DE112004001455T5

DE112004001455T5 - Verfahren und System zum Löschen von Übersprechen

Info

Publication number: DE112004001455T5
Application number: DE112004001455T
Authority: DE
Inventors: Andrew Joo Kim; Michael G. Vrazel; Sanjay Bajekal; Charles Summers
Original assignee: Quellan LLC
Current assignee: Intersil Americas LLC
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: GB2421674A; KR101109847B1; WO2005018134A3; US20050030884A1; GB2421674B; US20100039923A1; US7626916B2; US20060159002A1; US8068406B2; GB0603563D0; WO2005018134A2; KR20060114322A; DE112004001455B4; JP2007502054A; US7050388B2

Abstract

Signalverarbeitungssystem, zum Anlegen einer Übersprechschätzung in einem ersten Kommunikationssignal, um Übersprechen zu kompensieren, das in den ersten Kommunikationskanal von einem zweiten Kommunikationskanal eingekoppelt wird, wobei vorgesehen sind:
ein Modell, das mit dem zweiten Kommunikationskanal verbunden ist, und so arbeitet, dass es die Übersprechschätzung erzeugt, wobei vorgesehen sind:
eine Signalform-Formvorrichtung, die mehrere Verzögerungsstufen aufweist, die an mehrere jeweilige Verstärker angeschlossen sind; und
eine einstellbare Verzögerung, die an die Signalform-Formvorrichtung angeschlossen ist; und
eine Steuerung, die so arbeitet, dass sie bezüglich Übersprechens kompensierte Kommunikationssignale verarbeitet, und die Signalform-Formvorrichtung und die einstellbare Verzögerung einstellt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 601494,072 mit dem Titel "Verfahren zum Löschen von Übersprechen in Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssystemen", eingereicht am 07. August 2003. Der Inhalt der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/494,072 wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.
Die vorliegende Anmeldung steht in Beziehung zur nicht-provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 mit dem Titel "Verfahren und System zum Dekodieren von Mehrfachpegelsignalen", eingereicht am 28. März 2002, und zu der nicht-provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,477 mit dem Titel "Adaptives Rauschfiltern und Ausgleich für eine optimale Hochgeschwindigkeits-Mehrfachpegeldekodierung", eingereicht am 15. Juli 2003. Der Inhalt der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,477 wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kommunikation, und spezieller die Verbesserung der Signalwiedergabetreue in einem Kommunikationssystem durch Kompensieren von Übersprechstörungen, die zwischen zwei oder mehr Kommunikationskanälen auftreten, und bei hohen Datenkommunikationsraten weit verbreitet sind.
HINTERGRUND
Eine erhöhte Inanspruchnahme von Kommunikationsdiensten führt zum Erfordernis erhöhter Datenübertragungskapazitäten oder Bandbreite in Kommunikationssystemen. Ein Effekt, der als Übersprechen bezeichnet wird, tritt häufig in diesen Kommunikationssystemen auf, und kann die Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung beeinträchtigen, und daher die Kommunikationsbandbreite auf einen unerwünscht niedrigen Pegel einschränken.
Übersprechen stellt einen Zustand dar, der in Kommunikationssystemen auftritt, bei welchen ein Signal in einem Kommunikationskanal durch Störungen (oder Durchschlagen) von einem anderen Signal gestört wird, das über einen anderen Kanal übertragen wird, Die Störung kann infolge vieler verschiedener Effekte auftreten. So dient beispielsweise in elektrischen Systemen wie Leiterplatten, elektrischen Verbindern, und paarweise verdrillten Kabelbündeln jeder elektrische Weg als ein Kanal. Bei hohen Kommunikationsgeschwindigkeiten verhalten sich diese leitfähigen Wege wie Antennen, die elektromagnetische Energie sowohl abstrahlen als auch empfangen. Die von einem Kanal abgestrahlte Energie, der hier als der "Agressorkanal" bezeichnet wird, wird unerwünscht in einen anderen Kanal eingekoppelt oder von diesem empfangen, der hier als der "Opferkanal" bezeichnet wird. Diese unerwünschte Übertragung von Signalenergie, bekannt als "Übersprechen", kann die Integrität von Daten auf dem empfangenen Kanal beeinträchtigen. Übersprechen tritt typischerweise in beiden Richtungen auf, so dass ein einzelner Kanal sowohl Energie an einen oder mehrere andere Kanäle abstrahlen kann, als auch Energie von einem oder mehreren Kanälen empfangen kann.
