Устройство и способ цифроаналоговой связи

 

Предлагается устройство связи для осуществления связи между цифровым адаптером, связанным с центральной станцией через цифровой интерфейс и аналоговым адаптером, связанным с центральной станцией через аналоговый интерфейс. Центральные станции связаны между собой посредством телекоммуникационной сети. Устройство связи содержит также средства прямой связи между цифровым адаптером и аналоговым адаптером, предназначенные для передачи данных от цифрового адаптера на аналоговый адаптер и наоборот, в цифровой форме без эмуляции аналогового сигнала. Достигаемым техническим результатом является высокая точность передачи информации без удорожания услуг связи. 3 с. и 12 з. п.ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение касается устройства гибридной цифроаналоговой связи через телефонный канал, а также способа передачи информации, который может быть использован таким устройством.

Стремительное увеличение парка персональных компьютеров и рождение новых услуг компьютерных информационных сетей свидетельствует о мощном потенциале роста объемов линейных связей. Существующая в настоящее время ситуация в данной области вполне удовлетворительна для крупных пользователей, которые в состоянии подключить свои внутренние информационные сети к внешним обслуживающим системам при помощи сетей передачи с высокой пропускной способностью или арендованных линий связи. Стоимость таких технических решений оказывается слишком высокой для небольших предприятий или для частных лиц.

Представляется очевидным, что эта ситуация будет развиваться и дальше и что необходимость распределения информационных услуг, требующая высокой производительности каналов передачи этой информации вплоть до мест проживания частных лиц, будет лежать в основе будущей общедоступной сети. Однако, перспективы развертывания такой универсальной сети в ближайшие годы и даже в ближайшие десятилетия весьма проблематичны.

Ожидая появления в распоряжении простых пользователей сети распространения информации с высокой производительностью, частные лица, являющиеся пользователями компьютерных сетей, общеобразовательные учебные заведения и небольшие предприятия должны решиться на передачу информации по телефонным каналам связи. Для этого они могут сделать выбор между двумя известными технологиями.

Наиболее распространенное техническое решение - использование модемов, функционирующих с пропускной способностью 14,4 кбит/с или 28,8 кбит/с. Второе более дорогостоящее техническое решение состоит в использовании телекоммуникационной сети RNIS, которая обладает двумя каналами передачи данных с пропускной способностью 64 кбит/с и одним каналом сигнализации с пропускной способностью 16 кбит/с.

Однако второе техническое решение имеет ряд недостатков. Во-первых, оно не является повсеместно доступным для пользователей. И во-вторых, использование такого решения требует от пользователей достаточно больших финансовых вложений, абонементных тарифов и необходимости использования адаптированного коммуникационного оборудования.

Из Европейского патента EP-A-0669740 фирмы ATT известен модем для использования с аналоговыми абонентскими линиями на двух концах линии передачи информации. Этот модем содержит средства для раздельной корректировки или выравнивания каждого контура соединения при помощи аналоговой телефонной сети с использованием множества фильтров передачи и множества фильтров приема. Эти фильтры используются таким образом, чтобы в направлении передачи от модема к центральной станции уровни электрического напряжения, посылаемые станциями кодирования и декодирования, были эквивалентны уровням квантования центральной станции.

Необходимость использования заданных уровней электрического напряжения для используемого закона квантования препятствует выбору уровней, которые обеспечивают наилучшую устойчивость по отношению к шумам или помехам при наличии отраженного сигнала.

Кроме того, в этом патенте не описано устройство связи между цифровым адаптером и аналоговым адаптером, в котором цифровой адаптер будет связан с центральной станцией при помощи цифрового интерфейса.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания нового устройства, которое было бы в состоянии использовать имеющиеся преимущества телекоммуникационной сети, например телекоммуникационной сети RNIS, т.е. более высокую скорость передачи информации, составляющую примерно 64 кбит/с, не приводя при этом к существенному удорожанию услуг связи по сравнению с обычными, которые обеспечивают передачу информации со скоростью, не превышающей 14,4 кбит в секунду.

Поставленная задача решается тем, что устройство связи цифровым адаптером, связанным с центральной станцией при помощи цифрового интерфейса типа RNIS, и аналоговым адаптером, связанным с центральной станцией при помощи аналогового интерфейса, причем центральные станции связаны между собой при помощи обычной телекоммуникационной сети, согласно изобретению, содержит средства прямой связи между цифровым адаптером и аналоговым адаптером, причем цифровая информация с цифрового адаптера направляется на аналоговый адаптер, и наоборот, в цифровой форме без эмуляции аналогового сигнала.

