DE112004001455B4 - Verfahren und System zum Löschen von Übersprechen - Google Patents
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Abstract
Description
- QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
- Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen
US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/494,072 - Die vorliegende Anmeldung steht in Beziehung zur nichtprovisorischen
US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,477 - GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kommunikation, und spezieller die Verbesserung der Signalwiedergabetreue in einem Kommunikationssystem durch Kompensieren von Übersprechstörungen, die zwischen zwei oder mehr Kommunikationskanälen auftreten, und bei hohen Datenkommunikationsraten weit verbreitet sind.
- HINTERGRUND
- Eine erhöhte Inanspruchnahme von Kommunikationsdiensten führt zum Erfordernis erhöhter Datenübertragungskapazitäten oder Bandbreite in Kommunikationssystemen. Ein Effekt, der als Übersprechen bezeichnet wird, tritt häufig in diesen Kommunikationssystemen auf, und kann die Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung beeinträchtigen, und daher die Kommunikationsbandbreite auf einen unerwünscht niedrigen Pegel einschränken.
- Übersprechen stellt einen Zustand dar, der in Kommunikationssystemen auftritt, bei welchen ein Signal in einem Kommunikationskanal durch Störungen (oder Durchschlagen) von einem anderen Signal gestört wird, das über einen anderen Kanal übertragen wird. Die Störung kann infolge vieler verschiedener Effekte auftreten. So dient beispielsweise in elektrischen Systemen wie Leiterplatten, elektrischen Verbindern, und paarweise verdrillten Kabelbündeln jeder elektrische Weg als ein Kanal. Bei hohen Kommunikationsgeschwindigkeiten verhalten sich diese leitfähigen Wege wie Antennen, die elektromagnetische Energie sowohl abstrahlen als auch empfangen. Die von einem Kanal abgestrahlte Energie, der hier als der „Agressorkanal“ bezeichnet wird, wird unerwünscht in einen anderen Kanal eingekoppelt oder von diesem empfangen, der hier als der „Opferkanal“ bezeichnet wird. Diese unerwünschte Übertragung von Signalenergie, bekannt als „Übersprechen“, kann die Integrität von Daten auf dem empfangenen Kanal beeinträchtigen. Übersprechen tritt typischerweise in beiden Richtungen auf, so dass ein einzelner Kanal sowohl Energie an einen oder mehrere andere Kanäle abstrahlen kann, als auch Energie von einem oder mehreren Kanälen empfangen kann.
- Übersprechen stellt sich als signifikante Sperre in Bezug auf die Erhöhung von Durchsatzraten von Kommunikationssystemen heraus. Wenn es nicht speziell angegangen wird, tritt Übersprechen häufig als Rauschen auf. Insbesondere beeinträchtigt Übersprechen die Signalqualität durch Erhöhung der Unsicherheit des empfangenen Signalwerts, wodurch verlässliche Kommunikationsvorgänge schwieriger werden, also Datenfehler mit erhöhter Wahrscheinlichkeit auftreten. Anders ausgedrückt, wird Übersprechen typischerweise problematischer bei erhöhten Datenraten. Nicht nur verringert Übersprechen die Signalintegrität, sondern nimmt darüber hinaus das Ausmaß von Übersprechen häufig entsprechend der Bandbreite des Agressorsignals zu, wodurch Kommunikationsvorgänge mit höherer Datenrate schwieriger werden. Dies ist besonders der Fall in elektrischen Systemen, welche binäre Signale oder Signale mit mehreren Pegeln einsetzen, da die leitfähigen Wege, über welche derartige Signale fließen, Energie wirksamer bei den hohen Frequenzen abstrahlen und empfangen, die den Pegelübergängen in diesen Signalen zugeordnet sind. Anders ausgedrückt, besteht jedes Signal in einem binären oder Mehrfachpegel-Kommunikationssignal aus Hochfrequenzsignalkomponenten, die empfindlicher für eine Beeinträchtigung infolge von Übersprechen sind, verglichen mit Komponenten mit niedrigeren Frequenzen.
- Die Einschränkung infolge von Übersprechen, um Datendurchgangsraten zu erhöhen, wird weiterhin durch die Neigung des Hochfrequenzinhalts des Opfersignals gebildet, über lange Signalübertragungsweglängen abgeschwächt zu werden (also Schaltungsspuren, die eine Länge von einigen Zoll bei Datenraten von mehreren Gigabit pro Sekunde aufweisen). Hochfrequenzkomponenten eines Kommunikationssignals empfangen daher nicht nur einen relativ hohen Pegel von Übersprechstörungen, sonder sind auch gegen Störungen empfindlich, da sie infolge von Übertragungsverlusten häufig schwach sind.
- Während diese abgeschwächten Hochfrequenzkomponenten über eine Vorgehensweise verstärkt werden können, die als Kanalausgleich bekannt ist, erhöht ein derartiger Kanalausgleich häufig Rauschen und Übersprechen als Nebenwirkung der Verstärkung der Hochfrequenzsignale, welche Daten übertragen. Das Ausmaß des Übersprechens, das in einer Kommunikationsverbindung vorhanden ist, begrenzt häufig den Pegel des Ausgleichs, der zur Wiederherstellung der Signalintegrität eingesetzt werden kann. So kann beispielsweise bei den Datenraten von mehreren Gigabit pro Sekunde, die für Rückplatinensysteme der nächsten Generation erwünscht sind, der Pegel der Übersprechenergie in einem Kommunikationskanal den Pegel der Opfersignalenergie bei den hohen Frequenzen überschreiten, die bei derartiger Hochgeschwindigkeitskommunikation vorhanden sind. In diesem Zustand kann äußere oder Streusignalenergie die Energie der gewünschten, Daten tragenden Signale dominieren, wodurch eine Kommunikation bei diesen Datenraten in der Praxis mit den meisten herkömmlichen Systemarchitekturen nicht durchführbar wird.
- Der hier verwendete Begriff „Rauschen“ unterscheidet sich vom Übersprechen, und bezeichnet einen vollständig statistischen Effekt. Übersprechen ist im Gegensatz hierzu ein deterministischer, aber häufig unbekannter Parameter. Im Stand der Technik ist es bekannt, dass es theoretisch möglich ist, ein System abzuändern, um Übersprechen abzumildern. Insbesondere kann mit Definitionen: (i) der Daten, die über einen Störenden oder Agressorkanal übertragen werden; und (ii) der Signaltransformation, die beim Einkoppeln von dem Agressorkanal zu dem Opferkanal auftritt, das Übersprechen theoretisch bestimmt und gelöscht werden. Fachleute auf diesem Gebiet wissen daher, dass die Signalbeeinträchtigung infolge von Übersprechen gelöscht werden kann, wenn die Daten, die von einem Kommunikationssignal transportiert werden, das in einen Kommunikationskanal eingegeben wird, bekannt sind, und auch die Signaltransformation bekannt ist, die dem Kommunikationssignal durch Übersprechen aufgeprägt wird. Allerdings ist es mit herkömmlicher Technik schwierig, einen Pegel der Definition dieser Signaltransformation zu erzielen, der ausreichende Genauigkeit und Exaktheit aufweist, um eine praktische Implementierung eines Systems zu unterstützen, welches ausreichend Übersprechen löscht. Daher ist herkömmliche Technik, die Übersprechen angeht, im Allgemeinen für Kommunikationssysteme mit hoher Geschwindigkeit (beispielsweise mehreren Gigabit pro Sekunde) unzureichend. Daher besteht ein Bedürfnis auf diesem Gebiet, Übersprechen zu löschen, um so die Opfersignalwiedergabetreue zu verbessern, und die Grenze zu überwinden, welche Übersprechen häufig in Bezug auf die Erhöhung von Datendurchgangsraten darstellt.
- Obwohl die Physik, die zu Übersprechen führt (beispielsweise elektromagnetische Kopplung in elektrischen Systemen oder Vier-Wellenmischung in optischen Systemen) gut verstanden ist, führt dieses Verständnis allein nicht zu direkten und einfachen Verfahren für die Übersprech-Übertragungsfunktion. Ein üblicher Grund für herkömmliche Schwierigkeiten beim Modellieren besteht darin, dass die relativen Geometrien der Opfer- und Agressor-Signalwege stark die Übertragungsfunktion des Übersprecheffekts beeinflussen, und diese Wege stark gefaltet sein können. Anders ausgedrückt, beeinträchtigt die Komplexität des Signalweges typischerweise Versuche, Übersprechen unter Verwendung herkömmlicher Modellierverfahren auf Grundlage der Untersuchung von Signalleitungen zu modellieren. Weiterhin ist es im Allgemeinen unerwünscht, eine Übersprechlöschvorrichtung für eine vorbestimmte, bestimmte Übersprechantwort auszulegen, da: (i) ein System zahlreiche verschiedene Antworten für unterschiedliche Opfer-Agressorpaare aufweisen kann (die jeweils ein spezielles Design erfordern); und (ii) unterschiedliche Systeme unterschiedliche Gruppen von Designs benötigen können. Daher besteht ein Bedürfnis auf dem Gebiet nach einem Übersprechlöschsystem und einem Verfahren mit ausreichender Flexibilität, um: (i) mit den verschiedenen Übersprechübertragungsfunktionen fertig zu werden, die sich im üblichen Betrieb eines vorgegebenen Systems ergeben können; und (ii) eine Selbstkalibrierung vorzunehmen, um einen komplexen Vorgang von Hand der Charakterisierung und Einstellung für jedes Opfer-Agressorpaar zu vermeiden.
- Obwohl das allgemeine Konzept des Löschens von Übersprechen im Stand der Technik bekannt ist, ist das herkömmliche Übersprech-Löschen typischerweise nicht bei Hochgeschwindigkeitsumgebungen einsetzbar, beispielsweise bei Kanälen, die Raten von mehreren Gigabaud unterstützen. Herkömmliches Übersprechlöschen wird typischerweise in einer vollständig digitalen Umgebung implementiert, in welcher die zugänglichen Agressor-Datensignale und empfangenen Opfer-Signale digitalisiert werden, und ein Mikroprozessor die Löschvorgänge implementiert. Die Analog-Digitalwandler und Mikroprozessoren, die zum Implementieren dieser digitalen Übersprechlöschung in einer Hochgeschwindigkeitsumgebung benötigt werden, sind normalerweise übermäßig kompliziert, was zu einem nicht akzeptierbaren Energieverbrauch und zu nicht akzeptierbaren Produktkosten führt.
- Um diese repräsentativen Nachteile im Stand der Technik anzugehen, ist die Fähigkeit erforderlich, eine Übersprechlöschung durchzuführen, die mit Hochgeschwindigkeitsumgebungen verträglich ist, jedoch mit niedrigem Energieverbrauch und vernünftigen Herstellungskosten. Weiterhin ist die Fähigkeit erforderlich, dass Übersprechlöschvorrichtungen automatisch kalibriert oder konfiguriert werden können. Derartige Fähigkeiten würden höhere Datenraten ermöglichen, und die Bandbreite bei verschiedenen Kommunikationsanwendungen verbessern.
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US 5,384,851 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei dem eine Vorverarbeitung von linken und rechten stereophonen Kanalsignalen stattfindet, bevor sie rechten und linken Lautsprechern zugeführt werden. -
US 6,160,790 A beschreibt eine Übersprech-Löschvorrichtung, die zwischen Sende- und Empfangskommunikationskanälen eingefügt ist und eingerichtet ist, ein Löschsignal zu erzeugen, das mit einem Empfangssignal derart kombiniert wird, dass Übersprechen in dem Empfangssignal eliminiert wird. Zudem wird das so erzeugte bessere Signal zu der Übersprech-Löschvorrichtung zurückgeführt. -
EP 1 571 883 A1 beschreibt eine Audiosignal-Verarbeitungseinheit zum Reduzieren von Übersprechen zwischen Kanälen mittels Filter. - Die
WO 99 / 31 866 A1 - Die
US 2001/0016021 A1 - Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kompensation von Übersprechen, das in einen ersten Kommunikationskanal von einem zweiten Kommunikationskanal eingekoppelt wird, zu ermöglichen.
- Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
- Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung unterstützt das Kompensieren von Signalstörungen, beispielsweise Übersprechen, die zwischen zwei oder mehreren Kommunikationskanälen auftreten. Das Kompensieren von Übersprechen kann die Signalqualität verbessern, und die Kommunikationsbandbreite oder die Informationsübertragungsfähigkeit erhöhen.
- Ein Kommunikationssignal, das in einem Kommunikationskanal übertragen wird, kann ein unerwünschtes Signal, beispielsweise Übersprechen, in einen anderen Kommunikationskanal einkoppeln, und Kommunikationssignale stören, die auf diesem Kanal übertragen werden. Zusätzlich dazu, dass er zwischen zwei Kanälen auftritt, kann dieser Übersprecheffekt zwischen mehreren Kommunikationskanälen einkoppeln, wobei jeder Kanal Übersprechen bei zwei oder mehr Kanälen hervorruft, und Übersprechen von zwei oder mehr Kanälen empfängt. Ein Kanal kann ein Medium sein, beispielsweise ein elektrischer Leiter oder eine Lichtleitfaser, das einen Signalweg zur Verfügung stellt. Eine einzelne Lichtleitfaser oder eine einzelne Stromleitung kann ein Übertragungsmedium für zwei oder mehr Kanäle zur Verfügung stellen, die jeweils digitale oder analoge Information übertragen. Alternativ kann jeder Kanal ein spezielles Übertragungsmedium aufweisen. So kann beispielsweise eine Leiterplatte mehrere Leiter in Form von Schaltungsspuren aufweisen, wobei jede Spur einen speziellen Kommunikationskanal zur Verfügung stellt.
- Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Übersprechlöschvorrichtung ein Übersprechlöschsignal in einen Kanal eingeben, der Übersprechstörungen empfängt, um das empfangene Übersprechen zu löschen oder auf andere Art und Weise zu kompensieren. Das Übersprechlöschsignal kann von einem Signal abgeleitet oder erzeugt werden, das sich in einem anderen Kanal ausbreitet, welcher das Übersprechen erzeugt. Die Übersprechlöschvorrichtung kann zwischen dem Kanal, der das Übersprechen erzeugt, und dem Kanal, der das Übersprechen empfängt, gekoppelt sein. Bei dieser Anordnung kann die Übersprechlöschvorrichtung einen Anteil des Signals abtasten oder empfangen, welches das Übersprechen hervorruft, und kann das Übersprechlöschsignal zum Anlegen bei dem Kanal ausbilden, welcher das unerwünschte Übersprechen empfängt. Anders ausgedrückt, kann die Übersprechlöschvorrichtung den Kanal anzapfen, der das Übersprechen hervorruft, ein Übersprechlöschsignal erzeugen, und das Übersprechlöschsignal an den Kanal anlegen, welcher Übersprechstörungen empfängt, um eine Löschung oder Korrektur des Übersprechens zu erreichen.
- Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Übersprechlöschvorrichtung das Übersprechlöschsignal über ein Modell des Übersprecheffekts erzeugen. Das Modell kann das Übersprechlöschsignal in Form eines Signals erzeugen, welches das Übersprechsignal abschätzt, approximiert, emuliert, oder diesem gleicht. Das Übersprechlöschsignal kann eine Signalform oder Form aufweisen, die zum tatsächlichen Übersprechsignal passt. Eine Einstellung oder Anpassung, die das Modell anpasst, beispielsweise eine Gruppe von Modellparametern, kann Eigenschaften dieser Signalform festlegen.
- Das Übersprechlöschsignal kann mit dem tatsächlichen Übersprechsignal synchronisiert werden. Das Timing des Übersprechlöschsignals kann daher so angepasst werden, dass es zum Timing des tatsächlichen Übersprechsignals passt. Eine Timingverzögerung oder ein anderer Timingparameter kann das relative Timing oder die zeitliche Entsprechung zwischen dem Übersprechlöschsignal und dem tatsächlichen Übersprechsignal festlegen.
- Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Übersprechlöschvorrichtung Modellier- und Timinganpassungen implementieren, so dass Übersprechlöschsignal eng an das tatsächliche Übersprechen angepasst ist, wodurch eine wirksame Übersprechlöschung erzielt wird. Eine Steuerung der Übersprechlöschvorrichtung kann das Ausgangssignal der Übersprechlöschvorrichtung überwachen und untersuchen. Eine Steuerung kann daher das Signal mit gelöschtem Übersprechen bearbeiten, welches ein verbessertes Kommunikationssignal darstellt, das infolge des Anwendens des Übersprechlöschsignals bei dem Kanal auftritt, bei welchem Übersprechstörungen vorhanden sind. Die Steuerung kann die Modellparameter und die Timingverzögerung einzeln oder gemeinsam variieren, um jegliches restliches Übersprechen zu minimieren, das nach der Übersprechlöschung verbleibt. Die Anpassung des Betriebs der Übersprechlöschvorrichtung kann schwankende Bedingungen und Änderungen des Übersprecheffekts kompensieren.
- Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Übersprechlöschvorrichtung eine Kalibrier- oder Einstellungsprozedur durchgeführt werden, die von innen oder außen eingeleitet wird. Die Übersprechlöschvorrichtung oder eine andere Vorrichtung, welche die Kalibrierprozedur durchführt, kann die Übertragung eines bekannten oder vorher festgelegten Testsignals auf einem Kommunikationskanal einleiten. Ein Testsignal kann auf dem Kanal übertragen werden, der Übersprechen hervorruft, oder auf dem Kanal, der Übersprechstörungen empfängt. Weiterhin kann ein Testsignal auf einem Kanal übertragen werden, der Übersprechen erzeugt, während ein unterschiedliches Testsignal auf einem Kanal übertragen wird, der die empfangenen Übersprechstörungen empfängt. So kann beispielsweise ein randomisiertes Kommunikationssignal sich auf dem Kanal ausbreiten, der Übersprechen erzeugt, während der ein Übersprechen empfangende Kanal ein Signal mit gleichmäßiger Spannung oder gleichmäßigen Strom aufweisen kann, welches im Wesentlichen keine Datenübertragung repräsentiert. Die Übersprechlöschvorrichtung kann diese bekannten Bedingungen dazu nutzen, das Timing und die Form eines Übersprechlöschsignals festzulegen, welches in der Auswirkung Übersprechstörungen kompensiert. Anders ausgedrückt, kann die Übersprechlöschvorrichtung ihr Modell des Übersprecheffekts auf der Grundlage festlegen oder verfeinern, dass das Übersprechlöschgerät mit Testsignalen betrieben wird, die auf den Übersprechen erzeugenden und das Übersprechen empfangenden Kommunikationskanälen übertragen werden.
- Die in dieser Zusammenfassung gegebene Diskussion zum Korrigieren von Übersprechen dient nur zum Zwecke der Erläuterung. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung können aus einer Untersuchung der folgenden, detaillierten Beschreibung der geschilderten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und Patentansprüche noch deutlicher werden.
- Figurenliste
-
-
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Kommunikationssystems, das zwei Leiterplatten aufweist, die über eine Rückwandplatine kommunizieren, und Übersprechen hervorrufen. -
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechmodells für das in1 gezeigte System. -
3 ist ein Diagramm einer Übersprechantwort für einen Verbinder zwischen einer Rückwandplatine und einer Leiterplatte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
4 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechlöschsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
5 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechlöschsystems, das Funktionsblöcke einer Übersprechlöschvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. -
6 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Filters mit Verzögerungsleitungsanzapfungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
7 ist Funktionsblockdiagramm eines Übersprechmodellfilters einer Übersprechlöschvorrichtung mit einstellbarer Verzögerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
8 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechmodellfilters einer Übersprechlöschvorrichtung mit einem Hochpassfilter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
9 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Steuermoduls einer Übersprechlöschvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. -
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Löschen von Übersprechen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. -
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Kalibrieren einer Übersprechlöschvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. -
12A und12B zeigen jeweils Versuchsdaten eines Kommunikationssystems vor und nach dem Implementieren der Übersprechlöschung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Die vorliegende Erfindung unterstützt das Löschen von Übersprechen in einem oder mehreren Kommunikationswegen in einem Kommunikationssystem, beispielsweise eines Hochgeschwindigkeits-Digitaldaten-Kommunikationssystem. Ein flexibles und anpassbares Modell des Übersprecheffekts kann ein Löschsignal ausgeben, welches exakt eine Übersprechstörung wiedergibt. Das Einkoppeln dieses Löschsignals auf einen Signalweg, bei dem Übersprechen vorhanden ist, kann ein derartiges Übersprechen löschen, und daher die Beeinträchtigung ausschalten, welche Übersprechen auf die Bandbreite ausüben kann.
- Nunmehr wird im Einzelnen eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die in den
1-12B vorhanden sind, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren bezeichnen. - In
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Kommunikationssystems100 dargestellt, welches zwei Leiterplatten101a ,101b aufweist, die über Rückwandplatinensignalwege120 ,130 kommunizieren, bei denen Übersprechen150 ,151 auftritt. Spezieller erläutert1 das Auftreten eines Übersprechens150 bei einer Rückwandplatine, und ein Übersprechen151 bei einem Verbinder bei dem beispielhaften Fall eines Rückwandplatinenkommunikationssystems100 . - Eine Leiterplatte
101a ,101b ist ein Modul, typischerweise eine Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung, das in einen Chassisschlitz gleitet und daraus hinaus gleitet, und Kommunikationseigenschaften zur Verfügung stellt, die mit einem zugehörigen Kommunikationskanal in Verbindung stehen. Eine Rückwandplatine103 stellt eine Gruppe von Signalwegen dar, beispielsweise Schaltungsspuren, an der Rückseite eines derartigen Chassis, welche Signale zwischen jeder installierten Leiterplatte101a ,101b und einer anderen Kommunikationsvorrichtung übertragen, beispielsweise einer anderen Leiterplatte101a ,101b , oder einem Datenverarbeitungsbauteil in einem in einem Gestell angebrachten digitalen Kommunikationssystem. - Jede Leiterplatte
101a ,101b in dem in1 dargestellten System100 sendet und empfängt mehrere Datenkanäle, beispielsweise die beiden Datenkanäle120 ,130 . Bei einem beispielhaften Kanal130 : (i) beginnt ein Sender (Tx )104a auf einer Leiterplatte101a ; (ii) wird von der Leiterplatte101a über einen Verbinder102a zur Rückwandplatine103 gesendet; (iii) setzt sich dieses über die Rückwandplatine103 zu einem anderen Verbinder102b und der Leiterplatte101b fort; und (iv) erfolgt ein Empfang durch einen Empfänger (Rx )105b .1 zeigt zwei derartige Kanäle, die als „Opfer“ oder „Vict “ bezeichnet sind (von dem Opfersender104a zum Opferempfänger105b) , und als „Agressor“ oder „Agg“ (von dem Agressorsender104b zum Agressorempfänger105a) . - Wenn die Signalwege
120 ,130 in enger Nähe zueinander angeordnet sind, strahlt Signalenergie von dem Agressorkanal120 aus, und gelangt in den Opferkanal130 . Bereiche der Rückwandplatine103 und der Verbinder102a ,102b , in welchen ein erster Signalweg nahe an einem zweiten Signalweg angeordnet ist, führen daher dazu, dass ein Anteil der Signalenergie, die sich in dem ersten Signalweg ausbreitet, in den zweiten Signalweg einkoppeln kann, und Signale beeinträchtigen oder beschädigen kann, die sich in diesem zweiten Signalweg ausbreiten. Diese Übersprechkopplung150 kann auf der Leiterplatte101a ,101b auftreten, im Verbinder102a ,102b , auf der Rückwandplatine103 , oder bei jeder Kombination dieser Einrichtungen, zum Beispiel. - Obwohl dies in
1 nicht dargestellt ist, kann ein Übersprechen auch in der entgegengesetzten Richtung auftreten. Im Einzelnen strahlt der „Opferkanal“130 häufig Energie ab, welche den „Agressorkanal“120 beeinträchtigt. Daher tritt Übersprechen häufig in beiden Richtungen auf, wobei nicht nur eine Übertragung von einem ersten Signalweg auf einen zweiten Signalweg stattfindet, sondern auch von dem zweiten Signalweg zum ersten Signalweg. Weiterhin kann bei Systemen, die drei oder mehr Signalwege aufweisen, die in enger Nähe zueinander angeordnet sind (nicht gezeigt), ein Übersprechen zwischen den drei oder mehr Signalwegen auftreten. Daher kann ein einziges Signal nicht nur Übersprechen bei zwei oder mehr Signalen hervorrufen, sondern auch Übersprechstörungen von zwei oder mehr Signalen empfangen. - Ähnlich wie bei dem Fall mehrerer physikalischer Wege, der in
1 dargestellt ist, und voranstehend geschildert ist, kann auch ein Übersprechen auftreten, wenn sich der Agressor- und der Opferkanal auf einem einzigen Übertragungsmedium ausbreiten (beispielsweise einem einzigen Kabel oder einer einzigen Spur). Bei diesem Szenarium kann jeder Kanal einem speziellen Signalband entsprechen (beispielsweise einem Frequenzband in einem Frequenzunterteilungsmultiplexsystem, einem Spektralband wie bei einem optischen Wellenlängenunterteilungsmultiplexsystem, oder einem Zeitfenster in einem Zeitunterteilungsmultiplexsystem). Anders ausgedrückt, können zwei Kommunikationskanäle, von denen einer Übersprechen erzeugt, und der andere Übersprechen empfängt, zusammen in einem Kommunikationsmedium wie einem optischen Wellenleiter oder einer Leitung vorhanden sein, wobei jeder Kommunikationskanal die Übertragung eines speziellen Kommunikationssignals fördert. - Zur vereinfachten Beschreibung ist eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die darauf beruht, dass Übersprechen zwischen zwei Kanälen auftritt, jeweils auf einem getrennten physikalischen Weg, in
