專利名稱:提供基本無(wú)差錯(cuò)傳輸數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及在單一電纜上提供音頻信號(hào)和基本無(wú)差錯(cuò)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法和系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，它涉及在單一電纜上傳送音頻信號(hào)和基本上無(wú)差錯(cuò)的T1數(shù)據(jù)信號(hào)的方法和系統(tǒng)。
一些時(shí)間以來(lái)，專題研究文章一直強(qiáng)調(diào)把串話，尤其是近端串話(NEXT)耦合的脈沖噪聲看作數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的主要誤碼根源的重要性。近端串話是一種以騷動(dòng)形式出現(xiàn)在多對(duì)電纜近端的串話。
在一種稱為T1系統(tǒng)的系統(tǒng)中，確實(shí)如此，該系統(tǒng)中，音頻導(dǎo)線對(duì)和數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)處于單一電纜並封裝在共用鎧裝系統(tǒng)中。在T1系統(tǒng)中，一對(duì)電導(dǎo)線可用于音頻傳輸，而通常則用兩對(duì)導(dǎo)線來(lái)傳送數(shù)據(jù)，一對(duì)接收遠(yuǎn)程終端來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，另一對(duì)把數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到遠(yuǎn)程終端。
T1系統(tǒng)是一種使用1.5兆比特/秒信號(hào)，更確切地說(shuō)，是1.5兆比特/交替?zhèn)魈?hào)反轉(zhuǎn)(AMI)信號(hào)的系統(tǒng)。AMI是一種編碼方案，其中，連續(xù)的連貫脈沖必須具有相反極性。在該系統(tǒng)中，“0”用無(wú)傳號(hào)來(lái)傳送。發(fā)送的傳號(hào)用“1”或者具有3伏幅度的正極性或負(fù)極性的高壓脈沖表示。但是，下一個(gè)相繼的傳號(hào)應(yīng)具有相反的極性。若兩個(gè)連貫的高電壓脈沖具有同樣極性，就出現(xiàn)雙極破壞點(diǎn)。通常，這種情況可由T1的接收裝置識(shí)別。
脈沖噪聲可對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)在T1系統(tǒng)中的傳輸產(chǎn)生有害的影響。中心局和遠(yuǎn)程終端的繼電器、開關(guān)、整流電源、交流電源的走線、測(cè)試單音和振鈴發(fā)生器都被驗(yàn)明是脈沖噪聲源。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，(終端)站產(chǎn)生的脈沖噪聲也會(huì)成為問(wèn)題。比如，當(dāng)音頻導(dǎo)線對(duì)內(nèi)的振鈴信號(hào)被打斷時(shí)，其產(chǎn)生的干擾至少比系統(tǒng)內(nèi)的近端串話強(qiáng)20dB。盡管這種強(qiáng)脈沖不常出現(xiàn)，在對(duì)用戶處提供的T1業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)對(duì)尤其要注意這種干擾。
在一音頻導(dǎo)線對(duì)上的(終端)站產(chǎn)生的噪聲可引起同一電纜鎧裝內(nèi)的另一導(dǎo)線對(duì)上傳送的T1數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生誤碼。在此情況下，音頻導(dǎo)線對(duì)稱為干擾線對(duì)，而數(shù)據(jù)線對(duì)稱為被干擾線時(shí)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，站裝置的振鈴可以與T1系統(tǒng)內(nèi)基本無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸同時(shí)存在;但是，通過(guò)在站裝置處的檢測(cè)，造成不希望的電壓階躍，它會(huì)對(duì)傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生有害影響。站裝置可以是能產(chǎn)生突發(fā)瞬態(tài)電壓的任何裝置。由于導(dǎo)線對(duì)間的不可補(bǔ)償?shù)幕ハ囫詈系碾娙莺碗姼械淖饔?，一?dǎo)線對(duì)上的電壓可出現(xiàn)在另一導(dǎo)線對(duì)上。盡管一般的電纜設(shè)計(jì)都是使導(dǎo)線對(duì)間的純耦合非常小，仍存在殘余電容和電感的不平衡並產(chǎn)生導(dǎo)線對(duì)間的串話?cǎi)詈蠙C(jī)制。
