回音抵消系统以及回音抵消方法与流程

1.本公开中所述实施例内容是有关于一种通信技术，特别关于一种回音抵消系统(echo cancelling system)以及回音抵消方法。


背景技术：

2.随着通信技术的发展，各种的通信系统已被发展出来且已被应用于许多不同的应用中。在采用全双工(full-duplex)技术的通信系统中，一对传输线上会有传输信号以及接收信号。当这两根传输线的阻抗不匹配或接收装置的混合架构有不匹配的情况时，传输信号可能会被引入接收信号中。这会造成回音(echo)且会影响到通信系统的信噪比(signal-to-noise ratio，snr)。


技术实现要素：

3.本公开的一些实施方式是关于一种回音抵消系统。回音抵消系统包含数据传输电路以及回音抵消电路。数据传输电路用以接收第一传输信号。第一传输信号具有第一取样频率。回音抵消电路用以依据第一传输信号产生第二传输信号。第二传输信号具有第二取样频率。第二取样频率大于第一取样频率。回音抵消电路还用以依据第二传输信号产生回音抵消信号。数据传输电路还用以依据接收信号以及回音抵消信号产生输出信号。
4.本公开的一些实施方式是关于一种回音抵消系统。回音抵消系统包含数据传输电路以及回音抵消电路。数据传输电路用以接收第一传输信号。回音抵消电路包含第一滤波器、第二滤波器以及数字模拟转换器。第一滤波器用以依据第一传输信号产生第一滤波信号。第一滤波信号与一随机数的结合为第一数字信号。第二滤波器用以依据第一传输信号产生第二滤波信号。数字模拟转换器用以基于第一传输信号以及对应于第一数字信号以及第二滤波信号的整形信号产生回音抵消信号。数据传输电路还用以依据接收信号以及回音抵消信号产生输出信号。
5.本公开的一些实施方式是关于一种回音抵消方法。回音抵消方法包含：通过数据传输电路接收第一传输信号，其中该第一传输信号具有第一取样频率；通过回音抵消电路依据第一传输信号产生第二传输信号，其中第二传输信号具有第二取样频率，且第二取样频率大于第一取样频率；通过回音抵消电路依据第二传输信号产生回音抵消信号；以及通过数据传输电路依据接收信号以及回音抵消信号产生输出信号。
6.综上所述，在本公开的回音抵消系统以及回音抵消方法中，回音抵消电路依据具有较高取样频率的信号产生回音抵消信号。如此，将可消除更多的噪声以提高回音抵消系统的信噪比。
附图说明
7.为让本公开的上述和其他目的、特征、优点与实施例能够更明显易懂，所附图的说明如下：
8.图1是根据本公开一些实施例所绘制的回音抵消系统的示意图；
9.图2是根据本公开一些实施例所绘制的回音抵消系统的示意图；以及
10.图3是根据本公开一些实施例所绘制的回音抵消方法的流程图。
具体实施方式
11.在本文中所使用的术语“耦接”也可指“电性耦接”，且术语“连接”也可指“电性连接”。“耦接”和“连接”也可指两个或多个元件相互配合或相互互动。
12.参考图1。图1是根据本公开一些实施例所绘制的回音抵消系统s1的示意图。在一些实施例中，回音抵消系统s1应用于以太网(ethernet)系统。
13.在一些实施例中，回音抵消系统s1采用全双工技术。也就是说，系统中有一对传输线，而这两根传输线上分别有传输信号以及接收信号。以图1示例而言，回音抵消系统s1的传输信号为传输信号tx1。回音抵消系统s1的接收信号为接收信号rxc。在一些实施例中，传输信号tx1可以是来自媒体接入控制层(mac layer)的信号经编码后所产生，但本公开不以此为限。
14.以图1示例而言，回音抵消系统s1包含数据传输电路100、回音抵消电路200以及回音抵消电路300。在一些实施例中，回音抵消电路200用以产生回音抵消信号ec1，以在模拟端抵消系统中大部分的回音。回音抵消电路300用以产生回音抵消信号ec2，以在数字端抵消剩余的回音。
15.具体而言，数据传输电路100接收传输信号tx1，其中传输信号tx1具有第一取样频率(例如：400兆赫(mhz))。回音抵消电路200接收传输信号tx1且对传输信号tx1执行过采样(oversampling)程序以产生传输信号tx2，其中传输信号tx2具有第二取样频率，第二取样频率(例如：800兆赫)大于第一取样频率。回音抵消电路200依据传输信号tx2产生回音抵消信号ec1。接着，数据传输电路100依据模拟信号txc、接收信号rxc、回音抵消信号ec1以及回音抵消信号ec2产生输出信号do。通过回音抵消信号ec1以及回音抵消信号ec2，可抵消回音对信号的影响，进而提高回音抵消系统s1的信噪比。
