СПОСОБ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ ОТ АНАЛОГОВОГО ОКОНЕЧНОГО УСТРОЙСТВА ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ И ДАННЫХ ОТ ОКОНЕЧНОГО УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Российский патент 2003 года по МПК H04M11/06 H04M3/00 H04L27/26 

Изобретение относится к способу, как определено родовым понятием в пункте 1 формулы изобретения.

Может иметь место ситуация, при которой аналоговая абонентская линия системы телефонной связи используется совместно аналоговым оконечным устройством телефонной связи и оконечным устройством передачи данных, причем подключение оконечного устройства передачи данных к абонентской линии производится через модем. Модем (модулятор/демодулятор) представляет собой устройство передачи данных, которое предназначено для того, чтобы цифровые сигналы, доставленные от оконечного устройства передачи данных, преобразовывать в технически приспособленные для передачи сигналы электрической мощности, которые соответствуют электрическим условиям аналоговых телефонных соединений, и соответственно обеспечивать обратное преобразование таких сигналов в цифровые сигналы. В этой связи осуществляется модуляция несущих сигналов данными, причем используются различные способы модуляции.

Подключенное таким образом оконечное устройство передачи данных может представлять собой, например, персональный компьютер.

При известных в настоящее время передачах данных в подключенных таким образом через телефонную сеть оконечных устройствах, так называемых модемных передачах, данные в блоках абонентских вводов телефонной станции подвергаются такой же обработке, что и речевые сигналы, а именно ограничению по полосе частот менее 4 кГц, аналого-цифровому преобразованию и кодированию в соответствии с нелинейной характеристикой (по А-закону или μ-закону), чтобы скорость передачи битов снизить в соответствии с ограниченной доступной шириной полосы частот.

Для передачи данных такая обработка накладывает ограничения, особенно если должны передаваться большие объемы данных, как это имеет место в случае модемных соединений, устанавливаемых через пул модемов сетевого провайдера к сети Интернет.

Задача изобретения состоит в том, чтобы для вышеуказанных условий предложить такой способ обработки телефонных сигналов и данных от оконечных устройств передачи данных в схеме абонентского ввода, который обеспечивает наиболее благоприятные условия особенно для передачи данных. Эта задача решается способом, характеризуемым отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения.

В соответствии с заявленным способом по меньшей мере данные, доставляемые от оконечного устройства передачи данных, при требуемом в схеме абонентского ввода аналого-цифровом преобразовании подвергаются дискретизации с частотой дискретизации, которая превышает частоту дискретизации, требуемую для информации телефонных сигналов, и/или дискретные значения, представляющие данные, доставленные оконечным устройством передачи данных, подвергаются кодированию в соответствии с линейной характеристикой. Обработанные таким образом данные, полученные от оконечного устройства передачи данных, подаются непосредственно в сеть передачи данных.

Таким образом, с одной стороны, можно обеспечить, чтобы данные, полученные от оконечного устройства передачи данных, не подвергались тем же ограничениям, что и сигналы, полученные от аналогового оконечного устройства телефонной связи, к чему в первую очередь относится снижение скорости передачи битов за счет применения нелинейной характеристики, а с другой стороны, можно обеспечить возможность работы, без учета ограничения полосы передачи канала телефонной связи, с требуемой частотой дискретизации, соответствующей передаче данных, так как вследствие прямой передачи данных через сеть передачи данных не требуется принимать во внимание никакие ограничения по ширине полосы частот. Оба эти мероприятия в форме исключения нелинейного кодирования и в форме работы с частотой дискретизации более высокой, чем предусмотренная для использования в случае информации телефонных сигналов, могут применяться по отдельности или в комбинации.

Дальнейшие варианты развития изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно первому варианту осуществления способа, соответствующего изобретению, данными, полученными от оконечных устройств передачи данных, для передачи по абонентской линии модулируют несущий сигнал, частота которого лежит выше полосы частот, выделенной для передачи сигналов телефонной связи. Тем самым снимаются ограничения, которые до сих пор имелись для верхнего граничного значения частоты несущего сигнала, устанавливаемого с учетом ограничения полосы речевого сигнала.

Еще один вариант осуществления изобретения характеризует собой схему абонентского ввода, которая предназначена для осуществления способа, соответствующего изобретению, и в этой связи содержит аналого-цифровой преобразователь и цифроаналоговый преобразователь, используемые как для речевых сигналов, так и для сигналов данных, а также подключенный к цифровой стороне процессор сигналов, который представляет собой цифровой интерфейс с одной стороны к сети телефонной связи телефонной станции, а с другой стороны - к сети передачи данных.

Изобретение поясняется ниже на примере выполнения со ссылками на чертеж.

