Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur TiefpassfilterungMethod and device for low-pass filtering
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eineThe present invention relates to a method and a
Vorrichtung zur Tiefpassfilterung eines über eine Leitung ü- bertragenen Signals.Device for low-pass filtering a signal transmitted over a line.
Mit Hilfe einer Tiefpassfilterung können höherfrequente An- teile eines Signals gedämpft bzw. abgeblockt werden. Dies wird insbesondere in der Nachrichtentechnik verwendet, um ü- ber eine Leitung verschiedene Signale gleichzeitig übertragen zu können. Dabei werden verschiedene Signale in unterschiedlichen Frequenzbereichen übertragen, wobei die verschiedenen Signale alle sender- und empfangerseitig mit Filtern getrennt werden müssen.Low-pass filtering can be used to dampen or block higher-frequency components of a signal. This is used in particular in communications technology in order to be able to transmit different signals simultaneously via one line. Different signals are transmitted in different frequency ranges, the different signals all having to be separated on the transmitter and receiver side with filters.
Derzeit werden über Telekommunikationsnetzwerke verstärkt gleichzeitig Telefonsignale und Datensignale übertragen. Auf diese Weise ist es Endverbrauchern möglich, gleichzeitig zu telefonieren und beispielsweise mit dem Internet verbunden zu sein. Dabei wird beispielsweise beim xDSL-Standard (Digital Subscriber Line Standard) ein Ansatz verfolgt, bei dem die Telefonsignale wie im Stand der Technik seit langem bekannt analog übertragen werden und in einem höheren FrequenzbandAt present, telephone signals and data signals are increasingly being transmitted simultaneously via telecommunications networks. In this way, it is possible for end users to make calls at the same time and to be connected to the Internet, for example. In this case, for example, the xDSL standard (Digital Subscriber Line Standard) follows an approach in which the telephone signals, as has been known for a long time in the prior art, are transmitted analogously and in a higher frequency band
Datensignale übertragen werden. Die Telefonsignale müssen dazu auf ein bestimmtes Frequenzband begrenzt werden, damit sich die Telefonsignale und die Datensignale nicht gegenseitig stören. Umgekehrt müssen die Datensignale von den Ein- richtungen zur Übertrage der Telefonsignale ferngehalten werden, um in diesen keine Störungen zu verursachen. Ein Merkmal der herkömmlichen analogen Übertragung von Telefonsignalen ist, dass die Übertragungsleitung sehr niederohmig sein muss, da über die Leitung ein Strom fließt, der zum Betrieb der üb- liehen Telefongeräte verwendet wird.
Zur Trennung der Datensignale und der Telefonsignale sind bestimmte Filter bzw. Splitter bekannt, die die Datensignale in eine herkömmliche Telefonleitung einspeisen und auch wieder auskoppeln, wobei dafür gesorgt werden muss, dass die Datensignale nicht zu Einrichtungen zur Verarbeitung der Telefonsignale gelangen. Dies sind insbesondere auf der Teilnehmerseite ein Telefongerät und auf der Verteilerseite die Einrichtungen des Telefondienstanbieters zum Senden und Empfangen der Telefonsignale.Data signals are transmitted. The phone signals must be limited to a certain frequency band so that the phone signals and the data signals do not interfere with each other. Conversely, the data signals must be kept away from the devices for transmitting the telephone signals in order not to cause interference in them. A feature of the conventional analog transmission of telephone signals is that the transmission line must have a very low resistance, since a current flows through the line which is used to operate the conventional telephone devices. For the separation of the data signals and the telephone signals, certain filters or splitters are known which feed the data signals into a conventional telephone line and also couple them out again, whereby it must be ensured that the data signals do not reach devices for processing the telephone signals. These are, in particular, a telephone device on the subscriber side and the devices of the telephone service provider for transmitting and receiving the telephone signals on the distributor side.
Bekannterweise sind solche Splitter aus analogen Elementen aufgebaut. Sie bestehen entweder aus passiven Komponenten o- der beinhalten aktive Elemente wie Operationsverstärker. All diese Lösungen sind speziell auf die Impedanz der Telekommu- nikationsleitung sowie das zur Übertragung der Telefon- bzw. Datensignale verwendete Verfahren abgestimmt. Programmierungen können nur in beschränktem Ausmaß, z. B. durch die Verwendung von Relais, vorgenommen werden.As is known, such splitters are made up of analog elements. They either consist of passive components or contain active elements such as operational amplifiers. All of these solutions are specially tailored to the impedance of the telecommunications line and the method used to transmit the telephone and data signals. Programming can only be done to a limited extent, e.g. B. by using relays.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Tiefpassfilterung von über eine Telekommunikationsleitung übertragenen Signalen bereitzustellen, mit denen ein breiter Anwendungsbereich weitgehend unabhängig von Impedanzanforderungen der Telekommuni - kationsleitung sowie des zur Übertragung verwendeten Verfahrens erreicht werden kann.The present invention is based on the object of providing a method and a device for low-pass filtering of signals transmitted via a telecommunication line, with which a broad range of applications can be achieved largely independently of the impedance requirements of the telecommunication line and of the method used for the transmission.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1 and an apparatus having the features of claim 14. The subclaims each define preferred and advantageous embodiments of the present invention.
