DE10236632A1

DE10236632A1 - Data transmission method for transmitting an analog data stream from a stream transmitter to a stream receiver uses discrete multi-tone symbols converted as analog-digital signals

Info

Publication number: DE10236632A1
Application number: DE2002136632
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dr. Sträußnigg
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-04

Abstract

Data to be transmitted (123) is entered into a data input device (201) on a data stream transmitter and then encoded in an encoder (202). Preserved encoded data blocks (125) are transformed into a multi-tone signal in an inverse transformer (203). A digital-analog converter (204) changes the multi-tone signal into an analog transmitter signal (211) transmitted via a transmission channel (102). An Independent claim is also included for a device for generating an analog transmitter signal so as to transmit an analog data stream from a stream transmitter to a stream receiver by means of discrete multi-tone symbols.

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Übertragen eines analogen Datenstroms ohne CrestfaktorerhöhungMethod and circuit arrangement to transfer an analog data stream without increasing the crest factor

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms von einem Datenstromsender zu einem Datenstromempfänger mittels diskreter Mehrfachtonsymbole, und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms, bei dem eine Erhöhung eines Crestfaktors des zu übertragenden analogen Sendersignals durch Maßnahmen im Datenstromsender vermieden wird.The present invention relates to generally a method of transmission an analog data stream from a data stream transmitter to a data stream receiver by means of discrete multi-tone symbols, and relates in particular to a method to transfer an analog data stream in which an increase in a crest factor of to be transferred analog transmitter signal through measures is avoided in the data stream transmitter.

Üblicherweise wird für eine asymmetrische Datenstromübertragung über gewöhnliche Telefonleitungen ein Mehrfachton-Verfahren (DMT, Discrete Multitone, diskrete Multitonmodulation) eingesetzt, wobei gewöhnliche Telefonleitungen in herkömmlicher als asymmetrische digitale Teilnehmerleitungen (ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line) ausgebildet sind.Usually is for an asymmetrical data stream transmission over ordinary Telephone lines a multi-tone process (DMT, Discrete Multitone, Discrete Multiton Modulation) used, being ordinary Telephone lines in conventional as asymmetrical digital subscriber lines (ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line) are trained.

Ein wesentlicher Vorteil von ADSL-Übertragungstechniken besteht darin, dass herkömmliche Kabelnetze für eine Übertragung verwendet werden können, wobei üblicherweise miteinander verdrillte Kupfer-Doppeladern eingesetzt werden.A major advantage of ADSL transmission technologies is that conventional Cable networks for a transfer can be used being usually twisted copper pairs are used.

Digitale Hochgeschwindigkeits-Teilnehmerleitungen nach dem Stand der Technik sind beispielsweise in der Publikation „High-speed digital subscriber lines, IEEE Journal Sel. Ar. In Comm., Vol. 9, No. 6, August 1991" beschrieben.Digital high-speed subscriber lines according to the state of the art, for example, in the publication “High-speed digital subscriber lines, IEEE Journal Sel. Ar. In Comm., Vol. 9, No. August 6, 1991 ".

Unter den Übertragungsverfahren mit einer hohen Datenrate auf der Basis von digitalen Teilnehmerleitungen (DSL = Digital Subscriber Line) sind mehrere VDSL- (Very High Data Rate DSL = hochdatenratige DSL-) -Anordnungen bekannt, wobei hierfür z.B. Verfahren wie CAP (Carrierless Amplitude/Phase), DWMT (Discrete Wavelet Multitone), SLC (Single Line Code) und DMT (Discrete Multitone) einsetzbar sind. Bei dem DMT-Verfahren wird das Sendesignal aus mehrfachen sinusförmigen bzw. kosinusförmigen Signalen bereitgestellt, wobei jedes einzelne sinusförmige bzw. kosinusförmige Signal sowohl in der Amplitude als auch in der Phase modulierbar ist. Die somit erhaltenen mehrfach modulierten Signale werden als quadraturamplitudenmodulierte Signale (QAM = Quadrature Amplitude Modulation) bereitgestellt.Among the transmission procedures with a high data rate based on digital subscriber lines (DSL = Digital Subscriber Line) are several VDSL (Very High Data) Rate DSL = high data rate DSL) arrangements known, e.g. method like CAP (Carrierless Amplitude / Phase), DWMT (Discrete Wavelet Multitone), SLC (Single Line Code) and DMT (Discrete Multitone) can be used. In the DMT process, the transmission signal is made up of multiple sinusoidal or cosine Signals provided, each individual sinusoidal or cosine Signal can be modulated both in amplitude and in phase is. The multiply modulated signals thus obtained are called Quadrature amplitude modulated signals (QAM = Quadrature Amplitude Modulation).

In herkömmlicher Weise transformiert eine Rücktransformationseinrichtung mittels einer inversen schnellen Fourier-Transformation (IFFT = Inverse Fast Fourier Transformation) die im Frequenzbereich vorliegenden Daten in den Zeitbereich, wobei aus N/2 komplexen Zahlen unmittelbar N Abastwerte eines Sendersignals erzeugt werden, wobei alle N Abtastwerte im Folgenden als ein diskretes Multitonsymbol (DMT-Symbol; DMT = Discrete Multitone) bezeichnet wird. Hierbei können die komplexen Zahlen als Amplitudenwerte von innerhalb eines Datenblocks auszusendenden Kosinus- und Sinusschwingungen (Realteil und Imaginärteil) bereitgestellt werden, wobei die Frequenzen gemäß der Beziehung: fi = i⋅1/T i = 1,2,.....N/2 äquidistant verteilt sind. Hierbei bezeichnet T eine Zeitdauer für eine Übertragung eines diskreten Mehrfachtonsymbols und N eine Anzahl von Abtastwerten für ein diskretes Mehrfachtonsymbol. Beispielsweise setzen herkömmliche ADSL-DMT-Verfahren in einem „Downstream"-Modus, d.h. bei einer Datenübertragung von mindestens einer Vermittlungsstelle zu mindestens einem Teilnehmer, 256 Töne ein, welche jeweils als Sinustöne in Betrag und Phase modulierbar sind. Die Grundfrequenz beträgt hierbei 4,3 kHz und der Frequenzabstand zwischen aufeinanderfolgenden Tönen beträgt ebenfalls 4,3 kHz. Somit wird ein Frequenzspektrum von 4,3 kHz (Grundfrequenz) bis (4,3 kHz + 256 × 4,3 kHz) = 1,1 MHz übertragen.In a conventional manner, a reverse transformation device transforms the data present in the frequency domain into the time domain by means of an inverse fast Fourier transformation (IFFT = Inverse Fast Fourier Transformation), N sample values of a transmitter signal being generated directly from N / 2 complex numbers, all N sample values in the Hereinafter referred to as a discrete multitone symbol (DMT symbol; DMT = Discrete Multitone). Here, the complex numbers can be provided as amplitude values of cosine and sine vibrations (real part and imaginary part) to be emitted within a data block, the frequencies according to the relationship: f i = i⋅1 / T i = 1.2, ..... N / 2 are distributed equidistantly. Here, T denotes a time period for a transmission of a discrete multi-tone symbol and N a number of samples for a discrete multi-tone symbol. For example, conventional ADSL-DMT methods use 256 tones in a "downstream" mode, ie for data transmission from at least one switching center to at least one subscriber, each of which can be modulated in terms of magnitude and phase as sine tones. 3 kHz and the frequency spacing between successive tones is also 4.3 kHz.Thus, a frequency spectrum from 4.3 kHz (fundamental frequency) to (4.3 kHz + 256 × 4.3 kHz) = 1.1 MHz is transmitted.

Jedes DMT-Symbol ist somit durch einen in Betrag und Phase modulierbaren Sinuston dargestellt, wobei üblicherweise pro Symbol maximal 15 Bit als komplexe Zahl dargestellt werden. Bei einer Übertragung eines derart ausgebildeten Mehrfachtonsignals tritt jedoch das Problem auf, dass durch den Übertragungskanal, der beispielsweise als eine verdrillte Kupfer-Doppeldrahtleitung ausgebildet sein kann, Einschwingvorgänge herbeigeführt werden, welche nach typischerweise M Abtastwerten abgeklungen sind.Every DMT symbol is thus through a sine tone that can be modulated in amount and phase is shown, usually A maximum of 15 bits per symbol can be represented as a complex number. With a transmission However, the problem arises with such a multi-tone signal on that through the transmission channel that For example, be formed as a twisted copper double wire line settling processes can be brought about, which have decayed after typically M samples.

