專利名稱：通過數據傳輸路徑傳輸計費信號的方法及用于產生電壓電平的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的來說涉及通過數據傳輸路徑傳輸計費信號的方法，尤其涉及一種用于傳輸計費信號的方法，其中線路電壓電平可被預先確定，以及涉及用于產生電壓電平的裝置。
背景技術：
許多不同的通過傳統(tǒng)電話線，例如通過傳統(tǒng)雙芯銅線傳輸數據的方法已被使用，這些方法被稱為DSL(數字用戶線)方法。
尤其是不對稱DSL方法(ADSL＝不對稱數字用戶線)被廣泛地使用，其中匹配濾波器單元(也稱為分路器式濾波器)用在交換端和用戶端，以便為數據的傳輸而分離傳統(tǒng)電話通訊(POT＝普通老式電話)和ADSL應用。
在不對稱DSL方法中，數據不對稱地傳輸，也就是說根據方向以不同的速度傳輸。通常數據以8Mbit/s的數據傳輸率從交換中心傳輸至用戶點，而數據從用戶端傳輸至交換端(上游)的最大傳輸速率為1Mbit/s。
應該提到的是，下游和上游的數據傳輸率均依賴于線路長度。使用ADSL方法的一個主要優(yōu)點在于現有的電纜網，例如雙芯銅線、傳統(tǒng)電話線等仍然可以用于數據傳輸。
為了在使用數據傳輸線時計算電話費或計算電話帳單，將所謂的計費信號以特定的頻率，通常為16kHz或12kHz，從交換中心傳輸至用戶點。
在這種情況下，為計費信號指定在允許公差范圍內的電壓電平，這些電壓電平在不同的國家間可以不同。在所述過程中，請注意，計費信號所需的電壓電平(也稱為電話計費脈沖信號)必須設計為獨立于一個或多個數據傳輸路徑單元中的各個線路阻抗。
用傳統(tǒng)的方式評估驅動電路輸入端處的驅動輸入電壓電平，并且將評估值與驅動輸入電壓電平的期望額定值進行比較。計費信號的幅值和電壓電平在調整裝置的控制單元中被改變，直到達到額定值，或直到控制誤差為0。
對于傳統(tǒng)的POT應用，由于經過下游串連電阻元件或下游電路，尤其是下游保護電路的電壓降是可忽略的，因此只要調整驅動裝置輸入端處的驅動輸入電壓電平就足夠了。
一個不利特征在于，由于會在線路上以及至少一個數據傳輸路徑單元處出現與標準電壓電平不一致的電壓電平，因此產生用于計費信號的電壓電平的方法不能用于通過POT應用進行操作的ADSL方法。這是因為不能再忽略由外部電路，例如匹配濾波器單元(也稱為分路器式濾波器單元)、用于ADSL數據傳輸的變壓器、用戶線路接口電路(SLIC)的阻抗綜合等產生的影響了。
還有一個不利之處在于，由于匹配濾波器單元與ADSL數據傳輸路徑和/或至少一個數據傳輸路徑單元之間的相互作用，使得整個電路對線路上的負載變化高度敏感。
因此，僅僅將驅動裝置輸入端處的驅動輸入電壓電平保持為恒定是不夠的。

發(fā)明內容
由此，本發(fā)明的一個目的是直接在傳輸線路上調整電壓電平，也就是說，通過驅動裝置產生具有限定驅動輸出電壓電平的線路電壓電平。
根據本發(fā)明，通過專利權利要求1所指定的方法以及通過具有專利權利要求9的特征的裝置實現所述目的。
本發(fā)明進一步的細化特征記載在從屬權利要求中。
本發(fā)明的一個主要思想是，基于檢測到的來自驅動裝置的輸出電流以及已知的至少一個匹配濾波器單元的串連電阻元件、串連電抗元件、并聯電阻元件和并聯電抗元件，并且基于已知的至少一個數據傳輸路徑單元的數據傳輸路徑電容、數據傳輸路徑電感和數據傳輸路徑電阻，確定線路電壓電平。
并且，需要消除設置在驅動裝置中的放大器單元的復(依賴頻率的)增益系數的任何影響。此外，必須利用匹配濾波器單元和/或數據傳輸路徑單元對濾波器并聯電流和線路并聯電流的任何影響進行補償，以便確保對傳輸線路中負載變化的不敏感性。
