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CN1283328A - 滤波装置 - Google Patents

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CN1283328A
CN1283328A CN98812595.1A CN98812595A CN1283328A CN 1283328 A CN1283328 A CN 1283328A CN 98812595 A CN98812595 A CN 98812595A CN 1283328 A CN1283328 A CN 1283328A
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CN98812595.1A
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J·普菲菲尔
M·利斯托帕德
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Ericsson Austria GmbH
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Ericsson Austria GmbH
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明涉及一种滤波装置,它用于分离模拟或数字基带信号－如POTS或ISDN信号－和数字宽带信号,这些信号在信息传输系统的双线线路中同时发送。该滤波装置具有一个双向低通滤波器(4)和一个双向高通滤波器(3),其中,低通滤波器(4)包括至少一个具有第一通带的第一滤波器(6)－它允许直流电流通过－和至少一个具有第二通带的第二滤波器(7),优选地,将第一和第二滤波器(6,7)的输入和输出串接起来。

Description

滤波装置
本发明涉及一种滤波装置，它用一个双向低通滤波器和一个双向高通滤波器来分离通信系统的双线线路中同时发送的模拟或数字基带信号－如POTS或ISDN信号－以及数字宽带信号。
宽带方法－如ADSL，VDSL和xDSL或类似方法等－所使用的频带高于如POTS(普通常规电话业务)或ISDN信号占用的基带。在电话系统中，这些不同的传输业务使用同一用户线路作为传输介质。
宽带传输方法ADSL(非对称数字用户线路)正日益变得重要，它允许在双线用户线上从中央局－如中央交换局－到用户单向发送大量数字信息，并且允许双向发送控制功能。目前，经常在ADSL通信系统中应用QAM方法，如：DMT(离散多音调制)或CAP(无载波相位调制)，形成的信号按照频率叠加到如POTS或ISDN的模拟或数字电话信号上。为了便于接收，在局终端和用户终端把要发送或在用户线路上传送的信号用分离滤波装置(ADSL分离滤波器)分离成两种成份(基带信号和宽带信号)，而且在传输时叠加。
为了这个目的，例如ADSL滤波器包含了一个双向低通滤波器和一个双向高通滤波器，用低通滤波器分离线路信号中的POTS和/或ISDN信号，用高通滤波器分离线路信号中的ADSL或DMT信号。
为了在双线线路中同时发送宽带信号和数字ISDN基带信号或模拟信号，WO-A1-97/11534中使用了此类型的滤波装置。在此，中央局的双向宽带传输装置和ISDN交换单元利用一个ADSL滤波装置连接到能够发送和接收数据的双线线路的一端。双线线路的另一端经另一个ADSL滤波装置和用户端双向宽带传输装置及ISDN网络连结器相连。对该ADSL滤波装置的低通滤波器的传输限制是：在每种情况下，所选滤波器带宽要足以传输基带信号。
根据不同国家的输入阻抗要求，为每个用户提供的低通滤波器可以是无源的或是模拟有源的滤波器。