Übersprechen stellt sich als signifikante Sperre in Bezug auf die Erhöhung von Durchsatzraten von Kommunikationssystemen heraus. Wenn es nicht speziell angegangen wird, tritt Übersprechen häufig als Rauschen auf. Insbesondere beeinträchtigt Übersprechen die Signalqualität durch Erhöhung der Unsicherheit des empfangenen Signalwerts, wodurch verlässliche Kommunikationsvorgänge schwieriger werden, also Datenfehler mit erhöhter Wahrscheinlichkeit auftreten. Anders ausgedrückt, wird Übersprechen typischerweise problematischer bei erhöhten Datenraten. Nicht nur verringert Übersprechen die Signalintegrität, sondern nimmt darüber hinaus das Ausmaß von Übersprechen häufig entsprechend der Bandbreite des Agressorsignals zu, wodurch Kommunikationsvorgänge mit höherer Datenrate schwieriger werden. Dies ist besonders der Fall in elektrischen Systemen, welche binäre Signale oder Signale mit mehreren Pegeln einsetzen, da die leitfähigen Wege, über welche derartige Signale fließen, Energie wirksamer bei den hohen Frequenzen abstrahlen und empfangen, die den Pegelübergängen in diesen Signalen zugeordnet sind. Anders ausgedrückt, besteht jedes Signal in einem binären oder Mehrfachpegel-Kommunikationssignal aus Hochfrequenzsignalkomponenten, die empfindlicher für eine Beeinträchtigung infolge von Übersprechen sind, verglichen mit Komponenten mit niedrigeren Frequenzen.
Die Einschränkung infolge von Übersprechen, um Datendurchgangsraten zu erhöhen, wird weiterhin durch die Neigung des Hochfrequenzinhalts des Opfersignals gebildet, über lange Signalübertragungsweglängen abgeschwächt zu werden (also Schaltungsspuren, die eine Länge von einigen Zoll bei Datenraten von mehreren Gigabit pro Sekunde aufweisen). Hochfrequenzkomponenten eines Kommunikationssignals empfangen daher nicht nur einen relativ hohen Pegel von Übersprechstörungen, sonder sind auch gegen Störungen empfindlich, da sie infolge von Übertragungsverlusten häufig schwach sind.
Während diese abgeschwächten Hochfrequenzkomponenten über eine Vorgehensweise verstärkt werden können, die als Kanalausgleich bekannt ist, erhöht ein derartiger Kanalausgleich häufig Rauschen und Übersprechen als Nebenwirkung der Verstärkung der Hochfrequenzsignale, welche Daten übertragen. Das Ausmaß des Übersprechens, das in einer Kommunikationsverbindung vorhanden ist, begrenzt häufig den Pegel des Ausgleichs, der zur Wiederherstellung der Signalintegrität eingesetzt werden kann. So kann beispielsweise bei den Datenraten von mehreren Gigabit pro Sekunde, die für Rückplatinensysteme der nächsten Generation erwünscht sind, der Pegel der Übersprechenergie in einem Kommunikationskanal den Pegel der Opfersignalenergie bei den hohen Frequenzen überschreiten, die bei derartiger Hochgeschwindigkeitskommunikation vorhanden sind. In diesem Zustand kann äußere oder Streusignalenergie die Energie der gewünschten, Daten tragenden Signale dominieren, wodurch eine Kommunikation bei diesen Datenraten in der Praxis mit den meisten herkömmlichen Systemarchitekturen nicht durchführbar wird.
Der hier verwendete Begriff "Rauschen" unterscheidet sich vom Übersprechen, und bezeichnet einen vollständig statistischen Effekt. Übersprechen ist im Gegensatz hierzu ein deterministischer, aber häufig unbekannter Parameter. Im Stand der Technik ist es bekannt, dass es theoretisch möglich ist, ein System abzuändern, um Übersprechen abzumildern. Insbesondere kann mit Definitionen: (i) der Daten, die über einen Störenden oder Agressorkanal übertragen werden; und (ii) der Signaltransformation, die beim Einkoppeln von dem Agressorkanal zu dem Opferkanal auftritt, das Übersprechen theoretisch bestimmt und gelöscht werden. Fachleute auf diesem Gebiet wissen daher, dass die Signalbeeinträchtigung infolge von Übersprechen gelöscht werden kann, wenn die Daten, die von einem Kommunikationssignal transportiert werden, das in einen Kommunikationskanal eingegeben wird, bekannt sind, und auch die Signaltransformation bekannt ist, die dem Kommunikationssignal durch Übersprechen aufgeprägt wird. Allerdings ist es mit herkömmlicher Technik schwierig, einen Pegel der Definition dieser Signaltransformation zu erzielen, der ausreichende Genauigkeit und Exaktheit aufweist, um eine praktische Implementierung eines Systems zu unterstützen, welches ausreichend Übersprechen löscht. Daher ist herkömmliche Technik, die Übersprechen angeht, im Allgemeinen für Kommunikationssysteme mit hoher Geschwindigkeit (beispielsweise mehreren Gigabit pro Sekunde) unzureichend. Daher besteht ein Bedürfnis auf diesem Gebiet, Übersprechen zu löschen, um so die Opfersignalwiedergabetreue zu verbessern, und die Grenze zu überwinden, welche Übersprechen häufig in Bezug auf die Erhöhung von Datendurchgangsraten darstellt.
