專利名稱：用于將寬帶語音和數(shù)據(jù)信號連入電話系統(tǒng)中的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電話技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于將寬帶話音和數(shù)據(jù)信號連入電話系統(tǒng)的方法和設(shè)備。本發(fā)明適用于，但不局限于，在存在話音頻帶(直流-4000Hz)的信號時，將一個DSL模擬前端電路連接到一條用戶線上。DSL(數(shù)字用戶線)是一種允許將寬帶數(shù)據(jù)信號添加到本地用戶環(huán)路上的服務(wù)。
隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，電話公司正在為用戶提供越來越多的寬帶服務(wù)。一種這樣的服務(wù)就是DSL(數(shù)字用戶線)，其中話音頻帶的傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)(POTS)和更高頻段的DSL服務(wù)同時被提供到同一對銅線上。然而，這導(dǎo)致出現(xiàn)了幾個問題。話音頻帶的POTS和DSL服務(wù)對交流和直流的要求都是不同的。POTS需要一個直流電壓和電流用于線路信令和話音傳輸，而DSL服務(wù)僅在交流模式下工作。POTS的線路阻抗的范圍是600到1000歐姆，實數(shù)域或復(fù)數(shù)域，而DSL的線路阻抗大約是100歐姆。
當(dāng)POTS處于掛機(jī)狀態(tài)時，沒有話音(交流)信號被傳送到塞尖/塞環(huán)對上。經(jīng)過塞尖/塞環(huán)對的是大約40V到48V的直流電壓。通常，塞尖上的直流電壓大約是0到-5V，塞環(huán)上的直流電壓大約是-40V到-56V。典型的DSL信號具有大約18V的峰值電壓。當(dāng)DSL信號在POTS的掛機(jī)狀態(tài)中被傳送時，典型的塞尖和塞環(huán)處的信號如圖2所示。
目前有兩種普通的方法用于在同一塞尖和塞環(huán)對中提供POTS和DSL服務(wù)。一種方法是使用一個變壓器和一個分離器。其中如圖3所示分離器包括兩個用于與DSL接口相連的電容器和一個用于POTS連接的低通濾波器(LPF)。
這兩個電容器充當(dāng)一個高通濾波器并將DSL線路阻抗和話音頻帶的POTS線路隔開。該電容器還用于將POTS線路的直流電壓與DSL的線路驅(qū)動器相隔離。這種方法的缺點是需要相對昂貴和體積龐大的變壓器和分離器。
另一種方法如圖4所示，使用普通的固態(tài)差動驅(qū)動器將POTS信號和DSL信號直接驅(qū)動到普通銅線對上。總的饋送阻抗，2Zf，與DSL的負(fù)載阻抗相適應(yīng)。如圖2所示，DSL信號需要一個大約是40Vpp的交流擺幅。當(dāng)線路處于掛起(空閑)狀態(tài)以滿足中心局(CO)的要求時，POTS需要在塞尖和塞環(huán)之間具有大約是40V到48V的直流電壓。如圖2所示，在POTS的掛起狀態(tài)中傳送DSL信號的情況下，驅(qū)動器需要一個大約80V(V+減V-等于80V)的直流電源電壓來將信號驅(qū)動到塞尖和塞環(huán)上。
對典型的100歐姆的DSL負(fù)載和一個3Vrms。的信號來說，驅(qū)動器需要提供大約30mA的電流。因此對一個80V的電源來說，功率消耗大約是2.4W。在這種配置下，為了提供所需要的塞尖/塞環(huán)直流電壓，線路驅(qū)動器需要被偏移到80V而不是40V，因此大約50％的功率浪費在線路驅(qū)動器上。經(jīng)過DSL負(fù)載和饋送元件而損耗的功率大約是0.2W，(2×(100歐姆×30mA2))。因此驅(qū)動器中的功率損耗大約是2.2W。對普通的集成話音和數(shù)據(jù)的電話線路服務(wù)來說，大部分時間POTS線路是處于掛起狀態(tài)的，而DSL則處于激活狀態(tài)。這就使得普通固態(tài)驅(qū)動器的功率效率低下。
本發(fā)明的一個目的是緩和這個問題。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種向塞尖和塞環(huán)電話線路提供話音頻帶和寬帶信號的設(shè)備，包括用于向所述各個塞尖和塞環(huán)線路部件提供至少直流信號的第一對驅(qū)動器，用于向所述塞尖和塞環(huán)線路部件提供寬帶信號的第二對驅(qū)動器，以及饋送部件，用于分別為所述電話線路的塞尖和塞環(huán)部件組合所述的各個驅(qū)動器的輸出。
