(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 107113023 A(43)申请公布日 2017.08.29
(21)申请号 201480080750.2(22)申请日 2014.05.20(85)PCT国际申请进入国家阶段日
2017.01.19(86)PCT国际申请的申请数据
PCT/CN2014/077861 2014.05.20(87)PCT国际申请的公布数据
WO2015/176224 EN 2015.11.26(71)申请人 美国莱迪思半导体公司
地址 美国俄勒冈州(72)发明人 吴启明 雷恺 宋飞 周凯
安基仲 吴智 金旻奎 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所
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代理人 王茂华(54)发明名称
用于高速全双工数据传输的回音消除(57)摘要
本发明关于提供一种用于高速全双工数据传输的回音消除系统、装置及方法，该装置包括一第一组差分节点，用以获得接收数据及传输数据；一第二组差分节点，用以获得传输数据；以及一减法回路，用以获得来自第一组及第二组差分节点的数据，所述的减法回路包含多个电容器，以接收分别来自第一组及第二组差分节点的数据；以及一终端回路，其提供直流终端电压，以自第一组差分节点数据减除第二组差分节点数据，以利消除自第一组差分节点所接收数据的回音。
(51)Int.Cl.
H04B 3/32(2006.01)
权利要求书2页 说明书5页 附图6页
CN 107113023 ACN 107113023 A
权 利 要 求 书
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1.一种用于高速全双工数据传输的回音消除装置，其特征在于，包括：一第一组差分节点，以接收一接收数据及一传输数据；一第二组差分节点，以接收该传输数据；以及一减法回路，以接收来自该第一组差分节点及该第二组差分节点的数据，该减法回路还包括：
多个电容器，以接收分别来自该第一组差分节点及第二组差分节点的数据；以及一终端回路，提供直流终端电压，以自该第一组差分节点的数据减除该第二组差分节点的数据，以利消除自该第一组差分节点所接收数据的回音。
2.根据权利要求1所述的用于高速全双工数据传输的回音消除装置，其特征在于，还包括一第一驱动器以及一第二驱动器，该第一驱动器驱动该传输数据至该第一组差分节点上，该第二驱动器驱动该传输数据至该第二组差分节点上。
3.根据权利要求2所述的用于高速全双工数据传输的回音消除装置，其特征在于，还包括一滤波回路于该减法回路中，以等化该第一组差分节点及第二组差分节点所接收数据。
4.根据权利要求3所述的用于高速全双工数据传输的回音消除装置，其特征在于，其中等化该第一组差分节点及第二组差分节点所接收数据，用以补偿该第一驱动器及该第二驱动器间的差异。
5.根据权利要求3所述的用于高速全双工数据传输的回音消除装置，其特征在于，其中该滤波回路提升信号带宽增益并降低信号带宽的衰减。
6.根据权利要求1所述的用于高速全双工数据传输的回音消除装置，其特征在于，其中该终端回路包含为避免数据信号反射的一个或多个电阻组件。
7.根据权利要求1所述的用于高速全双工数据传输的回音消除装置，其特征在于，其中该传输数据及该接收数据包含至少一高度清晰视频或音频数据。
8.一种用于高速全双工数据传输的回音消除方法，其特征在于，包括以下步骤：于一第一组差分节点上，接收一传输数据及一接收数据；于一第二组差分节点上，接收该传输数据；于一减法回路中，接收分别来自该第一组差分节点及该第二组差分节点所接收到的数据，该减法回路包含：
多个个电容器接收分别来自该第一组差分节点及第二组差分节点的数据；以及一终端回路提供直流终端电压，以自该第一组差分节点的数据减除该第二组差分节点的数据，以消除自该第一组差分节点所接收数据的回音。
9.根据权利要求8所述的用于高速全双工数据传输的回音消除方法，其特征在于，还包括：于该减法回路中，等化该第一组差分节点及第二组差分节点所接收数据。
10.根据权利要求9所述的用于高速全双工数据传输的回音消除方法，其特征在于，其中等化该第一组差分节点及第二组差分节点所接收数据，用以补偿该第一驱动器及该第二驱动器间的差异。
11.根据权利要求8所述的用于高速全双工数据传输的回音消除方法，其特征在于，其中于该第一组差分节点和第二组差分节点上所接收到的该传输数据各别来自一第一驱动器及一第二驱动器。
12.根据权利要求8所述的用于高速全双工数据传输的回音消除方法，其特征在于，其
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中该传输数据以及该接收数据包含至少一高度清晰视频或音频数据。
