JP4213374B2 - 増幅装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブロードバンド信号のための増幅装置（ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非同期または非対称データ（デジタル）加入者ループ（ＡＤＳＬ）、または高速データ加入者ループ（ＶＤＳＬ）などのブロードバンド通信システムには、受信機を使用することが知られている。知られている受信機のいくつかには、エコーを減少させるための適応性のあるメカニズムが提供されており、そのようなメカニズムは、例えば、伝統的なハイブリッドの平衡で調整可能な平衡インピーダンスで、それについては、通信の選択分野についてのＩＥＥＥジャーナル（ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＮ ＳＥＬＥＣＴＥＤ ＡＲＥＡＳ ＩＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ）、Ｖｏｌ．９ Ｎｏ．６、１９９１年８月号、ＷＡＬＴＥＲ Ｙ．ＣＨＥＮ、ＪＡＭＥＳ Ｌ．ＤＩＸＯＮ、ＤＡＶＩＤ Ｌ．ＷＡＲＩＮＧらによる「Ｈｉｇｈ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ Ｅｃｈｏ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ：高ビットレートディジタル加入者線のエコーキャンセリング」に開示されている。前記変成器は高価で柔軟性に乏しいものである。
【０００３】
他の例は、インピーダンスの１つが調整できる単純なホイートストーンブリッジハイブリッドであり、それについては、ＩＳＳＣＣ９９／セッション１４／文献ｔｐ１４．４（Ｓｅｓｓｉｏｎ １４／ｐａｐｅｒ ｔｐ１４．４）、ＭＩＣＨＡＥＬ ＭＯＹＡＬ、ＭＡＲＴＩＮ ＧＲＯＥＰＬ、ＴＨＯＭＡＳ ＢＬＯＮによる「多重ビットレートＤＳＬのための２５ｋｆｔ ７６８ｋｂ／ｓ ＣＭＯＳ送受信機（Ａ ２５ ｋｆｔ ７６８ｋｂ／ｓ ＣＭＯＳ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｂｉｔ−Ｒａｔｅ ＤＳＬ）」によって開示されている。
【０００４】
従来の技術では、適応性のあるエコーキャンセルが、アクティブな後部終端器と組合せられることは決してなかった（ＥＰ−Ａ−０．９０１．２２１）。このことは、電力効率を減少させてしまう。
【０００５】
さらに、ホイートストーンブリッジの「マッチングパス」を使用すると、高インピーダンスのときにはノイズが多く、低インピーダンスのときには電力を消耗する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の増幅装置は、変成器を用いずにノイズを効率的に低減することを可能にするものである。本発明の増幅装置の他の利点は、本発明の本装置の好ましい実施形態を説明するときに開示することになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のブロードバンド信号を送信および受信するための増幅装置は、
受信した信号と送信した信号の組合せ、受信した信号と送信した信号の信号関数、およびこれらの組合せから構成されるグループから選択された受信ハイブリッド信号を通過させるように構成された抵抗性受信ハイブリッド手段と、
実質上送信した信号またはその一部、またはその関数に対応する送信ハイブリッド信号を通過させるように構成された抵抗性送信ハイブリッド手段と、
送信ハイブリッド信号を、受信ハイブリッド手段を通過する送信した信号に対応した受信ハイブリッド信号の一部またはその関数と実質上符号が逆転したものに対応するかまたは実質上等しい増幅された送信ハイブリッド信号に変換するため、および／または受信ハイブリッド信号を、増幅された受信ハイブリッド信号に変換し、その部分が、送信ハイブリッド信号またはその関数の符号が逆転したものに対応するかまたは実質上等しい送信した信号の関数である調整可能な利得手段と、