1 dargestellt, und wird nachstehend im Einzelnen erläutert. Bei einer anderen, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung löschen ein Verfahren und ein System das Übersprechen, das zwischen Kanälen auftritt, die zusammen in einem einzigen Kommunikationsmedium vorhanden sind. Ein Fachmann auf diesem Gebiet sollte dazu fähig sein, die vorliegende Erfindung in einer Anwendung durchzuführen und einzusetzen, bei welcher zwei oder mehr Kanäle vorhanden sind, die Übersprechen bei einem einzigen Kommunikationsmedium zeigen, durch Berücksichtigung der detaillierten Beschreibung, der Flussdiagramme, der Diagramme, und der Funktionsblockdiagramme, die in der vorliegenden Anmeldung vorhanden sind. - Nunmehr wird auf
2 Bezug genommen, wobei diese ein Funktionsblockdiagramm200 eines Übersprechmodells210 für das in1 dargestellte System100 zeigt. Spezieller erläutert2 ein Modell210 des Übersprecheffekts151 in dem Verbinder102b auf Grundlage einer einzigen, beispielhaften Übertragungsfunktion210 . - Der Agressorsender
104b gibt ein Agressorkommunikationssignalu(t) 215 auf dem Agressorkanal120 aus. Energie von diesem Agressorkommunikationssignalu(t) 215 koppelt sich in den Opferkanal130 mittels Übersprechen151 in dem Verbinder102b ein. Das Agressorkommunikationssignalu(t) 215 besteht aus mehreren Frequenzen. Da Übersprechen151 einen Frequenz abhängigen Effekt darstellt, koppeln sich die Frequenzen des Agressorkommunikationssignalsu(t) 215 in den Opferkanal mit unterschiedlichem Wirkungsgrad ein. Das FrequenzmodellH(f) 210 des Übersprecheffekts151 drückt das Ausmaß aus, mit welchem sich jede dieser Frequenzkomponenten in dem Opferkanal130 in Form eines Signalsn(t) 230 einkoppelt. Dieses Übersprechsignaln(t) 230 vereinigt sich mit dem ungeänderten Kommunikationssignalx(t) 214 , das sich auf dem Opferkanal130 von dem Opfersender104 aus ausbreitet. Der Opferkanal130 überträgt das sich ergebende, vereinigte Signaly(t) 260 an den Opferempfänger105b . - Die Übersprechübertragungsfunktion
210 kann durch die FrequenzantwortH(f) 210 (oder deren äquivalente Impulsantworth(t) im Zeitbereich) charakterisiert werden. Wie in2 gezeigt, überträgt die AntwortH(f) 210 die Information, welche das Agressordatensignalu(t) 215 in dem Verbinderabschnitt auf seinem Weg empfängt, von dem Agressorsender104b auf den Opferempfänger105b . Die genauen Einzelheiten dieser Antwort210 ändern sich normalerweise unter bestimmten Paaren von Opfer- und Agressorkanälen. Allerdings beruht die allgemeine Eigenschaft der Antwort auf geometrischen Einschränkungen und der zugrunde liegenden Physik. So kann beispielsweise die Übersprechantwort151 eines Rückwandplatinenverbinders von physikalischen Systemparametern abhängen. Das Rückwandplatinen-Übersprechen150 kann ebenfalls durch eine Übertragungsfunktion moduliert werden, und das Übersprechen150 ,151 der Rückwandplatine und des Verbinders können selbst durch eine einzige (jedoch andere) Übertragungsfunktion wiedergegeben werden. - Eine beispielhafte, nicht-einschränkende Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Übersprechlöschvorrichtung das Übersprechen kompensiert, das auf einer Verbindung zwischen einer Leiterplatte und einer Rückwandplatine auftritt, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die
3-12B beschrieben. Die hier geschilderten Ausführungsformen sind zu dem Zweck vorgesehen, dass die Offenbarung gründlich und vollständig ist, und den Umfang der Erfindung Durchschnittsfachleuten auf diesem Gebiet offenbart. Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass die vorliegende Erfindung dazu eingesetzt werden kann, mit Übersprechen fertig zu werden, das auf einer Rückwandplatine oder in anderen Orten in einem Kommunikationssystem auftritt, und dass die vorliegende Erfindung verschiedene Arten des Übersprechens kompensieren kann. - In
3 ist ein Diagramm300 einer Übersprechantwort210 für einen Verbinder102b von einer Rückwandplatine zu einer Leiterplatte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Diagramm300 zeigt Labormessungen der Leistung in dem Übersprechsignal151 , spezieller die Leistung, die von dem Agressorkanal120 auf den Opferkanal130 in dem Verbinder102b übertragen wird, in Abhängigkeit von der Frequenz. Die Horizontalachse stellt die Frequenz dar, gemessen in Einheiten von Gigahertz (GHz). Die Vertikalachse gibt die Signalleistung in Dezibel („dB“) an, spezieller im Zehnfachen des Logarithmus auf Basis10 der quadrierten Übersprechfrequenzantwort210 . Das Diagramm300 gibt daher den Pegel der Übersprechleistung an, die von einem Kanal120 auf einen anderen Kanal130 für jede Frequenzkomponente des Agressorsignalsu(t) 215 übertragen wird. - In den Verbindern
102a ,102b ist der dominante Mechanismus für Übersprechen151 typischerweise eine kapazitive Kopplung zwischen den Stiften des Verbinders. Dieser Mechanismus wird in3 deutlich, als die Hochpasseigenschaft der Antwort des Diagramms200 . Anders ausgedrückt, zeigt das Diagramm300 einen Trend zu höheren Signalfrequenzen, oberhalb von etwa 1 GHz, die Energie über Übersprechmechanismen151 einfacher übertragen als niedrigere Frequenzen unterhalb von 1 GHz. Die linke Seite des Diagramms300 , bei weniger als etwa 1 GHz, zeigt ein abgeschwächtes Übersprechsignal, das eine Leistung von weniger als etwa -25 dB aufweist. Daher zeigt dieses Diagramm300 , dass die Frequenzkomponenten mit weniger als etwa 1 GHz eines Kommunikationssignalsu(t) 215 einen relativ geringen Anteil ihrer übertragenen Leistung auf einen Opferkanal130 über ein Verbinderübersprechen151 übertragen. Die Stärke des Übersprechens151 nimmt zwischen etwa 0,25 GHz und 1 GHz zu. Auf Grundlage dieses Diagramms300 stellt sich daher heraus, dass die Komponenten eines Opferkommunikationssignalsx(t) 214 , das Frequenzen zwischen etwa 1 GHz und 4,25 GHz aufweist, besonders empfindlich auf Übersprecheffekte151 von einem Agressorkommunikationssignalu(t) 215 mit ähnlichen Signalfrequenzen reagieren. - Weiterhin erläutern die Schwankungen des Frequenzreaktionsdiagramms
300 bei Frequenzen oberhalb von 2 GHz, dass der Übersprecheffekt151 stark durch andere Effekte mit Ausnahme einer einfachen kapazitiven Kopplung zwischen einem Paar von Stiften beeinflusst wird. Anders ausgedrückt, weicht oberhalb von 2 GHz das Diagramm300 von einer klassischen Kapazitätskopplungsantwort ab, die typischerweise asymptotisch (und monoton) mit zunehmender Frequenz zunimmt. Im Gegensatz hierzu, zeigt das dargestellte Diagramm300 ein Muster von Spitzen und Tälern bei höheren Frequenzen, beispielsweise ein lokales Minimum bei etwa 4,6 GHz. - Wie voranstehend geschildert, hängt eine adäquate Übersprechlöschung stark davon ab, dass exakt die Übersprechantwort eines Systems modelliert wird. Die Übersprechlöschleistung hängt besonders von der Modellgenauigkeit für Frequenzen ab, bei denen der Übersprecheffekt stark ist, nämlich bei Frequenzen oberhalb von etwa 1 GHz.
- Die Auswirkungen höherer Ordnungen der voranstehenden Spitzen und Täler in dem Diagramm
300 hängen stark von speziellen relativen geometrischen Beziehungen zwischen dem Opfersignalweg130 und dem Agressorsignalweg120 ab, die im Allgemeinen nicht a priori bekannt sind. Anders ausgedrückt, kann die Ableitung eines exakten und ausreichenden Übersprechmodells auf Grundlage einer geometrischen oder physikalischen Untersuchung von Kommunikationswegen problematisch sein, ohne empirische Daten oder Testmessungen in Bezug auf die tatsächlichen Auswirkungen des Übersprechens auf ein Signal. - Anders ausgedrückt erläutert das Diagramm
300 von3 , dass die höher frequenten Komponenten eines Kommunikationssignals214 ,215 besonders empfindlich auf Übersprechen151 reagieren, und dass das Modellieren der Übersprechantwort210 für diese höher frequenten Komponenten umfasst, die inhärent erratische Natur dieser Hochfrequenzantwort anzugehen. Da ein exaktes Modell der Übersprechantwort210 eines Systems die Basis für eine adäquate Übersprechlöschung zur Verfügung stellen kann, muss ein derartiges Modell exakt diese erratischen Antwortcharakteristiken höherer Ordnung wiedergeben. Während eine passive Schaltungsuntersuchung nicht einfach ein Modell mit der erforderlichen Genauigkeit ergibt, können tatsächliche Signalantworten als Grundlage zum Konstruieren eines geeigneten Modells dienen. - Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Übersprechmodell in einer Übersprechlöschvorrichtung auf Grundlage von Übersprechmessdaten wie beispielsweise der in dem Diagramm
300 dargestellten Messdaten festgelegt werden, die in3 gezeigt sind. Als Alternative zum Akquirieren derartiger Messdaten im Labor können die Daten beim Einsatz vor Ort akquiriert werden, beispielsweise durch Schalten einer Übersprechlöschvorrichtung in eine Kalibrierbetriebsart, wie dies nachstehend unter Bezugnahme auf9 und11 erläutert wird. - Wie nunmehr aus
4 hervorgeht, zeigt diese Figur ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechlöschsystems400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie voranstehend geschildert, kann die vorliegende Erfindung eine Übersprechlöschung in Hochgeschwindigkeits-Digitalkommunikationssystemen zur Verfügung stellen, beispielsweise bei dem Kommunikationssystem100 , das in den1 und2 gezeigt ist, und voranstehend erläutert wurde. Genauer gesagt, zeigt4 eine Übersprechlöschvorrichtung oder eine Übersprech-Löschungsvorrichtung („XTC“)401 , die so ausgebildet ist, dass sie Übersprechen151 löscht, das in einem Verbinder101b zwischen einer Rückwandplatine und einer Leiterplatte auftritt, wie dies voranstehend unter Bezugnahme auf die1 ,2 ,3 und4 erläutert wurde. - Digitaldaten
x(t) 214 breiten sich in dem Opferkanal130 zum Empfang durch den Opferempfänger105b aus. Der Opferkanal130 weist weiterhin das unerwünschte Übersprechsignaln(t) 230 auf, das von Digitaldatenu(t) 215 stammt, die von dem Agressorsender104b ausgegeben werden, und die nicht zum Empfang am Opferempfänger bestimmt sind. Das angestrebte Datenstromsignalx(t) 214 und das Übersprechsignaln(t) 230 bilden zusammen das zusammengesetzte Signaly(t) 260 . Die Übersprechlöschvorrichtung401 empfängt das zusammengesetzte Signaly(t) 260 , korrigiert die Übersprechstörungn(t) 230 von diesem Signal260 mittels Löschung, und gibt ein korrigiertes Signalz(t) 420 zum Empfang durch den Opferempfänger105b aus. Daher legt die Übersprech-Löschungsvorrichtung401 einen Schätzwert für das tatsächliche Übersprechen230 an die Signale260 an, die sich in dem Opferkanal130 ausbreiten, um wirksam die Übersprechsignalelemente230 zu löschen, während das gewünschte Datensignal214 im Wesentlichen in Takt bleibt. - Die Schritte, welche die Übersprech-Löschungsvorrichtung
401 durchführen, umfassen: - (i) Annehmen, als getrennte Eingangssignale
y(t) 260 (das Opfersignal, das durch Übersprechen151 beeinträchtigt ist) und eines repräsentativen Abschnitts vonu(t) 215 (des Agressorssignals, das sich auf dem Agressorkanal120 ausbreitet, und zum Vorhandensein des Übersprechsignals230 führt); - (ii) Transformieren des übertragenen Agressorssignals
u(t) 215 in Übersprechschätzwerte, welche die Signaltransformation210 emulieren, die tatsächlich in dem System200 über den Übersprecheffekt151 auftritt; - (iii) Subtrahieren des modellierten Übersprechens von dem Opfer
y(t) 260 , um dessen Komponente des Übersprechsignalsn(t) 230 zu löschen; und - (iv) Ausgabe des kompensierten Signals
z(t) 420 an den Opferempfänger105b , der ein herkömmlicher Empfänger ohne spezielle Technik zum Kompensieren von Übersprechen sein kann. -
5 erläutert ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechlöschsystems500 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt, zeigt5 eine Übersicht über die Architektur einer beispielhaften Übersprech-Löschungsvorrichtung401 , die drei Funktionselemente501 ,502 ,503 aufweist, nämlich ein Übersprechmodell501 , einen Summierungsknoten502 , und eine Steuerung503 , und einen elektronischen Steuermechanismus oder ein Steuermodul. Das Modell510 erzeugt ein Übersprechabschätzsignalw(t) 520 , während der Summierungsknoten502 diesen Übersprechschätzwert520 an den Opferkanal130 anlegt. Die Steuerung503 stellt Parameter in dem Modell501 auf Grundlage des Ausgangssignalsz(t) 420 des Summierungsknotens502 ein. - Das Modell