已知的宽带滤波装置的一个不利之处在于，构成模拟滤波器需要很大的空间。另外，由于必须考虑不同国家的电话输入阻抗要求，因此为每个国家设计的滤波装置均是不同的。
因此，本发明的目的在于，阐述一种文章开头所述的滤波装置，它只需很小的空间，且只需很低的费用就可满足各种用户特定的终端单元阻抗要求。
根据本发明，该目的通过如下方式实现：低通滤波器至少包括一个具有第一通带的第一直流传输滤波器和至少一个具有第二通带的第二滤波器，优选地，把第一和第二滤波器的输入和输出并联连接。
为了能更好的适应当前滤波的需要，本发明的基本思想是将基带信号的低通滤波分为至少两个滤波器频带，以便为每个滤波器频带提供特别有益的滤波选择。在此，可以按下述方法来选择这两个滤波器频带：传输信号中存在的频率间隙位于该频带之间，滤波器频带由此不必重叠。第一直流传输低通滤波器可以是相对简单的离散设计，但是这样也消除了第二滤波器的直流传输性，因此，选定第二滤波器时必须能够适应相当高频带的特定要求。
本发明的另一个方案是：可以用一个低频带低通滤波器构成第一滤波器，用一个高频带带通滤波器构成第二滤波器，低频带带低通滤波器的通带是从直流传输或0Hz延伸到第一上限频率，而高频带带通滤波器的通带是从第二下限频率延伸到第二上限频率，第一上限频率优选地低于第二下限频率。
两个滤波器的基带频带由此被分成一个低频带和一个高频带，低频带传输直流电流，它是为单个用户馈电的前提。此外，该低频带还包含了低频交流电压，例如呼叫电压。在第一上限频率和第二下限频率之间也可能形成一个频率间隙，由于在常规电话网中，用于信令或馈电的频带和低音频之间没有可传送的信号频率，所以该频率间隙不会产生不利影响。
可以方便地把低频带低通滤波器实施为一个包含譬如一些电感和电容的无源低通滤波器。但这些包含有直流电流和低频的低频带要求比低通滤波器工作的高频带要小得多，因此，实际上要实现更简单或更节省空间是不可能的。
但是，根据本发明的一种方案，用至少一个含数字信号处理器的电路装置构成高频带带通滤波器，便可以大大减小低通滤波运行的高频带滤波器的外形尺寸。然而，在本发明的另一实施方案中，也可以用至少一个含数字滤波器的电路装置构成高频带带通滤波器。
通过消除常规低通滤波器相当庞大的铁芯而形成的数字滤波，其结果是大大缩小了滤波器所需空间。本发明的另一优点是DSP滤波器的高度适应性。电话网络的操作者经常要为他们的POTS用户指定不同的实型或复型线路阻抗，而复阻抗要求进行有源宽带滤波。另一方面，如果POTS配置定义为纯实型阻抗，那么用一个无源宽带滤波装置就足够了。然而，由于该滤波器特性可以通过对数字信号处理器的适当编程进行调整，所以它可以适应实型(600欧姆)和复型输入阻抗(如Zn)。
在此，可优选地选择一些截止频率，根据本发明的一个实施例，截止频率可以根据如下进行确定：第一上限频率范围为25Hz-70Hz，优选地为50Hz，第二下限频率范围为250Hz-350Hz，优选地为300Hz。
于是，低通滤波器的传输性既可以用于信令传输和馈电，又可以用于低音信号频率。
在本文中，根据本发明的另一个实施例，第二上限频率的范围是3300Hz-3500Hz，优选地为3400Hz。
因此，在POTS信道上，本发明的滤波装置即使对所定义的最高声音信号频率也是可传送的。
如果此高频带带通滤波器还要传送长途脉冲，那么本发明的另一实施例可以提供第二上限频率，该频率位于11kHz-13kHz之间，优选地为12kHz，或在15kHz-17kHz之间，优选地为16kHz。
根据本发明的另一种方案，如果第二上限频率在高于70kHz的范围内，且优选地为80kHz，那么，这将有利于数字ISDN信号和数字宽带信号的同时传输。
因此，高频带带通滤波器也发送ISDN信号，并能将其传送至它们的用户终端，并且/或传递至相应的ISDN单元。这样，在传输ADSL和POTS信号时，还可以附加传送ISDN信号或与其相关的信号，如PCM-2，PCM-4或类似信号等。
