JP2004080764A

JP2004080764A - 混成集積回路を有する送受信機

Info

Publication number: JP2004080764A
Application number: JP2003203601A
Authority: JP
Inventors: Thomas Ferianz; トーマス　フェリアンツ
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2023-07-30
Also published as: JP4294404B2; TW200402951A; GB2392360A; US20040053579A1; GB0316508D0; US7486788B2; CN1484387A; DE10234725B4; DE10234725A1; CN100386967C; FR2843253A1; TWI227076B; FR2843253B1; GB2392360B

Abstract

【課題】特定の線路インピーダンス（Ｚ_ＬＩＮＥ）を備えた信号回線を介して送信し得る送信及び受信信号用の送受信機を提供する。
【解決手段】送受信機は、信号回線を介して、送信信号を駆動するための回線ドライバ（６）と、送信信号によって生じるエコー信号に対する信号抑制用のアナログエコー消去フィルタ（１５）と、を有し、回線ドライバ（６）は、合成出力インピーダンス（Ｒ_ＳＹＮ）を有し、また、アナログエコー消去フィルタ（１５）を接続するための下流混成回路（１１）を有する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、混成集積回路を有する送受信機又は送受信回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来技術に基づく送受信回路又は送受信機を示す。
この送受信回路には、送信信号を回線信号ドライバＬＴに送る送信信号源が含まれる。回線ドライバは、差動設計であり、受信した送信信号を増幅する。回線ドライバの出力側は、抵抗器を介して、送受信信号を伝送するための送信信号回線に接続されている。信号回線は、特定の線路インピーダンスを有する。
【０００３】
送受信回路には、信号回線を介して受信した信号のフィルタ処理を行なう受信フィルタが含まれる。回線ドライバＬＴと抵抗器Ｒとの間に接続されるエコー消去フィルタすなわち平衡フィルタは、送信信号が、Ｚ_ＬＩＮＥと受信フィルタの結果として、減算器の入力部に至るまでに遭遇する周波数応答をシミュレートするために用いられる。エコー消去フィルタは、回線ドライバＬＴによって増幅された送信信号のフィルタ処理を行なう。エコー消去フィルタでフィルタ処理された送信信号は、減算器によって、受信フィルタからの出力信号から減算され、こうして、受信フィルタからの出力信号に含まれる送信信号が補正される。次に、減算器の出力は、所望の受信信号を提供するが、この受信信号は、送受信機内の受信信号処理回路に供給され、更に信号処理される。
【０００４】
ブロードバンド通信システムにおいて、特にｘＤＳＬシステムにおいて用いられる送受信回路すなわち送受信機は、電力損失に関する多大な要求を満足する必要がある。
【０００５】