當(dāng)導(dǎo)線對(duì)互相耦合時(shí)，假若同一電纜內(nèi)的一線路上的電話機(jī)摘機(jī)，這種機(jī)制就會(huì)發(fā)送一導(dǎo)線對(duì)上產(chǎn)生的電壓脈沖。當(dāng)電話機(jī)的接收器從開關(guān)掛鉤上取下時(shí)，所連接的電纜對(duì)就突然放電，產(chǎn)生一電壓跳變。這種電壓突變就通過(guò)串話機(jī)制以脈沖噪聲形式耦合到與之緊耦合的數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)。若接收器被取下時(shí)電話機(jī)正在振鈴，該階躍電壓可比正常線路電壓大三倍。另一脈沖源是轉(zhuǎn)盤撥號(hào)，它使導(dǎo)線對(duì)重復(fù)地短路。
已有許多種方案可用于對(duì)付模擬系統(tǒng)中的噪聲問(wèn)題。比如，二極管限幅器可使線路上高于某一幅度的任何干擾被削掉。這一問(wèn)題，也可用給音頻和數(shù)據(jù)分配不緊密耦合的導(dǎo)線對(duì)來(lái)解決。但是，這后一種防止脈沖噪聲的技術(shù)(它稱為導(dǎo)線對(duì)選擇法)受人為差錯(cuò)的限制，只在具有若干對(duì)導(dǎo)線的電纜里起有限的作用，因此不常使用。
先前的技術(shù)也包括對(duì)付脈沖噪聲發(fā)生器的裝置。如所周知，對(duì)付脈沖噪聲發(fā)生器的影響的裝置一般都安裝在受干擾的線路，此后稱之為被干擾線路。這並不總是切實(shí)可行的方法。
我們所需要的並且以前的技術(shù)所沒(méi)有提出的是要在同一電纜內(nèi)，提供音頻信號(hào)和基本無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)腡1數(shù)據(jù)信號(hào)的方法的系統(tǒng)。我們期望，提供這種無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)难b置在設(shè)計(jì)上要簡(jiǎn)單、可以方便地加入現(xiàn)存系統(tǒng)並且最好是加入到干擾線路而不是被干擾線路。
對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳鲜雒}沖噪聲干擾問(wèn)題已被本發(fā)明的方法和系統(tǒng)所克服。在單一電纜內(nèi)提供音頻信號(hào)和基本上無(wú)差錯(cuò)的傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的方法包括如下措施在至少一對(duì)絕緣金屬導(dǎo)線對(duì)上傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，而在至少一對(duì)絕緣金屬導(dǎo)線對(duì)上傳送音頻信號(hào)，傳送音頻信號(hào)的導(dǎo)線對(duì)可以與傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的導(dǎo)線對(duì)構(gòu)成緊耦合。出現(xiàn)在傳送音頻導(dǎo)線對(duì)上的且處于數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜范圍內(nèi)的任何干擾的頻率分量大大減低。以減小音頻與數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)間的串話這可以伴之采用與音頻線路的(終端)站裝置鄰接的濾波電路，它可有效地去除部分干擾電信號(hào)的頻譜。
提供基本上無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)和音頻信號(hào)的系統(tǒng)包括一條電纜它具有適于傳輸音頻信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線對(duì)和適于傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線對(duì);以及接到傳輸音頻信號(hào)的每一絕緣金屬導(dǎo)線對(duì)的站裝置。當(dāng)站功能切換，比如，當(dāng)從開關(guān)掛鉤上取下話機(jī)以使電話電路與線路接通時(shí)，傳送音頻信號(hào)的每一對(duì)絕緣金屬導(dǎo)線具有成為干擾線對(duì)的性能。當(dāng)打斷音頻導(dǎo)線對(duì)上產(chǎn)生的電壓振鈴時(shí)，這種干擾特別嚴(yán)重。傳送數(shù)據(jù)的每一對(duì)絕緣金屬導(dǎo)線被看作是被干擾線對(duì)，這幾乎等于，這樣的每一線對(duì)會(huì)被音頻線對(duì)上的信號(hào)中斷(比如收話者在振鈴期間拿起電話機(jī))對(duì)產(chǎn)生的脈沖噪聲所損害。為了減小音頻線對(duì)與數(shù)據(jù)線對(duì)間的串話幅度，該系統(tǒng)具有一個(gè)裝置，用來(lái)減小傳送音頻的導(dǎo)線對(duì)上出現(xiàn)的、處于數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜范圍內(nèi)的干擾信號(hào)的頻率分量。按照優(yōu)先考慮的具體方案，在傳統(tǒng)電話機(jī)中串接一濾波電路。該濾波電路可作為站裝置的一部分，該裝置通過(guò)電話繩接到墻上的電話盒並從這里接到入線。
