FI104134B - Datan- ja virransyötön toteuttava kaapeliliitäntä - Google Patents

Description

1 104134

Datan-ja virransyötön toteuttava kaapeliliitäntä Keksinnön ala Tämä keksintö koskee kaapeliliitäntää, jonka kautta kaksi tietoliiken-5 nelaitetta voivat lähettää dataa toisilleen ja vastaanottaa dataa toisiltaan ja jonka kautta toinen laite voi antaa toiselle laitteelle sen tarvitseman käyttö-jännitteen. Erityisesti keksintö koskee liitäntää, jolla jaetussa radiolinkissä antennin lähellä oleva yksikkö ja kauempana oleva yksikkö liitetään yksikköjä yhdistävään kaapeliin.

10

Tekniikan tausta

Kuviossa 1 on esitetty pelkistetysti jaetun radiolinkin pääosat. Radiolinkki voi olla esim. mikroaaltolinkki. Pääosiin kuuluu laitekaapissa tms. sisätilassa oleva sisäyksikkö 2 (Indoor Unit), jossa suoritetaan vastaanotetun Rx-15 signaalin käsittely. Signaalin on vastaanottanut fyysisesti lähellä antennia 1 sijaitseva, ulkona oleva ulkoyksikkö 5 (Outdoor Unit). Se on vastaanottanut radiotaajuisen signaalin antennilta ja taajuusmuunnoksen jälkeen edelleen lähettänyt kaapelia pitkin sisäyksikölle. Vastaavasti sisätilassa oleva sisäyksikkö 2 vastaanottaa verkosta (ei esitetty) signaalin ja johtaa sen yksikön lä- · t’#' 20 hetysosaan Tx, joka lähettää sen edelleen kaapelia pitkin ulkoyksikölle. Tä- • · ' ”. mä siirtää sen edelleen antennille 1.

,* , Tiedonsiirto kummankin yksikön välillä tapahtuu koaksiaalikaapelin

• I

; välityksellä. Etäisyys yksikköjen välillä ja siten kaapelin pituus voi vaihdella : ’* muutamasta metristä muutamaan sataan metriin. Kaapeli liittyy kumpaankin 25 yksikköön kaapelisovituksella Cl (Cable Interface), joka sovittaa yksikön lä hettimen lähettämän datan kaapelille ja vastaavasti kaapelilta tulevan datan yksikön vastaanottimelle.

Paitsi dataa on kaapelin siirrettävä myös sähköteho sisäyksiköstä ul- r.i koyksikölle, jos jälkimmäinen sijaitsee sellaisessa paikassa kuten esim.

s 30 mastossa, jossa ei ole saatavissa omaa teholähdettä.

« 1 *· - Ongelma on, miten siirtää jaetussa radiolinkissä dataa ja ohjausta * : ’· kaksisuuntaisesti ts. duplex-muodossa ja miten järjestää sähkön syöttö yksi- • · · köstä toiseen.

« ·

Tekniikan tasossa on ongelmalle esitetty kolme perusratkaisua. En-35 simmäisen ratkaisun mukaan käytetään kahta erillistä koaksiaalikaapelia, • » joista toisessa kaapelissa siirretään hyötydataa ja ohjaussignaaleja sisäyksi- 2 104134 köstä ulkoyksikköön ja toisessa kaapelissa ulkoyksiköstä sisäyksikköön. Toisen kaapelin sydämessä johdetaan sisäyksikön puoleisesta päästä käyttö-jännite sekä sisäyksikön lähettämä informaatio kun taas toisen koaksiaalikaapelin sydämessä siirretään ulkoyksikköön vastaanottama informaatio si-5 säyksikköön.

Toisen tavan mukaan käytetään vain yhtä kaapelia, jolloin jomman kumman siirtosuunnan data siirretään moduloituna jollekin välitaajuudelle.

Kolmannen tavan mukaan käytetään myös yhtä kaapelia, mutta kummankin suunnan signaalit siirretään toisistaan poikkeavilla välitaajuuk-10 silla.

Ensimmäisen tavan haittana on ylimääräisen kaapelin tarve, jolloin tarvitaan vastaavat kaapelisovitukset. Toteutustapa on kustannuksiltaan kallis. Koska molemmissa suunnissa data siirretään omissa kaapeleissaan, on ratkaisun etuna häiriöttömyys ja olematon ylikuuluminen siirtotiellä. Etu on 15 myös se, että molempien suuntien data voidaan siirtää kantataajuudella.

Toisen tavan haitta seuraa siitä, että toisessa suunnassa data siirretään välitaajuudella. Tällöin tarvitaan kaapelisovittimessa piirejä, jotka suorittavat lähettimessä ylössekoituksen ja vastaanottimessa alassekoituksen.

,·,· Tämä tuo mukanaan ylimääräisten komponenttien tarpeen piirilevyillä, mikä « · ' ! 20 puolestaan on kustannuksia kohottava tekijä. Etu on luonnollisesti vain yh- ’'' den kaapelin tarve.

