通过数据传输路径传输计费信号的方法及用于产生电压电平的装置 【技术领域】
本发明总的来说涉及通过数据传输路径传输计费信号的方法，尤其涉及一种用于传输计费信号的方法，其中线路电压电平可被预先确定，以及涉及用于产生电压电平的装置。
背景技术
许多不同的通过传统电话线，例如通过传统双芯铜线传输数据的方法已被使用，这些方法被称为DSL(数字用户线)方法。
尤其是不对称DSL方法(ADSL＝不对称数字用户线)被广泛地使用，其中匹配滤波器单元(也称为分路器式滤波器)用在交换端和用户端，以便为数据的传输而分离传统电话通讯(POT＝普通老式电话)和ADSL应用。
在不对称DSL方法中，数据不对称地传输，也就是说根据方向以不同的速度传输。通常数据以8Mbit/s的数据传输率从交换中心传输至用户点，而数据从用户端传输至交换端(上游)的最大传输速率为1Mbit/s。
应该提到的是，下游和上游的数据传输率均依赖于线路长度。使用ADSL方法的一个主要优点在于现有的电缆网，例如双芯铜线、传统电话线等仍然可以用于数据传输。
为了在使用数据传输线时计算电话费或计算电话帐单，将所谓的计费信号以特定的频率，通常为16kHz或12kHz，从交换中心传输至用户点。
在这种情况下，为计费信号指定在允许公差范围内地电压电平，这些电压电平在不同的国家间可以不同。在所述过程中，请注意，计费信号所需的电压电平(也称为电话计费脉冲信号)必须设计为独立于一个或多个数据传输路径单元中的各个线路阻抗。
用传统的方式评估驱动电路输入端处的驱动输入电压电平，并且将评估值与驱动输入电压电平的期望额定值进行比较。计费信号的幅值和电压电平在调整装置的控制单元中被改变，直到达到额定值，或直到控制误差为0。
对于传统的POT应用，由于经过下游串连电阻元件或下游电路，尤其是下游保护电路的电压降是可忽略的，因此只要调整驱动装置输入端处的驱动输入电压电平就足够了。
一个不利特征在于，由于会在线路上以及至少一个数据传输路径单元处出现与标准电压电平不一致的电压电平，因此产生用于计费信号的电压电平的方法不能用于通过POT应用进行操作的ADSL方法。这是因为不能再忽略由外部电路，例如匹配滤波器单元(也称为分路器式滤波器单元)、用于ADSL数据传输的变压器、用户线路接口电路(SLIC)的阻抗综合等产生的影响了。
还有一个不利之处在于，由于匹配滤波器单元与ADSL数据传输路径和/或至少一个数据传输路径单元之间的相互作用，使得整个电路对线路上的负载变化高度敏感。
因此，仅仅将驱动装置输入端处的驱动输入电压电平保持为恒定是不够的。
【发明内容】
由此，本发明的一个目的是直接在传输线路上调整电压电平，也就是说，通过驱动装置产生具有限定驱动输出电压电平的线路电压电平。
根据本发明，通过专利权利要求1所指定的方法以及通过具有专利权利要求9的特征的装置实现所述目的。
本发明进一步的细化特征记载在从属权利要求中。
本发明的一个主要思想是，基于检测到的来自驱动装置的输出电流以及已知的至少一个匹配滤波器单元的串连电阻元件、串连电抗元件、并联电阻元件和并联电抗元件，并且基于已知的至少一个数据传输路径单元的数据传输路径电容、数据传输路径电感和数据传输路径电阻，确定线路电压电平。
并且，需要消除设置在驱动装置中的放大器单元的复(依赖频率的)增益系数的任何影响。此外，必须利用匹配滤波器单元和/或数据传输路径单元对滤波器并联电流和线路并联电流的任何影响进行补偿，以便确保对传输线路中负载变化的不敏感性。
根据本发明的通过数据传输路径传输计费信号的方法主要包括以下步骤：
a)利用电流检测单元确定由驱动装置产生的输出电流；
b)确定对应至少一个频率的数据传输路径的传递函数，在所述频率下计费信号将从交换中心传输至用户点，其中驱动装置中的放大器单元的依赖频率的增益系数的任何影响必须被消除；
c)将额定值输入调整装置的额定值比较单元中，以便提供控制信号；
d)修改输出电流，使得输入的额定值匹配确定单元的输出信号，此时，该输出信号对应线路电压电平；以及
e)通过驱动装置发送驱动输出电压电平，该电平电压预先确定线路电压电平。
从属权利要求包括本发明各个主题的有益发展和改进。
根据本发明的优选发展方式，产生的计费信号是正弦信号，它通过数据传输路径单元传输。
根据本发明的另一个优选发展方式，计费信号以可预先确定的频率从交换中心传输至用户点。有益的是，通过传统的电话线使用16kHz和12kHz的频率。
根据本发明的另一个优选发展方式，所需的驱动输出电压电平独立于数据传输路径的线路阻抗而产生。
有益的是，确定经过匹配滤波器单元和至少一个数据传输路径单元的总电压降，以便可确定对应的驱动输出电压电平。
根据本发明的另一个优选发展方式，驱动装置中放大器单元的反馈支路中的反馈电阻元件和反馈电抗元件限定依赖频率的增益系数，从而使可被预先确定的恒定线路电压电平对应至少一个频率被保持，在所述频率下计费信号将被传输。