寬帶信號通常是DSL信號。話音頻帶信號可以和直流信號一起從第一對驅(qū)動器通過，或是和寬帶信號一起從第二對驅(qū)動器通過。
在一個實施例中，饋送部件在寬帶信號的頻帶內(nèi)將輸出阻抗與線路阻抗相匹配，而話音頻帶中的輸出阻抗通過話音頻帶傳送信號的反饋而匹配。
驅(qū)動器通常是固態(tài)集成電路器件。
本發(fā)明還提供了一種提高塞尖和塞環(huán)電話的集成話音和寬帶服務(wù)在傳送中的功率效率的方法，包括通過第一對驅(qū)動器分別為所述塞尖和塞環(huán)線路部件提供至少直流信號，為所述塞尖和塞環(huán)線路部件向第二對驅(qū)動器提供寬帶信號，用饋送元件為所述各個電話線路的塞尖和塞環(huán)部件組合所述各個驅(qū)動器的輸出。
參考附圖，將通過示例對本發(fā)明進(jìn)行更為詳盡的描述。其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理得到的連接電路的方框圖；圖2是進(jìn)行DSL傳輸?shù)模幱赑OTS掛起狀態(tài)中的塞尖/塞環(huán)電壓；圖3是連接DSL到驅(qū)動器的變壓器和電容器；圖4顯示了對POTS和DSL傳輸?shù)闹苯域?qū)動。
在給出了根據(jù)本發(fā)明的原理而得到的連接電路的圖1中，輸入信號105、110被分別饋送到差動放大器104、109。信號105可以僅包含直流信號，也可以包含話音頻帶信號，但不包含寬帶信號。信號110包括寬帶信號，通常是DSL信號，如果在信號105中沒有包含話音頻帶信號，則在信號110中也可以包括話音頻帶信號。
差動放大器104、109的非反相輸出被分別饋送到驅(qū)動器103和108的輸入端，再經(jīng)過饋送網(wǎng)絡(luò)102、106、107連接到電話線路的塞尖部件101。差動放大器104、109的反相輸出被分別饋送到驅(qū)動器116、112的輸入端，驅(qū)動器116、112經(jīng)過饋送網(wǎng)絡(luò)111、115、113與電話線路的塞環(huán)部件114相連。
驅(qū)動器103和116具有一個從直流到最小4kHz的工作頻帶。至少有兩種方法使用驅(qū)動器103和116。
驅(qū)動器103和116可以以一種接近于傳統(tǒng)POTS的單獨SLIC(單線接口電路)驅(qū)動器的方法工作。驅(qū)動器103和驅(qū)動器116用于通過饋送阻抗102和115，在掛機(jī)和摘機(jī)狀態(tài)中提供塞尖/塞環(huán)線路的直流電壓和回路電流，來向塞尖101和塞環(huán)114發(fā)送話音、振鈴以及其他聲音頻帶信號。如特殊的CO應(yīng)用要求所定義的那樣，塞尖和塞環(huán)上的直流電壓可以在大約0V到大約-60V之間變化。根據(jù)是支持平衡振鈴還是支持不平衡振鈴，向驅(qū)動器103和116提供的直流電可以在大約50V到200V之間變化。任何來自數(shù)據(jù)驅(qū)動器108和112的直流電壓都被電容器106和113隔開，以免與在塞尖101和塞環(huán)114上的直流電壓相干擾，反之亦然。
驅(qū)動器103和116還可以僅僅提供傳統(tǒng)的POTS直流線路信令電壓和回路電流，而不用傳輸任何話音頻帶的交流信號。
根據(jù)SLIC整個系統(tǒng)的構(gòu)架，驅(qū)動器103和116可以僅僅提供直流信號或是同時提供直流和交流話音頻帶信號。交流信號驅(qū)動器差動驅(qū)動器108和112用于將交流信號傳送到塞尖101和塞環(huán)114上。交流信號可以僅僅是DSL類型的數(shù)據(jù)頻帶信號，也可以同時是DSL類型的數(shù)據(jù)頻帶信號和POTS話音頻帶信號。根據(jù)SLIC整個系統(tǒng)的架構(gòu)，交流信號的類型可以僅僅是DSL類型的信號，也可以是DSL類型加上話音頻帶信號。
差動驅(qū)動器108和112通過饋送阻抗107和111以及電容器106和113將交流信號傳送到塞尖101和塞環(huán)114上。由于電容器106和113可以將任何來自塞尖101和塞環(huán)114的直流電壓與交流信號驅(qū)動器108和112相隔開，因此驅(qū)動器108和112的輸出可以以任何對驅(qū)動器設(shè)計便利的直流電壓電平來進(jìn)行偏移。交流信號驅(qū)動器108和112僅僅需要滿足最大交流信號幅度的要求。對DSL類型的信號來說最大幅度大約是40Vpp，這比用于POTS話音頻帶信號的要小得多。假定在DSL信號頻帶中塞尖101和塞環(huán)114的輸出阻抗等于DSL負(fù)載阻抗，那么驅(qū)動器108或112的最大擺幅就與最大數(shù)據(jù)頻帶信號的幅度相等。由于話音頻帶信號也具有一個小得多的最大幅值，因此為驅(qū)動器108和112提供的電壓等于最大數(shù)據(jù)頻帶信號的擺幅加上驅(qū)動器開銷。對DSL類型的信號來說，最大信號擺幅大約是40Vpp。因此驅(qū)動器108和112需要提供的電壓大約是45V到50V。這個提供電壓是完全獨立于POTS的直流電壓要求的。