MM

] , Kolmannen tavan haittana, kuten toisessakin tavassa, on kahden eri ' · välitaajuuden mukanaan tuoma ylimääräisten komponenttien tarve. Välitaa- i juuksia sinänsä on kyllä saatavilla.

25 Tämän keksinnön tavoitteena on menetelmä ja laite, jossa yhdistyvät tunnettujen menetelmien hyvät puolet. Tavoitteena on siten järjestely, jolla siirtotarve voidaan toteuttaa vain yhdellä kaapelilla ja siten, että data- ja ohjaussignaalit voidaan siirtää molempiin suuntiin kantataajuudella. Tavoittee-na on myös siirtää syöttösähkö samassa kaapelissa kantataajuisten signaa-]·; 30 lien kanssa.

« · *

Asetetut tavoitteet saavutetaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa • · : ’· esitetyin määrittein.

• M

.. . Keksinnön lyhyt yhteenveto * · .v 35 Keksinnön mukaisesti käytetään yhden kaapelin samaa johdinta se- ' ' kä sisäyksikön ja ulkoyksikön väliseen välisen datan siirtämiseen kantataa- 104134 3 juudella full duplex -muodossa että myös käyttöjännitteen siirtämiseen ulko-yksiköstä sisäyksikköön. Tarvittavat järjestelyt toteutetaan kaapelisovittimes-sa Cl.

Lähetettävä data, joka voi olla hyötydataa ja ohjausdataa, siirretään 5 lähetinhaarassa kantataajuisena hybridikytkennän kautta kaapelille, jossa se etenee toisessa päässä olevalle hajautetun radiolinkin yksikölle. Vastaavasti samalta kaapelilta kantataajuisena tuleva, toisen pään yksikön lähettämä data johdetaan mainittuun hybridikytkentään, joka erottaa lähetettävän ja vastaanotettavan datan ja johtaa vastaanotetun datan vastaanotinhaaraan.

10 Siirrettäessä syöttöjännite samassa kaapelissa full duplex -datan kanssa, käytetään hybridikytkennän ja kaapelin pään välissä diplekseriä, jonka yhteinen portti on kytketty kaapelille, yksi portti jänniteen syöttö-/vastaanottopis-teeseen ja yksi portti hybridille. Diplekseri hoitaa siten kaapelilta tulevan kantataajuisen datan ja syöttöjännitteen erottelun suodatuksella. Diplekseriä 15 käytettäessä analoginen data “ratsastaa” kaapelissa käyttöjännitteen päällä vastaanottopäähän.

Erään suoritusmuodon mukaan hybridikytkentä käsittää invertterin, jolla lähetettävästä datasta muodostetaan invertoitu data analogista kaiun-poistoa varten, puskurin invertoidun ja invertoimattoman datan tilapäiseksi 20 varastoimiseksi ja tahdistamiseksi sekä piirin, jossa piste, jossa data ja in- * vertoitu data summautuvat niin, että lähetettävä data näy tämän pisteen po-;. * tentiaalin vaihtelussa. Tämä piste on virtuaalinen nollapiste muodostaen hyb- :" ridin yhden portin ja kaapelista tuleva data on luettavissa tästä pisteestä.

Vastaanotinhaarassa kaapelilta vastaanotettua dataa käsitellään 25 halutulla tavalla. Käsittely riippuu datan linjakoodista ja se voidaan tehdä analogisena, digitaalisena ja näiden yhdistelmänä.

Kuvioluettelo

Keksintöä kuvataan tarkemmin oheisten kaaviollisten piirustusten , ,,· · 30 avulla, joissa • t : kuvio 1 esittää keksinnön soveltamisympäristöä, . kuvio 2 esittää karkeasti kaapelisovitinta, ·.··· kuvio 3 on lohkokaavio sovittimen digitaaliosasta, : ’. *. kuvio 4 on lohkokaavio sovittimen analogiaosasta, 35 kuvio 5 kuvaa päätöksenteko- ja DC-tason palautuslohkoa, kuvio 6 havainnollistaa kellosignaalin muodostusta ja 4 104134 kuvio 7 esittää erästä mahdollista haarukkakytkentää.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon kuvaus

Kaapelisovitin on karkealla tasolla esitetty kuviossa 2. Sovitin to-5 teuttaa kaapelin ja tietoliikenneyksikön välisen rajapinnan Cl (Cable Inter-face), Yksikkö voi olla kuviossa 1 esitetty sisäyksikkö tai ulkoyksikkö. Sovitin 2 muodostuu kahdesta eri lohkosta: digitaaliosasta 21, jossa kaikki toiminnot | ovat digitaalisia, ja analogiaosasta 22, jossa vastaavasti kaikki toiminnot ovat analogisia. Kaikki analogiaosan mahdollisesti tarvitsemat ohjaukset (control) 10 muodostetaan digitaaliosassa, josta ne siirretään anaiogiaosaan. Sovitin sisältää järjestelyt, joilla yhdelle kaapelille samaan johtimeen voidaan siirtää sekä data että syöttöjännite ja vastaavasti täitä samalta johtimelta pystytään vastaanottamaan ja erottamaan toisistaan data ja syöttöjännite. Data voi olla varsinaista hyötydataa sekä ohjausdataa. Useissa tapauksissa on edullista 15 toteuttaa vastaanotetun signaalin käsittely mahdollisimman pitkälle digitaalisesti, joten analogiaosan piirien lukumäärä voi olla vähäinen käsittäen vain ! hybridin tai osan siitä sekä diplekserin.

