在多线对铜线传输中消除近端串扰的装置及方法与流程

本发明涉及一种在通信传输情况下使用的消除近端串扰的方法。更具体地说，本发明涉及一种用在共存于同一捆线缆情况下的在多线对铜线传输中消除近端串扰的装置及方法。

背景技术：

铜线传输系统已迅速发展成了应用最广泛、最成功的固定宽带接入。随着接入带宽需求的急剧上升，铜线传输系统的线路频段也在不断提高，部分系统的高频段已达几十MHz，甚至上百MHz，线间近端串扰问题愈加突出，导致信噪比下降，降低线路传输速率或增大误码率甚至掉线，严重影响系统的稳定性和客户体验，串扰问题已成为限制铜线传输系统性能的主要因素。

而近端串扰是不同线对的上行信号和下行信号之间的干扰，如附图1所示，故在现有DSL系统中常采用滤波器来消除近端串扰，这种技术针对干扰线对的发送信号与被干扰线对的接收信号使用的不同频段的频分复用方式是非常有效。但对于上/下行线路频段相同的传输系统，滤波器并不能很好地消除近端串扰,故在铜线传输系统中，因不同线对的收发频率是相同的，若一线对与另一线对的收发数据不同步，就会出现严重的近端串扰，而怎样实现捆绑线对的铜线传输系统实现收发数据同步，是本发明重点解决的问题。

因此，如何降低铜线传输系统的近端串扰，提高有效传输带宽，提升住宅用户、商业用户等的接入能力成为了一个非常现实的技术难题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种在多线对铜线传输中消除近端串扰的装置，其在装置中引入了信号发生器，进而通过外部时钟的上升沿和下降沿作为局端收发数据的参考，进而通过FPGA控制了收发数据的时序，再与存储器结合使用户数据经过缓冲存储后以进行相应的转发，进而确保所有系统收发数据同步，从而消除近端串扰影响，同时利用外置DDR数据存储器，结合同步信号边沿，FPGA实现用户数据的存储转发。外部时钟频率的可调整，满足用户的传输延时需求。

本发明还有一个目的是通过应用消除近端串扰装置的方法，使其能基于铜线传输系统，通过对所有局端统一提供一个收发数据同步信号，以使每个局端根据同步信号的上升沿和下降沿统一管理局端和用户端的收发数据时序，以保证了不同线对的铜线传输系统同时发送和接收信号，避免了发送信号干扰“近端”接收端，提高了有效传输带宽，提升住宅用户、商业用户等的接入能力。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种在多线对铜线传输中消除近端串扰的装置，包括用于在同一捆线缆中实现多线对铜线传输的多个局端，以及与其相配合的用户端，还包括：

设置在局端一侧，用以向各局端产生具有上升沿和下降沿同步时钟信号的信号发生器；

设置在各局端并与所述信号发生器连接，以根据接收到的同步时钟信号控制局端数据传输状态的现场可编程门阵列FPGA芯片，其连接至用户端；

与所述FPGA芯片连接以在局端处于发送信息状态时，对其数据进行缓存以待转发的存储机构。

优选的是，其中，所述FPGA芯片通过一数据滤波耦合单元进而与用户端连接，以在同一捆线缆中构建个实现多线对铜线传输链路。

优选的是，其中，所述数据滤波耦合单元包括：

一与所述FPGA芯片连接，以对经过其传输的上行数据或下行数据进行数模转换、滤波的模拟前端芯片AFE1230；

设置在所述AFE1230信号输出端的线路耦合机构；

设置在所述AFE1230信号输出端与线路耦合机构之间，以对输入至AFE1230的信号进行初次过滤的过滤器FILTER或滤波电路。

优选的是，其中，所述FPGA通过数据传输接口MII进而与以太网单元连接，以构建网络数据传输系统。

优选的是，其中，所述FPGA通过并行总线连接有一以对其主从、速率、收发增益进行相应参数配置的微处理器CPU。

优选的是，其中，所述存储机构为外置的DDR存储器。

优选的是，其中，还包括以为CPU、FPGA以及AFE1230提供5.0V、3.3V、1.8V、1.1V工作电压的电源模块。

本发明的目的可以进一步地由一种应用所述的在多线对铜线传输中消除近端串扰装置的方法来实现，包括：

所述信号发生器产生相应的具有上升沿和下降沿同步时钟信号；

每个所述局端的FPGA基于检测到的同步时钟信号，进行判断以确定各局端当前的时序是处于上升沿还是下降沿；

如果当前时序处于上升沿，则各局端均被配置为发送数据状态，而对应的各用户端则被配置为接收数据状态；

反之，则将各局端均被配置为接收数据状态，而对应的各用户端则被配置为以发送数据状态，实现对局端与用户端的收发时序进行统一管理，以在不同线对的铜线传输系统中对各局端、各用户端的发送信号或接收信号状态进行统一控制，进而避免近端上行信号与下行信号之间的串扰。