Согласно изобретению устройство цифроаналоговой связи содержит средства прямой связи между цифровым адаптером и аналоговым адаптером при осуществлении связи в направлении передачи от цифрового адаптера к аналоговому адаптеру содержат цифровой передатчик, размещенный в цифровом адаптере и способный обеспечить передачу на аналоговый приемник, размещенный в аналоговом адаптере, аналоговых импульсов электрического напряжения, уровни напряжения которых содержат передаваемую информацию, средства прямой связи между цифровым адаптером и аналоговым адаптером в направлении передачи информации от аналогового адаптера к цифровому адаптеру содержат аналоговый передатчик, размещенный непосредственно в этом аналоговом адаптере и способный передавать на цифровой приемник, размещенный в цифровом адаптере, аналогичный сигнал, который в процессе его квантования при помощи аналогового интерфейса центральной станции будет равняться сумме, определяемой при помощи цифровой информации, передаваемой аналоговым адаптером на цифровой адаптер, и отраженного сигнала или эхосигнала, передаваемого цифровым адаптером, так что эта сумма должна быть равна одному из уровней используемого в данном случае правила квантования, приемник аналогового адаптера содержит линейный адаптивный корректирующий контур или выравниватель, подключенный своим входом к выходу аналого-цифрового преобразователя и подключенный своим выходом к входу выходного корректирующего контура или выравнивателя, связанного с оборудованием пользователя, так что ответный сигнал на выходе линейного адаптивного корректирующего контура (выравнивателя) представляет собой частичный сигнал, например, класса IV, частичный сигнал на выходе корректирующего контура определяется адаптивным образом, выходной корректирующий контур (выравниватель) представляет собой корректирующий контур с обратной связью или корректирующий контур Витерби, средства содержат со стороны цифрового адаптера селектор n уровней, где n равно 64, представленных в виде одного байта, из N = 256 возможных уровней квантования, причем этот селектор уровней подключен своим входом к оборудованию пользователя, а выходом - к цифровому интерфейсу, передатчик аналогового адаптера содержит кодировщик линии, размещенный после фильтра предварительного искажения сигнала, который синтезирует частичный ответный сигнал, например, класса IV, частичный ответный сигнал определяется путем адаптации, цифровой адаптер содержит декодер, подключенный входом к фильтру отраженного сигнала и к выходу цифрового интерфейса цифрового адаптера, причем с выхода декодера на оборудование пользователя поступает наиболее вероятная последовательность групп битов, передаваемых аналоговым адаптером, а отраженный сигнал формируется цифровым адаптером.

Предлагаемое изобретение касается также способа непосредственной передачи информации дуплексным или двунаправленным образом между аналоговым адаптером и цифровым адаптером.

В направлении передачи от цифрового адаптера к аналоговому адаптеру, предлагаемый способ заключается в том, что
выделяют группу битов, поступающих из источника цифровых данных, например, группы из 6 битов,
выбирают один из n (где n = 64) уровней, предварительно отобранных из N (N = 256) уровней напряжения, причем каждый уровень представлен в цифровой форме в виде байта,
направляют последовательно соответствующие байты на выборку одного из n уровней напряжения через цифровую сеть на аналоговый адаптер для сформирования в аналоговом адаптере сигналов, амплитуда которых равна уровням, представленным каждым байтом, причем сигналы, соответствующие последовательным байтам, взаимодействуют друг с другом для сформирования в аналоговом адаптере результирующего аналогового сигнала,
корректируют результирующий аналоговый сигнал для устранения перекрестных помех,
измеряют амплитуду результирующего аналогового сигнала и получают цифровое значение данного байта,
восстанавливают, исходя из полученного цифрового значения байта, группу битов и направляют их в приемник цифровой информации.