In der Sendereinrichtung werden nach einer inversen schnellen Fourier-Transformation (IFFT = Inverse Fast Fourier Transformation) die letzten M Abtastwerte eines DMT-Symbols an einen Blockanfang angehängt, wobei die Beziehung gilt: M < N. Durch diese zyklische Erweiterung (zyklischer Präfix) kann dem Datenstromempfänger ein periodisches Signal vorgetäuscht werden, wenn der durch den Übertragungskanal verursachte Einschwingvorgang nach M Abtastwerten abgeklungen ist, wobei eine gegenseitige Störung unterschiedlicher DMT-Symbole, d.h. eine Intersymbolinterferenz (ISI) vermieden werden kann.In the transmitter facility are after an inverse fast Fourier transform (IFFT = inverse Fast Fourier Transformation) the last M samples of a DMT symbol appended to the beginning of a block, where the relationship holds: M <N. Through this cyclical extension (cyclic prefix) the data stream receiver can feigned periodic signal be when through the transmission channel The settling process caused has subsided after M samples, being a mutual interference different DMT symbols, i.e. an intersymbol interference (ISI) can be avoided.

Dadurch lässt sich in herkömmlichen Verfahren ein Entzerrungsaufwand in einer Entzerrungseinrichtung, welche in dem Datenstromempfänger angeordnet ist, beträchtlich verringern, da nach einer Demodulation des empfangenden analogen Datenstroms 101 im Datenstromempfänger nur eine einfache Korrektur mit dem inversen Frequenzgang des Übertragungskanals in der Korrektureinrichtung 112 vorgenommen werden muss.As a result, in conventional methods an equalization effort in an equalization device which is arranged in the data stream receiver can be considerably reduced, since after a demodulation on of the receiving analog data stream 101 in the data stream receiver only a simple correction with the inverse frequency response of the transmission channel in the correction device 112 must be made.

Unzweckmäßig bei herkömmlichen Verfahren ist, dass eine Korrektur erst bei einem Empfang vorgenommen werden kann und somit eine Erhöhung des Crestfaktors (d.h des Verhältnisses von Scheitelwert zu Effektivwert) nicht vermieden werden kann.Inappropriate with conventional The procedure is that a correction is only made when it is received can be and thus an increase the crest factor (i.e. the ratio from peak value to effective value) cannot be avoided.

Ein wesentlicher Nachteil einer Datenübertragung nach dem ADSL-Verfahren über Kupferleitungen, bei dem Mehrfachtonsig nale übertragen werden, besteht darin, dass lange Einschwingvorgänge auftreten. In herkömmlicher Weise wird daher der zyklische Präfix erweitert, um dem Datenstromempfänger ein periodisches Signal zu liefern. Im Verhältnis zu der DMT-Symbollänge N muss der zyklische Präfix jedoch klein gehalten werden, d.h. es muss die Beziehung gelten: M ≪ N, da andernfalls in nachteiliger Weise eine Reduzierung der Übertragungskapazität bzw. der Datenrate auftritt.A major disadvantage of data transmission using the ADSL method over copper lines, in which multi-tone signals are transmitted, is that long transient events occur. In a conventional manner, the cyclic prefix is therefore expanded to provide the data stream receiver with a periodic signal. In relation to the DMT symbol length N, however, the cyclic prefix must be kept small, ie the relationship must apply: M ≪ N, otherwise there is a disadvantageous reduction in the transmission capacity or the data rate.

Bei dem ADSL-Standard wird für eine Datenübertragung von einem Teilnehmer zu einer Vermittlung beispielsweise eine DMT-Symbollänge von N = 64 und ein Wert eines zyklischen Präfix von M = 4 bereitgestellt. Um einen Einschwingvorgang auf den zyklischen Präfix zu begrenzen, wird bei dem bekannten Verfahren in der Vorverarbeitungseinrichtung, die in dem Datenstromempfänger angeordnet ist, eine spezielle Entzerrungseinrichtung für den Zeitbereich (TDEQ = Time Domain Equalizer) in Form eines adaptiven Transversalfilters bereitgestellt, welches mit einer Abtastrate Fs arbeitet (beispielsweise 276 kHz in der Vermittlungsstelle bei ADSL).The ADSL standard is for data transmission from a subscriber to a switch, for example a DMT symbol length of N = 64 and a value of a cyclic prefix of M = 4 are provided. To limit a settling process to the cyclic prefix, at the known method in the preprocessing device, the in the data stream receiver is arranged, a special equalization device for the time domain (TDEQ = Time Domain Equalizer) in the form of an adaptive transversal filter provided, which works with a sampling rate Fs (for example 276 kHz in the exchange at ADSL).

Durch die notwendige Beschränkung der Länge des zyklischen Präfix auf beispielsweise M = 4, wie oben erwähnt, wird bei herkömmlichen Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms eine Übertragungsgüte in nachteiliger Weise verschlechtert, da auch bei einem Einsatz einer Entzerrungseinrichtung in dem Datenstromempfänger eine erhebliche Intersymbolinterferenz (ISI) vorhanden ist.By the necessary limitation of Length of cyclic prefix for example, M = 4, as mentioned above, is used in conventional Transfer procedure an analog data stream a transmission quality in disadvantage Way worsened because even when using an equalization device in the data stream receiver there is significant intersymbol interference (ISI).

In 3 ist eine herkömmliche Datenübertragungsvorrichtung zur Übertragung von Daten mittels diskreter Mehrfachtonsymbole blockbildmäßig dargestellt. Ein einer Dateneingabeeinrichtung 201 zugeführter Datenstrom enthält zu übertragende Daten 123, die in Blöcken zusammengefasst sind, wobei je nach Stu figkeit eine bestimmte Anzahl von zu übertragenden Bits einer komplexen Zahl zugeordnet wird. In einer Kodierungseinrichtung 202 erfolgt eine Kodierung entsprechend der gewählten Stufigkeit, wobei der kodierte Datenstrom schließlich einer Rücktransformationseinrichtung 203 zugeführt wird.In 3 a conventional data transmission device for transmitting data by means of discrete multi-tone symbols is shown in block diagram form. A data entry device 201 supplied data stream contains data to be transmitted 123 , which are combined in blocks, with a certain number of bits to be transmitted being assigned to a complex number, depending on the stage. In a coding device 202 coding is carried out in accordance with the selected stage, the coded data stream finally being a reverse transformation device 203 is fed.

Ein von der Rücktransformationseinrichtung 203 bereitgestelltes Mehrfachtonsignal 303 bildet schließlich einen digitalen Senderdatenstrom, der vom Frequenzbereich in den Zeitbereich transformiert worden ist. Das als digitaler Datenstrom ausgebildete Mehrfachtonsignal 303 wird schließlich in den Digital-Analog-Umsetzer 204 in einen analogen Datenstrom umgesetzt und einer Leitungstreibereinrichtung 304 zugeführt.One from the reverse transformation device 203 provided multi-tone signal 303 finally forms a digital transmitter data stream that has been transformed from the frequency domain into the time domain. The multi-tone signal designed as a digital data stream 303 will eventually be in the digital to analog converter 204 converted into an analog data stream and a line driver device 304 fed.

Die Leitungstreibereinrichtung 304 verstärkt bzw. treibt den zu übertragenden, analogen Datenstrom 101 in einen Übertragungskanal 102, dessen Übertragungsfunktion prinzipiell bekannt bzw. messbar ist. Im Übertragungskanal findet weiterhin eine Überlagerung des analogen Datenstroms 101 mit Rauschen statt, was in 3 durch eine Überlagerungseinrichtung 121 dargestellt ist. Der Überlagerungseinrichtung 121 wird der von dem Übertragungskanal übertragene Datenstrom und ein Rauschsignal 122 zugeführt, so dass schließlich ein mit Rauschen überlagerter analoger Datenstrom 101 erhalten wird. Empfangsseitig wird der analoge Datenstrom 101 einer Vorverarbeitungseinrichtung 301 zugeführt. Ein von der Vorverarbeitungseinrichtung 301 ausgegebener, vorverarbeiteter digitaler Datenstrom 302, der beispielsweise in der Vorverarbeitungseinrichtung 301 gefiltert worden ist, wird schließlich den Schaltungseinheiten des Datenstromempfängers 215 zugeführt. Zunächst wird der vorverarbeitete, digitale Datenstrom 302 einer Transformationseinrichtung 110 zugeführt.The line driver facility 304 amplifies or drives the analog data stream to be transmitted 101 into a transmission channel 102 , whose transfer function is known or measurable in principle. The analog data stream is still superimposed in the transmission channel 101 with noise instead of what's in 3 through an overlay 121 is shown. The overlay device 121 becomes the data stream transmitted by the transmission channel and a noise signal 122 supplied, so that finally an analog data stream superimposed with noise 101 is obtained. The analog data stream is received at the receiving end 101 a preprocessing device 301 fed. One from the preprocessing facility 301 output, preprocessed digital data stream 302 , for example in the preprocessing device 301 has finally been filtered, the circuit units of the data stream receiver 215 fed. First, the preprocessed digital data stream 302 a transformation device 110 fed.