Obwohl die Physik, die zu Übersprechen führt (beispielsweise elektromagnetische Kopplung in elektrischen Systemen oder Vier-Wellenmischung in optischen Systemen) gut verstanden ist, führt dieses Verständnis allein nicht zu direkten und einfachen Verfahren für die Übersprech-Übertragungsfunktion. Ein üblicher Grund für herkömmliche Schwierigkeiten beim Modellieren besteht darin, dass die relativen Geometrien der Opfer- und Agressor-Signalwege stark die Übertragungsfunktion des Übersprecheffekts beeinflussen, und diese Wege stark gefaltet sein können. Anders ausgedrückt, beeinträchtigt die Komplexität des Signalweges typischerweise Versuche, Übersprechen unter Verwendung herkömmlicher Modellierverfahren auf Grundlage der Untersuchung von Signalleitungen zu modellieren. Weiterhin ist es im Allgemeinen unerwünscht, eine Übersprechlöschvorrichtung für eine vorbestimmte, bestimmte Übersprechantwort auszulegen, da: (i) ein System zahlreiche verschiedene Antworten für unterschiedliche Opfer-Agressorpaare aufweisen kann (die jeweils ein spezielles Design erfordern); und (ii) unterschiedliche Systeme unterschiedliche Gruppen von Designs benötigen können. Daher besteht ein Bedürfnis auf dem Gebiet nach einem Übersprechlöschsystem und einem Verfahren mit ausreichender Flexibilität, um: (i) mit den verschiedenen Übersprechübertragungsfunktionen fertig zu werden, die sich im üblichen Betrieb eines vorgegebenen Systems ergeben können; und (ii) eine Selbstkalibrierung vorzunehmen, um einen komplexen Vorgang von Hand der Charakterisierung und Einstellung für jedes Opfer-Agressorpaar zu vermeiden.
Obwohl das allgemeine Konzept des Löschens von Übersprechen im Stand der Technik bekannt ist, ist das herkömmliche Übersprech-Löschen typischerweise nicht bei Hochgeschwindigkeitsumgebungen einsetzbar, beispielsweise bei Kanälen, die Raten von mehreren Gigabaud unterstützen. Herkömmliches Übersprechlöschen wird typischerweise in einer vollständig digitalen Umgebung implementiert, in welcher die zugänglichen Agressor-Datensignale und empfangenen Opfer-Signale digitalisiert werden, und ein Mikroprozessor die Löschvorgänge implementiert. Die Analog-Digitalwandler und Mikroprozessoren, die zum Implementieren dieser digitalen Übersprechlöschung in einer Hochgeschwindigkeitsumgebung benötigt werden, sind normalerweise übermäßig kompliziert, was zu einem nicht akzeptierbaren Energieverbrauch und zu nicht akzeptierbaren Produktkosten führt.
Um diese repräsentativen Nachteile im Stand der Technik anzugehen, ist die Fähigkeit erforderlich, eine Übersprechlöschung durchzuführen, die mit Hochgeschwindigkeitsumgebungen verträglich ist, jedoch mit niedrigem Energieverbrauch und vernünftigen Herstellungskosten. Weiterhin ist die Fähigkeit erforderlich, dass Übersprechlöschvorrichtungen automatisch kalibriert oder konfiguriert werden können. Derartige Fähigkeiten würden höhere Datenraten ermöglichen, und die Bandbreite bei verschiedenen Kommunikationsanwendungen verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung unterstützt das Kompensieren von Signalstörungen, beispielsweise Übersprechen, die zwischen zwei oder mehreren Kommunikationskanälen auftreten. Das Kompensieren von Übersprechen kann die Signalqualität verbessern, und die Kommunikationsbandbreite oder die Informationsübertragungsfähigkeit erhöhen.