13.一种用于高速全双工数据传输的回音消除系统，其特征在于，包含：一第一装置；以及一第二装置，工作地耦接于该第一装置，以交换多媒体数据，其中该第一及第二装置各包括：
一第一组差分节点，以接收一接收数据及一传输数据；一第二组差分节点，以接收该传输数据；以及一减法回路，以接收来自该第一组差分节点及该第二组差分节点的数据，该减法回路还包括：
多个电容器，以接收分别来自该第一组及第二组差分节点的数据；以及一终端回路，提供直流终端电压，以自该第一组差分节点的数据减除该第二组差分节点的数据，以利消除自该第一组差分节点所接收数据的回音。
14.根据权利要求13所述的用于高速全双工数据传输的回音消除系统，其特征在于，该第一装置及第二装置还包括：一滤波回路于该减法回路中，以等化该第一组差分节点及第二组差分节点所接收数据。
15.根据权利要求14所述的用于高速全双工数据传输的回音消除系统，其特征在于，其中该第一装置借由一电缆耦接至该第二装置，以及，于该减法回路中，等化该第一组差分节点及第二组差分节点所接收数据，用以补偿该电缆所流失的该接收数据。
16.根据权利要求15所述的用于高速全双工数据传输的回音消除系统，其特征在于，其中该电缆包含至少一MHL连接器或一HDMI连接器。
17.根据权利要求13所述的用于高速全双工数据传输的回音消除系统，其特征在于，其中该第一装置和该第二装置还包括：一第一驱动器以及一第二驱动器，该第一驱动器用以将该传输数据驱动至该第一组差分节点上，该第二驱动器用以将该传输数据驱动至该第二组差分节点上。
18.根据权利要求13所述的用于高速全双工数据传输的回音消除系统，其特征在于，其中该传输数据及该接收数据包含一至少高度清晰视频或音频数据。
19.根据权利要求13所述的用于高速全双工数据传输的回音消除系统，其特征在于，其中该第一装置包含一显示面板，该第二装置包含一移动计算设备。
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说 明 书
用于高速全双工数据传输的回音消除
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技术领域
[0001]本发明关于一种电子电路，特别关于回音消除模拟电路。
背景技术
[0002]于双向数据传输/接收设备中，需要有效的回音消除机制将所接收到的数据分割为可传送的接收数据。以太网络回音消除(Ethernet echo cancellation)技术为高速回音消除方法之一，其可数字地消除回音信号，如采用模拟/数字转换器(analog-to-digital convertor,ADC)，以转换输入数据，且数字输出端经回音消除后可得优化。上述的解决方案因采用模拟/数字转换器，而受限于速度和带宽的限制。附图说明
[0003]本发明的各个实施例以示例性方式而不是以限制性方式示出，附图中相似的附图标记指代相似的元素。
[0004]图1为根据本发明实施例显示回音消除电路。
[0005]图2为根据本发明实施例显示全双工设备的回音消除电路。
[0006]图3为根据本发明实施例显示第一驱动器上升/下降时间与第二驱动器上升/下降时间不匹配的可能态样。
[0007]图4为根据本发明实施例显示模拟减法器的示意图。[0008]图5为根据本发明实施例显示滤波回路的交流响应曲线。[0009]图6为根据本发明实施例显示回音消除的流程图。
[0010]图7为根据本发明实施例显示回音消除的逻辑电路的装置或系统图。
发明内容
[0011]本发明的各个实施例描述了一种用于高速全双工数据传输的回音消除系统、装置及方法。实施例包括：一第一组差分节点，以接收一接收数据及一传输数据；一第二组差分节点，以接收该传输数据；以及一减法回路，以接收来自该第一组差分节点及该第二组差分节点的数据。该减法回路包括：多个电容器，以接收分别来自该第一组差分节点及第二组差分节点的数据；以及一终端回路，提供直流终端电压，以自该第一组差分节点的数据减除该第二组差分节点的数据，以利消除自该第一组差分节点所接收数据的回音。具体实施方式
[0012]在本文中描述了用于高速全双工数据传输的回音消除装置、系统及方法。下面描述中阐释了多个具体细节以提供对实施例的全面理解。然而，本领域的技术人员将理解的是，本文中描述的技术可以在没有一个或多个具体细节的情况下，或可以通过其他方法、部件、材料等予以实施。在其他示例中，已知的结构、材料或操作并未具体示出或描述，以避免模糊特定的方面。
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说 明 书
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图1为根据本发明实施例显示回音消除的电路图。图1示出了回音消除电路图(以