Erfindungsgemäß wird an der Telekommunikationsleitung, auf der das zu tiefpassfilternde Signal übertragen wird, ein Signal abgegriffen, diese hochpassgefiltert und invertiert über einen Transformator als Kompensationssignale wieder in die
Telekommunikationsleitung eingekoppelt. Durch die vorher erfolgte Invertierung wird das eingekoppelte Signal vom Originalsignal auf der Telekommunikationsleitung subtrahiert. Da die tieffrequenten Anteile des abgegriffenen Signals beim Hochpassfiltern entfernt wurden, erfolgt in diesem Frequenzband keine Änderung des Originalsignals auf der Telekommunikationsleitung. Die hochfrequenten Signalanteile heben sich jedoch durch diese Invertierung auf. Diese Art der Filterung besitzt insbesondere den Vorteil, dass die elektrischen Ei- genschaften der Telekommunikationsleitung nur durch den Transformator beeinflusst werden. Dadurch ist es möglich, durch die Verwendung eines Transformators mit geringen Windungszahlen bzw. einer geringen Induktivität die Impedanz der Telekommunikationsleitung nur sehr geringfügig zu verändern. Da nur invertierte höherfrequente Signalanteile über den Transformator eingekoppelt werden müssen, kann auch ein Transformator mit geringeren Windungszahlen verhindert werden. Dieses Verfahren bietet sich insbesondere bei sehr niederohmigen Telekommunikationsleitungen an. In diesem Fall kann ein Transformator mit einer ersten niederohmigen Wicklung verwendet werden, die in die Telekommunikationsleitung eingeschleift wird. Das invertierte Signal wird über eine mit der ersten Wicklung induktiv gekoppelte zweite Wicklung eingekoppelt . Durch den geringen Widerstand der ersten Wicklung wird die Impedanz der Telekommunikationsleitung nur sehr geringfügig bzw. nicht verändert, so dass diese Art der Tief- passfilterung auch in verschiedenen Ländern mit unterschiedlichen Impedanzanforderungen angewendet werden kann.According to the invention, a signal is tapped on the telecommunication line on which the low-pass filtering signal is transmitted, this is high-pass filtered and inverted as compensation signals via a transformer Telecommunications line coupled. Due to the previous inversion, the injected signal is subtracted from the original signal on the telecommunication line. Since the low-frequency components of the tapped signal were removed during high-pass filtering, there is no change in the original signal on the telecommunications line in this frequency band. However, the high-frequency signal components cancel each other out through this inversion. This type of filtering has the particular advantage that the electrical properties of the telecommunications line are only influenced by the transformer. This makes it possible to change the impedance of the telecommunication line only very slightly by using a transformer with a low number of turns or a low inductance. Since only inverted higher-frequency signal components have to be coupled in via the transformer, a transformer with fewer turns can also be prevented. This method is particularly suitable for very low-resistance telecommunication lines. In this case, a transformer with a first low-resistance winding can be used, which is looped into the telecommunications line. The inverted signal is coupled in via a second winding inductively coupled to the first winding. Due to the low resistance of the first winding, the impedance of the telecommunications line is changed only very slightly or not, so that this type of low-pass filtering can also be used in different countries with different impedance requirements.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich insbesondere zurThe method according to the invention is particularly suitable for
Anwendung bei Telekommunikationsleitungen an, über die der herkömmliche Telefondienst übertragen werden soll. In diesem Fall weist die Telekommunikationsleitung einen sehr geringen Widerstand auf, und fließt ein Strom, der von einem ange- schlossenen Telefon zu dessen Betrieb verwendet wird. Dieser Stromfluss verursacht bei herkömmlichen Filtern einen sehr
hohen Aufwand, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden wird.Application on telecommunications lines over which the conventional telephone service is to be transmitted. In this case, the telecommunication line has a very low resistance and flows a current that is used by a connected telephone to operate it. This current flow causes a lot with conventional filters high effort, which is avoided in the inventive method.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Tiefpassfilterung nur in der Übertragungsrichtung von der Abgreifstelle, an der die nach Hochpassfilterung und Invertierung eingekoppelten Signale abgegriffen werden, zu dem Transformator hin auftritt. In die andere Übertragungs- richtung ergibt sich eine andere Übertragungsfunktion.An essential feature of the present invention is that the low-pass filtering occurs only in the direction of transmission from the tapping point at which the signals coupled in after high-pass filtering and inversion are tapped to the transformer. A different transfer function results in the other transfer direction.
Um auch für die andere Übertragungsrichtung eine Tiefpassfil- terfunktion zu erzielen, kann auf der einer ersten Abgreifstelle gegenüberliegenden Seite des Transformators eine zweite Abgreifstelle vorgesehen sein, an der ebenfalls ein Signal abgegriffen, hochpassgefiltert und nach Invertierung mittels des Transformators in die Telekommunikationsleitung eingekoppelt wird. Auf diese Weise kann ein symmetrisches Filter erzielt werden, das in beide Übertragungsrichtungen Tiefpassfilterwirkung besitzt. Grundsätzlich können auch zwei ge- trennte Transformatoren verwendet werden, wobei die Einkoppe- lung der beiden Signale mittels eines einzigen Transformators einen geringeren Aufwand darstellt.In order to achieve a low-pass filter function for the other transmission direction as well, a second tapping point can be provided on the side of the transformer opposite a first tapping point, at which a signal is also tapped, high-pass filtered and, after inversion, coupled into the telecommunications line by means of the transformer. In this way, a symmetrical filter can be achieved which has a low-pass filter effect in both transmission directions. In principle, two separate transformers can also be used, with the coupling of the two signals using a single transformer representing less effort.