优选的是，其中，所述FPGA通过MII接口接收以太网单元传输的数据信息，并完成到串口数据的协议转换，再通过与FPGA连接的存储机构对其接收至数据信息进行缓冲缓存，以在其检测到的时钟同步信号时序处于上升沿时，向用户端发送相应的数据信息，所述信号发生器的输出时钟频率被配置为f＝(n×1)KHz，其中n∈(1,2，…，1000)。

优选的是，其中，所述FPGA如果实时检测到的时钟同步信号时序即不是上升沿，也不是下降沿，则执行之前对应的串口数据向MII的转换或MII向串口数据的转换。

本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明提供一种在多线对铜线传输中消除近端串扰的装置，其在装置中引入了信号发生器，进而通过外部时钟的上升沿和下降沿作为局端收发数据的参考，进而通过FPGA控制了收发数据的时序，再与存储器结合使用户数据经过缓冲存储后以进行相应的转发，进而确保所有系统收发数据同步，从而消除近端串扰影响，同时利用外置DDR数据存储器，结合同步信号边沿，FPGA实现用户数据的存储转发，外部时钟频率的可调整，满足用户的传输延时需求，具有可实施效果好，应用性强，适应能力好，传输性能稳定的效果。

其二，本发明还有一个目的是通过应用消除近端串扰装置的方法，使其能基于铜线传输系统的传输机制，通过对所有局端统一提供一个收发数据同步信号，以使每个局端根据同步信号的上升沿和下降沿统一管理局端和用户端的收发数据时序，以保证了不同线对的铜线传输系统同时发送和接收信号，避免了发送信号干扰“近端”接收端，提高了有效传输带宽，提升住宅用户、商业用户等的接入能力。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1说明的是在不同线对的上行信号与下行信号之间在传输过程中产生近端串扰的示意图；

图2为本发明的一个实施例中在多线对铜线传输中消除近端串扰的装置的连接原理示意图；

图3为本发明的一个实施例中应用消除近端串扰的装置在同一捆线缆中实现铜线传输系统线路的收发同步原理图；

图4为本发明的另一个实施例中消除近端串扰的装置中FPGA的数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图2-3示出了根据本发明的一种在多线对铜线传输中消除近端串扰的装置的实现形式，其中包括用于在同一捆线缆中实现多线对铜线传输的多个局端1，以及与其相配合的用户端2，还包括：

设置在局端一侧，用以向各局端产生具有上升沿和下降沿同步时钟信号的信号发生器3，其用于向局端的FPGA提供一参考信号；

设置在各局端并与所述信号发生器连接，以根据接收到的同步时钟信号控制局端数据传输状态的现场可编程门阵列FPGA芯片11，其连接至用户端，所述FPGA的功能主要包括用于检测收发数据的同步信号，并根据同步信号的边沿确定收发数据的时序；进而向用户端发出收发数据时序的控制字符；

与所述FPGA芯片连接以在局端处于发送信息状态时，对其数据进行缓存以待转发的存储机构12，其在于在收发数据的时序中根据需要对用户数据经过缓冲存储后，以在发送数据时序到来时进行相应的转发。采用这种方案通过三者之间的配合，进而确保所有系统收发数据同步，从而消除近端串扰影响，同时利用外置DDR数据存储器，结合同步信号边沿，FPGA实现用户数据的存储转发，外部时钟频率的可调整，满足用户的传输延时需求，具有可实施效果好，应用性强，适应能力好，传输性能稳定的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图1所示，在另一种实例中，所述FPGA芯片通过一数据滤波耦合单元13进而与用户端连接，以在同一捆线缆中构建个实现多线对铜线传输链路。采用这种方案以对传输过程中的收发数据进行过滤、处理，以使其传输性能稳定，具有可实施效果好，传输效果稳定性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图1所示，在另一种实例中，所述数据滤波耦合单元包括：

