[发明专利]改进的ADSL兼容离散多音频装置

说明书

发明背景

本发明主要涉及多载波、高速率数据信号的传输和接收的系统，特别阐述了具有宽带宽的离散多音频(DMT)系统。

本文撰写时，恰是由ANSI(美国国际标准化组织)委派的标准组织电信信息解决方案联盟(ATIS)完成了在非平衡数字用户线(ADSL)上传输数字数据的标准。这一标准主要是旨在在普通电话线上传送视频数据，虽然它也可以用于其它的不同应用中。该标准是建立在离散多音频传输系统的基础上。传输速率被制定为可以在包括双绞线的普通电话线上以至少6百万比特每秒(即，6+MBPS)的速率传输信息。标准化的离散多音频(DMT)系统在前向(下行)每一4.3125KHZ带宽使用256个“音频”。所谓的下行也就是说，在电话系统的概念里，从交换局(一般是被电话公司所有)到远端局，可以是一个用户端(即，居民或商业用户)。

非平衡数字用户线标准也考虑了在至少608KBPS的数据速率时使用双工的反向信号。也就是上行传输，即从远端局传往交换局。由于数据传输速率在前向上比反向要高得多，非平衡数字用户线路也因此而得名。这在准备用电话线传输视频节目或电视会议信息的系统中尤其有用。举例来讲，该系统潜在的应用可以允许居民用户在电话线上获取象电影这样的视频信息，而无需租借录像带了。另一种可能的应用就是电视会议。

那些熟悉非平衡数字用户线标准化过程的人非常了解，象一般的电话系统一样，大多电话系统都是分成了多个电信服务区域，这些区域都有一个适当的最大电信服务区域(CSA)范围。在美国，这个最大电信区域的范围在使用24型双绞线时，是从“中央交换局”2英里以内，在使用26型线时，是9000英尺。因此，标准化过程中重要的特性之一，就是所选的系统能够在双绞电话线(例如24型双绞线)上，从中央交换局穿过CSA范围发送。这就要求信号衰减量不要太大，并且能够相应地容许串音噪声。

对于数字用户线标准的离散多音频解决方案的一个已知的缺点，是当T1串音噪声出现在同一电缆或相邻电缆时，传输结构很难以可靠的信号达到预定范围的外部界限。例如，T1电路通常以大约1.544M比特/每秒数据速率传送24个语音信道，并且通常会产生很大程度的串音噪声。实际上，T1噪声的出现一般将削减数字多音频信号的范围，使之低于CSA范围，该范围给出了所需功率边界和允许的误码率。因此，似乎就需要一些特殊手段来保证在所有情况下达到覆盖信息范围区域。虽然出现T1噪声的电话系统的种类所占的比例很小，但是它在任何标准的服务中都具有100％的兼容性的重要被广泛接受。当然希望用标准化的技术来保证在所有全部电信服务区域的覆盖。可是，普遍认为由于离散多音频技术的特点，这个范围是不可能全部覆盖的。本发明被认为是串音噪声问题的一个解决方案。尽管问题在具有T1噪声的区域里更加显著，但上述解决方案在出现E1噪声(主要处于北美之外)的电话系统中同样适用。

本发明除了减小串音噪声的问题之外，还提供了很多的优点。例如，在不易受T1或E1串音噪声的区域(这是现有电话系统的大多数)，所述的发明允许在现有电话上以10～50MBPS每秒的速率可靠传送数字信息。该系统还允许在上行方向提供更高速传输。熟悉本技术的人可以看到，这些传输速率基本上比当前技术可达到的要高。

发明简述

如上所述，本发明的一个目标就是使用离散多音频传输机制提供一种在有噪声的用户通信线上从信息源发送数字信息的方法。该系统将对数字数据编码，并将编码后的数据调制到全部带宽至少为1.6MHZ的离散多音频信号上去。在一些实施方案中，使用了高于8MHZ的带宽。该通信线被监测而确定至少一个线路质量参数，包括每个子信道的噪声级别，每个子信道响应相应的子载波音频。在调制离散多音频信号时，调制机制将许多因素考虑在内，包括了被检测的线路质量参数，子信道增益参数，以及允许的功率屏蔽参数。该调制系统还可以在传输过程中动态改变所用的子载波以及在每个子载波上发送的数据量，目的是动态改变所用发送数据的子信道和/或在每个子信道上发送的信息量，使之配合特定子载波上线路质量的实时变化，与发送器相应的远端接收器完成对离散多音频信号的接收解调和解码。

在本发明的一个实施方案中，尽管共使用了512个每个具有约4.3125KHZ带宽的子信道，多音频编码基本上是遵循ATIS非平衡数字用户线标准而完成的。在这个实施方案中，那些高于标准中设定频率的子信道依据子载波选择标准和标准范围之内的同样处理。这个实施方案考虑使用具有2.208MHZ带宽的离散多音频信号。在另一个实施方案中，子信道的数量可以在128～2048之间或更多。