圖1是T1通信系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，其中，音頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)是通過(guò)一條電纜的共用鎧裝系統(tǒng)包裹在一起的金屬導(dǎo)線對(duì)來(lái)傳送的，並具有防止脈沖噪音干擾的濾波裝置;
圖2是T1雙極性信號(hào)傳輸?shù)暮?jiǎn)圖;
圖3A-3C是電纜的音頻導(dǎo)線對(duì)上的干擾信號(hào)及在數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)上的合成串話的簡(jiǎn)圖;
圖4A及4B是表明串話脈沖對(duì)T1信號(hào)的影響的示意圖;
圖5A和5B分別是不帶和帶低通濾波器對(duì)串話脈沖對(duì)T1信號(hào)的作用的示意圖;
圖6A及圖6B分別是帶及不帶濾波器的情況下每一振鈴中斷的誤碼數(shù)的直方圖;
圖7是低通濾波器的頻率響應(yīng)曲線;
圖8是帶與不帶外加低通濾波器的干擾的示意圖;
圖9是圖1系統(tǒng)所用的濾波裝置的一具體替代方案的簡(jiǎn)圖;
圖10是T1傳輸系統(tǒng)的干擾線路所用的濾波裝置的另一具體方案的簡(jiǎn)圖。
現(xiàn)參看圖1，它所示的是一傳送音頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的系統(tǒng)，一般用數(shù)值20表示。更具體地說(shuō)，系統(tǒng)20稱為T1系統(tǒng)，其中傳送的是每秒1.5兆比的音頻信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)。正如圖2所看到的，T1傳輸?shù)氖请p極性(AMI)信號(hào)，其連續(xù)的信號(hào)具有相反極性。傳號(hào)按“1”或高電壓脈沖來(lái)傳送，“0”按無(wú)傳號(hào)傳送。
系統(tǒng)20包括數(shù)據(jù)線路22，22包括產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置和接收這些數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置，比如計(jì)算機(jī)26。系統(tǒng)20也包括音頻傳輸裝置，它包括至少一條音頻電路31。音頻電路31包括裝置32，它可以是中心局內(nèi)產(chǎn)生振鈴信號(hào)的振鈴發(fā)生器;還包括發(fā)送和接收音頻信號(hào)的裝置34。裝置34可以是傳統(tǒng)的終端站裝置，比如熟知的用戶房?jī)?nèi)的電話機(jī)。
系統(tǒng)20也包括把許多音頻信號(hào)發(fā)收裝置的每一個(gè)接到振鈴發(fā)生器32的裝置以及連接數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)收裝置的裝置。這些裝置包括具有大量絕緣金屬導(dǎo)線的電纜40。該電纜40包括至少一對(duì)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線44-44和至少一對(duì)傳送音頻信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線46-46。當(dāng)然，如前所述，通常T1系統(tǒng)的每一終端連接兩條數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)，每個(gè)傳輸方向使用一對(duì)。每一絕緣金屬導(dǎo)線44和46具有金屬導(dǎo)體比如銅和絕緣護(hù)層比如聚乙烯或紙。電纜40也包括一鎧裝系統(tǒng)(未畫出)，通常是由把音頻導(dǎo)線對(duì)和數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)包裹起來(lái)的共用金屬防護(hù)套和塑料罩所組成。
