TW469707B - Method and device for echo cancelling - Google Patents

Description

46970 7 A7 B7 五、發明說明ο ) (請先閲11·背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是一種通訊線路系統中之回訊取消的方法，特 別是在整合服務數位網路（縮寫爲I S D Ν )或任何數位 用戶線路（縮寫爲XDL S )的系統中。回訊取消一般是 在通訊線路系統的類比前端處理的，尤其是線性變壓器， 數位轉類比以及類比轉位轉換器之間。類比前端是雙線式 接線與連接該雙線式接線之數位傳送及接收裝置之介面的 部分。眾所週知的，回訊取消可藉由一種數位濾波器的技 術而實瑰》 另一種眾所週知的方法是一個在A/D轉換器之數位 側的數位混合阻抗的合成》 US — A - 5 . 28 7 . 406美國專利案闡述了上 述的方法。一種作爲取消返回回訊之數位平衡電路經操作 而到雙線式/四線式的轉換機制。這些作爲消除回訊的數 位方法卻無法足夠地移除原有在RX和ΤΧ路徑上類比前 端本身之非線性失真現象。 本發明試圖提出一個可以避免上述缺點的方法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明，回訊取洎是透過一種包含可調式被動元 件的混合體所實施的，藉此使得該可調式被動元件的値可 藉由數位控制機構來控制與調整。 調整是類比式的，但控制是數位式的。由於可調式回 訊消除是在任何數位處理前達成的，此法不同於數位式回 訊消除法，而係增進接收與傳送的雜訊比，同時也可以矯 正前述類比前端之非線性失真現象。 前述的名詞~包含〃在此有非限制的含意。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（2]0 X 297公兹） A7 B7__ 五、發明說明（2 ) 較佳地，上述的可變被動元件使用了一比例因子’例 如它允許在一積體電路中被實施。 此種被動式元件的調整方式包括在混合組件中之τχ 回訊失真値之評估，藉此當此增益不等於零，該數位控制 機構經過對可調式對可調式被動元件之調整，直到獲得該 零値之增益。 本發明之裝置，以及特別適用執行上述方法，包含 一一個混合組件，該混合組件是整合於通訊線路系統 的類比前端，包括可控制其値的可調式被動元件。 -—個數位式控制機構*此數位式控制機構是接於混 合組件做爲.控制可變被動元件之用。 .該被動元件可接和於晶片上，藉以有效發揮此裝置的 成本效益。 該混合組件可包括一個混合橋式電路以及一個電流至 電壓轉換器。 該混合橋式電路包括兩個完全一樣的分支，每個分支 包含串聯的兩個阻抗：其中一個係可調式平衡阻抗。 該數位式控制裝置則可以包含一個微處理器。~ 本項發明將以例子和圖式的方式加以描述，其中 圖1展示一介於通訊線路系統中之線路以及傳送及接 收裝置的終端部的介面方塊圖； 圖2槪括地展示圖1之介面的回訊取消裝置》 圖3則詳細的描繪出在圖2所表示的回訊取消裝置。 ^- ---— — — — — — I! . I I Ϊ 訂！ — !1 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 469707五、發明說明（3 ) 主要元件對照表 A7 B7 1 2345678 9

