DE102005034506B4

DE102005034506B4 - Verfahren und System zur Fehlerbeseitigung

Info

Publication number: DE102005034506B4
Application number: DE102005034506A
Authority: DE
Inventors: Bernd Heise
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2025-07-21
Also published as: WO2007010022A1; US20070019718A1; US7826520B2; DE102005034506A1

Abstract

Verfahren zum Beseitigen von Fehlern, die durch ein Störsignal (S) verursacht werden, bei einer Datenübertragung von Datensymbolen zwischen zwei Transceivern (1) mit den folgenden Schritten:
Senden einer Sende-Datensymbolfolge von einem ersten Transceiver (1) zu einem zweiten entfernten Transceiver (1');
Erkennen eines bei der Datenübertragung aufgetretenen Störsignals (S) in Abhängigkeit von einer Empfangs-Datensymbolfolge;
wiederholtes Senden des zuletzt gesendeten Datensymbols der Sende-Datensymbolfolge von dem ersten Transceiver (1) zu dem zweiten Transceiver (1'), wenn das Störsignal (S) auftritt,
wobei aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge ein ungestörtes Empfangsdatensymbol (E) durch Zusammensetzen von ungestörten Datensymbolabschnitten der beiden Datensymbole zur weiteren Datenverarbeitung in dem zweiten Transceiver (1') rekonstruiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Beseitigung von Fehlern, die durch ein periodisch auftretendes Störsignal bei einer bidirektionalen Datenübertragung von Datensymbolen zwischen zwei xDSL-Transceivern verursacht werden.
Die GB 910 453 A beschreibt ein Automatic Repeat Request-Verfahren bei dem eine Sende-Datensymbolfolge von einem ersten Transceiver zu einem zweiten Transceiver gesendet wird und in Abhängigkeit von einer Empfangs-Datensymbolfolge erkannt wird, dass bei der Datenübertragung ein Störsignal aufgetreten ist. Die Wirkung des Störsignals wird dann unterdrückt, indem das fehlerhaft empfangene Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge von dem ersten Transceiver zu dem zweiten Transceiver wiederholt gesendet wird.
Die US 2003 016 673 A1 beschreibt das wiederholte Senden von durch elektromagnetische Störungen verloren gegangenen Daten zu einem Empfänger.
Die EP 0 966 135 A2 beschreibt die Codierung von diskreten Multitonsignalen. Dabei wird aus einem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol einer Sende-Datensymbolfolge ein ungestörtes Empfangsdatensymbol in einem zweiten Transceiver zur weiteren Datenverarbeitung gewonnen.
Unter dem Oberbegriff xDSL wird eine Vielzahl von Übertragungssystemen für die Kupferdoppelader des Telefonanschluss-Leitungsnetzes zusammengefasst. Die Abkürzung DSL (Digital Subscriber Line = digitale Teilnehmerleitung) weist daraufhin, dass Informationen in digitaler Form übertragen werden. Die bekanntesten xDSL-Technologien sind ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line), HDSL (High Rate Digital Subscriber Line) und VDSL (Very High-Bit Rate Digital Subscriber Line).
1 zeigt die bidirektionale Datenübertragung zwischen zwei xDSL-Transceivern über ein Datenübertragungsmedium nach dem Stand der Technik. Bei DSL erfolgt die Datenübertragung in einem Voll-Duplex-Betrieb, der ergänzend zu der bisherigen Telefonsignalübertragung ohne gegenseitige Beeinflussung realisierbar ist. Bei DSL werden in einem ersten Datenübertragungskanal, nämlich dem Vorwärtskanal, Daten von einem Netzknoten zu einem Teilnehmeranschluss übertragen und umgekehrt Daten von dem Teilnehmeranschluss in einen Rückkanal an den Netzknoten übertragen. Abhängig von der Bitrate des Vorwärtskanals sind verschiedene Varianten unterscheidbar. Weisen Vorwärts- und Rückwärtskanal die gleiche Bitrate auf, handelt es sich um SDSL (Symmetrical DSL). Da DSL in den meisten Fällen für Abrufdienste konzipiert ist, wird für den Rückkanal im Regelfall eine geringere Bitrate als im Vorwärtskanal benötigt. Daher weist bei einem ADSL-System der Vorwärtskanal eine Bitrate auf, die höher ist als die Bitrate im Rückkanal. VDSL-Systeme überbrücken vor allem die Datenübertragungsstrecke zwischen Kabelverzweigungen und Kunden, während HDSL und ADSL Daten vor allem von der Vermittlungsstelle bis hin zum Kunden bzw. Teilnehmer übertragen.
Das genormte Übertragungsverfahren zur Datenübertragung bei ADSL und VDSL2 ist das Mehrträgerverfahren DMT (Discrete Multitone Technology). Das Frequenzband ist dabei in mehrere Bereiche aufgeteilt, wobei der unterste Frequenzbereich zur Übertragung des herkömmlichen Telefonsignals POTS (Plain Old Telefon Service) vorgesehen ist. Daran schließen sich die Frequenzbereiche für den Aufwärts- bzw. Rückkanal und die Abwärts- bzw. Vorwärtskanal an. Bei DMT werden die Frequenzbänder in bis zu 4095 Teilkanäle unterteilt, wobei jeder Teilkanal eine Frequenzbandbreite von 4,3125 KHz aufweist. In jedem Teilkanal erfolgt eine Modulation mittels QAM (Quadratur-Amplitudenmodulation).