下简称该电路)100包含一第一终端回路101、一第一驱动器102、一第二终端回路(亦称虚拟回路)103、一第二驱动器(亦称虚拟驱动器)104、多个电容器105-108、滤波回路110以及滤波回路110的输入终端(终端回路)109。[0014]于一实施例中，借由电缆150以获得接收数据(reception data)，同时地，传输数据(transmission data)得借由第一驱动器102及第一终端回路101以维持位准，其中，第一终端回路101与缆线150的阻抗相匹配，以消除潜在的反射信号。接收数据和传输数据于差分节点(differential node)tp2p(正极)与tp2n(负极)上被接收。传输数据还经第二驱动器104及第二/虚拟终端回路103，于差分节点tp2p_d与tp2n_d上被接收。传输数据自节点txp与txn起，由第一驱动器102及第二驱动器104所驱动。[0015]于此实施例中，本发明采用一模拟电容减法器(analog capacitor substractor)以执行模拟回音消除，其不同于现有技术以模拟/数字转换器(analog-to-digital convert)或数字信号处理器(digital signal processor)为解决技术手段。模拟减法器190包含多个电容器105-108以及终端回路109。于此实施例中，电容器105的位准与电容器106位准相同，电容器107的位准与电容器108位准相同，其中电容器105及106接收来自节点tp2p_d与tp2n_d的“虚拟”传输数据，电容器107及108接收来自节点tp2p与tp2n的传输数据。
[0016]电容器105及107的输出端耦接至节点n1p，电容器106及108的输出耦接至节点n1n。输入终端109提供直流电压(vcm)至节点n1p及n1n。于节点n1p及n1n上，组合的传输/接收数据信号中扣除虚拟传输数据，可得到的数据为消除回音后的接收数据，如：经电缆150所获得的数据。于此实施例中，滤波器109耦接于节点n1p及n1n，以过滤短时脉冲波形干扰(glitch)，举例而言，短时脉冲波形干扰来自第一驱动器102与虚拟驱动器104间的差异。[0017]图2为根据本发明的一实施例显示全双工设备的回音消除电路。于此实施例中，设备200包含远端组件210(如接收组件)以及近端组件250(如传输组件)，电缆205耦合于远端组件210及近端组件250之间，于远端组件及近端组件之间进行通信。本文所述的全双工(full duplex)设备表示允许同时双向(bi-direction)传输的设备；全双工设备的主要问题是无须透过混合变压器，以将传输数据馈通至接收数据，抵消自另一组件的回音。[0018]远端组件210包含第一驱动器与终端回路211、第二/虚拟驱动器与终端回路212、滤波器213、混合变压器214以及模拟减法器220。相似地，近端组件250包含第一驱动器与终端回路251、第二变压器与终端回路252、均衡器253、混合变压器254以及模拟减法器260。[0019]于此实施例中，远端组件210的分析和计算与近端组件250相互对称。以近端组件250而言，近端驱动器与终端回路251以及第二/虚拟驱动器与终端回路252具有共同输入来源-V(节点txp与txn)。位于节点txop_n及txon_n上的信号等同于位于节点tp2_d及tp2n_d的信号。
[0020]以全双工传输数据的配置而言，例如设备200，无法直接正常获得节点txop_n及txon_n上的信号，本发明的实施例采用所述的虚拟驱动器及终端回路以间接获得其信号。[0021]混合变压器254得调节节点txop_n和txon_n上的信号，混合变压器254的输出端tp2p与tp2n以及虚拟驱动器与终端回路252作为模拟减法器260的输入端，模拟减法器260的输出端n1p与n1n为已消除回音的数据，其等同于远程第一驱动器与终端回路211(txop_f
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与txon_f)与电缆205所流失数据的乘积。[0022]于此实施例中，倘若第一驱动器与第二/虚拟驱动器不相匹配，亦表示第一终端回路与虚拟终端回路不相匹配，因此，txop_n及txon_n的上升时间与下降时间相异于tp2p_d及tp2n_d的上升时间与下降时间。
[0023]图3为根据本发明实施例显示第一驱动器/终端回路与第二驱动器/终端回路间的上升/下降时间的不匹配可能性。参考回图2示出的信号，图像310显示txop_n及txon_n的上升/下降时间与tp2p_d及tp2n_d的上升/下降时间相匹配，因此，回音消除残余值为零。[0024]如图像320及330所示，由于txop_n及txon_n的上升/下降时间与tp2p_d及tp2n_d的上升/下降时间不相匹配，因而存在回音消除残余。回音消除残余包含短时脉冲波形干扰(glitch)；于一些实施例中，滤波器可用于过滤掉这些干扰。举例而言，当这些干扰处于高频状态时，其相对应的滤波器能减弱其信号。
