CN112311419B - 能够消除回音的通信装置 - Google Patents

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Abstract

本公开包含一种能够消除回音的通信装置，其包含一数字电路、一传送电路、一混合电路、一可调电容电路、以及一接收电路。该数字电路用来输出一数字传送信号与接收一数字接收信号。该传送电路用来依据该数字传送信号输出一模拟传送差分信号。该混合电路用来依据该模拟传送差分信号经由该可调电容电路输出一传送信号至一外部电路，以及依据该模拟传送差分信号与一接收信号的至少其中之一输出一模拟接收差分信号至该接收电路，其中该接收信号的至少一部分来自于该外部电路。该可调电容电路用来依据一回音消除控制信号控制该传送信号的一正端信号与一负端信号之间的延迟差异。该接收电路用来依据该模拟接收差分信号输出该数字接收信号至该数字电路。

Description

能够消除回音的通信装置
技术领域
本案是关于通信装置，尤其是关于能够消除回音的通信装置。
背景技术
在通信领域中，全双工(full-duplex)技术允许一通信装置通过同一信道同时进行传送与接收；然而，基于阻抗不完全匹配等原因，传送信号会部分地反射而成为接收信号中的回音。鉴于上述问题，申请人提出了以下的回音消除技术：
一：专利号US 8,670,555 B2的美国专利。
二：专利号US 7,304,961 B2的美国专利。
三：公开号US 2005/0169163 A1的美国专利。
四：专利号CN1707969B的中国专利。
五：专利号CN1649280B的中国专利。
然而，若通信装置使用差分信号进行通信，传统技术未详加考虑同一通道的一传送差分信号的正端信号的传输路径与负端信号的传输路径之间的差异，该传输路径的差异会造成该正端信号与负端信号之间的相位差，从而造成差分对内延迟差(intra-pairskew)，这会使得该传送差分信号的一部分变成了电磁干扰噪声，上述问题在电路板绕线布局困难时影响甚大。
发明内容
本案的一目的在于提供一种能够消除回音的通信装置，以避免先前技术的问题。
本案的能够消除回音的通信装置的一实施例包含一数字电路、一传送电路、一混合电路、一可调电容电路、以及一接收电路。数字电路用来输出一数字传送信号与接收一数字接收信号。传送电路用来依据数字传送信号输出一模拟传送差分信号。混合电路耦接传送电路与接收电路，用来依据模拟传送差分信号经由可调电容电路输出一传送信号至一外部电路，以及依据模拟传送差分信号与一接收信号的至少其中之一输出一模拟接收差分信号至接收电路。可调电容电路用来依据一第一回音消除控制信号控制传送信号的一正端信号与一负端信号之间的延迟差异。接收电路用来依据模拟接收差分信号输出数字接收信号至数字电路。
有关本案的特征、实际操作与功效，配合图式作优选实施例详细说明如下。
附图说明
图1示出本案的通信装置的一实施例；
图2示出图1的混合电路的一实施例；
图3示出图2的可调相移电路的一实施例；
图4示出图2的可调电阻电路的一实施例；
图5示出图1的可调电容电路的一实施例；以及
图6示出图1的通信装置于一实际操作示例中所执行的步骤。
具体实施方式
本案包含一种能够消除回音的通信装置，尤其是能够消除或减少差分对内延迟差(intra-pair skew)的通信装置。本案的通信装置可以是一有线网络装置(例如：以太网络装置)；然此并非本案的实施限制。