An den Abgreifstellen können die Signale über Kondensatoren oder einen Transformator abgegriffen werden. Zur Tiefpassfilterung bietet sich insbesondere ein digitales Filter an, da es besonders einfach programmiert und in seiner Filterwirkung verändert werden kann. In diesem Fall muss das Signal nach dem Abgreifen an der Abgreifstelle mit einem Analog/Digital - Wandler digitalisiert und dem digitalen Filter zugeführt werden. Am Ende der digitalen Signalverarbeitungskette, die auch die Invertierung umfassen kann, muss das Signal wieder mittels eines Digital/Analog-Wandlers in ein Analogsignal umgewandelt werden. Sämtliche digitalen Signalverarbeitungsvor- gänge können vorteilhafterweise in einem digitalen Signalprozessor ausgeführt werden. Im Falle eines zweiseitigen Filters mit zwei Abgreifstellen können die Filterfunktionen und gege-
benenfalls auch die Invertierungsfunktion für beide Signal - strecken von einem einzigen Prozessor durchgeführt werden. Zum Erfassen der an zwei Abgreifstellen abgegriffenen Signale können entweder zwei Analog/Digital -Wandler vorgesehen werden oder ein Analog/Digital -Wandler mit einem analogen Multiple- xer bzw. mit zwei Eingängen verwendet werden.At the tapping points, the signals can be tapped via capacitors or a transformer. A digital filter is particularly suitable for low-pass filtering, since it is particularly easy to program and its filtering effect can be changed. In this case, the signal must be digitized at the tap with an analog / digital converter and fed to the digital filter. At the end of the digital signal processing chain, which can also include inversion, the signal must be converted back into an analog signal by means of a digital / analog converter. All digital signal processing operations can advantageously be carried out in a digital signal processor. In the case of a two-sided filter with two tapping points, the filter functions and counter if necessary, the inversion function for both signal sections can also be carried out by a single processor. To acquire the signals tapped at two tapping points, either two analog / digital converters can be provided, or an analog / digital converter with an analog multiplexer or with two inputs can be used.
Das an einer Abgreifstelle abgegriffene Signal kann vorteilhafterweise auch dazu verwendet werden, um auf der Telekommu- nikationsleitung übertragene Daten zu gewinnen. Dazu kann das abgegriffene Signal demoduliert werden oder direkt einem Entscheider zugeführt werden, der die Daten aus dem Signal extrahiert .The signal tapped at a tap can advantageously also be used to obtain data transmitted on the telecommunications line. For this purpose, the tapped signal can be demodulated or fed directly to a decision maker who extracts the data from the signal.
Dies bietet sich insbesondere in dem Fall an, in dem Telefonsignale mit Datenübertragungssignalen zusammen über eine Leitung übertragen werden sollen. Dabei müssen von dem Telefonsignal die nicht benötigten, höherfrequenten Anteile entfernt werden, die mit den Datensignalen in Konflikt geraten könn- ten. Dazu wird auf der Seite des Transformators, auf der ausschließlich das Telefonsignal anliegen soll, ein Signal abgegriffen, erfindungsgemäß hochpassgefiltert und invertiert ü- ber den Transformator wieder eingekoppelt. Auf der anderen Seite des Transformators liegen auf der Telekommunikations- leitung das Telefonsignal zusammen mit dem Datensignal. Um das auf der anderen Seite des Transformators anliegende Datensignal an einer Ausbreitung in den Abschnitt der Telekommunikationsleitung mit den Telefonsignalen zu hindern, wird auf der Mischsignalseite, auf der Telefonsignale und Daten- Signale anliegen, ebenfalls ein Signal abgegriffen und nachThis is particularly useful in the case where telephone signals with data transmission signals are to be transmitted together over one line. In this case, the unnecessary, higher-frequency components that could come into conflict with the data signals must be removed from the telephone signal. For this purpose, on the side of the transformer on which only the telephone signal is to be present, a signal is tapped, high-pass filtered and inverted according to the invention - Coupled back in via the transformer. On the other side of the transformer, the telephone signal together with the data signal are on the telecommunications line. In order to prevent the data signal present on the other side of the transformer from spreading into the section of the telecommunications line with the telephone signals, a signal is also tapped on the mixed signal side, on which telephone signals and data signals are present, and after
Hochpassfilterung invertiert über den Transformator eingekoppelt. Das auf der Mischsignalseite abgegriffene Signal wird dabei gleichzeitig demoduliert, so dass das abgegriffene Signal sowohl zur Gewinnung der Daten als auch zur Filterung der Datensignale verwendet wird.