増幅された送信ハイブリッド信号を、受信ハイブリッド信号、増幅された受信ハイブリッド信号および／またはそれらの関数から構成されるグループから選択された信号に加え、かつ／またはその信号から引くように、ならびに／または増幅された受信ハイブリッド信号を、送信ハイブリッド信号、増幅された送信ハイブリッド信号および／またはそれらの関数から構成されるグループから選択された信号に加え、かつ／またはその信号から引くように構成された信号処理手段であって、それによって、前記処理が、送信した信号またはその関数と実質上無関係である信号を生成するように構成された信号処理手段とを含んでいる。
【０００８】
調整可能な利得手段が、送信ハイブリッド信号を、受信ハイブリッド手段を通過する送信した信号に対応した受信ハイブリッド信号の一部または送信した信号の関数と実質上符号が逆転したもの、または実質上等しい増幅された送信ハイブリッド信号に変換するように構成され、一方、信号処理手段は、増幅された送信ハイブリッド信号を、受信ハイブリッド信号に加え、かつ／またはその信号から引くように構成され、それによって、前記処理が、送信した信号またはその関数と実質上無関係である信号を生成するように構成されていることは利点となる。
【０００９】
抵抗性送信ハイブリッド手段は、増幅された送信ハイブリッド信号が受信ハイブリッド手段を通過する送信した信号の部分と実質上符号が逆転したものであるように前記利得を調整するように構成されていることが好ましい。前記場合では、信号処理手段が、受信ハイブリッド手段により通過した信号と、前記送信ハイブリッド手段の増幅された送信ハイブリッド信号をともに加えるように構成されていることは利点となる。次いで、信号処理手段が差動インバータ増幅器であることが好ましい。
【００１０】
一利点となる実施形態の詳細によると、抵抗性受信ハイブリッド手段が、第１信号関数および第２信号関数を受信するように構成された４つの抵抗器を含んでおり、各信号関数は受信信号と送信信号との線形組合せを含んでおり、前記抵抗器は、第１信号関数と第２信号関数との間の差の関数である受信ハイブリッド信号を転送するように構成されている。
【００１１】
一利点となる実施形態のさらに他の詳細によると、抵抗性送信ハイブリッド手段は、第１信号関数および第２信号関数を受信するように構成された４つの調整可能な抵抗器を含んでおり、各信号関数は、受信信号と送信信号との線形組合せを含んでおり、前記抵抗器は、第１信号との線形組合せと第２関数の線形組合せとの間の差の送信ハイブリッド信号関数を転送するように構成され、それによって前記線形組合せの１つまたは前記組合せが受信信号の関数ではないように構成されている。
【００１２】
本発明の増幅装置が、自動利得制御手段、および／またはそれぞれ受信信号と送信信号との線形組合せを含んでいる少なくとも２つの組合せを合成するためのラインドライバ手段を含んでいることは利点となる。
【００１３】
本発明は、さらにＡＳＤＬ、ＶＳＤＬなどのブロードバンド通信システムにおける本発明の増幅装置の使用にも関するものである。
【００１４】
本発明の詳細および特徴は、本発明の増幅装置の好ましい実施形態の説明のための添付図面に対して、参照が行われている以下の説明から明らかになろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の好ましい増幅装置の概略図である。
【００１６】
前記増幅装置は、２つの信号（Ｖｒｅｃまたは受信されたＶすなわち有用な信号、Ｖｔｍｔまたは送信されたＶすなわちスプリアスノイズ信号）からなる２つの線形的に独立した組合せを処理するように構成されている。ＶｒｅｃおよびＶｔｍｔの２つの独立した組合せは、例えばここで以下に開示しているようにＩＳ１およびＩＳ２である。
【００１７】
