專利名稱：可消除回音及串音的接收裝置及其相關接收方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種接收裝置及其相關接收方法，尤指一種用來消除回音 及串音的接收裝置及其相關接收方法。
背景技術：
在現(xiàn)今有線網絡中，收發(fā)器需使用混和式電路(Hybrid Circuit)與外部 線路進行信號交換。以美國電機電子工程師協(xié)會所發(fā)展的以太網絡技術IEEE 802. 3為例，每個收發(fā)器通過4對絞線對來傳輸數(shù)據。由于混和式電路輸出 信號時，部分信號往往會反射回收發(fā)器。因此， 一般收發(fā)器需要用來處理回 音及串音的裝置。
請參考圖1,圖1為已知收發(fā)器10的方塊示意圖。收發(fā)器1Q包含混和 式電路12、絞線組合14、本地傳送器TX及本地接收器RX。通過絞線組合14， 收發(fā)器10與遠程收發(fā)器進行信號傳輸及接收。本地傳送器TX包含數(shù)字至模 擬轉換器，將信號由數(shù)字轉至模擬后，輸出傳輸信號STX至混和式電路12。 一般來說，本地傳送器TX同時運作于多個傳輸通道。本地接收器RX包含模 擬至數(shù)字轉換器，將來自混和式電路12的接收信號SRX由模擬轉成數(shù)字信號。 混和式電路12負責將絞線組合14的單一信號路徑分離成接收路徑及傳輸路 徑。另外，混和式電路12可降低由本地傳送器TX所輸出的信號的信號電平。
于混和式電路12處理傳輸信號STX時，信號往往會耦合至接收信號SRX， 或因阻抗不匹配而將傳送至絞線的信號反射回本地接收器RX,因而產生回音 (echo)。另外，在本地傳送器TX中，若一傳輸信道的信號耦合至另一傳輸信 道的信號，并且接著耦合至接收信號SRX,則產生串音(cross talk)現(xiàn)象。 一般來說，本地接收器RX具有估測及消除回音與串音的功能。但由于回音及 串音現(xiàn)象會放大接收信號SRX，可能造成接收信號SRX可能超出本地接收器 RX中的模擬至數(shù)字轉換器可接收的輸入范圍。也就是說，于經過模擬至數(shù)字 轉換器處理時，接收信號SRX會被削減(clip),導致本地接收器RX的估測功能失效。
因此，如何設計出一個低成本及有效消除回音與串音的接收器實為一重 要的課題。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明提供一種用來消除回音及串音的接收裝置及其相關接收方 法，其可于模擬模式下，降低所接收的信號經過模擬至數(shù)字轉換之后所產生 的削減失真。
本發(fā)明是揭露一種用來消除回音及串音的接收裝置，包含有電平決定模 塊、數(shù)字至模擬轉換器、模擬至數(shù)字轉換器及響應模塊。該電平決定模塊接 收估測信號，并根據該估測信號決定多個電平及對應于該多個電平的多個電 平強度，以產生第一數(shù)字信號。該數(shù)字至模擬轉換器接收該第一數(shù)字信號， 并根據該多個電平及該多個電平強度，將該第 一數(shù)字信號轉換成第 一模擬信 號。該模擬至數(shù)字轉換器接收接收信號與該第 一模擬信號間的第 一差值信號， 并將該第一差值信號轉換成第二數(shù)字信號。該響應^^莫塊接收該第一數(shù)字信號， 并依據該第一數(shù)字信號產生響應信號。其中，該響應信號補償該第二數(shù)字信 號以產生后端輸入信號。
本發(fā)明還揭露一種用來消除回音及串音的接收方法，包含有依據估測信
號，決定多個電平及對應于該多個電平的多個電平強度；依據該多個電平及 該估測信號，產生第一數(shù)字信號；依據該多個電平及該多個電平強度，將該 第 一數(shù)字信號轉換成第一模擬信號；將接收信號與該第一模擬信號間的第一 差值信號轉換成第二數(shù)字信號；以及依據該第一數(shù)字信號產生響應信號，以 補償該第二數(shù)字信號，并產生后端輸入信號。


圖1為已知收發(fā)器的方塊示意圖。
圖2為本發(fā)明接收裝置的一實施例的功能方塊圖。
圖3為圖2的接收裝置中估測信號的分布圖。
圖4為圖1的接收裝置運作的示意圖。
圖5為本發(fā)明圖2的后端消除模塊的一較佳實施例示意圖。
圖6為本發(fā)明第二實施例的接收裝置的功能方塊圖。圖7為本發(fā)明第三實施例的接收裝置的功能方塊圖。 [主要元件標號說明]
