DE10226350B4

DE10226350B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften einer Datenleitung

Info

Publication number: DE10226350B4
Application number: DE2002126350
Authority: DE
Inventors: Ronalf Kramer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Germany Holding GmbH
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: DE10226350A1; WO2003107559A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften einer Datenübertragungsleitung (8), die mit einer zugeordneten Spannungsquelle (9) zur Stromversorgung von an die Datenübertragungsleitung (8) angeschlossenen Geräte verbindbar ist, wobei die Datenübertragungsleitung (8) durch gesteuertes Verbinden mit der Spannungsquelle mit wenigstens einem Spannungswechsel beaufschlagt wird und der an der Datenübertragungsleitung (8) anliegende Spannungsverlauf gemessen und ausgewertet wird, wobei der gemessene Spannungsverlauf mittels einer Vorrichtung zur Echokompensation (12) ausgewertet wird, die derart eingerichtet ist, dass sie in Abhängigkeit eines in die Datenübertragungsleitung (8) einzuspeisenden Sendesignals ein Korrektursignal zum Kompensieren des Einflusses des Sendesignals und des Spannungswechsels auf ein von der Datenübertragungsleitung (8) abgegriffenes Empfangssignal erzeugt, und wobei die Echokompensationsvorrichtung (12) bei jeder Beaufschlagung der Datenübertragungsleitung (8) mit einem Spannungswechsel mit einem Sendesignalwechsel beaufschlagt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Ermittelnder elektrischen Eigenschaften einer Datenübertragungsleitung, über die Daten übertragen und an die Datenübertragungsleitung angeschlossene Geräte mit Strom versorgt werden.

Eine derartige Datenübertragungsleitung ist beispielsweise eine von einer Vermittlungsstelle zu einem Endteilnehmer führende Telekommunikationsleitung, wie beispielsweise eine Telefonleitung. Dabei ist vorgesehen, dass an die Datenübertragungsleitung angeschlossene Endgeräte ihre Stromversorgung von der Datenübertragungsleitung beziehen können. Dazu wird allgemein die Datenübertragungsleitung mit einem elektrischen Signal hoher Stärke beaufschlagt, das sich in einem anderen Frequenzbereich als die zur Datenübertragung verwendeten Signale befindet und insbesondere eine Gleichspannung ist. Bei derartigen Datenübertragungsleitungen besteht oft das Bedürfnis, deren Übertragungseigenschaften bzw. elektrische Eigenschaften zu ermitteln, beispielsweise um zu ermitteln, welche Art von Datenübertragung bzw. welche Datenübertragungsraten mittels dieser Datenübertragungsleitung möglich sind.

Dazu ist es bekannt, in die Datenübertragungsleitung ein Sendesignal mit Signalwechseln einzuspeisen und an der gleichen Stelle der Datenübertragungsleitung ein Empfangssignal abzugreifen. Die Auswirkungen der Signalwechsel des Sendesignals auf das Empfangssignal werden erfasst und ausgewertet, um Reflexionen der Signalwechsel des Sendesignals zu erfassen.

Bei dieser sog. "Time Domain Reflectometry" (TDR) wird entsprechend ein Sendeimpuls erzeugt, auf die zu messende Daten übertragungsleitung aufgeschaltet und dann das komplette Echo gemessen. Das Echo besteht aus dem nur wenig gedämpften Nahechoanteil, der durch nahe der Einspeisstelle des Sendeimpuls angeordnete Komponenten verursacht wird und dem stark gedämpften Fernecho, in dem alle Reflexionen des Sendeimpulses innerhalb der Datenübertragungsleitung enthalten sind. Diese Reflexionen entstehen am Ende der Datenübertragungsleitung, insbesondere da meist mit offenem oder nahezu offenem Leitungsende gemessen wird, an den Verzweigungspunkten und an Enden von Bridgetaps (BT), an Leistungsdiskontinuitäten auf Grund beispielsweise eines Wechsels des Leistungstyps oder an den ggf. eingebauten Induktivitäten. Somit kann man aus der Form, der Verzögerung und dem Vorzeichen der einzelnen Anteile des Fernechos umgekehrt die Konfiguration der Datenübertragungsleitung ermitteln. Der Sendeimpuls und die hieraus entstehenden Reflexionen werden durch die Leitung gedämpft, so dass für lange Leitungen das ferne Echo sehr stark gegenüber dem Nahecho gedämpft ist und es sehr schwierig wird, diese voneinander zu trennen, sowie die einzelnen Anteile des Fernechos voneinander zu unterscheiden.