Bei diesem Anwendungsfall kann vorgesehen sein, dass auf der Telefonsignalseite das Signal mittels eines kostengünstigen Kondensators und auf der Mischsignalseite mit einem Transformator abgegriffen wird. Der Abgriff auf der Mischsignalseite mittels eines Transformators besitzt den Vorteil, dass über diesen Transformator zusätzlich auch Datensignale auf der Mischsignalseite in die Telekommunikationsleitung eingespeist werden können. Die eingespeisten Daten können vorteilhafterweise zusätzlich in der Filterschaltung berücksichtigt wer- den, um die an der Abgreifstelle auf der Mischsignalseite eingekoppelten Datensignale am Transformator abzublocken. Auf diese Weise können sowohl die auf der Mischsignalseite ankommenden Datensignale als auch die dort eingespeisten Signale am Transformator abgeblockt und an einer Ausbreitung in der Telefonsignalseite gehindert werden.Inverted high-pass filtering coupled in via the transformer. The signal tapped on the mixed signal side is simultaneously demodulated, so that the tapped signal is used both for obtaining the data and for filtering the data signals. In this application it can be provided that the signal is tapped on the telephone signal side using an inexpensive capacitor and on the mixed signal side using a transformer. The tap on the mixed signal side by means of a transformer has the advantage that data transformers on the mixed signal side can also be fed into the telecommunication line via this transformer. The data fed in can advantageously also be taken into account in the filter circuit in order to block the data signals coupled in at the tapping point on the mixed signal side on the transformer. In this way, both the data signals arriving on the mixed signal side and the signals fed in there can be blocked on the transformer and prevented from spreading on the telephone signal side.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es denkbar, einen einzigen Transformator sowohl zum Einspeisen der zur Filterung erforderlichen Kompensationssignale als auch zum Ein- speisen bzw. Abgreifen von Daten zu verwenden.In an advantageous development, it is conceivable to use a single transformer both for feeding in the compensation signals required for filtering and for feeding in or tapping data.
Insbesondere um Nichtlinearitäten des Transformators auszugleichen, kann eine Regelschaltung vorgesehen sein. Bei dieser Schaltung wird das an einer Abgreifstelle von der Te- lekommunikationsleitung abgegriffene Signal mit einem auf der anderen Seite des Transformators abgegriffenen Kontrollsignal verglichen. Das an der Abgreifstelle gewonnene Signal entspricht dem Signal auf der Telekommunikationsleitung vor der Filterung, wohingegen das Kontrollsignal dem gefilterten Sig- nal entspricht. Bei einem Vergleich dieser beiden Signale bzw. einer Differenzbildung müssen sich im Idealfall die Signalanteile ergeben, die mittels der Tiefpassfilterung entfernt werden sollten bzw. die das Ergebnis der Hochpassfilterung sind. Wenn sich nicht die gewünschte Filterwirkung ein- stellt, kann dies durch einen Vergleich der Differenz zwischen dem Signal an der Abgreifstelle und dem Kontrollsignal und dem an der Abgreifstelle gewonnenen und hochpassgefilter-
ten Signal erkannt werden. Diese Information kann dazu verwendet werden, die Filterwirkung zu optimieren und insbesondere Nichtlinearitäten des Transformators auszugleichen. Wird zur Signalverarbeitung ein Signalprozessor eingesetzt, kann die Regelschleife ebenso digital im Signalprozessor implementiert sein.A control circuit can be provided, in particular to compensate for non-linearities of the transformer. In this circuit, the signal tapped from the telecommunications line at a tapping point is compared with a control signal tapped at the other side of the transformer. The signal obtained at the tap corresponds to the signal on the telecommunication line before filtering, whereas the control signal corresponds to the filtered signal. When comparing these two signals or forming a difference, ideally the signal components that should be removed by means of low-pass filtering or that are the result of high-pass filtering must result. If the desired filter effect does not appear, this can be done by comparing the difference between the signal at the tap and the control signal and the high pass filter obtained at the tap. th signal can be recognized. This information can be used to optimize the filter effect and in particular to compensate for non-linearities of the transformer. If a signal processor is used for signal processing, the control loop can also be implemented digitally in the signal processor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun- gen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt den Aufbau eines Tiefpassfilters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,FIG. 1 shows the structure of a low-pass filter according to a first exemplary embodiment of the present invention,
Figur 2 zeigt ein symmetrisches Tiefpassfilter gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,FIG. 2 shows a symmetrical low-pass filter according to a second embodiment of the present invention,
Figur 3 zeigt ein zweiseitiges Tiefpassfilter zum Empfangen von Daten gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung,FIG. 3 shows a two-sided low-pass filter for receiving data according to a third exemplary embodiment of the present invention,
Figur 4 zeigt ein Tiefpassfilter mit Einrichtungen zum Senden und Empfangen von Daten und einer Korrekturregelung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, undFIG. 4 shows a low-pass filter with devices for transmitting and receiving data and a correction control according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, and
Figur 5 zeigt ein Tiefpassfilter mit einer Einrichtung zum Senden von Daten und einer Korrekturregelung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.FIG. 5 shows a low-pass filter with a device for sending data and a correction control according to a fifth exemplary embodiment of the present invention.
In Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung zur Tiefpassfilterung eines über eine Telekommunikationsleitung 2, 3 übertragenen Signals vorgestellt. Die Telekommunikationsleitung besteht aus einem Telefonsignalabschnitt 2, in den ein Anbieter eines Telefondienstes das Telefonsignal einspeist, und einem Übertragungsabschnitt 3, der der Leitung zum Endteilnehmer entspricht. Die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung ist
zur Verwendung auf der Dienstanbieterseite vorgesehen. Das in den Telefonsignalabschnitt 2 eingespeiste Signal umfasst neben dem niederfrequenten Telefonnutzsignal auch höherfrequen- te Störanteile und ist niederohmig. Über die Telekommunikati- onsleitung 2, 3 fließt ein nicht unerheblicher Strom, der auf der Endteilnehmerseite zum Betrieb eines Telefons verwendet wird. Der Telefonsignalabschnitt 2 ist von dem Übertragungsabschnitt 3 mittels eines Transformators 1 getrennt, dessen niederohmige Sekundärwicklung in die Telekommunikationslei - tung 2, 3 eingeschleift ist. Die Sekundärwicklung ist niederohmig und weist beispielsweise einen Widerstand von 0,3 bis 0,4 Ohm auf. An den Telefonsignalabschnitt 2 sind zwei Kondensatoren 4 zum Abgreifen eines Signals angeschlossen. An die Kondensatoren 4 ist ein Analog/Digital -Wandler 6 ange- schlössen, dessen Ausgang mit dem Eingang eines digitalen1 shows a circuit arrangement for low-pass filtering of a signal transmitted via a telecommunication line 2, 3. The telecommunications line consists of a telephone signal section 2, into which a provider of a telephone service feeds the telephone signal, and a transmission section 3, which corresponds to the line to the end user. The circuit arrangement shown in Figure 1 is intended for use on the service provider side. The signal fed into the telephone signal section 2 comprises, in addition to the low-frequency telephone useful signal, also higher-frequency interference components and is low-resistance. A not inconsiderable current flows via the telecommunication line 2, 3 and is used on the end user side to operate a telephone. The telephone signal section 2 is separated from the transmission section 3 by means of a transformer 1, the low-resistance secondary winding of which is looped into the telecommunication line 2, 3. The secondary winding has a low resistance and has a resistance of 0.3 to 0.4 ohms, for example. Two capacitors 4 for tapping a signal are connected to the telephone signal section 2. An analog / digital converter 6 is connected to the capacitors 4, the output of which converts with the input of a digital
Filters 7 verbunden ist. In dem digitalen Filter 7, das mittels eines digitalen Signalprozessors realisiert ist, wird das mittels der Kondensatoren 4 am Telefonsignalabschnitt 2 abgegriffene Signal hochpassgefiltert . Dabei werden aus dem Signal die erwünschten Spektralanteile der Telefonsignale entfernt, so dass am Ausgang des digitalen Filters 7 die zu entfernenden höherfrequenten Störsignale liegen. Der Ausgang des digitalen Filters 7 ist mit einem Digital/Analog-Wandler 8 verbunden, in dem das Signal zusätzlich invertiert wird. Der Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 8 ist mit einem Treiber 9 verbunden, der wiederum mit einer Primärwicklung des Transformators 1 verbunden ist.Filters 7 is connected. In the digital filter 7, which is implemented by means of a digital signal processor, the signal tapped off by means of the capacitors 4 on the telephone signal section 2 is high-pass filtered. The desired spectral components of the telephone signals are removed from the signal, so that the higher-frequency interference signals to be removed are at the output of the digital filter 7. The output of the digital filter 7 is connected to a digital / analog converter 8, in which the signal is additionally inverted. The output of the digital / analog converter 8 is connected to a driver 9, which in turn is connected to a primary winding of the transformer 1.
Durch die Einkopplung der invertierten Störsignale werden diese in der Telekommunikationsleitung 2, 3 kompensiert, so dass auf dem Übertragungsabschnitt 3 der Telekommunikations- leitung 2, 3 nur noch die erwünschten Spektralanteile der Telefonsignale anliegen. Diese Tiefpassfilterung wirkt jedoch nur in der Richtung von dem Telefonsignalabschnitt 2 zu dem Übertragungsabschnitt 3.
In Figur 2 ist ein Tiefpassfilter gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die Tiefpassfilterwirkung in beide Übertragungsrichtungen erzielt. Zusätzlich zu den Komponenten des Tiefpassfilters ge- maß der ersten Ausführungsform weist das Tiefpassfilter gemäß Figur 2 ein zweites Paar von Abgreifkondensatoren 5 auf, die mit einem zweiten Analog/Digital -Wandler 10 verbunden sind. An den zweiten Analog/Digital -Wandler 10 schließt sich ein zweites Hochpassfilter 11 an, dessen Ausgang mit einem zwei- ten Digital/Analog-Wandler 12 verbunden ist. Die zweiten Abgreifkondensatoren 5 sind an dem Übertragungsabschnitt der Telekommunikationsleitung angeschlossen. Somit wird beiderseits des Transformators 1 ein Signal von der Telekommunikationsleitung abgegriffen, digitalisiert, hochpassgefiltert , und invertiert analog mittels des Transformators 1 eingekoppelt. Durch diesen symmetrischen Aufbau ergibt sich in beide Übertragungsrichtungen die gleiche Übertragungscharakteristik bzw. es wird in beide Übertragungsrichtungen eine Tiefpass- filterwirkung erzielt. Die beiden Analog/Digital -Wandler 6, 10, die beiden Hochpassfilter 7, 11 und die beiden Digital/Analog-Wandler 8, 12 sind jeweils als Funktionsblöcke zu verstehen, die je nach gewünschtem Schaltungsaufbau auch kombiniert sein können. Insbesondere die beiden Hochpassfilter 7, 11 können mit einem einzigen Signalprozessor realisiert werden.By coupling the inverted interference signals, these are compensated in the telecommunication line 2, 3, so