Die Transformationseinrichtung 110 stellt eine Transformation des dezimierten entzerrten digitalen Datenstroms 109 in Transformationssignale 111a – 111n bereit, wobei n die maximale Anzahl, in diesem Beispiel 256, der in Betrag und Phase defi nierten Kosinus- bzw. Sinussignale darstellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Transformationseinrichtung 110 eine digitale Transformation von einem Signal, das im Zeitbereich digital vorliegt, in ein Signal, das im Frequenzbereich digital vorliegt, vornimmt, und damit die zu der Rücktransformation inverse Transformation bereitstellt.The transformation facility 110 represents a transformation of the decimated equalized digital data stream 109 into transformation signals 111 - 111n ready, where n is the maximum number, in this example 256 representing the cosine and sine signals defined in magnitude and phase. It should be noted that the transformation device 110 performs a digital transformation from a signal that is digital in the time domain to a signal that is digital in the frequency domain, and thus provides the inverse transformation to the reverse transformation.

Die Transformationssignale 111a – 111n entsprechen beispielsweise komplexen Zahlen für jeden der Mehrfachtöne, wobei eine Auswertung in Betrag und Phase bzw. in Realteil und Imaginärteil bereitgestellt wird. Weiterhin können die komplexen Zahlen als Amplituden von innerhalb eines Blocks auszusendenden Kosinus- (Realteil) und Sinusschwingungen (Imaginärteil) bereitgestellt werden, wobei die Frequenzen äquidistant gemäß der oben angegebenen Gleichung verteilt bereitgestellt sind, wobei die zu übertragenden Daten in Blöcken zusammengefasst sind.The transformation signals 111 - 111n correspond, for example, to complex numbers for each of the multiple tones, an evaluation in amount and phase or in real part and imaginary part being provided. Furthermore, the complex numbers can be provided as amplitudes of cosine (real part) and sine vibrations (imaginary part) to be emitted within a block, the frequencies being provided equidistantly distributed according to the equation given above, the data to be transmitted being combined in blocks.

Es sei darauf hingewiesen, dass mehr oder weniger als 256 unterschiedliche Töne als in Betrag und Phase definierte und modulierbare Kosinus- bzw. Sinussignalen übertragbar sind, wobei sich eine entsprechend unterschiedliche Anzahl von Transformationssignalen 111a – 111n ergibt. Hierbei wird das erste Transformationssignal als 111a und das letzte Transformationssignal als 111n bezeichnet. Vorzugsweise führt die Transformationseinrichtung 110 eine schnelle Fourier-Transformation (FFT = Fast Fourier Transformation) durch, um eine schnelle Transformation von dem Zeitbereich in den Frequenzbereich bereitzustellen.It should be noted that more or less than 256 different tones than in amount and Phase-defined and modulatable cosine or sine signals can be transmitted, with a correspondingly different number of transformation signals 111 - 111n results. Here, the first transformation signal as 111 and the last transformation signal as 111n designated. The transformation device preferably guides 110 performs a Fast Fourier Transform (FFT) to provide a fast transform from the time domain to the frequency domain.

In einer Korrektureinrichtung 112 werden die Transformationssignale 111a – 111n mit einer bekannten Korrekturfunktion gewichtet, die der Korrektureinrichtung 112 vorgegeben wird. Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, ist diese Korrekturfunktion, die der Korrektureinrichtung 112 vorgegeben wird, eine Inverse der Kanalübertragungsfunktion des Übertragungskanals. Auf diese Weise können Einflüsse des Übertragungska nals hinsichtlich Frequenzgang, Phase etc. kompensiert werden, so dass korrigierte Transformationssignale 113a – 113n an dem Ausgang der Korrektureinrichtung 112 erhalten werden. Die korrigierten Transformationssignale 113a – 113n werden anschließend einer Bestimmungseinrichtung 116 zugeführt, in welcher mindestens ein Betragssignal 114 und mindestens ein Phasensignal 115, bzw. ein Realteil und ein Imaginärteil eines korrigierten Transformationssignal 113a – 113n bestimmt wird.In a correction facility 112 become the transformation signals 111a - 111n weighted with a known correction function, that of the correction device 112 is specified. This correction function is preferably, but not exclusively, that of the correction device 112 is specified, an inverse of the channel transmission function of the transmission channel. In this way, influences of the transmission channel with regard to frequency response, phase etc. can be compensated for, so that corrected transformation signals 113a-113n at the output of the correction device 112 be preserved. The corrected transformation signals 113a-113n are then a determination device 116 fed in which at least one magnitude signal 114 and at least one phase signal 115 , or a real part and an imaginary part of a corrected transformation signal 113a-113n is determined.

Es sei darauf hingewiesen, dass die korrigierten Transformationssignale 113a – 113n sowohl im Zeitbereich mittels einer Entzerrungseinrichtung, d.h. einem sogenannten Zeitbereichsentzerrer (nicht gezeigt), als auch im Frequenzbereich mittels der beschriebenen Korrektureinrichtung 112 entzerrt werden können, wobei eine Zeitbereichsentzerrungseinrichtung eine Entzerrung im Zeitbereich bereitstellt, während die Korrektureinrichtung 112 eine Frequenzbereichsentzerrung bereitstellt.It should be noted that the corrected transformation signals 113a-113n both in the time domain using an equalization device, ie a so-called time domain equalizer (not shown), and in the frequency domain using the correction device described 112 can be equalized, wherein a time domain equalization device provides an equalization in the time domain, while the correction device 112 provides frequency domain equalization.

Die in der Bestimmungseinrichtung 116 bestimmten Betragssignale 114 und Phasensignale 115 werden anschließend dekodiert, indem die Betragssignale 114 und die Phasensignale 115 einer Dekodierungseinrichtung 115 zugeführt und in dieser verarbeitet werden. In der Dekodierungseinrichtung 117 wird eine Dekodierung entsprechend einer in dem Datenstromsender 214 durchgeführten Kodierung des Datenstroms bereitgestellt. Somit gibt die Dekodierungseinrichtung 117 einen dekodierten Datenstrom 118 aus, welcher schließlich einer Datenausgabeeinrichtung 119 zugeführt wird, und von dort ausgegeben und weiterverarbeitet werden kann.The one in the destination facility 116 certain amount signals 114 and phase signals 115 are then decoded by the amount signals 114 and the phase signals 115 a decoding device 115 fed and processed in this. In the decoder 117 decoding is performed according to one in the data stream transmitter 214 performed coding of the data stream provided. Thus the decoder gives 117 a decoded data stream 118 from which ultimately a data output device 119 is fed, and can be output and processed from there.

Ein wesentlicher Nachteil herkömmlicher Datenübertragungsvorrichtungen besteht darin, dass sich ein Crestfaktor an einem analogen Front-Ende (AFE = Analog Front End) erhöhen kann. Diese Erhöhung des Crestfaktors, d.h. des Verhältnisses aus Scheitelwert zu Effektivwert, ist äußerst unerwünscht, da ein hoher Crestfaktor insbesondere zu einer hohen Verlustleistung in analogen Schaltungseinheiten, beispielsweise in Leitungstreibern führt.A major disadvantage of conventional Data transmission devices is that there is a crest factor at an analog front end Increase (AFE = Analog Front End) can. This increase the crest factor, i.e. of the relationship from peak value to effective value, is extremely undesirable because of a high crest factor in particular to a high power loss in analog circuit units, leads, for example, in line drivers.

Ein weiterer Nachteil eines hohen Crestfaktors besteht in einer verringerten Datenrate.Another disadvantage of a high Crest factor is a reduced data rate.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Reduktion des Crestfaktors durch Maßnahmen in der Datenpumpe bereitzustellen. Hierbei wird in nachteiliger Weise ein Einfluss des analogen Front-Endes nicht berücksichtigt.It has already been suggested to provide a reduction in the crest factor through measures in the data pump. Here, an influence of the analog front end becomes disadvantageous not considered.