10收發(fā)器12混和式電^各
14絞線組合TX本地傳送器
RX本地接收器STX傳輸信號
SRX, SR接收信號100， 600，700接收裝置
110, 500減法電路120數(shù)字至模擬轉換器
130電平決定模塊140響應沖莫塊
150模擬至數(shù)字轉換器160加法電路
170模擬前端電踏_180后端消除模塊
Al第一模擬信號U ~U電平
Dl第一數(shù)字信號Se估測信號
SRES響應信號D2第二數(shù)字信號
SIN后端輸入信號Sd模范信號
510均衡器520錯誤裁剪器
530估測單元SI第二差值信號
S2第一信號Ser錯誤信號
670第一模擬前端電路672第二模擬前端電路
SDF1第一差值信號
具體實施例方式
請參考圖2,圖2為本發(fā)明接收裝置100的一實施例的功能方塊圖。接 收裝置100可運用于圖1的本地接收器RX,并包含有減法電路110、數(shù)字至 模擬轉換器120、電平決定模塊130、響應模塊140、模擬至數(shù)字轉換器150、 加法電路160、模擬前端(Analog Front-End)電路170及后端消除模塊180。 接收裝置100接收來自于混和式電路的接收信號SR。接收信號SR包含遠程 收發(fā)器所傳輸?shù)男盘?，以及回音及串音的信號成分。減法電路IIO用來將接 收信號SR減去第一模擬信號Al。模擬前端電路170用來處理減法電路110 所輸出的接收信號SR。 一般來說，模擬前端電路170的頻率響應如同低通濾 波器的頻率響應。數(shù)字至模擬轉換器120耦接于減法電路110，用來根據電 平LI ~ Ln及對應于電平LI ~ Ln的電平強度，轉換第一數(shù)字信號Dl成第一模擬信號A1。電平決定模塊130耦接于數(shù)字至模擬轉換器120,用來根據估測 信號Se,決定電平Ll Ln及相關電平強度，以得到第一數(shù)字信號Dl，其中 n為奇數(shù)。響應模塊140較佳地為可適性濾波器(Adaptive Filter),其可運 用可適性算法(如最小均方(Least Mean Square, LMS)、遞歸式最小平方 (Recursive Least Square, RLS)、 最小平方(Xeast Square, LS)等等),并 根據第一數(shù)字信號Dl來產生響應信號SRES。模擬至數(shù)字轉換器150耦接于 模擬前端電路170，用來接收接收信號SR與第一模擬信號Al間的第一差值 信號SDF1,并將經由模擬前端電路170處理后的第一差值信號SDF1轉換成 第二數(shù)字信號D2。加法電路160耦接于響應模塊140與模擬至數(shù)字轉換器 150，用來將響應信號SRES與第二數(shù)字信號D2相加，以產生后端輸入信號 SIN。后端消除模塊180主要用來估測及消除接收信號SR中回音及串音的信 號成分，其根據模范信號(Desired Signal) Sd及后端輸入信號SIN，產生估 測信號Se。其中，估測信號Se即為回音及串音的信號成分的估測結果。
在接收裝置100中，電平決定模塊130可根據估測信號Se的分布范圍， 決定電平Ll~Ln的數(shù)目及相關電平強度，以適當?shù)乜刂茢?shù)字至模擬轉換器 120。響應模塊140依據減法電路110與加法電路160之間的脈沖響應，以產 生信號大小類似于第一模擬信號Al的響應信號SRES。因此，通過減去第一 模擬信號Al,接收信號SR的信號最大振幅可減小至符合模擬至數(shù)字轉換器 150可接收的輸入范圍。如此一來，于接收信號SR通過模擬至數(shù)字轉換器150 時，信號不會被削減。接著，再通過于第二數(shù)字信號D2加上響應信號SRES， 接收裝置100可補償先前減去的信號。換句話說，在模擬模式下，接收裝置 IOO根據估測的回音及串音信號(估測信號Se),縮小接收信號SR的信號大小， 并在完成模擬至數(shù)字轉換后，在數(shù)字模式下進行補償而產生后端輸入信號 SIN。如此一來，后端消除模塊180能根據完整的信號來估測或消除回音及串 音信號。因此，本發(fā)明接收裝置100不需要輸入范圍大、精密度高的模擬至 數(shù)字轉換器，并能有效消除回音及串音。