Способ передачи информации от аналогового адаптера к цифровому адаптеру в системе связи в соответствии с предлагаемым изобретением отличается тем, что
выделяют группу битов, поступающих от источника информации, подключенного к системе связи,
выделяют аналоговый сигнал, имеющий амплитуду, соответствующую цифровому значению группы битов, причем сигналы, соответствующие последовательно поступающим группам битов, взаимодействуют друг с другом, и в тот момент, когда аналоговый сигнал подвергается квантованию в аналоговом интерфейсе центральной станции, его величина равна сумме, определяемой при помощи цифровой информации, передаваемой аналоговым адаптером на цифровой адаптер, и отраженного сигнала, распространяемого цифровым адаптером, так что эта сумма должна быть равна одному из уровней правила квантования, так что после квантования аналогового сигнала в цифровом адаптере формируется один байт, представляющий сумму сигналов,
обрабатывают последовательно формируемые байты и определяют наиболее вероятную последовательность групп битов, при этом отраженный сигнал передается цифровым адаптером,
передают цифровую величину найденных групп битов в оборудование пользователя.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примера его практической реализации со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схему устройства связи согласно изобретению,
фиг. 2 изображает график максимальной пропускной способности передачи информации для правила квантования типа А в функции минимального расстояния между n выбранными уровнями квантования аналогового сигнала согласно изобретению,
фиг. 3 изображает блок-схему цифрового адаптера согласно изобретению,
фиг. 4 изображает блок-схему аналогового адаптера согласно изобретению.

Устройство связи 1 (фиг. 1) использует общедоступную сеть с коммутацией 2 для передачи информации между двумя центральными станциями 3, 4, связанными соответственно, с одной стороны, с цифровым адаптером 5 при помощи цифрового интерфейса 7, а с другой стороны, с так называемым аналоговым адаптером 6, то есть через простой обычный телефонный интерфейс 8.

Цифровое устройство обслуживания или цифровой сервер 9, который представляет собой сервер с высокой пропускной способностью, подключен к цифровой центральной станции 3 при помощи линии 7 и цифрового адаптера 5 сервера 9.

Терминал 35 представляет собой, в частности, персональный компьютер, подключенный к аналоговому адаптеру 6. Аналоговый адаптер 6 и телефон 10 подключен при помощи простой телефонной линии 8 к центральной станции 4. Таким образом, по аналоговой линии 8 передается аналоговая информация, т.е. голос пользователя с телефона 10, или цифровая информация, поступающая из или передаваемая в аналоговый адаптер 6.

Благодаря такой схеме, когда аналоговый адаптер представляет собой классический модем, имеется возможность вызывать или абонировать обычную аналоговую линию связи 8 из сервера 9 и наоборот. Эта возможность уже использована для передачи человеческой речи или другой информации.

Когда приходит цифровой сигнал, поступающий из цифрового адаптера 5, после его передачи по сети 2, на центральную телефонную станцию 4, байты цифрового сигнала трансформируются при помощи цифро-аналогового преобразователя, встроенного в центральную телефонную станцию 4, в различные уровни электрического напряжения. Все это происходит с некоторой так называемой частотой квантования, которая обычно составляет 8000 раз в секунду. Цифроаналоговое преобразование обычно осуществляется в соответствии с некоторым законом преобразования, например, в соответствии с законом А в Европе или в соответствии с законом μ в других частях мира.

При передаче информации в другом направлении, то есть в направлении от аналогового адаптера 6 к цифровому адаптеру 5, аналоговое напряжение, принимаемое центральной станцией 4, переводится в цифровую форму при помощи специального дискретизатора и представляется в виде байтов. Эти байты после передачи через сеть 2 поступают на цифровой адаптер 5.

В целом описанная выше связь позволяет цифровому адаптеру 5 сообщаться с аналоговым адаптером 6. Как это обычно бывает, цифровой адаптер 5 посылает некоторую последовательность байтов, которая после преобразования в соответствии с упомянутым выше законом представляет собой аналоговый сигнал человеческой речи или обычный сигнал модема классического типа. Этот сигнал, обработанный соответствующим образом в случае осуществления обычной телефонной связи, подается на телефон телефонной трубки 10. Аналогичным образом аналоговый адаптер 6 традиционно образован модемом. Обратные операции осуществляются соответственно в другом направлении передачи.

Согласно изобретению предлагается другой способ передачи информации между аналоговым адаптером б и цифровым адаптером 5, а также предлагается соответствующее устройство.

Принцип предлагаемого изобретения поясняется со ссылками на фиг. 2, которая представляет компромисс, существующий между скоростью передачи информации (в Кбит в секунду по оси ординат) и устойчивостью по отношению к шуму. Если передавать информацию следует со скоростью 64 кбит/с, то должны быть использованы все 256 уровней квантования, возможные исходя из восьмибитового слова (как известно, 2⁸ = 256). Однако, для передаваемого сигнала, подвергающегося воздействию Гауссова шума, вероятность ошибки или погрешности в процессе передачи зависит от минимального расстояния d_min (по оси абсцисс) между двумя смежными уровнями шкалы квантования. Это соотношение схематически представлено на фиг. 2 для закона преобразования типа А.