線路阻抗可以由無源饋送部件102、106、107、111、113和115單獨設(shè)置，或是由無源饋送部件與經(jīng)過實時傳送作用再次返回到塞尖101和塞環(huán)114的來自塞尖101和塞環(huán)114的傳送信號的反饋一起來設(shè)置。
線路阻抗值根據(jù)信號頻帶而變化。在話音頻帶(300-4000Hz)中，線路阻抗?jié)M足POTS線路阻抗要求。實際值依賴于CO應(yīng)用并且范圍是在600歐姆到1000歐姆，實域或復(fù)域。對DSL傳送來說，傳送頻帶內(nèi)的線路阻抗大約是100歐姆。用于POTS的線路阻抗要求遠(yuǎn)比用于DSL類型的嚴(yán)格。一種滿足POTS線路阻抗要求和DSL線路阻抗的優(yōu)選方法是將無源饋送部件102、106、107、111、113和115與DSL線路阻抗在DSL頻帶中相適應(yīng)，并使用無源饋送部件在話音頻帶傳送信號反饋，以此在話音頻段內(nèi)提供POTS線路阻抗。
通用SLIC塞尖/塞環(huán)驅(qū)動器的總的功率消耗是驅(qū)動器103和116以及驅(qū)動器108和112的功率損耗的總和。每套驅(qū)動器的功率消耗與彼此的操作是獨立的。與單獨的差動塞尖/塞環(huán)驅(qū)動器相比較，功率損耗方面所作的最大改進(jìn)是在POTS的掛機(jī)狀態(tài)中，DSL正在操作的時候。
在POTS的掛機(jī)狀態(tài)中，塞尖/塞環(huán)回路中沒有通過直流電流。驅(qū)動器103和116的功率損耗僅僅是用在設(shè)置塞尖101和塞環(huán)114的直流偏移上。由于在DSL負(fù)載中沒有直流電流通過并且驅(qū)動器都是交流耦合的，因此這種功率損耗完全獨立于交流信號驅(qū)動器108和112的操作。對高效的驅(qū)動器設(shè)計來說，驅(qū)動器103和116可以只消耗0.1W的功率。
交流驅(qū)動器108和112的功率損耗等于流過DSL負(fù)載和POTS驅(qū)動器饋送部件102和115的電流與驅(qū)動器提供電壓的乘積。對通常的DSL操作來說，總的電流大約是30mA，并且驅(qū)動器電源電壓大約是40V。因此，DSL線路運行的功率損耗大約是1.2W。與用于直流驅(qū)動器的0.1W合在一起，總的功率損耗大約是1.3W。這與在第2部分中所述的一個單獨的差動塞尖/塞環(huán)驅(qū)動器對所消耗的2.4W相比，節(jié)約了1.3W。
隨著饋送阻抗在大約100歐姆時與DSL的負(fù)載阻抗相匹配，在DSL負(fù)載和饋送阻抗中損耗的功率大約是0.18W(200W×30mA2)。與第2部分所述的普通交流和直流驅(qū)動器設(shè)計的2.22W(2.4W-0.18W)相比較，驅(qū)動器中的功率損耗大約是1.12W(1.3W-0.18W)。
當(dāng)DSL線路空閑時，數(shù)據(jù)頻帶驅(qū)動器108和112的功率損耗大約是0.1W。
在POT的振鈴和摘機(jī)狀態(tài)中，在話音頻帶信號通過驅(qū)動器101和106傳送的情況下，驅(qū)動器103和116的功率損耗是典型POTS唯一的驅(qū)動器設(shè)計的值，再加上通過交流驅(qū)動器饋送部件106、107、111、113的電流與POTS驅(qū)動器電源電壓的乘積。在話音信號通過交流驅(qū)動器108和112進(jìn)行傳送的情況下，由于提供交流驅(qū)動器108和112的電壓小于驅(qū)動器103和116的電壓，因此總的功率損耗要少于使用驅(qū)動器103和116的功率損耗。
上述設(shè)備避免了在一個在同一通信介質(zhì)進(jìn)行話音和數(shù)據(jù)傳送的系統(tǒng)中使用變壓器和分離器，并且提高了集成的話音和DSL的服務(wù)的功率效率。
權(quán)利要求