Ein Kommunikationssignal, das in einem Kommunikationskanal übertragen wird, kann ein unerwünschtes Signal, beispielsweise Übersprechen, in einen anderen Kommunikationskanal einkoppeln, und Kommunikationssignale stören, die auf diesem Kanal übertragen werden. Zusätzlich dazu, dass er zwischen zwei Kanälen auftritt, kann dieser Übersprecheffekt zwischen mehreren Kommunikationskanälen einkoppeln, wobei jeder Kanal Übersprechen bei zwei oder mehr Kanälen hervorruft, und Übersprechen von zwei oder mehr Kanälen empfängt. Ein Kanal kann ein Medium sein, beispielsweise ein elektrischer Leiter oder eine Lichtleitfaser, das einen Signalweg zur Verfügung stellt. Eine einzelne Lichtleitfaser oder eine einzelne Stromleitung kann ein Übertragungsmedium für zwei oder mehr Kanäle zur Verfügung stellen, die jeweils digitale oder analoge Information übertragen. Alternativ kann jeder Kanal ein spezielles Übertragungsmedium aufweisen. So kann beispielsweise eine Leiterplatte mehrere Leiter in Form von Schaltungsspuren aufweisen, wobei jede Spur einen speziellen Kommunikationskanal zur Verfügung stellt.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Übersprechlöschvorrichtung ein Übersprechlöschsignal in einen Kanal eingeben, der Übersprechstörungen empfängt, um das empfangene Übersprechen zu löschen oder auf andere Art und Weise zu kompensieren. Das Übersprechlöschsignal kann von einem Signal abgeleitet oder erzeugt werden, das sich in einem anderen Kanal ausbreitet, welcher das Übersprechen erzeugt. Die Übersprechlöschvorrichtung kann zwischen dem Kanal, der das Übersprechen erzeugt, und dem Kanal, der das Übersprechen empfängt, gekoppelt sein. Bei dieser Anordnung kann die Übersprechlöschvorrichtung einen Anteil des Signals abtasten oder empfangen, welches das Übersprechen hervorruft, und kann das Übersprechlöschsignal zum Anlegen bei dem Kanal ausbilden, welcher das unerwünschte Übersprechen empfängt. Anders ausgedrückt, kann die Übersprechlöschvorrichtung den Kanal anzapfen, der das Übersprechen hervorruft, ein Übersprechlöschsignal erzeugen, und das Übersprechlöschsignal an den Kanal anlegen, welcher Übersprechstörungen empfängt, um eine Löschung oder Korrektur des Übersprechens zu erreichen.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Übersprechlöschvorrichtung das Übersprechlöschsignal über ein Modell des Übersprecheffekts erzeugen. Das Modell kann das Übersprechlöschsignal in Form eines Signals erzeugen, welches das Übersprechsignal abschätzt, approximiert, emuliert, oder diesem gleicht. Das Übersprechlöschsignal kann eine Signalform oder Form aufweisen, die zum tatsächlichen Übersprechsignal passt. Eine Einstellung oder Anpassung, die das Modell anpasst, beispielsweise eine Gruppe von Modellparametern, kann Eigenschaften dieser Signalform festlegen.
Das Übersprechlöschsignal kann mit dem tatsächlichen Übersprechsignal synchronisiert werden. Das Timing des Übersprechlöschsignals kann daher so angepasst werden, dass es zum Timing des tatsächlichen Übersprechsignals passt. Eine Timingverzögerung oder ein anderer Timingparameter kann das relative Timing oder die zeitliche Entsprechung zwischen dem Übersprechlöschsignal und dem tatsächlichen Übersprechsignal festlegen.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Übersprechlöschvorrichtung Modellier- und Timinganpassungen implementieren, so dass Übersprechlöschsignal eng an das tatsächliche Übersprechen angepasst ist, wodurch eine wirksame Übersprechlöschung erzielt wird. Eine Steuerung der Übersprechlöschvorrichtung kann das Ausgangssignal der Übersprechlöschvorrichtung überwachen und untersuchen. Eine Steuerung kann daher das Signal mit gelöschtem Übersprechen bearbeiten, welches ein verbessertes Kommunikationssignal darstellt, das infolge des Anwendens des Übersprechlöschsignals bei dem Kanal auftritt, bei welchem Übersprechstörungen vorhanden sind. Die Steuerung kann die Modellparameter und die Timingverzögerung einzeln oder gemeinsam variieren, um jegliches restliches Übersprechen zu minimieren, das nach der Übersprechlöschung verbleibt. Die Anpassung des Betriebs der Übersprechlöschvorrichtung kann schwankende Bedingungen und Änderungen des Übersprecheffekts kompensieren.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Übersprechlöschvorrichtung eine Kalibrier- oder Einstellungsprozedur durchgeführt werden, die von innen oder außen eingeleitet wird. Die Übersprechlöschvorrichtung oder eine andere Vorrichtung, welche die Kalibrierprozedur durchführt, kann die Übertragung eines bekannten oder vorher festgelegten Testsignals auf einem Kommunikationskanal einleiten. Ein Testsignal kann auf dem Kanal übertragen werden, der Übersprechen hervorruft, oder auf dem Kanal, der Übersprechstörungen empfängt. Weiterhin kann ein Testsignal auf einem Kanal übertragen werden, der Übersprechen erzeugt, während ein unterschiedliches Testsignal auf einem Kanal übertragen wird, der die empfangenen Übersprechstörungen empfängt. So kann beispielsweise ein randomisiertes Kommunikationssignal sich auf dem Kanal ausbreiten, der Übersprechen erzeugt, während der ein Übersprechen empfangende Kanal ein Signal mit gleichmäßiger Spannung oder gleichmäßigen Strom aufweisen kann, welches im Wesentlichen keine Datenübertragung repräsentiert. Die Übersprechlöschvorrichtung kann diese bekannten Bedingungen dazu nutzen, das Timing und die Form eines Übersprechlöschsignals festzulegen, welches in der Auswirkung Übersprechstörungen kompensiert. Anders ausgedrückt, kann die Übersprechlöschvorrichtung ihr Modell des Übersprecheffekts auf der Grundlage festlegen oder verfeinern, dass das Übersprechlöschgerät mit Testsignalen betrieben wird, die auf den Übersprechen erzeugenden und das Übersprechen empfangenden Kommunikationskanälen übertragen werden.
