝0.5*IN2這種解決辦法不適合補(bǔ)償由數(shù)字設(shè)備交換的信號(hào)，這種數(shù)字設(shè)備需要與用戶環(huán)路隔離，因此它不具有經(jīng)過(guò)一個(gè)直流電壓或電流的測(cè)量對(duì)傳輸線阻抗ZL的訪問(wèn)。
本發(fā)明的目的是減少傳輸線阻抗的影響，并且即使在上述的直接測(cè)量是不可能的情況下也要降低其影響。
這個(gè)目的是通過(guò)一種采用自動(dòng)地匹配在第一設(shè)備和通過(guò)傳輸線與所述第一設(shè)備通信的第二設(shè)備之間的交換信號(hào)電平的方法獲得的，其特征在于包括下列步驟；-將來(lái)自傳輸線的并且由第一設(shè)備(2)接收的信號(hào)數(shù)字化，-根據(jù)表示與傳輸線交換的信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，作出等于第一設(shè)備接收的信號(hào)與第一設(shè)備發(fā)射的信號(hào)(IN1)比率的傳輸函數(shù)的一估算，-每個(gè)交換信號(hào)(IN1，OUT2)分別由一個(gè)根據(jù)所述傳輸函數(shù)(K)的估算值確定的合適的增益(G1，G2)來(lái)相乘。
采用根據(jù)本發(fā)明的方法，不再需要確定補(bǔ)償所需的增益而測(cè)量DC電壓，因?yàn)槭褂玫慕鉀Q方法基本是數(shù)字的，這就是說(shuō)基于軟件的，因此能夠用來(lái)補(bǔ)償使用與用戶環(huán)路隔離的數(shù)字設(shè)備中交換信號(hào)的電平，這些設(shè)備如視頻電話機(jī)，傳真或者計(jì)算機(jī)。這種方法允許動(dòng)態(tài)地工作在全雙工方式，這種方式不依賴于溫度的變化，只要至少有一個(gè)信號(hào)從已經(jīng)設(shè)置的設(shè)備發(fā)送出，以便確定該傳輸線的初始特性。
這可以有利于數(shù)值的估算而使其能夠估算出采用軟件計(jì)算方法得出的傳輸函數(shù)(K)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，這種計(jì)算方法執(zhí)行一種識(shí)別算法。
更可取的是，該識(shí)別算法是LMS(最小均方值)，RLS(遞歸最小二乘)或者卡爾曼類型的。
本發(fā)明還涉及到一個(gè)用于自動(dòng)地匹配第一設(shè)備(3)與一個(gè)經(jīng)過(guò)傳輸線通信的第二設(shè)備之間的交換信號(hào)的電平，其特點(diǎn)在于具有-一個(gè)能夠?qū)⑦M(jìn)入第一設(shè)備的信號(hào)數(shù)字化的模擬/數(shù)字變換器，
-一個(gè)能夠變換由第一設(shè)備發(fā)射的信號(hào)的數(shù)字/模擬變換器，-一個(gè)計(jì)算模塊，其用于估算進(jìn)入信號(hào)與第一設(shè)備發(fā)送信號(hào)的比率，以及用于確定為匹配由第一設(shè)備發(fā)射的和接收的信號(hào)電平所需要的增益，所述增益取決于該所述比率。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該數(shù)字計(jì)算模塊有一個(gè)用來(lái)識(shí)別與計(jì)算模塊有關(guān)的傳輸函數(shù)的單元，該模塊將提供用于匹配用戶發(fā)送信號(hào)電平的第一增益給第一放大裝置，以及將提供用于匹配該用戶接收信號(hào)電平的第二增益給第二放大裝置。
該計(jì)算模塊最好是一個(gè)執(zhí)行識(shí)別算法的DSP(數(shù)字信號(hào)處理)電路。
通過(guò)下面非限定例子以及參考附圖所作出的描述，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，附圖包括圖1示意地表示的已經(jīng)描述的在已有技術(shù)的電話網(wǎng)絡(luò)中的用戶環(huán)路結(jié)構(gòu)，圖2示意地表示在電話網(wǎng)絡(luò)中具有根據(jù)本發(fā)明的用于自動(dòng)地匹配交換信號(hào)的電平的裝置的用戶環(huán)路；圖3示意地表示與圖2相類似的實(shí)現(xiàn)回波消除的一用戶環(huán)路。
