CN102386947B - 通讯装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通讯装置及其方法。通讯装置包含有一接收端与一接收电路。该接收端耦接一信号传输路径。而接收电路通过接收端接收一第一数据信号，且根据一截止频率过滤数据信号的噪声，产生一输出数据信号，且接收电路还根据信号传输路径的状态，决定如何调整该截止频率的高低。

Description

通讯装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种通讯装置，特别涉及一种可动态控制信号质量的通讯装置。

背景技术

图1示出了一般通讯装置信号传输的示意图。通讯装置10包含有发送电路Tx和接收电路Rx。通讯装置10适用于全双工系统。如该图所示，全双工系统在运作时，通讯装置10与通讯装置10’双方相互传送数据给对方，进行数据接收与发送动作。由于信号的收发往往同时间进行，所以通讯装置10的接收电路Rx接收通讯装置10’输出的信号时，会受到通讯装置10内部发送电路Tx发送信号后由通讯装置10’反弹回来的回音(Echo)干扰，也会受到邻近通讯装置(如通讯装置11)发送电路Tx耦合过来的近端信号干扰(Near-End Cross Talk，NEXT)。因此，通讯装置10常会受到回音、近端干扰影响，造成通讯系统的通讯质量降低。

此外，一般而言，进来的信号强度(signal power)对低通滤波器(Low pass filter；LPF)的截止频率很敏感，截止频率越低，信噪比(SNR)越低；截止频率越高，SNR越高。故若是以SNR当作指标，则应该是不管线路长短，LPF的截止皆应该越高越好。所以，通讯系统的接收端需要有一个LPF来滤掉高频的噪声，而此LPF都是固定的。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明的目的之一，是提供一种通讯装置以达到消除信号干扰、提高通讯质量的功效。

本发明实施例之一提供了一种通讯装置，包含有一接收端和一接收电路。该接收端耦接一信号传输路径。而接收电路通过接收端接收一第一数据信号，且根据一截止频率过滤数据信号的噪声，产生一输出数据信号。其中，接收电路还根据信号传输路径的状态，决定如何调整该截止频率的高低。

本发明实施例之一提供了一种信号调控方法，包含有下列步骤：首先，由一信号传输信道接收一数据信号。接着，依据一截止频率过滤数据信号的噪声。之后，依据数据信号在至少一预设期间的变化计算出至少一误差值，且依据误差值调整截止频率的高低。

本发明实施例之一提供了一种信号调控方法，包含有下列步骤：首先，由一信号传输信道接收一数据信号。接着，依据一截止频率过滤该数据信号的噪声；且依据数据信号的状态估计信号传输信道的质量，以产生一响应估计值。之后，依据响应估计值的变化来动态调整截止频率的高低。

本发明实施例的通讯装置与信号调控方法，是依据信号传输状态来相应地调整截止频率，以解决已知技术问题、达到提高通讯质量的功效。

附图说明

图1示出了已知通讯装置的信号传输的示意图。

图2示出了本发明一实施例的通讯装置的示意图。

图3示出了本发明另一实施例的通讯装置的示意图。

图4示出了本发明另一实施例的通讯装置的示意图。

图5示出了本发明另一实施例的通讯装置的示意图。

图6示出了本发明一实施例的信号调控方法的流程图。

图7示出了本发明另一实施例的信号调控方法的流程图。

【主要元件符号说明】

10、10’、11、20  通讯装置

Rx、21、31、41、51  接收电路

22  发送电路              32  前端装置

33  处理单元              DE  解码器

EM  信道估计器            CU  控制单元

321 增益控制单元          322 滤波器

323 模拟/数字转换器

331、331a、331b  消除单元

333 均衡器                332、CA2 计算器

CA  计算单元              CA1 限幅单元

CA3 比较单元              CA4 暂存单元

具体实施方式

以下参考附图详细说明本发明各实施例的通讯装置。

在实际实验的结果中发现：短线的LPF截止应该比长线低。其原因应该是短线时，无法消掉的噪声较大(因为回音马上反弹，造成双方噪声互相干扰)。依据上述发现，本发明实施例之一提供了一种通讯装置以达到消除信号干扰、提高通讯质量的功效。

图2示出了本发明一实施例的通讯装置的示意图。通讯装置20包含有一接收端IN、一接收电路21、一发送电路22、以及一发送端OU。

接收端IN耦接一信号传输路径，且通过该路径接收一第一数据信号I1。

接收电路21接收第一数据信号I1，且接收电路21包含有一滤波器21a。滤波器21a设有一截止频率fc(cut-off frequency)，且在一实施例中，可为一低通滤波器。接收电路21根据截止频率fc过滤第一数据信号I1的噪声，产生一输出数据信号O，以供通讯装置20的其它电路(未图示)处理或使用。

发送电路22通过发送端OU发送一第二数据信号I2。须注意，发送电路22与接收电路21分别独立运作，且两电路的运作可以没有相关性，即第一数据信号I1与第二数据信号I2可为无关联的两独立信号。

而在运作时，通讯装置20的接收电路21将根据信号传输状态决定如何调整该截止频率的高低。例如，当传输路径受到的回音或近端干扰加大——使信号状态变差时，接收电路21将降低截止频率，以滤除较多噪声；而当传输路径受到的回音或近端干扰减小——使信号状态变好时，接收电路21将提高截止频率，以让较多信号通过。依此方式，通讯装置20的接收电路21可依据信号传输状态相应地调整截止频率，即可解决已知技术问题，达到提高通讯质量的功效。

图3示出了本发明通讯装置的接收电路另一实施例的示意图。接收电路31包含有一前端电路32、一处理电路33、一信道估计器EM、一解码器DE、以及一控制单元CU。在一实施例中，解码器DE可为一维特比解码器(Viterbi decoder)。

前端电路32接收第一数据信号I1，对第一数据信号I1进行增益调整、过滤噪声、及模拟/数字转换后，产生一数字信号D。一实施例，如图3所示，前端电路32包含有一增益控制单元321、一低通滤波器322、以及一模拟/数字转换器323。增益控制单元321接收第一数据信号I1，且自动调整增益值并对第一数据信号I1进行放大，产生一调整后信号I1’。接着，低通滤波器322接收调整后信号I1’，滤除信号I1’中一预设截止频率fc以上的噪声，产生一滤波后信号F。之后，模拟/数字转换器323对滤波后信号F进行模拟/数字转换，以产生一数字信号D。

处理单元33接收数字信号D，消除通讯装置内部发送电路的回音干扰，以及消除邻近通讯装置的发送电路耦合过来的近端干扰，并进行均衡处理后产生处理后数字信号D’，并输出至解码器DE进行解码，以产生输出信号O。一实施例，如图3所示，处理电路33包含有一噪声消除器(Noise canceller)331、一计算器332、及一均衡器(Equalizer)333。在本实施例中，计算器332为一加法器。噪声消除器331包含有一近端干扰消除单元331a和一回音消除单元331b。近端干扰消除单元331a用以消除其它通讯装置的发送电路对通讯装置20的数字信号D的近端干扰。而回音消除单元331b则用以消除通讯装置20内部的发送电路发送信号给其它通讯装置后反弹的回音干扰。均衡器333通过计算器332接收噪声消除后的数字信号D，对数字信号D进行均衡处理，以产生一处理后数字信号D’。解码器DE接收处理后数字信号D’并对其进行解码，以产生输出数据信号O。

在通讯装置20运作期间，信道估计器EM接收数字信号D，根据数字信号D的状态和/或噪声消除器331提供的信息，估计通讯装置20的第一数据信号I1的传输信道质量，以产生一响应估计值V。接着，控制单元CU接收响应估计值V，根据响应估计值V产生一控制信号C，以控制前端电路32的滤波器322的截止频率fc的高低。

一般来说，回音干扰的影响会大于近端干扰的影响。因此，本发明实施例的接收电路31利用信道估计器EM估计信号质量好坏——即可估计出回音干扰的大小，进而推算出信号传输路径长短。当数字信号D的质量较差、劣于一预设标准时，表示信号传输路径可能较短，即回音干扰可能因为通讯装置之间的距离较短(例如，该信号传输路径长度小于一预设长度)导致信号反弹程度变大。此时，控制单元CU根据信道估计器EM估计出的响应估计值V降低滤波器322的截止频率fc至一较低值，以消除较多的高频噪声。

相对地，当数字信号D的质量较佳、优于一预设标准时，表示信号传输路径可能较长，即回音干扰可能因为通讯装置之间的距离较远(例如，信号传输路径长度大于一预设长度)使得信号反弹程度变小。此时，控制单元CU根据信道估计器EM估计出的响应估计值V提高滤波器322的截止频率fc至一较高值，滤除较少的噪声，以让较多的信号通过。

依此方式，本发明实施例的通讯装置的接收电路即可在信号传输路径长度改变噪声跟着变化时，动态调整滤波器的截止频率fc，适当提高信号/噪声比值(SNR)，进而提升通讯质量，解决已知技术无法根据线路长短而适当调控通讯质量的问题。

须注意的是，除了传输路径的线路长短会影响信号质量外，实体传输线路质量的好坏，也会对信号质量造成影响。

图4示出了本发明通讯装置的接收电路另一实施例的示意图。接收电路41可根据传输路径的实体线路状态，来向下或向上动态调整截止频率fc。接收电路41包含有一前端电路32、一处理电路33、一解码器DE、一计算单元CA、以及一控制单元CU。接收电路41的结构与接收电路31大致相同，差异为接收电路41是利用计算单元CA在一预设期间观察处理后数字信号D’，并计算出多个误差值E，以这些误差值E作为控制单元CU调整滤波器322的截止频率fc的参考。

一实施例，如图4所示，计算单元CA包含有一限幅单元(Slicer)CA1、一计算器CA2、一比较单元CA3、一暂存单元CA4。在本实施例中，计算器CA2为一减法器。限幅单元CA1接收处理后数字信号D’，读取该处理后数字信号D’的输入数据数值，且采用硬式决策机制(Hard decision)进行处理，以产生一输出数据数值。举例而言，硬式决策机制例如是设定为将大于零的数据无条件设定为1，将小于零的数据无条件设定为-1。假设输入数据数值为1.1时，经限幅单元CA1处理后，将产生一输出数据数值1；或假设输入数据数值为-1.1时，经限幅单元CA1处理后，将产生一输出数据数值-1。接着，计算器CA2将限幅单元CA1产生的输出数据数值与输入数据数值进行运算(例如一实施例可为相减取绝对值)，以产生误差值E。而比较单元CA3比较目前产生的误差值E与储存于暂存单元CA4的前一误差值E’，且将较大的误差值E存于暂存单元CA4、或提供误差值比较结果的信息给暂存单元CA4作为数据排序的参考。之后，控制单元CU根据一预设期间内的最大的误差值E来判断线路质量好坏，根据该误差值E调整滤波器322的截止频率fc的高低。

举例而言，当计算单元CA在一预设期间内求出的最大误差值Emax高于一预设值时，即表示信号传输路径实体线路的质量将低于一预设标准，因此接收电路41的控制单元CU将降低截止频率fc至一较低值；而当计算单元CA在一预设期间内求出的最大误差值Emax低于一预设值时，即表示信号传输路径实体线路的质量将优于一预设标准，因此，接收电路41的控制单元CU可提高截止频率fc至一较高值。依此方式，本发明实施例通讯装置的接收电路可依据实体线路质量好坏而动态调整滤波频率，以提升信号接收质量。

须注意的是，上述计算单元的结构仅为示例性质，本发明不限于此，只要能判断出信号传输实体线路质量状态的各种目前现有或未来发展出的计算装置均可适用于本发明。另外，上述最大误差值Emax的求取方法也仅为示例性，本发明不限于此，本发明的实施例可采用目前现有或未来发展出的各种算法来求取最大误差值Emax。一实施例中，计算单元CA也可在多个预设期间内求出多组误差值E，并在每个预设期间内将该组误差值取平均值，并由多个平均误差值E中找出最大平均误差值来作为最大误差值Emax。

当然，本发明实施例通讯装置的接收电路也可合并图3的信道估计机制与图4的计算机制来提升信号质量，如图5所示。

图5示出了本发明通讯装置的接收电路的另一实施例。接收电路51包含有一前端电路32、一处理电路33、一解码器DE、一计算单元CA、一信道估计器EM、以及一控制单元CU。接收电路51利用信道估计器EM估计出信号传输路径的响应估计值V来判定线路长短，再利用计算单元CA计算出误差值E来判定线路质量好坏。而控制单元CU根据这两个参数——响应估计值V与误差值E来动态调整滤波器322的截止频率fc的高低。依此方式，本发明实施例的接收电路51便可同时根据线路长短、实体线路质量好坏来动态调整滤波器的截止频率，更准确地调整截止频率fc的高低，以达到信号接收质量提升的功效。

图6示出了本发明一实施例的信号调控方法，包含有下列步骤：

步骤S602：开始。

步骤S604：由一信号传输信道接收一数据信号。

步骤S606：依据一截止频率过滤数据信号的噪声。

步骤S608：依据数据信号在至少一预设期间的变化计算出至少一误差值，且依据误差值调整截止频率的高低。

步骤S610：结束。

图7示出了本发明另一实施例的信号调控方法，包含有下列步骤：

步骤S702：开始。

步骤S704：由一信号传输信道接收一数据信号。

步骤S706：依据一截止频率过滤数据信号的噪声。

步骤S708：依据数据信号的状态估计信号传输信道的质量，以产生一响应估计值。

步骤S710：依据响应估计值的变化而动态调整截止频率的高低。

步骤S712：结束。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，该行业者可进行各种变形或变更。

Claims (23)

1.一种通讯装置，包含有：

一接收端，耦接一信号传输路径；以及

一接收电路，通过所述接收端接收一第一数据信号，根据一截止频率过滤所述数据信号的噪声，产生一输出数据信号，所述接收电路包括计算单元，所述计算单元包括：

限幅单元，用于读取所述输出数据信号，且采用硬式决策机制进行处理，以产生一输出数据数值，

计算器，用于对所述输出数据数值与所述输出数据信号进行运算，产生一误差值，

暂存单元，用于储存所述误差值，以及

比较单元，用于比较目前产生的所述误差值与储存于所述暂存单元的前一所述误差值，且将较大的所述误差值存于所述暂存单元、或提供所述比较的结果的信息给所述暂存单元；

其中，所述接收电路根据所述信号传输路径的状态和／或从所述暂存单元提供的所述误差值，决定如何调整所述截止频率的高低。

2.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，所述接收电路还根据所述信号传输路径的长度、和／或所述信号传输路径实体线路的质量对所述截止频率作相对应的调整。

3.根据权利要求2所述的通讯装置，其中，所述信号传输路径长度大于一预设长度时，所述接收电路提高所述截止频率至一第一预设值；或所述信号传输路径长度小于一预设长度时，所述接收电路降低所述截止频率至一第二预设值。

4.根据权利要求2所述的通讯装置，其中，所述信号传输路径实体线路的质量劣于一预设标准时，所述接收电路降低所述截止频率至一第一预设值；或所述信号传输路径实体线路的质量优于一预设标准时，所述接收电路提高所述截止频率至一第二预设值。

5.根据权利要求1所述的通讯装置，其中，所述接收电路根据所述第一数据信号的信号质量、和／或所述信号传输路径实体线路的质量对所述截止频率作相对应的调整。

6.根据权利要求5所述的通讯装置，其中，所述第一数据信号的信号质量优于一预设标准时，所述接收电路提高所述截止频率至一第一预设值；或所述第一数据信号的信号质量劣于一预设标准时，所述接收电路降低所述截止频率至一第二预设值。

7.根据权利要求1、2或5所述的通讯装置，其中，所述接收电路包含有一滤波器，所述滤波器设有所述截止频率，且根据所述截止频率过滤所述第一数据信号的噪声。

8.根据权利要求1所述的通讯装置，还包含一发送电路，所述发送电路用以发送一第二数据信号，所述发送电路与所述接收电路分别独立运作，且所述发送电路与所述接收电路的运作无相关性。

9.一种通讯装置，包含有：

一前端电路，接收一第一数据信号，根据一截止频率过滤所述第一数据信号，且转换所述第一数据信号，以产生一数字信号；

一处理单元，对所述数字信号进行均衡处理，以产生一处理后数字信号；

一信道估计器，根据所述数字信号的状态估计所述第一数据信号的传输信道质量，以产生一响应估计值；

一计算单元，所述计算单元包括：

限幅单元，用于读取所述处理后数字信号的输入数据数值，且采用硬式决策机制进行处理，以产生一输出数据数值，

计算器，用于对所述输出数据数值与所述输入数据数值进行运算，产生一误差值，

暂存单元，用于储存所述误差值，以及

比较单元，用于比较目前产生的所述误差值与储存于所述暂存单元的前一所述误差值，且将较大的所述误差值存于所述暂存单元、或提供所述比较的结果的信息给所述暂存单元；以及

一控制单元，根据所述响应估计值和／或从所述暂存单元提供的所述误差值调整所述截止频率的高低。

10.根据权利要求9所述的通讯装置，其中，所述前端电路包含有一增益控制单元，所述增益控制单元用以调整所述第一数据信号的增益。

11.根据权利要求9或10所述的通讯装置，其中，所述前端电路包含有：

一滤波器，用以过滤所述第一数据信号中所述截止频率以上的噪声，以产生一滤波后信号；以及

一模拟数字转换器，用以将所述滤波后信号进行模拟／数字转换，以产生所述数字信号。

12.根据权利要求9所述的通讯装置，其中，所述处理单元还消除所述通讯装置的回音干扰，并消除所述通讯装置的邻近通讯装置耦合过来的近端干扰。

13.根据权利要求9所述的通讯装置，其中，所述处理单元包含有：

一噪声消除器，用以消除所述通讯装置本身的发送电路与其它通讯装置的发送电路对所述第一数据信号的干扰；以及

一均衡器，用以对所述第一数据信号进行权重匹配的均衡处理，以产生所述处理后数字信号。

14.根据权利要求13所述的通讯装置，其中，所述信道估计器还根据所述噪声消除器提供的信息估计所述第一数据信号的传输信道质量。

15.根据权利要求9所述的通讯装置，其中，所述计算单元用以在一预设期间观察所述处理后数字信号，并计算出多个误差值，以所述多个误差值作为所述控制单元调整所述截止频率的依据。

16.根据权利要求15所述的通讯装置，其中，所述控制单元依据所述多个误差值中的最大误差值调整所述截止频率。

17.根据权利要求9所述的通讯装置，其中，所述计算单元在所述处理后数字信号的多个预设期间内求出多组误差值，并在每个所述预设期间内将所述组误差值取出平均误差值，并由所述多个平均误差值中找出最大平均误差值来作为最大误差值，以作为所述控制单元调整所述截止频率的依据。

18.根据权利要求9所述的通讯装置，还包含一解码器，所述解码器用以解码所述处理后数字信号，以产生一输出数据信号。

19.一种通讯装置，包含有：

一前端电路，接收一第一数据信号，根据一截止频率过滤所述第一数据信号，且转换所述第一数据信号，以产生一数字信号；

一处理单元，对所述数字信号进行均衡处理，以产生一处理后数字信号；

一计算单元，在至少一预设期间观察所述处理后数字信号，并计算出多个误差值，所述计算单元包括：

限幅单元，用于读取所述处理后数字信号的输入数据数值，且采用硬式决策机制进行处理，以产生一输出数据数值，

计算器，用于对所述输出数据数值与所述输入数据数值进行运算，产生一误差值，

暂存单元，用于储存所述误差值，以及

比较单元，用以比较目前产生的所述误差值与储存于所述暂存单元的前一所述误差值，且将较大的所述误差值储存于所述暂存单元、或提供所述比较的结果的信息给所述暂存单元；以及

一控制单元，根据从所述暂存单元提供的所述多个误差值调整所述截止频率的高低。

20.根据权利要求19所述的通讯装置，其中，所述控制单元依据所述多个误差值中的最大误差值调整所述截止频率。

21.根据权利要求19所述的通讯装置，其中，所述计算单元在所述处理后数字信号的多个预设期间求出多组误差值，并在每个所述预设期间对所述组误差值求出平均误差值，并在所述多个平均误差值中找出最大平均误差值作为最大误差值，以作为所述控制单元调整所述截止频率的依据。

22.一种信号调控方法，包含有：

由一信号传输信道接收一数据信号；

依据一截止频率过滤所述数据信号的噪声；

读取过滤后的数据信号的输入数据数值，且采用硬式决策机制进行处理，以产生一输出数据数值；

对所述输出数据数值与所述过滤后的数据信号进行运算，产生一误差值；

储存所述误差值；

比较目前产生的所述误差值与所储存的前一所述误差值，且储存较大的所述误差值、或提供所述比较的结果的信息；以及

依据在至少一预设期间的至少一所述误差值调整所述截止频率的高低。

23.一种信号调控方法，包含有：

由一信号传输信道接收一数据信号；

依据一截止频率过滤所述数据信号的噪声；

依据所述数据信号的状态估计所述信号传输信道的质量，以产生一响应估计值；

读取过滤后的数据信号的输入数据数值，且采用硬式决策机制进行处理，以产生一输出数据数值；

对所述输出数据数值与所述过滤后的数据信号进行运算，产生一误差值；

储存所述误差值；

比较目前产生的所述误差值与所储存的前一所述误差值，且储存较大的所述误差值、或提供所述比较的结果的信息；以及

依据所述响应估计值的变化和／或储存的所述误差值而动态调整所述截止频率的高低。

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