DE102008046308B4

DE102008046308B4 - Echounterdrückung

Info

Publication number: DE102008046308B4
Application number: DE102008046308.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Clara; Christian Fleischhacker; Wolfgang Klatzer; Tina THELESKLAV
Original assignee: Lantiq Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2007-09-17
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: CN101425824A; CN101425824B; US8027279B2; DE102008046308A1; US20090073903A1

Abstract

Echounterdrückungsschaltung umfassend: ein Digitalfilter (110); einen Digital-Analog-Wandler (202), wobei der Digital-Analog-Wandler (202) einen mit dem Digitalfilter (110) gekoppelten Digitaleingang (202a) zum Empfangen eines Digitalinformationen eines Echosignals darstellenden Digitalsignals, einen Steuersignaleingang (202b) zum Empfangen eines Steuersignals und mindestens ein Umwandlungselement (310a; 310b) zum Erzeugen eines Analog-Ausgangssignals (i2) auf Grundlage des Digitalsignals umfasst, wobei das mindestens eine Umwandlungselement (310a; 310b) durch das Steuersignal steuerbar ist, und eine Steuerung, die mit dem Digitalfilter (110) gekoppelt ist, um eine Verstärkung des Digitalfilters zu steuern und die mit dem Steuersignaleingang (202b) des Digital-Analog-Wandlers (202) gekoppelt ist.

Description

In Kommunikationssystemen werden Signale durch Sende/Empfangsvorrichtungen bzw. Sender/Empfänger (Transceiver) häufig gleichzeitig übertragen und empfangen, beispielsweise während einer drahtgebundenen oder drahtlosen Vollduplex-Kommunikation. Typischerweise ist das Sendesignal höher als das Empfangssignal, was Probleme verursacht, da ein Teil des Sendesignals, das als Echo bezeichnet wird, aus dem Sendepfad in den Empfangspfad des Sender/Empfängers streuen kann. Das Echo stört das Empfangssignal und fügt dem Empfangssignal zusätzliche Störungen hinzu. Das Echosignal im Empfangssignal kann durch ein Duplizieren des Echos und ein Subtrahieren der Duplikation des Echos vom Empfangssignal beseitigt oder verringert werden. Da das Echo vom Leistungspegel des Sendesignals und der Übertragungsfunktion zwischen dem Empfangs- und Sendepfad abhängig ist, kann das Echo durch Erzeugen eines Duplikats oder einer Nachbildung des Sendesignals dupliziert werden, beispielsweise durch ein Abgreifen des Sendesignals und ein Filtern des Nachbildungssignals mit einem Filter mit Filterfunktionen entsprechend oder ähnlich der Echoübertragungsfunktion. Ein Beispiel einer teilweise digital implementierten Echounterdrückungsschaltung ist z. B. in der Publikation US 2005/0099967 A1 beschrieben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Konzept zu schaffen, das eine verbesserte und wirksamere Echokompensation ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Echounterdrückungsschaltung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 4, eine Sender/Empfänger-Schaltung gemäß Anspruch 8 und eine Echonunterdrückungsschaltung gemäß Anspruch 18 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Echounterdrückungsschaltung die ein Digitalfilter und einen Digital-Analog-Wandler aufweist. Der Digital-Analog-Wandler weist einen mit dem Digitalfilter gekoppelten Digitaleingang zum Empfangen eines Digitalinformationen eines Echosignals darstellenden Digitalsignals, einen Steuersignaleingang zum Empfangen eines Steuersignals und mindestens ein Umwandlungselement zum Erzeugen eines Analog-Ausgangssignals auf Grundlage des Digitalsignals auf, wobei das mindestens eine Umwandlungselement durch das Steuersignal steuerbar ist.
Das Umwandlungselement kann bei einem Ausführungsbeispiel eine programmierbare Stromzelle zum Programmieren des Ausgangsstroms der Zelle auf Grundlage des Steuersignals sein. Ferner ist eine Steuerung vorgesehen, wobei die Steuerung mit dem Digitalfilter gekoppelt ist, um eine Verstärkung des Digitalfilters zu steuern, wobei die Steuerung weiterhin mit dem Steuersignaleingang des Digital-Analog-Wandlers gekoppelt ist. Die Steuerung kann ferner mit dem Digital-Analog-Wandler gekoppelt sein, um das Steuersignal basierend auf der Verstärkung des Digitalfilters bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren bei dem ein erstes Signal über einen Kommunikationskanal übertragen wird. Eine Digitaldarstellung eines Echos des ersten Signals wird erzeugt, wobei ein analoges zweites Signals durch Umwandeln der Digitaldarstellung des Echosignals erzeugt wird. Das Umwandeln der Digitaldarstellung wird basierend auf einem dritten Signal gesteuert. Ein über den Kommunikationskanal übertragenes vierten Signal wird empfangen und ein echokompensiertes Signal wird durch Kombinieren des zweiten Signals und eines das vierte Signal darstellenden fünften Signals erzeugt.
Das Steuern des Umwandelns der Digitaldarstellung kann bei einem Ausführungsbeispiel ein Steuern des Ausgangsstroms einer Mehrzahl von Stromzellen eines Digital-Analog-Wandlers basierend auf dem dritten Signal sein.
Ferner umfasst das Erzeugen einer Digitaldarstellung eines Echos des ersten Signals ein digitales Filtern einer Digitaldarstellung des ersten Signals und ein Steuern des digitalen Filterns, um ein Digitalsignal bereitzustellen, das dem Echosignal skaliert um einen ersten Verstärkungsfaktor entspricht, wobei das Steuern der Digitalumwandlung ein Skalieren bzw. Erneut-Skalieren des Ausgangsstroms abhängig von dem ersten Verstärkungsfaktor umfaßt.