Bei der praktischen Anwendung von Datenübertragungssystemen unter Verwendung von Mehrfachtonsignalen gleichen sich Maßnahmen zur Crestfaktorverringerung in der Datenpumpe in nachteiliger Weise durch Vorgänge im analogen Front-End (AFE) wieder aus.In the practical application of Data transmission systems using multi-tone signals, measures are similar to reduce the crest factor in the data pump in a disadvantageous manner operations off in the analog front end (AFE).

Im ungünstigsten Fall kann der Crestfaktor durch Vorgänge im analogen Front-End (AFE) sogar wieder zunehmen, was durch Einschwingvorgänge unterschiedlicher digitaler und/oder analoger Filtervorrichtungen bedingt ist.In the worst case, the crest factor through operations even increase again in the analog front end (AFE), which is caused by transient changes digital and / or analog filter devices.

Eine Erhöhung eines Crestfaktors wird im Wesentlichen durch die folgenden Bedingungen herbeigeführt:

(i) Speicherinhalte von in einem Datenstromsender angeordneten Hochpass-, Tiefpass- und/oder Allpassfiltern sind im Allgemeinen nicht leer, so dass ein Abklingen der Speicherinhalte zu Einschwingvorgängen führt;
(ii) Speicherinhalten von Filtern sind zwar leer, es läuft jedoch ein periodisches Signal über den Filter; und/oder
(iii) das Datenübertragungssystem weist einen bestimmten Frequenzgang auf.

An increase in a crest factor is essentially brought about by the following conditions:

(i) Memory contents of high-pass, low-pass and / or all-pass filters arranged in a data stream transmitter are generally not empty, so that decay of the memory contents leads to settling processes;
(ii) Filter memory contents are empty, but a periodic signal passes over the filter; and or
(iii) the data transmission system has a specific frequency response.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Übertragen eines analogen Datenstroms von einem Datenstromsender zu einem Datenstromempfänger mittels diskreter Mehrfachtonsymbole bereitzustellen, bei dem eine Erhöhung des Crestfaktors bereits senderseitig vermieden wird.It is therefore an object of the present Invention, a method and an apparatus for transmission an analog data stream from a data stream transmitter to a data stream receiver by means of to provide discrete multi-tone symbols in which an increase in the Crest factor is already avoided on the transmitter side.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein im Patentanspruch 1 angegebenes Verfahren gelöst.This object is achieved according to the invention solved a method specified in claim 1.

Ferner wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.Furthermore, this task is performed by a Device with the features of claim 13 solved.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention result from the subclaims.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, einerseits die im Datenstromsender vorhandenen Speicher spezifisch vorgebbar vorzuladen und andererseits einen Frequenzgang des Datenübertragungspfades, zu kompensieren.An essential idea of the invention consists on the one hand of the memory available in the data stream transmitter specifically pre-assignable and on the other hand a frequency response the data transmission path, to compensate.

Erfindungsgemäß wird einer in dem Datenstromsender bereitgestellten Rücktransformationseinrichtung eine Kompensationseinrichtung vorgeschaltet, welche ein Vorverzerren von kodierten, der Rücktransformationseinrichtung zuzuführenden Datenblöcken bereitstellt.According to the invention, one is in the data stream transmitter provided reverse transformation device a compensation device connected upstream, which predistorts of coded, the reverse transformation device supplied data blocks provides.

Somit ist es ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass durch Kenntnis des Frequenzgangs des Datenübertragungspfades ein Signal, welches der Rücktransformationseinrichtung zugeführt wird, mit dem Inversen dieses Frequenzgangs beaufschlagt werden kann, so dass in einer effizienten Weise bereits im Sendeteil – d.h. im Datenstromsender des Übertragungssystems – eine Erhöhung des Crestfaktors effizient vermieden werden kann.So it is a major advantage of the present invention that by knowing the frequency response the data transmission path a signal which the reverse transformation device supplied will be applied with the inverse of this frequency response can, so that in an efficient way already in the transmission part - i.e. in the Data flow transmitter of the transmission system - an increase in Crest factor can be avoided efficiently.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Übertragen eines analogen Datenstroms von einem Datenstromsender zu einem Datenstromempfänger mittels diskreter Mehrfachtonsymbole weist im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:

a) Eingeben der zu übertragenden Daten in eine Dateneingabeeinrichtung des Datenstromsenders;
b) Kodieren der eingegebenen zu übertragenden Daten in einer Kodierungseinrichtung, um kodierte Datenblöcke zu erhalten;
c) Transformieren der kodierten Datenblöcke in ein Mehrfachtonsignal in einer Rücktransformationseinrichtung;
d) Umsetzen des Mehrfachtonsignals in ein analoges Sendersignal in einem Digital-Analog-Umsetzer; und
e) Senden des analogen Sendersignals über einen Übertragungskanal, wobei ein Frequenzgang des Übertragungskanals bzw. des Datenpfades des Datenübertragungssystems durch ein Vorverzerren der kodierten Datenblöcke in einer Kompensationseinrichtung durchgeführt wird, bevor die Datenblöcke in der Rücktransformationseinrichtung in das Mehrfachtonsignal transformiert werden.

The method according to the invention for transmitting an analog data stream from a data stream transmitter to a data stream receiver by means of discrete multi-tone symbols essentially has the following steps:

a) entering the data to be transmitted into a data input device of the data stream transmitter;
b) coding the input data to be transmitted in a coding device in order to obtain coded data blocks;
c) transforming the coded data blocks into a multi-tone signal in a reverse transformation device;
d) converting the multi-tone signal into an analog transmitter signal in a digital-to-analog converter; and
e) Sending the analog transmitter signal over a transmission channel, wherein a frequency response of the transmission channel or the data path of the data transmission system is carried out by pre-distorting the coded data blocks in a compensation device before the data blocks are transformed into the multiple-tone signal in the reverse transformation device.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines analogen Sendersignals, um einen analogen Datenstrom von einem Datenstromsender zu einem Datenstromempfänger mittels diskreter Mehrfachtonsymbole zu übertragen, weist ferner im Wesentlichen auf:

a) eine in dem Datenstromsender bereitgestellte Dateneingabeeinrichtung zur Eingabe von zu übertragenden Daten;
b) eine Kodierungseinrichtung zur Kodierung der zu übertragenden Daten in kodierte Datenblöcke;
c) eine Rücktransformationseinrichtung zur Transformation der kodierten Datenblöcke in ein Mehrfachtonsignal;
d) mindestens eine Filterungseinrichtung zur Filterung des von der Rücktransformationseinrichtung ausgegebenen Mehrfachtonsignals; und
e) einen Digital-Analog-Umsetzer zur Umsetzung des gefilterten Mehrfachtonsignals in das analoge Sendersignal, wobei die Vorrichtung weiter eine Kompensationseinrichtung zur Kompensation des Frequenzgangs des Übertragungskanals durch ein Vorverzerren der kodierten Datenblöcke vor einer Eingabe in die Rücktransformationseinrichtung aufweist.

The device according to the invention for generating an analog transmitter signal in order to transmit an analog data stream from a data stream transmitter to a data stream receiver by means of discrete multi-tone symbols also essentially has:

a) a data input device provided in the data stream transmitter for inputting data to be transmitted;
b) a coding device for coding the data to be transmitted into coded data blocks;
c) a reverse transformation device for transforming the coded data blocks into a multi-tone signal;
d) at least one filtering device for filtering the multiple-tone signal output by the reverse transformation device; and
e) a digital-to-analog converter for converting the filtered multiple-tone signal into the analog transmitter signal, the device further comprising a compensation device for compensating for the frequency response of the transmission channel by pre-distorting the coded data blocks before input into the reverse transformation device.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.There are advantageous ones in the subclaims Developments and improvements to the subject of Invention.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein Vorverzerren der kodierten Datenblöcke in der Kompensationseinrichtung durch eine Multiplikation der kodierten Datenblöcke bzw. des entsprechenden, der Rücktransformationseinrichtung zugeführten Signals mit dem inversen Frequenzgang des Übertragungskanals bereitgestellt.According to a preferred development In the present invention, predistorting the encoded data blocks in the Compensation device by multiplying the coded data blocks or the corresponding one, the reverse transformation device supplied Signal provided with the inverse frequency response of the transmission channel.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden Einschwingvorgänge in dem Datenstromsender vorgegeben, indem Speicher von mindestens einer in dem Datenstromsender bereitgestellten Filterungseinrichtung mit vorgebbaren Speicherwerten vorgeladen werden.According to another preferred Further development of the present invention are transient processes in the Data stream transmitter specified by memory of at least one filtering device provided in the data stream transmitter predefinable memory values can be preloaded.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung klingen Speicherinhalte der mindestens einen in dem Datenstromsender bereitgestellten Filterungseinrichtung entsprechend der rekursiven Komponenten der Filterungseinrichtung ab.According to yet another preferred one Further development of the present invention sound memory contents the at least one filtering device provided in the data stream transmitter according to the recursive components of the filtering device from.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein Vorladen von Speichern der mindestens einen in dem Datenstromsender bereitgestellten Filterungseinrichtung mit vorgebbaren Speicherwerten jeweils nach einer Übertragung eines diskreten Mehrfachtonsymbols durchgeführt.According to yet another preferred one A further development of the present invention is to preload memories the at least one filtering device provided in the data stream transmitter with predefinable memory values after each transmission a discrete multi-tone symbol.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden die Speicherwerte in einer Speicherwertbestimmungseinrichtunq in Abhängigkeit von einem Filteranfangswert bestimmt.According to yet another preferred one The storage values are a further development of the present invention in a storage value determination device depending determined by an initial filter value.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein Vorladen von Speichern der mindestens einen in dem Datenstromsender bereitgestellten Filterungseinrichtung mit vorgebbaren Speicherwerten synchronisiert zu einem in die Speicherwertbestimmungseinrichtung eingegebenen Rahmensynchronisationssignal des analogen Sendersignals durchgeführt.According to yet another preferred one A further development of the present invention is to preload memories the at least one filtering device provided in the data stream transmitter with predefinable memory values synchronized to one in the memory value determination device entered frame synchronization signal of the analog transmitter signal carried out.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird der Filteranfangswert aus einem bekannten, zu übertragenden Mehrfachtonsymbol berechnet, welches in vorteilhafter Weise als Ausgangssignal der Rücktransformationseinrichtung in dem Datenstromsender bereitgestellt wird.According to yet another preferred development of the present invention, the filter is turned on The starting value is calculated from a known multiple-tone symbol to be transmitted, which is advantageously provided as an output signal of the reverse transformation device in the data stream transmitter.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird ein Vorverzerren der kodierten Datenblöcke in der Kompensationseinrichtung durch eine Skalierung des Datenstromsenders implementiert. Dadurch wird zweckmäßigerweise eine Multiplikation der kodierten Datenblöcke mit dem inversen Frequenzgang des Übertragungskanals vermieden.According to yet another preferred one Further development of the present invention is a pre-distortion of the encoded data blocks in the compensation device by scaling the data stream transmitter implemented. This advantageously makes multiplication of the encoded data blocks avoided with the inverse frequency response of the transmission channel.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird die mindestens eine Filterungsein richtung als ein Hochpassfilter, ein Tiefpassfilter und/oder ein Allpassfilter bereitgestellt.According to yet another preferred one A further development of the present invention is the at least one Filtering device as a high pass filter, a low pass filter and / or an all-pass filter is provided.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird eine beliebige Kombination der Filterungseinrichtungen zum Filtern des dem Digital-Analog-Umsetzer zugeführten Mehrfachtonsignals bereitgestellt.According to yet another preferred one Further development of the present invention is any combination the filtering devices for filtering the multi-tone signal supplied to the digital-to-analog converter provided.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden die vorgebbaren Speicherwerte, die der mindestens einen Filterungseinrichtung zugeführt werden, in einer Speicherwertbestimmungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Rahmensynchronisationssignal und in Abhängigkeit von Filteranfangswerten bestimmt.According to yet another preferred one Further development of the present invention are the ones that can be predetermined Stored values which are fed to the at least one filtering device, in a storage value determination device depending from the frame synchronization signal and depending on the filter start values certainly.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die mindestens eine Filterungseinrichtung rekursive Komponenten auf, welche ein Abklingen von Speicherinhalten der mindestens einen Filterungseinrichtung bestimmen.According to yet another preferred one Further development of the present invention has the at least one Filtering device on recursive components that decay of memory contents of the at least one filtering device determine.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine Filterungseinrichtung vorzugsweise als ein Hochpassfilter, als ein Tiefpassfilter und/oder als ein Allpassfilter ausgebildet.According to yet another preferred one A further development of the present invention is the at least one Filtering device preferably as a high pass filter, as a Low pass filter and / or designed as an all pass filter.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist eine Speicherwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt, welche die vorgebbaren Speicherwerte, die der mindestens einen Filterungseinrichtung zugeführt werden, in Abhängigkeit von Filteranfangswerten erzeugt.According to yet another preferred one A further development of the present invention is a storage value determination device provided which the predeterminable storage values that the at least a filtering device are supplied, depending generated from initial filter values.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and in the description below explained in more detail.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

1 einen Datenstromsender eines Datenübertragungssystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a data stream transmitter of a data transmission system according to a preferred embodiment of the present invention;

2a ein Blockbild einer DMT- (DMT = Digital Multitone = digitaler Mehrfachton) Übertragungsstrecke mit Datenstromsender, Übertragungskanal und Datenstromempfänger; 2a a block diagram of a DMT (DMT = Digital Multitone = digital multiple tone) transmission path with data stream transmitter, transmission channel and data stream receiver;

2b einen schematischen Aufbau eines DMT-Symbols mit zyklischem Präfix; und 2 B a schematic structure of a DMT symbol with a cyclic prefix; and

3 eine herkömmliche Datenstromübertragungsvorrichtung. 3 a conventional data stream transmission device.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.In the figures denote the same The same or functionally identical components or steps.

2a zeigt ein prinzipielles Blockbild einer Anordnung zum Übertragen eines analogen Datenstroms nach dem DMT- (diskretes Multiton- bzw. Mehrfachton-) Verfahren, wobei ein Datenstromsender 214, ein Übertragungskanal 102 und ein Datenstromempfänger 215 veranschaulicht ist. 2a shows a basic block diagram of an arrangement for transmitting an analog data stream according to the DMT (discrete multitone or multiple tone) method, wherein a data stream transmitter 214 , a transmission channel 102 and a data stream receiver 215 is illustrated.

Der Datenstromsender 214 und der Datenstromempfänger 215 bestehen aus getrennt identifizierbaren Blöcken, welche im Folgenden kurz beschrieben werden. Eine Dateneingabeeinrichtung 201 dient zur Eingabe von zu übertragenden Daten, wobei die eingegebenen Daten an eine Kodierungseinrichtung 202 weitergegeben werden. In der Kodierungseinrichtung 202 wird der Datenstrom entsprechend einem herkömmlichen Verfahren dekodiert und einer Rücktransformation 203 zugeführt. Die Rücktransformationseinrichtung 203 stellt eine Transformation von den im Frequenzbereich vorliegenden Daten in Daten bereit, die im Zeitbereich vorliegen. Die Rücktransformationseinrichtung 203 kann beispielsweise durch eine Einrichtung bereitgestellt werden, in welcher eine inverse (schnelle) Fourier-Transformation (IFFT = Inverse Fast Fourier Transformation) durchgeführt wird.The data stream transmitter 214 and the data stream receiver 215 consist of separately identifiable blocks, which are briefly described below. A data entry device 201 is used to input data to be transmitted, the input data to a coding device 202 be passed on. In the coding device 202 the data stream is decoded according to a conventional method and a reverse transformation 203 fed. The reverse transformation device 203 provides a transformation from the data in the frequency domain to data in the time domain. The reverse transformation device 203 can be provided, for example, by a device in which an inverse (fast) Fourier transformation (IFFT = Inverse Fast Fourier Transformation) is carried out.

Es sei darauf hingewiesen, dass die in der Rücktransformationseinrichtung 203 durchgeführte Transformation von dem Frequenzbereich in den Zeitbereich eine zu derjenigen Transformation inverse Transformation darstellt, welche eine Transformationseinrichtung 110 in einem Datenstromempfänger ausführt, wie obenstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden wurde.It should be noted that in the reverse transformation device 203 carried out transformation from the frequency domain into the time domain represents a transformation inverse to that transformation which is a transformation device 110 in a data stream receiver as described above with reference to FIG 3 was described.