終端站在音頻導(dǎo)線對(duì)46上產(chǎn)生的噪聲，比如一般電話機(jī)或PBX(專用小交換機(jī))產(chǎn)生的噪聲可引起數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)44上傳輸?shù)腡1數(shù)據(jù)誤碼。因此，音頻導(dǎo)線對(duì)46稱為干擾導(dǎo)線對(duì)，而數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)44稱為被干擾導(dǎo)線對(duì)。由近端串話?cǎi)詈系慕K端站產(chǎn)生的脈沖噪聲是T1系統(tǒng)中數(shù)字傳輸誤碼的主要根源?？蓞⒖碦.Komiya，K.Yoshida及N.Tamaki的文章“The Loop Coverage Comparison Between TCM and Echo Canceller Under Various Noise Considerations”，IEEE Trans.on Comm.Vol.COM-34，NO.11，1986年11月號(hào)，第1058頁(yè)。具有這種作用的脈沖噪聲是由于在產(chǎn)生振鈴電壓期間拿起電話機(jī)而引起的。若音頻與數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)處于緊耦合，這種振鈴中斷就在干擾導(dǎo)線對(duì)上造成電壓跳變，它會(huì)引起傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)誤碼。
顯然，應(yīng)特別注意傳輸線的靠近電話機(jī)的一端的脈沖噪聲，因?yàn)樵谶@里傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)最弱。而在電纜的電話機(jī)端的另一數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)傳送的是本端新產(chǎn)生的強(qiáng)數(shù)據(jù)信號(hào)，音頻線路上的遠(yuǎn)端串話(FEXT)一般不會(huì)強(qiáng)到使返回的數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)上產(chǎn)生誤碼。
現(xiàn)參看圖3，它給出了表示干擾和合成串話的波形序列。導(dǎo)線對(duì)間的耦合已被簡(jiǎn)化，使之集中到一給定點(diǎn)。但應(yīng)記住導(dǎo)線對(duì)間的耦合並不是只在某一點(diǎn)發(fā)生，而是分布在整個(gè)電纜上，它們共同造成對(duì)傳送數(shù)據(jù)的有害作用。串話以干擾信號(hào)的微分形式出現(xiàn)。若干擾波形具有上升對(duì)間相當(dāng)矩的突變51且耦合是集中在電纜的某一點(diǎn)，則串話是其幅度與跳變幅度成正比的電壓脈沖(見圖3A)。如所看到的，這是一個(gè)高幅度短持續(xù)期的脈沖53，若它出現(xiàn)在音頻與數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)間的緊耦合點(diǎn)，就會(huì)造成數(shù)據(jù)誤碼。
其它可能性示于圖3B和3C。若干擾波形具有較長(zhǎng)上升時(shí)間因而形成斜波形狀，比如55所示的形狀，串話將含有脈沖56其持續(xù)時(shí)間“a”等于斜坡的上升時(shí)間，其幅度比例于斜坡的斜率“ml”(圖3B)。上升時(shí)間更長(zhǎng)、因而斜率更小的干擾波形導(dǎo)致串話脈沖的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)、幅度更小。比如，像圖3C所示的，干擾波形57的上升時(shí)間為“b”，它大于圖3B的上升時(shí)間“a”，干擾波形的斜率為“m2”，它小于斜率“m1”。因此，盡管圖3C的串話脈沖的面積等于圖3B的面積，但串話脈沖58的幅度較小。串話脈沖的高度與干擾波形的斜率成正比，所以，若斜率越小，其干擾就不會(huì)比更高斜率所造成的干擾大。由于干擾信號(hào)的導(dǎo)數(shù)是串話脈沖，階躍就造成被干擾數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)上的脈沖。並且，干擾源的高頻分量決定其上升時(shí)間。頻率分量越高，上升時(shí)間越短。
現(xiàn)參看圖4A?？梢钥闯?，若發(fā)送的是傳號(hào)61，並且若階躍62具有足夠的幅度並且是反極性耦合而形成一負(fù)向脈沖，那么在判決點(diǎn)64，根據(jù)發(fā)送信號(hào)和串話的合成波形，接收器26會(huì)錯(cuò)誤地判定為傳送的是“0”或空號(hào)65。反過(guò)來(lái)，若發(fā)送的是等于“0”的空號(hào)66和正向串話脈沖67(見圖4B)，在導(dǎo)線對(duì)緊耦合的情況下，就可能使這兩者在接收器的判決點(diǎn)68處相加而給受話器一個(gè)傳號(hào)69或一個(gè)“1”信號(hào)，而這也會(huì)造成錯(cuò)誤判決(圖4B)。
