JP4866979B2 - 送信信号および受信信号の分離 - Google Patents
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Description
本願は、2004年12月2日に出願され、「全二重通信システムにおける送信信号および受信信号の分離(″Isolation of Transmit and Receive Signals in Full-Duplex Communication Systems″)」と題された米国特許出願連続番号第11/002,953号の一部継続出願でありその優先権を主張している。
この発明は通信装置に関し、特に、送信された信号と受信された信号とを分離するための方法および装置に関する。
現在の通信システムでは、多くの場合、単一のチャネルを用いてデータを同時に送受信する。このプロセスはしばしば全二重動作と称される。全二重動作により、チャネルが最大限に利用されるという利点がもたらされる。というのも、データが、同じ経路を介して同時に送受信され得るからである。当該チャネルは1つ以上の導体または経路を含み、その各々は送信信号および受信信号を同時に搬送し得る。
負入力端子の両方に向けられる。R1およびR2についての値を適切に選択することにより、概して等しい送信信号レベルが差動増幅器の入力に供給され、これにより、送信信号がキャンセルされる。これにより、受信信号から送信信号が除去される。
ーキュレータなどのように、入力信号または出力信号の減衰を最小限にするよう構成された場合、狭帯域の動作を介してのみ十分な分離を実現することができる。このため、帯域制限されたチャネルに渡る広帯域の高速データレート応用例のために指向性デバイスを用いることは一般に実現不可能である。
先行技術の欠点を克服し、付加的な利益および利点を提供するために、送信信号を搬送するチャネルから受信信号を分離するための方法が開示される。この例示的な方法は、分離回路においてチャネルから入力信号を受信し、さらに、出力信号が当該チャネルを介して送信されるように分離回路において出力信号を受信するステップを含む。この方法はまた、第1のフィルタで出力信号をフィルタリングして第1のフィルタリングされた出力信号を生成し、第2のフィルタで出力信号をフィルタリングして第2のフィルタリングされた出力信号を生成する。当該方法は、第1のフィルタリングされた出力信号および第2のフィルタリングされた出力信号を差動増幅器の入力に供給する。最後に、当該方法は、第1のフィルタおよび第2のフィルタで入力信号をフィルタリングしてフィルタリングされた入力信号を生成する。次いで、当該方法は、第1のフィルタリングされた出力信号および第2のフィルタリングされた出力信号が差動増幅器においてキャンセルし、差動増幅器の出力がフィルタリングされたタイプの入力信号となるように、差動増幅器の入力に入力信号およびフィルタリングされた入力信号を供給する。
送信ポート、第1のフィルタおよび第2のフィルタに接続されたドライバ増幅器と、受信ポート、チャネルポートおよび第2のフィルタに接続された差動ジャンクションとを含む。
図2Aは、調整された分離回路の実施例のブロック図を示す。図示のとおり、ノード1における送信ポートは、通信装置または他の源から出力信号を受信するよう構成される。出力信号は、ラインインピーダンスZlineを有するものとして示されるチャネル210を介して送信されることとなる。
こうして、フィルタ220A、220Bについての伝達関数に到達した場合、ノード自体の応答およびノード間の信号経路が考慮に入れられる。
4Bの反対側は第2の減衰器308Bに接続する。第2の減衰器308Aの反対側の端子はノード2に接続し、第2の減衰器308Bの反対側の端子は差動増幅器224および終端インピーダンスRtermに接続する。減衰器308は、そこを通る信号を減衰するよう構成された如何なる装置をも含み得る。図3の実施例においては、各々の減衰器は、1/αの平方根に等しい量の減衰を供給する。ここで、値αは固定または可変であってもよく、調整された分離回路についての所望の受信信号伝達関数を得るよう選択される。
求の範囲は、図4Bの特定の実施例に、または図示される要素および構成のみに限定されるものと解釈されるべきではない。
この明細書中に記載される調整された分離回路の動作に関して、理解させる目的で図6に実現例が提供される。調整されたハイブリッドによる、出力送信信号の受信ポートからの除去が説明される。出力送信信号がとる経路604、608が図6に破線で示される。図示のとおり、送信信号は電流モードドライバ404から出力され、経路604および経路608に沿って進む。各々の経路が以下に説明される。
経路604に沿ってノード1からノード2へと進む出力送信信号は、分離要素412Aおよび416Aに遭遇してからチャネル210に到達する。出力送信信号は、全域通過(すなわち、フラットな大きさの)ネットワークを形成する分離要素412Aおよび416Aによってはさほど変更されない。遅延要素412Aはτ/2秒の遅延をもたらし、減衰要素416Aは10・log(1/α)dBの減衰をもたらす。結果として、減衰率αに依存している値によって送信機から送信される信号が、調整されたハイブリッドによって減衰される。αについての値は如何なる値を含んでいてもよいが、送信信号に加えられる減衰の量を減じるために減衰率αが大きくすることが一般に所望される。減衰の量はαに依存しており、このため、減衰のレベルは、より高い値のαを選択することによって先行技術の実施例よりも低くされ得る。一実施例において、αが0.75に等しければ、調整されたハイブリッドは約1.25dBだけ送信信号を減衰する。これは、この明細書中に規定される他の性能特性を考慮した場合、先行技術のハイブリッドに勝る改善例となる。回路性能に関する異なるα値の間の関係が、図9に関連して以下により詳細に説明される。