Bei einem Ausführungsbeispiel können das zweite und fünfte Signal Stromsignale sein und das Kombinieren der Signale ferner ein Einspeisen des fünften Signals in einen ersten Zweig eines Summierungsknotens einer virtuellen Masse und ein Einspeisen des zweiten Signals in einen zweiten Zweig des Summierungsknotens der virtuellen Masse.
Der Summierungsknoten der virtuellen Masse kann bei einem Ausführungsbeispiel ein Summierungsknoten eines geregelten Verstärkers in einer AGC-Schaltung eines Empfangspfads sein.
Es versteht sich, dass die Erfindung auch eine Vorrichtung mit entsprechenden Merkmalen schafft, um die oben beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen.
Die Erfindung schafft ferner eine Sender/Empfänger-Schaltung mit einem Sendepfad, der einen ersten Ausgang zum Übertragen eines ersten Signals aufweist und einem Empfangspfad, der einen ersten Eingang zum Empfangen eines zweiten Signals aufweist. Eine erste Schaltungsanordnung ist zum Kombinieren eines Echounterdrückungspfads mit dem Empfangspfad vorgesehen, wobei die erste Schaltungsanordnung einen Knoten einer virtuellen Masse eines geregelten Verstärkers angeordnet auf dem Empfangspfad, einen ersten Zweig zum Verbinden des Knotens der virtuellen Masse mit dem ersten Eingang, einen zweiten Zweig zum Verbinden des Knotens der virtuellen Masse mit einem Eingang des geregelten Verstärkers und einen dritten Zweig zum Verbinden des Echounterdrückungspfads mit dem Knoten der virtuellen Masse umfaßt.
Die erste Schaltungsanordnung kann implementiert sein, um einen ersten Strom in den Knoten der virtuellen Masse über den ersten Zweig einzuspeisen und einen zweiten Kompensationsstrom in den Knoten der virtuellen Masse über den dritten Zweig einzuspeisen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der geregelte Verstärker in einer AGC-Schaltung des Empfangspfads implementiert. Weiterhin kann eine auf dem Echounterdrückungspfad angeordnete Digital-Analog-Umwandlungsschaltung vorgesehen sein, wobei die Digital-Analog-Umwandlungsschaltung einen mit dem Sendepfad gekoppelten Eingang zum Empfangen eines Digitalsignals und einen mit dem Knoten der virtuellen Masse gekoppelten Ausgang umfaßt.
Die Digital-Analog-Umwandlungsschaltung kann einen ersten Digitaleingang zum Empfangen des Digitalsignals und einen zweiten Eingang zum Empfangen eines Steuersignals umfassen, wobei die Digital-Analog-Umwandlungsschaltung zum Bereitstellen eines Ausgangsstroms in Abhängigkeit von dem Digitalsignal und dem Steuersignal konfiguriert ist. Die Digital-Analog-Umwandlungsschaltung kann bei einem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Stromzellen umfassen, wobei jede der Stromzellen in Abhängigkeit von dem Steuersignal programmierbar ist. Hierbei kann jede der Stromzellen mindestens einen mit dem ersten Digitaleingang gekoppelten Schalter zum Schalten des Stroms basierend auf einer Bitdarstellung des am ersten Digitaleingang empfangenen Digitalsignals umfassen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist mindestens eines der Mehrzahl von Stromzellen in einer Gegentaktstruktur (Push-Pull-Stuktur oder Push-Pull-Konfiguration) implementiert.
Ferner kann auch eine Steuerung zum Bereitstellen des Steuersignals für den zweiten Eingang des Digital-Analog-Wandlers vorgesehen sein, wobei die Steuerung weiterhin zum Einstellen einer Verstärkung eines Digitalfilters auf dem Echounterdrückungspfad betreibbar ist. Die Steuerung ist konfiguriert, um das Steuersignal basierend auf der durch die Steuerung eingestellten Verstärkung des Digitalfilters zu erzeugen.
Die Erfindung schafft ferner eine Echounterdrückungsschaltung mit einem Digitalfilter, einer Steuerung zum Einstellen einer ersten Digitalverstärkung des Digitalfilters und einer ersten Schaltungsanordnung zum Umwandeln von durch das Digitalfilter bereitgestellten Digitalinformationen in ein Analogsignal. Eine zweite Schaltungsanordnung ist vorgesehen, um eine zweiten Analogverstärkung zum Kompensieren der Digitalverstärkung einzustellen, wobei die zweite Schaltungsanordnung in der ersten Schaltungsanordnung integriert ist.
Die zweite Schaltungsanordnung kann bei einem Ausführungsbeispiel in der ersten Schaltungsanordnung bereitgestellte programmierbare Stromzellen umfassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Schaltungsdarstellung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine Schaltungsdarstellung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Schaltungsdarstellung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ein Blockschaltbild eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In den verschiedenen Figuren können identischen oder gleichartigen Einheiten, Modulen, Vorrichtungen usw. gleiche Bezugsziffer aufweisen.
Bezugnehmend auf 1 umfaßt ein Kommunikations-Sender/Empfänger (Kommunikations-Transceiver) 100 einen Sendepfad Tx und einen Empfangspfad Rx. Der Sender/Empfänger nach 1 kann ein drahtgebundener Sender/Empfänger, beispielsweise ein DSL-Sender/Empfänger sein. Andere Ausführungsformen können jedoch andere Arten von Sendern/Empfängern einschließlich drahtlose Sendern/Empfänger, beispielsweise einen Mobiltelefon-Sender/Empfänger, einschließen.