独国特許Ｎｏ．１００４５７２１には、低供給電圧のみを必要とし、電力損失が小さい差動回線ドライバ回路が記載されている。この特許に記載された差動回線ドライバ回路は、第１及び第２入力信号を印加するための２つの入力接続部を有する。また、差動回線ドライバ回路には、２つの演算増幅器が含まれる。第１演算増幅器の非反転入力部は、回線ドライバ回路の第１入力接続部に接続され、第１演算増幅器の信号出力部は、帰還抵抗器を介して、第１演算増幅器の反転入力部に接続されている。第２演算増幅器の非反転入力部は、回線ドライバ回路の第２入力接続部に接続されている。第２演算増幅器の信号出力部は、更に他の帰還抵抗器を介して、第２演算増幅器の反転入力部に接続されている。設定抵抗器を用いて利得を設定するが、この設定抵抗器は、これら２つの演算増幅器の反転入力部間に接続されている。更に、第１演算増幅器の信号出力部と回線ドライバ回路の出力接続部との間に接続された第１整合抵抗器が設けられている。第２整合抵抗器が、第２演算増幅器の信号出力部と回線ドライバ回路の第２出力接続部との間に設けられている。
【０００６】
ＤＥ１００４５７２１の差動回線ドライバ回路は、第１及び第２正帰還抵抗器を有する。
第１正帰還抵抗器は、回線ドライバ回路の第１出力接続部と第２演算増幅器の反転入力部との間に接続されている。第２正帰還抵抗器は、回線ドライバ回路の第２出力接続部と第１演算増幅器の反転入力部との間に接続されている。従来の差動回線ドライバ回路の場合、ＤＥ１００４５７２１に記載されたように、回線ドライバ回路の出力インピーダンスは、信号回線のインピーダンスに整合されている。このため、出力インピーダンスは、出力インピーダンス合成係数と、これら２つの整合抵抗器におけるインピーダンスの和との積によって求められる。
【０００７】
【特許文献１】
ＤＥ　１００　５０　３３６　Ｃ１
【特許文献２】
ＤＥ　１００　４９　３３１　Ｃ１
【特許文献３】
ＤＥ　１００　４５　７２１　Ｃ１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示した従来技術に基づく送受信機の場合、ＤＥ１００４５７２１に記載した差動回線ドライバ回路を用いることは不可能である。このことは、インピーダンス合成に回線ドライバＬＴを用いる場合、エコー消去フィルタは、回線ドライバの受信信号非依存出力部に直接接続することが、もはやできないためである。合成出力インピーダンスを有する回線ドライバＬＴは、受信信号非依存出力部を物理的に有さない。回線ドライバＬＴの非線形性が、もはや減算器で補正されないため、エコー消去フィルタを回線ドライバＬＴの信号入力部に接続することも同様に不可能である。このために、回線ドライバは、アナログエコー消去フィルタすなわち平衡フィルタのエコー抑制に関して、即ち、大きさが２０デシベルと３０デシベルとの間のオーダにおけるエコー抑制に関して、より線形の設計が必要である。このことによって、不都合なことに、回線ドライバＬＴの休止電流が大きくなり、また、従って、電力損失が大きくなる。また、合成部分（Ｒ_ＳＹＮ）と終端インピーダンスの物理的部分（Ｒ）との間にエコー消去フィルタを接続することが不可能である。この場合、受信信号の大部分が、減算器によって抑制される。
【０００９】
従って、従来、上述した欠点のために、エコー消去フィルタを含むブロードバンド通信システムでは、合成回線ドライバＬＴ、即ち、合成出力インピーダンスを有する回線ドライバが用いられなかった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、合成出力インピーダンスを有する差動設計の回線ドライバにより、電力損失が小さいエコー消去フィルタを備えた送受信機を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特許請求項１に記載した特徴を有する送受信機によって、この目的を達成する。
【００１２】