501 emuliert die AgressorübertragungsfunktionH(f) 210 in Form einer einstellbaren FrequenzantwortfunktionG(f) 501 . Dies bedeutet, dass das Modell501 ein künstliches Übersprechsignalw(t) 520 erzeugt, das ein Modell, eine Simulation, ein Schätzwert, oder eine Emulierung des tatsächlichen, störenden Übersprechsignalsn(t) 230 sein kann, das durch elektromagnetische Kopplung in dem Verbinder102b zwischen dem Agressorkanal120 und dem Opferkanal130 hervorgerufen wird. Die ModellfrequenzantwortG(f) 501 filtert in der Auswirkung das Agressordatensignalu(t) 215 auf solche Weise aus, dass eine Frequenz abhängige Antwort ähnlich dem Diagramm300 eingesetzt wird, der in3 dargestellt und voranstehend erläutert wurde. - Da der gleiche Agressordatenstrom
u(t) 215 sowohl die tatsächliche ÜbersprechantwortH(f) 210 und das Modell501 für die Übersprechlöschung treibt, ist im Idealfall das Ausgangssignalw(t) 520 des Modells510 gleich der Agressorsignalkomponenten(t) 230 . Daher istG(f) 501 gleichH(f) 210 im theoretischen oder Idealfall, in welchem die Umgebung rauschfrei ist, und alle Systemparameter bekannt sind, und perfekt modelliert werden. Weiterhin wäre bei diesem idealen Szenario eine Gleichheit der jeweiligen Ausgangssignalen(t) 230 undw(t) 520 vonH(f) 210 undG(f) 501 vorhanden. In einer echten Situation, bei welcher zahlreiche unbekannte Einflüsse und unbestimmte Faktoren vorhanden sind, approximiertG(f) 501 H(f) 210 mit ausreichender Genauigkeit und Exaktheit, um eine im Wesentlichen fehlerfreie Kommunikation von Hochgeschwindigkeitsdatenraten zu unterstützen. - Der Differenzknoten
502 subtrahiert das emulierte Agressorsignalw(t) 520 , oder das Emulierungssignal520 , von dem zusammengesetzten Signaly(t) 260 , wodurch Übersprechstörungen von dem empfangenen Opfersignaly(t) 260 entfernt oder verringert werden. Bei einer physikalischen Implementierung, die in einer echten Betriebsumgebung arbeitet, passt das ModellG(f) 501 nicht exakt zur echten AntwortH(f) 210 . Die Steuerung503 passt das Modell501 an, um diesen Fehler zu minimieren, der mit Ungenauigkeiten zwischen dem tatsächlichen ÜbersprecheffektH(f) 210 und dem emulierten oder modellierten ÜbersprecheffektG(f) 501 zusammenhängt. - Die Implementierung des Summierungsknotens
502 ist normalerweise für Fachleute auf diesem Gebiet einfach. Allerdings sollte spezielle Beachtung dafür aufgewendet werden, eine hohe Empfindlichkeit für die beiden Eingangssignale aufrechtzuerhalten. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die auftretenden, und daher die modellierten, Übersprechsignale230 ,520 eine kleine Amplitude aufweisen, insbesondere bei hohen Frequenzen. Während dies auf erstem blick vernachlässigbar sein kann, werden diese hohen Frequenzen häufig über Ausgleichsvorrichtungen (nicht dargestellt) verstärkt. Daher können die vernachlässigten, hochfrequenten Übersprechungen vor dem Ausgleich klein sein, jedoch nach dem Ausgleich stark signifikant sein. Der Summierungsknoten sollte so implementiert werden, dass er eine derartige Hochfrequenzantwort abfängt. - Ein Anteil des kompensierten Signals
z(t) 420 (also das Ausgangssignal des Differenzknotens502 ) wird abgezweigt und der Steuerung503 zugeführt, so dass die Steuerung503 mit im Wesentlichen demselben Signal420 versorgt wird, welches der Opferempfänger105b empfängt. Die Steuerung stellt die Parameter des Modellierfilters510 ein, charakterisiert durch die AntwortG(f) 501 , um die Güte der Anpassung zur tatsächlichen AntwortH(f) 210 anzupassen. Insbesondere nimmt die Steuerung503 als Eingangsgröße das in Bezug auf Übersprechen kompensierte Signalz(t) 402 an, und verarbeitet, überwacht, oder untersucht dieses Signal420 , um die Signalwiedergabetreue zu bestimmen. Anders ausgedrückt, bewertet die Steuerung503 die Leistung des Modells durch Untersuchung des Ausmaßes, in welchem das Ausgangssignal520 des Modells das Übersprechsignal230 gelöscht hat. Die Steuerung530 stellt darüber hinaus das Modell501 so ein, dass das Übersprechlöschen verbessert wird, und eine dynamische Antwort auf sich ändernde Bedingungen zur Verfügung gestellt wird. - Da die Ausgangsgröße der Steuerung
503 Parameter des modellierenden Filters501 enthält, kann die Steuerung die modellierte AntwortG(f) 420 anpassen. Daher kann die Steuerung503 das modellierende Filter501 beeinflussen, um die Wiedergabetreue des kompensierten Signals420 zu maximieren, also die Anpassung zwischenG(f) 420 undH(f) 210 , durch Minimieren von Übersprechen aufz(t) 420 . Anders ausgedrückt, überwacht die Steuerung503 das korrigierte, von Übersprechen befreite Signalz(t) 420 , und stellt dynamisch das ÜbersprechmodellG(f) 420 ein, um die Löschung des Übersprechens zu verbessern, und die Signalqualität zu erhöhen. Daher kann bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Übersprechlöschvorrichtung401 eine Rückkopplungsschleife aufweisen, welche das Löschen von Übersprechen anpasst, selbst korrigiert, oder selbst konfiguriert, um Modellfehler, schwankende Dynamikbedingungen und andere Effekte zu kompensieren. - Das in
5 dargestellte System kann dadurch implementiert werden, dass hauptsächlich analoge integrierte Schaltungen verwendet werden, um ein relativ geringes Ausmaß an Komplexität, Stromverbrauch, und Kosten zur Verfügung zu stellen. Bei einer Ausführungsform sind das Modell501 und der Differenzknoten502 vollständig analog ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform sind bestimmte Aspekte des Modells501 digital implementiert, um die digitalen Eigenschaften der Agressor-Datenquelle104b auszunutzen. - Die Steuerung
503 weist typischerweise sowohl Analog- als auch Digitalschaltungen auf. Infolge spezieller Aspekte der analogen Vorbearbeitung in der Steuerung503 kann diese Digitalschaltung mit niedriger Geschwindigkeit relativ zur Kommunikationsdatenrate arbeiten, und daher die Implementierung in der Praxis erleichtern. Insbesondere können die Digitalschaltungen bei Geschwindigkeit arbeiten, die Größenordnungen niedriger sind als die Kanal-Baudrate. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet eine Digitalschaltung in der Steuerung503 zumindest eine Größenordnung unterhalb der Kanal-Baudrate. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet eine Digitalschaltung in der Steuerung503 zumindest zwei Größenordnungen unterhalb der Kanal-Baudrate. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet eine Digitalschaltung in der Steuerung503 zumindest drei Größenordnungen unterhalb der Kanal-Baudrate. Weitere Einzelheiten beispielhafter Ausführungsformen der Steuerung503 und des Modells501 , die zusammen eine Lösung für das Löschen von Übersprechen mit niedrigem Energieverbrauch und geringem Kostenaufwand zur Verfügung stellen, werden nachstehend genauer erläutert. - Es wird nunmehr auf
6 Bezug genommen, die ein Funktionsblockdiagramm eines Filters600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen ist eine Vorrichtung, die ein Ausgangssignal620 aus einem Eingangssignal215 dadurch erzeugt, dass das Eingangssignal215 durch eine Gruppe von Verzögerungsstufen601a ,601b ,601c verzögert wird; die Ausgangsgröße jeder Verzögerungsstufe601a ,601b ,601c skaliert wird, typischerweise durch einen Verstärker602a ,602b ,602c ,602d ; und diese skalierten Ausgangsgrößen addiert oder auf andere Art und Weise kombiniert werden. Das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen kann ein Analogbauteil des Modells501 sein, das ein Signalv(t) 620 erzeugt, das eine Form oder Signalform aufweist, welche jene des aufgeprägten Übersprechsignalsn(t) 230 approximiert. Das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen kann daher eine beispielhafte Signalformvorrichtung sein, die über analoge Bauteile implementiert wird. - Wie voranstehend geschildert, erleichtert ein exaktes Modellieren der tatsächlichen Übersprechantwort
210 ein adäquates Ausschalten von Übersprechstörungen230 mittels Übersprechlöschung. Wäre eine Übersprechlöschvorrichtung (nicht dargestellt) beruhend auf einem nicht exakten Übersprechmodell (nicht dargestellt) ausgebildet, könnte eine derartige Vorrichtung die Signalqualität beeinträchtigen, anstatt sie zu verbessern. So könnte beispielsweise infolge eines fehlerhaften Modells ein „Korrektursignal“, welches Übersprechen löschen soll, Störungen bei einem empfangenen Opfersignal hinzufügen, wogegen das Übersprechsignal, das gelöscht werden soll, im Wesentlichen unverändert bleibt. Daher sollte ein Übersprechmodell, beispielsweise beruhend auf einem Filtermechanismus, ausreichende Flexibilität aufweisen, um das Modellieren verschiedener Übersprechübertragungsfunktionen zu unterstützen, die bei einer Anwendung auftreten können. Daher ist ein flexibles Übersprechmodell einem starren Modell vorzuziehen, das nicht leicht an verschiedene Anwendungen, Betriebsbedingungen, und Umgebungen, zum Beispiel, angepasst werden kann. - Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in
6 gezeigt, modelliert ein analoges Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (auch als Transversalfilter bekannt) mit elektrisch steuerbaren Verstärkungskoeffizienten602a ,602b ,602c ,602d die Agressor-Übersprechübertragungsfunktion210 . Dieses Filter600 kann ein gewünschtes Ausmaß an Flexibilität und Anpassbarkeit zur Verfügung stellen, welches einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen und Situationen unterstützt. Spezieller kann das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen eine Signalform erzeugen, welche die Signalform des Übersprechsignals230 approximiert, welches dem Opferkanal130 aufgeprägt wird. - Das dargestellte Filter
600 ist ein Beispiel für ein Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen mit N Verzögerungselementen601a ,601b ,601c (die jeweils eine Zeitverzögerungδ (Delta) zur Verfügung stellen), und mit entsprechenden Verstärkern602a ,602b ,602c ,602d mit variablen Koeffizienten, und zwar mit Koeffizientenαn (Alphan) für n = 0, ..., N. Die Ausgangsgrößev(t) 620 des Filters600 mit Verzögerungsanzapfungen lässt sich schreiben als - Eine Änderung der Werte der Verstärkungskoeffizienten
α0 ,α1 ,α2 , ... an (Alpha0, Alpha1, Alpha2 ... Alphan) kann eine entsprechende Änderung der Reaktion des Filters600 hervorrufen. Das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen kann die Impulsantwort des Agressors bis hinauf zu Nδ (N × Delta) modellieren, also bis zur zeitlichen Erstreckung des Filters600 . Weiterhin kann der Frequenzinhalt der Agressorantwort210 (wie in3 gezeigt, und voranstehend erläutert) bis zu einer Frequenz von f=1/(2δ) modelliert werden (die Frequenz ist gleich dem Kehrwert von zweimal Delta). Daher sollteδ (Delta) so gewählt werden, dass die höchste interessierende Signalfrequenz im Opfersignalx(t) 214 kleiner ist als f=1/(2δ) (die Frequenz ist gleich dem Kehrwert von zweimal Delta). Weiterhin sollte N so gewählt werden, dass der Hauptanteil der Agressor-Impulsantwort in einem zeitlichen Verlauf von Nδ (N Mal Delta) enthalten ist. Entsprechend sollte die Agressor-Frequenzantwort210 keine starken Schwankungen unterhalb von Frequenzen von f=1/(Nδ) zeigen (die Frequenz ist gleich dem Kehrwert von N Mal Delta). Diese Bedingungen zur Auswahl von N undδ (Delta) stehen im Gegensatz zu den Bedingungen des Agressorsignals. Es ist nicht kritisch, wenn Agressorrauschen oberhalb der festgelegten Frequenz bleibt, da ein gut ausgebildeter Empfänger leicht diese höheren Frequenzen unterdrücken kann, ohne die Opfersignalqualität zu beeinträchtigen. - Während ein Filter