Ein Ausgang 102 des Sendepfads Tx und ein Eingang des Empfangspfads Rx kann an eine Einheit mit der Fähigkeit zum Übertragen von durch den Sendepfad gelieferten Signalen S1 über einen Kommunikationskanal zu einem Empfänger am entfernten Ende und Empfangen von Signalen S2 von einem Sender am fernen Ende über den Kommunikationskanal angekoppelt sein. Beispielsweise können die Sende- und Empfangspfade mit einer Hybridschaltung gekoppelt sein, die die Empfangs- und Sendepfade an eine bidirektionale drahtgebundene Kommunikationsleitung beispielsweise einen verdrillten Kupferdraht einer Teilnehmeranschlußleitung ankoppelt. In anderen Ausführungsformen können der Sendepfad und der Empfangspfad mit einer Antenne zum Abstrahlen und Empfangen von Hochfrequenzsignalen oder sonstigen drahtlosen Signalen gekoppelt sein. Nach der Darstellung in 1 umfaßt der Empfangspfad einen geregelten Verstärker 106 mit einem mit dem Eingang 104 des Empfangspfads Rx verbundenen Eingang. Es ist zu beachten, daß der Sendepfad und Empfangspfad zusätzliche Schaltungselemente und Schaltungsblöcke umfassen können, die in der 1 nicht gezeigt sind, wie beispielsweise Verstärker einschließlich Operationsverstärker, Leitungstreiber, Leistungsverstärker, rauscharme Verstärker, Schaltungsanordnungen, Transformatoren usw. Weiterhin können die Sende- und Empfangspfade analoge und digitale Teile umfassen, obwohl diese in der 1 nicht dargestellt sind.
Wie in der 1 angedeutet, koppelt ein Teil Secho des Sendesignals S1, im folgenden als Echo bezeichnet, vom Sendepfad in den Empfangspfad, wodurch dem von der Leitung 104 empfangenen Signal S2 eine Verzerrung bzw. Störung hinzugefügt wird. Die Eigenschaften des Echos hängen beispielsweise von der Konfiguration und Implementierung der Hybridschaltung, der Transformatoren, der Leitungsimpedanzeigenschaften oder Eigenschaften sonstiger Elemente im Kommunikationssystem ab.
Zum Kompensieren der sich aus dem Signal Secho ergebenden Verzerrung wird im Sender/Empfänger 100 ein Echounterdrückungspfad 108 bereitgestellt. Wie in der 1 gezeigt, umfaßt der Echounterdrückungspfad 108 ein auch als Echounterdrückungsfilter bezeichnetes Filter 110 mit einer die Echoübertragungsfunktion zwischen den Sende- und Empfangspfaden duplizierenden Filterfunktion.
Der Eingang des Filters 110 ist an einen Knoten 112 des Sendepfads Tx angekoppelt, um eine Nachbildung oder ein Duplikat des Sendesignals S1 zu erzeugen. Die Nachbildung des Sendesignals wird für das Echounterdrückungsfilter 110 bereitgestellt, um eine Nachbildung des Echosignals Secho zu erzeugen. Der Ausgang des Echounterdrückungsfilters 110 ist mit einem Schaltungsknoten 114 des geregelten Verstärkers 106 zum Bereitstellen von Strom zu einem Knoten des geregelten Verstärkers 106 gekoppelt. Gemäß Ausführungsformen, die weiter unten beschrieben werden, kann der Schaltungsknoten 114 ein Knoten einer virtuellen Masse des geregelten Verstärkers 106 sein.
Der geregelte Verstärker 106 kann in einer in dem Empfangspfad zum Einstellen des Leistungspegels des Empfangssignal vorgesehenen AGC-(Automatic Gain Control = automatische Verstärkungsregelung)Schaltung implementiert sein. Wie oben beschrieben können zusätzlich zu dem geregelten Verstärker 106 andere Verstärkerschaltungen auf dem Empfangspfad Rx bereitgestellt sein.
Die obige Konfiguration bietet Echounterdrückung im Stromschaltmodus durch Einspeisen eines ersten Stroms (oder eines ersten Stromsignals) I1 und eines zweiten Stroms (oder eines zweiten Stromsignals) I2 direkt in den Schaltungsknoten 114 des geregelten Verstärkers. In der bezüglich der 1 beschriebenen Ausführungsform stellt der erste Strom I1 das Empfangssignal 52 dar und der zweite Strom I2 stellt das aus dem Sendesignal abgeleitete Kompensationssignal dar.
Es wird nunmehr eine ausführlichere Implementierung einer Ausführungsform des Sender/Empfängers 100 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 zeigt den Sender/Empfänger 100 mit einem programmierbaren D/A(Digital-Analog-)Wandler im Sender 100 zum Bereitstellen des in den Knoten 114 des geregelten Verstärkers eingespeisten Stroms I2 gemäß einem Steuersignal.
In dem Sender/Empfänger 100 nach 2 umfasst der Sendepfad Tx einen zwischen den Knoten 112 und Ausgang 102 geschalteten ersten D/A-Wandler 200. Der D/A-Wandler 200 empfängt eine digitale Darstellung des Sendesignals S1 und wandelt dasselbe in ein Analogsignal um, das daraufhin über den Kommunikationskanal zum Empfänger am fernen Ende übertragen wird. Das Analogsignal kann beispielsweise durch einen Leitungstreiber oder einen Leistungsverstärker verstärkt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Nachbildung des am Knoten 112 erzeugten Sendesignals 51 eine digitale Darstellung. Dementsprechend ist das Echounterdrückungsfilter 110 als Digitalfilter, beispielsweise als ein adaptives Digitalfilter, implementiert. Zum Umwandeln der Digitaldarstellung in den in den Knoten 114 eingespeisten Strom I2 ist ein zweiter D/A-Wandler 202 vorgesehen. Ein Digitaleingang 202a des D/A-Wandlers 202 ist mit dem Ausgang des Echounterdrückungsfilters 110 zum Empfangen von durch das Echounterdrückungsfilter ausgegebenen Digitaldaten verbunden. Ein Ausgang des D/A-Wandlers 202 ist direkt mit dem Knoten 204 verbunden, um den Strom I2, der durch den D/A-Wandler 202 basierend auf der empfangenen Digitaldarstellung erzeugt wird, in den Knoten 204 einzuspeisen, um das Echo zu subtrahieren.
