专利名称：增加了数字通信方式的主线系统的制作方法
本申请是申请日为90年7月25日、申请号为90106507.2、与本申请相同名称的发明专利申请的分案申请。
本发明涉及电话通信领域。尤其，在一个实施例中，本发明提供一种在单根双扭线上同时传输来自多路电话连线的信息的方法和设置。
在单根电话线上传输多路话音或数据信号的技术在通信行业中是熟知的并通常称为压缩技术。以往，频分多路通信是在单根线上同时传输多个话音或数据信号最常用的技术。频分多路通信技术在例如宽带传输介质中仍是常用的。
数字时分多路通信技术自60年代起已经使用并在例如局间电路中成为最常用的压缩技术。整整一个系列的T-载设(中继线载波)(Trunkcarrier)系统例如T1、T1C、T1D、T2和T4已经被发展用于在一共同线上多路话音和数字信号的压缩。数字压缩技术在例如贝拉米(Bellamy)著的“数字电话”(WileyandSons，1982)中加以叙述，该书被援引为本发明的参考。
数字通信在例如局内的总线中已经成为相对标准。用于在单根二线制或四线制传输线上传输多个话音或数据信号的方法的一个例子在凯瑟(Kaiser)等人的“提供办公室用户以言语、数据和新电传信息服务的数字两线制本地通信线路(ISSLS，1978年3月20-24)中作了揭示。在凯瑟等人的方法中，电话数据、图象数据、传真信息等以数字形式经两线制或四线制的线路传输至本地交换局(localexchange)。数字数据以数据脉冲串进行传输，然后对脉冲串使用例如时分多路传输技术进行扩充及复原。
尽管多路传输技术取得进步，但仍有各种问题。例如，某些多路通信技术仍需要复杂的因而是不经济的设置。该设备尤其不适用于个人或小型办公室用户。而且，当提供给居住区用户、小型办公室用户等时，某些系统需要使用者提供电源，例如连接至120V电源的变压器，电池电源等。某些系统要求以不常用的连线代替已有的二线制连接线和/或受到信息可经其传输的双扭线的距离的限制。尽管在经单根双扭线传输多路话音和数据信号的能力上有一定进步，但多数本地切换单元仍把单一模拟信号经单根双扭线提供给典型的家庭或办公室。
希望提供一种改进的而且更经济的方法及与此相联系的设备用于经单根双扭连线多路传输多路电话线路，尤其是用于经单根双扭线把多路电话线路由本地电话交换局提供给家庭或办公室。
本发明揭示一种在单根双扭线上传输多路信号的改进的方法和设备。在最佳实施例中，本发明提供经单根双扭线从本地电话交换局向用户传输多路话音和/或数据信号。
在一个实施例中，本发明提供一种经单根双扭线同时接收“n”路电话信号的设备，其中“n”大于1，它包括位于第一位置、用于接收来自本地电话交换局的数字信号的装置，该数字信号以数字形式表示所述“n”路电话信号;把所述数字信号转换成第一较高速率二进制信号的装置;和把该较高速率二进制信号转换成“n”路模拟信号、用于位于所述第一位置的设备的装置。该数字信号可以是例如4B3T或四进制信号。
还提供了一种从第一位置经双扭线发送“n”路电话信号的方法。该方法包括下述步骤把“n”路模拟电话信号转换成二进制信号;把该二进制信号转换成较低速率的数字信号;和经所述双扭线把所述较低速率的数字信号发送到第二位置。在一个变换的实施例中，该方法包括下述步骤经双扭线把来自第二位置的数字信号输入到第一位置;把该数字信号转换成较高速率的二进制信号和把该较高速率的二进制信号转换成“n”路模拟信号用于位于所述第一位置的电话设备。
还提供一种经单根双扭线把多路电话信号同时从用户位置传输至本地中继站的设备。该设备包括主设备，所述主设备包括使80千比特/秒四进制信号和较高速率二进制数据流相互转换的装置;使二进制数据流和模拟信号相互转换的用户接口编码译码滤波器集成电路(SICOFI)(SubscriberInterfaceCodacFilterIntegratedCircuit);和远程终端设备，该远程终端设备包括使80千比特/秒四进制信号与二进制较高速率数据流相互转换的装置，使二进制较高速率数据流和模拟信号相互转换的装置，以及二线制至四线制转换装置。
图1是按照本发明的一个实施例中的远距离终端(RT)的总框图;
图2是按照本发明的一个实施例中的主设备(master)的总框图;
图3a至3e是在RT中的微处理器中使用的逻辑框图。
下面，参照附图叙述本发明的较佳实施例。
目录Ⅰ概述Ⅱ数字数据传输A硬件B软件/微处理器功能Ⅲ功率管理Ⅰ.概述一种经单根双扭线发送和接收数据的改进的方法和设备在此揭示。