本発明は、信号回線を介して送信し得る送信及び受信信号用の送受信機を提供する。送受信機には、信号回線を介して、送信信号を駆動するための回線ドライバと、送信信号によって生じるエコー信号に対する信号抑制用のアナログエコー消去フィルタとが備えられている。回線ドライバは、合成出力インピーダンスを有し、また、アナログエコー消去フィルタを信号送信回線に接続するための混成回路が設けられている。
【００１３】
本発明の送受信機には、混成回路が設けられており、この混成回路によって、合成出力インピーダンスを有するラインドライバを用いる場合でも、アナログエコー消去フィルタへの接続が可能である。
【００１４】
本発明による送受信機の１つの好適な実施形態において、アナログエコー消去フィルタは、プログラム可能である。
本発明による送受信機の１つの特に好適な実施形態において、エコー消去フィルタの伝達関数は、プログラム可能な極点とプログラム可能な零点を有する。
【００１５】
ラインドライバは、好適には、差動設計である。
合成出力インピーダンスは、好適には実数である。
本発明の送受信機に用いられる混成回路は、好適には、ラインドライバの出力部に接続するための第１の２極接続部、信号回線に接続するための第２の２極接続部、及びエコー消去フィルタに接続するための第３の２極接続部を有する。
【００１６】
混成回路の第１接続部と混成回路の第２接続部は、好適には、これらの間に直列抵抗器を有し、直列抵抗器は、信号回線の線路インピーダンスＺ_ＬＩＮＥと直列に接続される。
【００１７】
好適には、混成回路の第１接続部及び混成回路の第２接続部は、これらの間に第１及び第２直列接続クロスカップリング抵抗器をそれぞれ有する。
エコー消去フィルタを接続するための混成回路の第３の２極接続部は、好適には、２つのそれぞれの直列接続クロスカップリング抵抗器の間から引き出される。
【００１８】
混成回路に接続された抵抗器は、好適には、実抵抗器である。
１つの好適な実施形態において、混成回路は、対称設計である。
本発明の送受信機は、好適には、信号回線を介して受信された信号のフィルタ処理を行なうためのアナログ受信フィルタを有する。
本発明による送受信機の１つの好適な実施形態において、減算回路が設けられるが、この減算回路は、エコー信号が除去された受信信号を生成するために、アナログエコー消去フィルタによってフィルタ処理された送信信号を、受信フィルタからのフィルタ処理済み出力信号から減算する。
【００１９】
本発明の送受信機は、好適には、ブロードバンド通信システムに用いられる。ブロードバンド通信システムは、好適には、ｘＤＳＬブロードバンド通信システムである。
【００２０】
本発明による送受信機の好適な実施形態が、本発明の基本的な特徴を説明するために、添付の図面を参照して以下に述べられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に基づく送受信機すなわち送受信回路１は、図２に示すように、特定の線路インピーダンスＺ_ＬＩＮＥを有する信号回線接続のための２つの接続部２ａ、２ｂを備えた回線インターフェイスを有する。送受信機１は、この信号回線を用いて、送信信号を送信し、受信信号を受信する。送受信機１は、送信信号源３を有し、送信信号源３の出力側は、回線４ａ、４ｂを介して、回線ドライバ６の入力接続部５ａ、５ｂに接続される。回線ドライバ６は、送信信号の信号増幅用に用いられ、好適には、差動設計である。信号増幅の場合、回線ドライバ６は、１つの好適な実施形態において、合成出力インピーダンス７ａ、７ｂを有する少なくとも１つの演算増幅器７を含み、電力損失を最小限にする。回線ドライバ６は、回線９ａ、９ｂを介して、混成回路１１の第１の２極接続部１０の接続端子１０ａ、１０ｂに接続される出力信号端子８ａ、８ｂを有する。混成回路１１は、合計３つの２極接続部１０ａ及び１０ｂ、１２ａ及び１２ｂ、１４ａ及び１４ｂを有する。