600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen eine Impulsformung emulieren, abschätzen, oder nachbilden kann, die durch die Agressorantwort210 hervorgerufen wird, kann dieses Filter600 typischerweise nicht ordnungsgemäß mit einer sich stark ändernden zeitlichen Verzögerung ohne eine unhandliche Anzahl an Anzapfungen oder Verzögerungsstufen umgehen. Eine zeitliche Verzögerung hängt direkt mit der Länge des Signalwegs zusammen, der sich zwischen (i) der Schaltungsanzapfung, die einen Anteil des Agressor-Datensignalsu(t) 215 zur Übersprechlöschvorrichtung401 schickt, und (ii) dem Summierungsknoten502 in der Übersprechlöschvorrichtung401 erstreckt, wie in5 dargestellt, und voranstehend erläutert. Genauer gesagt, sollte die modellierte zeitliche Verzögerung eng die zeitliche Verzögerung des tatsächlichen Übersprechsignalsn(t) 230 approximieren, so dass das modellierte und das tatsächliche Signal230 bzw.520 ordnungsgemäß synchronisiert oder zeitlich in Bezug aufeinander geordnet sind, für eine wirksame gegenseitige Löschung. Während die Ausgangsgröße620 des Filters600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen direkt als die Ausgangsgrößew(t) 520 des Modells501 verwendet werden kann, kann eine Synchronisierung der Ausgangsgröße620 des Filters mit Verzögerungsleitungsanzapfungen mit dem Übersprechsignal230 auf dem Opferkanal130 die Übersprechlöschung verbessern, eine erhöhte Signalwiedergabetreue bei dem Opferempfänger105b zur Verfügung stellen, und die gesamte Flexibilität in Bezug auf die Modellierung verbessern. - Da die Orte der Kopplungspunkte sowohl des tatsächlichen Übersprechsignals
230 als auch seines modellierten Gegenstücks520 unter verschiedenen Opfer-Agressorpaaren signifikant unterschiedlich sein können, können ihre jeweiligen Verzögerungen schlecht definiert oder ungewiss sein. Selbst in dem relativ einfachen Fall einer dominanten Kopplung über den Verbinder102b zwischen Leiterplatte und Rückwandplatine ist die Signalweglänge auf der Leiterplatte101b häufig variabel. Daher kann die zeitliche Verzögerung schwer vorherzusagen sein, ohne spezielle Kenntnis und Untersuchung des Layouts der Leiterplatte. Um mit dieser Ungewissheit in Bezug auf die zeitliche Verzögerung fertig zu werden, kann eine einstellbare Verzögerung701 in dem Übersprechmodellierfilter501 vorgesehen sein, wie dies in7 gezeigt ist. -
7 ist nunmehr ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechmodellierfilters („XTMF“)501 einer Übersprechlöschvorrichtung401 mit einer einstellbaren Verzögerung701 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die einstellbare Verzögerung701 kann entweder vor oder hinter (wie in7 gezeigt) dem Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen vorgesehen sein. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Anordnen der einstellbaren Verzögerung701 an der Eingangsseite des analogen Filters600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, anstatt wie dargestellt an der Ausgangsseite, die Implementierung vereinfachen. Diese Vereinfachung ergibt sich aus der diskreten Eigenschaft des digitalen Signalsu(t) 215 , bei welchem die Signallinearität einfach dadurch aufrechterhalten werden kann, dass die Ausgangsgröße der Verzögerungsvorrichtung701 quantisiert oder stark begrenzt wird. Alternativ ist, wenn die einstellbare Verzögerung701 sich an das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen anschließt, gemäß der dargestellten Ausbildung, das Signalv(t) 620 analog am Eingang der einstellbaren Verzögerung701 . Die Eingabe eines Analogsignals in die einstellbare Verzögerung701 kann das Bedürfnis nach einer linearen Antwort über einen weiten Bereich von Signalwerten und Signalfrequenzen mit sich bringen, was für große Verzögerungswerte schwer erzielbar sein kann. - Während das Filter
600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen ein Korrektursignalw(t) 520 ausgibt, welches das Übersprechsignaln(t) 230 approximiert, das sich in unerwünschter Weise auf dem Opferkanal130 zusammen mit dem erwünschten Datensignalx(t) 214 ausbreitet, synchronisiert die einstellbare Verzögerung701 die Signalform des Korrektursignals520 mit der Signalform des unerwünschten Übersprechsignals230 . Daher stellt die einstellbare Verzögerung701 das Korrektursignal520 zeitlich ein, oder koordiniert dieses, so dass es zeitlich an die tatsächliche Übersprechstörung230 angepasst und hiermit synchronisiert ist. - Auf Grundlage der Funktionen des Filters
600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen und der einstellbaren Verzögerung701 gibt das Übersprech-Modellierfilter501 ein Löschsignalw(t) 520 aus, das eine Form und ein Timing aufweist, die exakt zum tatsächlichen Übersprechsignaln(t) 230 passen. Beim Einführen in oder beim Anlegen an den Opferkanal130 über den Subtraktionsknoten502 , wie in5 gezeigt, und voranstehend erläutert, negiert das Löschsignalw(t) 520 das tatsächliche Übersprechsignal230 , und erhöht hierdurch die Qualität des Kommunikationssignalsz(t) 420 , das dem Opferempfänger105b zugeführt wird. - Wie mit weiteren Einzelheiten voranstehend unter Bezugnahme auf
5 und nachstehend unter Bezugnahme auf8 erläutert, stellt die Steuerung503 das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen und die einstellbare Verzögerung701 ein, um eine Feineinstellung von deren jeweiliger Leistung durchzuführen, und die Wiedergabetreue des korrigierten Signals420 zu erhöhen, welches dem Opferempfänger105b zugeführt wird. - Es wird nunmehr Bezug auf
8 genommen, die ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprech-Modellierfilters501' einer Übersprechlöschvorrichtung800 mit einem Hochpassfilter801 gemäße einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Das Hochpassfilter801 ist typischerweise ein festes oder nicht-einstellbares Filter. Bei der Konfiguration der beispielhaften Ausführungsform, die in8 gezeigt ist, versorgt die einstellbare Verzögerung701 das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, wodurch Vorteile, wie sie voranstehend unter Bezugnahme auf7 erläutert wurden, für bestimmte Anwendungen erzielt werden. - Das Vorsehen des optionalen Hochpassfilters
801 in dem beispielhaften Übersprech-Modellierfilter501' , wie in7 gezeigt, kann die Leistung bei einigen Anwendungen oder Betriebsumgebungen verbessern. Ein Hochpassfilter801 ist eine Vorrichtung, die ein Signal empfängt, das einen Bereich von Frequenzkomponenten aufweist, Frequenzkomponenten unterhalb einer Frequenzschwelle abschwächt, und Frequenzkomponenten oberhalb der Frequenzschwelle durchlässt. - Während Filter
600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen eine flexible Modellierantwort über den Frequenzbereich210 eine große Anzahl N an Filteranzapfungen erforderlich machen, welche die Komplexität des Filters erhöhen, oder kann längeres Verzögerungsinkrementδ (Delta) erforderlich machen, welches die Hochfrequenzflexibilität verringert. Bei zahlreichen Anwendungen ist es vorzuziehen, derartige Kompromisse zu vermeiden. Wie voranstehend unter Bezugnahme auf3 erläutert, werden bei elektrischen Systemen die Niederfrequenz-Übersprecheigenschaften normalerweise durch kapazitive Kopplungseffekte dominiert, und können daher exakt durch ein Hochpassfilter modelliert werden, beispielsweise durch ein einfaches Widerstands-Kondensator-Hochpassfilter erster Ordnung („RC-Filter“). Das Einführen des Hochpassfilters801 in das Übersprech-Modellierfilter801 kann daher ein hohes Leistungsniveau zur Verfügung stellen, ohne eine aufwendige oder teure Anzahl an Anzapfungsfiltern in dem Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen zu benötigen. - Ähnlich wie bei der beispielhaften Ausführungsform des Übersprech-Modellierfilters
501 , die in7 gezeigt ist, kann die Reihenfolge des Filters600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, der einstellbaren Verzögerung701 , und des Hochpassfilters801 permutiert werden, um verschiedene Anordnungen zu unterstützen. Daher unterstützt die vorliegende Erfindung das Anordnen physikalischer Bauelemente entsprechend jedem der Funktionsblöcke701 ,600 ,801 , die in8 dargestellt sind, in jeder Parallel- oder Reihenschaltung, die eine akzeptable Leistung für einen gewünschten Anwendungszweck zur Verfügung stellt. Dennoch können bestimmte Konfigurationen oder Reihenfolgen bestimmte Vorteile oder Kompromisse für ausgewählte Anwendungssituationen zur Verfügung stellen, im Vergleich zu anderen Konfigurationen. - Bei der beispielhaften Inline-Konfiguration, die in
8 dargestellt ist, ist die einstellbare Verzögerung701 an der Eingangsseite des Filters600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen vorgesehen, und das Hochpassfilter801 an der Ausgangsseite des Filters600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen. Bei dieser Reihenfolge kann die Implementierung der einstellbaren Verzögerung701 dadurch vereinfacht werden, dass die Eigenschaft einer diskreten Amplitude sowohl ihres Eingangssignals als auch ihres Ausgangssignals ausgenutzt wird. Das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen kann ebenfalls, über digitale Verzögerungselemente, die Eingangsgröße mit diskreter Amplitude nutzen, die von der einstellbaren Verzögerung701 zur Verfügung gestellt wird. Bei seiner RC-Implementierung ist das Hochpassfilter801 eine Analogvorrichtung, die nicht davon profitiert, dass ihr ein Eingangssignal mit diskreter Amplitude zugeführt wird. Daher ist typischerweise kein Nachteil vorhanden, wenn das Hochpassfilter801 an der Ausgangsseite des Übersprech-Modellierfilters501' oder an einem anderen Ort angeordnet wird. - Wie voranstehend unter Bezugnahme auf
5 erläutert, weist das Steuermodul503 als Eingangsgröße das in Bezug auf Übersprechen kompensierte Signalz(t) 420 auf, und gibt Steuersignale820 ,830 aus, um das Übersprechantwortmodell501 anzupassen. Die Ausgangsgrößen820 ,830 des Steuermoduls an das Übersprech-Modellierfilter501 umfassen: (i) ein „Verzögerungssteuerungs“-Signal830 zum Steuern der Zeitverzögerung, die durch das einstellbare Verzögerungsbauteil701 implementiert wird; und (ii) eine Gruppe von „Filtersteuerungs“-Signalen820 zum Steuern der Verstärkungen der Verstärker802a-d mit variablem Koeffizienten in dem Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen. Daher gibt die Steuerung503 Modellierparameter an das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen aus, sowie Timing-Parameter an die einstellbare Verzögerung701 . - Diese Ausgangssteuerwerte werden auf Grundlage von Beobachtung, Verarbeitung, und/oder Untersuchung des kompensierten Signals
z(t) 420 bestimmt. Die nicht-provisorische US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 mit dem Titel „Method and System for Decoding Multilevel Signals“, eingereicht am 28. März 2002, beschreibt ein brauchbares, beispielhaftes System und Verfahren zur Beurteilung der Signalwiedergabetreue. Die gemeinsam übertragene nicht-provisorische US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,474 mit dem Titel „Adaptive Noise Filtering and Equalization for Optimal High Speed Multilevel Signal Decoding“, eingereicht am 15. Juli 2003, beschreibt ein brauchbares, beispielhaftes System und Verfahren zum Steuern von Vorrichtungsparametern des Übersprech-Modellierfilters501 . Ein oder mehrere des Übersprechmodells501 , des Filters600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, und der einstellbaren Verzögerung701 können jeweils gesteuert und/oder angepasst werden, unter Verwendung eines Verfahrens und/oder eines Systems, die in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 oder in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,477 offenbart sind. Die Einstellung der zeitlichen Verzögerung der einstellbaren Verzögerung701 kann dadurch bestimmt werden, dass die Verzögerungssteuerung als Variable behandelt wird, die durch ihren gesamten Bereich potentieller Werte geführt wird, entsprechend beispielsweise der Offenbarung dieser Patentanmeldungen. - Nunmehr wird auf
9 Bezug genommen, die ein beispielhaftes System900 zum Steuern eines Übersprechmodells501 zeigt, beispielsweise des beispielhaften Übersprech-Modellierfilters501' , das in8 gezeigt ist, oder des beispielhaften Übersprech-Modellierfilters501 , das in7 gezeigt ist, sowie die zugehörigen, einstellbaren Verzögerungen701 . Genauer gesagt, ist9 ein Funktionsblockdiagramm eines Steuermoduls900 einer Übersprechlöschvorrichtung401 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die beispielhafte Steuerung900 , die in9 dargestellt ist, erleichtert eine relativ einfache, theoretische Analyse und Implementierung, und kann in dieser Hinsicht Vorteile für bestimmte Anwendungen zur Verfügung stellen, im Vergleich zu den Steuerverfahren und Steuersystemen, die in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,477 und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 beschrieben werden, die voranstehend erläutert wurden. - Die Steuerung