Die in dieser Zusammenfassung gegebene Diskussion zum Korrigieren von Übersprechen dient nur zum Zwecke der Erläuterung. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung können aus einer Untersuchung der folgenden, detaillierten Beschreibung der geschilderten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und Patentansprüche noch deutlicher werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Kommunikationssystems, das zwei Leiterplatten aufweist, die über eine Rückwandplatine kommunizieren, und Übersprechen hervorrufen.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechmodells für das in 1 gezeigte System.
3 ist ein Diagramm einer Übersprechantwort für einen Verbinder zwischen einer Rückwandplatine und einer Leiterplatte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechlöschsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechlöschsystems, das Funktionsblöcke einer Übersprechlöschvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
6 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Filters mit Verzögerungsleitungsanzapfungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist Funktionsblockdiagramm eines Übersprechmodellfilters einer Übersprechlöschvorrichtung mit einstellbarer Verzögerung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechmodellfilters einer Übersprechlöschvorrichtung mit einem Hochpassfilter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Steuermoduls einer Übersprechlöschvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Löschen von Übersprechen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zum Kalibrieren einer Übersprechlöschvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
12A und 12B zeigen jeweils Versuchsdaten eines Kommunikationssystems vor und nach dem Implementieren der Übersprechlöschung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung unterstützt das Löschen von Übersprechen in einem oder mehreren Kommunikationswegen in einem Kommunikationssystem, beispielsweise eines Hochgeschwindigkeits-Digitaldaten-Kommunikationssystem. Ein flexibles und anpassbares Modell des Übersprecheffekts kann ein Löschsignal ausgeben, welches exakt eine Übersprechstörung wiedergibt. Das Einkoppeln dieses Löschsignals auf einen Signalweg, bei dem Übersprechen vorhanden ist, kann ein derartiges Übersprechen löschen, und daher die Beeinträchtigung ausschalten, welche Übersprechen auf die Bandbreite ausüben kann.
Nunmehr wird im Einzelnen eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die in den 1–12B vorhanden sind, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren bezeichnen.
In 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines Kommunikationssystems 100 dargestellt, welches zwei Leiterplatten 101a, 101b aufweist, die über Rückwandplatinensignalwege 120, 130 kommunizieren, bei denen Übersprechen 150, 151 auftritt. Spezieller erläutert 1 das Auftreten eines Übersprechens 150 bei einer Rückwandplatine, und ein Übersprechen 151 bei einem Verbinder bei dem beispielhaften Fall eines Rückwandplatinenkommunikationssystems 100.
Eine Leiterplatte 101a, 101b ist ein Modul, typischerweise eine Leiterplatte mit einer gedruckten Schaltung, das in einen Chassisschlitz gleitet und daraus hinaus gleitet, und Kommunikationseigenschaften zur Verfügung stellt, die mit einem zugehörigen Kommunikationskanal in Verbindung stehen. Eine Rückwandplatine 103 stellt eine Gruppe von Signalwegen dar, beispielsweise Schaltungsspuren, an der Rückseite eines derartigen Chassis, welche Signale zwischen jeder installierten Leiterplatte 101a, 101b und einer anderen Kommunikationsvorrichtung übertragen, beispielsweise einer anderen Leiterplatte 101a, 101b, oder einem Datenverarbeitungsbauteil in einem in einem Gestell angebrachten digitalen Kommunikationssystem.
Jede Leiterplatte 101a, 101b in dem in 1 dargestellten System 100 sendet und empfängt mehrere Datenkanäle, beispielsweise die beiden Datenkanäle 120, 130. Bei einem beispielhaften Kanal 130: (i) beginnt ein Sender (Tx) 104a auf einer Leiterplatte 101a; (ii) wird von der Leiterplatte 101a über einen Verbinder 102a zur Rückwandplatine 103 gesendet; (iii) setzt sich dieses über die Rückwandplatine 103 zu einem anderen Verbinder 102b und der Leiterplatte 101b fort; und (iv) erfolgt ein Empfang durch einen Empfänger (Rx) 105b. 1 zeigt zwei derartige Kanäle, die als "Opfer" oder "Vict" bezeichnet sind (von dem Opfersender 104a zum Opferempfänger 105b), und als "Agressor" oder "Agg" (von dem Agressorsender 104b zum Agressorempfänger 105a).