Совершенно неожиданным образом можно констатировать, что при увеличении минимального расстояния d_min c 2 до 4 не происходит потери половины уровней квантования, а теряется только 33 уровня из 256. Из этого следует, что передача информации со скоростью порядка 48 кбит/с остается возможной с использованием всего лишь 64 уровней квантования, разделенных минимальным расстоянием d_min = 128.

Ниже раскрыт способ передачи информации в соответствии с предлагаемым изобретением в двух направлениях для случая, когда аналоговый сигнал квантуется на n = 64 уровня, что позволяет обеспечить передачу информации со скоростью порядка 48 кбит/с.

Способ передачи информации в соответствии с предлагаемым изобретением в направлении от цифрового адаптера к аналоговому адаптеру осуществляется следующим образом.

Выделяют группу битов, поступающих от источника цифровой информации, например, группу из 6 битов.

Выбирают один из n уровней (n = 64), предварительно отобранных из N (N = 256) уровней электрического напряжения, причем каждый уровень представлен в цифровой форме в виде байта, передаваемого 8000 раз в секунду.

Направляют последовательно соответствующие байты на выборку одного из n уровней через цифровую сеть на аналоговый адаптер таким образом, чтобы сформировать в этом аналоговом адаптере сигналы, амплитуда которых в основном равна уровням, представленным каждым байтом. Причем сигналы, соответствующие следующим друг за другом байтам, взаимодействуют друг с другом таким образом для сформирования в аналоговом адаптере результирующего аналогового сигнала.

Корректируют результирующий аналоговый сигнал для устранения перекрестных помех.

Изменяют амплитуду результирующего аналогового сигнала и получают цифровое значение данного байта.

На основе полученного цифрового значения байта восстанавливают группу битов и направляют их в приемник цифровых данных или цифровой информации.

Способ передачи информации в соответствии с предлагаемым изобретением в направлении от аналогового адаптера к цифровому адаптеру в системе связи осуществляют следующим образом.

От источника данных, подключенного к системе связи, выделяют 8000 раз в секунду группу битов.

Выделяют аналоговый сигнал, имеющий амплитуду, соответствующую цифровому значению группы битов. Причем сигналы, соответствующие следующим друг за другом группам битов, взаимодействуют друг с другом и имеют такую форму, что в тот момент, когда аналоговый сигнал квантуется в аналоговом интерфейсе центральной станции 4, его величина будет равна сумме величины, которая может быть определена при помощи цифровой информации, передаваемой аналоговым адаптером 6 на цифровой адаптер 5, и отраженного сигнала или эхосигнала, распространяемого цифровым адаптером 5, так что эта сумма должна была равна одному из уровней правила квантования, так что после квантования аналогового сигнала в цифровом адаптере 5 формируется байт, представляющий сумму сигналов.

Обрабатывают последовательно формируемые байты и определяют наиболее вероятную последовательность групп битов, при этом отраженный сигнал или эхосигнал передается цифровым адаптером.

Передают цифровую величину групп битов, найденных таким образом, в оборудование пользователя.

Таким образом, способ передачи информации в соответствии с предлагаемым изобретением не пытается восстанавливать аналоговый сигнал для его передачи в линию связи по направлению к аналоговому адаптеру. Напротив байты, которые представляют цифровую информацию, непосредственно преобразуются в уровни напряжения при помощи соответствующего блока (фиг. 3) для передачи информации от цифрового адаптера 5.

Например, для передачи информации со скоростью 48 кбит/с цифровой адаптер 5 преобразует биты информации, принятые от пользователя, в группы по 6 битов, являющиеся репрезентативными для соответствующих уровней напряжения (это означает 2⁶ = 64 различных возможностей), посылаемые 8000 раз в секунду и представляющие один из 256 уровней используемого в данном случае закона преобразования.

Таким образом, в приведенном примере 64 уровня выбираются так, чтобы они в возможно большей степени были отделены друг от друга, чтобы обеспечить наилучшую устойчивость по отношению к шуму. Далее это разделение будет называться минимальным расстоянием d_min. Преимущество такого подхода заключается в исключении шума квантования, вносимого правилом квантования.

Следует отметить, что можно также использовать модуляцию с матричным кодированием, чтобы обеспечить наилучшую устойчивость по отношению к шумам или помехам.