900 von9 weist ein Filter901 auf, das eine FrequenzübertragungsantwortP(f) aufweist, und das vom Übersprechen befreite Signalz(t) 420 empfängt, das zum Empfang durch den Opferempfänger105b gedacht ist. Das Filter901 kann ein spektrales Gewichtungsfilter auf Grundlage dieser Frequenzübertragungsantwort sein. Der Ausgang dieses Filters901 ist an eine Leistungsdetektor- oder Signalquadrierungsvorrichtung902 angeschlossen, die eine Ausgangsgröße für ein Tiefpassfilter903 zur Verfügung stellt. Ein Tiefpassfilter903 ist eine Vorrichtung, die ein Signal empfängt, das einen Bereich von Frequenzkomponenten aufweist, Frequenzkomponenten oberhalb einer Frequenzschwelle abschwächt, und Frequenzkomponenten unterhalb der Frequenzschwelle durchlässt. - Ein Analog-Digitalwandler („ADC“) empfängt das Ausgangssignals des Tiefpassfilters, und erzeugt ein entsprechendes Digitalsignal, welches der digitalen Steuerung
905 zugeführt wird. Die digitale Steuerung905 wiederum erzeugt digitale Steuersignale sowohl für die einstellbare Verzögerung701 als auch für das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen. Jeweilige Digital-Analogwandler („DACs“)906a ,906b wandeln diese Signale in den Analogbereich zur jeweiligen Übertragung über eine Verzögerungsteuerleitung830 und eine Filtersteuerleitung820 um. Das analoge Verzögerungssteuersignal stellt die einstellbare Verzögerung701 ein, während das analoge Filtersteuersignal das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen einstellt. - Es ist nützlich, ein einfaches Betriebsbeispiel zu diskutieren, bei welchem Übersprechen einem Kanal aufgeprägt wird, der sich in dem zeitweiligen Zustand befindet, in welchem keine Daten vorhanden sind. Im Einzelnen wird ein Fall betrachtet, bei welchem der Opfersender
104a keine Daten überträgt, während der Agressorsender104b Daten mit einem weiten spektralen Inhalt oder Bereich von Signalfrequenzen sendet, beispielsweise pseudostatistische oder kodierte, pseudostatistische Daten. Hierbei ist, wobei wieder auf5 Bezug genommen wird, das Signalx(t) 214 im Wesentlichen gleich Null, währendu(t) 215 ein digitales Datensignal ist, das einen weiten analogen Spektralanteil enthält, der sich daraus ergibt, dass digitale Datenmuster statistisch variiert werden. In diesem Fall ist das Signaly(t) 260 einfach der aufgetretene Agressorn(t) 230 , und ist das Signalw(t) 520 der modellierte Agressor. Daher ist das Signalz(t) 420 tatsächlich der Modellierfehler der Löschvorrichtung. Bei der theoretischen und idealen Situation einer perfekten Löschung des Übersprechens istz(t) 420 gleich Null. - Anders ausgedrückt, führt die Übertragung einer im Wesentlichen gleichmäßigen Spannung auf dem Opferkanal
130 , während Signale mit einem weiten Frequenzbereich auf dem Agressorkanal120 übertragen werden, zu im Wesentlichen reinem Übersprechen auf dem Opferkanal130 , und istn(t) 230 gleichy(t) 260 . Wenn die Übersprech-Löschungsvorrichtung401 ein Löschsignalw(t) 520 ausgibt, welches gleich dem reinen Übersprechsignaln(t) 230 ist, weistz(t) 420 im Wesentlichen keine Signalenergie auf. Daher zeigt in diesem Zustand die Signalenergie inz(t) 420 Modellierungs- oder Verzögerungsungenauigkeiten in dem Übersprechmodellierfilter501 an. - Das Steuermodul
900 kann diesen Zustand der Übertragung eines definierten Signals auf dem Agressorkanal120 implementieren, und eine konstante Spannung oder im Wesentlichen kein Datensignal auf dem Opferkanal130 senden. Das Steuermodul900 kann dann die einstellbaren Parameter des Übersprechmodellierfilters501' einstellen, um das Signalz(t) 420 zu minimieren, das von dem Opferempfänger105b empfangen wird, wodurch ein Übersprechlöschsignalw(t) 520 zur Verfügung gestellt wird, das zum tatsächlichen Übersprechsignaln(t) 230 passt, und kann weiterhin eine modellierte ÜbersprechantwortG(f) 501 zur Verfügung stellen, die in der Auswirkung zur tatsächlichen ÜbersprechantwortH(f) 210 passt. Allgemeiner gesprochen, verursacht das Steuermodul900 das Senden definierter oder bekannter Signalmuster auf dem Agressorkanal120 , dem Opferkanal130 , oder sowohl auf dem Agressorkanal120 als auch dem Opferkanal130 , um den Übersprecheffekt151 zu charakterisieren, und die Übersprechlöschung oder eine andere Art der Übersprechkompensation zu steuern, zu optimieren, oder einzustellen. Weiterhin kann das Steuermodul900 eine Lernbetriebsart oder adaptive Betriebsart in Form einer Einstellbetriebsart oder einer sich selbst konfigurierenden Prozedur aufweisen, und kann eine automatische oder Selbstkalibrierung implementieren. - Nunmehr wird auf
9 Bezug genommen, wobei als Verallgemeinerung über das Beispiel des Aufprägens von Übersprechen bei einem keine Daten aufweisenden Kanal dieses Fehlersignalz(t) 420 spektral mit einem optionalen Filter901 gewichtet werden kann, dessen Antwort durchP(f) bezeichnet ist, um eine höhere Wichtigkeit bestimmter Frequenzen im Vergleich zu anderen zu verstärken. So kann es beispielsweise wünschenswert sein, eine Hochpassfilterung des Fehlersignalsz(t) 420 durchzuführen, um den Effekt des Ausgleichs in dem Opferempfänger105b zu emulieren. Das (möglicherweise spektral gewichtete) Fehlersignalz(t) 420 wird dann quadriert oder bezüglich der Leistung gleichgerichtet, so dass die Ausgangsgröße der Quadriervorrichtung902 die Signalleistung darstellt. Das Leistungssignal wird dann durch ein Tiefpassfilter903 (oder einen Integrator) mit einer relativ niedrigen Abschneidefrequenz geleitet, um die integrierte Leistung, also die Energie, des Fehlersignalsz(t) 420 zu erhalten. Das Signal zu diesem Zeitpunkt entspricht daher einem analogen Schätzwert der statistischen Varianz (also dem Quadrat der Standardabweichung) des Fehlersignalsz(t) 420 . - Wie Fachleute auf diesem Gebiet wissen, stellt die Fehlervarianz eine nützliche Metrik zur Beurteilung der Wiedergabetreue dar. Da die Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters
903 eine sehr niedrige Frequenz ist (typischerweise Größenordnungen unterhalb der Symbolübertragungsrate), ist das Varianzsignal nahezu konstant, nachdem die Transienteneffekte irgendwelcher Modellierfilteränderungen abklingen. Daher kann das analoge Varianzsignal mit einem einfachen Analog-Digitalwandler904 mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Auflösung abgetastet werden. Das digitalisierte Signal, das von dem Analog-Digitalwandler904 ausgegeben wird, stellt die Fehlervarianzinformation einem einfachen Mikroprozessor zur Verfügung, einer Zustandsmaschine, einer finiten Zustandsmaschine, einer digitalen Steuerung, oder einer ähnlichen Vorrichtung (hier als „digitale Steuerung“ bezeichnet)905 . Nach Aufzeichnen der Fehlervarianz für die momentane Gruppe von Antwortmodellierparametern kann die digitale Steuerung905 dann eine neue Filterkonfiguration festlegen, durch digitale Ausgabe der neuen Parameter an eine Gruppe von DACs906 , welche das entsprechende Analogsignal dem Agressor-Emulationsmodul501 zur Verfügung stellen. - Da die digitale Steuerung sowohl (i) die Parameter des Übersprechmodellierfilters
501 einstellen kann, als auch (ii) direkt die Auswirkungen der momentanen Parameter auf die Modellierfehlervarianz beobachten kann, kann die digitale Steuerung905 eine Parametergruppe auffinden, welche die Anpassung des Agressor-Antwortmodells501 an die tatsächliche Antwort210 maximiert. Da eine Trial-and-Error-Verarbeitung nicht zu kompliziert ist, können in zahlreichen Fällen sämtliche Kombinationen von Modellparametern getestet werden. Allerdings können auch andere empirische Such/Optimierungsstrategien, die Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind, alternativ eingesetzt werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Koordinatenabstiegsvorgehensweise, wie sie in der voranstehend geschildertenUS-Patentanmeldung Nr. 10/620,477 - Wie voranstehend geschildert, kann das Steuermodul
900 eine Kombination analoger und digitaler Schaltungen aufweisen, um eine in der Praxis einsetzbare Steuerimplementierung zur Verfügung zu stellen. Das Filter901 und die Leistungsdetektorvorrichtung902 geben zusammen ein Hochgeschwindigkeits-Analogsignal ein und aus. Das Tiefpassfilter903 nimmt als Eingangsgröße ein Hochgeschwindigkeits-Analogsignal an, und gibt ein Analogsignal mit niedriger Geschwindigkeit aus. Das Filter901 , die Leistungsdetektorvorrichtung902 , und das Tiefpassfilter903 führen zusammen eine Projektion eines Hochgeschwindigkeitssignals auf ein Signal mit niedriger Geschwindigkeit durch, durch Abziehen der relevanten statistischen Information von dem Hochgeschwindigkeitssignal, und deren Präsentierung in kürzerer Form. Der ADC904 empfängt dieses Analogsignal mit geringer Geschwindigkeit als Eingangsgröße, und gibt eine entsprechende digitalisierte Approximation aus. Daher empfängt die Steuerung905 dieses Digitalsignal mit niedriger Geschwindigkeit, und verarbeitet es. Da das Digitalsignal eine niedrige Geschwindigkeit aufweist, ist die zugehörige Verarbeitungsschaltung weniger kompliziert, als es erforderlich würde, wenn das Signal eine hohe Geschwindigkeit aufwiese. Die digitale Steuerung905 gibt digitale Steuersignale mit niedriger Geschwindigkeit an die Digital-Analogwandler906a ,906b aus, die wiederum Analogsignale mit geringer Geschwindigkeit ausgeben. Infolge einer einfachen Tandem-Hochgeschwindigkeits-Analogvorverarbeitung und einer digitalen Verarbeitung mit niedriger Geschwindigkeit stellt das Steuermodul900 eine Signalanalyse auf Grundlage einer leistungsfähige statistischen Charakterisierung zur Verfügung, und implementiert ein robustes Steuerverfahren mit relativ geringer Komplexität der Schaltung, was Faktoren darstellt, die ein Löschen von Übersprechen in Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen in der Praxis erleichtern können. - Während die Darstellung in
4 eine Leistungsdetektorvorrichtung902 (oder Signalquadrierungsvorrichtung) zur Erzeugung der Fehlervarianz einsetzt, kann als Alternative ein Vollwellengleichrichter (der den Absolutwert des Signals nimmt) eingesetzt werden. Für eine Implementierung auf Grundlage eines Vollwellengleichrichters entspricht nunmehr die Ausgangsgröße des Tiefpassfilters903 nicht mehr der Fehlervarianz, stellt jedoch ein gültiges Wiedergabetreuekriterium dar. Insbesondere ist sie 1-Norm des Fehlersignals420 , so dass die Wiedergabetreuemetrik immer noch geeignete mathematische Eigenschaften aufweist. Fachleute auf diesem Gebiet wissen, dass die Bestimmung der „1-Norm“ eines Signals typischerweise das Integrieren des Absolutwertes des Steuersignals umfasst. Diese Ersetzung kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein, weil: (i) das 1-Norm-Signal einen verringerten Dynamikbereich aufweisen kann (was Auflösungseinschränkungen für den Analog-Digitalwandler904 erleichtert); und (ii) Vollwellengleichrichter einfacher zu Implementieren sein können als Leistungsdetektoren. Derartige Abänderungen werden als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung angesehen. - Entsprechend kann der Leistungsdetektor
902 ebenfalls durch einen Halbwellengleichrichter oder irgendeine andere entsprechende Vorrichtung ersetzt werden, die zur Beurteilung der Signalgröße verwendet wird. Weiterhin wissen Fachleute auf diesem Gebiet, dass die Unterteilung der Übersprech-Löschungsvorrichtung401 in Funktionsblöcke, Module, und jeweilige Untermodule, wie in den5-9 gezeigt, nur als Konzept zu verstehen ist, und nicht notwendigerweise echte Grenzen für funktionelle oder physikalische Gruppierungen von Bauteilen angibt. Stattdessen erleichtert die Darstellung der beispielhaften Ausführungsformen als Darstellung auf Grundlage von Funktionsblockdiagrammen die Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Praxis können diese Module kombiniert werden, unterteilt werden, und auf andere Art und Weise auf andere Module unterteilt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. - Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Übersprechlöschsystem eine einzelne integrierte Schaltung („IC“), beispielsweise ein monolithischer IC. Sowohl eine Übersprechlöschvorrichtung, als auch ein Steuermodul, und ein Übersprechmodellierfilter kann ebenfalls als ein einziger IC ausgebildet sein. Derartige ICs können ICs in Form komplementärer Metalloxidhalbleiter („CMOS“) sein, und können beispielsweise mit einem Prozess auf Grundlage von 0,18 Mikrometer hergestellt werden.