第１の２極接続部は、回線ドライバ６の出力部への接続に用いられる。接続端子１２ａ、１２ｂを有する第２の２極接続部１２は、混成回路１１を送受信機１の回線インターフェイス２ａ、２ｂに接続するために用いられる。このために、接続端子１２ａ、１２ｂは、信号回線１３ａ、１３ｂを介して、回線インターフェイス２の接続端子２ａ、２ｂに接続される。混成回路１１は、アナログエコー消去フィルタすなわちＢ−フィルタ１５を接続するための接続端子１４ａ、１４ｂを有する第３の２極接続部１４を有する。エコー消去フィルタ１５は、回線１６ａ、１６ｂを介して、混成回路１１の接続端子１４ａ、１４ｂに接続される。エコー消去フィルタ１５は、送信信号がもたらすエコー信号に対する信号抑制のために設けられたアナログフィルタである。
【００２２】
アナログエコー消去フィルタ１５は、好適には、プログラム可能である。この場合、エコー消去フィルタ１５は、複素線路インピーダンスＺ_ＬＩＮＥに整合し得る。エコー消去フィルタ１５すなわちＢ−フィルタ１５の１つの好適な実施形態において、このフィルタには、能動段及び受動回路部分が含まれる。エコー消去フィルタ１５は、好適には、極点と零点を備えた伝達関数を有する。エコー消去フィルタ１５は、送受信機１によって送信される送信信号をシミュレートし、回線１７を介して、このシミュレートされた送信信号を減算回路１９の第１入力部１８に送信する。この場合、エコー消去フィルタ１５は、送信信号がＺ_ＬＩＮ _Ｅ及び受信フィルタの結果として減算器の入力部に至るまでに遭遇する周波数応答をシミュレートする。減算回路１９は、回線２１を介して受信フィルタ２２の出力部に接続された更に他の入力２０を有する。アナログ受信フィルタ２２の入力側は、回線２３ａ、２３ｂを介して、送受信機１の回線インターフェイス２ａ、２ｂに接続される。受信フィルタ２２は、回線インターフェイス２ａ、２ｂに存在する信号の中から受信信号のフィルタ処理を行なう。受信信号とその重畳送信信号が、受信フィルタ２２の出力側から減算回路１９の第２入力部２０に送信される。減算回路１９は、エコー消去フィルタによってフィルタ処理された送信信号を、重畳送信信号を有する受信信号から減算し、こうして、重畳信号に含まれる送信信号が補正される。減算回路１９の出力側は、更に他の信号処理のために、回線２４を介して、その純粋な受信信号を、送受信機に含まれる受信信号処理回路２５に送信する。
【００２３】
混成回路１１は、アナログエコー消去フィルタ１５を信号送信回線に接続するために設けられる。回線ドライバ回路６は、送信信号源３によって送信される送信信号を増幅し、それを非線形処理する。非線形処理された送信信号を回線ドライバ６の出力部において回線ドライバ６から得るために、混成回路１１は、特別な設計仕様を有する。混成回路１１は、第１の２極接続部１０ａ、１０ｂと第２の２極接続部１２ａ、１２ｂとの間に縦方向に接続された直列抵抗器Ｒ１、Ｒ１’を有する。直列抵抗器Ｒ１、Ｒ１’は、好適には、回線ドライバ６の整合抵抗器によって形成されるが、整合抵抗器は、インピーダンス合成用に設けられる。更に、混成回路１１には、第１及び第２クロスカップリング抵抗器Ｒ２、Ｒ３、Ｒ２’、Ｒ３’が含まれる。この場合、図２から分かるように、２つのそれぞれのクロスカップリング抵抗器Ｒ２、Ｒ３’及びＲ３、Ｒ２’は、直列に接続されている。混成回路１１の第３の２極接続部１４は、回線２６ａ、２６ｂを介して、直列接続クロスカップリング抵抗器Ｒ２’、Ｒ３とＲ２、Ｒ３’との間から引き出される。混成回路１１は、対称設計である。即ち、Ｒ１＝Ｒ１’、Ｒ２＝Ｒ２’、Ｒ３＝Ｒ３’である。
【００２４】