In der EP 0 563 674 A2 ist eine Prüfeinrichtung zum Prüfen von Übertragungsleitungen offenbart, bei der durch einen Mikrocomputer gesteuert durch verschiedene Spannungsquellen erzeugte Spannungen beliebig getaktet auf eine Datenübertragungsleitung aufgeschaltet werden können und abgegriffene Spannungen gemessen werden können.

In der US 6,400,802 B1 ist ein Verfahren zum Überprüfen einer Datenübertragungsleitung offenbart, bei dem zwischen zwei an Enden der Leitung angeordneten Sende/Empfangseinheiten Signale zum Ausmessen der Datenübertragungsleitung hin- und hergeschickt werden. Zur Überprüfung der Datenübertragungsleitung für Datenübertragung wird eine vorhandene Vorrichtung zur Echokompensation ausgeschaltet. Sollen Eigenschaften der Übertragungsleitung für Sprachübertragung vermessen werden, wird die Vorrichtung zur Echokompensation automatisch durch ein Signal von einer der Sende/Empfangseinheiten eingeschaltet.

In der Druckschrift GB 2 269 073 A ist ein Prüfgerät zur Überprüfung einer Telefonleitung offenbart, bei der zur Erzeugung eines Testsignals die Polarität einer Stromversorgung umgedreht wird.

Weitere Verfahren oder Vorrichtung zum Messen von Leitungseigenschaften sind in der WO 00/19690 A1, in der DE 199 46 763 A1 sowie in der DE 100 59 174 A1 offenbart.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften einer Datenübertragungsleitung der oben genannten Art zu schaffen, bei denen auch stark gedämpfte Reflexionen erfasst werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß wird die Spannungsquelle zum Einspeisen der Stromversorgung in die Datenübertragungsleitung dazu verwendet, die Datenübertragungsleitung mit wenigstens einem Spannungswechsel zu beaufschlagen. Dazu muss eine steuerbare Verbindung zwischen der Spannungsquelle und der Datenübertragungsleitung vorgesehen sein. Vorzugsweise werden in Folge mehrere Spannungswechsel auf die Datenübertragungsleitung gegeben, um eine Mittelwertbildung bei der Auswertung der von den Spannungswechseln auf der Datenübertragungsleitung erzeugten Echos zu ermöglichen.

Zur Auswertung des durch den aufgeschalteten Spannungswechsel in der Datenübertragungsleitung erzeugten Spannungsverlaufs wird eine Vorrichtung zur Echokompensation verwendet. Die Echokompensation wird im normalen Datenübertragungsbetrieb, bei dem ein Sendesignal in die Datenübertragungsleitung eingespeist und ein Empfangssignal von der Datenübertragungsleitung abgegriffen wird, dazu verwendet, die Auswirkungen des an einer Stelle eingespeisten Sendesignals auf ein an dieser Stelle abgegriffenes Empfangssignal zu kompensieren. Dazu wird die Echokompensation bzw. ein Echokompensator mit dem Sendesignal beaufschlagt und erzeugt ein Korrektursignal, das dem Echo des Sendesignals im Empfangssignal entspricht, aber umgekehrtes Vorzeichen besitzt, so dass durch Linearkombination des Korrektursignals der Echokompensation und des Empfangssignals das Echo des Sendesignals aus dem Empfangssignal entfernt werden kann. In der Regel wird ein Differenzsignal zwischen dem Korrektursignal der Echokompensation und dem Empfangssignal auf die Echokompensation rückgekoppelt, die das Korrektursignal sukzessive so einstellt, dass das Differenzsignal zu Null wird.

Um den durch gesteuertes Aufschalten der Spannungsquelle auf die Datenübertragungsleitung verursachten Spannungsverlauf mit Hilfe der Echokompensation auswerten zu können, wird diese bei jedem von der Spannungsquelle verursachten Spannungswechsel auf der Datenübertragungsleitung mit einem Sendesignalwechsel beaufschlagt.

Dabei wird vorzugsweise berücksichtigt, dass das Echo eines Sendesignalwechsels eine andere und insbesondere längere Zeit benötigt, um ein Echo im Empfangssignal zu erzeugen, als ein von der Spannungsquelle verur sachter Spannungswechsel auf der Datenübertragungsleitung selbst, da der Sendesignalwechsel bis zum Aufschalten auf die Datenübertragungsleitung in der Regel noch weitere Komponenten durchlaufen muss.