2 A 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 78 電路線 變壓器 前端組件 數位控制裝置 混合組件 數位/類比轉換器 減波器 驅動器 可程式增進放大器 濾波器 類比/數位轉換器 線端電阻 線端電阻 混合橋式電路 電流電壓交換器 傳送路徑 傳送路徑 接收路徑 接收路徑 分支 放大器 數位傳送與接收裝置 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) - I---— 丨丨訂 *----I --- 本紙張尺度ig用中國國家橒準（CNS)A4規格（210x 297公埜） -ό - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制 6 970 7 A7 __B7__ 五、發明說明（4 ) 圖1描繪出一個介面，該介面的係介於一端裝有整合 服務數位網路或XD S L網路的阻抗Z】i的雙線線路，另 ——端爲例如自數據機而數位傳送及接收之裝置21之端部 T及R。 這個介面基本上包括一具有變壓器比爲1比η的線轉 換器2,一連接至前端3之四個連接接腳ΤΧΟ、 ΤΧ1 、RX0及RX1，該前端3係連接至數位傳送和接收裝 置2 1的端部Τ和R，此前端部3係與一回訊取消裝置整 合，該回訊取消裝置包含一拼合器5以及一數位控制機構 4 (例如微處理器）。 ^ 在傳送或發送方向（ΤΧ方向），拼合器5之前裝有 一數位/類比轉換器6、一濾波器7以及一驅動器8。而 在接收或RX方向上，拼合器5之後接有一可程式增益放 大器9 (以確保一固定輸出功率，一濾波器10，以及一 類比轉數位轉換器1 1 » 在ΤΧ的方向上，ΤΧ0和ΤΧ 1經由線端電阻1 2 而連接至轉換器2。該電阻1 2係爲保護電阻以限制功率 散逸於拼合器以及類比前端，並且有~阻抗値爲 Rt/2n2，η其中前述轉換器2之轉換比。 典型的1^1電阻値爲5 0歐姆。 接腳RX 0和RX 1經由具有相同於上述電阻値之線 路端部暫存器1 2 Α而連接至轉換器2。 在圖2裏，可以做成一積體電路之拚合器5係由一差 動式橋路1 3以及一電流至電壓轉換器1 4所組成的。 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4覘格（210 x 297公《Π -------------裝--------訂---------線，. C請先Μ讀背面之注$項再填寫本頁) A7 469707 ___B7__ 五、發明說明（5 ) 該差動式橋路13結合開始自驅動器8之輸出端 1 5A與1 6A之TX路徑1 5與1 6以及終止在可程式 增益放大器一之輸入端17A與18A之RX路徑17與 18,並各別連接此些端部15A、 16A、 17A與 18A至連接接腳TXO、 TX1、 RX1與RX0。 I, 此差動式橋路1 3包含兩個相同的分支電路1 9 1此 些分支在驅動器8的輸出側藉由連接接腳RX與RX1而 與端點ϊ 5A及1 6A相接，每個分支電路1 9都包含兩 個串聯的阻抗：平衡阻抗Ζ»和阻抗Z2。 在其中一分支電路19的阻抗Z2係串聯接合於端點 1 5 A與平衡阻抗Z b之間，此平衡阻抗的另一端則接至連 接接腳R X 0上。 在另一分支19上的阻抗22則被串聯式接合於端點 1 6 A以及平衡阻抗Z b之間，此平衡阻抗Z b的另一端則 接在連接接腳RX1上。 > 阻抗Z 2和阻抗Z b包括可調式被動元件，例如電阻、 電容與電感，這些元件都是由微處理器4所控制的，至於 如何調整這些元件，將在下一節討論。 且，比例因數k倍使用作爲阻抗Z 2與Z b之被動元件 之値，使得此些阻抗可例如置於單晶片中。而此比例因數 之値例如可以是1 0 0或1 0 0 0。 如圖3的詳圖所示，每個平衡阻抗Zb包含一可調式電 阻Rci，而與之並聯設有一可調式電阻111，和一個可調式 電容C i之串列連接，最後再並設於一個並非需要的可調式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公粲） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) I 丨丨 I ί I 訂. — — Jill — · . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 469707 A7 B7 五、發明說明（6 ) 電阻R3，此電阻R3的値爲2 kRt/2 η2 *其中k爲該 比例因數該値2 kRt/2 η2係對應於前述接線端電阻 12與12Α之値面描述過。 在實施例中，可調式電阻R〇和RiW及可調式電容 C :分別包含了許多離散之串聯小電阻和並聯小電容。微調 係透過連接或不建接小電阻或電容之微處理器4之控制暫 存器，以允許對暫存器或電容値之離散控制。 ^ 每一分支電路中的另一個阻抗冗2包含一並不必需電阻 R2，包含具有與電阻r3之電阻値相同之可變式電阻r2 其可定標至2kRt/2n2，與可調式電容C2串聯。此 可調式電容補償轉換器2的電感値》 在一實施例中，可調式電容（：2包括許多並聯之小的離 散電容，而該微處理器4對控制暫存器係連接或不連接該 等小電容，以允許對電容之離散控制或微調。 該電流至電壓轉換器14包括一運算放大器2 0與兩 個可調式回授阻抗Z ib，該回授阻抗Z ib與阻抗z b有相 同的組態，因此都屬於被動元件。 ，, 爲了要使拼合器增益阻抗無關於設定或頻率，電流至 電壓轉換器1 4的回授阻抗Zib也被調整到與Zb相同， 因爲在這樣的情況下，電流至電壓轉換器1 4可作爲具有 增益之差動放大器。 一 在電流至電壓轉換器1 4之輸出的對電壓Vhyb之增 益（即，對於介於接腳連接RXO與RX1之間之電壓 之增益）可寫成： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公5n (靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •丨I丨—丨丨—訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 - 469707 A7 B7 五、發明說明（7 )