16.在一些实施例中，数据传输电路100包含存储器102、过采样电路104、整形电路106、数字模拟转换器108、模拟前端处理电路110、模拟数字转换电路112、并行串行转换电路114、加法器ad1、串行并行转换电路116、滤波电路118以及加法器ad2。模拟数字转换电路112包含模拟数字转换器1121以及模拟数字转换器1122。滤波电路118包含滤波器1181以及滤波器1182。
17.在一些实施例中，回音抵消电路200包含过采样电路202、滤波电路204、加法器ad3、随机数产生电路206、滤波电路208、过采样电路210、整形电路212、加法器ad4以及数字模拟转换器214。
18.在运作上，存储器102接收传输信号tx1。在一些实施例中，存储器102是以能够执行先进先出(fifo)程序的寄存器实现，但本公开不以此为限。接着，存储器102将传输信号tx1传给过采样电路104以及过采样电路202。
19.过采样电路104对传输信号tx1执行过采样程序以产生传输信号tx3，其中传输信号tx3具有第三取样频率，第三取样频率(例如：1.6吉赫)大于第二取样频率。接着，整形电路106依据传输信号tx3产生整形信号sd1。数字模拟转换器108将数字形式的整形信号sd1
转为模拟形式的模拟信号txc。模拟信号txc可经变压器处理后输出给网络线或其他电子元件。
20.另一方面，过采样电路202对传输信号tx1执行过采样程序以产生传输信号tx2。如前所述，传输信号tx2具有第二取样频率。接着，滤波电路204可搭配滤波最小均方(filtered least mean squared，fxlms)机制对传输信号tx2执行滤波程序，以产生滤波信号aec_o。随机数产生电路206产生随机数pn。在一些实施例中，随机数pn为伪噪声序列(pseudo-noise sequence)，但本公开不以此为限。加法器ad3结合滤波信号aec_o以及随机数pn，以产生运算信号cd1。过采样电路210对运算信号cd1执行过采样程序以产生传输信号tx4。传输信号tx4也具有第三取样频率。也就是说，传输信号tx4的取样频率会被设定为与传输信号tx3的取样频率相等。整形电路212依据传输信号tx4产生整形信号sd2。加法器ad4结合整形信号sd2以及整形信号sd1以产生运算信号cd2。数字模拟转换器214将数字形式的运算信号cd2转为模拟形式的回音抵消信号ec1。
21.在一些实施例中，若模拟信号txc引入接收传输线，将会造成回音。也就是说，模拟前端处理电路110会接收到模拟信号txc。模拟前端处理电路110依据模拟信号txc、来自回音抵消电路200的回音抵消信号ec1以及接收信号rxc产生处理信号afe_o。处理信号afe_o也具有第三取样频率。模拟数字转换电路112依据处理信号afe_o产生数字信号d_odd以及数字信号d_even。在一些实施例中，数字信号d_odd是模拟数字转换器1121依据第一取样频率运作且以第一相位(例如：奇相位)对处理信号afe_o取样所产生，而数字信号d_even是模拟数字转换器1122依据第一取样频率运作且以第二相位(例如：偶相位)对处理信号afe_o取样所产生。接着，并行串行转换电路114将并行形式的数字信号d_odd以及数字信号d_even转为串行形式的串行信号srd。
22.另外，随机数pn经反相程序后产生反相随机数-pn。滤波电路208依据反相随机数-pn产生滤波信号fo。加法器ad1结合滤波信号fo以及串行形式的串行信号srd，以产生串行形式的运算信号cd3。串行并行转换电路116将串行形式的运算信号cd3转为并行形式的并行信号pd。滤波器1181依据第一取样频率运作且以第一相位(例如：奇相位)对并行信号pd取样以产生滤波信号dlf1。滤波器1182依据第一取样频率运作且以第二相位(例如：偶相位)对并行信号pd取样以产生滤波信号dlf2。在一些实施例中，滤波器1181以及滤波器1182是以低通滤波器实现，但本公开不以此为限。加法器ad2结合滤波信号dlf1、滤波信号dlf2以及回音抵消信号ec2，以产生输出信号do。
23.在一些实施例中，滤波电路204的滤波最小均方机制会基于传输信号tx2、串行形式的串行信号srd(可反映出误差)以及滤波电路208(例如：滤波器系数)而更新，进而使得回音抵消电路200产生更能有效消除回音的回音抵消信号ec1，以提高回音抵消系统s1的信噪比。