ＩＳ１＝（ａ＋ｄａ）Ｖｔｍｔ＋ｂ Ｖｒｅｃ
ＩＳ２＝（ｃ＋ｄｃ）Ｖｔｍｔ＋ｄ Ｖｒｅｃ
ｄａおよびｄｃは、不整合による許容値である。
【００１８】
増幅装置は、
［ｃ ＩＳ１−ａ ＩＳ２］すなわち［（ｃ．ｄａ−ａ．ｄｃ）．Ｖｔｍｔ＋（ｃ．ｂ−ａ．ｄ）．Ｖｒｅｃ］に対応する受信ハイブリッド信号を通過させるように構成された抵抗性受信ハイブリッド手段（受動回路を含んでいる）と、
［ｄ．ＩＳ１−ｂ．ＩＳ２］すなわち［（ｄ．（ａ＋ｄａ）−ｂ．（ｃ＋ｄｃ））．Ｖｔｍｔ］に対応する送信ハイブリッド信号を通過させるように構成された抵抗性送信ハイブリッド手段（受動回路を含んでいる）と、
送信ハイブリッド信号［（ｄ．（ａ＋ｄａ）−ｂ．（ｃ＋ｄｃ））．Ｖｔｍｔ］を、（ｃ．ｄａ−ａ．ｄｃ）．Ｖｔｍｔに対応する受信ハイブリッド信号の一部と実質上等しい増幅された送信ハイブリッド信号に変換するように構成され、利得が［（ｃ．ｄａ−ａ．ｄｃ）／（ｄ．（ａ＋ｄａ）−ｂ．（ｃ＋ｄｃ））］に等しい調整可能な利得手段と、
増幅された送信ハイブリッド信号を、受信ハイブリッド信号、増幅された受信ハイブリッド信号および／またはその関数に加えるか、またはそれらから引くように構成された信号処理手段であって、それによって前記処理が、送信された信号Ｖｔｍｔとは無関係の信号［（ｃ．ｂ−ａ．ｄ）．Ｖｒｅｃ］を生成するように構成されている信号処理手段とを含んでいる。
【００１９】
示している実施形態では、増幅されたハイブリッド送信信号は、符号が逆転され（−１を掛けることで）、符号が逆転した、増幅された送信ハイブリッド信号および受信ハイブリッド信号が、自動利得制御（ＡＧＣ）を使用してともに加えられる。ＡＧＣの出力では、信号はＶｒｅｃの関数のみであり、場合によってはＶｒｅｃに等しい可能性がある。
【００２０】
図２は、本発明の増幅装置の電気的概略図である。
【００２１】
前記図では、参照が以下の通り行われている。
【００２２】
Ｚｉｎ：入力インピーダンス
Ｒｈ：回線終端インピーダンス
Ｒ１、Ｒ１／（１−α）：送信ハイブリッドの調整可能な抵抗器
Ｒ、（１＋α）．Ｒ：受信ハイブリッドの抵抗器
Ｒｇ：調整可能な利得抵抗
Ｖａｄｄ＋／Ｖａｄｄ−：送信ハイブリッド信号の符号制御（保持／逆転）
Ｒｄ、Ｒｄ（１−α）、Ｒｆ：終端インピーダンスＲｈの一部１−αを合成するためのラインドライバの抵抗器
α．Ｒｈ／２：抵抗器
Ｎｅｔ：図１の下部に開示されたネットの略号
Ｖｏｕｔ：信号出力
ＶｒｅｃおよびＶｔｍｔは、ネットのノード２−２’にわたり存在する信号である。
【００２３】
Ｖｔｍｔは図２に図示されている送受信機により生成され、Ｖｒｅｃは回線の他の側の送受信機によって生成される。
【００２４】
入力インピーダンスＺｉｎが回線終端Ｒｈとマッチしない場合、Ｖｔｍｔに関連した電流が受信ハイブリッドによってＲｇに挿入されることになる。この電流は、Ｒ１およびスイッチを調整して、送信ハイブリッドを介して符号が逆転した電流を挿入することによってキャンセルされる。
【００２５】
増幅器は、抵抗器Ｒおよび（１＋α）．Ｒを含んでいる第１受信ハイブリッドならびに調整可能な抵抗器Ｒ１を含んでいる第２送信ハイブリッドを含んでいる。ハイブリッドは並列に装着されている。
【００２６】
受信機（Ｖｏｕｔ）の出力信号は、以下のものと等しい。
【００２７】
（２α／（１＋α））．（Ｒｇ／Ｒ）．［Ｖｒｅｃ ＋ ［（（Ｚｉｎ − Ｒｈ）／（Ｚｉｎ ＋ Ｒｈ））＋（ｋ．（１＋α） Ｒ／Ｒ１）］．Ｖｔｍｔ］
結果に寄与するＶｒｅｃがあることに留意されたい。これは有用な信号である。さらに、送信された信号Ｖｔｍｔに関連する寄与もある。この寄与はエコーと呼ばれ、これは役に立たない。
【００２８】
Ｚｉｎが正確にＲｈに等しいとき、エコーはない。
【００２９】
ＺｉｎがＲｈと異なるとき、エコーがある状態を、Ｒ１およびｋ（図３に開示されるようなスイッチを使用することによって、１または−１）を調整することによってキャンセルすることができる。前記調整によって、その要因をゼロに等しくすることが可能である［（（Ｚｉｎ − Ｒｈ）／（Ｚｉｎ＋Ｒｈ） ＋ （ｋ．（１＋α） Ｒ／Ｒ１）］。