Для согласования с интерфейсом 7 цифровой адаптер 5 содержит часть, располагающуюся выше горизонтальной пунктирной линии, образованную цифровым передатчиком 11, и нижнюю часть 12, образованную цифровым приемником.

Вход цифрового передатчика 11 запитывается от источника цифровой информации, например, от сервера 9 (фиг. 1). Вход цифрового передатчика 11, через который поступают байты, представляющие цифровую информацию из сервера 9, связан через буфер 13, если необходима адаптация скорости передачи данных, с входом селектора уровней 14, выход которого представляет собой выход цифрового передатчика 11 цифрового адаптера 5. Выход цифрового передатчика 11 цифрового адаптера 5 подключен через телекоммуникационную сеть 2 входу приемной части аналогового адаптера 6, который показан над пунктирной линией на фиг. 4, а передающая часть аналогового адаптера 6 показана под пунктирной линией.

Приемник 15 аналогового адаптера 6 принимает на свой вход серию аналоговых импульсов, уровни электрического напряжения которых представляют информацию, передаваемую цифровым адаптером. Наличие фильтров в центральной телефонной станции 4 вызывает интерференцию между следующими друг за другом импульсами. Таким образом, оказывается достаточно трудным распознавание этих импульсов и измерение их уровней.

Аналоговый приемник 15 в соответствии с предлагаемым изобретением состоит из двух основных частей: линейного адаптивного цифрового фильтра 17, который "выравнивает" сигнал, трансформируя искаженный импульс, поступающий из телекоммуникационной сети через фильтр 18 и аналого-цифровой преобразователь 19, в хорошо контролируемый импульс, который вводит интерференцию только между последовательными четными (или нечетными) уровнями. Выход Y_n корректирующего фильтра или фильтра выравнивания 17 в момент времени определяется выражением:
Y_n = X_n - X_n-2 (класс IV)
или Y_n = X_n - X_n-1 - X_n-2 + X_n-3
или Y_n = X_n - 2X_n-2 + X_n-4
или же другим подобным выражением, которое определяется адаптивным образом. Здесь параметры X_n представляют собой уровни сигнала из цифрового адаптера 5.

Эта система корректировки или выравнивания известна сама по себе как "частичный ответ класса IV". Предлагаемое изобретение позволяет применить такой ответ к ситуации прямой связи между цифровым адаптером 5 и аналоговым адаптером 6.

Чтобы исключить распространение ошибки или погрешности в приемник, рекомендуется использовать дифференциальное кодирование в блоке 14. В то же время линейный фильтр выравнивания или корректировки 17 должен быть адаптивным.

Остается устранить интерференцию между символами, которые выражены указанным соотношением Y_n = X_n - X_n-2. Для достижения такого результата могут быть использованы два известных способа: выравнивание или корректировка с возвратом решения (DFE) и так называемый алгоритм Viterbi, схематически представленные функциональным блоком 20 (фиг.4).

Уровни электрического напряжения X_n, формируемые центральной телефонной станцией 4, не всегда равны их номинальным уровням, предусмотренным используемым в данном случае законом квантования. Таким образом, аналоговый приемник 15 должен оценивать реальную величину уровней X_n и эти реальные величины уровней должны быть использованы в выравнивателе или корректирующем контуре с возвратом решения или в выравнивателе типа Viterbi 20. Эта оценка может быть выполнена с использованием одной из вариаций известного метода наименьших квадратов, реализованного в виде соответствующего алгоритма в функциональном блоке 21.

Следует отметить, что реальные величины уровней X_n должны быть также использованы в устройстве подавления 22 отраженного сигнала или эхосигнала цифрового адаптера (фиг. 3). Для этого цифровой адаптер 5 также может осуществлять оценку реальных величин при помощи функционального блока, подобного функциональному блоку 21 (фиг. 4), или использовать соответствующие данные контроля, передаваемые аналоговым адаптером 6. Соответствующие связи не представлены на приведенных чертежах для упрощения.

В другом направлении передачи информации, то есть в направлении от аналогового адаптера 6 к цифровому адаптеру 5, передатчик 16 аналогового адаптера использует задающий генератор 23 терминала 6, сигналы которого поступают также в приемник 15. Задача передатчика 16 состоит в том, чтобы сформировать аналоговый сигнал, который в процессе его квантования будет равняться, при отсутствии шума и отраженного сигнала, легко прогнозируемой величине, которая представляет собой функцию цифровой информации, передаваемой цифровым адаптером 5.