回線ドライバ回路６の合成出力インピーダンス７ａ、７ｂ及び抵抗器Ｒ１、Ｒ１’は、送受信機１用の終端インピーダンスとして用いられる。混成回路１１は、第３の２極接続部１４ａ、１４ｂにおいて回線ドライバ６によって増幅された送信信号を出力する。このことは、回線インターフェイス２ａ、２ｂにおいて、混成回路１１の出力１４ａ、１４ｂに着信する受信信号を完全に除去することによって達成される。
【００２５】
回線インターフェイス２ａ、２ｂにおいて送受信機１によって受信される信号は、抵抗器によって生じた電圧分配によって、回線インターフェイス２ａ、２ｂでの振幅と比較すると、回線ドライバ６の出力部では、Ｆ＝Ｒ_ＳＹＮ／（Ｒ_ＳＹＮ＋Ｒ１）倍小さい。受信信号が、混成回路１１の出力接続部１４ａ、１４ｂにおいて如何なる動作も誘発しないように、抵抗器Ｒ２は、抵抗器Ｒ３の抵抗よりもＦ倍小さくなるように選択される。この設計の場合、直列抵抗器Ｒ１、Ｒ１’の抵抗値が、クロスカップリング抵抗器Ｒ２、Ｒ２’及びＲ３、Ｒ３’の抵抗値よりも大幅に小さい、例えば、約二百分の一よりも小さいという制約条件が当てはまる。
【００２６】
混成回路１１の１つの特に好適な実施形態の場合、後者は、対称設計であり、Ｒ１＝Ｒ１’、Ｒ２＝Ｒ２’、Ｒ３＝Ｒ３’である。
更に、Ｒ１、Ｒ１’が、Ｒ２、Ｒ２’、Ｒ３、Ｒ３’よりも小さいという補足条件下において、抵抗値は、次の関係、即ち、Ｒ２＝Ｒ３・Ｒ_ＳＹＮ／（Ｒ１＋Ｒ_ＳＹＮ）を満足する。
【００２７】
混成回路１１が、前述の条件に基づき設計される場合、第３接続部１４ａ、１４ｂにおける混成回路からの出力信号は、受信信号成分から完全に取り除かれる。このことは、線路インピーダンスＺ_ＬＩＮＥのあらゆるインピーダンス値に対しても当てはまる。従って、Ｂ−フィルタ１５には、回線ドライバ６から、非線形処理された増幅送信信号が、排他的に供給される。Ｂ−フィルタすなわちエコー消去フィルタ１５は、そこから送信信号を生成するが、この送信信号は、受信信号経路の周波数応答からシミュレートされ、また、減算器１９に供給される。混成回路１１によって、Ｂ−フィルタ１５すなわちエコー消去フィルタ１５を、合成出力インピーダンスを有する回線ドライバ６に対してさえ設けることが可能である。合成出力インピーダンスにより、送受信機１内の回線ドライバ６からの電力損失は小さい。
【００２８】
【発明の効果】
このように、本発明の送受信機１は、低電力損失と、また、同時に高エコー信号抑制とによって特徴付けられる。従って、送受信機１は、ブロードバンド通信システム、特に、ｘＤＳＬ通信システムでの用途に、極めて適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に基づく送受信機を示す図。
【図２】本発明の送受信機の好適な実施形態を示す図。
【符号の説明】
１・・・送受信機、２・・・回線インターフェイス、３・・・送信信号源、４・・・回線、５・・・回線ドライバ入力部、６・・・回線ドライバ回路、７・・・演算増幅器、７ａ、７ｂ・・・合成出力インピーダンス、８・・・回線ドライバ出力部、９ａ、９ｂ・・・回線、１０ａ、１０ｂ・・・混成回路接続部、１１・・・混成回路、１２ａ、１２ｂ・・・混成回路第２接続部、１３ａ、１３ｂ・・・回線、１４ａ、１４ｂ・・・混成回路第３接続部、１５・・・エコー消去フィルタ、１６ａ、１６ｂ・・・回線、１７・・・回線、１８・・・減算器入力部、１９・・・減算器、２０・・・減算器入力部、２１・・・回線、２２・・・受信フィルタ、２３ａ、２３ｂ・・・回線、２４・・・信号回線、２５・・・受信信号処理回路、２６ａ、２６ｂ・・・回線。

Claims

特定の線路インピーダンス（Ｚ_ＬＩＮＥ）を備えた信号回線を介して送信し得る送信及び受信信号用の送受信機において、