為了更清楚說明本實施例的運作原理，請同時參考圖2及圖3。圖3為 圖2的估測信號Se的分布圖，并顯示估測信號Se介于電平強度± 0. 6之間， 且大部分集中于電平強度土O. 2之間。根據圖3,假設數(shù)字至模擬轉換器120 使用3個電平。在此情況下，電平決定模塊130及數(shù)字至模擬轉換器120的 運作方式由下列式子表示電平門坎(threshold)值-Kx (0. 6 + 3) = 0. 2 x K,其中K=± 1;
若估測信號Se大于O. 2，第一數(shù)字信號01 = 1;
若估測信號Se介于± 0. 2之間，第一數(shù)字信號Dl = 0;
若估測信號Se小于-O. 2，第一數(shù)字信號Dl = -1;
若第一數(shù)字信號Dl = 1,第一模擬信號Al = (0. 6 x 2) + 3 = 0. 4伏特；
若第一數(shù)字信號01 = 0，第一模擬信號A1-G伏特；
若第一數(shù)字信號Dl--l,第一模擬信號Al- (0. 6x2) +3 =-0. 4伏特。
因此，通過上面的式子，接收裝置100可控制接收信號SR于特定范圍內。 接著，請參考圖4，圖4為在估測信號Se為0. 35下接收裝置100運作的示 意圖。在圖4中，接收裝置100采用圖3的運作標準。由圖4可知，于通過 減法器110時，接收信號SR先減去0. 4伏特。接著，依據減法電路110與加 法電路160之間的脈沖響應(即模擬前端電路170的脈沖響應)，響應模塊140 輸出近似于0. 4的響應信號SRES。最后，加法電路160將響應信號SRES與 第二數(shù)字信號D2相加，以進行信號補償。
特別注意的是，上述的例子非用來限制本發(fā)明的范疇，本領域技術人員 可根據系統(tǒng)需求，設定合適的電平及其門坎值，或改變數(shù)字至模擬轉換器120 的轉換原則。
請參考圖5，圖5為本發(fā)明圖2的后端消除才莫塊180的一較佳實施例示 意圖。后端消除模塊180包含減法電路500、均衡器510、錯誤裁剪器(Error Slicer) 520及估測單元530。減法電路500用來將后端輸入信號SIN與估測 信號Se相減，以產生第二差值信號S1。均衡器510用來對第二差值信號Sl 進行等化，以產生第一信號S2。錯誤裁剪器520用來裁減該第一信號S2,以 產生錯誤信號Ser。舉例來說，若完美的接收信號的可能性為+1或-1,當?shù)?一信號S2為1. 2時，錯誤信號Ser為0. 2;當?shù)谝恍盘朣2為-l. 2時，錯誤 信號Ser為-0, 2;當?shù)谝恍盘朣2為0. 8時，錯誤信號Ser為-O. 2。估測單元 530是可適性濾波器，其較佳地運用可適性算法(如最小均方算法、遞歸式 最小平方或算法或最小平方算法等等)，以根據錯誤信號Ser及模范信號Sd 來產生估測信號Se。若接收裝置100運用于圖1的本地接收器RX,則模范信 號Sd可由圖1的本地傳送器TX提供。
特別注意的是，在接收裝置100中，減法電路110只需設置于模擬至數(shù) 字轉換器150之前，并不限定設置于模擬前端電路170之前。 一般來說，模擬前端電路170包含多個裝置，而減法電路110可設置于這些裝置之間。請
參考圖6,本發(fā)明第二實施例的接收裝置600的功能方塊圖。在接收裝置600 中，僅模擬前端電路170之外，其余元件皆與圖2相同。接收裝置600還包 含第一模擬前端電路670及第二模擬前端電路6",其可視為將圖2的模擬 前端電路170分成兩部分。在圖6中，由于減法電路IIO設置于第一模擬前 端電路670及第二模擬前端電路672之間，響應模塊140需依據減法電路110 與加法電路160之間的脈沖響應(即第二模擬前端電路672)，來產生信號大 小類似于第一模擬信號Al的響應信號SRES。同樣地，請參考圖7，本發(fā)明第 三實施例的接收裝置700的功能方塊圖。接收裝置700的所有元件與接收裝 置100相同，惟有減法電路110與模擬前端電路170的位置互換。