Wenn die Signalwege 120, 130 in enger Nähe zueinander angeordnet sind, strahlt Signalenergie von dem Agressorkanal 120 aus, und gelangt in den Opferkanal 130. Bereiche der Rückwandplatine 103 und der Verbinder 102a, 102b, in welchen ein erster Signalweg nahe an einem zweiten Signalweg angeordnet ist, führen daher dazu, dass ein Anteil der Signalenergie, die sich in dem ersten Signalweg ausbreitet, in den zweiten Signalweg einkoppeln kann, und Signale beeinträchtigen oder beschädigen kann, die sich in diesem zweiten Signalweg ausbreiten. Diese Übersprechkopplung 150 kann auf der Leiterplatte 101a, 101b auftreten, im Verbinder 102a, 102b, auf der Rückwandplatine 103, oder bei jeder Kombination dieser Einrichtungen, zum Beispiel.
Obwohl dies in 1 nicht dargestellt ist, kann ein Übersprechen auch in der entgegengesetzten Richtung auftreten. Im Einzelnen strahlt der "Opferkanal" 130 häufig Energie ab, welche den "Agressorkanal" 120 beeinträchtigt. Daher tritt Übersprechen häufig in beiden Richtungen auf, wobei nicht nur eine Übertragung von einem ersten Signalweg auf einen zweiten Signalweg stattfindet, sondern auch von dem zweiten Signalweg zum ersten Signalweg. Weiterhin kann bei Systemen, die drei oder mehr Signalwege aufweisen, die in enger Nähe zueinander angeordnet sind (nicht gezeigt), ein Übersprechen zwischen den drei oder mehr Signalwegen auftreten. Daher kann ein einziges Signal nicht nur Übersprechen bei zwei oder mehr Signalen hervorrufen, sondern auch Übersprechstörungen von zwei oder mehr Signalen empfangen.
Ähnlich wie bei dem Fall mehrerer physikalischer Wege, der in 1 dargestellt ist, und voranstehend geschildert ist, kann auch ein Übersprechen auftreten, wenn sich der Agressor- und der Opferkanal auf einem einzigen Übertragungsmedium ausbreiten (beispielsweise einem einzigen Kabel oder einer einzigen Spur). Bei diesem Szenarium kann jeder Kanal einem speziellen Signalband entsprechen (beispielsweise einem Frequenzband in einem Frequenzunterteilungsmultiplexsystem, einem Spektralband wie bei einem optischen Wellenlängenunterteilungsmultiplexsystem, oder einem Zeitfenster in einem Zeitunterteilungsmultiplexsystem). Anders ausgedrückt, können zwei Kommunikationskanäle, von denen einer Übersprechen erzeugt, und der andere Übersprechen empfängt, zusammen in einem Kommunikationsmedium wie einem optischen Wellenleiter oder einer Leitung vorhanden sein, wobei jeder Kommunikationskanal die Übertragung eines speziellen Kommunikationssignals fördert.
Zur vereinfachten Beschreibung ist eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die darauf beruht, dass Übersprechen zwischen zwei Kanälen auftritt, jeweils auf einem getrennten physikalischen Weg, in 1 dargestellt, und wird nachstehend im Einzelnen erläutert. Bei einer anderen, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung löschen ein Verfahren und ein System das Übersprechen, das zwischen Kanälen auftritt, die zusammen in einem einzigen Kommunikationsmedium vorhanden sind. Ein Fachmann auf diesem Gebiet sollte dazu fähig sein, die vorliegende Erfindung in einer Anwendung durchzuführen und einzusetzen, bei welcher zwei oder mehr Kanäle vorhanden sind, die Übersprechen bei einem einzigen Kommunikationsmedium zeigen, durch Berücksichtigung der detaillierten Beschreibung, der Flussdiagramme, der Diagramme, und der Funktionsblockdiagramme, die in der vorliegenden Anmeldung vorhanden sind.
Nunmehr wird auf 2 Bezug genommen, wobei diese ein Funktionsblockdiagramm 200 eines Übersprechmodells 210 für das in 1 dargestellte System 100 zeigt. Spezieller erläutert 2 ein Modell 210 des Übersprecheffekts 151 in dem Verbinder 102b auf Grundlage einer einzigen, beispielhaften Übertragungsfunktion 210.
