CN101567710A

CN101567710A - 可消除回音及串音的接收装置及其相关接收方法

Info

Publication number: CN101567710A
Application number: CN 200810093934
Authority: CN
Inventors: 施至永; 黄亮维; 郭协星
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2028-04-23
Also published as: CN101567710B

Abstract

本发明提供一种可消除回音及串音的接收装置及其相关接收方法，其中该接收装置包含有电平决定模块、数字至模拟转换器、模拟至数字转换器及响应模块。该电平决定模块根据估测信号决定多个电平及对应于该多个电平的多个电平强度，以产生第一数字信号。该数字至模拟转换器根据该多个电平及该多个电平强度，将该第一数字信号转换成第一模拟信号。该模拟至数字转换器将接收信号与该第一模拟信号间的第一差值信号转换成第二数字信号。该响应模块依据该第一数字信号产生响应信号。其中，该响应信号补偿该第二数字信号以产生后端输入信号。

Description

可消除回音及串音的接收装置及其相关接收方法

技术领域

本发明是关于一种接收装置及其相关接收方法，尤指一种用来消除回音及串音的接收装置及其相关接收方法。

背景技术

在现今有线网络中，收发器需使用混和式电路(Hybrid Circuit)与外部线路进行信号交换。以美国电机电子工程师协会所发展的以太网络技术IEEE802.3为例，每个收发器通过4对绞线对来传输数据。由于混和式电路输出信号时，部分信号往往会反射回收发器。因此，一般收发器需要用来处理回音及串音的装置。

请参考图1，图1为已知收发器10的方块示意图。收发器10包含混和式电路12、绞线组合14、本地传送器TX及本地接收器RX。通过绞线组合14，收发器10与远程收发器进行信号传输及接收。本地传送器TX包含数字至模拟转换器，将信号由数字转至模拟后，输出传输信号STX至混和式电路12。一般来说，本地传送器TX同时运作于多个传输通道。本地接收器RX包含模拟至数字转换器，将来自混和式电路12的接收信号SRX由模拟转成数字信号。混和式电路12负责将绞线组合14的单一信号路径分离成接收路径及传输路径。另外，混和式电路12可降低由本地传送器TX所输出的信号的信号电平。

于混和式电路12处理传输信号STX时，信号往往会耦合至接收信号SRX，或因阻抗不匹配而将传送至绞线的信号反射回本地接收器RX，因而产生回音(echo)。另外，在本地传送器TX中，若一传输信道的信号耦合至另一传输信道的信号，并且接着耦合至接收信号SRX，则产生串音(cross talk)现象。一般来说，本地接收器RX具有估测及消除回音与串音的功能。但由于回音及串音现象会放大接收信号SRX，可能造成接收信号SRX可能超出本地接收器RX中的模拟至数字转换器可接收的输入范围。也就是说，于经过模拟至数字转换器处理时，接收信号SRX会被削减(clip)，导致本地接收器RX的估测功能失效。

因此，如何设计出一个低成本及有效消除回音与串音的接收器实为一重要的课题。

发明内容

因此，本发明提供一种用来消除回音及串音的接收装置及其相关接收方法，其可于模拟模式下，降低所接收的信号经过模拟至数字转换之后所产生的削减失真。

本发明是揭露一种用来消除回音及串音的接收装置，包含有电平决定模块、数字至模拟转换器、模拟至数字转换器及响应模块。该电平决定模块接收估测信号，并根据该估测信号决定多个电平及对应于该多个电平的多个电平强度，以产生第一数字信号。该数字至模拟转换器接收该第一数字信号，并根据该多个电平及该多个电平强度，将该第一数字信号转换成第一模拟信号。该模拟至数字转换器接收接收信号与该第一模拟信号间的第一差值信号，并将该第一差值信号转换成第二数字信号。该响应模块接收该第一数字信号，并依据该第一数字信号产生响应信号。其中，该响应信号补偿该第二数字信号以产生后端输入信号。

本发明还揭露一种用来消除回音及串音的接收方法，包含有依据估测信号，决定多个电平及对应于该多个电平的多个电平强度；依据该多个电平及该估测信号，产生第一数字信号；依据该多个电平及该多个电平强度，将该第一数字信号转换成第一模拟信号；将接收信号与该第一模拟信号间的第一差值信号转换成第二数字信号；以及依据该第一数字信号产生响应信号，以补偿该第二数字信号，并产生后端输入信号。

附图说明

图1为已知收发器的方块示意图。

图2为本发明接收装置的一实施例的功能方块图。

图3为图2的接收装置中估测信号的分布图。

图4为图1的接收装置运作的示意图。

图5为本发明图2的后端消除模块的一较佳实施例示意图。

图6为本发明第二实施例的接收装置的功能方块图。

图7为本发明第三实施例的接收装置的功能方块图。

[主要元件标号说明]

10 收发器 12 混和式电路

14 绞线组合 TX 本地传送器

RX 本地接收器 STX 传输信号

SRX，SR 接收信号 100，600，700 接收装置

110，500 减法电路 120 数字至模拟转换器

130 电平决定模块 140 响应模块

150 模拟至数字转换器 160 加法电路

170 模拟前端电路 180 后端消除模块

A1 第一模拟信号 L1～Ln 电平

D1 第一数字信号 Se 估测信号

SRES 响应信号 D2 第二数字信号

SIN 后端输入信号 Sd 模范信号

510 均衡器 520 错误裁剪器

530 估测单元 S1 第二差值信号

S2 第一信号 Ser 错误信号

670 第一模拟前端电路 672 第二模拟前端电路

SDF1 第一差值信号

具体实施方式

请参考图2，图2为本发明接收装置100的一实施例的功能方块图。接收装置100可运用于图1的本地接收器RX，并包含有减法电路110、数字至模拟转换器120、电平决定模块130、响应模块140、模拟至数字转换器150、加法电路160、模拟前端(Analog Front-End)电路170及后端消除模块180。接收装置100接收来自于混和式电路的接收信号SR。接收信号SR包含远程收发器所传输的信号，以及回音及串音的信号成分。减法电路110用来将接收信号SR减去第一模拟信号A1。模拟前端电路170用来处理减法电路110所输出的接收信号SR。一般来说，模拟前端电路170的频率响应如同低通滤波器的频率响应。数字至模拟转换器120耦接于减法电路110，用来根据电平L1～Ln及对应于电平L1～Ln的电平强度，转换第一数字信号D1成第一模拟信号A1。电平决定模块130耦接于数字至模拟转换器120，用来根据估测信号Se，决定电平L1～Ln及相关电平强度，以得到第一数字信号D1，其中n为奇数。响应模块140较佳地为可适性滤波器(Adaptive Filter)，其可运用可适性算法(如：最小均方(Least Mean Square，LMS)、递归式最小平方(Recursive Least Square，RLS)、最小平方(Least Square，LS)等等)，并根据第一数字信号D1来产生响应信号SRES。模拟至数字转换器150耦接于模拟前端电路170，用来接收接收信号SR与第一模拟信号A1间的第一差值信号SDF1，并将经由模拟前端电路170处理后的第一差值信号SDF1转换成第二数字信号D2。加法电路160耦接于响应模块140与模拟至数字转换器150，用来将响应信号SRES与第二数字信号D2相加，以产生后端输入信号SIN。后端消除模块180主要用来估测及消除接收信号SR中回音及串音的信号成分，其根据模范信号(Desired Signal)Sd及后端输入信号SIN，产生估测信号Se。其中，估测信号Se即为回音及串音的信号成分的估测结果。

在接收装置100中，电平决定模块130可根据估测信号Se的分布范围，决定电平L1～Ln的数目及相关电平强度，以适当地控制数字至模拟转换器120。响应模块140依据减法电路110与加法电路160之间的脉冲响应，以产生信号大小类似于第一模拟信号A1的响应信号SRES。因此，通过减去第一模拟信号A1，接收信号SR的信号最大振幅可减小至符合模拟至数字转换器150可接收的输入范围。如此一来，于接收信号SR通过模拟至数字转换器150时，信号不会被削减。接着，再通过于第二数字信号D2加上响应信号SRES，接收装置100可补偿先前减去的信号。换句话说，在模拟模式下，接收装置100根据估测的回音及串音信号(估测信号Se)，缩小接收信号SR的信号大小，并在完成模拟至数字转换后，在数字模式下进行补偿而产生后端输入信号SIN。如此一来，后端消除模块180能根据完整的信号来估测或消除回音及串音信号。因此，本发明接收装置100不需要输入范围大、精密度高的模拟至数字转换器，并能有效消除回音及串音。

为了更清楚说明本实施例的运作原理，请同时参考图2及图3。图3为图2的估测信号Se的分布图，并显示估测信号Se介于电平强度±0.6之间，且大部分集中于电平强度±0.2之间。根据图3，假设数字至模拟转换器120使用3个电平。在此情况下，电平决定模块130及数字至模拟转换器120的运作方式由下列式子表示：

电平门坎(threshold)值＝K×(0.6÷3)＝0.2×K，其中K＝±1；

若估测信号Se大于0.2，第一数字信号D1＝1；

若估测信号Se介于±0.2之间，第一数字信号D1＝0；

若估测信号Se小于-0.2，第一数字信号D1＝-1；

若第一数字信号D1＝1，第一模拟信号A1＝(0.6×2)÷3＝0.4伏特；

若第一数字信号D1＝0，第一模拟信号A1＝0伏特；

若第一数字信号D1＝-1，第一模拟信号A1＝(0.6×2)÷3＝-0.4伏特。

因此，通过上面的式子，接收装置100可控制接收信号SR于特定范围内。接着，请参考图4，图4为在估测信号Se为0.35下接收装置100运作的示意图。在图4中，接收装置100采用图3的运作标准。由图4可知，于通过减法器110时，接收信号SR先减去0.4伏特。接着，依据减法电路110与加法电路160之间的脉冲响应(即模拟前端电路170的脉冲响应)，响应模块140输出近似于0.4的响应信号SRES。最后，加法电路160将响应信号SRES与第二数字信号D2相加，以进行信号补偿。

特别注意的是，上述的例子非用来限制本发明的范畴，本领域技术人员可根据系统需求，设定合适的电平及其门坎值，或改变数字至模拟转换器120的转换原则。

请参考图5，图5为本发明图2的后端消除模块180的一较佳实施例示意图。后端消除模块180包含减法电路500、均衡器510、错误裁剪器(ErrorSlicer)520及估测单元530。减法电路500用来将后端输入信号SIN与估测信号Se相减，以产生第二差值信号S1。均衡器510用来对第二差值信号S1进行等化，以产生第一信号S2。错误裁剪器520用来裁减该第一信号S2，以产生错误信号Ser。举例来说，若完美的接收信号的可能性为+1或-1，当第一信号S2为1.2时，错误信号Ser为0.2；当第一信号S2为-1.2时，错误信号Ser为-0.2；当第一信号S2为0.8时，错误信号Ser为-0.2。估测单元530是可适性滤波器，其较佳地运用可适性算法(如：最小均方算法、递归式最小平方或算法或最小平方算法等等)，以根据错误信号Ser及模范信号Sd来产生估测信号Se。若接收装置100运用于图1的本地接收器RX，则模范信号Sd可由图1的本地传送器TX提供。

特别注意的是，在接收装置100中，减法电路110只需设置于模拟至数字转换器150之前，并不限定设置于模拟前端电路170之前。一般来说，模拟前端电路170包含多个装置，而减法电路110可设置于这些装置之间。请参考图6，本发明第二实施例的接收装置600的功能方块图。在接收装置600中，仅模拟前端电路170之外，其余元件皆与图2相同。接收装置600还包含第一模拟前端电路670及第二模拟前端电路672，其可视为将图2的模拟前端电路170分成两部分。在图6中，由于减法电路110设置于第一模拟前端电路670及第二模拟前端电路672之间，响应模块140需依据减法电路110与加法电路160之间的脉冲响应(即第二模拟前端电路672)，来产生信号大小类似于第一模拟信号A1的响应信号SRES。同样地，请参考图7，本发明第三实施例的接收装置700的功能方块图。接收装置700的所有元件与接收装置100相同，惟有减法电路110与模拟前端电路170的位置互换。

综上所述，在本发明实施例中，接收装置结合模拟至数字转换器与后端消除模块来消除回音及串音。此外，接收装置于接收信号通过模拟至数字转换器之前，调整接收信号的信号范围，并于通过之后进行补偿操作。因此，本发明可使用较低阶的模拟至数字转换器，并能有效控制信号削减效应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种用来消除回音及串音的接收装置，包含有：

电平决定模块，接收估测信号，并根据该估测信号决定多个电平及对应于该多个电平的多个电平强度，以产生第一数字信号；

数字至模拟转换器，接收该第一数字信号，并根据该多个电平及该多个电平强度，将该第一数字信号转换成第一模拟信号；

模拟至数字转换器，接收接收信号与该第一模拟信号间的第一差值信号，并将该第一差值信号转换成第二数字信号；以及

响应模块，接收该第一数字信号，并依据该第一数字信号产生响应信号；

其中，该响应信号补偿该第二数字信号以产生后端输入信号。

2.根据权利要求1所述的接收装置，其中该接收信号由混和式电路产生。

3.根据权利要求1所述的接收装置，其中该响应模块为可适性滤波器，其运用可适性算法。

4.根据权利要求3所述的接收装置，其中该可适性算法是最小均方算法、递归式最小平方或算法或最小平方算法其中之一。

5.根据权利要求1所述的接收装置，其中该第一差值信号还经过第一模拟前端电路处理。

6.根据权利要求5所述的接收装置，其中该第一模拟前端电路的处理为放大处理及滤波处理中的至少其一。

7.根据权利要求1所述的接收装置，其还包含：

后端消除模块，接收该后端输入信号，用来根据模范信号及该后端输入信号，产生该估测信号。

8.根据权利要求7所述的接收装置，其中该后端消除模块包含有：

均衡器，接收该估测信号及该后端输入信号的第二差值信号，用来对该第二差值信号进行等化处理以产生第一信号；

错误裁剪器，接收该第一信号，用来裁减该第一信号，以产生错误信号；以及

估测单元，接收该错误信号及该模范信号，并根据该错误信号及该模范信号产生该估测信号。

9.根据权利要求8所述的接收装置，其中该估测单元为可适性滤波器，其运用可适性算法。

10.一种用来消除回音及串音的接收方法，包含有以下步骤：

依据估测信号，决定多个电平及对应于该多个电平的多个电平强度；

依据该多个电平及该估测信号，产生第一数字信号；

依据该多个电平及该多个电平强度，将该第一数字信号转换成第一模拟信号；

将接收信号与该第一模拟信号间的第一差值信号转换成第二数字信号；以及

依据该第一数字信号产生响应信号，以补偿该第二数字信号，并产生后端输入信号。

11.根据权利要求10所述的接收方法，其中该接收信号由混和式电路所产生。

12.根据权利要求10所述的接收方法，其中该产生该响应信号的步骤还包含有以下步骤：

提供运用可适性算法的可适性滤波器；以及

通过该可适性滤波器来接收该第一数字信号，并产生该响应信号。

13.根据权利要求12所述的接收方法，其中该可适性算法是最小均方算法、递归式最小平方或算法或最小平方算法其中之一。

14.根据权利要求10所述的接收方法，还包含有以下步骤：

依据该后端输入信号与该估测信号间的第二差值信号，产生错误信号；以及

依据该错误信号及模范信号产生该估测信号。

15.根据权利要求14所述的接收方法，其中该产生该估测信号的步骤还包含有以下步骤：

提供运用可适性算法的可适性滤波器；以及

通过该可适性滤波器来接收该错误信号及该模范信号，并产生该估测信号。