that only the desired spectral components of the telephone signals are present on the transmission section 3 of the telecommunication line 2, 3. However, this low-pass filtering only acts in the direction from the telephone signal section 2 to the transmission section 3. A low-pass filter according to a second embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the low-pass filter effect is achieved in both transmission directions. In addition to the components of the low-pass filter according to the first embodiment, the low-pass filter according to FIG. 2 has a second pair of tapping capacitors 5, which are connected to a second analog / digital converter 10. The second analog / digital converter 10 is followed by a second high-pass filter 11, the output of which is connected to a second digital / analog converter 12. The second tapping capacitors 5 are connected to the transmission section of the telecommunication line. Thus, on both sides of the transformer 1, a signal is tapped from the telecommunications line, digitized, high-pass filtered, and coupled in in an inverted analog manner by means of the transformer 1. This symmetrical structure results in the same transmission characteristic in both directions of transmission or a low-pass filter effect is achieved in both directions of transmission. The two analog / digital converters 6, 10, the two high-pass filters 7, 11 and the two digital / analog converters 8, 12 are each to be understood as function blocks, which can also be combined depending on the desired circuit structure. In particular, the two high-pass filters 7, 11 can be implemented with a single signal processor.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Tiefpassfilter kann durch eine unterschiedliche Programmierung der beiden Hochpassfilter 7, 11 eine für beide Übertragungsrichtungen unterschied- liehe Übertragungscharakteristik erzielt werden. Wird beispielsweise ein solches Tiefpassfilter in einem Telekommunikationsnetzwerk als Splitter eingesetzt, um Datensignale und Telefonsignale zu trennen, kann das Filter so ausgelegt sein, dass in der Übertragungsrichtung vom Telefonsignalabschnitt 2 zum Übertragungsabschnitt 3 die unerwünschten hochfrequenten Anteile des Telefonsignals entfernt werden und in umgekehrte Übertragungsrichtung die Datensignale entfernt werden. In
diesem Fall muss mit einer nicht dargestellten zusätzlichen Einrichtung dafür gesorgt werden, dass die Datensignale an dem Übertragungsabschnitt 3 abgegriffen bzw. dort eingekoppelt werden.In the low-pass filter shown in FIG. 2, different transmission characteristics can be achieved for the two high-pass filters 7, 11 by programming the two high-pass filters 7, 11 differently. If, for example, such a low-pass filter is used as a splitter in a telecommunications network to separate data signals and telephone signals, the filter can be designed in such a way that the undesired high-frequency components of the telephone signal are removed in the transmission direction from the telephone signal section 2 to the transmission section 3 and the data signals in the opposite direction be removed. In In this case, an additional device (not shown) must be used to ensure that the data signals are tapped at the transmission section 3 or are coupled in there.
Das in Figur 3 dargestellte Tiefpassfilter gemäß einer dritten Ausführungsform dient dazu, um in einer Übertragungsrichtung unerwünschte hochfrequente Störsignale eines Telefonsignals zu entfernen und in der anderen Übertragungsrichtung Da- tensignale gemäß dem DSL-Standard abzugreifen und in der Telekommunikationsleitung 2 , 3 zu entfernen. Dazu ist wiederum zwischen dem Telefonsignalabschnitt und dem Übertragungsabschnitt 3 ein Transformator 1 mit seiner niederohmigen Sekundärwicklung eingeschleift. Am Telefonsignalabschnitt 2 wird wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen mittels zweier Abgreifkondensatoren 4 ein Signal abgegriffen. Das abgegriffene Signal wird in einer Signalverarbeitungskette mit einem Analog/Digital -Wandler 6, einem digitalen Hochpass 7 und einem Digital/Analog-Wandler 8 wie zuvor beschrieben hochpassgefiltert und invertiert. Schließlich wird das Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers 8 über einen Treiber 9 in die Primärwicklung des Transformators 1 eingespeist. Dieser Aufbau entspricht dem Tiefpass gemäß der ersten Ausführungsform und bewirkt eine Tiefpassfilterung in der Über- tragungsrichtung vom Telefonsignalabschnitt 2 zum Übertragungsabschnitt 3, um die unerwünschten höherfrequenten Störsignale des Telefonsignals zu entfernen.The low-pass filter shown in FIG. 3 according to a third embodiment is used to remove undesired high-frequency interference signals from a telephone signal in one transmission direction and to tap data signals in accordance with the DSL standard in the other transmission direction and to remove them in the telecommunications line 2, 3. For this purpose, a transformer 1 with its low-resistance secondary winding is looped in again between the telephone signal section and the transmission section 3. As in the previously described exemplary embodiments, a signal is tapped off from the telephone signal section 2 by means of two tapping capacitors 4. The tapped signal is high-pass filtered and inverted in a signal processing chain with an analog / digital converter 6, a digital high pass 7 and a digital / analog converter 8 as described above. Finally, the output signal of the digital / analog converter 8 is fed into the primary winding of the transformer 1 via a driver 9. This structure corresponds to the low-pass filter according to the first embodiment and effects low-pass filtering in the transmission direction from the telephone signal section 2 to the transmission section 3 in order to remove the undesired higher-frequency interference signals of the telephone signal.