根據本發(fā)明的通過數據傳輸路徑傳輸計費信號的方法主要包括以下步驟a)利用電流檢測單元確定由驅動裝置產生的輸出電流；b)確定對應至少一個頻率的數據傳輸路徑的傳遞函數，在所述頻率下計費信號將從交換中心傳輸至用戶點，其中驅動裝置中的放大器單元的依賴頻率的增益系數的任何影響必須被消除；c)將額定值輸入調整裝置的額定值比較單元中，以便提供控制信號；d)修改輸出電流，使得輸入的額定值匹配確定單元的輸出信號，此時，該輸出信號對應線路電壓電平；以及e)通過驅動裝置發(fā)送驅動輸出電壓電平，該電平電壓預先確定線路電壓電平。
從屬權利要求包括本發(fā)明各個主題的有益發(fā)展和改進。
根據本發(fā)明的優(yōu)選發(fā)展方式，產生的計費信號是正弦信號，它通過數據傳輸路徑單元傳輸。
根據本發(fā)明的另一個優(yōu)選發(fā)展方式，計費信號以可預先確定的頻率從交換中心傳輸至用戶點。有益的是，通過傳統(tǒng)的電話線使用16kHz和12kHz的頻率。
根據本發(fā)明的另一個優(yōu)選發(fā)展方式，所需的驅動輸出電壓電平獨立于數據傳輸路徑的線路阻抗而產生。
有益的是，確定經過匹配濾波器單元和至少一個數據傳輸路徑單元的總電壓降，以便可確定對應的驅動輸出電壓電平。
根據本發(fā)明的另一個優(yōu)選發(fā)展方式，驅動裝置中放大器單元的反饋支路中的反饋電阻元件和反饋電抗元件限定依賴頻率的增益系數，從而使可被預先確定的恒定線路電壓電平對應至少一個頻率被保持，在所述頻率下計費信號將被傳輸。
根據本發(fā)明的另一個優(yōu)選發(fā)展方式，產生可被預先確定的總電壓降，以便將線路電壓電平設置為驅動輸出電壓電平的函數。
根據本發(fā)明的另一個優(yōu)選發(fā)展方式，可被預先確定的濾波器并聯電流被產生，并且能被設置為匹配濾波器單元中的串聯電阻元件、串聯電抗元件、并聯電阻元件和并聯電抗元件的函數。
根據本發(fā)明的另一個優(yōu)選發(fā)展方式，產生可被預先確定的濾波器串聯電流，其與濾波器并聯電流一起代表來自改進驅動裝置的輸出電流。
此外，根據本發(fā)明的用于傳輸計費信號的裝置具有a)驅動裝置，用于產生作為驅動輸入電壓電平函數的輸出電流和驅動輸出電壓電平，其中線路電壓電平可以設置在線路阻抗上；b)電流檢測單元，用于確定從驅動裝置發(fā)送至匹配濾波器單元和發(fā)送至至少一個數據傳輸路徑單元的輸出電流；c)電流信號匹配單元，用于匹配從電流檢測單元發(fā)送的電流信號，以便產生經匹配的電流信號，從而可以以有利的方式在濾波器裝置和調整裝置中實施進一步的處理；d)匹配濾波器單元，用于使驅動裝置與至少一個數據傳輸路徑單元相匹配。
附圖簡述在以下的描述中將詳細解釋本發(fā)明的具體實施例，并且所述具體實施例示出在附圖中，其中

圖1示出用于傳統(tǒng)計費信號傳輸的通過傳統(tǒng)電話線傳輸計費信號的電路結構方框圖；以及圖2示出根據本發(fā)明一個具體實施例的ADSL方法的傳輸計費信號的電路結構方框圖。
在圖中，相同的標號表示相同或功能相同的部件或步驟。
具體實施例方式
如圖1所示，在用于傳輸計費信號的電路結構方框圖中，示出了三個主要的塊體，也就是說，驅動裝置201、濾波器裝置109和調整裝置115。從驅動裝置201發(fā)送的輸出電流100供至數據傳輸路徑，在本例中是由串聯電阻元件124a代表，并且相對接地端133的驅動輸出電壓電平108產生在驅動裝置201的輸出端處。輸出電流100引起經過串聯電阻元件124a的總電壓降136a，從而經過與串聯電阻元件124a串聯連接的線路阻抗102的線路電壓電平101根據電壓分配而被降低，也就是說，驅動輸出電壓電平108對應總電壓降136a和線路電壓電平101的總和。在圖1所示的框圖中，流經線路阻抗102的線路串聯電流135對應來自驅動裝置201的輸出電流100。
下面將詳細解釋驅動裝置201。驅動裝置201的主要部件是放大器單元104，其例如可以是運算放大器。電流檢測單元103連接至放大器單元104的輸出端，并且提供對應輸出電流100的電流信號204，以便精確地檢測輸出電流100。