Der D/A-Wandler 202 umfasst einen zweiten Eingang 202b zum Programmieren oder Variieren des durch den D/A-Wandler 202 erzeugten Stroms gemäß einem am Steuereingang 202b empfangenen Steuersignal.
Wie ausführlicher weiter unten beschrieben wird, kann die obige Implementierung das Einstellen eines ersten digitalen Verstärkungsfaktors in der Filterfunktion des Filters 200 ermöglichen, um die Digitaldarstellung auf den maximalen Eingangsbereich oder Eingangsmaßstab des D/A-Wandlers 202 (was im folgenden als Vollverstärkung im Digitalbereich bezeichnet sein kann) zu skalieren und um Informationen bereitzustellen, die sich auf einen Erneutskalierungsfaktor für den D/A-Wandler zum Erneut-Skalieren oder Kompensieren des ersten digitalen Verstärkungsfaktors in dem D/A-Wandler beziehen.
Die Vollverstärkung im Digitalbereich mit einer ersten Verstärkung (hiernach als Digitalverstärkung bezeichnet) wird im analogen Bereich kompensiert durch ein Programmieren des D/A-Wandlers 202 basierend auf einer zweiten Verstärkung (hiernach als Analogverstärkung bezeichnet), wobei die Analogverstärkung von der bei der Vollverstärkung im Digitalbereich bereitgestellten Digitalverstärkung abhängig ist.
Angesichts des obigen stellt das am Eingang 202b des D/A-Wandlers empfangene Steuersignal den zweiten Verstärkungsfaktor dar, der mit dem ersten digitalen Verstärkungsfaktor korreliert ist, um die Vollverstärkung der Digitalverstärkung zu kompensieren. Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Verstärkung die Inverse der ersten Verstärkung. Wie es hierbei für den Fachmann ersichtlich ist, kann der Begriff Verstärkung somit sowohl einen Verstärkung mit einem Wert größer als 1 als auch eine Verstärkung mit einem Wert kleiner als 1, d. h. eine Abschwächung, umfassen. Zum Einstellen der ersten und zweiten Verstärkungsfaktoren und zum Erzeugen entsprechender Steuersignale kann eine Steuerung zum Berechnen und Einstellen der digitalen und analogen Verstärkung wie oben beschrieben mit dem Filter 110 und dem Eingang 202b des D/A-Wandlers gekoppelt sein.
Gemäß Ausführungsformen wird die Steuerung des D/A-Wandlers 202 für die zweite Verstärkung durch ein Steuern eines oder einer Mehrzahl von Umwandlungselementen, beispielsweise Stromzellen implementiert, die im D/A-Wandler für die Digital-Analog-Umwandlung vorgesehen sind. Dahingehend wird ein Steuersignal (Control) zum Kompensieren der bei der Vollverstärkung im D/A-Wandler bereitgestellten Verstärkung an den Eingang 202b des D/A-Wandlers 202 angelegt.
Indem der D/A-Wandler programmierbar oder steuerbar implementiert ist, ist die Schaltungsanordnung zum Einstellen der Analogverstärkung in die Digital-Analog-Schaltungsanordnung integriert, wodurch ein Hybrid-D/A-Wandler mit Analogverstärkungseinstellungsfunktionalität bereitgestellt ist.
Nach einer Ausführungsform ist der D/A-Wandler 202 ein Schaltstrom-D/A-Wandler (Switched-Current-D/A-Wandler) mit einer Mehrzahl von Stromzellen. In Ausführungsformen kann der D/A-Wandler 202 als ein passiver D/A-Wandler implementiert sein. Bei einem passiven D/A-Wandler sind Transistoren nur zum Implementieren der Stromquellen in den Stromzellen vorgesehen, während Transistoren nicht für irgendwelche anderen aktiven Schaltkreise wie beispielsweise Verstärkungskreise benutzt werden.
Vom D/A-Wandler 202 wird der Strom I2 zu einem Zweig des Summierungsknotens 204 ausgegeben. Ein weiterer Zweig des Summierungsknotens 204 ist mit dem Eingang 104 über einen Widerstand 206 verbunden. Der Widerstand 206 ist zum Umwandeln eines am Eingang 104 empfangenen Signals in den in den Summierungsknoten 204 gelieferten Strom I1 vorgesehen. Ein Zweig des Knotens 204 zum Ausgeben des Summierungsergebnisses ist mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers (opamp) 208 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 208 ist an ein festes Bezugspotential, beispielsweise Masse angekoppelt. Es ist hier zu beachten, dass der Knoten 204 einen Virtuelle-Masse-Knoten darstellt, wobei dies für einen Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist.
Der Operationsverstärker 208 umfasst eine Rückkopplungsschleife mit einem veränderlichen Widerstand 210 zum Einstellen einer Verstärkung des Operationsverstärkers 208. Der Ausgang des Operationsverstärkers 208 ist mit weiteren Verarbeitungsschaltungen verbunden, die in der 2 nicht gezeigt sind.