На чертеже представлены в объеме, требуемом для пояснения изобретения, компоненты двух телефонных станций ТС1 и ТС2, между которым имеется канал передачи КП, а также показанная в виде блока сеть передачи данных СПД. Рассматривается модемная связь оконечного устройства передачи данных, подключенного к телефонной станции ТС1, с оконечным устройством передачи данных, подключенным к телефонной станции ТС2. В качестве этих оконечных устройств передачи данных могут использоваться персональные компьютеры ПКа и ПКб соответственно. Персональные компьютеры подключены соответственно через модем МОДа и МОДб к аналоговым абонентским линиям АЛа и АЛб соответственно, посредством которых устанавливается соединение со схемой абонентского ввода САВа телефонной станции ТС1 и соответственно со схемой абонентского ввода САВб телефонной станции ТС2. Эти абонентские линии АЛа и АЛб служат также, причем в первую очередь, для обеспечения соединения телефонного оконечного устройства ТЕЛа и соответственно телефонного оконечного устройства ТЕЛб с соответствующими схемами абонентских вводов.

К основным компонентам схем абонентских вводов относятся схема разветвления СРа и соответственно схема разветвления СРб для перехода с двухпроводной цепи на четырехпроводную от абонентской линии к четырехпроводным цепям передачи телефонной станции, а также включенные в этих четырехпроводные цепи усилители У и аналого-цифровой преобразователь АЦП в передающей цепи и цифроаналоговый преобразователь ЦАП в приемной цепи. Кроме того, имеется цифровой процессор сигналов ЦПС, на который поступают выходные сигналы аналого-цифрового преобразователя АЦП и который подает цифровые сигналы на цифроаналоговый преобразователь ЦАП. Со стороны телефонной станции цифровой процессор сигналов ЦПС соединен с одной стороны с сетью связи ССа (соответственно ССб), соответствующей телефонной станции, а с другой стороны он образует интерфейс к сети передачи данных СПД, например, сети асинхронного режима передачи (АТМ-сети) или сети Enternet.

В схемы абонентских вводов входит, кроме того, контроллер КТР, который управляет цифровым процессором сигналов ЦПС и выдает информацию сигнализации для установления телефонных соединений, в связи с чем он осуществляет связь с соответствующим контроллером телефонной станции вызываемого абонента посредством существующего между обеими телефонными станциями соединения сигнализации.

Канал передачи КП между обеими телефонными станциями ТС1 и ТС2 через схемы подключения СПа и соответственно СПб подключен к сетям связи этих телефонных станций.

При соединении оконечного устройства передачи данных ПКа с оконечным устройством передачи данных ПКб данные, выдаваемые этими оконечными устройствами передачи данных, в модеме МОДа и соответственно в модеме МОДб преобразуются в аналоговые сигналы и модулируют несущее колебание для обеспечения передачи по абонентской линии АЛа. В существующих модемных соединениях, в которых обработка сигналов данных в устройствах телефонной станции и в канале передачи осуществлялась аналогично речевой информации при телефонном речевом вызове, упомянутая несущая частота, с учетом ограничения ширины полосы передачи для речевой информации величиной 3 кГц, имеет значение, например, 2,6 кГц. В схеме абонентского ввода САВа эти данные, передаваемые в форме аналоговых сигналов, подвергаются аналого-цифровому преобразованию в аналого-цифровом преобразователе АЦП. Частота дискретизации существующих аналого-цифровых преобразователей составляет 8 киловыборок в секунду (квыб/с), посредством чего после сжатия в соответствии с нелинейной характеристикой для формирования кодового представления, характеризуемого 8 битами на кодовое слово, поддерживается стандартная скорость передачи битов 64 кбит/с для телефонного соединения.

В соответствии с изобретением, при аналого-цифровом преобразовании дискретизация аналоговых сигналов, соответствующих данным, полученным с оконечного устройства передачи данных, производится с частотой дискретизации, лежащей существенно выше частоты дискретизации для речевой информации, например, с частотой 64 квыб/с. Кодирование цифровых сигналов производится при этом в соответствии с линейной характеристикой, например, с использованием 16-битового представления. Эти цифровые сигналы через цифровой процессор сигналов передаются в сеть передачи данных СПД, в которой при указанных выше условиях может производиться передача данных со скоростью передачи примерно 1 Мбит/с.

Вышеуказанные меры для обработки данных, получаемых с оконечных устройств передачи данных, а именно дискретизация с повышенной частотой дискретизации и исключение сжатия, предусмотренного для информации речевых сигналов, могут применяться и в отдельности, когда достаточны более низкие скорости передачи данных.

Так как на практике аналого-цифровое преобразование сигналов речевой информации осуществляется с использованием того же самого аналого-цифрового преобразователя АЦП, соответствующие речевой информации цифровые сигналы обрабатываются в цифровом процессоре сигналов таким образом, чтобы они соответствовали неизменным подчиняющимся международным стандартам условиям передачи сигналов телефонной связи, т.е. со снижением до 8000 выборок дискретизации в секунду и со сжатием в соответствии с нелинейной характеристикой для получения кодового представления с использованием 8-битовых кодовых слов. На противоположной стороне, т. е. в схеме абонентского ввода САВб и в модеме МОДб, реализуются соответствующие процедуры.