- Ein Prozess zum Löschen von Übersprechen und ein Prozess zum Kalibrieren einer Übersprech-Löschungsvorrichtung werden nunmehr jeweils unter Bezugnahme auf
10 und11 beschrieben. Bestimmte Schritte in den hier geschilderten Prozessen müssen selbstverständlich vor anderen bei der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, um die geschilderte Funktionsweise zu erzielen. Allerdings ist die vorliegenden Erfindung nicht auf die geschilderte Reihenfolge von Schritten beschränkt, wenn eine derartige Reihenfolge oder Abfolge nicht die Funktionalität der vorliegenden Erfindung ändert. Daher wird erkannt, dass einige Schritte vor oder nach anderen Schritten oder parallel zu anderen Schritten durchgeführt werden können, ohne vom Umfang und Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. -
10 ist nunmehr ein Flussdiagramm, welches einen Prozess1000 erläutert, der als Übersprechlöschen bezeichnet ist, zum Löschen von Übersprechen151 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Schritt1010 , dem ersten Schritt im Prozess1000 , sendet der Agressorsender104b ein Agressorkommunikationssignalu(t) 215 auf dem Agressorkanal120 . Dieses Kommunikationssignal215 kann ein analoges oder digitales Signal sein, welches Daten überträgt. - Im Schritt
1015 koppelt der Übersprecheffekt151 Energie von dem Agressorkommunikationssignalu(t) 215 in den Opferkanal130 als Übersprechenn(t) 230 ein. Kopplungsmechanismus kann eine elektromagnetische Kopplung sein, wie in dem beispielhaften Fall elektrischer Datensignale, die sich auf einer Rückwandplatine103 ausbreiten, oder ein anderer optischer oder elektrischer Übersprechmechanismus. Die Energieübertragung des Übersprecheffekts151 erzeugt das Übersprechsignaln(t) 215 in dem Opferkanal130 auf eine Art und Weise, die zu einer Signalausbreitung zum Opferempfänger105b führt. - Im Schritt
1020 überträgt der Opfersender104a das Opferkommunikationssignalx(t) 214 auf dem Opferkanal130 . Das Opferkommunikationssignal214 kann entweder ein analoges oder ein digitales Signal sein. Im Schritt1025 ist das Übersprechsignaln(t) 230 gleichzeitig mit dem Opferkommunikationssignalx(t) 214 in dem Opferkanal130 vorhanden, oder mischt sich mit diesem. Das zusammengesetzte Signaly(t) 260 ergibt sich aus der Kombination dieser Signale214 ,230 . - Im Schritt
1030 akquiriert das Übersprechmodell501 eine Probe des Agressorkommunikationssignalsu(t) 215 . Anders ausgedrückt, richtet eine Anzapfung oder ein anderer Knoten einen repräsentativen Abschnitt des Agressorkommunikationssignals215 zur Übersprech-Löschungsvorrichtung401 zum Empfang und zur Verarbeitung durch das Übersprechmodell501 ein. - Im Schritt
1035 verarbeitet das Übersprechmodell501 den abgetasteten Abschnitt des Agressorkommunikationssignalsu(t) 215 über das Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen. Modellparameter, beispielsweise die Verstärkung oder Skalierkonstanten des Filters600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen stellen die Grundlage zur Erzeugung einer Signalformschätzungv(t) 620 des Übersprechsignalsn(t) 215 dar. Genauer gesagt, legen die Koeffizientenα0 ,α1 ,α2 ...αn (Alpha0, Alpha1, Alpha2 ... Alphan) der Verstärker602a ,602b ,602c ,602d mit variablen Koeffizienten in dem Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen eine Signalformv(t) 620 fest, welche das Übersprechsignal215 approximiert. - Im Schritt
1040 legt die einstellbare Verzögerung701 in dem Übersprechmodell501 eine Zeitverzögerung an die Signalformschätzungv(t) 620 an, um diese Signalform620 mit dem störenden Übersprechsignaln(t) 230 zu synchronisieren, das sich in dem Opferkanal130 ausbreitet. Im Schritt1045 legt der Summierungsknoten502 der Übersprechlöschvorrichtung401 das sich ergebende Löschsignalw(t) 520 an den Opferkanal130 an, und an das vereinigte Übersprech- und Kommunikationssignaly(t) 260 , das sich in diesem ausbreitet. Das Übersprechlöschsignalw(t) 520 löscht zumindest einen Anteil der Übersprechsignalkomponentew(t) 520 , die sich in dem Opferkanal130 ausbreitet. Die Verringerung dieser Übersprechstörung520 verbessert die Signalwiedergabetreue in dem Kommunikationssignalz(t) 420 , das von der Übersprechlöschvorrichtung410 zum Zuführen zum Opferempfänger105b ausgegeben wird. - Im Schritt
1050 verarbeitet oder untersucht die Steuerung503 das bezüglich Übersprechen kompensierte Signalz(t) 420 , um die Wirksamkeit der Übersprechlöschung zu bestimmen. Anders ausgedrückt, beurteilt die Steuerung503 die Signalwiedergabetreue, um zu bestimmen, ob die Übersprechlöschvorrichtung ein Übersprechlöschsignalw(t) 520 anlegt, welches exakt zum tatsächlichen Übersprechenn(t) 230 passt, sowohl bezüglich der Signalform als auch des Timings. - Im Schritt
1055 stellt die Steuerung503 die Modellparameter ein, speziell die Koeffizienten der Verstärker602a ,602b ,602c ,602d mit variablen Koeffizienten in dem Filter600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, um die Signalformübereinstimmung zwischen dem Übersprechlöschsignalw(t) 520 und dem tatsächlichen Übersprechsignaln(t) 230 zu optimieren. Die Steuerung503 stellt darüber hinaus die variable oder einstellbare Zeitverzögerung der einstellbaren Verzögerung701 ein, um das Übersprechlöschsignalw(t) 520 mit dem tatsächlichen Übersprechsignaln(t) 230 zu synchronisieren. Daher stellt die Steuerung503 den Betrieb der Übersprechlöschvorrichtung401 dadurch ein, dass Parametereinstellungen bei dem Übersprechmodellfilter501 implementiert werden, um die Wiedergabetreue des eigentlichen Kommunikationssignalsz(t) 420 zu erhöhen, welches dem Opferempfänger105b zugeführt wird. - Nach dem Schritt
1055 führt der Prozess1000 eine Iteration der Schritte1010 bis1055 durch. Die Übersprechlöschvorrichtung401 setzt das Löschen von Übersprechen230 und das Implementieren adaptiver Antworten an Dynamikbedingungen fort, wodurch ein weiter hoher Pegel der Kommunikationssignal-Wiedergabetreue erreicht wird. - Es wird nunmehr Bezug auf
11 genommen, die ein Flussdiagramm ist, welches den Prozess1100 erläutert, betitelt Kalibrierung der Übersprechlöschvorrichtung, zum Kalibrieren einer Übersprechlöschvorrichtung401 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Schritt1110 , dem ersten Schritt im Prozess1100 , leitet die Steuerung503 eine Kalibrierabfolge ein. Die Steuerung900 weist den Agressorsender104b an, ein Signal auszugeben, das ein bekanntes oder definiertes Testmuster aufweist, beispielsweise ein statistisches oder pseudo-statistisches Bitmuster von Daten, auf den Agressorkanal120 . Dieses Test- oder Kalibriersignal kann das Format eines Agressorkommunikationssignalsu(t) 215 aufweisen, oder kann eigenständig formatiert sein, um die ÜbersprechantwortH(f) 210 zu charakterisieren. Die Steuerung900 kann daher das Senden von Signalen steuern, die vorbestimmte Spannungsmuster aufweisen, auf dem Agressorkanal120 . - Im Schritt
1115 weist die Steuerung900 den Opfersender104b an, ein bekanntes Opfertest- oder Bezugssignal auf den Opferkanal130 auszugeben. Das Testsignal kann ein vorbestimmtes Kommunikationssignal sein, oder einfach eine konstante Spannung, die keine Daten enthält. Das Senden eines bekannten Testsignals auf dem Opferkanal130 erleichtert das Isolieren der ÜbersprechreaktionH(f) 210 von anderen Effekten, die eine Signalverzerrung auf dem Opferkanal130 hervorrufen können. Daher kann die Steuerung900 das Senden von Signalen steuern, die vorbestimmte Spannungsmuster aufweisen, auf dem Opferkanal130 . - Im Schritt
1120 koppelt Übersprechenn(t) 230 von dem bekannten Agressorsignalu(t) 215 in den Opferkanal130 ein. Wenn der Opferkanal130 eine konstante Spannung als das Opfersignalx(t) 214 aufweist, ist das zusammengesetzte Kommunikations- und Übersprechsignaly(t) 260 auf dem Opferkanal130 im Wesentlichen das Übersprechsignaln(t) 230 . - Im Schritt
1125 erzeugt die Übersprechlöschvorrichtung401 eine Schätzungw(t) 520 des Übersprechsignalsn(t) 230 zum Löschen des Übersprechens. Die Übersprechlöschvorrichtung401 erzeugt diese Schätzung520 unter Verwendung von Modell- und Verzögerungsparametern, die zu einer Übereinstimmung von Signalform und Timing zwischen dem Übersprechsignaln(t) 230 und dem Übersprechlöschsignalw(t) 520 führen. Der Übersprechkompensator401 legt die Übersprechschätzung520 an den Opferkanal130 an, und löscht zumindest einen Anteil des Übersprechens230 , das sich dort ausbreitet. Das sich ergebende, von Übersprechen befreite Signalz(t) 420 breitet sich zum Opferempfänger105b aus. - Im Schritt
1130 verarbeitet und untersucht die Steuerung503 das vom Übersprechen befreite Signalz(t) 420 , das von der Übersprechlöschvorrichtung401 ausgegeben wurde. Auf Grundlage der Untersuchung stellt die Steuerung503 die Modell- und Verzögerungsparameter so ein, dass die Energie in dem von Übersprechen befreiten Signalz(t) 420 minimiert wird. Daher variiert die Steuerung503 die Betriebsparameter der Übersprechlöschvorrichtung401 in Richtung auf Verringerung des restlichen Übersprechens. Dieser Steuervorgang passt das Übersprechkompensationssignalw(t) 520 an das tatsächliche Übersprechenn(t) 230 an, das bei dem Opferkanal130 vorhanden ist. - Im Schritt
1140 stellt die Steuerung503 den Kalibrierzyklus fertig, und stellt eine Benachrichtigung an den Agressor- und den Opfersender104a bzw.104b zur Verfügung, dass die Übersprechlöschvorrichtung401 so eingestellt ist, dass sie echte Daten verarbeitet. In Reaktion auf diese Benachrichtigung senden im Schritt1145 der Opfersender104a und der Agressorsender104b jeweils echte Daten auf ihrem jeweiligen Kanal130 bzw.120 . - Im Schritt
1150 wird Übersprechen230 von echten Daten215 , die auf dem Agressorkanal120 gesendet werden, in den Opferkanal130 eingekoppelt. Im Schritt1155 bearbeitet die Übersprechlöschvorrichtung401 eine Probe der echten Daten215 , die in den Agressorkanal120 übertragen werden, und erzeugt eine Emulierung oder Schätzung520 des Übersprechens130 unter Verwendung der Modell- und Verzögerungsparameter, die beim Kalibrieren festgelegt oder aktualisiert wurden. - Im Schritt
1160 legt die Übersprechlöschvorrichtung401 die Übersprechschätzung520 an den Opferkanal130 zum Löschen des Übersprechens an, und stellt dem Opferempfänger105 ein Signal mit hoher Wiedergabetreue zur Verfügung. Der Prozess1100 endet nach dem Schritt1160 . Die Steuerung503 kann die Kalibrierprozedur in festgelegten oder regelmäßigen Zeitabständen wiederholen, oder dann, wenn die Überwachungsfähigkeit der Steuerung ermittelt, dass die Signalwiedergabetreue beeinträchtigt ist, oder unter eine Schwelle abgesunken ist. - Nunmehr wird Bezug auf die
12A und12B genommen, welche jeweils das Testen von Daten eines Kommunikationssystems vor und nach dem Implementieren einer Übersprechlöschung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern. Diese Figuren stellen Augendiagramme1200 ,1250 von Messdaten zur Verfügung, die unter Laborbedingungen aufgenommen wurden. Wie Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt ist, stellen Augendiagramme1200 ,1250 eine Sichtanzeige der Signalqualität zur Verfügung. Das Ausmaß der Öffnung eines „Auges“1225 ,1275 in einem Augendiagramm1200 ,1250 ist mit dem Pegel der Signalqualität korreliert. Ein rauschbehaftetes, verzerrtes, oder geschlossenes Auge in einem Augendiagramm zeigt typischerweise eine Signalbeeinträchtigung an. -
12A ist ein Augendiagramm1200 , von einem binären Kommunikationssystem mit fünf Gigabit pro Sekunde, das unter Laborbedingungen arbeitet, von denen angenommen wird, dass sie Einsatzbedingungen repräsentieren. Das Opfersignal130 hat eine Amplitude von 800 Millivolt, während das Agressorsignal120 eine Amplitude von 1200 Millivolt aufweist.12A zeigt das Augendiagramm1200 des empfangenen Signals260 nach dem Ausgleich und der Begrenzung der Verstärkung, jedoch ohne Übersprechkompensation.12B zeigt das Augendiagramm1250 des empfangenen Signals420 nach dem Einsatz einer Übersprechlöschung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, woran sich ein Ausgleich und eine Begrenzung der Verstärkung anschließen. Wie bei dem Augendiagramm von12A weist das Opfersignal130 eine Amplitude von 800 Millivolt auf, während das Agressorsignal120 eine Amplitude von 1200 Millivolt aufweist. - Da der Signalweg einen Begrenzungsverstärker sowohl in dem bezüglich Übersprechen korrigierten Augendiagramm
1250 als auch dem Augendiagramm1200 ohne Übersprechkompensation enthält, stellt die Dicke der horizontalen „Augenlider“ an der Oberseite und Unterseite jedes Augendiagramms1200 ,1250 kein nützliches Maß für die Signalqualität dar. Stattdessen wird die Signalleistungsverbesserung, die durch Übersprechlöschung zur Verfügung gestellt wird, aus dem weit geöffneten Auge1275 in dem bezüglich Übersprechen korrigierten Augendiagramm1250 deutlich, relativ zu dem schmalen, rauschbehafteten Auge1225 des Augendiagramms1225 ohne Korrektur des Übersprechens. - Um die Kommunikationsleistungsverbesserung weiter zu charakterisieren, die durch Löschen des Übersprechens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wird, wurden Bitfehlerratenmessungen von diesem Testsystem unter den gleichen Testbedingungen akquiriert, vor und nach dem Löschen von Übersprechen. Ohne Übersprechlöschung wies das Kommunikationssystem einen Mittelwert von einem Bitfehler für jeweils 100000 gesendete Bits auf. Mit Übersprechlöschung wies das Kommunikationssystem einen Mittelwert von einem Bitfehler für jeweils 100000000000000 auf.