Durch Einspeisen des Stroms I2 in den Knoten 204 wird eine Echounterdrückung des Stroms I1 geliefert. Anders gesagt ist die Echounterdrückungsinformation in den Ausführungsformen im Strom I2 enthalten und durch Summieren des Stroms I1 und I2 wird eine Echounterdrückung für den Sender/Empfänger 100 erreicht. In Ausführungsformen kann der Strom I2 annähernd die gleiche Größe wie der Strom I1 mit jedoch entgegengesetzten Vorzeichen aufweisen, wodurch dem Operationsverstärker ermöglicht wird, eine Kompensierung durchzuführen, wenn das Echosignal viel höher als die Empfangssignale ist, und ferner eine hohe Verstärkung zum Verstärken der kompensierten Empfangssignale ermöglicht wird.
Nunmehr auf 3 Bezug nehmend ist eine weitere Ausführungsform beschrieben, bei der eine differentielle Empfangsschaltung 300 mit Stromschalt-Echounterdrückung implementiert ist. Während die 3 nur die Empfangspfade zeigt, versteht es sich, dass der Sendepfad und der Echopfad wie oben hinsichtlich der 2 beschrieben implementiert sein können. Dementsprechend wird auf die Beschreibung des Sender/Empfängers nach 2 Bezug genommen.
Die differentielle Empfangsschaltung 300 umfaßt eine erste Schiene 302a und eine zweite Schiene 302b. In der Ausführungsform nach 3 wird ein D/A-Wandler 202 im Gegentaktmodus (Push-Pull-Modus) betrieben, um eine Echounterdrückung im Stromschaltmodus zu ermöglichen.
In der Ausführungsform nach 3 ist für jede Schiene der Widerstand R1 in einen externen Widerstand 304a, 304b und interne Widerstände 306a und 306b aufgeteilt. Die internen Widerstände 306a und 306b werden chipintern bereitgestellt, während die externen Widerstände 306a und 306b chipextern bereitgestellt werden. Die internen und externen Widerstände sind über Kontaktanschlüsse 308a und 308b verbunden. Durch Aufteilen des Widerstandes R1 in zwei Widerstände wird eine Verringerung des Spannungshubs an den Anschlüssen 308a und 308b ermöglicht. Es ist jedoch zu bemerken, daß der Widerstand R1 auch durch einen einzelnen Widerstand implementiert sein kann, wie es Bezug nehmend auf die 2 beschrieben ist.
Wie oben beschrieben ist der D/A-Wandler 202 in einer Gegentaktanordnung implementiert. Dazu ist eine erste Mehrzahl von Umwandlungselementen 310a und eine zweite Mehrzahl von zweiten Umwandlungselementen 310b vorgesehen. Jedes Umwandlungselement der ersten und zweiten Mehrzahl von Umwandlungselementen umfaßt einen ersten Schalter 312a und einen zweiten Schalter 312b zum selektiven Verbinden des Ausgangs der Umwandlungselemente mit einem Zweig von Knoten 204a und 204b, die zwischen den Widerstand R1 und den Eingängen des Operationsverstärkers 208 geschaltet sind. Wie aus 3 ersichtlich, ist der Operationsverstärker 208 in dieser Ausführungsform als Volldifferenz-Operationsverstärker implementiert, wobei Rückkopplungspfade vorgesehen sind, um ein erstes Ausgangssignal des Operationsverstärkers 202 über einen variablen Widerstand 210a zu dem invertierenden Eingang und ein zweites Ausgangssignal über einen variablen Widerstand 210b zu dem nichtinvertierenden Eingang zurückzuspeisen.
Gemäß anderen Ausführungsformen kann anstatt des Bereitstellens eines ersten und zweiten Schalters für jede Zelle ein erster und zweiter Schalter für jede Mehrzahl von Zellen bereitgestellt werden, um alle der ersten und alle der zweiten Mehrzahl von Stromzellen mit Knoten 204a und 204b selektiv zu verbinden. Es ist hier zu bemerken, daß die Schalter auch verwendet werden können, um Echounterdrückung vollständig abzuschalten.
Jedes der Umwandlungselemente umfaßt einen Eingang zum Empfangen der Steuerinformationen, wie es unter Bezugnahme auf die 2 erklärt ist, um mittels einer Analogverstärkung eine Erneutskalierung für die bei der Vollverstärkung des ersten D/A-Wandlers 200 bereitgestellte Digitalverstärkung, die in der 3 nicht gezeigt ist, durchzuführen.
Während die Übertragungsschaltungen, die den ersten D/A-Wandler 200 und das Filter 110 umfassen, in der 3 nicht gezeigt sind, können für einen Sender/Empfänger, der die in 3 beschriebene Empfangsschaltung aufweist, eine Anordnung und Funktionsweise für Empfangssignale entsprechend zu denjenigen von 2 bereitgestellt sein.
Nach einer Ausführungsform kann eine Erneut-Skalierung für die Vollskalaverstärkung durch ein Programmieren von Stromquellen geliefert werden, die in jedem Umwandlungselement mit einer von der Analogverstärkung abhängigen Ausgangsstrom vorgesehen sind. Dazu kann jedes der Umwandlungselemente in Abhängigkeit von der Analogverstärkung programmierbar oder steuerbar sein, d. h. dasselbe kann ein Signal zum Verändern des Ausgangsstroms in Abhängigkeit von einem Skalierungsfaktor der Analogverstärkung empfangen. Die Programmierung kann durch Eingeben eines den Analogverstärkungsfaktor anzeigenden Steuersignals in einen gemeinsamen Steuereingang, der ähnlich zu dem hinsichtlich der 2 beschriebenen Steuereingang 202b ausgebildet ist, und ein Bereitstellen von Signalen auf Grundlage des Steuersignals für jede der Stromquellen der Umwandlungselemente bewirkt werden, um das Einstellen des Ausgangsstroms in Abhängigkeit von der Analogverstärkung für jede Stromquelle zu bewirken.