電流檢測單元103例如可以是霍爾傳感器的形式。并且，電流檢測單元103可以通過分流電阻元件產生，分流電阻元件的連接處具有分接頭，所述分接頭產生與輸出電流成比例并且可被用作電流信號204的電壓降。電流信號204供至電流信號匹配單元203，其中電流信號的電平被改變以便獲得供至濾波器裝置109的經匹配的電流信號205。
如用于傳輸計費信號的電路結構的方框圖所示，放大器單元104可以具有包括反饋電阻元件105和反饋電抗元件106的反饋支路，從而產生經改進的驅動裝置202。如圖2所示的濾波器裝置109和調整裝置115的單元對應圖1所示的單元。
應該提出的是，改進的驅動裝置202中放大器單元104的反饋支路中的反饋電阻元件105和反饋電抗元件106不僅可以由無源元件(諸如電阻元件R，電感電抗元件L和電容電抗元件C)形成，也可以由有源元件形成。根據本發(fā)明，設置在反饋支路中的兩個元件，也就是說反饋電阻元件105和反饋電抗元件106被用于消除放大器單元104的復的、依賴頻率的增益系數的任何影響，以便消除在匹配濾波器單元123中發(fā)生的并聯電流的任何影響。
下面將參考圖2詳細解釋數據傳輸路徑單元122和匹配濾波器單元123。在示出的本發(fā)明的具體實施例中，匹配濾波器單元123包括由串聯電阻元件124和串聯電抗元件125(在所示出的情況中是串聯電抗電感)形成的串聯電阻，作為對照，并聯電阻由并聯電阻元件126和并聯電抗元件127形成(在該情況中是并聯電容)。
串聯電阻設置在匹配濾波器單元的輸入連接端和輸出連接端之間，而并聯電阻設置在輸入連接端和接地端133之間。出現在匹配濾波器單元中的電流，也就是濾波器串聯電流131和濾波器并聯電流132的總和，形成改進的驅動裝置202的輸出電流100，而濾波器串聯電流131和濾波器并聯電流132的幅度依賴于用在匹配濾波器單元123中的電流元件124、125、126和127。匹配濾波器單元123的輸出連接端連接至數據傳輸路徑單元122的輸入連接端。
被稱為線路并聯電流134的并聯電流再次產生在數據傳輸路徑單元中，以便流經匹配濾波器單元123的濾波器串聯電流131改變?yōu)榫€路串聯電流135，從而使濾波器串聯電流131形成線路并聯電流134和線路串聯電流135的總和。
線路并聯電流134從數據傳輸路徑單元122的輸入連接端、經過數據傳輸路徑電容128以及經過包括數據傳輸路徑電感129和數據傳輸路徑電阻130的并聯電路流動至接地端133。
線路串聯電流135流經已參考圖1描述過的線路阻抗102，結果在線路阻抗上產生電壓降，也就是說產生了線路電壓電平101，其可以在數據傳輸路徑單元122的輸出連接端和接地端133之間分接。
如圖2所示，由改進的驅動裝置202產生的驅動輸出電壓電平108被總電壓降136降低，所述總的電壓降136是經過包括數據傳輸路徑單元122和匹配濾波器單元123的串聯電路產生的壓降。
被總的電壓降136降低的驅動輸出電壓電平108被產生作為線路電壓電平101，以作為數據傳輸路徑單元122和匹配濾波器單元123的電路部件的函數。
以下將詳細描述在圖1和圖2中設置相同的方塊109和115，也就是濾波器裝置109和調整裝置115。
應該提到的是，分別示出在圖1和圖2中的裝置109和115具有相同的結構，但使用不同的確定方法來限定各個對應驅動裝置201和202的輸出電流。調整裝置115作為數字調整裝置工作，而所有其他電路元件，包括濾波器單元110、112，在模擬域中工作。由此，可以清楚地看出，對于從濾波器裝置109傳送至調整裝置115的信號，需要在模擬/數字轉換器112中進行模擬/數字轉換。
相反，對于從調整裝置115傳送至濾波器裝置109的信號，需要在數字/模擬轉換器113中從數字域轉換至模擬域。
經匹配的電流信號205通過濾波器裝置109的輸入連接端供至輸入濾波器單元110，所述輸入濾波器單元110用作防混疊濾波器，來自輸入濾波器單元110的輸出信號供至模擬/數字轉換器111。來自模擬/數字轉換器111的數字化輸出信號供至數字濾波器單元114和確定單元116。