Digitaaliosan tuloina ovat sisä/ulkoyksikön lähettämä data TX Data ja : kellosignaali TX Clock. Data on tarkoitettu lähetettäväksi sovittimen 2 kautta ! : 20 analogiamuodossa kaapelille 23. Osan lähtöinä ovat kaapelilta 23 vastaan- : :'. ·. otettu data RX Data ja datan kellosignaali RX Clock.

Analogiaosa puolestaan vastaanottaa analogiamuotoon muutetun datan RX Data kaapelilta ja vastaavasti lähettää analogisen TX Datan kaa- I « pelille. Sen lisäksi analogiaosa siirtää kaapelille syöttöjännitteen V, joka on : 25 tarkoitettu kaapelin toisessa päässä olevan yksikön käyttöjännitteeksi. Kuvi- ! on 1 esimerkkitapauksessa syöttöjännitteen antaa kaapelisovitin 3. Analo giaosan tärkeä tehtävä on toteuttaa lähetetyn ja vastaanotetun datan sekä :'·· syöttösähkön erotus.

· Kuvataan seuraavassa erästä mahdollista kaapelisovitinta. Tämä ' 30 esimerkkisovitin on erityisesti konstruoitu NRZ datan (nonreturn to zero) kä- * · · sittelyyn. NRZ datan etuina on, että kello suhteessa bittinopeuteen saadaan • · f. pieneksi ja kahden tason käyttö pienentää häiriöitä vastaanotossa. Esimerk- kisovittimen hybridi ja vastaanotetun signaalin käsittely on siten suunniteltu kaksitasoisen signaalin käsittelyyn. Käytettäessä jotain muuta linjakoodia 35 hybridiä ja vastaanotetun signaalin käsittelylohkot on sovitettava linjakoodin 104134 5 mukaiseksi. Linjakoodille sekä datan bittinopeudelle ei keksintö aseta rajoituksia, joskin nopeudet välillä 30-40 Mbit/s ovat yleisesti käytettyjä.

Selostetaan esimerkkinä olevan NRZ-datalle tarkoitetun sovittimen toimintaa siirrettäessä dataa kaapelille 5 Kuviossa 3 on kuvattu digitaaliosan lohkokaavio. Digitaaliosa muo dostuu lähettimestä 31 ja vastaanottimesta 32. Hajautetulta yksiköltä tuleva NRZ-tyyppinen TX Data -data johdetaan muokkaimeen (scrambler) 34. Muokkain muuntaa tulevan digitaalisen datan pseudosatunnaiseksi bitti-jonoksi. Lohko 34 on hyvin yksinkertainen toteuttaa siirtorekisterillä ja kiikuil-10 la. Huomattakoon, että keksinnön kannalta muokkain ei ole oleellinen lohko, vaikkakin käytännön toteutuksissa sellainen voidaan tarvita.

Lohkosta 34 tuleva bittijono johdetaan kuvion 6 mukaiseen hybridipii-riin, joka käsittää invertoivan ja ei invertoivan vahvistimen 35,36, puskurin 42 ja sovitusverkon 49. Hybridin toiminta kuvataan seuraavassa. Kuvioon 3 vii-15 täten hybridissä data johdetaan kahteen rinnakkaiseen haaraan, joista toisessa bittijono invertoidaan ja toisessa ei. Tämä voidaan tehdä esim. ei-invertoivalla puskurivahvistimella 36 ja invertoivalla puskurivahvistimella 35. Tuloksena on siten kaksi linjaa, joista toisessa kulkee invertoimaton TX Data P ja toisessa invertoitu TX Data N bittijono. Kaksipolariteettista dataa tarvi-20 taan analogiaosan hybridipiirissä, sillä se edesauttaa tehokasta kaiunpois-toa. Datan muuntaminen kaksipolaariseksi on oleellista, sillä siten voidaan hybridin sovitusverkossa 49, kuvio 6, muodostaa virtuaalinen piste, josta /, ·, vastaanotettava data voidaan johtaa vastaanottopiireihin.