An den Übertragungsabschnitt 3 ist ein DSL-Transformator 13 angeschlossen, der zum Abgreifen von Daten dient. Der Ausgang des DSL-Transformators 13 ist mit einem Verstärker 14 verbunden, dessen Ausgang mit einem Analog/Digital -Wandler 15 verbunden ist. Am Ausgang des Analog/Digital -Wandlers 15 liegt das von dem Übertragungsabschnitt 3 abgegriffene Datensignal als DSL-Signal an. Das DSL-Signal 16 wird dem Hochpass 7 in gleicher Weise wie das am Telefonsignalabschnitt 2 abgegriffene Signal zugeführt. Dies bewirkt, dass mittels des Trans-
formators 1 auch das hochpassgefilterte DSL-Signal 16 invertiert eingekoppelt wird. Auf diese Weise werden die Datensignale mittels des Transformators 1 abgeblockt und können sich nicht in den Telefonsignalabschnitt 2 ausbreiten.A DSL transformer 13 is connected to the transmission section 3 and is used for tapping data. The output of the DSL transformer 13 is connected to an amplifier 14, the output of which is connected to an analog / digital converter 15. At the output of the analog / digital converter 15, the data signal tapped by the transmission section 3 is present as a DSL signal. The DSL signal 16 is fed to the high pass 7 in the same way as the signal tapped at the telephone signal section 2. This means that the trans- formators 1, the high-pass filtered DSL signal 16 is also coupled inverted. In this way, the data signals are blocked by means of the transformer 1 and cannot spread into the telephone signal section 2.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Tiefpassfilter ist zusätzlich eine Einrichtung zum Einkoppeln von Daten vorgesehen. Grundsätzlich weist dieses Tiefpassfilter die gleichen Komponenten wie das Tiefpassfilter gemäß der ersten Ausführungs- form in Figur 1 auf. Ebenso wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird mit Hilfe des am Telefonsignalabschnitt 2 mittels der Kondensatoren 4 abgegriffenen Signals, das anschließend hochpassgefiltert und invertiert mittels des Transformators 1 wieder eingekoppelt wird, eine Tiefpassfil- terwirkung in Übertragungsrichtung von dem Telefonsignalabschnitt 2 zum Übertragungsabschnitt 3 hin erreicht, um unerwünschte höherfrequente Störanteile des Telefonsignals von dem Übertragungsabschnitt 3 fernzuhalten.In the low-pass filter shown in FIG. 4, a device for coupling in data is additionally provided. In principle, this low-pass filter has the same components as the low-pass filter according to the first embodiment in FIG. 1. As in the exemplary embodiments described above, a low-pass filter effect in the transmission direction from the telephone signal section 2 to the transmission section 3 is achieved with the aid of the signal tapped at the telephone signal section 2 by means of the capacitors 4, which is then coupled in again in a high-pass filter and inverted by means of the transformer 1. to keep undesired higher-frequency interference components of the telephone signal away from the transmission section 3.
Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel jedoch ein Korrekturverstärker 18 vorgesehen, der als Eingangssignale zum einen das mittels der Kondensatoren 4 am Telefonsignalabschnitt 2 abgegriffene Signal und zum anderen ein über zweite Kondenstoren 5 am Übertragungsabschnitt 3 abgegriffenes Kon- trollsignal erhält. Der Korrekturverstärker 18 bildet dieIn addition, in this exemplary embodiment, however, a correction amplifier 18 is provided, which receives as input signals, on the one hand, the signal picked up by the capacitors 4 on the telephone signal section 2 and, on the other hand, a control signal picked up on the transmission section 3 via second capacitors 5. The correction amplifier 18 forms the
Differenz dieser beiden Signale, die zur Kontrolle der Filterwirkung herangezogen wird. Im Idealfall entspricht die vom Korrekturverstärker 18 gebildete Signaldifferenz dem Ausgangssignal des Hochpassfilters 7. Wenn insbesondere auf Grund von Nichtlinearitäten des Transformators 1 die höherfrequenten Störsignale des Telefonsignals durch die mittels des Transformators 1 eingespeisten Signale nicht vollständig entfernt wurden, unterscheidet sich die vom Korrekturverstärker 18 gebildete Signaldifferenz von dem Ausgang des Hochpassfilters 7.
Der Korrekturverstärker 18 erzeugt in Abhängigkeit der gebildeten Signaldifferenz und des Ausgangssignals des Hochpassfilters 7 ein Korrektursignal, das auf den Verbindungspfad zwischen dem Digital/Analog-Wandler 8 und dem Treiber 9 auf- geschaltet ist. Das Korrektursignal wird derart gebildet, dass die Signaldifferenz möglichst dem Ausgangssignal des Hochpassfilters 7 entspricht bzw. dass sich genau die gewünschte Tiefpassfilterwirkung einstellt.Difference between these two signals, which is used to control the filter effect. Ideally, the signal difference formed by the correction amplifier 18 corresponds to the output signal of the high-pass filter 7. If, particularly due to non-linearities of the transformer 1, the higher-frequency interference signals of the telephone signal have not been completely removed by the signals fed in by means of the transformer 1, the signal difference formed by the correction amplifier 18 differs from the output of the high pass filter 7. Depending on the signal difference formed and the output signal of the high-pass filter 7, the correction amplifier 18 generates a correction signal which is connected to the connection path between the digital / analog converter 8 and the driver 9. The correction signal is formed in such a way that the signal difference corresponds as closely as possible to the output signal of the high-pass filter 7 or that the desired low-pass filter effect is established.