Um die unterschiedlichen Laufzeiten zu berücksichtigen, kann der durch Schalten der Spannungsquelle verursachte Spannungswechsel eine gewisse erste Zeitdauer nach dem Aufschalten des Sendesignalwechsels auf die Echokompensation erzeugt werden, wobei diese erste Zeitdauer so bemessen ist, dass das Echo des Sendesignalwechsels gleichzeitig mit dem Echo des Spannungswechsels im Empfangssignal auftritt, und insbesondere der Laufzeit entsprechen kann, die der Sendesignalwechsel bis zum Auftreten an der Stelle benötigt, an der der Spannungswechsel auf die Datenübertragungsleitung aufgeschaltet wird.

Die Echokompensation kann insbesondere zusätzlich zu dem Korrektursignal Auswerteinformationen insbesondere in Form von Koeffizienten erzeugen, die eine Übertragungsfunktion kennzeichnen, mittels der aus dem Sendesignal das Korrektursignal zur Entfernung des Sendesignalechos im Empfangssignal erzeugt wird.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Spannungsverlauf auf der Datenübertragungsleitung erst eine gewisse Zeit nach Aufschalten eines Spannungswechsels auf die Datenübertragungsleitung gemessen wird. Auf diese Weise kann das Nahecho, das sehr hohe Spannungswerte erreichen kann, ausgeblendet werden und somit das wesentlich schwächere Fernecho mit Hilfe einer empfindlichen Spannungsmessvorrichtung besser erfasst werden. Insbesondere kann auf diese Weise das Übersteuern eines Analog-Digital-Wandlers vermieden werden, der zur Messung der üblicherweise kleinen Empfangssignale ausgelegt ist.

Vorzugsweise wird das vorgenannte Verfahren von einem integrierten Halbleiter durchgeführt, in dem Komponenten zum Senden und Empfangen von Daten über die Datenübertragungsleitung integriert sind. Dies können neben der Echokompensation insbesondere ein Digital-Analog-Wandler zum Umwandeln eines digitalen Sendesignals in ein auf die Datenübertragungsleitung auf zuschaltendes Analogsignal, ein Analog-Digital-Wandler zum Digitalisieren eines analog von der Datenübertragungsleitung abgegriffenen Empfangssignals, digitale und/oder analoge Filter für den Sendesignalpfad und/oder den Empfangssignalpfad sowie eine Steuerung sein, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Dazu wirkt die Steuerung insbesondere auf ein Schaltelement ein, mit dem die Spannungsquelle gesteuert mit der Datenübertragungsleitung verbunden werden kann. Weiterhin kann die Steuerung mit der Echokompensation in Verbindung stehen, um diese zur Auswertung zu veranlassen und Auswerteergebnisse aus der Echokompensation auszulesen, um eine Information über den Zustand der Datenübertragungsleitung erzeugen zu können.

Die Steuerung kann zusätzlich die Erfassung des Spannungsverlaufs auf der Datenübertragungsleitung bzw. die Auswertung des Empfangssignals für eine gewisse Zeit nach dem Aufschalten des Spannungswechsels unterdrücken, um auf diese Weise die sehr starken Nachechos auszublenden. Dazu kann die Steuerung beispielsweise entweder einen Analog-Digital-Wandler zum Digitalisieren des Empfangssignals oder ein nachgeschaltetes Digitalfilter inaktivieren.

Vorzugsweise ist die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgend auf die Datenübertragungsleitung aufgeschalteten Spannungswechseln länger als die Zeit, die zwischen dem Aufschalten eines Spannungswechsels und dem Eintreffen des spätesten Fernechos vergeht. Grundsätzlich kann jeder Spannungswechsel zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften der Datenübertragungsleitung verwendet werden, also sowohl ein Spannungswechsel mit steigender als auch mit fallender Flanke. Somit kann die Spannungsquelle als Rechtecksignal auf die Datenübertragungsleitung aufgeschaltet werden, wobei die Periodendauer wenigstens doppelt so lang wie die Zeit sein sollte, die nach dem Aufschalten eines Spannungswechsels bis zum Eintreffen des spätesten Fernechos vergeht.

Üblicherweise werden Koeffizienten der Echokompensation in einem Adaptionsalgorithmus sukzessive bestimmt, wobei bei jedem auf die Datenübertragungsleitung aufgeschalteten Spannungswechsel wenigstens ein Koeffizient und insbesondere alle Koeffizienten um einen Schritt adaptiert werden.

Der Adaptionsalgorithmus bei der Ermittlung der elektrischen Eigenschaften der Datenübertragungsleitung ist anders als im Datenmodus bei der Datenübertragung. Insbesondere werden zur Adaption für jeden aufgeschalteten Spannungswechsel so viele zeitlich aufeinanderfolgende Werte des Differenzsignals bestimmt, wie Koeffizienten vorgesehen sind. Wenn U_re(k,i) der i-te Abtastwert des Differenzsignals im Symbolmuster (i = 0, ..., N-1) bei dem k-ten Adaptionsschritt ist, beispielsweise für das k-te Umschalten eines Schalters zum Beaufschlagen der Datenübertragungsleitung mit der Spannung, G ein Adaptionsfaktor und C_(k,i) der Wert des i-ten Koeffizienten nach dem k-ten Adaptionsschritt ist, können die Koeffizienten wie folgt adaptiert werden: C(k,i) = C(k–1,i) + G·Ure(k,i) für i = 0,..., N-1 beginnend bei k = 1 mit C(_0,i) = 0 für alle i. Alternativ ist eine vereinfachte, nur das Vorzeichen des Differenzsignals berücksichtigende Adaption möglich nach: C(k,i) = C(K– 1,i) + G·sign (Ure(k,i)

Die Spannungsquelle kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Zwischenschaltung eines Widerstands auf die Datenübertragungsleitung gesteuert aufgeschaltet werden. Dieser Widerstand kann ein ohmscher und/oder ein kapazitiver und/oder ein induktiver Widerstand sein und beispielsweise zur Leitungsanpassung verwendet werden. Vorzugsweise ist der Widerstand ein ohmscher Widerstand, dessen Wert beispielsweise im Bereich des Wellenwiderstands der Datenübertragungsleitung liegt.

Die Erfindung wird nachfolgende anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt den Aufbau einer Schaltungsanordnung zum Senden bzw. Empfangen von Daten über eine Datenübertragungsleitung, die auch zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften der Datenübertragungsleitung eingerichtet ist, gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
2 zeigt den idealen Verlauf der Spannung am Leitungsanfang für eine verlustfreie Leitung, wenn zum Zeitpunkt t₁ die Spannungsquelle aufgeschaltet wird und Z gleich dem Wellenwiderstand der Datenübertragungsleitung für höhere Frequenzen ist,
3 zeigt ein vom aufgeschalteten Spannungswechsel erzeugtes Empfangssignal,
4 zeigt das Empfangssignal gemäß 3 mit unterdrücktem Nahecho,
5 zeigt ein Steuersignal zur Unterdrückung des Nahechos,
6 zeigt einen Sendesignalwechsel am Schalter 11 zur Beaufschlagung einer Echokompensation zur Auswertung des Empfangssignals,
7 zeigt ein von der Echokompensation erzeugtes Korrektursignal, wenn die Echokompensation adaptiert ist,
8 zeigt ein Steuersignal zum Verbinden der Datenübertragungsleitung mit einer Spannungsquelle zum Aufschalten von Spannungswechseln, und
9 zeigt einen sich in Folge des Steuersignals gemäß 8 einstellenden Spannungsverlauf im Empfangssignal.
Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung entspricht im Wesentlichen der üblichen Schaltungsanordnung zur Datenübertragung mittels Pulsamplitudenmodulation. Dabei werden über eine Datenübertragungsleitung 8 Daten ausgesendet und empfangen. Die zu sendenden und zu empfangenden Daten werden über einen Übertrager 7 eingespeist bzw. abgegriffen. Auf der mit der Datenübertragungsleitung 8 verbundenen Seite weist der Übertrager 7 zwei über einen Kondensator in Serie geschaltete Wicklungen auf, um die zwei Leitungen der Datenübertragungsleitung 8 galvanisch zu trennen. Induktiv mit den beiden vorgenannten Wicklungen ist im Übertrager 7 eine Eingangswicklung angekoppelt, an die sich eine Gabel 6 mit einem Eingang und einem Ausgang anschließt. Die Gabel 6 dient zum Aufschalten eines an den Eingang aufgeschalteten Sendesignals auf die Eingangswicklung des Übertragers 7 und zum Abgreifen eines am Ausgang der Gabel 6 anliegenden Empfangssignals von der Eingangswicklung des Übertragers 7. Die Gabel 6 ist aus RC-Gliedern passiv aufgebaut und sorgt für eine grobe Trennung des Sende- bzw. Empfangssignals und in geringem Maße auch für eine Echounterdrückung des Sendesignals auf das Empfangssignal.
An den Ausgang der Gabel 6, an dem das Empfangssignal anliegt, schließt sich ein Analog-Digital-Wandler 2 mit nachgeschaltetem Empfangsfilter 4 an. Das Empfangsfilter 4 besitzt einen Steuereingang, über den das Empfangssignal im Empfangsfilter 4 zu Null gesetzt werden kann. Der Ausgang des Empfangsfilters 4 wirkt auf ein Addierglied 14, in dem eine Linearkombination zwischen dem Empfangssignal und einem von einem Echokompensationsfilter 12 gelieferten Korrektursignal gebildet wird, wobei das Echokompensationsfilter 12 der Einfachheit halber im Folgenden Echokompensation genannt wird. Das Differenzsignal 15 des Addierglieds 14 ist auf die Echokompensation 12 rückgekoppelt, um die Koeffizienten der Echokompensationsfilter adaptieren zu können.
Das Sendesignal, das auf den Eingang der Gabel 6 aufgeschaltet ist, durchläuft ein Sendefilter 5 mit nachgeschaltetem Digital-Analog-Wandler 3. Zusätzlich kann der Sendepfad über eine nicht dargestellte Leitung mit den über die Datenübertragungsleitung 8 zu übertragenden Daten beaufschlagt werden. Im vorliegenden Fall sind jedoch nur die Komponenten dargestellt, die zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften der Datenübertragungsleitung 8 gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich sind. Weiterhin ist ein Schalter 11 vorgesehen, mit dem das Sendefilter 5 und die Echokompensation 12 mit einem Sendesignalwechsel beaufschlagt werden können. Der Schalter 11 ist ein Umschalter, mit dem das Sendefilter 5 bzw. die Echokompensation 12 eingangsseitig entweder mit einer logischen 1 oder einer logischen 0 verbunden werden können.
Die Echokompensation 12 ist derart eingerichtet, dass sie für ein gegebenes Sendesignal das Korrektursignal derart erzeugt, dass das Echo des Sendesignals im Empfangssignal kompensiert werden kann. Dazu bestimmt die Echokompensation 12 vorzugsweise schrittweise eine Übertragungsfunktion, mittels der aus dem Sendesignal das Korrektursignal erzeugt wird, wobei das Korrektursignal derart erzeugt wird, dass das Differenzsignal 15 zu null wird.
Die Datenübertragungsleitung 8 kann weiterhin über einen Schalter 10 mit einer Spannungsquelle 9 unter Zwischenschaltung eines Widerstands Z verbunden werden. Die Beaufschlagung der Datenübertragungsleitung 8 mit einer Gleichspannung dient zur Stromversorgung von an die Datenübertragungsleitung 8 angeschlossenen Geräten. Die Datenübertragungsleitung 8 ist insbesondere eine Telefonleitung von einer Vermittlungsstelle zu einem Teilnehmer, wobei auf der Teilnehmerseite der Anschluss eines Geräts, insbesondere eines Telefons, möglich ist, wobei das Gerät nicht notwendigerweise eine separate Stromversorgung benötigt, da es über die Datenübertragungsleitung 8 mit Strom versorgt werden kann. Die Spannungsquelle 9 weist eine Spannung U0 auf, wobei sich auf Grund des Widerstands Z und eines ggf. vorhandenen Übergangswiderstands des Schalters 10 eine Spannung U an der Datenübertragungsleitung 8 ergibt.
Weiterhin ist eine Steuerung 1 vorgesehen, die auf den Umschalter 11, die Echokompensation 12, das Empfangsfilter 4 und den Schalter 10 wirkt. Das Sendefilter 5 kann zusätzlich die mit einem Symboltakt im normalen Sendebetrieb eingehenden Sendedaten upsamplen auf die Wanderrate des Digital-Analog-Wandlers 3. Ebenso kann das Empfangsfilter 4 den Empfangstakt des Analog-Digital-Wandlers 2 auf die Symbolrate der Datenübertragung downsamplen. Die Kompensation des Echos des Sendesignals im Empfangssignal wird von der Echokompensation 12 und dem Addierer 14 durchgeführt, der im Datenmode bei der Datenübertragung vom gefilterten Empfangssignal das von der Echokompensation 12 nachgebildete Echo abzieht, so dass nach Adaption der Echokompensation 12 im Idealfall das Differenzsignal 15 hinter dem Addierer 14 null ist und über die Ausgangsleitung 13 ausgegebene Koeffizienten der Echokompensation 12 das Echo widerspiegeln. Zur Adaption wird das Differenzsignal 15 hinter dem Addierer 14 der Echokompensation 12 zugeführt.
Im Folgenden ist die Wirkungsweise der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung zur Ermittlung der elektrischen Eigenschaften bzw. des Übertragungsverhaltens der Datenübertragungsleitung 8 dargestellt.
Dabei zeigt 2 zunächst zur Verdeutlichung den idealen Verlauf der Spannung U am Anfang der Datenübertragungsleitung 8 für eine Idealerweise verlustfreie Leitung, wenn zum Zeit punkt t1 die Spannungsquelle 9 aufgeschaltet wird und Z den Wert Z₀ hat. Wenn die Datenübertragungsleitung 8 homogen und am Ende offen ist, erreicht die Spannung U den Wert U0 erst nach dem Doppelten der Laufzeit auf der Datenübertragungsleitung 8 bis zum Ende, da dann erst die reflektierte Welle wieder beim Anfang der Datenübertragungsleitung 8 eintrifft.
3 zeigt qualitativ den entsprechenden Verlauf des Empfangssignals, wenn die Datenübertragungsleitung 8 verlustbehaftet ist. Da die Spannung U0 groß im Vergleich zu den Nutzsignalen bei der Datenübertragung ist, wird in den Bereichen A und B der Analog-Digital-Wandler 2 übersteuert und liefert dort falsche Ausgangssignale. Im Bereich C beobachtet man die Summe aus dem auslaufenden Nahecho und dem durch Reflexion am offenen Ende verursachten Fernecho. Da U0 sehr groß ist (beispielsweise 40 Volt und mehr), weist auch das Fernecho hohe Spannungen auf und kann auch für eine lange Datenübertragungsleitung 8 mit hoher Dämpfung noch gut erfasst werden.
Um die Auswertung der falschen Ausgangssignale des Analog-Digital-Wandlers 2 in den Bereichen A und B zu verhindern, ist die Steuerung 1 derart eingerichtet, dass sie nach dem Aufschalten der Spannungsquelle 9 mittels Ansteuerung des Schalters 10 auf die Datenübertragungsleitung 8 das Empfangsfilter 4 sperrt und dessen Ausgangssignal zu null setzt. Erst zu einem Zeitpunkt t2 wird das Empfangsfilter 4 wieder freigegeben, so dass an dessen Ausgang das Empfangssignal erscheint.
4 zeigt das Ausgangssignal des Empfangsfilters 4, wobei durch ein Steuersignal der Steuerung 1 der Nahechoanteil bis zu dem Zeitpunkt t2 zu null gesetzt wird. In 5 ist das entsprechende Steuersignal zum Ansteuern des Empfangsfilters 4 dargestellt.