Патенты фирм ATT EP 0669740 и EURECOM FR 9512672 предусматривают, что величины электрического напряжения в моменты квантования будут равны одному из номинальных уровней правила квантования со всеми вытекающими отсюда недостатками, о которых уже было сказано выше.

В соответствии с предлагаемым изобретением это ограничение не является полезным. Действительно, отраженный сигнал, формируемый цифровым адаптером, добавляется к сигналу, формируемому аналоговым адаптером, и сдвигает его непредсказуемым, но известным образом от цифрового адаптера, как об этом было сказано выше. При наличии отраженного сигнала или эхосигнала величина сигнала в момент квантования может попасть между двумя уровнями квантования таким образом, что шум легко протолкнет его в одну или в другую сторону.

Роль приемника цифрового адаптера будет состоять в том, чтобы найти информацию на основе квантованного сигнала, и в этом случае лучше выбирать величины, позволяющие упростить задачу приемника, например, разнося величины таким образом, который будет разрешен уровнями используемого в данном случае правила квантования.

Так, например, может оказаться желательным посылать уровни, разделенные 15 единицами и располагающиеся в диапазоне от -500 до +500 единиц. Это невозможно при использовании закона квантования типа А, в котором уровни в диапазоне между -30 и +30 единицами разделены 2 единицами, в диапазоне от 33 до 93 единиц разделены 4 единицами и в диапазоне от 99 до 219 единиц разделены 8 единицами и т.д.

В данном изобретении предусмотрено, что импульсная реакция между аналоговым адаптером 6 и центральной станцией 4 будет измерена цифровым адаптером 5 и направлена в аналоговый адаптер 6 при помощи контрольных сообщений. На основе этих измерений аналоговый адаптер 6 синтезирует цифровой фильтр 24, чтобы полный ответ (линия 8 + фильтры) снова был частичным ответом, например, ответом класса IV, в частности, модифицированным для обеспечения лучшего ослабления в области 0 Гц, в диапазоне от 0 до 60 Гц или в области 4000 Гц. Это ослабление может быть также определено адаптивным образом. Эту технологию называют "предварительным искажением".

Фильтр 24 также играет вспомогательную роль формирования сигнала с частотой 16 кГц, в частности, на основе входного сигнала с частотой 8 кГц, поступающего от аналогового адаптера 6, для обеспечения работы аналогового фильтра 25, располагающегося за цифроаналоговым преобразователем 26, который формирует аналоговый сигнал на основе цифрового сигнала.

Благодаря использованию фильтра 24 предварительного искажения, уравнение Y_n = X_n - X_n-2 снова становится применимым. На этот раз параметр Y_n обозначает сигнал в центральной станции 4 и параметр X_n обозначает выходной уровень аналогового передатчика 16. При этом необходимо, чтобы параметр Y_n соответствовал одному из уровней закона квантования Si, чтобы уменьшить влияние шума или помех. Следовательно, должно быть проверено следующее соотношение:
X_n - X_n-2 + Si.

Если не принять специальных мер предосторожности, то следование этому соотношению может привести к слишком большой величине для параметра X_n. Многочисленные технологии, известные под названием "кодирование линии", имеются в распоряжении специалистов в данной области техники, например, в виде кодирования линии 27, в частности, известным способом Томлинсона-Харашима. В таком случае специалист в данной области техники легко сможет выбрать подходящий способ.

Из сказанного выше следует, что наличие отраженного сигнала или эхосигнала может сделать упомянутый сигнал весьма чувствительным к шуму. Таким образом, необходимо использовать систему коррекции ошибки, обычно матричное кодирование модуляции. Может быть также рассмотрено использование обычного кода или блочного кода.

В центральной станции 4 сигнал Y_n (возможно, искаженный шумом или помехой) подвергается квантованию и кодированию в байт, который передается в приемную часть 12 цифрового адаптера 5 под пунктирной линией. Там эти байты преобразуются в линейные уровни электрического напряжения при помощи блока линейного преобразования 28, например, по типу А. Результирующий сигнал, а также оценка отраженного сигнала, распространяемого цифровым передатчиком 11, в этом случае подвергаются обработке в функциональном блоке декодера 30. Задача этого блока состоит в том, чтобы оценить информацию, передаваемую аналоговым адаптером.