- Obwohl ein System gemäß der vorliegenden Erfindung eine Schaltung aufweisen kann, welche Übersprechen löscht, korrigiert, oder kompensiert, das einem Kommunikationssignal durch ein anderes Signal aufgeprägt wird, wissen Fachleute auf diesem Gebiet, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt ist, und dass die hier geschilderten Ausführungsformen erläuternd und nicht einschränkend sind. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass verschiedene andere Alternativen für die Ausführungsformen der Erfindung, die hier beschrieben wurden, bei der Umsetzung der Erfindung in die Praxis eingesetzt werden können. Der Umfang der Erfindung soll nur durch die nachstehenden Patentansprüche begrenzt sein.
Claims (27)
- Signalverarbeitungssystem (500) zum Kompensieren von Übersprechen, das in einen ersten Kommunikationskanal (130) von einem zweiten Kommunikationskanal (120) eingekoppelt wird, wobei vorgesehen sind: ein Übersprechmodellierungsfilter (501), das von dem zweiten Kommunikationskanal (120) ein Eingangssignal (215) empfängt und ein Übersprechschätzungssignal (520) erzeugt; ein Summierungsknoten (502), der das Übersprechschätzungssignal (520) von einem von dem ersten Kommunikationskanal (130) empfangenen Kommunikationssignal (260) abzieht, um ein bezüglich Übersprechen kompensiertes Kommunikationssignal zu erzeugen; und eine Steuerung (503), die das bezüglich Übersprechen kompensierte Kommunikationssignal untersucht um eine Wirksamkeit des Übersprechschätzungssignals zu bestimmen und den Übersprechmodellierungsfilter (501) entsprechend einstellt; wobei das Übersprechmodellierungsfilter (501) umfasst: ein Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (600), das das Eingangssignal (215) empfängt und mehrere Verzögerungsstufen (601a, 601b, 601c) aufweist, die an mehrere jeweilige Verstärker (602b, 602c, 602d) mit einstellbaren Koeffizienten angeschlossen sind, um eine Signalform zu erzeugen, die einer Signalform des Übersprechens entspricht; und eine einstellbare Verzögerung (701), die an das Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (600) angeschlossen ist, um die erzeugte Signalform mit der Signalform des Übersprechens zeitlich zu synchronisieren und das bezüglich Übersprechen kompensierte Kommunikationssignal auszugeben; und wobei die Steuerung (503) das Übersprechmodellierungsfilter (501) durch Ausgeben eines Verzögerungssteuerungssignals (830) an die einstellbare Verzögerung (701), um eine durch die einstellbare Verzögerung (701) implementierte Zeitverzögerung zu steuern, und Ausgeben einer Gruppe von Filtersteuerungssignalen (820) an das Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (600), um die Koeffizienten der jeweiligen Verstärker zu steuern, einstellt.
- Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 1 , bei welchem die einstellbare Verzögerung (701) ein Eingangssignal von dem Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (600) empfängt. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 1 , bei welchem die einstellbare Verzögerung (701) ein Eingangssignal für das Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (600) zur Verfügung stellt. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 1 , bei welchem das Übersprechmodellierungsfilter (501) weiterhin ein festes Filter (801) aufweist, das zumindest entweder an das Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (600) oder die einstellbare Verzögerung (701) angeschlossen ist, und so arbeitet, dass es Frequenzen oberhalb einer Frequenzschwelle überträgt, und Frequenzen unterhalb der Frequenzschwelle abschwächt. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 1 , bei welchem die Steuerung (503) eine digitale Steuerung aufweist. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 1 , bei welchem die Steuerung (503) weiter so arbeitet, dass sie auf dem ersten und dem zweiten Kommunikationskanal die Übertragung von Signalen steuert, welche vorbestimmte Spannungsmuster aufweisen. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 1 , bei welcher das Übersprechmodellfilter (501) weiterhin ein Hochpassfilter erster Ordnung aufweist. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 1 , bei welcher die Steuerung (503) ein analoges Tiefpassfilter aufweist, einen Analog-Digitalwandler, und eine digitale Steuerung. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 8 , bei welcher das Kommunikationssignal Daten mit einer Baudrate überträgt, und der Analog-Digitalwandler mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Baudrate arbeitet. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 8 , bei welcher das Kommunikationssignal Daten mit einer Baudrate sendet, und die digitale Steuerung mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Baudrate arbeitet. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 8 , bei welcher eine Vorrichtung, die eine Signalgröße auf Grundlage der Signalamplitude misst, eine Eingangsgröße für das analoge Tiefpassfilter zur Verfügung stellt. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 11 , bei welcher die Vorrichtung einen Leistungsdetektor aufweist. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 11 , bei welcher die Vorrichtung einen Vollwellengleichrichter aufweist. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 11 , bei welcher die Vorrichtung einen Halbwellengleichrichter aufweist. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 11 , bei welcher ein spektrales Gewichtsfilter eine Eingangsgröße zur Vorrichtung zur Verfügung stellt. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 8 , bei welcher die Steuerung (503) einen endlichen Automaten aufweist. - Signalverarbeitungssystem (500) nach
Anspruch 8 , bei welcher die Steuerung (503) einen Mikroprozessor aufweist. - Verfahren (1000) zur Verarbeitung eines ersten Kommunikationssignals, das Übersprechen von einem zweiten Kommunikationssignal aufweist, mit folgenden Schritten: Abtasten (1030) des zweiten Kommunikationssignals, um eine Probe des zweiten Kommunikationssignals zu erhalten; Verarbeiten (1035) der Probe des zweiten Kommunikationssignals zur Erzeugung eines Übersprech-Emulationssignals; Subtrahieren (1040, 1045) des Übersprech-Emulationssignals von dem ersten Kommunikationssignal, um zumindest einen Teil des Übersprechens zu löschen und Erzeugen eines bezüglich Übersprechen kompensierten Kommunikationssignals auf Grundlage des Anlegens des Übersprech-Emulationssignals; Untersuchen (1050) des bezüglich Übersprechen kompensierten Kommunikationssignals, um eine Wirksamkeit des Übersprech-Emulationssignals zu bestimmen; und Einstellen (1055) des Erzeugens des Übersprech-Emulationssignals auf Grundlage der Untersuchung; wobei: der Verarbeitungsschritt (1035) umfasst, die Probe mit einem Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen zu verarbeiten, welches eine Vielzahl von Verzögerungsstufen aufweist, die an eine Vielzahl jeweiliger Verstärker mit einstellbaren Koeffizienten angeschlossen sind, um eine Signalform zu erzeugen, die einer Signalform des Übersprechens entspricht; und der Einstellschritt (1055) umfasst, die einstellbaren Koeffizienten der jeweiligen Verstärker einzustellen und eine durch eine einstellbare Verzögerung, die mit dem Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen verbunden ist, implementierte Zeitverzögerung, einzustellen, um die erzeugte Signalform mit der Signalform des Übersprechens zeitlich zu synchronisieren.
- Verfahren (1000) nach
Anspruch 18 , bei welchem das Untersuchen (1050) des bezüglich Übersprechen kompensierten Kommunikationssignals umfasst, eine Überwachung nach restlichem Übersprechen in dem bezüglich Übersprechen kompensierten Kommunikationssignal durchzuführen; und das Einstellen (1055) des Übersprech-Emulationssignals umfasst, das restliche Übersprechen zu verringern. - Verfahren nach
Anspruch 18 , mit folgenden anfänglichen Schritten: Senden (1110) eines Testsignals über einen zweiten Kommunikationskanal, der mit dem zweiten Kommunikationssignal verbunden ist; Einkoppeln (1120) eines Anteils des Testsignals von dem zweiten Kommunikationskanal in einen ersten Kommunikationskanal, der mit dem ersten Kommunikationssignal verbunden ist, über einen Übersprecheffekt; Einstellen (1135) der einstellbaren Koeffizienten und der Zeitverzögerung auf Grundlage der Verarbeitung des Anteils des Testsignals, der in den zweiten Kommunikationskanal über den Übersprecheffekt eingekoppelt wurde, - Verfahren nach
Anspruch 20 , bei welchem der Schritt des Sendens (1110) des Testsignals über den zweiten Kommunikationskanal weiterhin umfasst, Daten auf dem zweiten Kommunikationskanal zu senden und eine im Wesentlichen gleichmäßige Spannung auf dem ersten Kommunikationskanal vorzusehen (1115). - Schaltung zum Korrigieren von Übersprechen, das von einem ersten Kommunikationskanal (120) in einen zweiten Kommunikationskanal (130) eingekoppelt wird, wobei vorgesehen sind: ein Modellfilter (501), das an den ersten Kommunikationskanal angeschlossen ist, und so arbeitet, dass eine Schätzung (520) des Übersprechens erzeugt wird, wobei vorgesehen sind: ein Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (600), das mehrere Verzögerungsstufen (601a, 601b, 601c) aufweist, die an mehrere jeweilige Verstärker (602b, 602c, 602d) mit einstellbaren Koeffizienten angeschlossen sind, um eine Signalform zu erzeugen, die einer Signalform des Übersprechens entspricht, und eine einstellbare Verzögerung (701), die an das Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (600) angeschlossen ist, um die erzeugte Signalform mit der Signalform des Übersprechens zeitlich zu synchronisieren und ein bezüglich Übersprechen kompensierte Kommunikationssignal auszugeben; und eine Untersuchungsschaltung (503), welches ein bezüglich Übersprechen korrigiertes Signal (420) untersuchen kann und das Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (600) und die einstellbare Verzögerung (701) durch Einstellen der einstellbaren Koeffizienten der jeweiligen Verstärker und Einstellen einer durch die einstellbare Verzögerung implementierten Zeitverzögerung zum Synchronisieren der erzeugten Signalform mit der Signalform des Übersprechens entsprechend einstellen kann.
- Schaltung nach
Anspruch 22 , bei welchem die einstellbare Verzögerung (701) eine Eingabe von dem Analogfilter (600) empfängt. - Schaltung nach
Anspruch 22 , bei welchem die einstellbare Verzögerung (701) eine Eingangsgröße für das Analogfilter (600) zur Verfügung stellt. - Schaltung nach
Anspruch 22 , bei welchem das Modellfilter (501) weiterhin ein festes Filter (801) aufweist, das zumindest entweder an das Analogfilter (600) oder die einstellbare Verzögerung (701) angeschlossen ist, und Frequenzen oberhalb einer Frequenzschwelle übertragen kann, und Frequenzen unterhalb der Frequenzschwelle abschwächen kann. - Schaltung nach
Anspruch 22 , bei welchem die Untersuchungsschaltung (503) eine digitale Steuerung aufweist. - Schaltung nach
Anspruch 22 , bei welchem die Untersuchungsschaltung (503) weiterhin so arbeitet, dass sie auf dem ersten und dem zweiten Kommunikationskanal das Senden von Signalen steuert, welche vorbestimmte Spannungsmuster aufweisen.
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