綜上所述，在本發(fā)明實施例中，接收裝置結合模擬至數(shù)字轉換器與后端 消除模塊來消除回音及串音。此外，接收裝置于接收信號通過模擬至數(shù)字轉 換器之前，調整接收信號的信號范圍，并于通過之后進行補償操作。因此， 本發(fā)明可使用較低階的模擬至數(shù)字轉換器，并能有效控制信號削減效應。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求范圍所做的均 等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種用來消除回音及串音的接收裝置，包含有電平決定模塊，接收估測信號，并根據該估測信號決定多個電平及對應于該多個電平的多個電平強度，以產生第一數(shù)字信號；數(shù)字至模擬轉換器，接收該第一數(shù)字信號，并根據該多個電平及該多個電平強度，將該第一數(shù)字信號轉換成第一模擬信號；模擬至數(shù)字轉換器，接收接收信號與該第一模擬信號間的第一差值信號，并將該第一差值信號轉換成第二數(shù)字信號；以及響應模塊，接收該第一數(shù)字信號，并依據該第一數(shù)字信號產生響應信號；其中，該響應信號補償該第二數(shù)字信號以產生后端輸入信號。
2. 根據權利要求1所述的接收裝置，其中該接收信號由混和式電路產生。
3. 根據權利要求1所述的接收裝置，其中該響應模塊為可適性濾波器， 其運用可適性算法。
4. 根據權利要求3所述的接收裝置，其中該可適性算法是最小均方算法、 遞歸式最小平方或算法或最小平方算法其中之一。
5. 根據權利要求1所述的接收裝置，其中該第一差值信號還經過第一模 擬前端電^各處理。
6. 根據權利要求5所述的接收裝置，其中該第一模擬前端電路的處理為 放大處理及濾波處理中的至少其一 。
7. 根據權利要求1所述的接收裝置，其還包含后端消除模塊，接收該后端輸入信號，用來根據模范信號及該后端輸入 信號，產生該估測信號。
8. 根據權利要求7所述的接收裝置，其中該后端消除模塊包含有 均衡器，接收該估測信號及該后端輸入信號的第二差值信號，用來對該第二差值信號進行等化處理以產生第 一信號；錯誤裁剪器，接收該第一信號，用來裁減該第一信號，以產生錯誤信號；以及估測單元，接收該錯誤信號及該模范信號，并根據該錯誤信號及該模范 信號產生該估測信號。
9. 根據權利要求8所述的接收裝置，其中該估測單元為可適性濾波器，其運用可適性算法。
10. —種用來消除回音及串音的接收方法，包含有以下步驟 依據估測信號，決定多個電平及對應于該多個電平的多個電平強度； 依據該多個電平及該估測信號，產生第一數(shù)字信號；依據該多個電平及該多個電平強度，將該第一數(shù)字信號轉換成第一模擬 信號；將接收信號與該第 一模擬信號間的第 一差值信號轉換成第二數(shù)字信號；以及依據該第一數(shù)字信號產生響應信號，以補償該第二數(shù)字信號，并產生后 端輸入信號。
11. 根據權利要求10所述的接收方法，其中該接收信號由混和式電路所 產生。
12. 根據權利要求IO所述的接收方法，其中該產生該響應信號的步驟還 包含有以下步驟提供運用可適性算法的可適性濾波器；以及 通過該可適性濾波器來接收該第一數(shù)字信號，并產生該響應信號。
13. 根據權利要求12所述的接收方法，其中該可適性算法是最小均方算 法、遞歸式最小平方或算法或最小平方算法其中之一。
14. 根據權利要求IO所述的接收方法，還包含有以下步驟 依據該后端輸入信號與該估測信號間的第二差值信號，產生錯誤信號；以及依據該錯誤信號及模范信號產生該估測信號。
15. 根據權利要求14所述的接收方法，其中該產生該估測信號的步驟還 包含有以下步驟提供運用可適性算法的可適性濾波器；以及通過該可適性濾波器來接收該錯誤信號及該模范信號，并產生該估測信
全文摘要
本發(fā)明提供一種可消除回音及串音的接收裝置及其相關接收方法，其中該接收裝置包含有電平決定模塊、數(shù)字至模擬轉換器、模擬至數(shù)字轉換器及響應模塊。該電平決定模塊根據估測信號決定多個電平及對應于該多個電平的多個電平強度，以產生第一數(shù)字信號。該數(shù)字至模擬轉換器根據該多個電平及該多個電平強度，將該第一數(shù)字信號轉換成第一模擬信號。該模擬至數(shù)字轉換器將接收信號與該第一模擬信號間的第一差值信號轉換成第二數(shù)字信號。該響應模塊依據該第一數(shù)字信號產生響應信號。其中，該響應信號補償該第二數(shù)字信號以產生后端輸入信號。
文檔編號H04B3/20GK101567710SQ20081009393
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權日2008年4月23日
發(fā)明者施至永, 郭協(xié)星, 黃亮維 申請人:瑞昱半導體股份有限公司