一与所述FPGA芯片连接，以对经过其传输的上行数据或下行数据进行数模转换、滤波的模拟前端芯片AFE 1230 14，其主要用于实现数据的DA/AD转换和线路滤波、驱动等功能，并配合FPGA进行交互相关的时钟、数据信息；

设置在所述AFE1230信号输出端的线路耦合机构15，如：COUPLING UNIT，其用于将经FPGA芯片输出的信号耦合至双绞铜线中，进而实现局端与用户端之间通过铜线进行信息传输；

设置在所述AFE 1230信号输出端与线路耦合机构之间，以对输入至AFE1230的信号进行初次过滤的过滤器FILTER 16或滤波电路，其用于将用户端传输过来的信号进行滤滤整理后输出至AFE 1230。采用这种方案具有可实施效果好，数据传输性通稳定的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图1所示，在另一种实例中，所述FPGA通过数据传输接口MII进而与以太网单元4连接，以构建网络数据传输系统，完成RGMII数据与串口数据的转换；其中FPGA进行串口数据的编解码以及转换，并缓存至存储器中，以实现对以太网中的数据传输。采用这种方案具有可实施效果好，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图1所示，在另一种实例中，所述FPGA通过并行总线连接有一以对其主从、速率、收发增益进行相应参数配置的微处理器CPU 17，所述CPU的功能包括根据CPU配置命令对FPGA进行主从、速率、收发增益等配置，同时在通过并行总线向FPGA发出主从、速率、收发增益等命令同时，还需要根据用户数据传输对时延的需求，调整外部时钟频率以减少传输系统的延时影响，保证用户体验。采用这种方案，以使其具有可根据使用需要对其时延等进行调整，以使其符合相应的使用需要，具有可实施效果好，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

在另一种实例中，所述存储机构为外置的DDR存储器。采用这种方案以使其易于实现，结构简单，利于后期维护的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图1所示，在另一种实例中，还包括以为CPU、FPGA以及AFE1230提供5.0V、3.3V、1.8V、1.1V工作电压的电源模块18。采用这种方案对装置的各部件提供相应稳定的工作电源，以确保其工作状态稳定，具有可实施效果好，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图3-4所示，一种应用所述的在多线对铜线传输中消除近端串扰装置的方法的实现方式，包括：

所述信号发生器产生相应的具有上升沿和下降沿同步时钟信号；

每个所述局端的FPGA基于检测到的同步时钟信号，进行判断以确定各局端当前的时序是处于上升沿还是下降沿；

如果当前时序处于上升沿，则各局端均被配置为发送数据状态，而对应的各用户端则被配置为接收数据状态；

反之，则将各局端均被配置为接收数据状态，而对应的各用户端则被配置为以发送数据状态，实现对局端与用户端的收发时序进行统一管理，以在不同线对的铜线传输系统中对各局端、各用户端的发送信号或接收信号状态进行统一控制，进而避免近端上行信号与下行信号之间的串扰。采用这种方案的方法，其基于铜线传输系统，通过对所有局端统一提供一个收发数据同步信号，以使每个局端根据同步信号的上升沿和下降沿统一管理局端和用户端的收发数据时序，以保证了不同线对的铜线传输系统同时发送和接收信号，避免了发送信号干扰“近端”接收端，提高了有效传输带宽，提升住宅用户、商业用户等接入能力的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图4所示，在另一种实例中，所述FPGA通过MII接口接收以太网单元传输的数据信息，并完成到串口数据的协议转换，再通过与FPGA连接的存储机构对其接收至数据信息进行缓冲缓存，以在其检测到的时钟同步信号时序处于上升沿时，向用户端发送相应的数据信息，所述信号发生器的输出时钟频率被配置为f＝(n×1)KHz，其中n∈(1,2，…，1000)。采用这种方案以配合在不同时序下对数据传输进行保存，防止其丢失造成的不利影响，同时对信号发生器的具体参数进行说明，以使其能够使不同线对的铜线传输系统在收发数据时保持同步，避免一条线对发送信号近端干扰另一条线对接收信号，从而避免近端串扰，具有可实施效果好，可操作性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

如图4所示，在另一种实例中，所述FPGA如果实时检测到的时钟同步信号时序即不是上升沿，也不是下降沿，则执行之前对应的串口数据向MII的转换或MII向串口数据的转换。采用这种方案以适应具体的操作需要，具有可实施效果，可操作性强，适应性好，传输性能稳定的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的在多线对铜线传输中消除近端串扰的装置及方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。