图1示出本案的通信装置的一实施例。图1的通信装置100包含一数字电路110、一传送电路120、一混合电路(hybrid circuit)130、一可调电容电路140、以及一接收电路150。数字电路110用来输出一数字传送信号DTX与接收一数字接收信号DRX；本实施例中，该数字传送信号DTX与数字接收信号DRX均为单端信号。传送电路120用来依据该数字传送信号DTX输出一模拟传送差分信号ATX包含一正端信号ATX+与一负端信号ATX－。混合电路130耦接传送电路120与接收电路150，用来依据该模拟传送差分信号ATX经由可调电容电路140输出一传送信号TX至一外部电路，以及依据该模拟传送差分信号ATX与一接收信号RX的至少其中之一输出一模拟接收差分信号ARX至接收电路150，其中该传送信号TX包含一正端信号TX+与一负端信号TX－，该接收信号RX包含一正端信号RX+与一负端信号RX－，该接收信号RX的至少一部分来自于该外部电路，该模拟接收差分信号ARX包含一正端信号ARX+与一负端信号ARX－。可调电容电路140用来依据一第一回音消除控制信号EC1控制该传送信号TX的正端信号TX+与负端信号TX－之间的延迟差异，以减少该正端信号TX+的传输路径与该负端信号TX－的传输路径之间的差异所造成的差分对内延迟差，从而减少回音；此外，由于混合电路130至该外部电路之间的路径是作为传送路径与接收路径，因此该第一回音消除控制信号EC1也控制了该接收信号RX的正端信号RX+与负端信号RX－之间的延迟差异。接收电路150用来依据该模拟接收差分信号ARX输出该数字接收信号DRX至数字电路110。上述数字电路110、传送电路120、与接收电路150的每一个可为已知或自行开发的电路。
图2示出图1的混合电路130的一实施例，包含一可调相移电路210、一可调电阻电路220、以及一接收端电阻电路230。可调相移电路210与可调电阻电路220分述于后。接收端电阻电路230为一已知或自行开发的电路，其电阻值可依实施需求而定。
参阅图2。可调相移电路210用来依据该模拟传送差分信号ATX与一第二回音消除控制信号EC2输出一回音消除差分信号AEC给接收电路150，该回音消除差分信号AEC包含一正端信号AEC+与一负端信号AEC－。在一实施例中，该正端信号AEC+与该负端信号AEC－分别包含于该模拟接收差分信号的负端信号ARX－与正端信号ARX+中。在一实施例中，该正端信号AEC+与该负端信号AEC－分别包含于该模拟接收差分信号的正端信号ARX+与负端信号ARX－中。图3示出可调相移电路210的一实施例，包含一正端电阻电容电路310与一负端电阻电容电路320，其中倒三角形符号代表一默认电位。正端电阻电容电路310与负端电阻电容电路320用来依据该第二回音消除控制信号EC2，分别控制该回音消除差分信号AEC的正端信号AEC+的传输延迟与负端信号AEC－的传输延迟，其中该第二回音消除控制信号EC2可包含多个子信号以分别控制正端电阻电容电路310与负端电阻电容电路320。于一实际操作示例中，数字电路110依据该数字接收信号DRX产生该第二回音消除控制信号EC2。于一实际操作示例中，数字电路110依据该数字接收信号DRX决定一数字回音消除滤波器(例如：已知或自行开发的线性/非线性数字滤波器，用来于数字端执行回音消除，包含于或独立于数字电路110)的多个抽头(taps)的系数，并依据该多个系数的至少一部分(例如：该多个系数中造成最大滤波效果的一或多个系数的总和)产生该第二回音消除控制信号，其中数字电路110可调整该第二回音消除控制信号EC2以调整正端电阻电容电路310与负端电阻电容电路320的电容值，从而得到每种电容值设定所对应的该多个系数的该至少一部分的和，这些总和中的最小者代表与可调相移电路210相关的最小回音量。
参阅图2。可调电阻电路220耦接于传送电路120与可调电容电路140之间，用来依据一第三回音消除控制信号EC3控制通信装置100与该外部电路之间的阻抗匹配。图4示出可调电阻电路220的一实施例，包含一正端电阻R+与一负端电阻R－。正端电阻R+与负端电阻R－分别用来依据该第三回音消除控制信号EC3控制该传送信号TX的正端信号TX+的传输路径的阻抗匹配与该传送信号TX的负端信号TX－的传输路径的阻抗匹配，其中该第三回音消除控制信号EC3可包含多个子信号以分别控制正端电阻R+与负端电阻R－。于一实际示例中，数字电路110依据该数字接收信号DRX产生该第三回音消除控制信号EC3。于一实际示例中，数字电路110依据该数字接收信号DRX决定一数字回音消除滤波器的多个抽头的系数，并依据该多个系数的至少一部分(例如：该多个系数中造成最大滤波效果的一或多个系数的总和)产生该第三回音消除控制信号，其中数字电路110可调整该第三回音消除控制信号EC3以调整正端电阻R+与负端电阻R－的电阻值，从而得到每种电阻值设定所对应的该多个系数的该至少一部分的和，这些总和中的最小者代表与可调电阻电路220相关的最小回音量。
图5示出可调电容电路140的一实施例，包含一正端电容Ci+与一负端电容Ci－。正端电容Ci+与负端电容Ci－用来依据前述第一回音消除控制信号EC1分别控制该传送信号TX的正端信号TX+的延迟量与负端信号TX－的延迟量，其中该第一回音消除控制信号EC1可包含多个子信号以分别控制正端电容Ci+与负端电容Ci－。于一实际操作示例中，数字电路110依据该数字接收信号DRX产生该第一回音消除控制信号EC1。于一实际操作示例中，数字电路110借由该第一回音消除控制信号EC1调整正端电容Ci+达N次以及调整负端电容Ci－达M次，以依据该数字接收信号DRX得到未调整时的一个回音消除结果与调整后的(N+M)个回音消除结果总共(1+N+M)个回音消除结果，上述调整的顺序可选择性地相关于一预定顺序/规则；接着，数字电路110选出该(1+N+M)个回音消除结果中的一结果(例如：最佳回音消除结果)，并输出对应该结果的第一回音消除控制信号EC1，以决定正端电容Ci+与负端电容Ci－的设定；该N与该M的其中之一为一正整数，另一个为一非负整数，这代表正端电容Ci+与负端电容Ci－的其中之一的调整次数大于零，另一个的调整次数可以为零。
参阅图5。于一实际示例中，数字电路110依据该数字接收信号DRX决定一数字回音消除滤波器的多个抽头的系数，并依据该多个系数的至少一部分(例如：该多个系数中造成最大滤波效果的一或多个系数的总和)产生该第一回音消除控制信号EC1，其中数字电路110可调整该第一回音消除控制信号EC1以调整正端电容Ci+与负端电容Ci－的电容值，从而得到每种电容值设定所对应的该多个系数的该至少一部分的和，这些总和中的最小者代表与可调电容电路140相关的最小回音量。于一实际示例中，数字电路110依据该数字接收信号DRX计算一信噪比，并依据该信噪比产生该第一回音消除控制信号EC1，其中数字电路110可调整该第一回音消除控制信号EC1以调整正端电容Ci+与负端电容Ci－的电容值，从而得到每种电容值设定所对应的信噪比，这些信噪比中的最小者代表与可调电容电路140相关的最小回音量，这是因为前述传输路径之间的差异所造成的差分对内延迟差较小以及该差分对内延迟差所造成的电磁干扰噪声较小的缘故。于一实际操作示例中，可调电容电路140仅包含正端电容Ci+与负端电容Ci－的其中之一。于一实际操作示例中，正端电容Ci+与负端电容Ci－的可调范围及/或档数不同。于一实际操作示例中，可调电容电路140的电容值与可调相移电路210的电容值之间的关系符合一预设关系；举例来说，可调电容电路140的电容值范围的中间值(例如：最大电容值与最小电容值的平均，或是可调电容电路140的各种电容值中最接近该平均的电容值)与可调相移电路210的电容值范围的中间值之间的差异小于一默认阈值，以确保通信装置100的回音消除调整的弹性。于一实际示例中，数字电路110根据该接收信号RX与该回音消除差分信号AEC之间的差异来判断来自该外部电路的信号能量较大或是回音的信号能量较大，从而依据来自该外部电路的信号能量及/或回音的信号能量，来调整可调电容电路140、可调相移电路210、以及可调电阻电路220的至少其中之一。
承前所述，于一实际操作示例中，图1的传送电路120包含已知或自行开发的下列电路：一数字至模拟转换器；以及一线驱动器。于一实际操作示例中，图1的接收电路包含已知或自行开发的下列电路：一可编程增益放大器；以及一模拟至数字转换器。于一实际操作示例中，该外部电路包含已知或自行开发的下列电路：一电路端专用媒体接口(MediumDependent Interface，MDI)走线(Trace)；一变压器；一连接器端专用媒体接口走线；以及一连接器(例如：RJ45连接器)。于一实际操作示例中，通信装置100与该外部电路支持以太网供电(Power over Ethernet,PoE)应用，且为了支持PoE应用，该外部电路的连接器端MDI走线的实际阻抗(例如：65奥姆)与一标准所规范的最佳阻抗(例如：100奥姆)之间的差异大于该最佳阻抗的15％，此阻抗差异会导致更多的回音，故须有通信装置100的回音消除能力来消除回音。于一实际操作示例中，图1的通信装置100为一集成电路，前述外部电路不包含于该集成电路，通信装置100与该外部电路位于同一电路板上。
参阅图1与图2。于一实际操作示例中，图1的通信装置100借由执行以下步骤(如图6所示)的至少其中之一来消除回音：
步骤S610：依据该数字接收信号DRX的变化调整图2的可调电阻电路220，以找出相关于可调电阻电路220的最小回音，并据以得到一电阻设定用来设定可调电阻电路220。通信装置100可选择性地在可调相移电路210与可调电容电路140的设定不变的情形下执行步骤S610。
步骤S620：依据该数字接收信号DRX的变化调整图2的可调相移电路210，以找出相关于该可调相移电路210的最小回音，并据以得到一相移设定用来设定可调相移电路210。通信装置100可选择性地在可调电阻电路220与可调电容电路140的设定不变的情形下执行步骤S620。
步骤S630：依据该数字接收信号DRX的变化调整图1的可调电容电路140，以找出相关于该可调电容电路140的最小回音，并据以得到一电容设定用来设定可调电容电路140。通信装置100可选择性地在可调电阻电路220与可调相移电路210的设定不变的情形下执行步骤S630。
请参阅图6。于一实际操作示例中，通信装置100可依步骤S610至步骤S630的顺序来执行这些步骤；然而，在实施为可能的情形下，这些步骤的实施顺序并无限制。
由于本领域具有通常知识者能够参酌图1至图5的实施例的揭露来了解图6的步骤的细节与变化，重复与冗余的说明在此节略。
请注意，在实施为可能的前提下，本技术领域具有通常知识者可选择性地实施前述任一实施例中部分或全部技术特征，或选择性地实施前述多个实施例中部分或全部技术特征的组合，借此增加本发明实施时的弹性。
综上所述，本发明的通信装置能够消除或减少差分对内延迟差，以进一步改善回音消除的效果。
虽然本案的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本发明，本技术领域具有通常知识者可依据本发明的明示或隐含的内容对本案的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本案所寻求的专利保护范畴，换言之，本案的专利保护范围须视本说明书的申请专利范围所界定者为准。
【符号说明】
100 通信装置
110 数字电路
120 传送电路
130 混合电路
140 可调电容电路
150 接收电路
DTX 数字传送信号
DRX 数字接收信号
ATX+ 模拟传送差分信号的正端信号
ATX－ 模拟传送差分信号的负端信号