経路604に関して、送信信号は、ノード1から差動増幅器408の正端子へ進むとき遅延要素412Aおよび減衰要素416Aに遭遇する。実施例においては、遅延要素412Aはτ/2秒の遅延をもたらし、減衰要素416Aは10・log(1/α)の減衰をもたらす。経路608に関して、送信信号は、ノード1から差動増幅器408の負端子へ進むとき遅延412Bおよび減衰器416Bに遭遇する。実施例においては、遅延要素412Bはτ/2秒の遅延をもたらし、減衰要素416Bは10・log(1/α)の減衰をもたらす。他の実施例においては、他の量の遅延および/または減衰がもたらされてもよい。
図7を参照すると、受信信号に応答した実現例の動作を説明するのを助けるブロック図が示される。入力信号がとる経路704、708が図7に破線で示される。図から分かるように、チャネルノード2において受信される信号は経路704および708に沿って進む。
経路708上の信号は、低雑音差動増幅器408の正端子にまっすぐ進む。この経路の伝達関数は1であり、このため、経路708上の信号は減衰または遅延されない。
てもよい。
は以下により詳細に説明される。
おいては、αの値が手動で設定されてもよい。
されてもよい。
Claims (42)
- 分離回路を用いて、受信された信号を、送信された信号をもまた搬送するチャネルから分離するための方法であって、
前記分離回路においてチャネルから入力信号を受信するステップと、
前記分離回路において出力信号を受信するステップとを含み、前記出力信号は前記チャネルを介して送信され、前記方法はさらに、
前記出力信号を、第1のフィルタでフィルタリングして、第1のフィルタリングされた出力信号を生成するステップと、
前記出力信号を、前記第1のフィルタと概ね同一の伝達関数を有する第2のフィルタでフィルタリングして、第2のフィルタリングされた出力信号を生成するステップと、
前記第1のフィルタリングされた出力信号および前記第2のフィルタリングされた出力信号を差動装置に供給するステップと、
前記入力信号を前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタでフィルタリングして、フィルタリングされた入力信号を生成するステップと、
前記フィルタリングされた入力信号および前記入力信号を差動装置に供給するステップと、
前記差動装置から前記入力信号を出力するステップとを含み、前記第1のフィルタリングされた出力信号および前記第2のフィルタリングされた出力信号が前記差動装置においてキャンセルする、方法。 - 前記差動装置は差動増幅器である、請求項1に記載の方法。
- 前記分離回路は差動モードで構成される、請求項1に記載の方法。
- 差動装置は信号総和を実行するよう構成される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタは概ね同一の周波数応答を有する、請求項1に記載の方法。
- フィルタリングするステップは遅延するステップおよび減衰するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- フィルタリングするステップは全域通過応答フィルタリングするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記チャネルは1つ以上のツイストペア導体を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタは、前記チャネルの分散効果を部分的または完全に等化する前記分離回路のための周波数応答を生成するよう構成される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタは、前記チャネルの特性に依存する周波数応答を生成するよう、スイッチネットワークまたは適合プロセスを通じて動的に再構成可能である、請求項1に記載の方法。
- チャネルポートに接続され、前記チャネルのインピーダンスと整合するよう構成された終端インピーダンスをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記終端インピーダンスは、前記チャネルのインピーダンスと整合するよう動的に調整される、請求項11に記載の方法。
- 前記分離回路は、リアクティブインピーダンスを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記チャネルのインピーダンス以上の出力インピーダンスを有するドライバを用いて、前記出力信号を、前記第1および第2のフィルタに供給するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、高速ネットワーク通信において用いられる、請求項1に記載の方法。