圖2示意地說(shuō)明一個(gè)用戶的設(shè)備3與電話站4之間經(jīng)過(guò)由其阻抗ZL表示的傳輸線6的一鏈路鏈接。該用戶發(fā)射一個(gè)信號(hào)IN1和接收一信號(hào)OUT2，而電話站4發(fā)射一個(gè)信號(hào)IN2和接收一個(gè)信號(hào)OUT1。
為了避免由于傳輸線6阻抗引起的信號(hào)IN1與OUT2受到的衰減，以及為了保持在節(jié)點(diǎn)VL2對(duì)信號(hào)IN1的傳輸函數(shù)，以及與線阻抗無(wú)關(guān)的信號(hào)OUT2的傳輸函數(shù)，根據(jù)本發(fā)明該方法包括一個(gè)數(shù)字化進(jìn)入所述設(shè)備的信號(hào)的步驟，一個(gè)估算作為交換信號(hào)OUT2和IN1的函數(shù)的傳輸函數(shù)K的步驟，然后是用一個(gè)基于前面確定的傳輸函數(shù)K值而確定合適的增益乘以每個(gè)信號(hào)的步驟。
當(dāng)信號(hào)IN1被發(fā)送時(shí)，在用戶環(huán)路的輸出端檢測(cè)的信號(hào)OUT2被加到數(shù)字化所述信號(hào)OUT2的模擬/數(shù)字變換器44。
傳輸函數(shù)K的估算是通過(guò)一個(gè)識(shí)別的算法數(shù)字地實(shí)現(xiàn)，該算法是基于如，最小二乘法，RLS(遞歸最小二乘法)算法或者替代的卡爾曼算法的。該算法具有計(jì)算傳輸函數(shù)K的特性參數(shù)的功能，其可以是特殊的矩陣(hi)1≤i≤n或者多項(xiàng)式(ZL-i)1≤i≤n。
在本實(shí)施例中，該計(jì)算在于首先確定該比率OUT2IN1=K(ZL)+ϵ]]>其中K(ZL)=ZL2·(ZL+2·R1)]]>在本實(shí)施例中使用假設(shè)是常數(shù)的阻抗ZL是真的。對(duì)于短路線ZL＝0源阻抗等于傳輸線的輸入阻抗，而該線的輸入阻抗取決于特性阻抗ZC和負(fù)載阻抗ZR；在此時(shí)，ZR等于源極阻抗R1。為了簡(jiǎn)化，設(shè)定條件ZL＝ZC。
在此計(jì)算之后的一個(gè)步驟在于確定對(duì)于該發(fā)送信號(hào)，確定第一增益G1(ZL)=ZL2R1+1=11-2K(ZL)]]>而對(duì)于接收信號(hào)，確定第二增益G2(ZL)=11-2K(ZL)]]>大家可以看出對(duì)于這些增益值，傳輸線末端的電壓OUT2等于電壓VL2(除了IN1的回波之外)的一半。
圖2中裝置有一個(gè)為了估算傳輸線的阻抗和確定補(bǔ)償交換信號(hào)所需增益的數(shù)值計(jì)算模塊10。該數(shù)值計(jì)算模塊10有一個(gè)單元12用來(lái)識(shí)別與計(jì)算模塊14有關(guān)的傳輸函數(shù)K，該計(jì)算模塊是用來(lái)為第一放大裝置16提供第一增益G1來(lái)補(bǔ)償用戶發(fā)送信號(hào)的衰減，以及為第二放大裝置18提供第二增益G2來(lái)補(bǔ)償用戶接收信號(hào)的衰減。
數(shù)值計(jì)算模塊10最好是一個(gè)使用上述識(shí)別算法之一的DSP(數(shù)字信號(hào)處理)電路。當(dāng)然也可以使用其它類型電路。
可以從圖2中看到，識(shí)別單元12的第一輸入端20連接到第一放大裝置16的輸出端21，而所述識(shí)別單元12的第二輸入端22連接到第二放大裝置18的第一輸入端23。識(shí)別單元12的輸出端24連接到計(jì)算模塊14的輸入端26。該計(jì)算模塊14的第一輸出端28連接到第一放大裝置16的第一輸入端30，而該計(jì)算模塊14的第二輸出端32連接到第二放大裝置18的第二輸入端34。數(shù)值計(jì)算模塊10的輸出端36連接到數(shù)字/模擬變換器40的一個(gè)輸入端38，而所述數(shù)值計(jì)算模塊10的輸入端42連接到模擬/數(shù)字變換器46的輸出端44。
在工作期間，識(shí)別單元12提供一個(gè)根據(jù)用戶發(fā)送與接收的信號(hào)數(shù)值計(jì)算的傳輸函數(shù)K的估算值給計(jì)算模塊14。這些信號(hào)分別提供給識(shí)別單元12的第一輸入端20和第二輸入端22。
計(jì)算模塊14為第一放大裝置16提供用來(lái)補(bǔ)償用戶發(fā)送信號(hào)衰減的第一增益G1，以及為第二放大裝置18提供用來(lái)補(bǔ)償用戶接收信號(hào)衰減的第二增益G2。
本發(fā)明的方法與裝置因此有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過(guò)傳輸線的交換信號(hào)電平的自動(dòng)匹配。此外，這個(gè)系統(tǒng)對(duì)于可能影響已有技術(shù)中使用的電壓測(cè)量(如圖1中跨越負(fù)載7兩端的)的溫度漂移不敏感。因此該方法與電話網(wǎng)絡(luò)的電源X中的變化無(wú)關(guān)。
傳輸函數(shù)K(ZL)的知識(shí)還可以用于檢測(cè)在傳輸線中本發(fā)明的裝置并行連接的存在。所述檢測(cè)方法包括觀測(cè)識(shí)別傳輸函數(shù)K的增益標(biāo)志的步驟。當(dāng)該標(biāo)志是負(fù)的時(shí)，那么就推導(dǎo)出第二裝置是與傳輸線并行連接。例如，在使用一個(gè)調(diào)制解調(diào)器和一個(gè)電話的情況中為了安全的原因，這個(gè)信息可以不受限制地使用。如果檢測(cè)是由調(diào)制解調(diào)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，則電話可以掛斷而釋放傳輸線。
圖3類似于圖2，相同的元件具有相同的編號(hào)。然而，回波消除裝置被進(jìn)一步引進(jìn)到該裝置中。實(shí)際上，這等效于使OUT2獨(dú)立于IN1。最后，第三增益G3依靠放大器49引進(jìn)到IN1。在按G2放大之前，所有的都是由減法器50從OU2減去而得到的。它還顯示出，為了消除回波必須是G3＝K(ZL)。
權(quán)利要求
1.一種采用自動(dòng)地匹配第一設(shè)備(3)與通過(guò)傳輸線(6)與所述第一設(shè)備通信(2)的第二設(shè)備(4)之間的交換信號(hào)電平的方法獲得的，其特點(diǎn)是它包括下列步驟；將來(lái)自傳輸線(6)的并且由第一設(shè)備(2)接收的信號(hào)(OUT2)數(shù)字化，根據(jù)表示與傳輸線(6)交換的信號(hào)(IN1，OUT2)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，作出等于第一設(shè)備接收的信號(hào)(OUT2)與第一設(shè)備發(fā)射的信號(hào)(IN1)比率的傳輸函數(shù)(K)的一估算，每個(gè)交換信號(hào)(IN1，OUT2)分別由一個(gè)根據(jù)所述傳輸函數(shù)(K)的估算值確定的合適的增益(G1，G2)來(lái)相乘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括下列步驟-作出以下面的方法定義的傳輸函數(shù)(K)的估算；OUT2IN1=K(ZL)+ϵ]]>其中K(ZL)=ZL2·(ZL+2R1)]]>以及ZL表示傳輸線(6)的阻抗，而R1表示傳輸線(6)的源阻抗，-進(jìn)行如下計(jì)算對(duì)于發(fā)送信號(hào)，第一增益G1G1(ZL)=11-2K(ZL)]]>而對(duì)于接收信號(hào)，第二增益G2G2(ZL)=11-2K(ZL)]]>。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于選定第一設(shè)備接收的信號(hào)(OUT2)的增益(G2)，以致使在第一設(shè)備接收的信號(hào)(OUT2)中的由第二設(shè)備發(fā)送信號(hào)的成分是與傳輸線的阻抗(ZL)無(wú)關(guān)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一個(gè)所述的方法，其特征在于選定由第一設(shè)備發(fā)射的信號(hào)(IN1)的增益(G1)，以致使在第二設(shè)備接收的信號(hào)(OUT2)中這個(gè)信號(hào)(IN1)的成分與傳輸線的阻抗(ZL)無(wú)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的一個(gè)所述的方法，其特征在于所述計(jì)算方法執(zhí)行一種識(shí)別算法。