Grx = Vhyb/VrX，相當於

Grx=— Zfb/Zb，其値爲 1，如果 Zib=Zb。 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 差動式橋路1 3是在傳送與接收兩個方向上運作的。 在傳送或TX的方向上，差動式橋路1 3自介於路徑 15與16之端點15A與16A之間的TX驅動器接收 一電壓信號V tx，然後直接將之傳到接腳τχ 〇和TX 1 〇 在接收或RX的方向上，由接線1傳來的電壓訊號則 首先被轉換器2轉換爲介於接腳RXO和RX1之間的電 壓，如圖1所示。 f 經由阻抗Zb，使該所得之電流在電流至電壓轉換器 1 4中被轉換爲電壓Vhyb。 可程式增益放大器（PGA) 9經如此而補償前段路 徑的增益’以獲得一個總增益，此値即爲Vtx到 Vhyb的增益，而減少至1。Vtr爲在與線路1之等效阻 抗串聯之等效接線電壓源21(如圖2與3之虛線所示） ，而Vhyb則爲電流對電壓轉換器1 4的輸出電壓》 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於熟知此技藝者應知|總增益可以被推算爲

GtnirVbyli/Vtrx，艮[]， G.rx = Zfb*(Rt/2n2)/[Zb(Rl/2n2) + R,/2n2 + Zb]*Z.r + ii/2]

Gtn = Zfb/Zb*(RJ2n2)/(Ri/2n2 + Zw.ii/2) -1Ό - 本纸張尺度適用中國圃家標準（CNS)A4規樁（210x297公螫） d 6 970 7 A7 B7 經濟部智慧財產局員Η消費合作杜印製 得 使 定 選 經 k 果 如 五、發明說明（8 ) 此增益G t 並不會受回訊取消所影響。 因爲差動式橋路1 3事實上是一個差動阻抗橋路，對 於熟知此技藝者應知最好的訊回耗損是在當此橋路處於平 衡狀況下而得到的。 當此橋路係處於平衡狀況下，TX訊回耗損（此後稱 爲G t r X ；1 )係等於零。於是，在此系統的初始化期間，此 TX訊回耗損增益將於後述而被估算。 對熟知此技藝者之專家可輕易的導出TX訊回耗損增 益Gtrxl2估計値（即自至之增益，其中 Vtx是已知施加於端子15A與16A之電壓），如下： 訊回耗損增益：