- 共用チャネル環境において、送信ポート上の信号と受信ポート上において受信される入力信号との間の所望のレベルの電気的分離を維持するよう送信ポートと受信ポートとを分離するための方法であって、前記方法は、
チャネルノードにおいてチャネルからの入力信号を受信するステップと、
出力信号を送信ポートに供給するステップと、
前記チャネルの分散効果を部分的または完全に等化するよう前記入力信号を処理し、これにより、処理された入力信号を生成するステップと、
互いに概ね等しい伝達関数を有する少なくとも2つのフィルタを用いて、2つ以上の概ね等しい出力信号を生成するよう前記出力信号を処理するステップと、
前記処理された入力信号および前記入力信号を差動装置に供給するステップと、
前記2つ以上の概ね等しく処理された出力信号を差動装置に供給するステップとを含み、前記概ね等しい出力信号が前記差動装置においてキャンセルし、前記差動装置が前記入力信号を出力する、方法。 - 前記方法は差動モードで構成される、請求項16に記載の方法。
- 前記差動装置は信号総和を実行するよう構成される、請求項16に記載の方法。
- 前記差動装置は差動増幅器を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記出力信号を処理するステップは、
前記出力信号上で第1の処理を実行するステップと、
前記出力信号上で第2の処理を実行するステップとを含む、請求項16に記載の方法。 - 前記チャネルはツイストペア導体を含む、請求項16に記載の方法。
- 前記処理は動的に調整されたフィルタによって実行される、請求項16に記載の方法。
- 前記1つ以上のフィルタのうちの少なくとも1つは減衰器および遅延を含む、請求項16に記載の方法。
- チャネルポートに接続され、前記チャネルのインピーダンスと整合するよう構成された終端インピーダンスをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記終端インピーダンスは、前記チャネルのインピーダンスと整合するよう動的に調整される、請求項24に記載の方法。
- 分離回路であって、
チャネルポートと、
送信ポートと、
受信ポートと、
前記チャネルポートに接続された第1のフィルタと、
前記第1のフィルタと概ね同一の伝達関数を有する第2のフィルタと、
前記送信ポート、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタに接続された信号源と、
前記受信ポート、前記チャネルポートおよび前記第2のフィルタに接続されたジャンクションとを含む、分離回路。 - 信号分離ユニットは差動モードで構成される、請求項26に記載の分離回路。
- 前記ジャンクションは、差動、総和またはこれら両方を実行するよう構成されたジャンクションを含む、請求項27に記載の分離回路。
- 前記チャネルポートに接続され、チャネルのインピーダンスと整合するよう構成された終端インピーダンスをさらに含む、請求項26に記載の分離回路。
- 前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタは各々、遅延および減衰器を含む、請求項26に記載の分離回路。
- 前記減衰器は1つ以上の抵抗器を含む、請求項30に記載の分離回路。
- ハイブリッドの周波数応答は、前記チャネルの分散効果を部分的または完全に等化する周波数応答を含む、請求項26に記載の分離回路。
- 前記ハイブリッドの周波数応答は前記チャネルの特性に応じて動的に調整される、請求項26に記載の分離回路。
- 前記終端インピーダンスは、前記チャネルのインピーダンスと整合するよう動的に調整される、請求項29に記載の分離回路。
- 信号分離ユニットであって、
チャネルに接続するよう構成されたチャネルポートと、
送信機に接続するよう構成された送信ポートと、
受信機に接続するよう構成された受信ポートと、
差動装置とを含み、前記差動装置は、
前記受信ポートに接続された出力と、
前記チャネルポートに接続された第1の入力と、
第2のフィルタに接続された第2の入力とを含み、前記信号分離ユニットはさらに、
前記送信ポートに接続された入力と第1のフィルタおよび第2のフィルタに接続された出力とを含む電流モードドライバを含み、
前記第1のフィルタは前記チャネルポートに接続し、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタは、概ね同様の伝達関数を有する、信号分離ユニット。 - 前記信号分離ユニットの伝達関数は周波数依存である、請求項35に記載のユニット。
- 前記信号分離ユニットの伝達関数は全域通過フィルタ以外のものである、請求項35に記載のユニット。
- 前記信号分離ユニットの伝達関数は、前記チャネルの特性に応じて動的に調整される、請求項35に記載のユニット。
- 前記チャネルポートに接続され、前記チャネルのインピーダンスと整合するよう構成された終端インピーダンスをさらに含む、請求項35に記載のユニット。
- 前記終端インピーダンスは、前記チャネルのインピーダンスと整合するよう動的に調整される、請求項39に記載のユニット。
- 前記信号分離ユニットは差動モードで構成される、請求項35に記載のユニット。
- 前記差動装置はむしろ信号総和のために構成される、請求項41に記載のユニット。
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