根据本发明的另一个优选发展方式，产生可被预先确定的总电压降，以便将线路电压电平设置为驱动输出电压电平的函数。
根据本发明的另一个优选发展方式，可被预先确定的滤波器并联电流被产生，并且能被设置为匹配滤波器单元中的串联电阻元件、串联电抗元件、并联电阻元件和并联电抗元件的函数。
根据本发明的另一个优选发展方式，产生可被预先确定的滤波器串联电流，其与滤波器并联电流一起代表来自改进驱动装置的输出电流。
此外，根据本发明的用于传输计费信号的装置具有：
a)驱动装置，用于产生作为驱动输入电压电平函数的输出电流和驱动输出电压电平，其中线路电压电平可以设置在线路阻抗上；
b)电流检测单元，用于确定从驱动装置发送至匹配滤波器单元和发送至至少一个数据传输路径单元的输出电流；
c)电流信号匹配单元，用于匹配从电流检测单元发送的电流信号，以便产生经匹配的电流信号，从而可以以有利的方式在滤波器装置和调整装置中实施进一步的处理；
d)匹配滤波器单元，用于使驱动装置与至少一个数据传输路径单元相匹配。
附图简述
在以下的描述中将详细解释本发明的具体实施例，并且所述具体实施例示出在附图中，其中
图1示出用于传统计费信号传输的通过传统电话线传输计费信号的电路结构方框图；以及
图2示出根据本发明一个具体实施例的ADSL方法的传输计费信号的电路结构方框图。
在图中，相同的标号表示相同或功能相同的部件或步骤。
【具体实施方式】
如图1所示，在用于传输计费信号的电路结构方框图中，示出了三个主要的块体，也就是说，驱动装置201、滤波器装置109和调整装置115。从驱动装置201发送的输出电流100供至数据传输路径，在本例中是由串联电阻元件124a代表，并且相对接地端133的驱动输出电压电平108产生在驱动装置201的输出端处。输出电流100引起经过串联电阻元件124a的总电压降136a，从而经过与串联电阻元件124a串联连接的线路阻抗102的线路电压电平101根据电压分配而被降低，也就是说，驱动输出电压电平108对应总电压降136a和线路电压电平101的总和。在图1所示的框图中，流经线路阻抗102的线路串联电流135对应来自驱动装置201的输出电流100。
下面将详细解释驱动装置201。驱动装置201的主要部件是放大器单元104，其例如可以是运算放大器。电流检测单元103连接至放大器单元104的输出端，并且提供对应输出电流100的电流信号204，以便精确地检测输出电流100。
电流检测单元103例如可以是霍尔传感器的形式。并且，电流检测单元103可以通过分流电阻元件产生，分流电阻元件的连接处具有分接头，所述分接头产生与输出电流成比例并且可被用作电流信号204的电压降。电流信号204供至电流信号匹配单元203，其中电流信号的电平被改变以便获得供至滤波器装置109的经匹配的电流信号205。
如用于传输计费信号的电路结构的方框图所示，放大器单元104可以具有包括反馈电阻元件105和反馈电抗元件106的反馈支路，从而产生经改进的驱动装置202。如图2所示的滤波器装置109和调整装置115的单元对应图1所示的单元。
应该提出的是，改进的驱动装置202中放大器单元104的反馈支路中的反馈电阻元件105和反馈电抗元件106不仅可以由无源元件(诸如电阻元件R，电感电抗元件L和电容电抗元件C)形成，也可以由有源元件形成。根据本发明，设置在反馈支路中的两个元件，也就是说反馈电阻元件105和反馈电抗元件106被用于消除放大器单元104的复的、依赖频率的增益系数的任何影响，以便消除在匹配滤波器单元123中发生的并联电流的任何影响。
下面将参考图2详细解释数据传输路径单元122和匹配滤波器单元123。在示出的本发明的具体实施例中，匹配滤波器单元123包括由串联电阻元件124和串联电抗元件125(在所示出的情况中是串联电抗电感)形成的串联电阻，作为对照，并联电阻由并联电阻元件126和并联电抗元件127形成(在该情况中是并联电容)。
串联电阻设置在匹配滤波器单元的输入连接端和输出连接端之间，而并联电阻设置在输入连接端和接地端133之间。出现在匹配滤波器单元中的电流，也就是滤波器串联电流131和滤波器并联电流132的总和，形成改进的驱动装置202的输出电流100，而滤波器串联电流131和滤波器并联电流132的幅度依赖于用在匹配滤波器单元123中的电流元件124、125、126和127。匹配滤波器单元123的输出连接端连接至数据传输路径单元122的输入连接端。
被称为线路并联电流134的并联电流再次产生在数据传输路径单元中，以便流经匹配滤波器单元123的滤波器串联电流131改变为线路串联电流135，从而使滤波器串联电流131形成线路并联电流134和线路串联电流135的总和。
