用于补偿和识别串音的设备和方法技术

为能够补偿其中线束的芯线对不相互耦合的远端串音FEXT，用于在通信系统中补偿(90)和识别干扰信号的设备具有至少一个在滞后元件(94、94’和95、95’)后设置的补偿电路(10)、干扰特征量确定装置和与其连接的补偿控制器(98)，其控制自适应滤波器的滤波器系数(h[0]，…，h[L-1])的调整和补偿信号源，其中该自适应滤波器构造为数字补偿滤波器(KFT)，其具有各通过一个具有延迟时间T的第一延迟元件(T)在时间上分开设置的滤波器系数(h[0]，...，h[L-1])和具有可调整的附加的延迟时间τ，并且其中附加延迟时间τ的调整与滤波器系数(h[0]，...，h[L-1])的调整一起进行。本发明专利技术属于用于确定和补偿通信系统中的干扰信号的设备和方法的领域，特别用于补偿远端串音FEXT和/或NEXT。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1、6、7和8所述的用于补偿和识别串音的设备。此外本专利技术涉及根据权利要求14所述的用于补偿和识别串音的方法。
技术介绍
在通过多对电缆传输时对于当今的有线连接的通信系统的重要损害之一是芯线对之间的串音。通过减小串音能够提高传输范围、数据传输率或者稳定性(或者所有这三者的组合的折衷)。原理上可以通过用较好的电缆(具有减小的串音特性)更换已经布设的电缆减小串音。在LAN(局域网)范围内该方法是通常的，例如当把100Mbit/S升级到lGbit/s时。然而在本地网(“最后一英里”)中更换本地接入电缆是不经济的。在后一种情况下更经济的是使用补偿串音的方法和设备。基本上存在两种基本上不同类型的串音需要补偿。长久以来，就已知用于解决串话特别是近端和/或远端串音(Near或者FarEnd Cross Talk，NEXT或者FEXT)的问题的方法和设备。第一种可能性是在收发器中补偿串音。该方法在1995年就已经在专业杂志IEEE Journal on Selected Areasin Communications,1995, vol. 13, pp. 1643-1655, Im, G. -H.和 Werner, J. -J.的论文“Bandwidth-Efficient Digital Transmission over Unshielded Twisted-Pair Wiring”中提出，并且例如还在当今的千兆位以太网收发器中使用。该方法的缺点是需要知道其串音干扰应该被补偿的所有相邻信道的发送的数据或者发送的信号。这种需要性不允许在已有的网络基础设施中后集成 根据所述方法的串音补偿。第二种可能性在于在外部也就是说在通信设备外部补偿串音。该方法已经在申请人之一的欧洲专利申请I 775 851 Al中通过用于补偿串音的补偿电路、补偿单元和方法进行了描述。具有补偿装置、用于在具有线束的至少两条信号线的通信系统中确定和补偿干扰信号、特别是串音源的串音信号的补偿电路具有-干扰信号输入端，其按照串音源接收干扰信号，-与干扰信号输入端连接的补偿控制器，-与补偿控制器连接的补偿信号源，它具有可控的电流源，并且按照干扰信号产生补偿信号用于在第一信号线上施加第一信号，其方法是产生用于并行供给的受控的补偿电流作为补偿信号，从而在没有用于分开信号线上的信号的接收方向和发送方向的分叉电路的情况下、在信号线上补偿串音时能够实现这些信号线的对于至少直流电流不中断的运行。在欧洲专利申请EP I 775 851 Al中描述的串音补偿方法中按照串音的信号产生补偿电流，其被并行地供给待补偿的信号线。不像现有技术那样串行供给一个受控的补偿电压。由于并行供给补偿电流，所以待补偿的信号线可以为直流电流(通常为远程供给)保持不中断。由此该线路允许通过信号线给通信部件简单地远程供给直流电压。为产生补偿信号，优选使用系统的串音脉冲响应用于补偿，特别地其方法是将其考虑为用于模拟一个与串音镜像的信号。补偿控制器可以比较复杂，并且按照一个或者多个参数或者系数h，从一个干扰信号Uffl(t)产生控制信号us(t)。