Die Anordnung und Funktionsweise der ersten und zweiten Mehrzahl von Umwandlungselementen wird nunmehr ausführlicher unter Bezug auf 4 beschrieben.
4 zeigt ein einzelnes Umwandlungselement 310a der ersten Mehrzahl von Umwandlungselementen und ein entsprechendes einzelnes Umwandlungselement 310b der zweiten Mehrzahl von Umwandlungselementen 310b. Die Umwandlungselemente 310a und 310b sind Stromzellen, die zum Umwandeln der an den D/A-Wandler angelegten Digitaleingabesignel in Analogsignale benutzt werden, indem ein vordefinierter Strom in Abhängigkeit davon, ob ein vordefiniertes Bit der Digitaleingabe gesetzt oder nicht gesetzt ist, zugeführt wird. Dahingehend kann jede der Mehrzahl von Stromzellen einem Bit der Digitaleingabe zugewiesen sein. Die in der 4 Umwandlungselemente 310a und 310b sind solche Umwandlungselemente, d. h. sie werden einem gleichen Bit des D/A-Wandlers zugewiesen. Die Umwandlungselemente 310a und 310b können beispielsweise in binärgewichteten, Thermometer- oder segmentierten D/A-Umwandlungen implementiert sein. Die Umwandlungselemente 310a und 310b sind miteinander gekoppelt, um einen Gegentaktbetrieb zu ermöglichen.
Wie aus 4 ersichtlich ist, umfaßt das Umwandlungselement 310a in einer Cascodenstruktur angeordnete PMOS-Transistoren 400a, 400b. Die Drain-Elektrode des PMOS-Transistors 400a ist mit einer gemeinsamen Stromversorgung VDD gekoppelt und die Source-Elektrode des PMOS-Transistors 400a ist mit einer Drain-Elektrode des PMOS-Transistors 400b gekoppelt. Die Source-Elektrode des PMOS-Transistors 400b ist mit einem Knoten 402a gekoppelt.
Der Knoten 402a ist mit einem PMOS-Transistor 404a gekoppelt, der als ein erster Schalter wirkt, um eine Zuführung des Stroms ICELL des Umwandlungselements von der Stromversorgung VDD zum Knoten 204a der ersten Schiene zu erlauben. Der Knoten 402a ist mit einem PMOS-Transistor 404b gekoppelt, der als ein zweiter Schalter wirkt, um eine Zuführung des Stroms ICELL des Umwandlungselements von der Stromversorgung VDD zum Knoten 204b der zweiten Schiene zu erlauben.
Nach der Darstellung in 4 kann ein weiterer Schalter 406a zum Ausgeben des Stroms ICELL des Umwandlungselements für Eichungszwecke bereitgestellt werden.
Das Umwandlungselement 310b weist die gleiche Struktur aber eine komplementäre Funktionalität wie das Umwandlungselement 310a auf. NMOS-Transistoren 400c und 400d sind in einer Cascodenstruktur zum Entnehmen eines Stroms entweder aus der ersten Schiene oder der zweiten Schiene zur Masse bereitgestellt. Die Source-Elektrode des NMOS-Transistors 400c ist mit Masse gekoppelt und die Drain-Elektrode des NMOS-Transistors 400c ist mit der Source-Elektrode des NMOS-Transistors 400d gekoppelt. Die Drain-Elektrode des NMOS-Transistors 400d ist mit einem Knoten 402b gekoppelt. Der Knoten 402b ist mit einem NMOS-Transistor 404c gekoppelt, der als Schalter wirkt, um eine Zuführung des Stroms ICELL des Umwandlungselements ICELL vom Knoten 204a der ersten Schiene zur Masse zu ermöglichen. Der Knoten 402b ist weiterhin mit einem NMOS-Transistor 404d gekoppelt, der als Schalter wirkt, um eine Zuführung des Umwandlungselementstroms ICELL vom Knoten 204b der zweiten Schiene zur Masse zu erlauben.
Ähnlich dem im Umwandlungselement 310a bereitgestellten Schalter 406a ist im Umwandlungselement 310b ein Schalter 406b für Eichungszwecke vorgesehen.
Im Betrieb erhalten die Gate-Elektroden der Cascodentransistoren 400a und 400b Vorspannungen VBIASP bzw. VCASCP zum Steuern des Stroms ICELL des Umwandlungselements 310a. Es ist zu bemerken, daß mindestens eine der Vorspannungen VBIASP, VCASCP auf der für den D/A-Wandler bereitgestellten Analogverstärkung beruht, wodurch die Regelung des durch das Umwandlungselement für die Knoten 204a oder 204b bereitgestellten Stroms wie oben in bezug auf 2 erläutert gemäß der Analogverstärkung gesteuert werden kann. Dahingehend kann mindestens eine der Gate-Elektroden der Cascodentransistoren 400a und 400b mit dem in 2 gezeigten Steuereingang 202b gekoppelt sein, um Informationen, die die im D/A-Wandler einzustellende Analogverstärkung anzeigen, zu empfangen und den Strom des Umwandlungselements durch dementsprechendes Einstellen der Vorspannungen VBIASP und/oder VCASCP einzustellen. Gemäß einer Ausführungsform können beide Spannungen VBIASP und VCASCP in Abhängigkeit von der Analogverstärkung bereitgestellt werden.