Schließlich erfolgt eine Umsetzung des von der Rücktransformationseinrichtung 203 ausgegebenen digitalen Datenstroms in einen analogen Datenstrom, d.h. ein analoges Sendersignal 211, mittels eines Digital-Analog-Umsetzers 204. Der nunmehr im Zeitbereich vorliegende, analoge Datenstrom wird einem Übertragungskanal 102 zugeführt, welcher die oben beschriebene Datenübertragung bereitstellt, wobei bei einer Übertragung eine Bandpass-, Hochpass- und/oder Tiefpass-Filterung sowie eine Beaufschlagung des analogen Datenstroms 101 mit Rauschen vorhanden sein kann. Der analoge Datenstrom 101 wird weiter den in dem Datenstromempfänger 215 angeordneten Analog-Digital-Umsetzer 104 zugeführt, welcher den empfangenen analogen Datenstrom 101 in einen digitalen Datenstrom 103 umsetzt, wobei der umgesetzte digitale Datenstrom 103 der Transformationseinrichtung 110 zugeführt wird.Finally, the reverse transformation device implements it 203 output digital data stream into an analog data stream, ie an analog transmitter signal 211 , using a digital-to-analog converter 204 , The analog data stream now present in the time domain becomes a transmission channel 102 fed, which provides the data transmission described above, with a transmission a bandpass, highpass and / or lowpass filtering and an application of the analog data stream 101 with noise may be present. The analog data stream 101 will continue the one in the Data stream receiver 215 arranged analog-to-digital converter 104 supplied, which the received analog data stream 101 into a digital data stream 103 converts, the converted digital data stream 103 the transformation device 110 is fed.

Nach einer zu der in der Transformationseinrichtung 203 inversen Transformation von dem Frequenzbereich in den Zeitbereich erfolgt nach einem Durchlaufen des transformierten Datenstroms durch eine Korrektureinrichtung (nicht gezeigt) und eine Bestimmungseinrichtung (nicht gezeigt) eine Dekodierung in der Dekodierungseinrichtung 117. Der dekodierte Datenstrom wird schließlich über die Datenausgabeeinrichtung 119 ausgegeben.After one to that in the transformation facility 203 Inverse transformation from the frequency domain into the time domain takes place after the transformed data stream has passed through a correction device (not shown) and a determination device (not shown) and decoding in the decoding device 117 , The decoded data stream is finally sent through the data output device 119 output.

In 2b ist ein Schema eines diskreten Mehrfachtonsymbols gezeigt, wobei der zu übertragende analoge Datenstrom als eine Sequenz von Mehrfachtonsymbolen bereitgestellt wird. Vor einer Weitergabe der in der Rücktransformationseinrichtung 203 transformierten Daten an den Digital-Analog-Umsetzer 204 werden die letzten M Abtastwerte eines Mehrfachtonsymbols an den Blockanfang nochmals angehängt, wodurch ein zyklischer Präfix definiert ist und wobei gilt: M < N In 2 B a schematic of a discrete multi-tone symbol is shown, the analog data stream to be transmitted being provided as a sequence of multi-tone symbols. Before passing on the in the reverse transformation device 203 transformed data to the digital-to-analog converter 204 the last M samples of a multi-tone symbol are appended to the beginning of the block, which defines a cyclic prefix and the following applies: M <N

Auf diese Weise kann einem Datenstromempfänger ein periodisches Signal vorgetäuscht werden, wenn der durch den Übertragungskanal verursachte Einschwingvorgang nach M Abtastwerten abgeklungen ist, d.h., es tritt keine Intersymbolinterferenz (ISI) auf.In this way a data stream receiver can feigned periodic signal be when through the transmission channel The settling process caused has subsided after M samples, i.e., no intersymbol interference (ISI) occurs.

Wie in 2b gezeigt, weist das ursprüngliche Mehrfachtonsymbol eine Länge von N Abtastwerten, beispielsweise N = 64 auf, während beispielsweise die letzten vier Werte als ein zyklischer Präfix 212 an den DMT-Symbolanfang 205 gesetzt werden, wobei gilt: M = 4. As in 2 B shown, the original multi-tone symbol has a length of N samples, for example N = 64, while for example the last four values as a cyclic prefix 212 at the beginning of the DMT symbol 205 are set, where: M = 4.

Die Gesamtlänge eines Mehrfachtonsymbols 208 beträgt nun mit den an den Symbolanfang 205 angehängten DMT-Symbolendwerten 213 M + N von dem Präfixanfang 207 bis zu dem DMT-Symbolende 206.The total length of a multi-tone symbol 208 is now at the beginning of the symbol 205 attached DMT symbol end values 213 M + N from the beginning of the prefix 207 up to the DMT symbol end 206 ,

Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der zyklisch den Symbolanfang 205 angehängten DMT-Symbolendwerte 213 möglichst gering gehalten werden muss, d.h. M ≪ N, um eine möglichst geringe Reduzierung der Übertragungskapazität und -güte zu erhalten.It should be noted that the number of times the symbol begins 205 attached DMT symbol end values 213 must be kept as low as possible, ie M ≪ N, in order to obtain the smallest possible reduction in the transmission capacity and quality.

In einem weiteren Beispiel besteht ein Mehrfachtonsymbol 208 aus 256 komplexen Zahlen, was bedeutet, dass 512 Zeitproben (Real- und Imaginärteil) als ein periodisches Signal übertragen werden müssen. In diesem Beispiel berechnet sich, wenn eine Anzahl von 32 DMT-Symbolendwerten 213 als zyklischer Präfix 212 an den Symbolanfang kopiert werden, eine Gesamtlänge der zu übertragenden Zeitprobe zu 544, was bei einer maximalen Tonfrequenz eines DMT-Signals von 2,208 MHz eine Abtastdauer T_A von 544 x 10^–6/2,208 Sekunden bzw. 0,25 ms ergibt, wobei sich die Symbolübertragungsfrequenz aus f_DMT = 1/T_A ≈ 4kHz berechnet.In another example, there is a multi-tone icon 208 out 256 complex numbers, which means that 512 time samples (real and imaginary part) must be transmitted as a periodic signal. This example calculates when a number of 32 DMT symbol end values 213 as a cyclic prefix 212 copied to the beginning of the symbol, a total length of the time sample to be transmitted 544 , which results in a sampling time T _A of 544 x 10 ^-6 / 2.208 seconds or 0.25 ms at a maximum audio frequency of a DMT signal of 2.208 MHz, the symbol transmission frequency being calculated from f _DMT = 1 / T _A ≈ 4 kHz.

1 zeigt einen Datenstromsender gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 shows a data stream transmitter according to a preferred embodiment of the present invention.

In dem in 1 gezeigten Blockbild werden zu übertragende Daten 123 in die Dateneingabeeinrichtung 201 eingegeben, in einer Kodierungseinrichtung 202 kodiert und zu kodierten Datenblöcken 125 zusammengefasst, wie bereits obenstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Bei dem bekannten Datenstromsender gemäß 3 werden die kodierten Datenblöcke 125 direkt der Rücktransformationseinrichtung 203 zugeführt, welche durch eine inverse Transformation über einen Frequenzbereich in einen Zeitbereich einen digitalen Datenstrom in Form von diskreten Mehrfachtonsymbolen (DMT-Symbolen) 208 bereitstellt.In the in 1 shown block diagram are data to be transferred 123 into the data entry device 201 entered in a coding device 202 encoded and to encoded data blocks 125 summarized as already above with reference to 3 described. According to the known data stream transmitter 3 become the encoded data blocks 125 directly the reverse transformation device 203 which, through an inverse transformation over a frequency range into a time range, supplies a digital data stream in the form of discrete multiple-tone symbols (DMT symbols) 208 provides.

Erfindungsgemäß ist, wie in 1 gezeigt, zwischen der Kodierungseinrichtung 202 und der Rücktransformationseinrichtung 203 eine Kompensationseinrichtung 202a angeordnet, welche für eine Beaufschlagung der kodierten Datenblöcke 125 mit einem inversen Frequenzgang des Übertragungskanals 102 sorgt. Durch diese Maßnahme wird der Frequenzgang des Übertragungskanals 102 kompensiert, wie untenstehend beschrieben werden wird.According to the invention, as in 1 shown between the encoder 202 and the reverse transformation device 203 a compensation device 202a arranged, which is for an application of the coded data blocks 125 with an inverse frequency response of the transmission channel 102 provides. This measure makes the frequency response of the transmission channel 102 compensated as will be described below.

Dies führt in vorteilhafter Weise dazu, dass eine Erhöhung des Crestfaktors (Verhältnis von Scheitelwert zu Effektivwert) des analogen Sendersignals 211 vermieden wird. Dadurch können in vorteilhafter Weise höhere Datenübertragungsraten und geringere Verlustleistungen verglichen mit Datenübertragungsverfahren nach dem Stand der Technik (3) erzielt werden.This advantageously leads to an increase in the crest factor (ratio of peak value to effective value) of the analog transmitter signal 211 is avoided. As a result, higher data transmission rates and lower power losses can advantageously be compared to data transmission methods according to the prior art ( 3 ) be achieved.