ａ）信号回線を介して、送信信号を駆動するための回線ドライバ（６）と、
ｂ）送信信号によって生じるエコー信号に対する信号抑制用のアナログエコー消去フィルタ（１５）と、を有する送受信機であって、
回線ドライバ（６）は、合成出力インピーダンス（Ｒ_ＳＹＮ）を有し、また、アナログエコー消去フィルタ（１５）を接続するための下流混成回路（１１）を有することを特徴とする送受信機。
請求項１に記載の送受信機であって、
アナログエコー消去フィルタ（１５）は、プログラム可能であることを特徴とする送受信機。
請求項２に記載の送受信機であって、
エコー消去フィルタ（１５）の伝達関数は、プログラム可能な極点とプログラム可能な零点を有することを特徴とする送受信機。
請求項１に記載の送受信機であって、
回線ドライバ（６）は、差動設計であることを特徴とする送受信機。
請求項１に記載の送受信機であって、
回線ドライバ（６）の合成出力インピーダンス（Ｒ_ＳＹＮ）は、実数であることを特徴とする送受信機。
請求項１に記載の送受信機であって、混成回路（１１）は、回線ドライバ（６）の出力部に隣接する第１の２極接続部（１０ａ、１０ｂ）と、
信号回線に接続するための第２の２極接続部（１２ａ、１２ｂ）と、
アナログエコー消去フィルタ（１５）に接続するための第３の２極接続部（１４ａ、１４ｂ）と、を有することを特徴とする送受信機。
請求項６に記載の送受信機であって、
混成回路（１１）の第１接続部（１０ａ、１０ｂ）及び混成回路（１１）の第２接続部（１２ａ、１２ｂ）は、これらの間に直列抵抗器（Ｒ１、Ｒ１’）を有し、直列抵抗器（Ｒ１、Ｒ１’）は、信号回線の線路インピーダンス（Ｚ_ＬＩＮＥ）と直列に接続されていることを特徴とする送受信機。
請求項６に記載の送受信機であって、
混成回路（１１）の第１接続部（１０ａ、１０ｂ）及び混成回路の第２接続部（１２ａ、１２ｂ）は、これらの間に第１及び第２直列接続クロスカップリング抵抗器（Ｒ２、Ｒ２’、Ｒ３、Ｒ３’）をそれぞれ有することを特徴とする送受信機。
請求項６に記載の送受信機であって、
エコー消去フィルタ（１５）を接続するための混成回路（１１）の第３の２極接続部（１４ａ、１４ｂ）は、直列接続クロスカップリング抵抗器（Ｒ２、Ｒ３’、Ｒ２’、Ｒ３）間から引き出されることを特徴とする送受信機。
請求項６に記載の送受信機であって、
混成回路（１１）に接続された抵抗器の抵抗値は、Ｒ１が、直列抵抗器の抵抗値、Ｒ２が、第１クロスカップリング抵抗器の抵抗値、Ｒ３が、第２クロスカップリング抵抗器の抵抗値、Ｒ_ＳＹＮが、回線ドライバ（６）の合成出力インピーダンスである場合、Ｒ２＝Ｒ３・Ｒ_ＳＹＮ／（Ｒ１＋Ｒ_ＳＹＮ）の式を満足することを特徴とする送受信機。
請求項６に記載の送受信機であって、
混成回路（１１）に接続された抵抗器（Ｒ１、Ｒ１’、Ｒ２、Ｒ２’、Ｒ３、Ｒ３’）は、実抵抗器であることを特徴とする送受信機。
請求項６に記載の送受信機であって、
混成回路（１１）は、対称設計であることを特徴とする送受信機。
請求項１に記載の送受信機であって、
受信フィルタ（２２）が、信号回線を介して受信された信号のフィルタ処理を行なうために設けられていることを特徴とする送受信機。
請求項１に記載の送受信機であって、
エコー信号が除去された受信信号を生成するために、エコー消去フィルタ（１５）によってシミュレートされた送信信号を、受信フィルタ（２２）からのフィルタ処理済み出力信号から減算する減算回路（１９）が設けられていることを特徴とする送受信機。
請求項１に記載の送受信機の使用方法であって、ブロードバンド通信システム用、特にｘＤＳＬブロードバンド通信システム用に用いられる送受信機の使用方法。