系数h可以由确定装置一次或者重复确定，并且写入补偿控制器内。串音补偿可以是可接通或者可切断的。为此可以在供电支路中设有开关。但是代替开关也可以设定控制电流源为零。补偿装置可以是或者具有自适应滤波器。信号线上待滤波的信号通过该自适应滤波器。自适应滤波器的参考电压相应于干扰信号Um(t)。自适应滤波器可以具有滤波器系数，按照这些滤波器系数进行滤波。滤波器系数可以一次或者多次进行调整。滤波器系数可以是描述串音脉冲响应的系数，例如作为时间上的采样值。自适应滤波器并行向信号线(或者传输线)供给适宜控制的电流。补偿电路可以在其两个输入端/输出端具有延迟电路或者滞后电路。它们应该在通信电缆上延迟串音脉冲响应，从而补偿装置相应地具有更多的时间进行补偿，并且可以降低或者甚至完全不发生类似的线路费用。该方法的优点是对于通信系统的原理上的独立性，其允许在网络中后安装补偿系统。在许多公开物中，以及对于其他的技术应用情况，当今将补偿滤波器实现为纯粹的数字自适应滤波器。在申请人之一的欧洲专利申请EP I 775 851 Al中作为补偿滤波器提出一种自适应数字滤波器和自适应模拟滤波器的组合，以便产生具有尽可能小的延迟时间的补偿信号。在实践中以一定的 延迟时间实现借助用于补偿串音的数字或者模拟/数字混合式滤波器产生用于补偿的复制信号(R印Iika-Signal)，该延迟时间包括用于A/D变换的时间、用于数字滤波的时间、用于D/A变换的时间、以及用于模拟重建滤波的时间。根据欧洲专利申请EP 1775851 Al的补偿电路可以在其两个输入端/输出端具有延迟电路或者滞后电路，其应该在通信电缆上延迟串音脉冲响应，从而补偿装置相应具有更多的时间进行补偿，并且类似的线路费用可以降低或者甚至完全不发生。这样的滞后元件理想地应该具有尽可能恒定的振幅特性和恒定的群延迟，从而它允许输入的信号质量上基本不变，而仅延迟规定的时间t。该延迟电路作为具有模拟的和数字的滤波器系数的滤波器的组成部分，在这里具有固定的延迟时间，并且在一种所谓的“抽头延迟线”结构内实现待滤波的信号的延迟。在根据欧洲专利申请EP I 775 851 Al的模拟的滞后元件的一种实施方式中它具有纵向接入信号线或者传输线的芯线中的、同样大小的电感和两个各对角连接的、同样是同样大小的电容。更多这样的电路可以在一个或者两个输入端/输出端前串接。图6表示纯数字补偿滤波器的一种实施方式。复制信号应该在频率范围_1/(2Τ)到1/(2Τ)内产生。为此输入信号x(t)通过A/D变换器(ADC)采样，以时钟脉冲1/T数字滤波，并且以时钟脉冲1/T进行D/A变换(DAC)并且可选地以重建滤波器修正/平滑化。因此称为“T间隔消除器”。其延迟线在“自然的”符号间隔T的一小部分的时间间隔中具有抽头的横向滤波器结构在文献中称为“分数间隔滤波器” FSF。这样的滤波器已经用于解决其他提出的任务。但是，分数间隔滤波器的这里使用的特性基本上和预测特性不同，后者在用于补偿串音的FSC-XTC (作为FSF的特殊情况的分数间隔消除器-串音消除器)中起决定作用。分数间隔滤波器首次用于修正在有线连接的数据传输中由于电缆而线性失真的接收信号(“分数间隔均衡器”)。对此的第一次公开从会议录“Allerton Conference onCircuit and System Theory”，1969，pp. 792-803，Lucky，R. W.的论文“Signal filteringwith the transversal equalizer”和“Proceedings of IEEE International Conferenceon Communications 1970”，1970，pp. 21-35-21-39，Brady, D. M.的论文 “An adaptivecoherent diversity receiver for data transmission through dispersive media，，中得知。