此外，本发明涉及一种系统，它能为众多用户同时传送模拟或数字基带信号－如POTS或ISDN信号－和数字宽带信号，该系统每条用户线路上均有一个属于本发明的滤波装置，而该滤波装置安装在通信系统的中央局中，如：交换局。
迄今为止，为了分离宽带信号，所有基带信号均必须经过交换局独立的宽带滤波装置，这样，每条用户线路都要安装一个离散高通滤波器和一个离散低通滤波器。根据各自国家和区域的规定，这些滤波装置可以是无源的或是有源的。由于构成滤波器的铁芯所需空间相当大，且每个滤波器要求空间的数量级大约为90cm2，所以，当有大量的用户时，目前许多交换局中很快就达到了上限，但由于缺少空间它们不能被超过。此外，为每个用户连接额外预留一个宽带滤波装置还会带来维修和故障方面所需的基本费用。
因此，本发明的目的就是阐述一种系统，同已知的系统相比，该系统可使宽带传输所需的空间可以降减小。
本发明的另一个目的为提供一种低维护要求的系统。
根据本发明，以如下方式可实现上述目标：与用户有关的高频带带通滤波器每个均可实施为包含至少一个数字信号处理器的电路装置，且这些电路装置的数字信号处理器包含在一个单个的数字信号处理单元中。
通过使用功能强大的信号处理器，便可以执行多基带信道(如：POTS和/或ISDN信道)的并行处理。滤波器性能可适用于每个信道。在一个DSP单元中组合了多个高频带带通滤波器，这不仅可以节省空间，还可以降低维护和设备的费用水平。
下面将参照图中的实施例来详细阐述本发明，其中：
图1示出了优先领域内滤波装置的电路框图；
图2示出了本发明滤波装置实施方案的电路框图；
图3示出了本发明滤波装置实施方案的滤波特性曲线；
图4，5，6和7分别示出了本发明滤波装置其它实施方案的电路框图。
图1示出了优先领域内的一种滤波装置，它用于分离通信系统在双线线路10中同时传输的模拟或数字基带信号。
在此，模拟或数字基带信号(如POTS或ISDN信号)和数字宽带信号(如ADSL信号，在频率方面叠加于后者)能够在双线用户线路10上进行发送和接收，譬如，该线路10从交换局通到用户。此例所描述的基带和宽带信号类型对本发明不构成限制。
为了分离叠加在用户线路10上的宽带信号和基带信号，采用了一个双向低通滤波器4和一个双向高通滤波器3，滤波器3和4将基带信号传送给例如POTS或ISDN单元2，并将诸如ADSL信号的宽带信号传送给宽带单元1，且/或这些信号在用户线路10的另一方向上组合起来，并通过该线路传送给用户。
这种类型的现有滤波装置的缺点在于，低通滤波器4占用空间相当大，因为它需要配置大体积铁芯。
在本发明图2的实施例中，可对此进行如下补偿：低通滤波器4包括至少一个具有第一通带11的第一直流传输滤波器6，和至少一个具有第二通带12的第二滤波器7，且将这两个滤波器6，7的输入和输出并联起来，其通带如图3所示。
根据图2，第一滤波器由一个低频带低通滤波器6构成，第二滤波器由一个高频带带通滤波器7构成，低频带低通滤波器6的通带为直流传输或0Hz－第一上限频率fOⅠ。
所有信令和馈电电压均可在该频带内传送，直流电流在0Hz传输被集中到该功能中，否则的话用户就得不到馈电。
可以在25Hz-70Hz的范围内选择第一上限频率fOⅠ，但该频率优选地为50Hz，因为它是常规呼叫交流电压的上限值。
高频带带通滤波器7的通带为第二下限频率fUⅡ-第二上限频率fO Ⅱ。
在图3的例子中，由于在中间频带既没有基带频率也没有用于维持运行的频率，所以低频带滤波器6的第一上限频率fOⅠ应选择低于第二下限频率fUⅡ。
高频带带通滤波器7由一种包含至少一个数字信号处理器(DSP)的电路装置组成，通过对它进行适当编程，就能得到图3中对应频带12的滤波器特性。这些电路装置不仅包含信号处理器，还包括其他一些单元，如模/数转换器，这对滤波器的模拟是不可缺少的。但是，DSP也可用数字滤波器代替。同使用DSP相比，一旦相应产品的体积过大时，该方法的成本-效益可与ASIC电路相同。