也可參照?qǐng)D5來(lái)討論出現(xiàn)誤碼的原因。圖5A示出發(fā)送數(shù)據(jù)和串話脈沖的合成波形70。根據(jù)串話脈沖71的極性和幅度不同，在判決點(diǎn)74呈現(xiàn)的串話脈沖可以與判決點(diǎn)74上傳送的T1信號(hào)72相加或相減。若T1信號(hào)在判決點(diǎn)74是+1電平，且串話脈沖71較大，比如，是傳號(hào)幅度的0.5並且是負(fù)脈沖，再生器的輸出信號(hào)75可以是“0”或“-1”。74所指的點(diǎn)稱為判決點(diǎn)，其垂直中心線表示判決時(shí)間，而其水平中心線表示區(qū)分“1”(高于)或“0”(低于)的幅度。但是，若串話脈沖76(圖5B)較小，比如，是傳號(hào)幅度的0.5，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，比如，由于使用了濾波器，則在該持續(xù)時(shí)間內(nèi)的T1脈沖77將能在判決點(diǎn)78處正確檢出。在圖5A中，串話脈沖大到使傳送的+1T1電平在判決點(diǎn)處被理解為“0”。這是由于串話脈沖71恰恰在某一時(shí)間到達(dá)，使它與正向脈沖72相減。只有時(shí)間恰好是相減性串話脈沖時(shí)才會(huì)造成誤碼。在圖5B的例子中，合成脈沖79的幅度在判決時(shí)間78處高于臨界幅度。因此，在該時(shí)刻的串話脈沖76不造成誤碼。
傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)的誤碼只在滿足特定條件時(shí)才出現(xiàn)。首先，要使干擾達(dá)到在接收端收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的程度，數(shù)據(jù)線對(duì)必須與比方說(shuō)由于取下收端電話機(jī)而打斷了振鈴信號(hào)的音頻導(dǎo)線對(duì)構(gòu)成緊耦合。其次，干擾脈沖的幅度必須是夠大，並且干擾脈沖的極性必須恰好，以使干擾脈沖與傳送的數(shù)據(jù)脈沖相加或相減並造成收端的電壓電平成為傳送數(shù)據(jù)信號(hào)的錯(cuò)誤表征。再者，干擾脈沖到達(dá)收端的時(shí)間應(yīng)恰好在要進(jìn)行判決的時(shí)刻。如果脈沖噪聲的幅度太小，或者若其極性恰好趨于使傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)增強(qiáng)，即使其到達(dá)時(shí)間是收端必須作出判決的時(shí)間，也不會(huì)造成誤碼。
為了克服傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的誤碼問(wèn)題，就導(dǎo)致T1傳輸系統(tǒng)20加入可大大減小干擾信號(hào)的高頻量的裝置。提供的該裝置可用來(lái)去除出現(xiàn)在音頻導(dǎo)線對(duì)46上並處于數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜范圍內(nèi)的任何干擾信號(hào)的頻率分量。在一優(yōu)先考慮的具體方案中，系統(tǒng)20可以有效地減小任何干擾信號(hào)的高于約100千赫的頻率分量。音頻導(dǎo)線對(duì)的低通濾波器用于衰減干擾信號(hào)的高頻分量，從而增加了干擾波形的上升時(shí)間。反過(guò)來(lái)，這又減小了串話的幅度(見圖3B及3C)。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可使干擾脈沖的高頻成分大大減小。這可使串話脈沖的幅度很小。若低頻分量被減小，就會(huì)防害音頻的傳送。因此，只有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)音頻的頻率分量的幅度被大大減小。
圖1所示的簡(jiǎn)單的濾波電路80用以減小音頻導(dǎo)線對(duì)46上的脈沖噪聲對(duì)數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)44的沖擊。該濾波電路可以有效地減小加以電話機(jī)上的高頻電壓，而允許音頻帶的電壓無(wú)衰減地加到電話機(jī)上。在優(yōu)先考慮的具體方案中，濾波裝置80包含一并聯(lián)的電阻82和電感84。該並聯(lián)的電阻82和電感84與干擾線路31相串聯(lián)。
在一可能的安排中，濾波器電路80包含在用戶站裝置比如熟悉的電話機(jī)中。如所周知，電話機(jī)是通過(guò)電話繩線接到墻上的出口，因此，它可把收話器和送話器與進(jìn)機(jī)音頻導(dǎo)線對(duì)相連。該電話繩線通過(guò)模塊插頭與電話機(jī)相連。