线路并联电流134从数据传输路径单元122的输入连接端、经过数据传输路径电容128以及经过包括数据传输路径电感129和数据传输路径电阻130的并联电路流动至接地端133。
线路串联电流135流经已参考图1描述过的线路阻抗102，结果在线路阻抗上产生电压降，也就是说产生了线路电压电平101，其可以在数据传输路径单元122的输出连接端和接地端133之间分接。
如图2所示，由改进的驱动装置202产生的驱动输出电压电平108被总电压降136降低，所述总的电压降136是经过包括数据传输路径单元122和匹配滤波器单元123的串联电路产生的压降。
被总的电压降136降低的驱动输出电压电平108被产生作为线路电压电平101，以作为数据传输路径单元122和匹配滤波器单元123的电路部件的函数。
以下将详细描述在图1和图2中设置相同的方块109和115，也就是滤波器装置109和调整装置115。
应该提到的是，分别示出在图1和图2中的装置109和115具有相同的结构，但使用不同的确定方法来限定各个对应驱动装置201和202的输出电流。调整装置115作为数字调整装置工作，而所有其他电路元件，包括滤波器单元110、112，在模拟域中工作。由此，可以清楚地看出，对于从滤波器装置109传送至调整装置115的信号，需要在模拟/数字转换器112中进行模拟/数字转换。
相反，对于从调整装置115传送至滤波器装置109的信号，需要在数字/模拟转换器113中从数字域转换至模拟域。
经匹配的电流信号205通过滤波器装置109的输入连接端供至输入滤波器单元110，所述输入滤波器单元110用作防混叠滤波器，来自输入滤波器单元110的输出信号供至模拟/数字转换器111。来自模拟/数字转换器111的数字化输出信号供至数字滤波器单元114和确定单元116。
由于计费信号是在可被预先确定的固定频率下，例如16kHz或12kHz，并且是正弦波，因此数字滤波器单元114的传递函数包括单个复数，其在乘法单元121中与来自控制单元120的输出信号相乘。
至少一个数据传输路径的传递函数在确定单元116中对应至少一个频率被确定，其中在所述至少一个频率下，计费信号将从交换中心传输至用户点。
从确定单元116来的输出信号供至额定值比较单元118，在额定值比较单元118中可以输入额定值117，以便产生控制信号119，作为来自额定值比较单元118的输出信号，所述信号对应于可被预先确定的额定值117与由确定单元116确定的实际信号之间的将被调整的差别。控制信号119供至控制单元120，以便在与来自数字滤波器单元114的输出信号相乘之后，从调整装置115产生输出信号。从调整装置115产生的数字输出信号供至滤波器装置109的数字/模拟转换器113，以便获得与来自调整装置115的数字输出信号成比例、并且供至滤波器装置109的输出滤波器单元112的模拟信号。
在滤波器装置109的输出滤波器单元112中的滤波用于滤出在传输频率范围的通频带之外的被过度采样的成分。经滤波的信号从滤波器装置109发送，作为驱动输入电压电平107，可在滤波器装置109的输出连接端与接地端133之间被分接，并且能供至驱动装置201(图1)或供至改进驱动装置(图2)。
由于在所述用于传输计费信号的方法中，该驱动输入电压电平107不再基于评估值，而是基于包括数据传输路径单元122、匹配滤波器单元123以及改进驱动装置202的网络的分析，因此可以消除匹配滤波器单元123和至少一个数字传输路径单元122中的并联电流的任何影响，从而可获得可以预先确定的、经过线路阻抗102上的恒定线路电压电平101。
尽管已经基于优选具体实施例描述了本发明，然而本发明不局限于这些具体实施例，而可以以多种方式进行改进。
标号列表
在图中，相同的标号指示相同或功能相同的部件或步骤。
100输出电流
101线路电压电平
102线路阻抗
103电流检测单元
104放大器单元
105反馈电阻元件
106反馈电抗元件
107驱动输入电压电平
108驱动输出电压电平
109滤波器装置
110输入滤波器单元
111模拟/数字转换器
112输出滤波器单元
113数字/模拟转换器
114数字滤波器单元
115调整装置
116确定单元
117额定值
118额定值比较单元
119控制信号
120控制单元
121乘法单元
122数据传输路径单元
123匹配滤波器单元
124，124a串联电阻元件
125串联电抗元件
126并联电阻元件
127并联电抗元件
128数据传输路径电容
129数据传输路径电感
130数据传输路径电阻
131滤波器串联电流
132滤波器并联电流
133接地端
134线路并联电流
135线路串联电流
136，136a总电压降
201驱动装置
202改进的驱动装置
203电流信号匹配单元
204电流信号
205经匹配的电流信号