2 zeigt einen xDSL-Transceiver nach dem Stand der Technik.
Der xDSL-Transceiver weist einen Sendesignalpfad und einen Empfangssignalpfad auf. In dem Sendesignal gibt eine Datenquelle ein Datensignal an einen Scrambler ab, der die Daten verwürfelt. Der Scrambler beseitigt lange Folgen von Nullen oder Einsen. Beim Scrambling bzw. Verwürfelung wird die ursprüngliche Reihenfolge des Datenbitstroms nach einem ausgewählten Algorithmus geändert. Dabei werden lange Folgen von Nullen oder Einsen derart umgewandelt, dass häufige Signalwechsel auftreten. Das Sendesignal enthält ferner eine Vorwärts-Fehlerkorrektureinheit FEC (Forward Error Correction), die beispielsweise eine Reed-Solomon-Codierung durchführt. Die Reed-Solomon-Codierung ermöglicht die Korrektur fehlerhaft übertragener Daten. Insbesondere gestatten die Reed-Solomon-Codes die Korrektur von Fehlerbündeln, wie sie beispielsweise bei DMT entstehen. Mit Reed-Solomon-Codes wird eine sogenannte Vorwärts-Fehlerkorrektur ermöglicht, d. h. man benötigt zur Fehlerkorrektur keinen Rückkanal. Es werden Prüfziffern berechnet, die an einem zu schützenden Datenblock angehängt und mit diesem zusammen übertragen werden. Das übertragene Reed-Solomon-Codewort besteht daher aus Nutzdaten und Prüfdaten.
Eine Verschachtelung bzw. Interleaving-Einheit verschachtelt die zu übertragenden Datenbits im Zeitbereich. Der Interleaver verteilt die Codeworte des Reed-Solomon-Endcoders über einen größeren Zeitbereich, damit eventuell auftretende Übertragungsstörungen auf mehrere Codeworte aufgeteilt werden.
Ein Trellis-Encoder fügt weitere Redundanz in den Datenstrom ein. Die zusätzlichen Bits werden dann im Empfänger zur Fehlerkorrektur eingesetzt. Während der Reed-Solomon-Encoder blockweise arbeitet, d. h., einem definierten Datenblock einen Block von Prüfbytes hinzufügt und somit eine Blockcodierung durchführt, wird mittels des Trellis-Codierers eine Faltungscodierung vorgenommen. Die zu sichernden Daten werden dabei durchlaufend mit einem Sicherungspolynom verknüpft, so dass in dem Datenstrom permanent Redundanz-Bits eingefügt werden.
Mit dem Sendesignal wird ein zu übertragender Block von Datenbits, der von dem Trellis-Encoder abgegeben wird, in einem Datenpuffer zwischengespeichert. In einem QAM-Encoder wird für jeden Träger des DMT-Datenübertragungssystems ein QAM-Symbol erzeugt, d. h. es wird ein Zeiger im Konstellationsdiagramm bzw. eine komplexe Zahl generiert. Ein QAM-Encoder führt die Spektrallinien des zu sendenden Signals mit komplexen Zahlenwerten auf. Das so erzeugte Spektrum wird mit einer IFFT-Einheit (IFFT = Inverse Fourier Transformation vom Frequenzbereich in den Zeitbereich) in ein Zeitsignal überführt. Die so entstandenen Abtastwerte des Zeitsignals werden nacheinander durch ein Interpolationsfilter IF interpoliert und in Analogsignale umgewandelt und nach einer Tiefpassfilterung ausgesendet.
Umgekehrt wird auf der Empfangsseite des xDSL-Transceivers ein tiefpassgefiltertes Zeitsignal abgetastet und nach Dezimation mittels eines Dezimationsfilters in einen Signalpuffer eingelesen. Das Tiefpassfilter vermindert Aliasing-Effekte, sodass Spektralanteile außerhalb des genutzten Frequenzbereiches das abgetastete Signal nicht merklich verfälschen. Jeweils ein Datenblock von N-Abtastwerten wird mittels FFT (Fast Fourier Transformation) in den Frequenzbereich transformiert. Jede Spektrallinie des so berechneten diskreten Spektrums stellt ein QAM-Datensymbol dar, aus dem dann eine Bit-Kombination gewonnen wird. Die in dem Sendesignalpfad vorgenommenen Operationen erfolgen in umgekehrter Reihenfolge im Empfangssignalpfad. Der Empfangssignalpfad enthält daher einen Frequenz-Equalizer, einen Trellis-Decoder, eine De-Interleaving-Einheit, einen Decoder und einen Descrambler.
Über eine Hybrid- bzw. Gabelschaltung sind der Sendesignalpfad und der Empfangssignalpfad an die Zweidrahttelefonleitung angeschlossen. Signalanteile des von dem Sender des xDSL-Transceivers ausgesendeten Signals werden auf der Übertragungsstrecke reflektiert und bilden Echosignale. Diese Echosignale gelangen über die Gabelschaltung in den Empfangssignalpfad und führen dort zu Störungen. Daher enthält der xDSL-Transceiver ein Echokompensationsfilter EC, das aus dem gesendeten Signal das zu erwartende Echosignal berechnet, wobei das berechnete Echosignal mittels eines Subtrahierers von dem Empfangssignal abgezogen wird. Die Form und die Dauer des Echosignals hängen von dem Aufbau der Anschlussleitung ab. Daher ist das Echokompensationsfilter EC vorzugsweise adaptiv ausgeführt und kann das an das jeweilige zu erwartende Echosignalverhalten angepasst werden.