Kuviossa 4 on esitetty analogiaosan lohkoja. Toimintaa selostetaan 25 edelleen kaapelille lähetettävän datan kannalta. Puskurivahvistimista tulevat bittijonot Data P ja invertoitu TX Data N johdetaan puskuriin 42. Puskuria kellotetaan tulevan datan kellotaajuudella Tx Clock, kuvio 3. Puskuria on 0 : ’·· edullista käyttää siksi, että käytännössä piirilevyllä eri pituiset invertoidun ja • «· ·,· invertoimattoman datan johdinradat aiheuttavat eripituiset viiveet. Käyttä- ! r. ’ 30 mällä puskuria saadaan invertoitu ja invertoimaton data tarkasti synk- ]···. ronoiduksi, jolloin viiveiden vaikutus hybridin toiminnassa voidaan estää niin, * · että myöhemmin selostettavan virtuaalipisteen potentiaali ei lähetettävän ’:"; datan johdosta vaihtele.

IV Puskurista data johdetaan sovitusverkkoon 43. Puskuri ja sovitus- 35 verkko yhdessä muodostavat ns. haarukkakytkennän 41. Haarukkakytken- 6 104134 nän periaate on sinänsä tunnettu esim. puhelintekniikasta ja se voidaan toteuttaa resistiivisesti kuten tässä esimerkissä tai muuntajakytkentänä.

Kuviossa 7 on esitetty tarkemmin puskurin ja sovitusverkon käsittävää haarukkakytkentää. Invertoimaton ja invertoitu lähetettävä data johde-5 taan puskureihin 71, joita kellotetaan lähtevän datan kellotaajuudella TX Clock. Puskureiden jälkeen tuleva sovitusverkko, joka tässä on toteutettu re-sistiivisenä laatikoilla kuvatuin vastuksin, on siten mitoitettu, että kaapelista 23 katsottuna se on sovitettu kaapelin impedanssiin, tässä 50 Ω. Erityisesti mitoituksella on aikaansaatu se, että kytkentään syntyy virtuaalipiste P, jonka 10 potentiaali pysyy pisteessä summautuvien invertoimattoman ja invertoidun datan vuoksi samana riippumatta lähetettävän datan Tx Data tasosta. Koska j tämän vuoksi jännitetaso pisteessä P ei lähetyssignaalin vuoksi vaihtele, ai heuttaa vaihtelun ainoastaan kaapelilta tuleva RX Data. Vastaanotettavan

S

datan kannalta katsottuna piste P on lähetettävän datan virtuaalinolla. Siksi 15 vastaanotettava data voidaan lukea virtuaalipisteestä vaikka samanaikaisesti on lähettävän datan lähetys menossa.

Virtuaalipisteestä luettu data johdetaan vastaanotinhaaraan. Lähe-. : tyssignaali TX Data johdetaan puskurista 42 suoraan kaapelin 23 johtimeen.

Keksinnön mukaisesti voidaan kaapelille johtaa myös toisen pään *:·*:’ 20 yksikölle tarkoitettu syöttöjännite. Tällöin hybridin ja kaapelin pään väliin si- joitetaan diplekser-suodatin 44, kuvio 4. Sen ylipäästösuodattimen sisältävä « « haara tulee kaapelin ja hybridin väliin ja alipäästösuodattimen sisältävä haa-, , . ra tulee kaapelin ja DC-jännitteen V syöttöpisteen väliin. Samasta pisteestä , I I · voidaan tietenkin erottaa kaapelin toisesta päästä syötetty syöttöjännite.

25 Koska diplekserin ominaisimpedanssi ei ole kaikilla taajuuksilla 50 Ω, se aiheuttaa sovitusverkon vastaanotinhaarassa epäbalanssia. Se voidaan kor-jata tunnetulla tavalla sijoittamalla sovitusverkkoon balansointikytkentä (ei i ’·· esitetty).

• · ·«

Edellä kuvatuilla mekanismeilla johdetaan samalle kaapelille sekä 30 lähetyssignaali TX Data että syöttöjännite V. Siten data “ratsastaa" käyttö-*···. jännitteen päällä. Tarkastellaan seuraavaksi kaapelisovittimen toimintaa **'. vastaanotettaessa kaapelilta dataa ja käyttöjännite, jotka on syötetty kaape-

Iin toisessa päässä edellä kuvatulla tavalla.

»· · • V Viitataan edelleen kuvioon 4. Kaapelilta 23 tuleva RX Data erotetaan 35 käyttöjännitteestä V diplekserillä 44. Tämän jälkeen hybridipiiri johtaa datan kuvion 7 mukaisesti vastaanottimeen, jossa signaalia muokataan analogi- 7 104134 sesti ennen digitaaliosassa suoritettavaa signaalinkäsittelyä. Datasignaali suodatetaan ensin alipäästösuodattimessa 45. Suodatus tehdään niin, että suodatettu data on Nyqvist-kriteerin mukainen. Tämä tarkoittaa sitä, että suodatetaan pois taajuudet, jotka ovat näytteenottotaajuuden puolikkaan 5 yläpuolella. Suodatuksen tuloksena on loiva pulssimuoto.