TX+ 传送信号的正端信号
TX－ 传送信号的负端信号
RX+ 接收信号的正端信号
RX－ 接收信号的负端信号
ARX+ 模拟接收差分信号的正端信号
ARX－ 模拟接收差分信号的负端信号
EC1 第一回音消除控制信号
210 可调相移电路
220 可调电阻电路
230 接收端电阻电路
EC2 第二回音消除控制信号
EC3 第三回音消除控制信号
AEC+ 回音消除差分信号的正端信号
AEC－ 回音消除差分信号的负端信号
310 正端电阻电容电路
320 负端电阻电容电路
R+ 可调电阻电路的正端电阻
R－ 可调电阻电路的负端电阻
Ci+ 可调电容电路的正端电容
Ci－ 可调电容电路的负端电容
S610～S630 步骤。

Claims (10)

1.一种能够消除回音的通信装置，包含：
一数字电路，用来输出一数字传送信号与接收一数字接收信号；
一传送电路，用来依据该数字传送信号输出一模拟传送差分信号；
一混合电路，耦接该传送电路与一接收电路，用来依据该模拟传送差分信号经由一可调电容电路输出一传送信号至一外部电路，以及依据该模拟传送差分信号与一接收信号的至少其中之一输出一模拟接收差分信号至一接收电路，其中该接收信号的至少一部分来自于该外部电路；
该可调电容电路，用来依据一第一回音消除控制信号控制该传送信号的一正端信号与一负端信号之间的延迟差异；以及
该接收电路，用来依据该模拟接收差分信号输出该数字接收信号至该数字电路。
2.如权利要求1所述的能够消除回音的通信装置，其中该混合电路包含一可调相移电路，该可调相移电路用来依据该模拟传送差分信号与一第二回音消除控制信号输出一回音消除差分信号给该接收电路，该回音消除差分信号包含于该模拟接收差分信号。
3.如权利要求2所述的能够消除回音的通信装置，其中该可调相移电路的一电容值范围的中间值与该可调电容电路的一电容值范围的中间值之间的差异小于一预设阈值。
4.如权利要求1所述的能够消除回音的通信装置，其中该混合电路包含一可调电阻电路，该可调电阻电路耦接于该传送电路与该可调电容电路之间，用来依据一第三回音消除控制信号控制该通信装置与该外部电路之间的阻抗匹配。
5.如权利要求1所述的能够消除回音的通信装置，其中该可调电容电路包含：
一正端电容，用来依据该第一回音消除控制信号控制该传送信号的该正端信号的延迟量；以及
一负端电容，用来依据该第一回音消除控制信号控制该传送信号的该负端信号的延迟量。
6.如权利要求5所述的能够消除回音的通信装置，其中该数字电路依据该数字接收信号产生该第一回音消除控制信号，以借由该第一回音消除控制信号调整该正端电容N次以及调整该负端电容M次，从而依据该数字接收信号得到(1+N+M)个回音消除结果，该数字电路再依据该(1+N+M)个回音消除结果输出该第一回音消除控制信号，以决定该正端电容与该负端电容的设定，该N与该M的其中之一为一正整数，另一个为一非负整数。
7.如权利要求1所述的能够消除回音的通信装置，其中该数字电路依据该数字接收信号产生该第一回音消除控制信号。
8.如权利要求7所述的能够消除回音的通信装置，其中该数字电路借由该第一回音消除控制信号调整该可调电容电路X次，从而得到(1+X)个回音消除结果，该数字电路再依据该(1+X)个回音消除结果输出该第一回音消除控制信号，以决定该可调电容电路的设定，该X为一正整数。
9.如权利要求7所述的能够消除回音的通信装置，其中该数字电路依据该数字接收信号决定一数字回音消除滤波器的多个系数，并依据该多个系数的至少一部分产生该第一回音消除控制信号。
10.如权利要求7所述的能够消除回音的通信装置，其中该数字电路依据该数字接收信号计算一信噪比，并依据该信噪比产生该第一回音消除控制信号。
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