24.在一些相关技术中，回音抵消电路是依据具有较低取样频率的信号产生回音抵消信号。在这些相关技术中，回音抵消信号无法有效地消除回音，因此通信系统的信噪比无法有效地提高。
25.在本公开中，回音抵消电路200是依据具有较高取样频率(第二取样频率，例如800兆赫)的传输信号tx2产生回音抵消信号ec1。如此，回音抵消信号ec1可更有效地消除回音，使得回音抵消系统s1的信噪比有效地提高。
26.另外，传输信号tx2的取样频率可依据由模拟前端处理电路110所输出的处理信号afe_o的取样频率而决定。在一些实施例中，若处理信号afe_o具有第三取样频率，由过采样电路202所输出的传输信号tx2的第二取样频率可被设定为第三取样频率的一半或小于第三取样频率。如此，可在已抵消大部分回音的情况下避免系统成本过高。在一些其他的实施例中，第二取样频率可被设定为等于第三取样频率，以消除更多的回音。
27.参考图2。图2是根据本公开一些实施例所绘制的回音抵消系统s2的示意图。图2的回音抵消系统s2是采用多相(poly-phase)系统。
28.具体而言，图2的回音抵消系统s2与图1的回音抵消系统s1之间的主要差异为，回音抵消系统s2的数据传输电路1000包含存储器1131以及存储器1132。回音抵消系统s2的回音抵消电路2000包含滤波电路2041(可包含于图1的滤波电路204中)、滤波电路2042(可包含于图1的滤波电路204中)、存储器207、滤波电路2081(可包含于图1的滤波电路208中)、滤波电路2082(可包含于图1的滤波电路208中)、存储器216、滤波器2181以及滤波器2182。在一些实施例中，存储器1131、存储器1132、存储器207以及存储器216是以能够执行先进先出程序的寄存器实现，但本公开不以此为限。
29.滤波电路2041以及滤波电路2042接收传输信号tx1，其中滤波电路2041依据第一相位(例如：奇相位)对传输信号tx1执行滤波程序，以输出滤波信号f1。滤波电路2042依据第二相位(例如：偶相位)对传输信号tx1执行滤波程序，以输出滤波信号f2。随机数产生电路206产生随机数pn。加法器ad5结合滤波信号f1以及随机数pn，以产生数字信号dd1。整形电路212依据数字信号dd1以及滤波信号f2产生整形信号sd3。数字模拟转换器214基于整形信号sd3与传输信号tx1的结合产生回音抵消信号ec1。模拟前端处理电路110依据对应于传输信号tx1的模拟信号txc1、回音抵消信号ec1以及接收信号rxc产生处理信号afe_o1。模拟数字转换电路1121以第一相位(例如：奇相位)对处理信号afe_o1取样以产生数字信号d_odd1。模拟数字转换电路1122以第二相位(例如：偶相位)对处理信号afe_o1取样以产生数字信号d_even1。
30.另一方面，存储器207将反相随机数-pn输出至滤波器2081以及滤波器2082。滤波器2081通过加法器ad6耦接该模拟数字转换器1131。滤波器2082通过加法器ad7耦接该模拟数字转换器1132。滤波器2081、模拟数字转换器1131以及模拟数字转换器1121对应于第一相位(例如：奇相位)。滤波器2082、模拟数字转换器1132以及模拟数字转换器1122对应于第二相位(例如：偶相位)。在一些实施例中，滤波器2081可依据加法器ad6的输出而更新，且滤波器2082可依据加法器ad7的输出而更新。
31.另外，存储器216将传输信号tx1传给滤波电路2181以及滤波电路2182。滤波电路2181的输出以及滤波电路2182的输出会分别依据滤波电路2081以及滤波电路2082的滤波器系数改变(例如：可通过图1中滤波电路208连接至滤波电路204的路径传递信号)。结合电路com再依据模拟数字转换器1131的输出、模拟数字转换器1132的输出、滤波电路2181的输出以及滤波电路2182的输出且通过更新电路220更新滤波电路2041以及滤波电路2042的滤波最小均方机制。
32.如前所述，图2的回音抵消系统s2采用多相系统。也就是说，回音抵消系统s2将不同相位的信号分开处理。在这个情况下，所有元件皆可操作在较低频率，以达到省电的功效。另外，由于回音抵消系统s2采用多相系统，因此电路设计的弹性更大。举例而言，未来将
更方便移除其中一相(例如：奇相位或偶相位)的路径。
33.参考图3。图3是根据本公开一些实施例所绘制的回音抵消方法3000的流程图。回音抵消方法3000包含操作s310、s320、s330以及s340。