Suodatettua datasignaalia vahvistetaan sitten AGC-vahvistimessa 46 (Automatic Gain Control), jonka vahvistusta ohjataan digitaaliosasta saatavalla ohjaussignaalilla AGC Adjustment amplitudivirheen korjaamiseksi. Tämän signaalin muodostusta selostetaan myöhemmin. Teoriassa tasonsäätöä 10 ei tarvita, sillä pientaajuusvaimennus kaapelissa on lähellä nollaa. Käytännössä komponenttitoleranssit aiheuttavat kuitenkin AGC tarpeen.

AGC-vahvistin 46 vahvistaa ja vaimentaa kaikkia taajuuksia samalla tavalla ja tämän vuoksi analogiasignaalia käsitellään vielä taajuuskorjaimes-sa 47, joka kompensoi siirtotien signaaliin RX Data aiheuttamia vääristymiä.

15 Se vahvistaa suurempia taajuuksia. Taajuuskorjaimen suorittamaa taajuuksien käsittelyä ohjataan digitaaliosasta saatavalla ohjaussignaalilla Frequency Adjustment. Myös tämän signaalin muodostusta selostetaan myö-hemmin. Taajuuskorjaus tarvitaan vain, mikäli halutaan käyttää pitkää kaa-peliä, jossa taajuusvasteen vääristymä kasvaa merkittäväksi. Lyhyttä kaape-': ‘' ‘ 20 lia käytettäessä taajuuskorjausta ei tarvita.

Analogiaosassa tehtävän vastaanotettavan signaalin käsittelyn tar-koituksena on muokata vastaanotettua signaalia niin, että sen amplitudi seu- f raavaksi suoritettavan näytteenoton kannalta oleellisilla taajuuksilla on mahdollisimman vakio.

25 Muokattu analogiasignaali RX Data johdetaan lopuksi AD- muuntimeen, joka muuntaa analogiasignaalin 8-bittiseksi digitaaliseksi signaaliksi, joka johdetaan kaapelisovittimen digitaaliseen osaan. Näytteenot- • · : totaajuus on sama kuin tulevan datasignaalin bittitaajuus ja näytteenottotaa- juus muodostetaan myöhemmin esitetyllä tavalla.

5 j\ 30 Kuvioon 3 viitaten selostetaan seuraavaksi digitalisoidun RX Data ,···. -signaalin käsittelyä. Analogiaosasta tuleva digitalisoitu 8-bittinen signaali **; johdetaan lohkoon 39 “DC-tason regenerointi" (DC-Level Regeneration). Re- : ' generointi on tehtävä siksi, että analogiaosassa on tehty ylipäästösuodatus : \: diplekserissä 44, kuvio 4, ja tämä on aiheuttanut 2-polariteettisen datasig- 35 naalin perustason ajallista muuttumista (baseline wandering) erityisesti pitkien "0” ja “1” sekvenssien aikana. Perustason muutoksia aiheuttaa myös, jos 8 104134 symbolien lyhytaikainen keskiarvo jakaantuu epätasaisesti. Puuttuvien matalien taajuuksien aiheuttama virhe on korjattava oikean silmäkuvion saamiseksi. Mikäli regeneroivia ei tehtäisi, voisi syntyä bittivirheitä ja ajoituksen palautus olisi hankalaa aiheuttaen vaihekohinaa. Tässä lohkossa 39 muo-5 dostetaan näyte uudelleen käyttämällä takaisinkytkentänä DC-tason virheenkorjausta. DC-taso tarkoittaa tässä tiettyä AD-muuntimen lähtöarvoa.

DC-tason regenerointilohko 39 antaa kaksi ulostulosignaalia, joista DECISION on päätös siitä, onko tuleva symboli nolla vai ykkönen, ts. DECISION saa joko arvon 0 tai 1. Päätös tehdään pelkästään regeneroidun 10 näytteen etumerkin perusteella. Toinen ulostulosignaali ERROR takaisinkyt-| ketään tuloon.

DC tason regenerointilohko esitetty kuviossa 5. 8- bittistä muunninta käytettäessä voidaan muodostaan 256 tasoa (256 symbolia). Voidaan mää-! ritellä, että muuntimen lähtöarvo 128 on digitaalinen DC-taso ja negatiivinen 15 ja positiivinen tulosignaali olisi yhtä etäällä tästä tasosta. Siten jos AD-muunnetun signaalin symboli on esim. välillä 128 - (128+31) se tulkitaan ykköseksi ja jos arvo on välillä 128 -(128-32) se tulkitaan nollaksi. Tulkinta on suoraan lähtösignaali DECISION. Koska tulevien symbolien DC-taso on analogiapuolella tehtävässä suodatuksessa hävinnyt ja se on (digitaali-20 arvona) on regeneroitava lohkossa 52, voi DC-taso poiketa ihannearvosta 128.