分数间隔均衡器主要由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.07 DE 102010004178.51.一种用于在具有对称线束(91)的至少两个芯线对(1、1’ )的通信系统中补偿(90) 和识别干扰信号的设备，具有 用于在两侧连接芯线对(1、1’ )的信号线的连接端(96、96’和97、97’)， 在连接端(96、96，和97、97，)后设置的滞后元件(94、94，和95、95，)， 在滞后元件(94、94’和95、95’ )后设置的至少一个补偿电路(10)，所述补偿电路具有干扰信号输入端(11)和补偿信号源，所述补偿信号源向相应的芯线对(1、1’ )馈入补偿信号， 干扰特征量确定装置，用于根据参与的芯线对(1、1’)的信号确定至少一个表征串音的干扰特征量，和 与干扰特征量确定装置连接的补偿控制器(98)，所述补偿控制器控制自适应滤波器的滤波器系数(h，...，h[L-l])的调整和控制补偿信号源，其特征在于，为延迟滤波后的信号，在自适应滤波器的后面或者前面接入具有可调整的延迟时间τ的附加的延迟元件，所述自适应滤波器构造为具有各通过一个具有延迟时间T的第一延迟元件(T)在时间上分开设置的滤波器系数(h，...，h[L_l])的数字补偿滤波器(KFT)，并且附加的延迟时间τ的调整与滤波器系数(h，...，h[L-l])的调整一起进行用于补偿远端串音FEXT，其中在远端串音的情况下，芯线对(1、1’ )不相互耦合。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设有模拟的或者数字的第二延迟元件 (V)，所述第二延迟元件设置在补偿滤波器(KFT)的A/D变换器(ADC)之前、D/A变换器 (DAC)之后、或者在A/D变换器(ADC)和D/A变换器(DAC)之间。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，附加的延迟时间τ通过延迟A/D变换器 (ADC)的A/D变换过程或者D/A变换器(DAC)或D/A变换过程或者通过延迟数字数据实现， 并且附加的延迟时间τ是采样时钟脉冲T的一小部分。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，为产生多个补偿信号，在一个NXN的补偿系统中设有NX (N-1)个A/D变换器(ADC)和D/A变换器(DAC)。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，干扰特征量确定装置按照最小方差方法确定附加的延迟时间τ的大小，并且以A/D变换器(ADC)采样、以时钟脉冲1/T数字滤波的并且以时钟脉冲1/T在D/A变换器(DAC)中变换后的输入信号X (t)在设置在D/A变换器(DAC)之后的重建滤波器(R)中被修正/平滑化。6.一种用于在具有对称线束(91)的至少两个芯线对(1、1’ )的通信系统中补偿(90) 和识别干扰信号的设备，具有 用于在两侧连接芯线对(1、1’ )的信号线的连接端(96、96’和97、97’)， 在连接端(96、96，和97、97，)后设置的滞后元件(94、94，和95、95，)， 在滞后元件(94、94’和95、95’ )后设置的至少一个补偿电路(10)，所述补偿电路具有干扰信号输入端(11)和补偿信号源，所述补偿信号源向相应的芯线对(1、1’ )供给补偿信号， 干扰特征量确定装置，用于根据参与的芯线对(1、1’)的信号确定至少一个表征串音的干扰特征量，和 与干扰特征量确定装置连接的补偿控制器(98)，所述补偿控制器控...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·赫尔曼，H·汉佩尔，U·贝罗尔德，M·戴恩策，R·乔佩，J·B·胡贝尔，
申请(专利权)人：宽带联合有限公司，IAD信息自动化及数据处理有限公司，
类型：
国别省市：