【００３０】
増幅器では、ＲおよびＲ１は、Ｒ＞＞ＲｈおよびＲ１＞＞Ｒｈのようである。
【００３１】
エコーキャンセルは、差動受信機ＤＦの入力で、送信した信号に比例した信号を挿入するように構成されたＲ１に関連した４つの抵抗器のハイブリッド構造によって実現し、それによって、受信機の出力でのエコーはキャンセルされる。Ｒ１に基づく抵抗器のハイブリッド構造は、すべての状態で送信した信号またはその関数のみを通過させる。
【００３２】
図３では、各調整可能な抵抗器Ｒ１の実施態様を示している。加算ノードに必要な量の抵抗器を切り替えることによって、その値を調整することができる。抵抗器Ｒ１を使用しない場合、それは接地状態に切り替えられる。演算増幅器の入力が実質上接地状態で、Ｒ１が比較的高い抵抗器のとき、回路は、スイッチの歪みの影響を受けない。Ｒ１によって発生する可能性のあるノイズは、実際のところＲ１がＲよりもかなり高い抵抗のときには問題にならず、そのために、Ｒ１による並行等価ノイズ源は、かなり低くなるものである。
【００３３】
Ｒｇを調整することによって、回路はエコーキャンセルを自動利得制御（ＡＧＣ）と結合する。
【００３４】
多くの変更形態が、添付図面で示している装置には可能である。例えば、送信ハイブリッドの抵抗器Ｒ１を、複合体Ｚ１によって置き換えることができ、それによって、少なくとも減衰を可能にし、好ましくはエコーの直交部分をキャンセルすることができる。さらに、例えば、ＲＦＩキャンセル信号などの他の信号を増幅装置に加えることも可能である。
【００３５】
図２の増幅器の利点は以下の通りである、すなわち、
変成器が必要ないこと、
電力消費に対して非常に効率的であること（Ｒ１の受動および高インピーダンス特性のために）、
アクティブな後部で終端するドライバとともに作動することが可能であること、
非常に低ノイズが可能なこと、
調整によって受信信号の大きさを変更しないこと、
全体の一体化が可能であることである。
【００３６】
図２の増幅器は、通常の電話回線を介するＶＤＳＬの場合にエコーを低減するのに適している。次いで、このことによって、送信および受信パスの他のすべての構成要素（ＤＡＣ、ＡＤＣ、フィルタ、ＰＧＡ、ラインドライバなど）の要件、したがって消費、コスト、複雑さなどが５−１０ｄＢ低減される。
【００３７】
図２の増幅器は、従来のモデムの性能を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実現形態の概略図である。
【図２】図１で示している関数を持つ電気回路を示す図である。
【図３】受信ハイブリッドの抵抗器の可能な実施態様の図である。
【符号の説明】
Ｖｒｅｃ 受信されたＶすなわち有用な信号
Ｖｔｍｔ 送信されたＶすなわちスプリアスノイズ信号
ｄａ、ｄｃ 不整合による許容値
ＡＧＣ 自動利得制御
Ｚｉｎ 入力インピーダンス
Ｒｈ 回線終端インピーダンス
Ｒ１、Ｒ１／（１−α） 送信ハイブリッドの調整可能な抵抗器
Ｒ、（１＋α）．Ｒ 受信ハイブリッドの抵抗器
Ｒｇ 調整可能な利得抵抗
Ｖａｄｄ＋／Ｖａｄｄ− 送信ハイブリッド信号の符号制御（保持／逆転）
Ｒｄ、Ｒｄ（１−α）、Ｒｆ 終端インピーダンスＲｈの一部１−αを合成するためのラインドライバの抵抗器
α．Ｒｈ／２ 抵抗器
Ｎｅｔ 図１の下部に開示されたネットの略号
Ｖｏｕｔ 信号出力

Claims (10)

1. ブロードバンド信号を送信および受信するための増幅装置であって、前記増幅装置は、
   受信した信号と送信した信号の組合せ、受信した信号と送信した信号の信号関数、およびこれらの組合せから構成されるグループから選択された受信ハイブリッド信号を通過させるように構成された抵抗性受信ハイブリッド手段と、