1.一種用于向塞尖和塞環(huán)電話線路提供話音頻帶信號和寬帶信號的設(shè)備，包括第一對驅(qū)動器，用于分別為所述塞尖和塞環(huán)線路部件提供至少包括直流信號的信號；第二對驅(qū)動器，用于分別為所述塞尖和塞環(huán)線路部件提供寬帶信號；以及饋送部件，用于分別為所述電話線路的塞尖和塞環(huán)部件組合所述各個驅(qū)動器的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述饋送部件是無源阻抗部件。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述饋送部件包括將所述第二對驅(qū)動器與直流信號相隔離的電容器。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二對驅(qū)動器是差動驅(qū)動器。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括一對差動放大器，分別接收至少包括直流信號的第一信號和包括所述寬帶信號的交流信號，所述第一對差動放大器的輸出分別饋送到連到電話線路塞尖部件的驅(qū)動器，第二對所述差動放大器的輸出分別饋送到連到電話線路塞環(huán)部件的驅(qū)動器。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述差動放大器的非反相輸出被饋送到連接到電話線路塞尖部件的驅(qū)動器，所述差動放大器的反相輸出被饋送到連接到電話線路塞環(huán)部件的驅(qū)動器。
7.如權(quán)利要求2所述的部件，其特征在于，所述饋送部件在寬帶信號的頻段中與線路阻抗相適應(yīng)，并且發(fā)送信號的話音頻帶反饋被用于在話音頻帶提供與線路阻抗相匹配的輸出阻抗。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述寬帶信號是DSL信號。
9.一種方法，用于在一個塞尖和塞環(huán)電話的集成話音和寬帶服務(wù)的傳送中提高功率效率，包括通過第一對驅(qū)動器分別為所述塞尖和塞環(huán)線路部件提供至少包括直流信號的信號；通過第二對驅(qū)動器分別為所述塞尖和塞環(huán)線路部件提供寬帶信號；用饋送部件分別為所述電話線路的塞尖和塞環(huán)部件組合所述各個驅(qū)動器的輸出。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述饋送部件是無源阻抗部件。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述饋送部件包括將所述第二對驅(qū)動器與直流信號相隔離的電容器。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二對驅(qū)動器是差動驅(qū)動器。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括至少包括直流信號的第一信號和包括所述寬帶信號的第二信號分別通過一對差動放大器，第一對所述差動放大器的輸出被饋送到與電話線路塞尖部件相連的驅(qū)動器，第二對所述差動放大器的輸出分別饋送到連到電話線路塞環(huán)部件的驅(qū)動器。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述差動放大器的非反相輸出被饋送到連接到電話線路塞尖部件的驅(qū)動器，所述差動放大器的反相輸出被饋送到連接到電話線路塞環(huán)部件的驅(qū)動器。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述饋送部件在寬帶信號的頻段中與線路阻抗相適應(yīng)，并且發(fā)送信號的話音頻帶被反饋用于在話音頻帶提供與線路阻抗相匹配的輸出阻抗。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過所述第一對驅(qū)動器提供話音頻帶信號和直流信號。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，通過第一對驅(qū)動器僅提供直流信號，并且通過所述第二對驅(qū)動器提供話音頻帶信號和寬帶信號。
18.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述寬帶信號是DSL信號。
全文摘要
在一種向塞尖和塞環(huán)電話提供話音頻帶和寬帶信號的設(shè)備中,第一對驅(qū)動器分別為塞尖和塞環(huán)線路部件提供至少包括直流信號的信號,并且第二對驅(qū)動器為塞尖和塞環(huán)電話提供寬帶信號。饋送部件為電話線路的塞尖和塞環(huán)部件組合所述各個驅(qū)動器的輸出。
文檔編號H04B3/54GK1330485SQ01129639
公開日2002年1月9日 申請日期2001年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月26日
發(fā)明者馬克·阿尤布, 瑞克·蓋斯, 梁志強(qiáng), 龍志渝 申請人:米特爾公司