由于計費信號是在可被預先確定的固定頻率下，例如16kHz或12kHz，并且是正弦波，因此數字濾波器單元114的傳遞函數包括單個復數，其在乘法單元121中與來自控制單元120的輸出信號相乘。
至少一個數據傳輸路徑的傳遞函數在確定單元116中對應至少一個頻率被確定，其中在所述至少一個頻率下，計費信號將從交換中心傳輸至用戶點。
從確定單元116來的輸出信號供至額定值比較單元118，在額定值比較單元118中可以輸入額定值117，以便產生控制信號119，作為來自額定值比較單元118的輸出信號，所述信號對應于可被預先確定的額定值117與由確定單元116確定的實際信號之間的將被調整的差別?？刂菩盘?19供至控制單元120，以便在與來自數字濾波器單元114的輸出信號相乘之后，從調整裝置115產生輸出信號。從調整裝置115產生的數字輸出信號供至濾波器裝置109的數字/模擬轉換器113，以便獲得與來自調整裝置115的數字輸出信號成比例、并且供至濾波器裝置109的輸出濾波器單元112的模擬信號。
在濾波器裝置109的輸出濾波器單元112中的濾波用于濾出在傳輸頻率范圍的通頻帶之外的被過度采樣的成分。經濾波的信號從濾波器裝置109發(fā)送，作為驅動輸入電壓電平107，可在濾波器裝置109的輸出連接端與接地端133之間被分接，并且能供至驅動裝置201(圖1)或供至改進驅動裝置(圖2)。
由于在所述用于傳輸計費信號的方法中，該驅動輸入電壓電平107不再基于評估值，而是基于包括數據傳輸路徑單元122、匹配濾波器單元123以及改進驅動裝置202的網絡的分析，因此可以消除匹配濾波器單元123和至少一個數字傳輸路徑單元122中的并聯電流的任何影響，從而可獲得可以預先確定的、經過線路阻抗102上的恒定線路電壓電平101。
盡管已經基于優(yōu)選具體實施例描述了本發(fā)明，然而本發(fā)明不局限于這些具體實施例，而可以以多種方式進行改進。
標號列表在圖中，相同的標號指示相同或功能相同的部件或步驟。
100輸出電流101線路電壓電平102線路阻抗103電流檢測單元104放大器單元105反饋電阻元件106反饋電抗元件107驅動輸入電壓電平108驅動輸出電壓電平109濾波器裝置110輸入濾波器單元111模擬/數字轉換器112輸出濾波器單元113數字/模擬轉換器114數字濾波器單元115調整裝置116確定單元117額定值118額定值比較單元119控制信號120控制單元121乘法單元122數據傳輸路徑單元123匹配濾波器單元124，124a串聯電阻元件125串聯電抗元件126并聯電阻元件127并聯電抗元件
128數據傳輸路徑電容129數據傳輸路徑電感130數據傳輸路徑電阻131濾波器串聯電流132濾波器并聯電流133接地端134線路并聯電流135線路串聯電流136，136a總電壓降201驅動裝置202改進的驅動裝置203電流信號匹配單元204電流信號205經匹配的電流信號
權利要求
1.一種通過數據傳輸路徑傳輸計費信號的方法，其中線路電壓電平(101)可以被預先確定，所述方法具有以下步驟a)利用電流檢測單元(103)確定由驅動裝置(201)產生的輸出電流(100)；b)確定對應至少一個頻率的數據傳輸路徑的傳遞函數，在所述頻率下計費信號將從交換中心傳輸至用戶點；c)將額定值(117)輸入調整裝置(115)的額定值比較單元(118)中，以便提供控制信號(119)；d)修改輸出電流(100)，使得輸入的額定值(117)匹配確定單元(116)的輸出信號，此時，該輸出信號對應線路電壓電平(101)；以及e)通過驅動裝置(201)發(fā)送驅動輸出電壓電平(108)，通過這種方式限定線路電壓電平(101)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計費信號以正弦信號產生，所述正弦信號可通過數據傳輸路徑傳輸。