Ferner enthält der xDSL-Transceiver im Empfangssignalpfad einen Entzerrer bzw. Equalizer EQ zur Kompensation von linearen Verzerrungen des Empfangssignals im Zeitbereich.
Bei der Datenübertragung zwischen zwei xDSL-Transceivern über Zweidrahttelefonleitungen innerhalb eines Kabelbündels treten durch elektrische Einkopplungen von anderen Systemen, die Daten in dem gleichen Kabelbündel übertragen, oder von sonstigen Systemen, wie beispielsweise Radio- oder TV-Sendern oder sonstigen elektrischen Geräten, elektromagnetische Störungen auf, die zu Bitfehlern bei der Datenübertragung führen können. Die in ADSL- und VDSL-Transceivern vorgesehenen Reed-Solomon-Codierer fügen in den Datenstrom Redundanz ein, um eine bestimmte Dichte an Fehlern korrigieren zu können. Der Großteil der in die Zweidraht-Telefonleitung eingekoppelten Störsignale besteht aus periodisch auftretenden Störimpulsen, die beispielsweise durch Schaltvorgänge in Geräten erzeugt werden. Diese Störsignale werden beim Teilnehmer in die Telefonleitungen, die in der Nähe geführt werden, eingekoppelt. Typische Geräte, welche periodische Störsignale erzeugen, sind Dimmer, Neonröhren und Schaltnetzteile.
Selbst kurze Störimpulse können ein vollständiges DMT-Datensymbol verfälschen bzw. zerstören, sodass eine große Anzahl von Datenbit-Fehlern entstehen. Periodisch auftretende Störsignale werden auch als REIN-(Repetitive Electrical Impulse Noise) Signale bezeichnet.
Die bisher eingesetzten Verfahren zum Unterdrücken von Störsignalen nutzen nicht die Periodität der Störimpulse aus, um den Aufwand zu reduzieren, um Übertragungsfehler zu minimieren bzw. zu verhindern. Die in xDSL-Transceivern eingesetzten Codierverfahren, wie beispielsweise FEC-Codierverfahren, lokalisieren das Störsignal nicht, sondern fügen lediglich genügend Redundanz zur Fehlerkorrektur in den Bitstrom ein.
Während der redundanten Codierung verteilt der Interleaver die gestörten Daten auf möglichst viele Codewörter, da jedes Codewort nur eine begrenzte Möglichkeit zur Fehlerkorrektur aufweist. Durch das Hinzufügen von Redundanz und die Verschachtelung mittels Interleaver nimmt die Laufzeit bei der Datenübertragung zu.
Zur Minimierung der Laufzeiten und zur Minimierung des technischen Aufwandes bzw. der Komplexität bei der Codierung wurde daher ein Verfahren zur Unterdrückung von Störsignalen bei ADSL- und VDSL-Datenübertragung in 2Wire, „Periodic Impulse Noise: How predictable is it?" ITU SG15/Q4 contribution D-035, Geneva, Switzerland, November 2004, in 2Wire, „Multi-Rate Impulse Protection", ITU SG15/Q4 contribution HH-081, Waikiki, Hawaii, Januar 2005, 2Wire, „When to Incorporate frame-blanking in VDSL2", ITU SG15/Q4 contribution HA-094, Huntsville, Alabama, März 2005 und in 2Wire, „Frame-Blanking: A Simple and Effective Method of REIN Protection", ITU SG15/Q4 contribution HA-093, Huntsville, Alabama, März 2005 vorgeschlagen, bei dem bestimmte Datenübertragungssymbole nicht zur Datenübertragung verwendet werden, wenn das Auftreten eines Störimpulses erwartet wird.
3 zeigt ein Datenübertragungssystem zur Datenübertragung zwischen zwei xDSL-Transceivern gemäß dem Stand der Technik, wobei nach Echokompensation und der Entzerrung im Transceiver B ein Signal zur Störsignalerfassung abgegriffen wird. Wenn das periodische Auftreten eines Störimpulses bzw. eines Störsignals erfasst wird, wird dessen Lage und Periode an den Transceiver A am anderen Ende der DSL-Leitung über einen Overhead-Channel mitgeteilt. Der Transceiver A erzeugt daraus intern ein Synchronisationssignal und gibt periodisch ein Disable-Steuersignal an die IFFT-Einheit in seinem Sendesignalpfad ab. Anstelle des Sende-Datensymbols, welches vermutlich bei der Datenübertragung über den Datenübertragungskanal aufgrund des Störsignals verfälscht wird, wird entweder kein Datensymbol, ein fest definiertes Datensymbol oder ein zufällig erzeugtes Datensymbol übertragen. Das Zufalldatensymbol enthält Zufallswerte. In keinem der genannten Fälle enthält das Datensymbol Nutzdaten.
Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens zur Störsignalunterdrückung gemäß dem Stand der Technik besteht darin, dass für den Fall, dass ein Störimpuls an der Grenze zwischen zwei aufeinander folgenden Datensymbolen liegt bzw. die beiden Datensymbole überlappt, beide aufeinander folgenden Datensymbole nicht mehr für Nutzdaten genutzt werden können, selbst wenn der Störimpuls kürzer ist als ein Datensymbol.