Ähnlich dem Umwandlungselement 310a erhalten die Gate-Elektroden der im Umwandlungselement 310b vorgesehenen Cascodentransistoren 400c und 400d Vorspannungen VBIASN bzw. VCASCN zum Steuern des Stroms ICELL des Umwandlungselements 310b, wobei mindestens eine der Vorspannungen VBIASP, VCASCP auf der für den D/A-Wandler bereitgestellten Analogverstärkung basiert, wodurch ein Steuern des durch das Umwandlungselement für die Knoten 204a oder 204b bereitgestellten Stroms wie oben bezüglich der 2 umrissen gemäß der Analogverstärkung erreicht werden kann. Dazu kann mindestens eine der Gate-Elektroden von Cascodentransistoren 400c und 400d zum Empfangen von Informationen, die die im D/A-Wandler einzustellende Analogverstärkung anzeigen, und zum Programmieren des Stroms des Umwandlungselements durch entsprechendes Einstellen der Vorspannungen VBIASP und/oder VCASCP mit dem in 2 gezeigten Steuereingang 202b gekoppelt sein. Gemäß einer Ausführungsform können beide Spannungen VBIASN und VCASN in Abhängigkeit von der Analogverstärkung bereitgestellt werden.
Wie aus 4 ersichtlich, sind die Umwandlungselemente 310a und 310b zur Bereitstellung einer Gegentaktoperation gekoppelt. Bei der Gegentaktoperation werden die Schalttransistoren 404a, 404b, 404c und 404d so betrieben, daß das Umwandlungselement 310a den Strom ICELL von der Stromversorgung VDD zu einer der ersten oder zweiten Schiene liefert, während das Umwandlungselement 310b von dieser Schiene abgeschaltet ist, und das Umwandlungselement 310b den Strom ICELL aus der anderen Schiene zur Masse entnimmt, während das Umwandlungselement 310a von der anderen Schiene abgeschaltet ist.
Nunmehr auf 5 Bezug nehmend wird ein Verfahren zum Betreiben von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. In einem Schritt 500 wird ein erstes Signal, d. h. ein Sendesignal, über einen Kommunikationskanal übertragen und in einem Schritt 510 wird eine Digitaldarstellung eines Echos des ersten Signals erzeugt. In einem Schritt 520 wird ein analoges zweites Signal durch Umwandeln der Digitaldarstellung des Echosignals erzeugt. Im Schritt 530 wird die Umwandlung der Digitaldarstellung auf Grundlage eines dritten Signals gesteuert. Wie oben erläutert kann das dritte Signal ein durch eine Steuerung bereitgestelltes Steuersignal zum dynamischen Steuern oder Einstellen einer Digitalverstärkung des Digitalfilters auf dem Echounterdrückungspfad sein. Im Schritt 540 wird ein über den Kommunikationskanal übertragenes viertes Signal empfangen und im Schritt 550 wird ein echounterdrücktes Signal durch Kombinieren des zweiten Signals und eines das vierte Signal darstellenden fünften Signals erzeugt. Gemäß einer Ausführungsform kann das vierte Signal ein Analogspannungssignal sein, während das fünfte und zweite Signal Analogstromsignale sein können. Wie oben umrissen, kann das zweite Signal in einen mit einem Summierungsknoten einer virtuellen Masse verbundenen ersten Zweig eingespeist werden und das zweite Signals in einen mit dem Summierungsknoten der virtuellen Erde verbundenen zweiten Zweig eingespeist werden. Der Summierungsknoten der virtuellen Erde kann ein Summierungsknoten eines geregelten Verstärkers in einer AGC-Schaltung des Empfangspfads sein, wie es in den obigen Ausführungsformen beschrieben ist. Ein Steuern des Umwandelns der Digitaldarstellung kann ein dynamisches Steuern des Ausgangsstroms eines D/A-Wandlers zum Erneut-Skalieren der dynamischen Vollverstärkung sein, die im Digitalfilter bereitgestellt ist, wie es in den obigen Ausführungsformen beschrieben ist.

Claims

Echounterdrückungsschaltung umfassend: ein Digitalfilter (110); einen Digital-Analog-Wandler (202), wobei der Digital-Analog-Wandler (202) einen mit dem Digitalfilter (110) gekoppelten Digitaleingang (202a) zum Empfangen eines Digitalinformationen eines Echosignals darstellenden Digitalsignals, einen Steuersignaleingang (202b) zum Empfangen eines Steuersignals und mindestens ein Umwandlungselement (310a; 310b) zum Erzeugen eines Analog-Ausgangssignals (i2) auf Grundlage des Digitalsignals umfasst, wobei das mindestens eine Umwandlungselement (310a; 310b) durch das Steuersignal steuerbar ist, und eine Steuerung, die mit dem Digitalfilter (110) gekoppelt ist, um eine Verstärkung des Digitalfilters zu steuern und die mit dem Steuersignaleingang (202b) des Digital-Analog-Wandlers (202) gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Umwandlungselement eine programmierbare Stromzelle zum Programmieren des Ausgangsstroms der Zelle auf Grundlage des Steuersignals umfasst.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei die Steuerung mit dem Digital-Analog-Wandler gekoppelt ist, um das Steuersignal basierend auf der Verstärkung des Digitalfilters bereitzustellen.