Для аналого-цифрового преобразования могут применяться любые принципы преобразования, если они обеспечивают более высокие частоты дискретизации в виде значений, кратных значению 8000 выборок в секунду, и представление цифровых сигналов в виде кодовых слов с количеством битов большим, чем 8. Особенно пригодным в этой связи является так называемый "сигма/дельта-преобразователь", который работает с очень высокой частотой дискретизации (10 МГц), но применяет только один или два бита для представления цифрового сигнала. С помощью цифрового процессора сигналов в этом случае производится последующее прореживание (децимация) для получения более низкой частоты дискретизации и достигается изменение кодового представления, например, с получением 16-битовых кодовых слов.

Если на противоположной стороне модемного соединения используются традиционные аппаратные средства, то, разумеется, и при использовании описанной схемы абонентского ввода передача данных через телефонную сеть будет производиться как и прежде, при этом цифровой процессор сигналов ЦПС будет обрабатывать полученные с аналого-цифрового преобразователя сигналы соответственно низкому значению ширины полосы передачи и скорости передачи битов, вследствие чего, во всяком случае, преимущества, предоставляемые новым аналого-цифровым преобразователем, не будут использованы.

Предложенные способ и устройство обработки сигналов могут быть использованы в сетях телефонной связи. Достигаемый технический результат - обеспечение наиболее благоприятных условий передачи данных по аналоговым абонентским линиям системы телефонной связи. В связи с передачей по аналоговым абонентским линиям данные подвергаются обработке иным образом, чем передаваемые одновременно аналоговые речевые сигналы. Для этого используется аналого-цифровое преобразование с повышенной частотой дискретизации и с кодированием в соответствии с линейной характеристикой. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки сигналов телефонной связи, выработанных оконечным устройством телефонной связи, и данных, выработанных оконечным устройством передачи данных, в схеме абонентского ввода цифровой системы телефонной связи, используемой по меньшей мере частично для передачи данных, причем со схемой абонентского ввода оконечное устройство телефонной связи соединено через аналоговую абонентскую линию, а оконечное устройство передачи данных соединено через модем, подключенный к упомянутой аналоговой абонентской линии, отличающийся тем, что по меньшей мере данные, доставляемые от оконечного устройства передачи данных, при требуемом аналого-цифровом преобразовании, подвергают дискретизации с частотой дискретизации, которая превышает частоту дискретизации, требуемую для информации телефонных сигналов, и/или дискретные значения, представляющие данные, доставленные оконечным устройством передачи данных, подвергают кодированию в соответствии с линейной характеристикой и обработанные таким образом данные, полученные с оконечного устройства передачи данных, подают непосредственно в сеть передачи данных. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что данными, доставленными от оконечного устройства передачи данных, для передачи по абонентской линии осуществляют модуляцию несущего сигнала, частота которого лежит выше полосы частот, доступной для передачи сигналов телефонной связи. 3. Схема абонентского ввода цифровой системы телефонной связи, используемой по меньшей мере частично для передачи данных, причем схема абонентского ввода предназначена для обработки сигналов телефонной связи, выработанных оконечным устройством телефонной связи, и данных, выработанных оконечным устройством передачи данных, при этом со схемой абонентского ввода оконечное устройство телефонной связи соединено через аналоговую абонентскую линию, а оконечное устройство передачи данных соединено через модем, подключенный к упомянутой аналоговой абонентской линии, отличающаяся тем, что содержит аналого-цифровой преобразователь с высокой частотой дискретизации, превышающей частоту дискретизации, требуемую для информации телефонных сигналов, на который подаются как сигналы телефонной связи, выдаваемые оконечным устройством телефонной связи, так и сигналы данных, выдаваемые оконечным устройством передачи данных, а также цифровой процессор сигналов, который для выдаваемых с аналого-цифрового преобразователя цифровых сигналов, по меньшей мере, когда они представляют собой сигналы телефонной связи, осуществляет понижение скорости передачи до предусмотренной скорости передачи битов и подвергает сигналы, представляющие собой сигналы телефонной связи, кодированию в соответствии с нелинейной характеристикой. 4. Схема абонентского ввода по п. 3, отличающаяся тем, что цифровой процессор сигналов образует цифровой интерфейс, через который цифровые сигналы, выдаваемые цифровым процессором сигналов, представляющие собой сигналы оконечного устройства передачи данных, передают в сеть передачи данных и соответственно приходящие из этой сети сигналы данных, предназначенные для оконечного устройства передачи данных, передают к цифровому процессору сигналов.