Линейный сигнал представляет собой квантование упомянутой суммы сигналов, представляющей цифровую информацию, передаваемую аналоговым адаптером, а также отраженный сигнал, распространяемый цифровым адаптером, и шум или помеху. Наличие квантования препятствует устранению отраженного сигнала при помощи вычитания, как это делается в классических устройствах обнуления отраженного сигнала.

В отличие от классического способа, который состоит в устранении отраженного сигнала или эхосигнала при помощи вычитания, выполняемого вслед за декодированием полезного сигнала, необходимо решать проблемы компенсации отраженного сигнала и выявления сигнала, передаваемого аналоговым адаптером.

В случае использования матричной кодированной модуляции функциональный блок 30 может принимать вид алгоритма Витерби для нахождения наиболее вероятного пути в матричной диаграмме. Весовые коэффициенты, задействованные в различных ветвях этой диаграммы, представляют собой отношения вероятности наблюдаемых квантованных сигналов, при этом оцененная величина отраженного сигнала и гипотеза соответствуют той ветви, о которой идет речь.

Выходной сигнал функционального блока 30 передается в случае необходимости через буферный блок 31 на оборудование пользователя от цифрового адаптера 5.

Сигнал ошибки (разность между принятым сигналом и идеальным сигналом) в функциональном блоке 30 (фиг. 3) реализации алгоритма Витерби или системы с возвратом решения используется для адаптации устройства 22 приведения к нулю отраженного сигнала и для оценки погрешности, возникающей вследствие плохого синтезирования фильтра предварительного искажения 24 в аналоговом адаптере 6. Корректирующая информация, закодированная с низкой скоростью передачи, мультиплексируется в селекторе уровней 14 с информацией, поступающей от пользователя, подключенном к входу цифрового адаптера 5 (канал обслуживания) и передается на аналоговый адаптер 6. Эта информация используется в аналоговом адаптере для адаптации фильтра предварительного искажения сигнала 24.

Аналоговый адаптер также должен устранять свой собственный отраженный сигнал или эхосигнал. Технологии реализации этой задачи хорошо известны.

Сигнал ошибки в функциональном блоке 20 (фиг. 4), соответствующем реализации алгоритма Витерби или системы с возвратом решения, используется при помощи алгоритма адаптации 34 для настройки фильтра отраженного сигнала 22', линейного адаптивного корректирующего контура или выравнивателя 17 и локального задающего генератора 23.

Очевидно, что по аналогии с обычной связью с использованием модемов, последовательности распознавания и обучения должны быть сменены после того, как связь установлена. Эти последовательности служат для запуска задающих генераторов и адаптивных фильтров. Следует также предусмотреть, чтобы одна или другая центральная телефонная станция 3, 4 могла использовать либо правило преобразования типа А, либо правило преобразования типа μ , и была в состоянии адаптироваться соответствующим образом.

Из сказанного выше следует, что предлагаемое изобретение позволяет связать цифровую линию с аналоговой линией связи для непосредственной посылки достаточно экономичным образом цифровой информации без осуществления эмуляции аналогового сигнала. Это позволяет реализовать передачу информации со скоростью, точно равной скорости передачи информации в цифровой линии связи с относительно высокой скоростью этой передачи, используя при этом для передачи информации обычную телефонную линию.

Формула изобретения

1. Устройство связи для осуществления связи между цифровым адаптером (5), связанным с центральной станцией (3) при помощи цифрового интерфейса (7), и аналоговым адаптером (6), связанным с центральной станцией (4) при помощи аналогового интерфейса (8), причем центральные станции (3, 4) связаны между собой посредством телекоммуникационной сети (2), отличающееся тем, что содержит средства (11, 12, 15, 16) прямой связи между цифровым адаптером (5) и аналоговым адаптером (6), предназначенные для передачи цифровой информации от цифрового адаптера (5) на аналоговый адаптер (6) и наоборот непосредственно в цифровой форме без эмуляции аналогового сигнала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства (11, 12, 15, 16) прямой связи содержат в направлении передачи от цифрового адаптера (5) к аналоговому адаптеру (6) цифровой передатчик (11), расположенный в цифровом адаптере (5) и предназначенный для передачи на аналоговый приемник (15), расположенный в аналоговом адаптере (6), аналоговых импульсов, уровни напряжения которых представляют информацию, передаваемую от цифрового адаптера (5) на аналоговый адаптер (6).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цифровой интерфейс является интерфейсом типа ЦСКУ (цифровая сеть с комплексными услугами).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства (11, 12, 15, l6) прямой связи содержат, в направлении передачи от аналогового адаптера (6) к цифровому адаптеру (5), аналоговый передатчик (16), расположенный в аналоговом адаптере (6) и предназначенный для передачи на цифровой приемник (12), расположенный в цифровом адаптере (5), аналогового сигнала, который при квантовании с помощью аналогового интерфейса центральной станции (4) представляет собой сумму величины, определяемой цифровой информацией, переданной аналоговым адаптером (6) на цифровой адаптер (5), и отраженного сигнала, передаваемого цифровым адаптером (5), без упомянутой величины, обязательно равной одному из уровней используемого правила квантования.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что приемник аналогового адаптера (6) содержит линейный адаптивный выравниватель (17), подключенный своим входом к выходу аналого-цифрового преобразователя (19) и подключенный своим выходом к входу выходного выравнивателя (20), связанного с оборудованием пользователя, так что ответный сигнал на выходе линейного адаптивного выравнивателя (17) представляет собой частичный сигнал, например, класса IV.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что частичный сигнал определяется адаптивным способом.