為了證實(shí)圖1所示的我們提議作為解決站產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題的手段的濾波器電路80，能有效地減小T1數(shù)據(jù)傳輸中的誤碼，我們做了實(shí)驗(yàn)。25對(duì)24號(hào)聚乙烯絕緣的電纜導(dǎo)線扇出到一線路板上。串話最嚴(yán)重(NEXT)的兩導(dǎo)線對(duì)被單獨(dú)引出來(lái)以便實(shí)驗(yàn)研究，其原理是能減小串話最嚴(yán)重的導(dǎo)線對(duì)上的誤碼的濾波方案應(yīng)該完全有可能減小或消除串話不太嚴(yán)重的導(dǎo)線對(duì)間的誤碼。本實(shí)驗(yàn)所用的長(zhǎng)1737米電纜在772KHz的裹耗是33.2dB。在被干擾線路上裝有一T1測(cè)試裝置(未畫出)電纜和一T1再生中繼器(未畫出)，T1測(cè)試裝置包括一發(fā)送器和接收器。發(fā)送器用來(lái)輸出偽隨機(jī)的T1信號(hào)。一個(gè)具有38伏偏置電源的20赫88伏振鈴發(fā)生器通過(guò)電纜接到一般用戶電話機(jī)上。這就構(gòu)成了干擾線路。通過(guò)手動(dòng)方式釋放電話的開關(guān)掛鉤打斷發(fā)生器產(chǎn)生的振鈴，並由測(cè)試裝置的接收器來(lái)記錄由發(fā)送器送出的T1數(shù)據(jù)的傳輸誤碼。
在無(wú)任何濾波裝置時(shí)，觀察到每次振鈴中斷造成的誤碼約為三個(gè)。這種誤碼具有突發(fā)性質(zhì)，平均為每次振鈴中斷二個(gè)誤碼，實(shí)際出現(xiàn)的誤碼包括無(wú)誤碼中斷和多誤碼中斷(圖6A)。在電話機(jī)的開關(guān)掛鉤按下及釋放時(shí)都會(huì)出現(xiàn)誤碼。在所進(jìn)行的研究中，只有掛鉤釋放產(chǎn)生的誤碼才有意義，因?yàn)樵谡２僮髦薪釉捚鲯鞕C(jī)時(shí)一般不產(chǎn)生振鈴。因此，圖6A所畫出的只是無(wú)濾波器的干擾電路在掛鉤釋放時(shí)出現(xiàn)的誤碼。在本實(shí)驗(yàn)中，從100次中斷中，數(shù)據(jù)接收裝置中出現(xiàn)誤碼的次數(shù)約80%。
繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，就把由電阻82和電感84並聯(lián)組成的電路濾波器80串連到電話機(jī)上，以減小較高頻率的、加到電話機(jī)上的電壓，而允許電壓無(wú)衰減地通過(guò)300～4000赫的語(yǔ)聲帶。選擇濾波器的電阻值和電感值使所加電壓在頻率為100千赫及更高時(shí)能被衰減。在本實(shí)驗(yàn)中，電阻選在2千歐以下而電感值約在100微亨和1000微亨之間。
圖6B所示的是濾波器元件R＝1KΩ及L＝330μH時(shí)，帶濾波電路的掛鉤釋放所造成的誤碼的直方圖?？梢钥闯觯瑸V波器不僅減小了誤碼的數(shù)目，也減小了誤碼的突發(fā)性。這就是說(shuō)，如果一次掛鉤中斷的誤碼多發(fā)性減小;就不再存在實(shí)驗(yàn)誤碼的相對(duì)高概率。
為使減少誤碼的濾波器效果最佳，用了幾組電阻和電感組合。振鈴發(fā)生器被加到電話機(jī)，對(duì)濾波器的每一種電阻電感組合，每分鐘中斷振鈴30次，對(duì)非零值的電感，濾波器都能大大減小接收誤碼率。濾波器中的電阻值范圍在0到2KΩ之間。濾波電路80的最佳電阻值約出現(xiàn)在1KΩ。電路80中1KΩ電阻產(chǎn)生的誤碼數(shù)比所用范圍內(nèi)的任何其它電阻值產(chǎn)生的誤碼都小。
當(dāng)然我們希望加到傳輸線路的任何硬件，不要造成音頻電路上音頻帶的任何損耗。計(jì)算數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都表明在電感為100μH到1mH時(shí)，濾波電路80對(duì)語(yǔ)聲帶實(shí)際上無(wú)附加損耗，在1MHz的附加損耗為9.4到15.5dB。在音頻帶內(nèi)，濾波及不濾波的響應(yīng)是一樣的。
現(xiàn)參看圖7，它給出了電阻82和電感84並聯(lián)的低通濾波器的頻率響應(yīng)曲線。在普通的濾波裝置中，對(duì)低頻騷動(dòng)，電壓無(wú)衰減，但對(duì)高于截止頻率fc的電壓有衰減。濾波電路80可有效地通過(guò)電壓低頻分量而濾除其高頻分量。將上升時(shí)間短的干擾信號(hào)加到低通濾波器上，結(jié)果是該干擾電壓的上升沿變緩，如圖8曲線的園角所示。由于濾波器增加了電壓的上升時(shí)間，所產(chǎn)生的串話脈沖的幅度也較小。
盡管圖1所示的濾波電路80是我們減小由脈沖噪聲造成的傳輸數(shù)據(jù)誤碼優(yōu)先考慮的方案，但其它電路也可以。比如，圖9中，濾波電路90是並聯(lián)地跨接在導(dǎo)線46-46之間，46-46與站裝置92，比如電話機(jī)，相接。濾波電路90由電阻93和電容94串聯(lián)組成。典型情況下，電阻值約10Ω，電容值約30000PF。