·'·, Virheen minimoimiseksi on lohkossa 52 negatiivinen integraattorin ! .y . 53 sisältävä takaisinkytkentähaara, jossa integroidaan päätöksenteossa vai kuttavan signaalijännitteen virhearvoa ERROR. Arvo ilmaisee kuinka paljon : 25 jännite oli näytteenottohetkellä sivussa olettaen, että päätös DECISION on oikea. Tätä päätöksenteossa vaikuttavan signaalijännitteen virhearvoa integroidaan ja integraalilla säädetään lohkon 52 tulosignaalin DC-offsetia.

*· '* DECISION-signaali, joka ilmaisee päätöksen siitä, mikä vastaan- otettu symboli on, on samalla vastaanotettu pseudosatunnainen ja todelliset 30 databitit sisältävä bittijono. Todellisen, kaapelin toisesta päästä lähetetyn .·· datan selvittämiseksi DECISION-bittijono johdetaan käänteismuokkaimeen *·*; (descrambler) 310. Se muuntaa pseudosatunnaisen bittijonon todelliseksi bittijonoksi, jonka kaapelin toisessa päässä olevassa lähettimessä olevan • · · : V modulaattori on muodostanut.

35 Kaikki digitaaliosan piirit sekä analogiaosan AD-muunnin tarvitsevat kellotaajuuden. Kellosignaalin Rx Clock muodostamiseksi vastaanotetusta 9 104134 RX Data -signaalista johdetaan DC-tason regenerointilohkon 39 tuottamat signaalit DECISION ja ERROR digitaalisen vaihelukkopiiriin 311. Tarkoituksena on erottaa vastaanotetusta datasta RX Data kellosignaali.

Vaihelukkopiiriä on havainnollistettu kuviossa 6. Piirillä tarkoitetaan 5 tässä peräkkäin olevia digitaalista vaihevertailijaa 61, esisuodatinta 62, varsinaista silmukkasuodatinta 63 ja Sigma-Delta -muunninta 64. Digitaalinen vaihevertailija voidaan toteuttaa esim. tunnetulla Muller-Mueller -algoritmilla. Oskillaattorin lähtötaajuus mahdollisella jakajalla 313 jaettuna sekä signaalit DECISION ja ERROR johdetaan vaihevertailijan tuloon. Silmukkasuodatti-10 messa 63 lähtö muutetaan analogiseksi Sigma-Delta -muuntimella 64, suodatetaan tarvittaessa analogiasuodattimessa (ei esitetty) ja lopputulos on jänniteohjatun oskillaattorin (VCO) 312 säätöjännite.

Oskillaattorin 312 muodostama taajuus fvco jaetaan jakajassa 313 ja jaettu taajuus on tulosignaalin kellotaajuus RX Clock, joka johdetaan kellona 15 vastaanottimen digitaaliosan piireille sekä kaapelisovittimesta myös edelleen muuhun yksikköön.

Signaalia DECISION, joka on siis ilmaistu symboli, ja ERROR, joka * · on havaittu virhe, käytetään myös analogiaosassa olevan AGC-vahvistimen '!· ja taajuuskorjaimen ohjauksien AGC Adjustment ja Frequency Adjustment 20 muodostamiseen.

» * : Analogiaosan AGC-vahvistimen ohjauksen muodostamiseksi johde- taan signaalin DECISION ja ERROR lohkoon Automatic Gain Control 38.

; Vastaanotetun datan amplitudivirhettä on korjattava ja korjaustarpeeseen « vaikuttaa uiko-ja sisäyksikön välisen kaapelin pituus. Automatic Gain Control 25 lohko 38 laskee tulosignaalien avulla vahvistustarpeen ja muodostamallaan ohjaussignaalilla AGC Adjustment säätää analogiaosan AGC-vahvistimen .. vahvistusta. Periaatteessa piiri 38 voi olla samantyyppinen kuin PLL-piirikin, :.,j paitsi että vaihevertailijan sijasta signaalit johdetaan vahvistusvertailijaan.

• ♦ # Sen lähtösignaali suodatetaan ja muutetaan analogiamuotoon sigma-delta ; 30 -muuntimella. Saatu analogiasignaali suodatetaan vielä ja suodatettu jännite ·”*, AGC Adjustment johdetaan analogiaosassa olevan AGC-vahvistimen sää- • · · töjännitteeksi.

»· ♦ a f' , Signaalit DECISION ja ERROR johdetaan myös ekvalisaattorin oh- < : · jaussignaalin muodostavaan lohkoon Cable Compensation 37. Ekvalisointi 35 tehdään analogiaosassa siksi, että korkeammat taajuudet vaimenevat matalia enemmän sitä enemmän mitä pitempi yksiköiden välinen kaapeli on. Ek- 10 104134 valisoinnissa korkeiden taajuuksien amplitudeja vahvistetaan niin, että amplitudi-taajuus -käyrästä tulee näytteenottotaajuuden puolikkaaseen asti mahdollisimman tasainen.

Edellä luetellut lohkot 37, 38 ja 311 muodostavat analogiaosan ohja-5 ussignaalit sekä kellotaajuuden.