Die Auswertung des Fernechos in Folge des mit Hilfe der Spannungsquelle 9 auf die Datenübertragungsleitung 8 aufgeschal teten Spannungswechsels wird mit Hilfe der Echokompensation 12 durchgeführt. Um bei dieser die Auswertung anzustoßen, muss ein Sendesignalwechsel durch Ansteuern des Schalters 11 aufgeschaltet werden. Dabei ist es wichtig, dass die Auswirkung des Sendesignalwechsels zum Zeitpunkt t2 am Ausgang des Empfangsfilters 4 erscheint. Daher wird der Sendesignalwechsel eine gewisse Zeitdauer vor dem Zeitpunkt t2 aufgeschaltet.
6 zeigt, wie das mittels des Schalters 11 erzeugte Signal aussehen muss, damit das Sendesignal zeitgleich zur Aufschaltung der Spannung U0 am Anfang der Datenübertragungsleitung 8 anliegt. Auf Grund der Gruppenlaufzeit T_GR der Komponenten 5, 3, 6, 7 muss das in 5 dargestellte Signal zum Zeitpunkt t2 minus T_GR aktiv werden. Das Ausgangssignal des Empfangsfilters 4 ändert sich qualitativ zu dem in 4 gezeigten nicht, wenn die Aufschaltung der Spannung U0 und das Senden der logischen 1 synchron und um T_GA versetzt erfolgen. Jetzt liegt jedoch auch ein Eingangssignal für die Echokompensation 12 vor, die sich somit adaptieren kann, so dass im eingeschwungenen Zustand die auf der Ausgangsleitung 13 ausgegebenen Koeffizienten das nicht im Empfangsfilter 4 unterdrückte Echosignal widerspiegeln. 7 zeigt ein mit Hilfe der Koeffizienten erzeugtes Korrektursignal, das am Ausgang der Echokompensation 12 anliegt. Die Adaption der Echokompensation 12 erfordert eine gewisse Anzahl an Spannungswechseln, wodurch eine Mittelwertbildung erfolgt, die bei der Adaption der Echokompensation 12 das Rauschen stark unterdrückt. Durch das Auswerten der Koeffizienten und deren Analyse kann die Konfiguration der Datenübertragungsleitung 8 bestimmt werden.
Da unter Zuhilfenahme der Spannungsquelle 9 zur Stromversorgung von an die Datenübertragungsleitung 8 angeschlossenen Geräten wesentlich höhere Spannungswechsel aufgeschaltet werden können, ist es auf diese Weise möglich, die elektrischen Eigenschaften, insbesondere Übertragungseigenschaften, auch von langen Datenübertragungsleitung 8 zu bestimmen.
Im normalen Datenbetrieb kann die Adaption der Koeffizienten der Echokompensation 12 bei jedem gesendeten Symbol stattfinden, wobei die gesendeten Symbole notwendigerweise unter einander statistisch unabhängig sind. Bei der Vermessung der Datenübertragungsleitung 8 durch Aufschalten der Spannungsquelle 9 werden in regelmäßigen Abständen Spannungswechsel aufgeschaltet, wobei sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen des Schalters 11 ein Spannungswechsel auf der Datenübertragungsleitung 8 erzeugt wird. Der zeitliche Abstand zwischen benachbarten Spannungswechseln muss dabei länger sein als die doppelte Laufzeit vom Anfang bis zum Ende der Datenübertragungsleitung 8. In 8 ist ein Steuersignal zum Ansteuern des Schalters 11 dargestellt, das ein Rechtecksignal ist, wobei die halbe Periodendauer länger als die doppelte Laufzeit eines Signals auf der Datenübertragungsleitung 8 von der Einspeisstelle der Aufschaltung der Spannung U0 und dem Ende ist. Damit wird sichergestellt, dass vor dem nächsten Umschalten des Schalters 11 alle Echos eingetroffen sind. In 9 ist das Ausgangssignal des Empfangsfilters 4 dargestellt, wobei die dargestellten Signalbursts die Fernechos für den jeweils vorangegangenen Umschaltvorgang des Schalters 11 bzw. die vorangegangene Flanke des in 8 dargestellten Steuersignals für den Umschalter 11 sind.
Wenn beispielsweise die Länge der Datenübertragungsleitung 10 km ist und die Ausbreitungsgeschwindigkeit etwa 200000 km pro Sekunde beträgt, kann die Periodendauer des Steuersignals für den Schalter 11 gemäß 8 auf 100 μ-Sekunden gesetzt werden, so dass je Sekunde 10000 Schaltvorgänge des Schalters 11 bzw. Adaptionen der Echokompensation 12 möglich sind und man bei einer genauen Adaption für eine genaue Vermessung der Datenübertragungsleitung 8 Messzeiten im Bereich von unter einer Minute möglich sind.
Bei den Schaltvorgängen kann u.U. in dem Widerstand Z eine erhöhte Verlustleistung auftreten, so dass dieser bei Integration der übrigen Halbleiterkomponenten in einem integrierten Halbleiter auch extern realisiert werden kann.