Die Netzfrequenz fN beträgt in Europa 50 Hz und in den USA 60 Hz. Ein Dimmer, der mit einer Frequenz fN von 50 Hz schaltet, und bei jeder aufsteigenden Schaltflanke und jeder abfallenden Schaltflanke ein Störsignal verursacht, generiert ein Störsignal mit einer Störfrequenz fS von 100 Hz in Europa und 120 Hz in den USA. Auf der Datenübertragungsleitung tritt daher alle 10 ms (in Europa) ein Störimpuls auf, der beispielsweise durch einen Dimmer verursacht wird. Wenn die Datensymbollänge T_D, beispielsweise bei ADSL, eine Dauer von 250 μs aufweist, tritt alle 40 Datensymbole ein Störimpuls auf. Liegt der Störimpuls an der Grenze zu zwei Datensymbolen bzw. überlappt er zwei Datensymbole, werden bei einem herkömmlichen Verfahren zwei Datensymbole nicht gesendet. Somit werden zwei von 40 Datensymbolen werden nicht gesendet. Dies entspricht einem Datenverlust von 5 %.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Beseitigung von Fehlern zu schaffen, die durch ein Störsignal verursacht werden, so dass ein Datenverlust minimiert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Störsignal durch eine in dem ersten Transceiver vorgesehene Störsignalerfassungsschaltung in Abhängigkeit von mindestens einem durch den ersten Transceiver empfangenen gestörten Datensymbol der Datensymbolfolge detektiert.
Vorzugsweise wird die Lage der Wiederholung von einem oder mehreren Symbolen zum Zeitpunkt des Störsignals in einem Overhead-Channel (= OHC) von dem ersten Transceiver zu dem zweiten Transceiver übertragen.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Störsignal durch eine in dem zweiten Transceiver vorgesehenen Störsignalerfassungsschaltung in Abhängigkeit von mindestens einem durch den ersten Transceiver empfangenen gestörten Datensymbol der Datensymbolfolge detektiert. Die Lage der Wiederholung von einem oder mehreren Symbolen zum Zeitpunkt des Störsignals wird in einem Overhead-Channel von dem zweiten Transceiver zu dem ersten Transceiver übertragen.
Bei den Datensymbolen handelt es sich vorzugsweise um DMT-Datensymbole.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Auftreten eines Störsignals bei Empfang einer vorbestimmten Nachricht, die in einem Overhead-Channel von dem zweiten Transceiver zu dem ersten Transceiver übertragen wird, erkannt.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das ungestörte Empfangsdatensymbol gewonnen, indem aus einem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol ein ungestörtes Datensymbol selektiert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Datenübertragung über eine Telefonleitung.
Bei einer alternativen Ausführungsform erfolgt die Datenübertragung zwischen den Transceivern drahtlos.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge das aufgetretene Störsignal in dem zweiten Transceiver rekonstruiert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet das rekonstruierte Störsignal ein Synchronisationssignal SYNC zur Synchronisation des Sendevorgangs der Sende-Datensymbolfolge.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Störsignal aus periodisch auftretenden Störimpulsen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Transceiver durch xDSL-Transceiver gebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Transceiver durch VDSL-Transceiver gebildet.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die xDSL-Transceiver durch ADSL-Transceiver gebildet.
Die Erfindung schafft ferner einen Transceiver, der periodisch auftretende Störsignale, die bei einer bidirektionalen Datenübertragung auftreten, unterdrückt.
Die Erfindung schafft ferner einen Transceiver mit den im Patentanspruch 14 angegebenen Merkmalen.
Das erfindungsgemäße System ist somit dazu ausgelegt, Störsignale, die bei einer bidirektionalen Datenübertragung von Datensymbolen zwischen zwei Transceivern auftreten können, zu unterdrücken.
Die Erfindung schafft ferner ein Datenübertragungssystem mit den im Patentanspruch 15 angegebenen Merkmalen. In einer Ausgestaltung sind der erste xDSL-Transceiver und der zweite xDSL-Transceiver dazu ausgelegt, über jeweilige Datenübertragungskanäle die jeweiligen Datensymbole synchron und zeitgleich zu senden, wobei eine Wiederholung eines Datensymbols gleichzeitig für beide Datenübertragungskanäle erfolgt. Auf diese Weise erfolgt in beide Übertragungsrichtungen jeweils ein synchrones und zeitgleiches Senden von Datensymbolen.
Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beseitigen von Fehlern bei einer bidirektionalen Datenübertragung von Datensymbolen zwischen zwei xDSL-Transceivern unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren der Zeichnung zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben. Es zeigen dabei:
1: die Datenübertragung zwischen zwei xDSL-Transceivern nach dem Stand der Technik;
2: ein Blockschaltbild eines xDSL-Transceivers nach dem Stand der Technik;
3: ein Blockschaltbild eines Datenübertragungssystems nach dem Stand der Technik;
4A: ein Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Unterdrücken eines Störspeichers bei einer bidirektionalen Datenübertragung von Datensymbolen zwischen zwei Transceivern;
4B: ein weiteres Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beseitigen von Fehlern bei einer bidirektionalen Datenübertragung von Datensymbolen zwischen zwei Transceivern;
5: ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beseitigen von Fehlern bei einer bidirektionalen Datenübertragung von Datensymbolen zwischen. zwei Transceivern.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Signale – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Die 4A und 4B zeigen zwei Blockschaltbilder zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Unterdrücken eines Störspeichers bei einer bidirektionalen Datenübertragung von Datensymbolen zwischen zwei Transceivern.
In 4A ist dabei eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems mit xDSL- Transceivern 1, 1', bei dem Fehler bei einer bidirektionalen Datenübertragung beseitigt werden, dargestellt.
Ein erster xDSL-Transceiver 1 ist über eine Zweidrahttelefonleitung 2 an ein Datenübertragungssystem angeschlossen, bei dem Daten von dem ersten xDSL-Transceiver 1 bidirektional mit einem entfernt gelegenen identisch aufgebauten zweiten xDSL-Transceiver 1' ausgetauscht werden. Der erste xDSL-Transceiver 1 enthält einen Sendesignalpfad 3 und einen Empfangssignalpfad 4. Der Sendesignalpfad 3 und der Empfangssignalpfad 9 sind über eine Hybrid- bzw. Gabelschaltung 5 an die Zweidrahttelefonleitung 2 angeschlossen.
Im Sendesignalpfad 3 wird ein von einer Datenquelle abgegebene Sendesignal-Bitfolge durch einen Scrambler mittels eines Generatorpolynoms verwürfelt. Ein Reed-Solomon-Codierer führt eine Vorwärts-Fehlerkorrektur FEC durch, d. h. es werden Prüfwerte bzw. Prüfbytes berechnet, die an einen zu schützenden Nutzdatenblock angehängt werden. Ein Interleaver verteilt dann die Codeworte, die durch den Reed-Solomon-Encoder generiert werden, über einen größeren Zeitbereich, damit eventuell auftretende Übertragungsstörungen auf mehrere Codeworte aufgeteilt bzw. verteilt werden.
Ein Trellis-Encoder fügt weitere Redundanz mittels Faltungscodierung in den Datenstrom ein.
Eine IFFT-Einheit 3-6 transformiert die durch den Trellis-Encoder codierten Datensymbole in ein Zeitsignal, das nach Parallel- und Seriellwandlung und Interpolation durch einen Digital-Analog-Wandler DAC in ein analoges Ausgangssignal umgewandelt wird. Nach einer Tiefpassfilterung wird das gefilterte analoge Sendesignal durch eine Treiberschaltung bzw. Linedriver verstärkt und über die Hybridschaltung 5 an die Telefonleitung 2 abgegeben.
Im Empfangssignalpfad 4 des xDSL-Transceivers 1 wird das empfangene Signal zunächst zur Verminderung von Aliasing-Effekten durch ein Tiefpassfilter gefiltert und durch einen Analog-Digital-Wandler ADC in ein digitales Empfangssignal umgewandelt. Das digitale Empfangssignal wird durch ein Dezimationsfilter dezimiert.
Ein am Ausgang der IFFT-Einheit angeschlossenes Echo-Kompensationsfilter 6 gibt ein digitales Echokompensationssignal an einen Subtrahierer innerhalb des Empfangssignalpfades 4 ab. Ausgangsseitig ist der Subtrahierer an einen Zeitbereich-Equalizer EQ angeschlossen. Anschließend durchläuft das entzerrte Empfangssignal eine FFT-Einheit, einen Trellis-Decoder, einen Deinterleaver, einen Reed-Solomon-Decoder und einen Descrambler. Nach erfolgtem De-Framing wird das Empfangssignal verarbeitet. Erkennt eine in dem zweiten Transceiver 1' vorgesehene Schaltung 7' zur Störsignalerfassung und Datensymbolrekonstruktion, die an dem Ausgang des Entzerrers EQ angeschlossen ist, ein periodisch auftretendes Störsignal S, dann generiert sie einen Sychronisationsimpuls (SYNC) und überträgt die Synchronisationsinformation mittels eines Overhead-Nachrichtenübertragungskanals an den ersten Transceiver 1 über die Telefonleitung 2. Für den Overhead-Nachrichtenübertragungskanal sind eine bestimmte Anzahl von Bytes der Nutzdaten eines Codewortes vorgesehen. Erkennt der erste Transceiver 1 nach Empfang des Codewortes, dass in dem Overhead-Nachrichtenübertragungskanal eine Synchronisationsinformation übertragen worden ist, dann wird ein Repeat-Steuersignal an die in dem Sendesignalpfad 3 des ersten Transceivers 1 vorgesehene IFFT-Einheit abgegeben. Das zuletzt von dem ersten Transceiver 1 gesendete Datensymbol wird dann wiederholt ausgesendet.
Das Auftreten eines Störsignals S kann durch den ersten Transceiver 1 mittels der Schaltung 7 erfasst werden. Bei einer alternativen Ausführungsform wird das Vorhandensein bzw. das Auftreten eines periodischen Störsignals S im Transceiver 1 mittels eines Nachrichtenprotokolls mitgeteilt.
Bei einer möglichen weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform überträgt der zweite entfernt gelegene Transceiver 1' ein vorbestimmtes Markierungsdatensymbol MDS an den ersten Transceiver 1. Dieser vergleicht die empfangenen Datensymbole und erkennt das Auftreten eines Störsignals S, wenn das empfangene Datensymbol mit dem vorgegebenen Markierungsdatensymbol MDS übereinstimmt.
