[发明专利]供非对称数字客户端回路用之回波消除器

说明书

近年来，非对称数字客户端回路(Asymmetric Digital SubscriberLine，ADSL)系统已逐渐被应用到双向宽频网络中，做为高速数据传输通信的架构。ADSL利用分立多频调制(Discrete Multitone Modulation，DMT)技术，在有限频宽信道上，传送出最高数据速率的数字数据。一般而言，ADSL系统是在单对双绞线电话回路下操作。由于单对双绞线电话回路在网络上的阻抗不匹配，使得传送数据在通过混合电路(hybridcircuit)或传输线的节点(bridge)时，会有回波(echo)产生。

可以利用频率分割多路(Frequency-Division Multiplexed，FDM)技术，分隔开双绞线电话回路上全双路传输的双向频宽，藉以降低回波。然而在许多情形中，ADSL调制解调器也可以使用重叠频率的双向传输，以改善传输流量。亦即是藉由传输频宽的扩展增加信道上的总数据传输速率。

回波消除器在使用重叠频率的双向传输时是有必要的，而且可以利用模拟方式或数字方式来降低回波。图一显示出传统数字适应性回波消除器的功能方块图。该回波消除器通常是与回波路径(echo channel)平行放置，而回波路径一般包括数字滤波器，数模转换器(DAC)，传送滤波器，混合电路，接收滤波器，以及模数转换器(ADC)和接收端的数字滤波器。回波消除器会以适应性方式合成回波信道，并藉此产生回波复制信号，而该回波复制信号会在接收信号中被减除掉。

适应性回波消除器除了应用到ADSL系统以外，通常也可做为其它数字客户端回路(DSL)传送接收器的一部分，比如HDSL，VDSL等。一般的回波消除器技术也可以应用到其它的领域中，例如串音噪声消除器。

由于回波信号是传送信号中泄波的部分回馈到近端同区接收器，因而会对接收信号造成严重的干扰。为设计出高效率的ADSL调制解调器，需要高效率的适应性数字回波消除器，来消除掉全双路环境下调制解调器的回波干扰。此外，此回波消除器可以与其它系统组合，比如频域分割调制(FDM)模式，让系统设计者能弹性的设计出最佳系统。

公用技术中已经提出许多的回波消除技术。例如，传统的回波消除器使用具有多tap数的有限脉冲响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波器，来仿真回波信道，并消除时域上的回波，如图1所示。如果应用到ADSL系统中，这些传统的回波消除器通常需要很快速地更新tap系数，且其计算复杂度很高。有一些其它回波消除器的设计是利用频域与时域之间的双边关系，在频率域中实现回波消除功能。这些频域运作的回波消除器具有较高的成本以及复杂度，因为需要较多点数的快速傅立叶转换(FFT)电路或反快速傅立叶转换(IFFT)电路。

J.M.Cioffi与J.Bingham在1994年IEEE Transaction onCommunication中发表标题为“Data-Driven Multitone Echo Canceller”的文章，提出“数据驱动回波消除器”的构想。这种回波消除器包含设定并更新系数用的频率域回波消除器，以及合成回波用的时域回波消除器。此架构需要在频率域与时域之间做频繁的FFT/IFFT转换操作，此外，由于其衍生效应的假设对于较长的回波信道来说并不合适。Minnie Ho，J.M.Cioffi与J.Bingham在1996年IEEE Transaction on Communication中发表标题为“Discrete Multitone Echo Cancellation”的文章，提出另一种回波消除器。该回波消除器也是采用频率域与时域双重运作的功能，消除掉频率域与时域中的回波。这种新颖的结构在一般典型的环境中能降低ADSL回波消除器(或其它类似应用)中的加乘计算复杂度。然而，就实时处理的观点，以及特用集成电路(ASIC)的结构来说，并没有得到真正的优点，尤其是在回波信道较长的时候，其架构仍需要相当多的数值运算。

因此，业界需要一种具有双重频域与时域回波消除架构的回波消除器，以消除掉ADSL中的回波干扰，同时又方便在超大集成电路(VLSI)设计中实现，以解决上述习用技术中的问题，并符合ITU G.992.1与T1，413对ADSL的规范。

本发明的主要目的在于提供一种具有频域与时域双重运作的回波消除器，能同时进行频域的回波信道估算与时域中回波的消除处理，且其整架构以及构造单元适合目前VLSI的设计以及制造，可以有效地消除掉ADSL中的回波效应。