另一種濾波電路示于圖10。其中，由電阻82和電感84並聯(lián)組成的濾波電路80的電話機(jī)92相串聯(lián)。此外，由電阻93和電容94串聯(lián)構(gòu)成的電路90跨接在導(dǎo)線46-46之間，與電話機(jī)並聯(lián)。這種濾波器電路組合呈現(xiàn)更陡的濾波特性，並且圖7所示的曲線在fc之后下降更快。結(jié)果，對(duì)干擾信號(hào)的高頻分量的衰減增大。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)解決了音頻導(dǎo)線對(duì)上20Hz鈴流信號(hào)被打斷所產(chǎn)生的脈沖噪聲對(duì)同一電纜鎧裝中數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膿p害問(wèn)題。這種脈沖噪聲被認(rèn)為是數(shù)據(jù)傳輸中限制傳輸距離最嚴(yán)重因素中的一個(gè)。一種簡(jiǎn)單的濾波網(wǎng)絡(luò)與電話機(jī)串聯(lián)就可大大減小誤碼率而對(duì)音頻帶不會(huì)產(chǎn)生附加衰耗。線路中加入濾波器不會(huì)對(duì)通話造成損害。根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，一般的固定或電話機(jī)的最佳濾波器電整是由1KΩ電阻和330μH電感並聯(lián)組成。對(duì)于減小由站裝置的脈沖噪聲所產(chǎn)生的傳輸誤碼來(lái)說(shuō)，這種濾波組合是一合理的和不昂貴的裝置的優(yōu)先考慮方案。
應(yīng)該知道以上所述是本發(fā)明的簡(jiǎn)要說(shuō)明。對(duì)于熟悉這方面技術(shù)的人來(lái)說(shuō)，也可設(shè)計(jì)出其它方案，這些方案體現(xiàn)本發(fā)明原理，並屬于本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.在同一電纜內(nèi)提供基本無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)和音頻信號(hào)的方法，包含這樣的步驟在一對(duì)絕緣金屬導(dǎo)線上傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，而在另一對(duì)絕緣金屬導(dǎo)線上傳送音頻信號(hào)，后一對(duì)導(dǎo)線與傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的導(dǎo)線對(duì)通過(guò)串話而緊密耦合，該方法的特征在于如下步驟通過(guò)大大減小處于數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜范圍內(nèi)的干擾信號(hào)頻率分量，來(lái)減小能造成傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)誤碼的音頻導(dǎo)線對(duì)與數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)間的串話幅度。
2.權(quán)項(xiàng)1的方法，其中，指定傳送音頻信號(hào)的導(dǎo)線對(duì)為干擾導(dǎo)線對(duì)，當(dāng)干擾導(dǎo)線對(duì)上的信號(hào)電壓被打斷時(shí)，指定傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的導(dǎo)線對(duì)為被干擾導(dǎo)線對(duì);其中，干擾信號(hào)頻率分量的減小是在干擾導(dǎo)線對(duì)上實(shí)現(xiàn)的。並且是在傳輸音頻信號(hào)的導(dǎo)線對(duì)上出現(xiàn)的干擾信號(hào)源附近進(jìn)行的;並且其中，減少干擾信號(hào)頻率分量的步驟是在基本上不損害音頻傳輸?shù)那闆r下進(jìn)行的。
3.權(quán)項(xiàng)2的方法，其中，頻率分量的減小是通過(guò)濾波方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
4.權(quán)項(xiàng)3的方法，其中，干擾導(dǎo)線對(duì)被接到終端站裝置並且信號(hào)電壓是振鈴電壓。
5.權(quán)項(xiàng)3的方法，其中，干擾的減小是通過(guò)大大減小干擾信號(hào)中超過(guò)約100KHz的頻率分量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