Zur Erläuterung der Funktionsweise der in der Kompensationseinrichtung 202a durchgeführten Frequenzgangkompensation wird ein lineares zeitinvariantes Abtastsystem durch eine Differenzengleichung beschrieben:

wobei u_k und y_k zeitdiskrete Abtastwerte sind und a_i und b_i reelle Koeffizienten darstellen. Unter Verwendung einer Z-Transforrnation kann die Differenzengleichung unter Berücksichtigung von Anfangsbedingungen gemäß der folgenden Gleichung (2) dem Frequenzbereich transformiert werden:

wobei y₀, y₁ • • • Y_{n – 1} Anfangsbedingungen sind und weiterhin gilt

To explain the operation of the in the compensation device 202a performed frequency response compensation, a linear time-invariant sampling system is described by a difference equation:

where u _k and y _{k are} discrete-time samples and a _i and b _{i represent} real coefficients. Under use In a Z transformation, the difference equation can be transformed into the frequency range taking into account initial conditions according to the following equation (2):

where y ₀ , y ₁ • • • Y _{n - 1 are} initial conditions and still apply

Unter Verwendung eines Polynoms A(z) gemäß folgender Gleichung (3) A(z) = an ⋅ zn + an – i ⋅ zn – 1 + ... + a1 ⋅ z + a0 (3) wird die obige Gleichung (2) in die folgende Gleichung (4) umgeschrieben:

wobei gilt Yk – z– 1 (Y(Z))= yk,u + yk.h (5) Using a polynomial A (z) according to the following equation (3) A (z) = a n ⋅ z n + a n - i ⋅ z n - 1 + ... + a 1 ⋅ z + a 0 (3) the above equation (2) is rewritten into the following equation (4):

where applies Y k - e.g. - 1 (Y (Z)) = y k, u + y kh (5)

Bei einem Vergleich der obigen Gleichungen (4) und (5) ist deutlich erkennbar, dass die Ausgangsgröße y eine additive Überlagerung einer homogenen Lösung (index h) und einer partikulären Lösung (index u) ist, wobei beide Lösungen ein identisches Nennerpolynom aufweisen.Comparing the above equations (4) and (5) it can be clearly seen that the output variable y is a additive overlay a homogeneous solution (index h) and a particulate solution (index u) is, both solutions have an identical denominator polynomial.

Für periodische Eingangsgrößen u_kp lässt sich obige Gleichung (5) weiter aufspalten, so dass untenstehende Gleichung (6) erhalten wird: yk = H(ejωT)uk,p + yk,ein + yk,h = Yk,p + yk,ein + yk.h (6). wobei H den diskreten Frequenzgang des Gesamtsystems darstellt. Hierbei ergibt sich die Ausgangsgröße für periodische Eingangsgrößen die Überlagerung von drei Beiträgen:

(i) Y_k,p als ein periodischer Anteil, der gemäß einem diskreten Frequenzgang gewichtet ist;
(ii) y_k,ein bezeichnet als Einschwinganteil, der durch eine periodische Eingangsgröße bedingt ist; und
(iii) y_k,h bezeichnet als ein Einschwinganteil, der durch die Anfangsbedingungen, die in etwa Null betragen, bedingt ist, wobei dies die homogene Lösung darstellt.

Equation (5) above can be split further for periodic input variables u _kp , so that equation (6) below is obtained: y k = H (e jωT ) u k, p + y no + y k, h = Y k, p + y no + y kh (6). where H represents the discrete frequency response of the overall system. The output variable for periodic input variables results from the superposition of three contributions:

(i) Y _{k, p} as a periodic component weighted according to a discrete frequency response;
(ii) y _k, referred to as the transient component, which is caused by a periodic input variable; and
(iii) y _{k, h} denotes a transient component which is due to the initial conditions, which are approximately zero, which represents the homogeneous solution.

Der DMT-Symboldatenstrom 208 wird über eine Extraktionseinrichtung 127 der ersten Filtereinrichtung 131 zugeführt. In der Extraktionseinrichtung 127 erfolgt eine Extraktion von Filteranfangswerten 126, wobei sich die Anzahl der extrahierten Filteranfangswerte n nach der Ordnung der ersten Filterungseinrichtung 131 und/oder der zweiten Filterungseinrichtung 132 richtet. Wird beispielsweise ein Filter zweiter Ordnung eingesetzt, so werden zwei Filteranfangswerte 126 in der Extraktionseinrichtung 127 extrahiert, wobei, wie bereits obenstehend ausgeführt, die ersten beiden Datenwerte eines Mehrfachtonsymbols einschließlich des zyklischen Präfix weitergeben werden.The DMT symbol data stream 208 is via an extraction device 127 the first filter device 131 fed. In the extraction facility 127 the filter initial values are extracted 126 , the number of extracted filter initial values n depending on the order of the first filtering device 131 and / or the second filtering device 132 directed. For example, if a second-order filter is used, two filter start values are used 126 in the extraction facility 127 extracted, whereby, as already explained above, the first two data values of a multi-tone symbol including the cyclic prefix are passed on.

Die Filteranfangswerte 126 werden der Speicherwertbestimmungseinrichtung 128 zugeführt, wobei die Speicherwertbestimmungseinrichtung 128 weiterhin ein Rahmensynchronisationssignal 129 zur Synchronisation bezüglich einer Übertragung des zu übertragenden analogen Datenstroms 101 in Form von Mehrfachtonsymbolen erhält.The initial filter values 126 the storage value determination device 128 supplied, the storage value determination device 128 still a frame synchronization signal 129 for synchronization with regard to a transmission of the analog data stream to be transmitted 101 in the form of multi-tone symbols.

Bei einer sequentiellen Übertragung der diskreten Mehrfachtonsymbole 208 können somit Einschwingvorgänge, welche dem beschriebenen Übertragungssystem inhärent sind, gezielt zur Verringerung des Crestfaktors eingesetzt werden, indem die mindestens eine erste und/oder mindestens eine zweite Filterungsvorrichtung 131 bzw. 132 mit den entsprechenden Speicherwerten 130a bzw. 130b vorgeladen wird. Die entsprechenden Speicherinhalte klingen dann gemäß den rekursiven Komponenten der jeweiligen Filterungseinrichtung ab, wodurch redundante Kompensationssignale zur Verringerung des Crestfaktors erzeugbar sind.With a sequential transmission of the discrete multi-tone symbols 208 settling processes which are inherent in the described transmission system can thus be used in a targeted manner to reduce the crest factor by the at least one first and / or at least one second filtering device 131 respectively. 132 with the corresponding storage values 130a respectively. 130b is preloaded. The corresponding memory contents then sound in accordance with the recursive components of the respective filtering device, whereby redundant compensation signals can be generated to reduce the crest factor.

Die entsprechenden Einschwingvorgänge werden somit in dem Datenstromsender 214 vorgegeben, nachdem Speicher mindestens einer in dem Datenstromsender 214 bereitgestellten Filterungseinrichtung 131 bzw. 132 mit den vorgebbaren Speicherwerten 130a bzw. 130b vorgeladen wurden. Die Speicherinhalte der mindestens einen in dem Datenstromsender 214 bereitgestellten Filterungseinrichtung 131 bzw. 132 können weiterhin entsprechend der rekursiven Komponenten der Filterungseinrichtung 131 bzw. 132 abklingen. Ein Vorladen von Speichern der mindestens einen in dem Datenstromsender 214 bereitgestellten Filterungseinrichtung 131 bzw. 132 mit vorgebbaren Speicherwerten 130a bzw. 130b wird beispielsweise jeweils nach einer Übertragung eines diskreten Mehrfachtonsymbols 208 durchgeführt.The corresponding transient processes are thus in the data stream transmitter 214 given after memory at least one in the data stream transmitter 214 provided filtering device 131 respectively. 132 with the specifiable storage values 130a respectively. 130b were summoned. The memory contents of the at least one in the data stream transmitter 214 provided filtering device 131 respectively. 132 can continue according to the recursive components of the filtering device 131 respectively. 132 subside. Precharging memories of the at least one in the stream transmitter 214 provided filtering device 131 respectively. 132 with specifiable storage values 130a respectively. 130b is, for example, after each transmission of a discrete multi-tone symbol 208 carried out.

Bezüglich der in 3 dargestellten, herkömmlichen Datenübertragungsvorrichtung wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.Regarding the in 3 shown, conventional data transmission device is referred to the introduction to the description.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention was described above on the basis of preferred exemplary embodiments, is it not limited to but on diverse Modifiable.

Auch ist die Erfindung nicht auf die genannten Anwendungsmöglichkeiten beschränkt.Nor is the invention based on the mentioned application possibilities limited.

101101: Analoger Datenstromanalog data stream
102102: Übertragungskanaltransmission channel
103103: Digitaler Datenstromdigital data stream
104104: Analog-Digital-UmsetzerAnalog-to-digital converter
105105: Entzerrungseinrichtungequalizer
106106: Entzerrter digitaler Datenstromequalized digital data stream
107107: Dezimationseinrichtungdecimation
108108: Abtastratesampling rate
109109: Dezimierter entzerrter digitaler Datenstromdecimated equalized digital data stream
110110: Transformationseinrichtungtransformation means
111a-111a-: Transformationssignaletransformation signals
111n111n
112112: Korrektureinrichtungcorrector
113a-113a-: Korrigierte Transformationssignalecorrected transformation signals
113n113n
114114: Betragssignalamount signal
115115: Phasensignalphase signal
116116: Bestimmungseinrichtungdeterminer
117117: Dekodierungseinrichtungdecoding means
118118: Dekodierter Datenstromdecoded data stream
119119: DatenausgabeeinrichtungData output means
120120: SymbolrateSymbol rate
121121: ÜberlagerungseinrichtungSuperposition device
122122: Rauschsignalnoise signal
123123: Zu übertragende DatenTo be transferred Data
125125: Kodierte Datenblöckecoded data blocks
126126: FilteranfangswertFilter initial value
127127: Extraktionseinrichtungextractor
128128: SpeicherwertbestimmungseinrichtungStored value determiner
129129: RahmensynchronisationssignalFrame synchronization signal
130a,130a,: Speicherwertememory values
130b130b
131,131: Erste FilterungseinrichtungFirst filtering device
131'131 '
132,132: Zweite FilterungseinrichtungSecond filtering device
132'132 '
201201: DateneingabeeinrichtungData input device
202202: Kodierungseinrichtungcoding means
202a202a: Kompensationseinrichtungcompensator
203203: RücktransformationseinrichtungTransform means
204204: Digital-Analog-UmsetzerDigital-to-analog converter
205205: DMT-SymbolanfangDMT symbol beginning
206206: DMT-SymbolendeDMT symbol end
207207: PräfixanfangPräfixanfang
208208: Diskretes Mehrfachtonsymbol („discrete multi tone",discreet Multi-tone symbol ("discrete multi tone ",
: DMT-Symbol)DMT symbol)
209,209: Gefiltertes diskretes Mehrfachton-Symbol (DMT-Symbol)filtered discrete multi-tone symbol (DMT symbol)
209'209 '
210210: Einschwingkompensiertes, diskretes Mehrfachton-SymbolEinschwingkompensiertes, discreet multi-tone icon
: (DMT-Symbol)(DMT symbol)
211211: Analoges Sendersignalanalog transmitter signal
212212: Präfixprefix
213213: DMT-SymbolendwerteDMT Symbolendwerte
214214: DatenstromsenderStream channels
215215: DatenstromempfängerData stream receiver
301301: Vorverarbeitungseinrichtungpreprocessing
302302: Vorverarbeiteter digitaler Datenstrompreprocessed digital data stream
303303: MehrfachtonsignalMehrfachtonsignal
304304: LeitungstreibereinrichtungLine driver device

Claims

Method for transmitting an analog data stream ( 101 ) from a data stream transmitter ( 214 ) to a data stream receiver ( 215 ) using discrete multi-tone symbols ( 208 ), with the steps: a) Entering the data to be transferred ( 123 ) into a data entry device ( 201 ) of the data stream transmitter ( 214 ); b) coding of the entered data to be transmitted ( 123 ) in a coding device ( 202 ) to encoded data blocks ( 125 ) to obtain; c) transforming the encoded data blocks ( 125 ) into a multi-tone signal ( 303 ) in a reverse transformation device ( 203 ); d) converting the multi-tone signal ( 303 ) into an analog transmitter signal ( 211 ) in a digital-to-analog converter ( 204 ); and e) sending the analog transmitter signal ( 211 ) via a transmission channel ( 102 ); characterized in that the method further comprises the step: f) compensating the frequency response of the transmission channel ( 102 ) by pre-distorting the coded data blocks ( 125 ) in a compensation device ( 202a ).

Method according to claim 1, characterized in that predistorting the coded data blocks ( 125 ) in the compensation device ( 202a ) by multiplying the coded data blocks ( 125 ) with the inverse frequency response of the transmission channel ( 102 ) provided.

A method according to claim 1, characterized in that transient processes in the data stream transmitter ( 214 ) are specified by storing at least one in the data stream transmitter ( 214 ) provided filtering device ( 131 . 132 ) with predefined storage values ( 130a . 130b ) can be preloaded.

Method according to claim 2, characterized in that memory contents of the at least one in the data stream transmitter ( 214 ) provided filtering device ( 131 . 132 ) according to the recursive components of the filtering device ( 131 . 132 ) subside.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that precharging memories of the at least one in the data stream transmitter ( 214 ) provided filtering device ( 131 . 132 ) with predefined storage values ( 130a . 130b ) after each transmission of a discrete multi-tone symbol ( 208 ) is carried out.

Method according to claims 3 and 5, characterized in that the stored values ( 130a . 130b ) in a storage value determination device ( 128 ) depending on a filter start value ( 126 ) can be determined.

Method according to claims 3, 5 and 6, characterized in that precharging memories of the at least one in the data stream transmitter ( 214 ) provided filtering device ( 131 . 132 ) with before specifiable storage values ( 130a . 130b ) synchronizes to a in the storage value determination device ( 128 ) entered frame synchronization signal ( 129 ) of the analog transmitter signal ( 211 ) is carried out.

A method according to claim 6, characterized in that the initial filter value ( 126 ) from a known multi-tone symbol to be transmitted ( 208 ) is calculated.

Method according to claim 1, characterized in that predistorting the coded data blocks ( 125 ) in the compensation device ( 202a ) by scaling the data stream transmitter ( 214 ) provided.

A method according to claim 3, characterized in that the at least one filtering device ( 131 . 132 ) is provided as a high pass filter, a low pass filter and / or an all pass filter.

A method according to claim 3, characterized in that any combination of the filtering devices ( 131 . 132 ) for filtering the digital-to-analog converter ( 204 ) supplied multi-tone signal ( 303 ) provided.

Method according to claim 3, characterized in that the specifiable storage values ( 130a . 130b ) that the at least one filtering device ( 131 . 132 ) are supplied in a storage value determination device ( 128 ) depending on the frame synchronization signal ( 129 ) and filter initial values ( 126 ) can be determined.

Device for generating an analog transmitter signal ( 211 ) to an analog data stream ( 101 ) from a data stream transmitter ( 214 ) to a data stream receiver ( 215 ) using discrete multi-tone symbols ( 208 ) with: a) one in the data stream transmitter ( 214 ) provided data entry device ( 201 ) for entering data to be transferred ( 123 ); b) a coding device ( 202 ) for coding the data to be transmitted ( 123 ) in coded data blocks ( 125 ); c) a reverse transformation device ( 203 ) to transform the coded data blocks ( 125 ) into a multi-tone signal ( 303 ); d) at least one filtering device ( 131 . 132 ) for filtering the from the reverse transformation device ( 203 ) output multiple tone signal ( 303 ); and e) a digital-to-analog converter ( 204 ) to implement the filtered multi-tone signal ( 303 ) into the analog transmitter signal ( 211 ); characterized in that the device further comprises: f) a compensation device ( 202a ) to compensate for the frequency response of the transmission channel ( 102 ) by pre-distorting the coded data blocks ( 125 ) before input into the reverse transformation device ( 203 ).

Device according to claim 13, characterized in that the at least one filtering device ( 131 . 132 ) has recursive components which cause the memory contents of the at least one filtering device to fade away ( 131 . 132 ) determine.

Device according to claim 14, characterized in that the at least one filtering device ( 131 . 132 ) is designed as a high pass filter.

Device according to claim 14, characterized in that the at least one filtering device ( 131 . 132 ) is designed as a low-pass filter.

Device according to claim 14, characterized in that the at least one filtering device ( 131 . 132 ) is designed as an all-pass filter.

Device according to claim 14, characterized in that a storage value determination device ( 128 ) is provided which contains the predefinable storage values ( 130a . 130b ) that the at least one filtering device ( 131 . 132 ) depending on the filter start values ( 126 ) generated.