Bei einer bevorzugten alternativen Ausführungsform wird dem ersten Transceiver 1 das Auftreten eines Störsignals S durch das Übersenden einer speziellen Nachricht innerhalb eines Codewortes mittels des dafür vorgesehenen Overhead-Datenübertragungskanals mitgeteilt. Die FEC-Codiereinheit im Sendesignalpfad empfängt Nutzdaten N von einem Scrambler und fügt Redundanzdaten R hinzu. Die Nutzdaten und die Redundanzdaten ergeben zusammen ein zu übertragendes Codewort. Eine bestimmte Anzahl von Bytes innerhalb der Nutzdaten wird als Overhead-Channel OHC zur Übertragung von Nachrichten reserviert. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird über diesen Overhead-Channel OHC dem anderen Transceiver mitgeteilt, dass bei der Datenübertragung ein periodisches Störsignal S aufgetreten ist. Erhält der Transceiver 1 diese Nachricht, löst dies ein wiederholtes Senden des zuletzt von ihm gesendeten Datensymbols aus.
5 zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Unterdrücken eines Störsignals S bzw. die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen xDSL-Transceivers 1 wie er in 4 dargestellt ist.
Zunächst sendet der erste xDSL-Transceiver 1 ein Datensymbol oder Sendedatensymbole aus dem Sendesignalpfad 3 über die Hybridschaltung 5 zu dem zweiten xDSL-Transceiver 1'. Die Datensymbole sind vorzugsweise DMT-Datensymbole.
Erkennt die Erfassungsschaltung 7' des zweiten xDSL-Transceivers 1', dass bei der Datenübertragung ein Störsignal S aufgetreten ist, generiert sie ein Synchronisationssignal SYNC. Die Störsignalerfassungsschaltung 7' erkennt das Auftreten eines Störsignals S in Abhängigkeit von mindestens einem durch den zweiten Transceiver 1' empfangenen Datensymbol einer Empfangsdatensymbolfolge, das von dem ersten Transceiver 1 zu dem zweiten Transceiver 1' über die Datenübertragungsleitung 2 übertragen wird.
Sobald der erste Transceiver 1 das Synchronisationssignal SYNC von der von dem zweiten Transceiver 1' über den Overhead-Kanal erhalten hat, generiert er ein Repeat-Steuersignal für seine IFFT-Einheit. Das Repeat-Steuersignal veranlasst die IFFT-Einheit des ersten Transceivers 1 dazu, das zuletzt gesendete Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge erneut zu senden. Dabei wird das Sende-Datensymbol mindestens einmal wiederholt, so dass es insgesamt mindestens zweimal gesendet wird.
Die Schaltung 7' des zweiten xDSL-Transceivers 1', der typischerweise identisch aufgebaut ist zu dem ersten xDSL-Transceiver 1, rekonstruiert aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge ein ungestörtes Empfangsdatensymbol E zur weiteren Datenverarbeitung. Das rekonstruierte bzw. gewonnene Datensymbol E wird in die Empfangs-Datensymbolfolge eingefügt, indem ein Schalter innerhalb des Empfangssignalpfades 4' des zweiten Transceivers 1' für die Dauer eines Symbols an den Ausgang der Schaltung 7' zur Symbolrekonstruktion geschaltet wird. Nachdem das gewonnene Datensymbol E in die Empfangsdatensymbolfolge eingefügt worden ist, schaltet der Schalter den Eingang der FFT-Einheit zurück an den Ausgang des Equalizers EQ.
4B verdeutlicht die Störsignalerkennung im ersten Transceiver 1.
Eine weitere Variante ergibt sich aus der Kombination der Varianten gemäß der 4A und 4B. Hier wird die Wiederholung der Datensymbole in beiden Übertragungsrichtungen immer gleichzeitig durchgeführt. Dies ist vorteilhaft, wenn bei einer kurzen Übertragungsstrecke ohnehin beide Transceiver immer gleichzeitig gestört werden. Auch ein Restecho aus dem Sendesignal würde die weitere Verarbeitung zweier aufeinander folgender Symbole dann nicht beeinflussen, da das Echo sich auch synchron wiederholt.
5 zeigt die Verarbeitung der empfangenen Datensymbole durch den xDSL-Transceiver 1 bei Auftreten des Störsignals S bzw. eines Störimpulses. Bei Auftreten eines Störimpulses S bei der bidirektionalen Datenübertragung wird einerseits im Sendesignalpfad 3 das zuletzt aufgetretene Sendedatensymbol erneut gesendet und andererseits kann bei der Symbolverarbeitung davon ausgegangen werden, dass das gestörte Datensymbol von dem zweiten xDSL-Transceiver 1' ebenfalls zweimal gesendet worden ist. Bei dem in 5 dargestellten Beispiel wird das Datensymbol 2 durch einen periodisch auftretenden Störimpuls S gestört und zweimal durch den Empfangssignalpfad 4 empfangen. Jedes Datensymbol besteht aus einer Vielzahl von Bits. Bei einer Symboldauer von 250 μs bzw. einer Symbolrate von 4000 Symbolen pro Sekunde beträgt bei einer Datenübertragungsrate von 8 Mb/Sek. die Anzahl von Bits pro Symbol beispielsweise 2000 Bit.