Zusätzlich ist auf den Eingang des Hochpassfilters 7 ein DSL- Signal 17 aufgeschaltet . Dieses DSL-Signal 17 ist zur Übertragung über den Übertragungsabschnitt 3 vorgesehen und soll mittels des Transformators 1 eingekoppelt werden. Da dieses Signal in einem Frequenzband oberhalb des Frequenzbands der Telefonsignale liegt, passiert es dass Hochpassfilter 7 und wird nach Invertierung mittels des Treibers 9 und des Transformators 1 in die Telekommunikationsleitung 2, 3 eingekoppelt. In dieser Ausführungsform entfällt vorteilhafterweise der separate DSL-Transformator zum Einkoppeln des DSL- Signals. In einer Weiterbildung der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist es denkbar, auf dem Übertragungsabschnitt 3 ankommende DSL-Daten ebenfalls mittels der ohnehin vorhandenen zweiten Kondensatoren 5 abzugreifen und auszugeben.In addition, a DSL signal 17 is applied to the input of the high-pass filter 7. This DSL signal 17 is provided for transmission via the transmission section 3 and is to be coupled in by means of the transformer 1. Since this signal lies in a frequency band above the frequency band of the telephone signals, it passes through the high-pass filter 7 and, after inversion, is coupled into the telecommunication line 2, 3 by means of the driver 9 and the transformer 1. In this embodiment, the separate DSL transformer for coupling the DSL signal is advantageously omitted. In a further development of the embodiment shown in FIG. 4, it is conceivable to tap and output DSL data arriving on the transmission section 3 likewise by means of the second capacitors 5 which are present anyway.
In Figur 5 ist ein Tiefpassfilter gemäß einer fünften Ausführungsform dargestellt, bei dem zusätzlich zu der Tiefpassfilterung mit Kontrollfunktion DSL-Daten 17 über den Übertragungsabschnitt 3 übertragen werden sollen. Das Tiefpassfilter ist wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen mittels der Signalverarbeitungskette aus Analog/Digital -Wandler 6, Hochpassfilter 7, invertierender Digital/Analog-Wandler 8, Treiber 9 und Transformator 1 ausgebildet, wobei der Eingang des Analog/Digital-Wandlers 6 mittels zweier Abgreifkondensatoren 4 mit dem Telefonsignalabschnitt 2 verbunden ist. Zu- sätzlich ist wie beim vierten Ausführungsbeispiel ein Korrekturverstärker 18 vorgesehen, der wie beim vierten Ausfüh-
rungsbeispiel beschrieben die Funktion des Tiefpassfilters optimiert .FIG. 5 shows a low-pass filter according to a fifth embodiment, in which DSL data 17 are to be transmitted via the transmission section 3 in addition to the low-pass filtering with control function. As in the previous exemplary embodiments, the low-pass filter is designed by means of the signal processing chain comprising an analog / digital converter 6, high-pass filter 7, inverting digital / analog converter 8, driver 9 and transformer 1, the input of the analog / digital converter 6 using two tapping capacitors 4 is connected to the telephone signal section 2. In addition, as in the fourth embodiment, a correction amplifier 18 is provided which, as in the fourth embodiment, Example described the function of the low-pass filter optimized.
Darüber hinaus weist das in Figur 5 dargestellte Tiefpassfil- ter einen DSL-Trafo 13 auf, dessen Sekundärwicklung in den Übertragungsabschnitt 3 der Telekommunikationsleitung eingeschleift ist. Die Primärwicklung des DSL-Trafos 13 ist mit einem DSL-Treiber 19 verbunden, der von dem zu übertragenden DSL-Signal 17 beaufschlagt wird. Das DSL-Signal 17 wird somit nach dem Transformator 1 in den Übertragungsabschnitt 3 eingekoppelt . Um eine Ausbreitung der in den Übertragungsabschnitt 3 eingekoppelten DSL-Signale in den Telefonsignalabschnitt 2 zu vermeiden, wird das DSL-Signal 17 gleichzeitig auf den Eingang des Hochpassfilters 7 geschaltet. Dies be- wirkt, dass ein dem DSL-Signal 17 entsprechendes invertiertes Signal mittels des Transformators 1 eingekoppelt wird, so dass in der Übertragungsrichtung von dem Übertragungsabschnitt 3 zu dem Telefonsignalabschnitt 2 eine Tiefpassfil- terwirkung entsteht, die die DSL-Signale 17 abblockt. Auf diese Weise werden die im Telefonsignalabschnitt 2 vorhandenen höherfrequenten Störsignale des Telefonsignals an einer Ausbreitung in den Übertragungsabschnitt 3 und die in den Ü- bertragungsabschnitt 3 eingekoppelten DSL-Signale 17 an einer Ausbreitung in den Telefonsignalabschnitt 2 gehindert.
In addition, the low-pass filter shown in FIG. 5 has a DSL transformer 13, the secondary winding of which is looped into the transmission section 3 of the telecommunications line. The primary winding of the DSL transformer 13 is connected to a DSL driver 19, which is acted upon by the DSL signal 17 to be transmitted. The DSL signal 17 is thus coupled into the transmission section 3 after the transformer 1. In order to prevent the DSL signals coupled into the transmission section 3 from spreading into the telephone signal section 2, the DSL signal 17 is simultaneously switched to the input of the high-pass filter 7. This has the effect that an inverted signal corresponding to the DSL signal 17 is coupled in by means of the transformer 1, so that a low-pass filter effect is produced in the transmission direction from the transmission section 3 to the telephone signal section 2, which blocks the DSL signals 17. In this way, the higher-frequency interference signals of the telephone signal present in the telephone signal section 2 are prevented from spreading into the transmission section 3 and the DSL signals 17 coupled into the transmission section 3 are prevented from spreading into the telephone signal section 2.