V

Gtrt = V hyb/V 1 ι

Gtrx = Zfb/Zi*[Zi-Zb -(Ri/2n2)*(Zir+i! + 2Zb/Zir + ii]divided by [Z2*((R,/2n2)*(Zu + ii + 2Z〇/Z.r + M + Zb)] 當滿足下列的情況下，TX訊回耗損增益係等於0 : Z b必需相等於 kZ.rtn*(Z2-R1/2n1)/(kZtr.1i + 2kRl/2n2) where k is the scaling factor. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4梘格（210 X 297公《 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---I ! I 訂-------1 1^. 4 6 970 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*1衣 A7 B7 五、發明說明（9 ) Z2-Rt/2 n2=k 2Rt/2n2 即， Z2= (2k + l) Κ*/2η2，而且 2^被調降爲 Zb =〔 l/kZu + ii+l/kURVZn2)〕_1 t. 平衡阻抗Z b應該儘可能趨近於與標座線並聯之標度 端電阻値2 k Rt/2 η2以及轉換器阻抗値k Z tr + li 的組合値，如前所述，拼合器便因此而處於平衡狀態，並 且能輸出最好的訊回損耗。 在實際的情況下，拼合器TX回訊損耗增益Gtxrl 是由微處理器4，由所測到的電壓之數位化値V h y b及經 數位化之已知値V t *所計算出來的。 如果拼合器TX訊回耗損增益Gtrxl不爲0，微處 理器即微調在拼合器5中的可調式被動元件，並經過調適 回路，直到該値等於0爲止。當調適的工作完成之後，該 可調式被動元件Ri、（：1和（：2即爲最佳値了。 V· 對於此調適回路採用了一適切的演算法，如眾所週知 的$最陡滑落#演算法。藉由此演算法，微處理器4便可 以藉由正加量或負減量而改變不同可調式被動元件之連續 値。之後再檢查其對電壓Vhyb的影響’而最終改變導致 Vhyb/Vtx減少之元件。這樣的步驟會重覆進行，直到 電壓比Vhyb/Vtxf再改變爲止’此電壓此即爲TX訊 回損耗增益G p r i。 在一實施例中’特別是對於X D S L·之應用’電阻 R。可在2 8與8 9 6任歐姆之間’電壓Ri則可在1 5與 太紙張尺庠谪用中因网宏摁準<T：RS)A4相烙X押7公兹） I! ! I I--— nil * I II — 11 — ^ ---— — — — — — I (諳先Μ讀背δ之注意事項再填寫本頁) 4 6 9 7 Ο T 〜 ____Β7____ 五、發明說明（10 ) 240任歐姆之間、電壓《::在了，5及12〇pF之間、 電容C 2在2 4 0與3 9 0 p F之間做調整。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 n 1-— n u n f n I n t— I n I n n 11 I <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. d 97 0 Τ Β8 _§__ 六、申請專利範圍 1 .—種通訊線路系統中的回訊取消方法，其中該方 法之執行係藉由調整形式該通訊線路系統之類比前端部部 份之可調式被動元件，藉此使得該可調式被動元件之値由 數位控制機構（4 )所控制。 2 .如申請專利範圍第1項的方法，其中比例因數（ k)是用於調整上述可調式被動元件。 3 .如申請專利範圍第1項的方法，其中調整該可調 式被動元件，包括量測在以該拚合器（5 )中之TX訊回 耗損增益之步驟，藉此，當此增益不爲〇時’數位控制機 構（4 )經由對可調式被動元件之調整迴路，而直到得到 該T X訊回損耗增益爲止。 4 .如申請專利範圍第2項或第3項之方法，其中該 拼合器（5 )包含一具有兩分支路（1 9 )之一差動式 橋路（13)，每個橋路包含兩個串聯之可調式被動阻抗 (Z2以及Zb)，其中之一係爲一可調式平衡阻抗（Zb )，使得該可調式平衡阻抗（Zb)之値係儘可能接近於在 Tx路徑中之線路端電阻（2Rt/2 η2)之串聯電路之 標度阻抗値，以及線路阻抗（Z t r 〗i )。 5 .如申請專利範圍第4項之方法，其中該拼合器包 含一電流對電壓轉換器（1.4)，經調整之回饋阻抗（ Zib)，使其等於該可調式平衡阻抗（Zb)。 6 . —種在通訊線路系統中之回訊取消裝置’其中該 裝置包含： —拼合器（5 )，係爲該通訊線路系統之類比前端部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公餐） .]4 - 丨 11!111 — -滅 I I ! I I 訂 *1 — — — · — — - (請先閱飧背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¥衣 d6 970 7 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 份，該拼合器（5 )包含數個可調式被動元件，該値可由 以下之數位控制機構所控制； 一數位控制機構（4)，連接至該拼合器（5) ’以 及包括於該裝置中。 7 .如申請專利範圍第6項之裝置，其中該拼合器（ 5 )之該可調式被動元件係由一預設比例因數（k )所標 度。 8 .如申請專利範圍第6項之裝置，其中該拼合器（ 5)包含一差動式橋路（13)以及一電流至電壓轉換器 (14)。 9 .如申請專利範圍第8項之裝置，其中該差動式橋 路（13)包含兩個相同之分支電路（19)，每個分支 電路包含一與一第二可調式阻抗（Z2)串聯之一可調式平 衡阻抗（Z b )。 1 〇 .如申請專利範圍第9項之裝置，其中該可調式 平衡阻抗（Zb)包含一可調式電阻（R。），與一可調式 電路（Ri)與一可調式電容（Ci)並聯，以即與另一電 阻（R 3 )並聯。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之裝置，其中該另一 電阻（R 3 )具有一與位在T X路徑上之線路電阻（1 2 ) 相同電阻値，而以該比例因數（k )標度。 1 2 .如申請專利範圍第9項之裝置，其中該每個分 支電路（1 9 )之該第二可調式阻抗（22)包含一與一可 調式電容（C2)串聯之電阻（R2)，該電阻（R2)之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A.l規格（210 X 297公釐） H ί I n n 1 > .^1 tt 1 一口、· Mae I ir tt I n <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 ^ 15- 469707 D8 六、申請專利範圍 電阻値（2 kRt/2 η2)係等於在TX路徑中之該線路 贿電阻（1 2 )之電阻値相同，而由該比例因數（k)所 標度》 1 3 .如申請專利範圍第9項之裝置，其中該電流至 電壓轉換器（1 4 )包含一具有與該可調式平衡阻抗（Z. )相同阻抗値之可調式回饋阻抗（Zfb)之運算放大器（ 2 0)。 1 4 .如申請專利範圍第6項之裝置，其中該數位控 制機構包含一微處理器（4)。 1 5 .如申請專利範圍第6項之裝置，其中該可調式 被動元件係舄一積體電路之部分。 ------------*裝-------訂----- !線 (請先閱讀背面之泫意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） .·|ό_