用于全双工通讯系统的 可调式回音消除装置 【技术领域】
本发明涉及一种全双工(full duplex)通讯系统，特别是涉及一种用于全双工通讯系统的回音消除装置。
背景技术
由于科技的进步，因特网的应用也愈来愈广。鉴于对网络的频宽要求愈来愈大，目前被普遍使用的以太网络(ethernet)，其数据分组的传送速度也从以往的10/100Mbps提升至1Gbps以上。
请参照图1，其示出了1Gbps的快速以太网络(fast ethernet)装置的功能方块图。在1Gbps的快速以太网络装置中，每个连接端口(port)具有四个通道(channel)100。每个通道具有一传送器(transceiver)102，并利用线接口(line interface)116与双绞线(twist lines)118耦接。传送器102包括传送端104与接收端106。其中，传送端104包括一数字模拟转换器108(Digital-to-Analog Converter，DAC)，用以将传送讯号转换成模拟形式后，藉由线接口116与双绞线118传送至远程另一个网络装置。而接收端106包括一模拟前端(Analog Front End，AFE)电路，用以对线接口116所接收的模拟讯号先进行讯号处理，再利用模拟数字转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)114转换成数字讯号后，再送至后级电路。快速以太网络装置与远程另一个网络装置同时使用四个信道，各信道同时执行传输与接收的功能。故快速以太网络为一种全双工通讯系统。
高速以太网络装置的每个信道同时执行传送与接收功能。当信道传送讯号时，会对该信道同时接收讯号产生影响，此现象被称为回音干扰(echoimpairment)。为了把回音干扰效应降到最低，一般传送器中会设置回音消除电路(echo cancellation)110以及回音消除电阻Rp，如图1所示。回音消除电路110通常也是一个数字模拟转换电路，用以输出与数字模拟转换电路108输出的传送讯号相对应的消除讯号(cancellation signal)，该消除讯号可抵销传送讯号对接收端106所造成的影响，以达到回音消除的效果。
请参照图2，其示出了图1所示的快速以太网络装置的等效电路图。其中，传送器100中的数字模拟转换器108与回音消除电路110分别电路等效为电流源Id及Ic。对接收端106而言，如果要达到回音消除的目的，电流源Ic及Id的输出电流对接收端106所造成的效应必须互相抵销。
请参照图3，其示出了图2所示的等效电路图地小讯号模型。其中，Zo为等效输出阻抗，在图2中，等效输出阻抗包括用以匹配阻抗的匹配电阻Rm以及通道的等效电阻Rc，Vo为输出讯号，也就是传送端104输出的传送讯号，Vi为输入讯号，也就是输入接收端106的接收讯号。由图3示出的电路图可以得到下列方程式：
Vi=-Zi[IdZo+(Zo+Rp)Ic]Rp+Zi+Zo---(1)]]>
要将回音消除，也就是Vi＝0，则必须满足：
IdZo+(Zo+Rp)Ic＝0 (2)
因此，当Ic与Id的关系为：
Ic=-ZoRp+ZoId---(3)]]>
则回音可完全消除。
已知的回音消除电路的缺点为将等效输出阻抗Zo视为单纯的负载电阻Re，其电阻效应是由匹配电阻Rm以及通道的等效电阻Rc所决定。但除了匹配电阻Rm以及通道的等效电阻Rc以外，等效输出阻抗还需考虑实际电路实现时无法避免的寄生电容Ce效应。如果仅将等效输出阻抗Zo视为单纯的负载电阻RE，则无法将回音干扰效应降到最低。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种用于全双工通讯系统，可更进一步地减少回音干扰效应的回音消除装置。
根据本发明的目的，提出一种用于全双工通讯系统的回音消除(echocancellation)装置。该全双工通讯系统包括一传送端，用以传送一传送讯号，以及一接收端，用以接收一接收讯号。该回音消除装置包括：滤波器，用以依据传送讯号输出滤波讯号；回音消除电路，与滤波器耦接，用以依据滤波讯号输出回音消除讯号；至少一回音消除电阻，与传送端、接收端以及回音消除电路耦接；以及残余回音检测电路，用以依据接收端的残余回音(echo residue)输出控制讯号，以控制滤波器。