[0025]图4为根据本发明的实施例显示模拟减法器。于此实施例中，减法器400应用于图2的设备200中，减法器400包括电容器401n、401p、402p、402n，其分别接收tp2n_d、tp2p_d、tp2p、tp2n的信号，减法器400还包括终端电阻411，以接收来自电容器401p及402n的信号，以及包含终端电阻412，以接收来自电容器401n及402p的信号。于一些实施例中，电容器401p的位准与电容器401n的位准相同，电容器402p的位准与电容器402n的位准相同；电容器401p及402p的位准可为相同，亦可不相同。[0026]参阅图2，信号tp1及tp2的方程式可表示为(注意，Gcl为电缆205的电缆流失，Vrn为近端组件250的近端残余值，Vrf为远端组件210的远程残余值。)：[0027]V(tp2p，tp2n)＝V(txop_f，txon_f)*Gcl+V(txop_n，txon_n)+vrn[0028]V(tp1p，tp1n)＝V(txop_n，txon_n)*Gcl+V(txop_f，txon_f)+vrf[0029]于此实施例中，C0为电容器401n和401p的电容值，C1为电容器402p和402n的电容值，Zcm为电阻411和412的阻抗值，上述方程式可视为滤波器(未显示于图中)的输入终端。减法器400的转换函数可表示为：
[0030]
滤波器450包含缓冲器451以及电容器(outp及outn)，缓冲级(buffer stage)具有
已扣除的信号。于一些实施例中，滤波器450包含一线形均衡器/均衡器(linear equalizer)，以增强信号以及过滤掉回音噪声。本发明的实施例中，滤波器450可为带通滤波器(band-pass filter,BPF)或低通滤波器(low-pass filter,LPF)。[0032]图5为根据本发明实施例显示滤波器的交流电响应曲线。于一些实施例中，交流电响应曲线510及520可表示为图4的滤波器450的响应曲线。倘若滤波器为低通滤波器，则响应曲线为510；若滤波器为带通滤波器，则响应曲线为520。滤波器提供信号带宽(signal bandwidth)内的增益，以及具有消除信号宽带的高频衰减(attenuation in high frequency)。
[0033]参回图2的近端组件210，位于节点outp及outn的信号得由下列方程式所描述(注意，Hifilter为滤波器的转换函数；Vrn由Hfilter减弱(Vrn can be attenuated by Hfilter)；V(txop_f，txon_f)*Gcl得增大。)：
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图6为根据本发明实施例显示回音消除的流程图。本发明所述的流程提供不同步
骤的示例。虽揭示特定顺序及序列，除非另外指定，可更动流程的步骤顺序。因此，所述的流程仅为示例性，且该流程得由不同顺序步骤以执行，甚至一些步骤可同时并行。除此之外，并非每一执行包含相同步骤，因此本发明所述的实施例可能忽略一或多个步骤。本发明亦包含其他步骤流程。
[0036]过程600包含下列操作步骤：于第一组差分节点接收传输数据与接收数据(步骤602)，以及，于第二组差分节点上接收传输数据(步骤604)。传输数据及接收数据包含至少一高清晰音效或视频数据。于一些实施例中，于第一组和第二组差分节点上所接收到的传输数据，分别来自第一驱动器及第二驱动器。[0037]于减法回路(subtraction circuit)中，接收来自第一组差分节点及第二组差分节点的数据(步骤606)。如前所述，减法回路接收分别来自第一组差分节点和第二组差分节点的数据，减法回路还包括一终端回路，其提供交流终端电压，以自第一组差分节点数据减除第二组差分节点数据，以利消除第一组差分节点的接收数据的回音。[0038]接收来自第一组差分节点及第二组差分节点的数据，在减法器中被实质等化(步骤608)。于某些实施例中，于第一组及第二组差分节点上所接收到的数据，于减法回路中被等化或均衡，以补偿电缆所流失的接收数据。
[0039]图7为根据本发明实施例显示回音消除的逻辑电路的装置或系统。说明书未提及的现有组件及标准未显示于此图中。于一些实施例中，该装置或系统700(以下简称该装置)包含一总线或内链接702或其他用以传播数据的组件。该装置700包含一处理组件，如一或多个处理器704，其耦合至内链接702，以处理信息。处理器704包含一或多个实体处理器以及一或多个逻辑处理器。图7所示的单一内链接702用以简化图示，熟知本发明领域的公知知识应当理解，本发明的内链接或总线不局限于图示，得更动为其他种类及其连接方式，图7的内链接702抽象表达任一或多个独立实体总线、点对点连接方式、或藉由适当的桥接、配接器或控制器以相连接。[0040]于一些实施例中，该装置700还包括一主存储器712，用以存取数据和指令，其可由处理器704所执行，主存储器712包含RAM(随机存取内存)或其他动态存取设备或组件。RAM内存还包括DRAM(动态随机存取内存)。于一些实施例中，该装置的内存更包含缓存器或其他特定目的的内存。