6.傳送音頻信號(hào)和基本上無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)信號(hào)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含由至少一對(duì)用于傳輸音頻信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線和發(fā)送接收音頻信號(hào)的裝置所組成的干擾線路，以及由至少一對(duì)用以傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線和發(fā)送、接收數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置所組成的被干擾線路;該系統(tǒng)的特征在于所述的干擾線路上裝有一個(gè)可大大減小出現(xiàn)在干擾線路上的且處于數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜范圍內(nèi)的任何干擾信號(hào)的頻率分量的裝置，以減小音頻和數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)間任何串話的幅度。
7.權(quán)項(xiàng)6的系統(tǒng)，其中，所述減小干擾的裝置可以有效地大大減小干擾信號(hào)中超過(guò)約100KHz的頻率分量。
8.權(quán)項(xiàng)7的系統(tǒng)，其中，所述減小干擾的裝置安裝于出現(xiàn)在干擾線路上的干擾信號(hào)源附近。
9.權(quán)項(xiàng)8的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一條電纜，它包括多對(duì)傳輸音頻信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線;多對(duì)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線;及把該傳輸音頻信號(hào)的導(dǎo)線與傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的導(dǎo)線包圍起來(lái)的共用鎧裝系統(tǒng);發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置，該裝置與多對(duì)絕緣金屬導(dǎo)線相連;產(chǎn)生振鈴電壓的裝置;接收和發(fā)送音頻信號(hào)的終端站裝置，該站裝置通過(guò)音頻線路的絕緣金屬導(dǎo)線對(duì)接到產(chǎn)生振鈴電壓的裝置;以及位于所述接收數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置附近的音頻電路上的濾波裝置，用來(lái)大大減小出現(xiàn)在傳輸音頻信號(hào)的導(dǎo)線對(duì)上並處于數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜范圍內(nèi)的任何干擾信號(hào)的頻率分量，從而減小音頻導(dǎo)線對(duì)與數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)間的任何串話的幅度。
10.權(quán)項(xiàng)9的系統(tǒng)，其中，所述濾波裝置包括由電阻和與之並聯(lián)的電感所組成的電路，並且該電路與接收音頻信號(hào)的上述站裝置相串聯(lián)。
11.權(quán)項(xiàng)10的系統(tǒng)，其中，所述電阻值約在1到2KΩ之間的范圍，而所述電感的值約在200到600μH的范圍。
12.權(quán)項(xiàng)9的系統(tǒng)，其中，所述濾波裝置包含一個(gè)與電容串聯(lián)的電阻的電路，且該電路與所述的站裝置並聯(lián)。
13.權(quán)項(xiàng)9的系統(tǒng)，其中，所述濾波裝置包括由電阻和與之並聯(lián)的電感組成的第一電路且該第一電路與所述站裝置相串接;還有由電阻和與之串接的電容所組成的第二電路此該第二電路與所述的站裝置並聯(lián)。
專利摘要
在傳送音頻和數(shù)據(jù)信號(hào)的系統(tǒng)中，傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線對(duì)與傳送音頻信號(hào)的絕緣金屬導(dǎo)線對(duì)都包圍在一條電纜的共用鎧裝系統(tǒng)內(nèi)。在音頻導(dǎo)線對(duì)上產(chǎn)生振鈴電壓期間用戶拿起電話機(jī)就使該對(duì)導(dǎo)線變成干擾源并把脈沖噪聲傳給與之緊耦合的數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)。該數(shù)據(jù)導(dǎo)線對(duì)稱為被干擾導(dǎo)線對(duì)且其中傳輸?shù)男盘?hào)會(huì)被損壞。這一問(wèn)題可用一并聯(lián)的電阻和電感組成的電路再與電話機(jī)相串聯(lián)來(lái)克服。
文檔編號(hào)H04B3/02GK87107858SQ87107858
公開日1988年6月29日 申請(qǐng)日期1987年11月16日
發(fā)明者哈羅德·威恩·福里森, 扎尼斯·比萊基·哈伯, 溫戴爾·格蘭·紐特 申請(qǐng)人:美國(guó)電話電報(bào)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan