CN101359932B - 一种数字用户线线路驱动装置、方法和接入系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字用户线线路驱动装置，包括：功率放大和端口阻抗匹配模块，用于接收第一差分电压信号；将第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路的两端，驱动负载电路；采集负载电路两端的第二差分电压信号，对第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将第二差分电流信号合并到第一差分电流信号中；将放大的第二差分电压信号发送至回波抵消模块；回波抵消模块，用于接收第一差分电压信号和放大的第二差分电压信号，对接收的信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。本发明的LD电路实现端口阻抗匹配的同时，输出没有串联电阻，减少了LD电路的功率消耗。

Description

一种数字用户线线路驱动装置、方法和接入系统

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种数字用户线线路驱动装置、方法和数字用户线接入系统。

背景技术

在x数字用户线xDSL(x Digital Subscriber Line)用户板上，线路驱动器LD(Line Driver)电路的功耗在xDSL用户板的功耗中占了很大的比重，如何降低LD电路的功耗是降低xDSL设备功耗的重要工作。现有的LD电路结构有两种，如图1和图2所示。

图1中的LD电路，采用正反馈使输出等效电阻是电阻Rbm的K倍，在满足端口阻抗匹配的同时尽量减小了LD的输出串阻的阻值，使输出能量大部分传递出去，减小了电阻Rbm功率损耗。然而，受反馈深度及环路的稳定性影响，该电阻Rbm不可能太小，仍会消耗一部分功率；另外由于该电阻Rbm的减小使得接收环路的信号衰减增大，在长距离传输时将产生不利影响。

图2中的LD电路，采用复合阻抗方式，输出阻抗在低频时很大，在高频时由于Cbm短路，输出阻抗很小。该电路适合ADSL局端使用，因为其发送信号在高频段，此时输出阻抗很小，可将大部分功率传送到负载上。

然而，由于该复合阻抗在低频时存在较高阻抗，在高频时为低阻，必然会存在一定的过渡频段，在过渡频段仍然会有部分功率消耗到Rbm和Cbm上。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下问题：现有LD电路的输出存在串联电阻，串联电阻消耗了功率，以致LD电路的功耗较大。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是：提供一种数字用户线线路驱动装置、方法和数字用户线接入系统，克服现有的LD电路的输出存在串联电阻，串联电阻消耗了功率，以致LD电路的功率损耗较大的缺陷。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种数字用户线线路驱动装置，包括：功率放大和端口阻抗匹配模块以及回波抵消模块；其中：功率放大和端口阻抗匹配模块，用于接收第一差分电压信号；将第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路的两端，驱动负载电路；采集负载电路两端的第二差分电压信号，对第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将第二差分电流信号合并到第一差分电流信号中；将放大的第二差分电压信号发送至回波抵消模块；回波抵消模块，用于接收第一差分电压信号和放大的第二差分电压信号，对接收的信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。

相应地，本发明实施例还提供一种数字用户线接入系统，包括：数字用户线接入复用器和用户侧设备；数字用户线接入复用器包括数字用户线线路驱动装置；其中：数字用户线线路驱动装置，用于接收第一差分电压信号；将第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路的两端，驱动负载电路；采集负载电路两端的第二差分电压信号，对第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将第二差分电流信号合并到第一差分电流信号中；对第一差分电压信号和放大的第二差分电压信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。

相应地，本发明实施例还提供一种数字用户线线路驱动方法，包括：接收第一差分电压信号；将第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路的两端，驱动负载电路；采集负载电路两端的第二差分电压信号，对第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将第二差分电流信号合并到第一差分电流信号中；对第一差分电压信号和放大的第二差分电压信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。

由上述技术方案可以看出，本发明实施例提供的数字用户线线路驱动装置、方法和数字用户线接入系统，使得LD电路在实现端口阻抗匹配的同时，输出没有串联电阻，减少了LD电路的功率消耗。

附图说明

图1是现有的一种LD电路的结构示意图；

图2是现有的另一种LD电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种数字用户线线路驱动装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种LD电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图3，其是本发明实施例提供的一种数字用户线线路驱动装置的结构示意图。该数字用户线线路驱动装置包括功率放大和端口阻抗匹配模块310以及回波抵消模块320。

功率放大和端口阻抗匹配模块310，用于接收第一差分电压信号(TXP和TXN)；将第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路RL的两端，驱动该负载电路；采集负载电路两端的第二差分电压信号，对第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将第二差分电流信号合并到上述第一差分电流信号中；将放大的第二差分电压信号发送至回波抵消模块320；

回波抵消模块320，用于接收第一差分电压信号(TXP和TXN)以及上述放大的第二差分电压信号，对接收的信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号(RXP和RXN)。

具体的，上述功率放大和端口阻抗匹配模块310包括：第一阻抗网络311、电流放大电路312、电压放大电路313以及第二阻抗网络314。

其中，第一阻抗网络311，用于接收第一差分电压信号(RXP和RXN)，将上述第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，发送至电流放大电路312；

电流放大电路312，用于对接收的差分电流信号进行放大，输出至上述负载电路RL的两端，驱动该负载电路；

电压放大电路313，用于采集上述负载电路两端的第二差分电压信号，对上述第二差分电压信号进行放大，发送至第二阻抗网络314和回波抵消模块320；

本发明实施例中的电压放大电路313，实际应用中增益一般小于1，即做信号衰减，输出信号小于输入信号。

第二阻抗网络314，用于将接收的差分电压信号转换为第二差分电流信号，发送至电流放大电路312。

上述第一阻抗网络311包括两个阻值大小相同的阻抗网络Ztx1和Ztx2，电流放大电路312中包括两个放大倍数相同的电流放大器，第一阻抗网络311中的两个阻抗网络Ztx1和Ztx2分别串接于所述第一差分输入信号TXP和TXN与两个电流放大器的两个输入端之间。

上述第二阻抗网络314包括两个阻值大小相同的阻抗网络Zbm1和Zbm2，电压放大电路313中包括两个放大倍数相同的电压放大器，第二阻抗网络314中的两个阻抗网络Zbm1和Zbm2分别串接于所述两个电流放大器的输入端和两个电压放大器的输出端之间。

上述回波抵消模块320包括：第三阻抗网络321和第四阻抗网络322。第三阻抗网络321与第四阻抗网络322相连接。

第三阻抗网络321，用于接收上述放大的第二差分电压信号；第四阻抗网络322，用于接收上第一差分电压信号(RXP和RXN)。第三阻抗网络321与第四阻抗网络322对接收的差分电压信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号(RXP和RXN)。

第三阻抗网络321包括两个阻值大小相同的阻抗网络ZH2’和ZH2，该第三阻抗网络中的两个阻抗网络ZH2’和ZH2分别连接于功率放大和端口阻抗匹配模块310中的两个电压放大器的输出端和第三差分电压信号(RXP和RXN)之间。

第四阻抗网络322包括两个阻值大小相同的阻抗网络ZH1’和ZH1，第四阻抗网络322中的两个阻抗网络ZH1’和ZH1分别连接于第一差分输入信号(TXP和TXN)与第三差分电压信号(RXP和RXN)之间。

上述数字用户线线路驱动装置可以集成于数字用户线接入复用器或调制解调器中。还可以集成于其它带XDSL接口的设备中。

本发明实施例提供的数字用户线线路驱动装置，使LD电路在实现端口阻抗匹配的同时，输出没有串联电阻，从而大大减少了LD电路的功率消耗。

参见图4，其是本发明实施例提供的一种LD电路的结构示意图。该电路包括：功率放大和端口阻抗匹配模块以及回波抵消模块。

本实施例中功率放大和端口阻抗匹配模块中，Ztx1阻抗网络的一端连接差分输入信号TXP，另一端连接电流放大器Iamp1的输入端和Zbm1阻抗网络的一端；Ztx2阻抗网络的一端连接差分输入信号TXN，另一端连接电流放大器Iamp2的输入端和Zbm2阻抗网络的一端；电流放大器Iamp1的输出端连接负载阻抗RL的一端和电压放大器Vamp1的输入端；电流放大器Iamp2的输出端连接负载阻抗RL的另一端和电压放大器Vamp2的输入端；电压放大器Vamp1的输出端连接Zbm2阻抗网络的另一端；电压放大器Vamp2的输出端连接Zbm1阻抗网络的另一端。本发明实施例中的电压放大器Vamp1和Vamp2在实际应用中增益一般小于1，即作信号衰减，输出信号小于输入信号。

回波抵消模块中，ZH1阻抗网络的一端连接差分输入信号TXP，另一端连接差分输出信号RXN和ZH2阻抗网络的一端；ZH1’阻抗网络的一端连接差分输入信号TXN，另一端连接差分输出信号RXP和ZH2’阻抗网络的一端；ZH2阻抗网络的一端连接差分输出信号RXN和ZH1阻抗网络，另一端连接电压放大器Vamp2的输出端；ZH2’阻抗网络的一端连接差分输出信号RXP和ZH1’阻抗网络，另一端连接电压放大器Vamp1的输出端。

图4所示LD电路结构中Ztx1和Ztx2的阻抗大小完全相同，Zbm1和Zbm2的阻抗大小完全相同，ZH1和ZH1’的阻抗大小完全相同，ZH2和ZH2’的阻抗大小完全相同。电流放大器Iamp1和Iamp2的放大倍数相同，电压放大器Vamp1和Vamp2的放大倍数相同。

功率放大和端口阻抗匹配模块中，电流放大器Iamp1和Iamp2为LD功率放大器，对输入电流Iinp和Iinn进行放大输出，驱动负载RL电路；输入电流至Iamp1和Iamp2的输入端为虚地点，流过Ztx阻抗网络的电流和流过Zbm阻抗网络的电流合路后流入Iamp的输入端；Ztx作为发送端的阻抗，用来把TXP和TXN输入的差分电压信号转换为电流信号；Vamp为电压放大器，采集输出端口即负载RL处的电压信号，以电压形式输出到接收方向；Zbm作为接收端往发送端的反馈阻抗网络，用来进行端口阻抗匹配。

回波抵消模块接收差分输入信号(TXP和TXN)以及电压放大器输出的电压信号，ZH1阻抗网络、ZH1’阻抗网络、ZH2阻抗网络和ZH2’阻抗网络对接收的信号进行阻抗分压，输出差分电压信号(RXP和RXN)，从而将接收信号中的发送信号抵消掉。

本实施例LD电路的负载端口阻抗Zport为：

$\mathrm{Zport}=\frac{-2\·\mathrm{Zbm}}{\mathrm{Atx}\·\mathrm{Arx}}$

其中，阻抗网络Zbm1和Zbm2的阻值相同，由Zbm表示，Atx表示电流放大器的放大倍数，Arx表示电压放大器的放大倍数。

Vo是负载RL两端的电压，Vtx是差分输入信号TXP和TXN之间的电压差，则Vtx到Vo的发送方向的传递函数为：

$\mathrm{Vo}=\frac{\mathrm{Vtx}}{\mathrm{Ztx}\·(\frac{1}{\mathrm{Atx}}+\frac{\mathrm{RL}\·\mathrm{Arx}}{2\·\mathrm{Zbm}})}\·\mathrm{RL}$

其中，Atx表示电流放大器的放大倍数，Arx表示电压放大器的放大倍数，阻抗网络Ztx1、Ztx2的阻值相同，由Ztx表示，阻抗网络Zbm1、Zbm2的阻值相同，由Zbm表示，RL表示负载RL的阻值。

回波抵消模块中的ZH1阻抗网络、ZH2阻抗网络、ZH1’阻抗网络和ZH2’阻抗网络将接收信号中的发送信号抵消掉。回波抵消的公式为：

$\mathrm{Vrx}=\mathrm{Vtx}\·\frac{\mathrm{ZH}2-\frac{\mathrm{RL}\·\mathrm{Arx}\·\mathrm{ZH}1}{\mathrm{Ztx}\·(\frac{2}{\mathrm{Atx}}+\frac{\mathrm{RL}\·\mathrm{Arx}}{\mathrm{Zbm}})}}{\mathrm{ZH}1+\mathrm{ZH}2}$

其中，Vrx是差分输出信号RXP和RXN之间的电压差，Vtx是差分输入信号TXP和TXN之间的电压差，阻抗网络ZH1、ZH1’的阻值相同，由ZH1表示，阻抗网络ZH2、ZH2’的阻值相同，由ZH2表示，阻抗网络Ztx1、Ztx2的阻值相同，由Ztx表示，阻抗网络Zbm1、Zbm2的阻值相同，由Zbm表示，RL表示负载的阻值。

上述回波抵消的公式实际是Vtx到Vrx的传递函数，即发送端到接收端的传递函数。

Vo到Vrx的接收方向的传递函数为：

$\mathrm{Vrx}=\mathrm{Vo}\·\mathrm{Arx}\·\frac{\mathrm{ZH}1}{\mathrm{ZH}1+\mathrm{ZH}2}$

其中，Vrx是差分输出信号RXP和RXN之间的电压差，Vo是负载两端的电压，阻抗网络ZH1、ZH1’的阻值相同，由ZH1表示，阻抗网络ZH2、ZH2’的阻值相同，由ZH2表示。

本发明实施例提供的LD电路，在实现端口阻抗匹配的同时，输出没有串联电阻，从而大大减少了LD电路的功率消耗。

本发明实施例还提供一种数字用户线接入系统，包括：数字用户线接入复用器和用户侧设备；数字用户线接入复用器包括数字用户线线路驱动装置；其中：数字用户线线路驱动装置，用于接收第一差分电压信号；将第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路的两端，驱动负载电路；采集负载电路两端的第二差分电压信号，对第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将第二差分电流信号合并到第一差分电流信号中；对第一差分电压信号和放大的第二差分电压信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。

上述数字用户线线路驱动装置的结构示意图参见图3。

本发明实施例还提供一种数字用户线线路驱动方法，包括：接收第一差分电压信号；将第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路的两端，驱动负载电路；采集负载电路两端的第二差分电压信号，对第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将第二差分电流信号合并到第一差分电流信号中；对第一差分电压信号和放大的第二差分电压信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。

本发明实施例提供的数字用户线线路驱动装置、方法和数字用户线接入系统，使得LD电路在实现端口阻抗匹配的同时，输出没有串联电阻，减少了LD电路的功率消耗。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种数字用户线线路驱动装置，其特征在于，包括：功率放大和端口阻抗匹配模块以及回波抵消模块；其中：

所述功率放大和端口阻抗匹配模块，用于接收第一差分电压信号；将所述第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对所述第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路的两端，驱动所述负载电路；采集所述负载电路两端的第二差分电压信号，对所述第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将所述第二差分电流信号合并到所述第一差分电流信号中；将所述放大的第二差分电压信号发送至所述回波抵消模块；

所述回波抵消模块，用于接收所述第一差分电压信号和所述放大的第二差分电压信号，对接收的信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率放大和端口阻抗匹配模块包括：第一阻抗网络、电流放大电路、电压放大电路以及第二阻抗网络；其中：

所述第一阻抗网络，用于接收所述第一差分电压信号，将所述第一差分电压信号转换为所述第一差分电流信号，发送至所述电流放大电路；

所述电流放大电路，用于对接收的差分电流信号进行放大，输出至所述负载电路的两端，驱动所述负载电路；

所述电压放大电路，用于采集所述负载电路两端的第二差分电压信号，对所述第二差分电压信号进行放大，发送至所述第二阻抗网络和所述回波抵消模块；

所述第二阻抗网络，用于将接收的差分电压信号转换为所述第二差分电流信号，发送至所述电流放大电路。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述回波抵消模块包括：第三阻抗网络和第四阻抗网络，所述第三阻抗网络与所述第四阻抗网络相连接；其中：

所述第三阻抗网络，用于接收所述放大的第二差分电压信号；所述第四阻抗网络，用于接收所述第一差分电压信号；所述第三阻抗网络与所述第四阻抗网络对接收的差分电压信号进行阻抗分压，输出所述第三差分电压信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一阻抗网络包括两个阻值大小相同的阻抗网络，所述电流放大电路包括两个放大倍数相同的电流放大器，所述第一阻抗网络中的两个阻抗网络分别串接于所述第一差分电压信号和两个电流放大器之间；

所述第二阻抗网络包括两个阻值大小相同的阻抗网络，所述电压放大电路包括两个放大倍数相同的电压放大器，所述第二阻抗网络中的两个阻抗网络分别串接于两个电流放大器的输入端和两个电压放大器的输出端之间。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第三阻抗网络包括两个阻值大小相同的阻抗网络，所述第三阻抗网络中的两个阻抗网络分别连接于两个电压放大器的输出端和第三差分电压信号之间；

所述第四阻抗网络包括两个阻值大小相同的阻抗网络，所述第四阻抗网络中的两个阻抗网络分别连接于所述第一差分电压信号和所述第三差分电压信号之间。

6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，所述数字用户线线路驱动装置集成于数字用户线接入复用器或调制解调器中。

7.一种数字用户线接入系统，其特征在于，包括：数字用户线接入复用器和用户侧设备；所述数字用户线接入复用器包括数字用户线线路驱动装置；其中：

所述数字用户线线路驱动装置，用于接收第一差分电压信号；将所述第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对所述第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路的两端，驱动所述负载电路；采集所述负载电路两端的第二差分电压信号，对所述第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将所述第二差分电流信号合并到所述第一差分电流信号中；对所述第一差分电压信号和所述放大的第二差分电压信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数字用户线线路驱动装置包括：功率放大和端口阻抗匹配模块以及回波抵消模块；其中：

所述功率放大和端口阻抗匹配模块，用于接收所述第一差分电压信号；将所述第一差分电压信号转换为所述第一差分电流信号，对所述第一差分电流信号进行放大，输出至所述负载电路的两端，驱动所述负载电路；采集所述负载电路两端的第二差分电压信号，对所述第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为所述第二差分电流信号，将所述第二差分电流信号合并到所述第一差分电流信号中；将所述放大的第二差分电压信号发送至所述回波抵消模块；

所述回波抵消模块，用于接收所述第一差分电压信号和所述放大的第二差分电压信号，对接收的信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述功率放大和端口阻抗匹配模块包括：第一阻抗网络、电流放大电路、电压放大电路以及第二阻抗网络；其中：

所述第一阻抗网络，用于接收所述第一差分电压信号，将所述第一差分电压信号转换为所述第一差分电流信号，发送至所述电流放大电路；

所述电流放大电路，用于对接收的差分电流信号进行放大，输出至所述负载电路的两端，驱动所述负载电路；

所述电压放大电路，用于采集所述负载电路两端的第二差分电压信号，对所述第二差分电压信号进行放大，发送至所述第二阻抗网络和所述回波抵消模块；

所述第二阻抗网络，用于将接收的差分电压信号转换为所述第二差分电流信号，发送至所述电流放大电路。

10.一种数字用户线线路驱动方法，其特征在于，包括：

接收第一差分电压信号；

将所述第一差分电压信号转换为第一差分电流信号，对所述第一差分电流信号进行放大，输出至负载电路的两端，驱动所述负载电路；

采集所述负载电路两端的第二差分电压信号，对所述第二差分电压信号进行放大，将放大的第二差分电压信号转换为第二差分电流信号，将所述第二差分电流信号合并到所述第一差分电流信号中；

对所述第一差分电压信号和所述放大的第二差分电压信号进行阻抗分压，输出第三差分电压信号。

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