34.在一些实施例中，回音抵消方法3000应用于图1的回音抵消系统s1中，但本公开不以此为限。为易于理解，回音抵消方法3000将搭配图1的回音抵消系统s1进行讨论。
35.在操作s310中，通过数据传输电路100接收传输信号tx1，其中传输信号tx1具有第一取样频率。
36.在操作s320中，通过回音抵消电路200依据传输信号tx1产生传输信号tx2，其中传输信号tx2具有第二取样频率，且第二取样频率大于第一取样频率。在一些实施例中，通过过采样电路202对传输信号tx1执行过采样程序以产生传输信号tx2。传输信号tx2的取样频率可为传输信号tx1的取样频率的两倍以上。
37.在操作s330中，通过回音抵消电路200依据传输信号tx2产生回音抵消信号ec1。由于传输信号tx2具有较高的第二取样频率，因此回音抵消电路200产生更有效消除回音的回音抵消信号ec1。
38.在操作s340中，通过数据传输电路100依据接收信号rxc以及回音抵消信号ec1产生输出信号do。在一些实施例中，回音抵消信号ec1可在模拟端抵消系统中大部分的回音，以提高回音抵消系统s1的信噪比。
39.在本公开中，系统中的回音可被更有效地消除。据此，系统的信噪比可被提升。另外，系统的有效位数(effective number of bits，enob)的精度也可降低，以节省成本。再者，也可降低对信号抖动(jitter)的要求，且可在任意区间操作。
40.综上所述，在本公开的回音抵消系统以及回音抵消方法中，回音抵消电路依据具有较高取样频率的信号产生回音抵消信号。如此，将可消除更多的噪声以提高回音抵消系统的信噪比。
41.各种功能性元件和方块已在此公开。对于本领域普通技术人员而言，功能方块可由电路(不论是专用电路，或是在一个或多个处理器及编码指令控制下操作的通用电路)实现，其一般而言包含用以对应于此处描述的功能及操作对电气回路的操作进行控制的晶体管或其他电路元件。进一步地理解，一般而言电路元件的具体结构与互连，可由编译器(compiler)，例如寄存器传送语言(register transfer language,rtl)编译器决定。寄存器传送语言编译器对与汇编语言代码(assembly language code)相当相似的脚本(script)进行操作，将脚本编译为用于布局或制作最终电路的形式。
42.虽然本公开已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本公开，任何本领域普通技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种的改变与改进，因此本公开的保护范围应当视后附的权利要求书所界定的为准。
43.附图标记说明
44.100,1000:数据传输电路
45.102,1131,1132,207,216:存储器
46.104:过采样电路
47.106:整形电路
48.108:数字模拟转换器
49.110:模拟前端处理电路
50.112:模拟数字转换电路
51.1121,1122:模拟数字转换器
52.114:并行串行转换电路
53.116:串行并行转换电路
54.118:滤波电路
55.1181,1182:滤波器
56.200,300,2000:回音抵消电路
57.202:过采样电路
58.204,208,2181,2182:滤波电路
59.206:随机数产生电路
60.2041,2042,2081,2082:滤波器
61.210:过采样电路
62.212:整形电路
63.214:数字模拟转换器
64.220:更新电路
65.s1,s2:回音抵消系统
66.ad1,ad2,ad3,ad4,ad5,ad6,ad7:加法器
67.tx1,tx2,tx3,tx4:传输信号
68.pd:并行信号
69.srd:串行信号
70.rxc:接收信号
71.sd1,sd2,sd3:整形信号
72.txc,txc1:模拟信号
73.ec1,ec2:回音抵消信号
74.do:输出信号
75.aec_o,fo,dlf1,dlf2,f1,f2:滤波信号
76.pn:随机数
[0077]-pn:反相随机数
[0078]
cd1,cd2,cd3:运算信号
[0079]
afe_o,afe_o1:处理信号
[0080]
d_odd,d_even,dd1,d_odd1,d_even1:数字信号
[0081]
com:结合电路
[0082]
3000:回音抵消方法
[0083]
s310,s320,s330,s340:操作