Edellä kuvattujen periaatteiden mukaan toimiva analogiaosa ja digi-taaliosa kykenevät rekonstruoimaan täsmälleen samanlaisen datasignaalin, i joka on muodostettu kaapelin toisessa päässä olevassa lähettimessä, sekä generoimaan datasignaalista kellotaajuuden. Keksinnön mukainen kaapeli-10 sovitin on täysin läpinäkyvä kaapelin päissä oleville yksiköille.

Ohjaussignaalit voidaan siirtää omina kehyksinään muun datavirran joukossa. On myös mahdollista siirtää ohjaussignaalit hyötyliikenteen kanssa, jolloin ne lähetään samaa taajuudella mutta amplitudiltaan pienempänä lähellä häiriömarginaalia. Ohjaussignaalien voidaan tällöin ajatella kulkevan 15 “apukantoaallossa”.

Keksinnön mukaisella menetelmällä on useita etuja. Ensinnäkin käytettäessä samaa kaapelia molempien suuntien datan ja syöttöjännitteen siirtoon säästetään kaapeli- ja asennuskustannuksissa. Toteutus on yksin-:V: kertainen ja vähän tehoa kuluttava. Digitaalinen osa voidaan integroida yh- : 20 delle ASIC-piirille, jolloin komponenttimäärä saadaan pienenemään ja näin .,..: vikataajuus sekä MTBF (Mean Time between Failures) paremmaksi.

Patenttivaatimusten suojapiirissä pysyen voidaan komponenttitason ! . ' toteutus luonnollisesti tehdä muullakin tavoin kuin edellä kuvatussa edulli- sessa suoritusmuodossa on esitetty. Niinpä esimerkiksi automaattinen ta-'·' 25 sonsäätö AGC voidaan toteuttaa digitaalisina digitaalisessa osassa. PLL- silmukka, AGC-Adjustment ja Frequency Adjustment ohjauksen generoivat lohkot voidaan toteuttaa millä tahansa muullakin ammattimiehen tuntemalla tavalla kuin edellä on esitetty.

I

« · I

• • · · « · · v · · · • · • · <11 I · • « · I · » i

Claims (17)

1. Menetelmä informaation siirtämiseksi jaetun radiolinkin yksiköiden välillä, joista kumpikin sisältää välineet informaation lähettämiseksi kaapelille ja kaapelilta tulevan informaation vastaanottamiseksi, tunnettu siitä, että 5 lähetettäessä informaatiota kaapelille: johdetaan kantataajuinen lähetyssignaali hybridipiiriin, joka siirtää lä-hetyssignaalin muuttumattomana kaapelin johtimeen, ja vastaanotettaessa informaatiota kaapelilta: johdetaan kaapelilta tuleva vastaanotettu signaali mainittuun hybridi-10 piiriin, joka siirtää vastaanotetun signaalin muuttumattomana vastaanottimeen, muokataan vastaanotettua signaalia sekä analogisesti että digitaalista signaalinkäsittelyä käyttäen alkuperäisen signaalin uudelleen muodostamiseksi, 15 jolloin kantataajuinen lähetys- ja vastaanotettava signaali kulkevat full duplex muodossa samassa kaapelissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hybridipiirissä : ’: ’: lähetettäessä informaatiota kaapelille: : 20 invertoidaan digitaalinen kantataajuinen lähetyssignaali, varastoidaan invertoitu ja invertoimaton lähetyssignaali tilapäisesti puskuriin, josta ne kellotetaan ulos samanaikaisesti, johdetaan invertoimaton lähetyssignaali muuttumattomana kaapelin johtimeen, 25 johdetaan invertoitu ja invertoimaton digitaalinen kantataajuinen lä hetyssignaali vaikuttamaan sellaisessa sovitusverkossa, johon on järjestetty virtuaalinen nollapiste, jossa mainitut signaalit kumoavat toisensa, ja vastaanotettaessa informaatiota kaapelilta: :/’·· johdetaan kaapelilta tuleva vastaanotettu signaali sovitusverkkoon, , 30 johdetaan vastaanotettu signaali virtuaalisesta nollapisteestä vas- * taanottimeen.

• · , 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestetään kaapelin ja hybridipiirin väliin diplekserisuodatin, jonka kautta tuodaan kaapelille sen toisessa päässä olevalle tietoliikennelaitteelle 35 tarkoitettu syöttöjännite tai erotetaan kaapelilta toisesta päästä syötetty syöttöjännite. 12 104134

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muokkaukseen sisältyy vastaanotetun signaalin automaattinen tason-säätö ohjattavalla AGC-vahvistimella.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että muokkaukseen sisältyy vastaanotetun signaalin taajuuskorjaus ohjattavalla taajuuskorjaimella, jolla korjataan kaapelin aiheuttamia korkeiden taajuuksien vaimennusta.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, | että digitaalisessa signaalinkäsittelyssä regeneroidaan AD-muuntimelta 10 saatavien symbolien avulla DC-taso, päätellään onko vastaanotettu signaali looginen nolla vai yksi ja lasketaan DC-tason virhe.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että digitaalisessa signaalinkäsittelyssä muodostetaan analogisessa muokkauksessa tarvittavat ohjaukset regeneroitua signaalia ja sen virhettä käyttä- J 15 en.