[0041]该装置700包含ROM(只读存储器)716或其他动态存取设备或组件，以存取动态数据及命令，以供处理器704执行。该装置700包含一或多个非挥发性内存718，如闪存、硬盘或固态驱动器。
[0042]一或多个传送器或接收器720亦可耦接至内链接702。于一些时实施例中，传送器或接收器720可耦接至一或多个端口722，其包含HDMI(高画质清晰度多媒体接口)端口、MHL(移动高清晰连接)端口、DVI(交互式数字视频)端口等诸如此类。[0043]于某些实施例中，该装置700包含一或多个输入装置724，如键盘、鼠标、触控垫、语音命令辨识、手势辨识或其他可供输入至计算系统的装置。该装置700还包括输出装置726，其耦接至内链接702，于一些实施例中，输出装置726为显示器，其可为液晶显示器(LCD)或
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任一显示设备，以显示相关信息及内容至用户知悉。于一些实施例中，输出装置726包含触控屏幕，其亦可作为输入装置的一部分。于一些实施例中，输出装置726可为或包含音频设备，如麦克风，以提供音频数据。该装置700亦包含电源装置730，其包含电源供应器、电池、太阳能电池、染料电池或其他可供应或产生电源的系统或装置，由电源装置730所供应的电源，得依照实际所需以分配至该装置700的所有组件。[0044]上述的目的在于解释，各种特定细节是为了提供对于本发明的彻底理解。然而，将理解，熟知本发明领域的公知知识应可实施本发明，而无需其中某些特定细节。在其他实施例中，现有的结构及装置并未显示于方块图中。在图示组件之间可能包含中间结构。所描述或图示的组件可能包含额外的输入和输出，其并未详细描绘于附图中。所示的元素或组件还可以以不同布置或顺序被组织，包括任何现场的重新排序或现场尺寸的修改。[0045]本发明包含各种处理过程。本发明的处理过程得以由硬盘组件加以执行，或内嵌于计算机可读取指令中，其可形成一般或特殊目的且具有编程指令的处理器或逻辑电路，以执行程序。除此之外，这些过程亦得由硬件及软件的组合加以执行。[0046]本发明的部分提供计算机程序产品，其包括具有储存计算机程序指令的非瞬时的计算机可读存储介质，该计算机程序指令可以被应用对计算机(或其他电子组件)进行编程以执行根据本发明的过程。计算机可读存储介质可包括不局限于软性磁盘片、光学磁盘片、CD-ROMs、ROMs、RAMs、EPROMs、EEPROMs、磁体或光卡、闪存、或其他类型可适用于存取电子指令的媒体/计算机可读存储介质。另外，本发明亦可被下载作为计算机程序产品，其中该程序可由远程计算机传送至所指定的计算机。[0047]用基本形式来描述方法，但是在未脱离本发明范畴下，任一方法或信息得自程序中增加或删除。将清楚的是，熟知该项技术领域的公知知识应可进一步改良或修正本发明。特定实施方式仅用以说明，非限制本发明。[0048]若文中有一组件“A”耦接(或耦合)至组件“B”，组件A可能直接耦接(或耦合)至B，亦或是经组件C间接地耦接(或耦合)至B。若说明书载明一组件、特征、结构、过程或特性A会导致一组件、特征、结构、过程或特性B，其表示A至少为B的一部分原因，亦或是表示有其他组件、特征、结构、过程或特性协助造成B。在说明书中所提到的一组件、特征、结构、过程或特性“可以”、“可能”或“能够”被包括，那么该组件、特征、结构、过程或特性不必然被包括。如果说明书中所提到“一”或“一个”等词，这并不意味着所描述的元素仅仅是一个。[0049]实施例是本发明的实现或示例。在说明书中使用“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”或“其他实施例”意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一些实施例中，但不必然在所有实施例中。“实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”的出现不必然全部指代相同的实施例。应当理解，在对前述对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的一些特征优势被组合在单个实施例、附图或者它的描述中，以便于是本公开内容更流畅和协助对各个创新方面中的一个或多个方面的理解。
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