[发明专利]高速数字回路收发两用机

说明书

本发明涉及数字电信装置，特别是以兆位/秒数据速率范围进行传递的数字电信装置，该装置使用一个几千英尺长的标准双绞线电话电缆。本发明主要是用于数字用户电话系统的本地回路，能够支持传送话音、数据和图象。不过，本发明的装置也可以用于数据采集和数字控制工作。

过去，频率超过兆位/秒的数字信息传送一般是用昂贵的电缆线路系统来完成，比如用同轴电缆，屏蔽双绞线电缆及光缆。在过去，这些系统一般需要有复杂的数据恢复技术，包括模拟均衡和相位同步。

这种大家熟悉的技术可以被用于计算机设备之间的信息交换，尽管这里费用不是主要因素，不过，还是有必要提供一种价格较低同时也更可靠的系统，最好使用价格不太贵的，经常用的标准双绞线电缆。为此目的，一台收发报机不仅必须满足经济指标而且要能满足严格的位误差率标准，发射标准和串音标准。

为电话与各种类型的数字通信设备提供接口的需要量正在增长，这些数字通信设备包括个人计算机等，将其连接到以前装设的双绞线电缆上。用来实现共用话音和数据通信的一个可能的技术是使用分组交换，其分组信息中包括话音、数字或控制和信号信息。为了有效起见，分组交换通信必须具有很高的速率足以能够在最少延时的条件下传送话音信号，以便进行对话通信。在一个专用小交换机（PBX）设备中，那里要求尽量减少线路数目，最好是通过传送数据的同一条物理线路供电。这就要求数字数据是以交流（ac）形式进行的而且没有直流（dc）偏移。这样，发送机和接受机可以用脉冲变换器与传送媒体相连接，同时还必须使用诸如传号交替反转码（AMI）的数据和编码系统。传号交替反转（AMI）编码系统对变压器耦合线路是适用的，可是传号交替反转码（AMI）系统不是自同步的，因此容易失去同步。一般的解决办法是用改进的传号交替反转码（AMI）系统，那就是考虑任意长的零序列，这样一来，在脉冲之间就会有任意长的时间。改进系统在数据流中插入了有意的双极性破坏点。这些系统的检查系统一般是复杂和昂贵的。

在超过几百英尺的距离上工作的高频传输系统一般采用一种自编码系统并且采用具有连续的频率和（或）相位跟踪的锁相环路同步技术。锁相环同步技术需要在每个帧开始时有一个有限的采集时间，以致带宽抑制和延时严重地妨碍在具有频率同步的高速度设备中使用。另外常常需要四线系统来得到全双工能力，因为在现有技术系统中，线路的周转的速度被同步延时减慢下来。

另外一个问题，尤其是采用超过几百英尺长的标准双绞线电缆的场合，这就是由于线本身造成的低通滤波器作用。与低通滤波器特性有关的传输媒体会引起失真，而当数据速度接近传输媒体的带宽时，这种失真会增加码间的干扰。在过去，低通滤波器特性已经用模拟均衡在一条信道的接收端予以补偿了，以便得到可以接受的位误差率。模拟均衡其本身不具备数字集成的条件，从而减少了从其他电路的大规模集成中所得的好处。此外，码间的干扰还对用来区别逻辑值“1”和“0”的检测阈值产生互相矛盾的要求。比如，用于把有脉冲和没有脉冲分离开的电压阈值尽可能地选得低，以便补偿码间干扰的影响。但是如果把用来区分有脉冲和没有脉冲的阈值电压选得过低的话，则一个脉冲的传送后面跟着没有脉冲，该脉冲可能在接收端被不正确地检测为连续的脉冲。这种误读是由于起低通滤波器作用的传输媒体的放电时间较长而造成的。直接检测系统是更为复杂的，因为无直流分量编码系统如传号交替反转码（AMI）是非自定时的。为了同步的目的，在传号交替反转（AMI）编码中常常要包含一个时钟信号。遗憾的是该时钟信号会产生一个人为的直流分量。

这样那样的问题已经提出来了，并且在适合于在一个专用小交换机（PBX）设备中传输话音和数据的高速数字收发两用机的改进中得到解决。

一种数字收发机用来在一个专用小交换机（PBX）设备中通过一个分组规程来交换话音和数据。该专用小交换机（PBX）设备包括双绞线电缆连接类似的收发机以兆位/秒的速率进行通信，尤其是，每一个收发机用纯传号交替反转（AMI）编码的分组脉冲编码调制信息方式进行通信。帧同步是通过使用一个长度可变的频率同步窗而得到的，该频率同步窗由一个高速时钟驱动的高速计数器得到同步。用一个高速计数器来得到同步就不需要一个锁相环同步系统以及由此而产生的有限相位探测延时。此外，收发两用机的接收部分还使用一种在多个阈值之间进行选择的装置。其交换的作用响应传输信号中任何没有双极性破坏点的预计。码间干扰的影响由对传输信号进行数字预补偿而进一步降至最低，使连续位之间的转换速率升至最高。预补偿线路的基础是比特图形和比特序列中所含的能量大小的知识。