Der Agressorsender 104b gibt ein Agressorkommunikationssignal u(t) 215 auf dem Agressorkanal 120 aus. Energie von diesem Agressorkommunikationssignal u(t) 215 koppelt sich in den Opferkanal 130 mittels Übersprechen 151 in dem Verbinder 102b ein. Das Agressorkommunikationssignal u(t) 215 besteht aus mehreren Frequenzen. Da Übersprechen 151 einen Frequenz abhängigen Effekt darstellt, koppeln sich die Frequenzen des Agressorkommunikationssignals u(t) 215 in den Opferkanal mit unterschiedlichem Wirkungsgrad ein. Das Frequenzmodell H(f) 210 des Übersprecheffekts 151 drückt das Ausmaß aus, mit welchem sich jede dieser Frequenzkomponenten in dem Opferkanal 130 in Form eines Signals n(t) 230 einkoppelt. Dieses Übersprechsignal n(t) 230 vereinigt sich mit dem ungeänderten Kommunikationssignal x(t) 214, das sich auf dem Opferkanal 130 von dem Opfersender 104 aus ausbreitet. Der Opferkanal 130 überträgt das sich ergebende, vereinigte Signal y(t) 260 an den Opferempfänger 105b.
Die Übersprechübertragungsfunktion 210 kann durch die Frequenzantwort H(f) 210 (oder deren äquivalente Impulsantwort h(t) im Zeitbereich) charakterisiert werden. Wie in 2 gezeigt, überträgt die Antwort H(f) 210 die Information, welche das Agressordatensignal u(t) 215 in dem Verbinderabschnitt auf seinem Weg empfängt, von dem Agressorsender 104b auf den Opferempfänger 105b. Die genauen Einzelheiten dieser Antwort 210 ändern sich normalerweise unter bestimmten Paaren von Opfer- und Agressorkanälen. Allerdings beruht die allgemeine Eigenschaft der Antwort auf geometrischen Einschränkungen und der zugrunde liegenden Physik. So kann beispielsweise die Übersprechantwort 151 eines Rückwandplatinenverbinders von physikalischen Systemparametern abhängen. Das Rückwandplatinen-Übersprechen 150 kann ebenfalls durch eine Übertragungsfunktion moduliert werden, und das Übersprechen 150, 151 der Rückwandplatine und des Verbinders können selbst durch eine einzige (jedoch andere) Übertragungsfunktion wiedergegeben werden.
Eine beispielhafte, nicht-einschränkende Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Übersprechlöschvorrichtung das Übersprechen kompensiert, das auf einer Verbindung zwischen einer Leiterplatte und einer Rückwandplatine auftritt, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 3–12B beschrieben. Die hier geschilderten Ausführungsformen sind zu dem Zweck vorgesehen, dass die Offenbarung gründlich und vollständig ist, und den Umfang der Erfindung Durchschnittsfachleuten auf diesem Gebiet offenbart. Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass die vorliegende Erfindung dazu eingesetzt werden kann, mit Übersprechen fertig zu werden, das auf einer Rückwandplatine oder in anderen Orten in einem Kommunikationssystem auftritt, und dass die vorliegende Erfindung verschiedene Arten des Übersprechens kompensieren kann.
In 3 ist ein Diagramm 300 einer Übersprechantwort 210 für einen Verbinder 102b von einer Rückwandplatine zu einer Leiterplatte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Diagramm 300 zeigt Labormessungen der Leistung in dem Übersprechsignal 151, spezieller die Leistung, die von dem Agressorkanal 120 auf den Opferkanal 130 in dem Verbinder 102b übertragen wird, in Abhängigkeit von der Frequenz. Die Horizontalachse stellt die Frequenz dar, gemessen in Einheiten von Gigahertz (GHz). Die Vertikalachse gibt die Signalleistung in Dezibel ("dB") an, spezieller im Zehnfachen des Logarithmus auf Basis 10 der quadrierten Übersprechfrequenzantwort 210. Das Diagramm 300 gibt daher den Pegel der Übersprechleistung an, die von einem Kanal 120 auf einen anderen Kanal 130 für jede Frequenzkomponente des Agressorsignals u(t) 215 übertragen wird.