3.根據權利要求1和2中任一項或兩者所述的方法，其特征在于，計費信號以可預先確定的16kHz和12kHz的頻率從交換中心傳輸至用戶點。
4.根據前述權利要求中一項或更多項所述的方法，其特征在于，所需的驅動輸出電壓電平(108)獨立于數據傳輸路徑的線路阻抗(102)而產生。
5.根據前述權利要求中一項或更多項所述的方法，其特征在于，驅動裝置(201)中放大器單元(104)的反饋支路中的反饋電阻元件(105)和反饋電抗元件(106)限定依賴頻率的增益系數，從而使可被預先確定的恒定線路電壓電平(101)對應至少一個頻率被保持，在所述頻率下計費信號將被傳輸。
6.根據前述權利要求中一項或多項所述的方法，其特征在于，可被預先確定的總電壓降(136)被產生，以便將線路電壓電平(101)設置為驅動輸出電壓電平(108)的函數。
7.根據前述權利要求中一項或多項所述的方法，其特征在于，產生可被預先確定的濾波器并聯電流(132)。
8.根據前述權利要求中一項或多項所述的方法，其特征在于，產生可被預先確定的濾波器串聯電流(131)。
9.一種用于傳輸計費信號的裝置，具有a)驅動裝置(201)，用于產生輸出電流(100)和驅動輸出電壓電平(108)，以作為驅動輸入電壓電平(107)的函數，其中線路電壓電平(101)可以設置在線路阻抗(102)上；b)電流檢測單元(103)，用于確定從驅動裝置(201)發(fā)送的輸出電流(100)；c)電流信號匹配單元(203)，用于匹配從電流檢測單元(103)發(fā)送的電流信號(204)，以便在濾波器裝置(109)和調整裝置(115)中進行進一步的處理；d)匹配濾波器單元(123)，用于使驅動裝置(201)與數據傳輸路徑單元(122)相匹配。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，驅動裝置(201)具有放大器單元(104)。
11.根據權利要求9和10中一項或兩者所述的裝置，其特征在于，驅動裝置(201)具有在反饋支路中設有反饋電阻元件(105)和反饋電抗元件(106)的放大器單元(104)，從而產生改進的驅動裝置(202)。
12.根據權利要求9至11中一項或多項所述的裝置，其特征在于，在放大器單元(104)的反饋支路中的反饋電阻元件(105)和反饋電抗元件(106)是無源元件(R，L，C)。
13.根據權利要求9至12中一項或多項所述的裝置，其特征在于，在放大器單元(104)的反饋支路中的反饋電阻元件(105)和反饋電抗元件(106)是有源元件。
14.根據權利要求9至13中一項或多項所述的裝置，其特征在于，電流檢測單元(103)是霍爾傳感器。
15.根據權利要求9至14中一項或多項所述的裝置，其特征在于，電流檢測單元(103)是具有分接頭的分流電阻元件，所述分接頭用于產生與輸出電流(100)成比例的電壓降。
16.根據權利要求9至15中一項或多項所述的裝置，其特征在于，電流信號匹配單元(203)是分壓器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過數據傳輸路徑傳輸計費信號的方法，其中線路電壓電平(101)被預先確定，利用電壓檢測裝置(103)確定由驅動裝置(201)產生的輸出電壓(100)；確定對應至少一個頻率的數據傳輸路徑的傳遞函數，在所述頻率下計費信號將從交換中心傳輸至用戶點；將設定值(117)輸入設定值比較單元(118)中，以便提供控制信號(119)；修改輸出電壓(100)，使得受到數據傳輸路徑的傳遞函數影響的輸入設定值(117)依賴于控制信號(119)；以及通過驅動裝置(209)輸出驅動輸出電壓電平(108)，通過這種方式預先確定線路電壓電平(101)。
文檔編號H04M15/00GK1547844SQ02816786
公開日2004年11月17日 申請日期2002年9月20日 優(yōu)先權日2001年9月24日
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