这方法可具体应用于(本文中也是这样说明的)经现有的双扭线线路传输多路话音、数据和报警信号，而这线路是用来将家庭、办公室等与本地中继设施或中心电话局连接起来的，但本发明并不仅限于此。本发明将可在希望能在单根双扭线上传输多路话音和/或数据信号的地方找到广泛的应用，例如传真、计算机数据、报警、和/或低速视频信号等。
Ⅱ.数字数据传输A.硬件图1提供按照本发明的一个实施例的远距离终端(RT)的框图。该RT可以设置在例如家庭、办公室或其它用户设施中，用于经单根双扭线1向本地电话交换局发送和/或接收来自本地电话交换局的话音或数据信号。多部电话或其它用户设备可以利用由RT产生的模拟信号，并提供模拟信号至RT经双扭线发送。
来自主设备的DCL信号经常规的二线制线路1进入或离开RT，这种线路可以就是通常用于家庭、办公室等处的那种类型。如本领域技术人员所显而易见的，该信号可以是由主设备发送的话音或数据信号。这里，本发明主要针对RT输入信号进行说明，但是，次序反过来时，过程也可用于从RT向主设备提供话音和数据信号。
来自主设备的DCL信号(它以数字形式表示话音或数据信号)输入用于隔离和阻抗匹配的线路变压器(linetransformer)2。输入线路变压器2的话音或数据信号是具有四个电平之一的80千比特/秒的信号。虽然本发明是针对最好是80千比特/秒信号来说明的，可以相信它可以应用于50-100千比特/秒，最好是70-90千比特/秒间的信号。使用80千比特/秒的2B1QINSA线路约定信号可以在扩展长度(例如1000英尺、15000英尺、20000英尺或更长)的双扭线上，发送和接收话音和数据信号，而不发生模糊，即，在长距离上，由于低频80千比特信号更易于分离，故信号质量得到改进。
来自线路变压器的信号经线3a进入ISDN(IntegratedServicesDigitalNetwork)(综合业务数字网)回波抵消四进制(EchoCancellation-Quaternary)(IECQ)芯片4。该80千比特2B1QINSA线路约定信号包含160千比特/秒的信息，且IECQ芯片4把80千比特/秒的信号转换成160千比特/秒的二进制信号。160千比特包括16千比特线控制信息和144千比特用户数据。112千比特/秒的芯片控制信息由IECQ芯片加到数据流上，结果IECQ芯片发出256千比特/秒的数据流并经线5a提供给ISDN通信控制器(ICC)(ISDNCommunicationsController)即多路传输和数据处理芯片6。ICC在例如约520KHZ的时钟信号(CLK)和例如约8KHZ的帧控制信号(FSC)上工作。CLK和FSC经线7提供。
通过单线的总线13，ICC芯片6发送一个通道上8位数据，另一通道上8位数据，8位控制和8位信号数据至编码译码(codac)滤波器(SICOFI)10，然后重复，允许实质上同时发送/接收两个或更多的话音或数据信号。微处理器查询的监测数据，振铃数据(ringdata)和其它数据也使微处理器得到。
SICOFI10把二进制的各位转换成频率和幅度均被调制的模拟信号。该模拟信号然后经线9a传输到用户线接口电路(SLIC′S)12a和12b。SLIC′S12a和12b是4线制至2线制的转换器，通过在高速DC上表示模拟信号，而增加用户电话或其它通信设备可以使用的功率。常规的模拟信息由SLIC′S经线14a和14b提供给用户电话17a和17b。
振铃插件(ringinserts)16a和16b是继电器，当在微处理器操纵下希望电话响铃时它闭合。电源18提供总的电功率并在适当时候经振铃总线20向电话提供振铃电功率，其过程将在下面作更充分的叙述。缓冲器22用于接口本地状态(localstatus)和报警。
来自用户的输出信号以与输入信号相似但相反的方法处理。详细地说，模拟信号经线15输入SLIC′S12a和12b的信号经线9b输入SICOFI10用于模拟至二进制8位字的转换。这些8位字然后在ICC6中被转换成包含160千比特/秒用户信息(144千位用户数据脉冲加16千位线控制)的二进制数据流，经线5b输入至IECQ4。IECQ4把160千比特/秒的信号转换成80千比特/秒四进制信号，经所述双扭线1传输至电话公司设备。
图2是主设备单元的框图，该单元可以设置在来自家庭、办公室等的双扭线终点处的本地中继单元、中心电话局或其它电话公司设备中。主设备的功能相似于RT的功能，但相反，即，主设备把来自本地切换线50a和50b的常规模拟信号转换成适当的、用于经双扭线传输的数字信号，并把来自双扭线的数字信号转换成用于经本地切换线传输的模拟信号。当然，主设备一般不受功率的限制(由于它的位置及它不需要提供振铃能力)且可能使用来自本地中继单元的常规48伏电源52而运行。
振铃检测器54a和54b通过交流耦合检测来自切换线50a和50b的输入振铃信号。当检测到振铃信号时，微处理器在线控制数据中发送一个适当的振铃信号以便在RT的某一线路上振铃。
来自切换线的输入模拟信号经线55a输入SICOFI56，在那里它们被转换为数字信号。这类似于上述RT中的8比特字。SICOFI56经总线57把信号发送至ICC58。ICC58承担多路传输和数据处理功能，相似于RT中的ICC，并把160千比特/秒的用户信息(144千比特用户数据加16千比特线控制信息)经线59a传输至IECQ60，用于转换成经双扭线1传输的80千比特/秒的四进制信号。主设备以相反顺序相似地处理来自RT的输入数字信息。线路变压器61也在经线63a接收信号时起隔离作用。
主设备的功能由微处理器60管理，这类似于RT。时钟62为主设备中的微处理器和其它部件，最终为RT提供定时信息。缓冲器64用于联系状态和报警。总线66用于提供一个来自系统报警的局系统接口(officesysteminterface)。
表1和表2分别提供在按照上述实施例的RT和主设备运行中有用的市售部件表，但它不以任何方式限制本发明的范围。该领域的技术人员易于理解，列于表1和表2的部件只是可以在本发明中使用的各种部件的代表，且为便于组装按照本发明的装置而提供。该领域的技术人员可容易地用各种熟知的部件来替换，其功能可以组合或分离。应该注意CMOS器件已在尽可能多的地方(例如微处理器)使用以减少特别是RT的功耗。
表1RT部件线路变压器213mh 1:1.32IECQ4Siemens 2091ICC6Siemens 2070微处理器8Intel 80 C49,80C51或87C51SICOFI10Siemens 2260或2060SLIC12Erickson PBL3764或Harris设备缓冲器2247HC244表2主设备部件振铃检测器54Siemens PSB6620SICOFI56Siemens 2260或2060ICC58Siemens 2070IECQ60Siemens 2091
时钟6274HC4060微处理器60Intel 80C51,87C51或8048B.软件/微处理器功能附录Ⅰ提供用于上述RT微处理器8的汇编语言程序表(版权，未出版，Raychem公司)。该代码适用于且已用于Inte180C51微处理器，但显而易见，本发明能用于各种这样的微处理器。附录Ⅱ(版权，未出版，Raychem公司)提供用于主设备中微处理器60的代码的相似的表。这代码已用于Inet180C51。再次说明，不离开本发明的范围，这里可使用各种微处理器。
图3a至3e是说明RT和主设备中使用的软件功能的流程图并提供附录1和附录2中软件的概貌。图3a的左边部分说明用于启动系统的接通电源的顺序。系统开始工作时，使微处理器(8051)的各寄存器和贮存器复位(步骤80)，ISDN芯片2、ICC、SICOFI′S等被复位且被置定(步骤82)。程序中的各变量然后被赋值，定时器启动，160HZ中断开始(步骤84)。程序然后进入主循环(步骤86)，它在图3a的右半部分作详细说明。
一旦接收一个160Hz的时钟中断，系统重设置时钟计数器(步骤88)，在RT中并读取任何本地报警(例如来自防盗报警器等的报警)(步骤90);系统然后读本地钩键(localhook)状态(步骤92)并确定是否有信息自RT/主设备经链路(link)传输过来(步骤94)。如果有信息经链路传输，则系统读该信息以确定钩键状态(即在钩或离钩)及任何报警(步骤96)。如果没有来自链路另一端的信息，则系统确定无来自链路另一端信息而通过的次数是否大于预置数(步骤98)。如果是，将遗漏的顺序信息的容限计数复位且报警(步骤100)，它可以是例如通向公司的线断了。
不管怎样，系统然后通过检查ICC中的标志确定是否已准备好通过链路发送信号(步骤102)。如果不是，则按与上述接收信息相似的过程进行测试和复位(步骤104，106)。如果链路已准备好发送，则信息被装载并从主设备/RT发送到RT/主设备(步骤108)。
参见图3b，系统然后确定命令/指令(C/I)通道中是否有来自SICOFI的任何改变(步骤112)。如果没有，则系统确定链路是否中断(down)(步骤114)，若没有则程序继续进行。如果链路中断，则系统把经过次数与一个极限值比较(步骤116)，且如果链路中断时所通过的次数大于该极限，则使链路遗漏容限计数复位且发出一条命令以再启动链路(步骤118)。
如果C/I通道上有改变，则系统确定该改变是否是启动指示(步骤120)。如果不是，则系统确定链路在这以前是否连通(up)(步骤122)，若不是则循环继续。如果链路以前是连通的，则RT中的SICOFI降低功率供电，且使远端钩键和报警数据复位(步骤124，126)。向使用者指示两条线路都不通并已发出警报(步骤128)。使遗失容限计数重置，然后发出一个命令以重新启动链路(步骤118)。
如果C/I通道上的变化是一个启动指示，则设置高电平数据逻辑控制(HDLC)发送方式，链路发送器和接收器复位，并指出链路接通。系统然后经主循环继续运行(步骤130)。
参见图3c(本流程仅用于COT端)，在主设备(或“COT”端)中，主循环然后确定有没有收到线A离钩或本地线对线A的请求(步骤134)。如果是，在主设备处指出线A离钩(步骤136)。对于线B提供相似的测试并在LED上显示(步骤138，140，142)。系统然后对两线确定线是否离钩(步骤144，146)。对无论哪条离钩的线，线就在COT被占据(步骤148，150)。然后在主设备退出时钟中断程序(步骤152)。
参见图3d(该流程仅仅用于RT端)，在RT中主循环继续运行时将本地钩键状态和远端振铃请求复制到线状态字节中(linestatebytes)(步骤154)。对线A和线B调用线服务程序(步骤156，158)，并退出时钟中断程序(步骤160)。
图3e说明对于RT的线服务程序。首先进行测试以确定RT是否是在振铃停止方式(步骤164)。如果是，则进行测试以确定振铃停止周期是否终了(步骤166)，如果是，则振铃停止方式清除且振铃继电器不激励(步骤168)。系统然后回到主循环(步骤192)。
如果系统不处于振铃停止方式，则确定是否要求振铃(步骤170)。如果请求振铃但线是离钩的，SICOFI降低功率供电以节省电力(步骤174)，并退出线服务程度。如果线不是离钩的，则确定线是否在振铃有效方式(步骤176)，如果是，则振铃振荡器振荡(toggled)(步骤178)且线服务程序回到主循环(步骤192)。而且进行中间测试以确定另一根线是否离钩(步骤180)。如果不是，则振铃继电器激励(步骤182)。但若另一根线处在振铃有效方式，则系统返回主循环(步骤192)。
如果没有请求振铃，线不处于振铃有效方式，且线不是离钩，则SICOFI降低功率供电且系统返回主循环(步骤174)。但，如果线是离钩，则SICOFI提高功率以进行会话(步骤190)。但是如果不要求振铃且线是在振铃有效方式，则设置振铃停止方式且振铃振荡器不触发(步骤188)。系统然后返回主循环。
Ⅲ.功率管理上述系统经单根双扭线为使用者提供多路电话服务而不需在RT提供电池或其它电流源。同时，系统处于备用方式时，线功率维持在TR-TSY-000057AⅡ标准所规定的限度之内;而在运行时，则维持在AⅢ标准所规定的限度之内。
表3说明系统在备用方式、有效方式、1-振铃方式和1-有效、1-振铃方式时各部件的使用功率，示于表3中的数据是根据使用16500英尺26号线加1500英尺24号线得出的。
表3说明，通过使用本申请揭示的方法/设备，在备用方式，系统很好的处于AⅡ限度内。具体地，在典型系统中，当维持在AⅡ限度内很容易提供大约430毫瓦，而在备用方式仅需373毫瓦。类似地，对1-振铃和1-有效信号所需2302毫瓦也远低于在AⅢ限度内可以提供的数量。
表3系统功率使用(毫瓦)部件方式备用2-有效1-振铃1-有效,1-振铃微处理器25252525ICC3333IECQ300300300300SICOFI3120120120SLIC42904266循环011760588振铃0012001200总计373171416902302应当理解，上述叙述是试图说明而不是限制性的。在考虑上述说明时，许多实施例对该领域技术人员将是显而易见的。通过例子，本发明主要针对话音和数据信号(POTS)的传输作了说明，但它并不局限于此。例如，本发明可以应用于无线电和电视信号、传真照片、电传打字，传真和其它信号的发送及接收。通过进一步的例子，本发明相对于经单根双扭线同时传输两个信号作了说明，但本发明可容易扩展到经单根双扭线同时传输3个或更多的信号。本发明的范围因而不应参照上述说明确定，而应参照所附权项及与其等效的全部范围加以确定。
权利要求
1.一种用于经一根双扭线在本地电话交换局和用户之间同时传输多个电话信号的设备，所述设备包括，高速率二进制信号和模拟两线制信号相互转换的装置和把所述两线制信号转换成电话用户使用的四线制信号的装置；其特征在于它还包括a)位于所述用户位置的远程终端，所述远程终端包括1)自所述双扭线输入和向所述双扭线输出80千比特/秒四进制信号的装置；2)使所述80千比特/秒的四进制信号与160千比特/秒的二进制信号相互转换的装置；其中，所述高速率信号是160千比特/秒信号；所述远程终端包括所述使高速率信号与模拟两线制信号相互转换的装置及把所述两线制信号转换成电话用户使用的四线制信号的装置；和b)主设备，包括1)输入来自本地切换设备的多路模拟电话信号和向本地切换设备输出多路模拟电话信号的装置；2)使所述模拟信号与160千比特/秒的二进制信号相互转换的装置；和3)使所述160千比特/秒信号与所述80千比特/秒信号相互转换的装置。
2.一种经单根双扭线，在用户位置和本地中继站之间同时发送和接收多路电话信号的方法，所述本地中继站适于发送模拟电话信号，位于所述用户位置的用户设备适于利用模拟信号，所述方法包括高速率二进制信号和模拟两线制信号相互转换的步骤及把所述两线制信号转换成电话用户所使用的四线制信号的步骤;其特征在于，所述方法还包括下列步骤a)在位于所述本地中继终端的主终端中1)把来自所述本地中继站的、表示多路电话传输的第一模拟信号转换成160千比特/秒的第一二进制信号;2)把所述二进制信号转换成80千比特/秒的第一四进制信号;3)经所述双扭线，将所述第一四进制信号发送至所述用户位置;4)从所述双扭线接收第二四进制信号;5)把80千比特/秒的第二四进制信号转换成160千比特/秒的第二二进制信号;和6)把所述第二二进制信号转换成第二模拟信号，用于发送至所述本地中继设备;和b)位于所述用户位置的远程终端中1)接收来自所述双扭线的所述第一四进制信号;2)把所述第一四进制信号转换成160千比特/秒的第三二进制信号;3)把160千比特的第三二进制信号转换成模拟两线制信号;4)把所述两线制信号转换成第一四线制信号用于所述用户设备;5)从所述用户设备接收第二四线制信号;6)把所述四线制信号转换成两线制信号;7)把所述两线制信号转换成160千比特/秒的第四二进制信号;和8)转换所述160千比特/秒的第四二进制信号，以把所述第二80千比特/秒的信号提供给所述双扭线。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电话信号是数字信号。
4.在一个把来自电话公司位置的单个模拟信号经一根双扭线传输至用户位置的系统中，一种把上述系统转换成经所述双扭线传输多路信号的系统的方法，其特征在于包括a)在所述电话公司位置设置主设备，该主设备1)输入来自所述电话公司设备的多路进入电话公司的模拟信号和输出多路引出电话公司的模拟信号至所述电话公司设备;2)把所述多路进入电话公司的模拟信号转换成多路复用的引出的2B1Q信号及把多路复用的进入的2B1Q信号转换成所述多路引出电话公司的模拟信号;和3)经所述双扭线，把所述多路复用的引出的2B1Q信号传输至所述用户位置和接收所述多路复用的进入的2B1Q信号;b)在所述用户位置设置远程终端设备，该远程终端1)输入来自所述双扭线的、多路复用的引出的2BIQ信号及在所述双扭线上输出所述多路复用的进入的2B1Q信号;2)把所述多路复用的引出的2B1Q信号转换成多路引出的用户模拟信号及把多路进入的用户模拟信号转换成所述多路复用的、进入的2B1Q信号;和3)把所述多路引出的用户模拟信号传输至所述用户设备及接收来自用户设备的所述多路进入的用户模拟信号。
全文摘要
一种在单根双扭线上发送和接收多路电话传输信号的方法和设备。来自本地中继站的模拟信号转换成用于经双扭线传输的80千比特/秒的信号。远程终端把80千比特/秒的信号再转换成常规的模拟信号，用于常规电话、传真或其它有关设备。
文档编号H04Q3/60GK1106179SQ9410201
公开日1995年8月2日 申请日期1994年3月3日 优先权日1989年7月25日
发明者戴维·C·布利文 申请人:雷化学股份有限公司