8. Kaapelisovitin informaation siirtämiseksi jaetun radiolinkin yksiköstä kaapelille ja kaapelilta vastaanotetun informaation siirtämiseksi yksikköön, tunnettu siitä, että siihen kuuluu hybridipiiri, joka sisältää: invertterin (35) digitaalinen kantataajuisen lähetyssignaalin invertoi- 20 miseksi, puskurin (42), johon johdetaan sekä invertoimaton että invertoitu kantataajuinen lähetyssignaali ja jonka invertoimattoman kantataajuisen lähetyssignaalin lähtö on toiminnallisesti kytketty kaapelille, sovitusverkon kytkettynä puskurin (42) lähtöön, jossa sovitusverkos- 25 sa on virtuaalinen nollapiste, jossa puskurista tuleva invertoitu ja invertoimaton lähetyssignaali kumoavat toisensa ja josta vastaanotettu kantataajuinen signaali on johdettavissa vastaanottimeen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kaapelisovitin, tunnettu siitä, että siinä on diplekseri (44) kytkettynä toisaalta kaapeliin (23) ja toisaalta ; 30 hybridipiirin ja että diplekserin avulla kaapelille voidaan tuoda toisessa pääs- « * sä olevalle tietoliikennelaitteelle tarkoitettu käyttöjännite (V) tai erottaa toi- • · sessa päässä olevan tietoliikennelaitteen syöttämä käyttöjännite.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kaapelisovitin, tunnettu siitä, *:··; että vastaanottimessa on tasonkorjauspiiri (46,47), joka vasteena ensimmäi- 35 selle ohjaukselle (AGC Adjustment) korjaa siirtotien vastaanotettuun signaa- • a liin aiheuttamaa tasovääristymää. 104134

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kaapelisovitin, tunnettu siitä, että vastaanottimessa on taajuuskorjauspiiri (47), joka vasteena toiselle ohjaukselle (Frequency Adjustment) korjaa siirtotien vastaanotettuun signaaliin aiheuttamaa taajuusvääristymää

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kaapelisovitin, tunnettu siitä, että vastaanottimessa on digitaalinen DC-tason regenerointipiiri (39), joka vastaanottaa symbolit, jotka on saatu näytteistämällä AD-muuntimella (48) taajuuskorjattua analogista signaalia, ja joka regeneroi symboleista signaalin DC-tason ja laskee sen virheen (ERROR) sekä tekee päätöksen 10 (DECISION) onko vastaanotettu signaali looginen 1 vai 0.

13. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kaapelisovitin, tunnettu siitä, että vastaanottimessa on ensimmäisen ohjauksen generointipiiri (38), joka vasteena regeneroidulle signaalin tasolle ja sen virheelle muodostaa ensimmäisen ohja-15 uksen (AGC Adjustment), toisen ohjauksen generointipiiri (38), joka vasteena regeneroidulle signaalin tasolle ja sen virheelle muodostaa toisen ohjauksen (Freguency Adjustment), vaihelukittu silmukka (311, 312), joka vasteena regeneroidulle sig-20 naalin tasolle ja sen virheelle muodostaa vastaanotettuun signaaliin synkronoidun kellotaajuuden.

14. Jaettu radiolinkki, esim. mikroaaltolinkki, joka käsittää sisäyksi-kön (2), joka suorittaa vastaanotetun signaalin käsittelyn ja lähettää lähetys-signaalin ulkoyksikölle, ulkoyksikön, joka lähettää sisäyksiköltä vastaanotta- 25 mansa lähetyssignaalin edelleen antennille ja antennin vastaanottaman signaalin sisäyksikölle, tunnettu siitä, että lähetyssignaali ja vastaanotettu signaali on järjestetty kulkemaan kantataajuisina samassa yksiköitä yhdistävässä kaapelissa.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen jaettu radiolinkki, tunnettu . 30 siitä, että sisäyksikön ulkoyksikölle syöttämä sähköteho on järjestetty kulke- ./ ’ maan samassa kaapelissa kuin mainitut kantataajuiset signaalit.

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen jaettu radiolinkki, tunnettu siitä, että sisäyksikön ja ulkoyksikön väliset ohjaussignaalit kulkevat omina :··: kehyksinään samassa kaapelissa kuin lähetyssignaali ja vastaanotettu sig- 35 naali. a · „ 104134

17. Patenttivaatimuksen 14 mukainen jaettu radiolinkki, tunnettu siitä, että sisäyksikön ja ulkoyksikön väliset ohjaussignaalit kulkevat samassa kaapelissa ja samalla taajuudelle kuin lähetyssignaali ja vastaanotettu signaali mutta amplitudiltaan pienempänä • · • · * · • · «· * 15 104134