Wie man aus 5 erkennen kann, wird das Datensymbol 2 zweimal übertragen, nämlich als Symbol 2A und als Symbol 2B, wobei das Symbol 2B eine exakte Kopie des Symbols 2A ist.
Der Anfang des Symbols 2A zwischen dem Zeitpunkt t₀ und dem Zeitpunkt t₁ wird durch den Störimpuls S nicht gestört und fehlerfrei übertragen. Der Endabschnitt des Symbols 2A, d. h. zwischen den Zeitpunkten t₁, t₂, wird durch den Störimpuls gestört. In gleicher Weise ist der Anfang des Datensymbols 2B, d. h. zwischen den Zeitpunkten t₂, t₃ durch den an der Grenze der Symbole 2A, 2B überlappenden Störimpuls S gestört.
Der Endabschnitt des Datensymbols 2B, d. h. zwischen den Zeitpunkten t₃, t₄, ist wiederum ungestört und wird fehlerfrei übertragen. Typische Störsignale S weisen eine Dauer T_S auf, die geringer ist als die Dauer T_D eines übertragenen Datensymbolen. Die Dauer T_D eines übertragenen Datensymbols beträgt bei ADSL 250 μs und bei VDSL 125 μs bzw. 250 μs. Typische Störsignale bzw. Störimpulse, wie sie beispielsweise durch Dimmer erzeugt werden, weisen eine Dauer T_S von weniger als 100 μs auf. Ist die Dauer T_S des Störimpulses S geringer als die Dauer T_D eines Datensymbols, kann davon ausgegangen werden, dass der Anfang des Datensymbols 2A, d.h. zwischen den Zeitpunkten t₀, t₁ und das Ende des wiederholt gesendeten Datensymbols 2B, d.h. zwischen den Zeitpunkten t₃, t₄ ungestört bzw. fehlerfrei ist, selbst wenn der Störimpuls S an der Grenze zwischen den beiden Datensymbolen 2A, 2B auftritt.
Die Symbolrekonstruktionsschaltung 7, wie sie in 4 dargestellt ist, rekonstruiert bei Auftreten eines Störimpulses S aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol 2, d.h. aus den zwei Datensymbolen 2A, 2B ein ungestörtes Empfangsdatensymbol E, indem sie den ersten Teil des Datensymbols 2A zwischen den Zeitpunkten t₀, t₁ und dem zweiten Teil des Datensymbols 2B, d.h. zwischen den Zeitpunkten t₃, t₄ zu einem ungestörten Datensymbol E zusammensetzt, wie dies in 5 dargestellt ist. Der Zeitpunkt t₁ wird durch den Beginn des auftretenden Störimpulses S bestimmt. Die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt t₃ und dem Zeitpunkt t₁ wird durch die Datensymboldauer T_D festgelegt. Das rekonstruierte Empfangsdatensymbol E wird im Empfangssignalpfad 4 ausgewertet und daraus die Nutzdaten zur weiteren Datenverarbeitung gewonnen. Sobald eine Störung S aufgetreten ist, wird der Schalter im Empfangssignalpfad 4 an den Ausgang der Symbolrekonstruktionsschaltung angelegt, sodass das rekonstruierte Empfangsdatensymbol E an die FFT-Einheit abgegeben werden kann.
Sei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol 2 das aufgetretene Störsignal S durch die – Symbolrekonstruktionsschaltung 7 rekonstruiert. Das übertragene Signal an der Position des Störers wird rekonstruiert, indem das Signal an dem tatsächlich empfangenen Signal subtrahiert wird. Die Symbolrekonstruktionsschaltung 7 subtrahiert von dem empfangenen gestörten Signal zwischen den Zeitpunkten t₁, t₃ das rekonstruierte ungestörte Datensymbol E und regeneriert so das Störsignal S, wie dies in 5 schematisch dargestellt ist. Dies hat den Vorteil, dass das Störsignal S rekonstruiert und somit auch identifiziert werden kann.
Die meisten Störsignale S erstrecken sich über einen Zeitraum von weniger als 100 μs, d.h. sie sind erheblich kürzer als die Datensymboldauer T_D bei VDSL oder ADSL-Datenübertragungsverfahren, die eine Dauer von 250 bzw. 125 μs aufweisen.
Zur Fehlervermeidung wird bei Datenübertragungsverfahren, die Datensymbole übertragen, welche eine kürzere Datensymboldauer T_D aufweisen als potenzielle Störsignale S, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Datensymbole nicht nur einmal wiederholt, sondern mehrfach wiederholt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird anstelle des vermutlich gestörten Datensymbols das vorhergehende Datensymbol wiederholt übertragen. Dies hat den Vorteil, dass ein auftretender Störimpuls, welcher Datensymbole überlappt, d.h. der zwischen an der Grenze von zwei Datensymbolen liegt, zu keinem Datenverlust führt. Darüber hinaus kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Störsignal S selbst bestimmt werden, sodass die Synchronisierung auf diesen Störimpuls einfach möglich ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Erkennen eines Störsignals S das Datensymbol mindestens dreimal übertragen. Auf der Empfangsseite wird dann das ungestörte Empfangsdatensymbol aus der Gruppe der empfangenen mindestens drei Datensymbole gewonnen, indem man ein ungestörtes Datensymbol selektiert. Dies ist möglich, da die Dauer des Störimpulses kürzer ist als die Dauer T_D eines Datensymbols, d. h. ein Störimpuls kann maximal zwei hintereinander gesendete Datensymbole verfälschen. Das dritte Datensymbol ist selbst bei Auftreten eines Störimpulses fehlerfrei. Auf der Empfangsseite wird dann bei Auftreten bzw. Erkennen eines Störsignals S dasjenige Datensymbol aus der Gruppe von drei Datensymbolen selektiert, welches ungestört ist.