由于普通低通滤波器的铁芯需要占用较大空间，所以它们可以由完全等效的元件取代，以大大减少占用空间。
DSP7的第二下限频率fUⅡ优选地位于250Hz-350Hz之间，且优选地为300Hz，而第二上限频率fOⅡ位于3300Hz-3500Hz之间，且优选地为3400Hz，这样，一般声音信号的范围便可位于通带之中。
此外，如果允许长途脉冲也通过该高频带带通滤波器，则第二上限频率fOⅡ可选择位于11kHz-13kHz之间，优选地为12kHz，或者在15kHz-17kHz之间，优选地为16kHz。
对于ISDN的应用，第二上限频率应相应地在高于70kHz的范围内选择，优选地为80kHz，这样，ISDN信号能够传送到相应的ISDN单元，或被它们发送。
图2示出了低频带低通滤波器6和高频带带通滤波器7的输入和输出的相应并联。
然而，为了满足正确匹配各自电话系统的所有要求，一种重要方法是使该滤波装置适合于用户的、或相应POTS或ISDN单元2的输入阻抗。为此目的，在图4、5、6和7的实施例中，给出了用于进行正确匹配的一些适用电路方案，它们是通过选定合适的电感20、20’和转换器或信号变换器21、21’及22、22’来实现的，这些信号变换器连接在输入和输出的前端。也可使用这些电路方案的混合形式。
在电信系统的交换局或其他中央局中，每个用户或用户线路均要求配置一个滤波装置。为了降低这些单个独立单元的费用，根据本发明，可以将与用户相关的高频带带通滤波器实施为至少包含一个信号处理器的电路装置，并将信号处理器合并成一个简单的数字信号处理单元。如果选用了适当功能强大的信号处理器，则可并行处理大量POTS或ISDN信道，且滤波器特性可以适应各种需要，特别是输入阻抗。

Claims (9)

1．一种滤波装置，它用一个双向低通滤波器和一个双向高通滤波器来分离电信系统双线线路中同时传输的模拟或数字基带信号－如POTS或ISDN信号－和数字宽带信号，其中，低通滤波器(4)包括至少一个具有第一通带的第一直流传输滤波器(6)和至少一个具有第二通带的第二滤波器(7)，优选地把第一和第二滤波器(6，7)的输入和输出并联连接起来。
2．根据权利要求1的滤波装置，其特征在于，第一滤波器(4)由一个低频带低通滤波器(6)构成，第二滤波器由一个高频带带通滤波器(7)构成，低频带低通滤波器(6)的通带为直流传输或0Hz～第一上限频率，高频带带通滤波器(7)的通带为第二下限频率～第二上限频率，第一上限频率优选地低于第二下限频率。
3．根据权利要求1或2的滤波装置，其特征在于，高频带带通滤波器由至少一个包含数字滤波器的电路装置构成。
4．根据权利要求1或2的滤波装置，其特征在于，高频带带通滤波器由至少一个包含数字信号处理器(7)的电路装置构成。
5．根据权利要求1～4的滤波装置，其特征在于，第一上限频率位于30Hz～70Hz之间，且优选地为50Hz，第二下限频率位于250Hz～350Hz之间，且优选地为300Hz。
6．根据权利要求2～5之一的滤波装置，其特征在于，第二上限频率位于3300Hz～3500Hz之间，且优选地为3400Hz。
7．根据权利要求2～5之一的滤波装置，其特征在于，第二上限频率位于11kHz～13kHz之间，且优选地为12kHz，或位于15kHz～17kHz之间，且优选地为16kHz。
8．根据权利要求2～5之一的滤波装置，其特征在于，第二上限频率位于70kHz～90kHz之间，且优选地为80kHz。
9．一种系统，它能为大量用户同时传输模拟或数字基带信号－如POTS或ISDN信号－和数字宽带信号，每条用户线路均安装了一个根据权利要求1～8之一的滤波装置，该滤波装置安装在通信系统的中央局，如交换局中，其中，每个与用户相关的高频带带滤波器(7)实施为至少包含一个数字信号处理器的电路装置，且这种电路装置中的数字信号处理器组合成一个简单的数字信号处理单元。
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