6.用于自動(dòng)地匹配第一設(shè)備(3)與一個(gè)經(jīng)過(guò)傳輸線(6)通信的第二設(shè)備(4)之間交換的信號(hào)(IN1，OUT2)的電平的裝置，其特征在于其具有一個(gè)能夠數(shù)字化進(jìn)入第一設(shè)備(3)的信號(hào)(OUT2)的模擬/數(shù)字變換器(46)，一個(gè)能夠變換由第一設(shè)備發(fā)送的信號(hào)的數(shù)字/模擬變換器(40)，一個(gè)用于估算進(jìn)入信號(hào)(OUT2)與第一設(shè)備發(fā)送信號(hào)(IN1)的比率，以及確定為匹配由第一設(shè)備發(fā)射和接收的信號(hào)(IN1，OUT2)電平所需的增益(G1，G2)的計(jì)算模塊(10)，所述增益取決于該所述比率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述模塊(10)有一個(gè)用來(lái)識(shí)別與計(jì)算模塊(14)有關(guān)的傳輸函數(shù)(K)的單元(12)，該模塊用于提供匹配第一裝置發(fā)送的信號(hào)(IN1)電平的第一增益(G1)給第一放大裝置(16)，以及用于提供匹配該第一裝置接收的信號(hào)(OUT2)電平的第二增益(G2)給第二放大裝置(18)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7中任一個(gè)所述的方法，其特征在于計(jì)算模塊(10)由一個(gè)執(zhí)行識(shí)別算法的DSP電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述識(shí)別算法是LMS，RSL或者卡爾曼類型的。
10.一通信裝置(3)，其特征在于它有一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求6到9中任一項(xiàng)所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及到在電話網(wǎng)絡(luò)中,在一個(gè)第一設(shè)備和一個(gè)第二設(shè)備之間用于自動(dòng)地匹配交換信號(hào)電平的一種方法和一種裝置。根據(jù)本發(fā)明的方法包括下列步驟:將來(lái)自傳輸線(6)的并且由第一設(shè)備(2)接收的信號(hào)(OUT2)數(shù)字化,根據(jù)表示與傳輸線(6)交換的信號(hào)(IN1,OUT2)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),作出等于第一設(shè)備接收的信號(hào)(OUT2)與第一設(shè)備發(fā)射的信號(hào)(IN1)比率的傳輸函數(shù)(K)的一估算,每個(gè)交換信號(hào)(IN1,OUT2)分別由一個(gè)根據(jù)所述傳輸函數(shù)(K)的估算值確定的合適的增益(G1,G2)來(lái)相乘。尤其是對(duì)于連接到一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的電話、視頻電話、傳真機(jī)或者計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H04M3/40GK1248374SQ9880259
公開日2000年3月22日 申請(qǐng)日期1998年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月17日
發(fā)明者克里斯托夫·洛蘭 申請(qǐng)人:湯姆森多媒體公司