Claims

Verfahren zum Ermitteln der elektrischen Eigenschaften einer Datenübertragungsleitung (8), die mit einer zugeordneten Spannungsquelle (9) zur Stromversorgung von an die Datenübertragungsleitung (8) angeschlossenen Geräte verbindbar ist, wobei die Datenübertragungsleitung (8) durch gesteuertes Verbinden mit der Spannungsquelle mit wenigstens einem Spannungswechsel beaufschlagt wird und der an der Datenübertragungsleitung (8) anliegende Spannungsverlauf gemessen und ausgewertet wird, wobei der gemessene Spannungsverlauf mittels einer Vorrichtung zur Echokompensation (12) ausgewertet wird, die derart eingerichtet ist, dass sie in Abhängigkeit eines in die Datenübertragungsleitung (8) einzuspeisenden Sendesignals ein Korrektursignal zum Kompensieren des Einflusses des Sendesignals und des Spannungswechsels auf ein von der Datenübertragungsleitung (8) abgegriffenes Empfangssignal erzeugt, und wobei die Echokompensationsvorrichtung (12) bei jeder Beaufschlagung der Datenübertragungsleitung (8) mit einem Spannungswechsel mit einem Sendesignalwechsel beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungsleitung (8) unter Zwischenschaltung eines Widerstands (Z) mit der Spannungsquelle (9) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sendesignalwechsel und dem Spannungswechsel auf der Datenübertragungsleitung (8) eine erste Zeitdifferenz herrscht, die derart bemessen ist, dass die früheste Auswirkung des Spannungswechsels auf der Datenübertragungsleitung (8) zumindest im Wesentlichen gleichzeitig mit der ersten Auswirkung des Sendesignalwechsels die Echokompensationsvorrichtung (12) erreichen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendesignal und das Empfangssignal über eine Gabel zu deren Entkopplung in die Datenübertragungsleitung (8) eingespeist bzw. daran abgegriffen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Datenübertragungsleitung (8) anliegende Spannungen mittels eines Überträgers erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Datenübertragungsleitung (8) anliegende Spannungsverlauf erst eine bestimmte zweite Zeitdifferenz nach dem Beaufschlagen der Datenübertragungsleitung (8) mit dem Spannungswechsel gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zeitdifferenz länger als die Zeit ist, die vergeht, bis an dem Ort der Datenübertragungsleitung (8), an dem der Spannungsverlauf gemessen wird, unreflektierte Auswirkungen von dem Ort aus eintreffen, an dem die Datenübertragungsleitung (8) mit dem Spannungswechsel beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Datenübertragungsleitung (8) anliegende Spannungsverlauf mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers (2) gemessen wird.
Vorrichtung zur Datenübertragung über eine Datenübertragungsleitung (8), wobei die Vorrichtung Mittel zum Verbinden der Datenübertragungsleitung (8) mit einer Spannungsquelle (9) zur Stromversorgung von an die Datenübertragungsleitung (8) angeschlossenen Geräten aufweist, und wobei die Vorrichtung eine Steuerung (1) und Mittel (2, 4, 12) zum Messen und Auswerten eines an der Datenübertragungsleitung (8) anliegenden Spannungsverlaufs aufweist, wobei die Steuerung (1) derart eingerichtet ist, dass sie die Datenübertragungsleitung (8) durch gesteuertes Verbinden mit der Spannungsquelle (9) mit wenigstens einem Spannungswechsel beaufschlagt, wobei die Mittel zum Messen und Auswerten des Spannungsverlaufs an der Datenübertragungsleitung (8) derart eingerichtet sind, dass sie in Abhängigkeit des gemessenen und ausgewerteten Spannungsverlaufs die elektrischen Eigenschaften der Datenübertragungsleitung (8) ermitteln, wobei die Mittel (2, 4, 12) zum Messen und Auswerten des Spannungsverlaufs an der Datenübertragungsleitung (8) eine Echokompensationsvorrichtung (12) zur Auswertung des gemessenen Spannungsverlaufs umfassen, wobei die Echokompensationsvorrichtung (12) derart eingerichtet ist, dass sie in Abhängigkeit eines in die Datenübertragungsleitung (8) einzuspeisenden Sendesignals ein Korrektursignal zum Kompensieren des Einflusses des Sendesignals und des Spannungswechsels auf ein von der Datenübertragungsleitung (8) abgegriffenes Empfangssignal erzeugt, und wobei die Steuerung (1) derart eingerichtet ist, dass sie bei jeder Beaufschlagung der Datenübertragungsleitung (8) mit einem Spannungswechsel die Echokompensationsvorrichtung (12) mit einem Sendesignalwechsel beaufschlägt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2–8 eingerichtet ist.