Verfahren umfassend: Übertragen eines ersten Signals (S1) über einen Kommunikationskanal; Erzeugen einer Digitaldarstellung eines Echos des ersten Signals; Erzeugen eines analogen zweiten Signals (i2) durch Umwandeln der Digitaldarstellung des Echosignals mit Hilfe eines Digital-Analog-Wandlers (202) umfassend eine Mehrzahl von Stromzellen; Steuern des Umwandelns der Digitaldarstellung auf Grundlage eines dritten Signals; Empfangen eines über den Kommunikationskanal übertragenen vierten Signals (S2); Erzeugen eines echokompensierten Signals durch Kombinieren des zweiten Signals (i1) und eines das vierte Signal (S2) darstellenden fünften Signals (i1), wobei das Erzeugen einer Digitaldarstellung eines Echos des ersten Signals umfasst: digitales Filtern einer Digitaldarstellung des ersten Signals; und Steuern des digitalen Filterns, um ein Digitalsignal bereitzustellen, das dem Echosignal skaliert um einen ersten Verstärkungsfaktor entspricht; und wobei das Steuern der Digitalumwandlung ein Erneut-Skalieren des Ausgangsstroms abhängig von dem ersten Verstärkungsfaktor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Steuern des Umwandelns der Digitaldarstellung ein Steuern des Ausgangsstroms einer Mehrzahl von Stromzellen eines Digital-Analog-Wandlers basierend auf dem dritten Signal umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei das zweite und fünfte Signal Stromsignale sind und das Kombinieren der Signale folgende Schritte umfasst: Einspeisen des fünften Signals in einen ersten Zweig eines Summierungsknotens einer virtuellen Masse, und Einspeisen des zweiten Signals in einen zweiten Zweig des Summierungsknotens der virtuellen Masse.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Summierungsknoten der virtuellen Masse ein Summierungsknoten eines geregelten Verstärkers in einer AGC-Schaltung eines Empfangspfads ist.
Sender/Empfänger-Schaltung (100) umfassend: einen Sendepfad (TX) umfassend einen ersten Ausgang (102) zum Übertragen eines ersten Signals (S1); einen Empfangspfad (RX) umfassend einen ersten Eingang (104) zum Empfangen eines zweiten Signals (S2); einen Echounterdrückungspfad; eine erste Schaltungsanordnung (106; 202, 204, 206, 208, 210) zum Kombinieren des Echounterdrückungspfads mit dem Empfangspfad (TX), wobei die erste Schaltungsanordnung (106; 202, 204, 206, 208, 210) einen Knoten (204) einer virtuellen Masse eines geregelten Verstärkers (208) angeordnet in dem Empfangspfad (RX), einen ersten Zweig zum Verbinden des Knotens (204) der virtuellen Masse mit dem ersten Eingang (104), einen zweiten Zweig zum Verbinden des Knotens (204) der virtuellen Masse mit einem Eingang des geregelten Verstärkers (208) und einen dritten Zweig zum Verbinden des Echounterdrückungspfads mit dem Knoten (204) der virtuellen Masse umfasst.
Schaltung nach Anspruch 8, wobei die erste Schaltungsanordnung zum Einspeisen eines ersten Stroms in den Knoten der virtuellen Masse über den ersten Zweig und zum Einspeisen eines zweiten Kompensationsstroms in den Knoten der virtuellen Masse über den dritten Zweig implementiert ist.
Schaltung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der geregelte Verstärker in einer AGC-Schaltung des Empfangspfads implementiert ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, weiterhin umfassend eine auf dem Echounterdrückungspfad angeordnete Digital-Analog-Umwandlungsschaltung, wobei die Digital-Analog-Umwandlungsschaltung einen mit dem Sendepfad gekoppelten Eingang zum Empfangen eines Digitalsignals und einen mit dem Knoten der virtuellen Masse gekoppelten Ausgang umfasst.
Schaltung nach Anspruch 11, wobei die Digital-Analog-Umwandlungsschaltung einen ersten Digitaleingang zum Empfangen des Digitalsignals und einen zweiten Eingang zum Empfangen eines Steuersignals umfasst, wobei die Digital-Analog-Umwandlungsschaltung zum Bereitstellen eines Ausgangsstroms in Abhängigkeit von dem Digitalsignal und dem Steuersignal konfiguriert ist.
Schaltung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Digital-Analog-Umwandlungsschaltung eine Mehrzahl von Stromzellen umfasst, wobei jede der Stromzellen in Abhängigkeit von dem Steuersignal programmierbar ist.
Schaltung nach Anspruch 13, wobei jede der Stromzellen mindestens einen mit dem ersten Digitaleingang gekoppelten Schalter zum Schalten des Stroms basierend auf einer Bitdarstellung des am ersten Digitaleingang empfangenen Digitalsignals umfaßt.
Schaltung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei mindestens eine der Mehrzahl von Stromzellen in einer Gegentaktstruktur implementiert ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, weiterhin umfassend eine Steuerung zum Bereitstellen des Steuersignals für den zweiten Eingang der Digital-Analog-Umwandlungsschaltung, wobei die Steuerung weiterhin zum Einstellen einer Verstärkung eines Digitalfilters auf dem Echounterdrückungspfad betreibbar ist.
Schaltung nach Anspruch 16, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um das Steuersignal basierend auf der durch die Steuerung eingestellten Verstärkung des Digitalfilters zu erzeugen.
Echounterdrückungsschaltung umfassend: ein Digitalfilter; eine Steuerung zum Einstellen einer ersten Digitalverstärkung des Digitalfilters; eine erste Schaltungsanordnung zum Umwandeln von durch das Digitalfilter bereitgestellten Digitalinformationen in ein Analogsignal; eine zweite Schaltungsanordnung zum Einstellen einer zweiten Analogverstärkung zum Kompensieren der Digitalverstärkung; wobei die zweite Schaltungsanordnung in der ersten Schaltungsanordnung integriert ist.
Echounterdrückungsschaltung nach Anspruch 18, wobei die zweite Schaltungsanordnung in der ersten Schaltungsanordnung bereitgestellte programmierbare Stromzellen umfasst.