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图式详细说明如下。
【附图说明】
图1示出了1Gbps的快速以太网络装置的功能方块图；
图2示出了图1所示的快速以太网络装置的等效电路图；
图3示出了图2示出的等效电路图的小讯号模型；
图4为依据本发明所提出的第一实施例示出的快速以太网络装置的功能方块图；
图5为以数字电路实现图4中的低通滤波器的示意图；
图6为以模拟电路实现图4中的低通滤波器的示意图；和
图7为依据本发明所提出的第二实施例示出的快速以太网络装置的功能方块图。
附图符号说明
100，400，700通道
102，402，702传送器
104，404，704传送端
106，406，706接收端
108，408，708数字模拟转换器
110回音消除电路
112，412，712模拟前端电路
114，414，714模拟数字转换器
116，416，716线接口
118，418，718双绞线
310，350阻抗组件
320，340电流源
330电阻
420，720低通滤波器
【具体实施方式】
请再参照图3，本发明是考虑实际电路实现无法避免的寄生电容效应，故等效输出阻抗Zo为由匹配电阻Rm以及通道的等效电阻Rc所组成的负载电阻Re与寄生电容Ce的并联(Zo＝Re//Ce)，故等效输出阻抗Zo的大小如下列方程式所示：
Zo=ResReCe+1---(4)]]>
将方程式(4)代入方程式(3)，则得到方程式(5)：
Ic=-ReRp+Re+sReRpCeId=H(s)·Id---(5)]]>
由方程式(5)可知，Ic与Id的关系H(s)实际上即为一低通转换方程式(lowpass transfer function)。请参照图4，其为依据本发明所提出的第一实施例示出的快速以太网络(fast ethernet)装置的功能方块图。本发明所提出的回音消除装置，包括：回音消除电路410，用以产生与数字模拟转换电路408输出的传送讯号相对应的消除讯号；回音消除电阻Rp，耦接于传送端404与接收端406之间，以及低通滤波器420，与回音消除电路410耦接，作为其前级电路。其中，回音消除电路410可以为数字模拟转换器，而低通滤波器420可以选择以数字或是模拟电路的方式来实现。若是以数字电路的方式来实现，则为数字低通滤波器(digital low pass filter)，如图5所示。若是以模拟电路的方式来实现，则为电阻电容网络低通滤波器(RC networklow pass filter)，如图6所示。藉由低通滤波器420，可以使得回音消除电路410(电路上等效为电流源Ic)输出的消除讯号抵销数字模拟转换电路408(电路上等效为电流源Id)输出的传送讯号，对接收端406所造成的影响，将回音干扰的现象降到最低。其中，图6的电容可以以金属夹层电容或是寄生电容来实现，而电阻是以一MOS晶体管来实现，其电阻值是由其栅极电压Vd的大小所决定。
请参照图7，其为依据本发明所提出的第二实施例示出的快速以太网络装置的功能方块图。在实际情况时，寄生电容Ce、通道等效电阻Rc以及阻抗匹配电阻Rm的大小会受到工作环境、工作温度、制程差异......等等因素的影响，故会在网络数据的传送/接收过程中随时都会改变。为了更精准地达到回音消除的功效，在本发明提出的第二实施例中，在接收端706还设置了残余回音检测电路722，用以检测接收端706收到的残余回音(echoresidue)。残余回音检测电路722会依据检测到的残余回音输出控制讯号至低通滤波器720，以形成一回路。若低通滤波器720为数字低通滤波器，如图5所示，则可调整其有限脉冲响应(Finite Impulse Response，FIR)或是无限脉冲响应(Infinite Impulse Response，IIR)的系数，若低通滤波器720为电阻电容网络低通滤波器，则可藉由控制栅极电压Vd来调整电阻电容网络低通滤波器的电阻电容(RC)值，来动态地依据当时的电路组件特性以及网络环境调整低通滤波器720，以维持最佳地回音消除的功效。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围视后附的权利要求为准。