7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что выходной выравниватель (20) представляет собой выравниватель с обратной связью или выравниватель типа Витерби.

8. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что средства (11, 12) содержат, со стороны цифрового адаптера (5), селектор (14) n уровней, причем n равно 64, представленных в виде 1 байта, выбранных из N = 256 возможных уровней квантования, а селектор уровней (14) подключен своим входом к оборудованию пользователя и своим выходом - к цифровому интерфейсу.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что передатчик (16) аналогового адаптера (6) содержит линейный кодер (27), установленный после фильтра предварительного искажения (24), который синтезирует частичный ответный сигнал.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что частичный ответный сигнал является сигналом класса IV.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что частичный ответный сигнал определяется путем адаптации.

12. Устройство по п.1 или 4, отличающееся тем, что цифровой адаптер (5) содержит декодер (30), подключенный своим входом к фильтру (22) отраженного сигнала и к выходу цифрового интерфейса цифрового адаптера (5), причем с выхода декодера (30) на оборудование пользователя (9) поступает наиболее вероятная последовательность групп битов, передаваемых аналоговым адаптером (6), а отраженный сигнал формируется цифровым адаптером (5).

13. Способ цифроаналоговой связи для передачи информации от цифрового адаптера (5) к аналоговому адаптеру (6) в цифровой телекоммуникационной сети, отличающийся тем, что выделяют группу битов, поступающих от источника цифровой информации (5), выбирают один из n (где n = 64) уровней напряжения, предварительно отобранных из N (где N = 256) уровней, причем каждый уровень представлен в цифровой форме в виде одного байта, последовательно направляют байты, соответствующие выборке одного из n уровней, через цифровую сеть на аналоговый адаптер (6) для формирования в аналоговом адаптере (6) сигналов, амплитуда которых равна уровням, представленным каждым байтом, причем сигналы, соответствующие последовательным байтам, взаимодействуют друг с другом и формируют в аналоговом адаптере результирующий аналоговый сигнал, корректируют результирующий аналоговый сигнал для устранения помех, измеряют амплитуду результирующего аналогового сигнала и получают цифровую величину данного байта, восстанавливают на основе цифровой величины байта группу битов и направляют эту группу на приемник (12) цифровой информации.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что выделенная группа битов, поступающих от источника цифровой информации, является группой из 6 битов.

15. Способ цифроаналоговой связи для передачи информации от аналогового адаптера (6) к цифровому адаптеру (5) в системе связи, отличающийся тем, что выделяют группу битов, поступающих от источника информации (6), подключенного к системе связи, выделяют аналоговый сигнал, имеющий амплитуду, соответствующую цифровой величине группы битов, причем сигналы, соответствующие последовательно поступающим группам битов, взаимодействуют друг с другом и в тот момент, когда аналоговый сигнал подвергается квантованию в аналоговом интерфейсе (8) центральной станции (4), его величина равна сумме величины, определяемой при помощи цифровой информации, передаваемой аналоговым адаптером (6) на цифровой адаптер (5), и отраженного сигнала, передаваемого цифровым адаптером (5), без упомянутой величины, обязательно равной одному из уровней правила квантования, так что после квантования аналогового сигнала в цифровом адаптере (5) формируется один байт, представляющий упомянутую сумму, обрабатывают последовательно формируемые байты и определяют наиболее вероятную последовательность групп битов, при этом отраженный сигнал передают цифровым адаптером, передают цифровую величину найденных групп битов на оборудование пользователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4