   実質上送信した信号のみまたはその一部、またはその関数に対応する送信ハイブリッド信号を通過させるように構成された抵抗性送信ハイブリッド手段と、
   送信ハイブリッド信号を、受信ハイブリッド手段を通過する送信した信号に対応した受信ハイブリッド信号の一部または送信した信号の関数と実質上符号が逆転したものに対応するかまたは実質上等しい増幅された送信ハイブリッド信号に変換する調整可能な利得手段と、
   増幅された送信ハイブリッド信号を、前記抵抗性受信ハイブリッド手段を通過した受信ハイブリッド信号に加え、または前記抵抗性受信ハイブリッド手段を通過した受信ハイブリッド信号から引くように構成された信号処理手段であって、それによって、前記加える又は引く処理が、送信した信号またはその関数と実質上無関係である信号を生成するように構成された信号処理手段とを含んでいる増幅装置。
2. 調整可能な利得手段が、送信ハイブリッド信号を、受信ハイブリッド手段を通過する送信した信号に対応した受信ハイブリッド信号の一部または送信した信号の関数と実質上符号が逆転したものに対応するかまたは実質上等しい増幅された送信ハイブリッド信号に変換するように構成され、一方、信号処理手段は、増幅された送信ハイブリッド信号を、受信ハイブリッド信号に加え、かつ／またはその信号から引くように構成され、それによって、前記処理が、送信した信号またはその関数と実質上無関係である信号を生成するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の増幅装置。
3. 抵抗性送信ハイブリッド手段は、増幅された送信ハイブリッド信号が受信ハイブリッド手段を通過する送信した信号の部分と実質上符号が逆転したものであるように前記利得を調整するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の増幅装置。
4. 信号処理手段が、受信ハイブリッド手段により通過した信号と、前記送信ハイブリッド手段の増幅された送信ハイブリッド信号を、ともに加えるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の増幅装置。
5. 信号処理手段が差動インバータ増幅器であることを特徴とする請求項３または４に記載の増幅装置。
6. 抵抗性受信ハイブリッド手段が、第１信号関数および第２信号関数を受信するように構成された４つの抵抗器を含んでおり、各信号関数は受信信号と送信信号との線形組合せを含んでおり、前記抵抗器は、第１信号関数と第２信号関数との間の差の関数である受信ハイブリッド信号を転送するように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の増幅装置。
7. 抵抗性送信ハイブリッド手段が、第１信号関数および第２信号関数を受信するように構成された４つの調整可能な抵抗器を含んでおり、各信号関数は、受信信号と送信信号との線形組合せを含んでおり、前記抵抗器は、第１信号との線形組合せと第２関数の線形組合せとの間の差の送信ハイブリッド信号関数を転送するように構成され、それによって前記線形組合せの１つまたは前記組合せが前記差が受信信号の関数ではないように構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の増幅装置。
8. 自動利得制御手段を含んでいることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の増幅装置。
9. それぞれ受信信号と送信信号との線形組合せを含んでいる少なくとも２つの組合せを合成するためのラインドライバ手段を含んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の増幅装置。
10. ブロードバンド通信システムにおける、請求項１から９のいずれか一項に記載の増幅装置の使用。

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