Claims

Verfahren zum Beseitigen von Fehlern, die durch ein Störsignal (S) verursacht werden, bei einer Datenübertragung von Datensymbolen zwischen zwei Transceivern (1) mit den folgenden Schritten: Senden einer Sende-Datensymbolfolge von einem ersten Transceiver (1) zu einem zweiten entfernten Transceiver (1'); Erkennen eines bei der Datenübertragung aufgetretenen Störsignals (S) in Abhängigkeit von einer Empfangs-Datensymbolfolge; wiederholtes Senden des zuletzt gesendeten Datensymbols der Sende-Datensymbolfolge von dem ersten Transceiver (1) zu dem zweiten Transceiver (1'), wenn das Störsignal (S) auftritt, wobei aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge ein ungestörtes Empfangsdatensymbol (E) durch Zusammensetzen von ungestörten Datensymbolabschnitten der beiden Datensymbole zur weiteren Datenverarbeitung in dem zweiten Transceiver (1') rekonstruiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Störsignal (S) durch eine in dem ersten Transceiver (1) vorgesehene Störsignalerfassungsschaltung (7) in Abhängigkeit von mindestens einem durch den ersten Transceiver (1) empfangenen gestörten Datensymbol der Empfangs-Datensymbolfolge detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftreten eines Störsignal (S) bei Empfang eines vorgegebenen Markierungsdatensymbols MDS, das von dem zweiten Transceiver (1') zu dem ersten Transceiver (1) übertragen wird, erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensymbole durch DMT-Datensymbole gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftreten eines Störsignals (S) bei Empfang einer bestimmten Nachricht, die in einem Overhead-Channel OHC von dem zweiten Transceiver (1') zu dem ersten Transceiver (1) übertragen wird, erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ungestörte Empfangsdatensymbol (E) gewonnen wird, indem aus einem mindestens dreimal gesendeten Datensymbol ein ungestörtes Datensymbol selektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung bidirektional über eine Telefonleitung (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge das aufgetretene Störsignal (S) in dem zweiten Transceiver (1') rekonstruiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das rekonstruierte Störsignal (S) ein Synchronisationssignal zur Synchronisation des Sendens der Sende-Datensymbolfolge bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Störsignal (S) aus einem periodisch auftretenden Störimpuls besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transceiver (1) durch xDSL-Transceiver gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Transceiver (1) VDSL-Transceiver sind.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Transceiver (1) ADSL-Transceiver sind.
xDSL-Transceiver zur Datenübertragung von Datensymbolen mit: einem Sender (3) zum Senden eines Datensymbols einer Sende-Datensymbolfolge über einen Datenübertragungskanal (2) zu einem entfernten xDSL-Transceiver (1'); einem Empfänger (4), der ein bei der Datenübertragung aufgetretenes Störsignal (S) in Abhängigkeit von mindestens einem durch den entfernten xDSL-Transceiver (1') empfangenen Datensymbol einer Empfangs-Datensymbolfolge erkennt, wobei der Sender (3) des xDSL-Transceivers (1) das zuletzt gesendete Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge wiederholt sendet, wenn das Störsignal (S) durch den Empfänger (4) erkannt wird; wobei aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge ein ungestörtes Empfangs-Datensymbol (E) durch Zusammensetzen von ungestörten Datensymbolabschnitten der beiden Datensymbole zur weiteren Datenverarbeitung in dem entfernten Transceiver (1') rekonstruiert wird.
System zur Datenübertragung von Datensymbolen zwischen zwei xDSL-Transceivern (1, 1'), die jeweils einen Sender (3, 3') und einen Empfänger (4, 4') aufweisen, mit einem ersten xDSL-Transceiver (1), der einen Sender (3), welcher ein Datensymbol einer Sende-Datensymbolfolge über einen Datenübertragungskanal (2) zu einem zweiten xDSL-Transceiver (1') sendet, und einen Empfänger (4) aufweist, der ein bei der Datenübertragung aufgetretenes Störsignal (S) erkennt, wobei der Sender (3) des ersten xDSL-Transceivers (1) das zuletzt gesendete Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge über den Datenübertragungskanal (2) zu dem zweiten xDSL-Transceiver (1') wiederholt sendet, wenn das Störsignal (S) auftritt, wobei der Empfänger (4) des zweiten xDSL-Transceivers (1') aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol der Sende-Datensymbolfolge ein ungestörtes Empfangs-Datensymbol (E) gewinnt, indem aus dem mindestens zweimal gesendeten Datensymbol durch Zusammensetzen von ungestörten Datensymbolabschnitten der beiden Datensymbole das ungestörte Empfangs-Datensymbol (E) rekonstruiert wird.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste xDSL-Transceiver (1) und der zweite xDSL-Transceiver (1') dazu ausgelegt sind, über jeweilige Datenübertragungskanäle die jeweiligen Datensymbole synchron und zeitgleich zu senden, wobei eine Wiederholung eines Datensymbols gleichzeitig für beide Datenübertragungskanäle erfolgt.