In den Verbindern 102a, 102b ist der dominante Mechanismus für Übersprechen 151 typischerweise eine kapazitive Kopplung zwischen den Stiften des Verbinders. Dieser Mechanismus wird in 3 deutlich, als die Hochpasseigenschaft der Antwort des Diagramms 200. Anders ausgedrückt, zeigt das Diagramm 300 einen Trend zu höheren Signalfrequenzen, oberhalb von etwa 1 GHz, die Energie über Übersprechmechanismen 151 einfacher übertragen als niedrigere Frequenzen unterhalb von 1 GHz. Die linke Seite des Diagramms 300, bei weniger als etwa 1 GHz, zeigt ein abgeschwächtes Übersprechsignal, das eine Leistung von weniger als etwa –25 dB aufweist. Daher zeigt dieses Diagramm 300, dass die Frequenzkomponenten mit weniger als etwa 1 GHz eines Kommunikationssignals u(t) 215 einen relativ geringen Anteil ihrer übertragenen Leistung auf einen Opferkanal 130 über ein Verbinderübersprechen 151 übertragen. Die Stärke des Übersprechens 151 nimmt zwischen etwa 0,25 GHz und 1 GHz zu. Auf Grundlage dieses Diagramms 300 stellt sich daher heraus, dass die Komponenten eines Opferkommunikationssignals x(t) 214, das Frequenzen zwischen etwa 1 GHz und 4,25 GHz aufweist, besonders empfindlich auf Übersprecheffekte 151 von einem Agressorkommunikationssignal u(t) 215 mit ähnlichen Signalfrequenzen reagieren.
Weiterhin erläutern die Schwankungen des Frequenzreaktionsdiagramms 300 bei Frequenzen oberhalb von 2 GHz, dass der Übersprecheffekt 151 stark durch andere Effekte mit Ausnahme einer einfachen kapazitiven Kopplung zwischen einem Paar von Stiften beeinflusst wird. Anders ausgedrückt, weicht oberhalb von 2 GHz das Diagramm 300 von einer klassischen Kapazitätskopplungsantwort ab, die typischerweise asymptotisch (und monoton) mit zunehmender Frequenz zunimmt. Im Gegensatz hierzu, zeigt das dargestellte Diagramm 300 ein Muster von Spitzen und Tälern bei höheren Frequenzen, beispielsweise ein lokales Minimum bei etwa 4,6 GHz.
Wie voranstehend geschildert, hängt eine adäquate Übersprechlöschung stark davon ab, dass exakt die Übersprechantwort eines Systems modelliert wird. Die Übersprechlöschleistung hängt besonders von der Modellgenauigkeit für Frequenzen ab, bei denen der Übersprecheffekt stark ist, nämlich bei Frequenzen oberhalb von etwa 1 GHz.
Die Auswirkungen höherer Ordnungen der voranstehenden Spitzen und Täler in dem Diagramm 300 hängen stark von speziellen relativen geometrischen Beziehungen zwischen dem Opfersignalweg 130 und dem Agressorsignalweg 120 ab, die im Allgemeinen nicht a priori bekannt sind. Anders ausgedrückt, kann die Ableitung eines exakten und ausreichenden Übersprechmodells auf Grundlage einer geometrischen oder physikalischen Untersuchung von Kommunikationswegen problematisch sein, ohne empirische Daten oder Testmessungen in Bezug auf die tatsächlichen Auswirkungen des Übersprechens auf ein Signal.
Anders ausgedrückt erläutert das Diagramm 300 von 3, dass die höher frequenten Komponenten eines Kommunikationssignals 214, 215 besonders empfindlich auf Übersprechen 151 reagieren, und dass das Modellieren der Übersprechantwort 210 für diese höher frequenten Komponenten umfasst, die inhärent erratische Natur dieser Hochfrequenzantwort anzugehen. Da ein exaktes Modell der Übersprechantwort 210 eines Systems die Basis für eine adäquate Übersprechlöschung zur Verfügung stellen kann, muss ein derartiges Modell exakt diese erratischen Antwortcharakteristiken höherer Ordnung wiedergeben. Während eine passive Schaltungsuntersuchung nicht einfach ein Modell mit der erforderlichen Genauigkeit ergibt, können tatsächliche Signalantworten als Grundlage zum Konstruieren eines geeigneten Modells dienen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Übersprechmodell in einer Übersprechlöschvorrichtung auf Grundlage von Übersprechmessdaten wie beispielsweise der in dem Diagramm 300 dargestellten Messdaten festgelegt werden, die in 3 gezeigt sind. Als Alternative zum Akquirieren derartiger Messdaten im Labor können die Daten beim Einsatz vor Ort akquiriert werden, beispielsweise durch Schalten einer Übersprechlöschvorrichtung in eine Kalibrierbetriebsart, wie dies nachstehend unter Bezugnahme auf 9 und 11 erläutert wird.
Wie nunmehr aus 4 hervorgeht, zeigt diese Figur ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechlöschsystems 400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie voranstehend geschildert, kann die vorliegende Erfindung eine Übersprechlöschung in Hochgeschwindigkeits-Digitalkommunikationssystemen zur Verfügung stellen, beispielsweise bei dem Kommunikationssystem 100, das in den 1 und 2 gezeigt ist, und voranstehend erläutert wurde. Genauer gesagt, zeigt 4 eine Übersprechlöschvorrichtung oder eine Übersprech-Löschungsvorrichtung ("XTC") 401, die so ausgebildet ist, dass sie Übersprechen 151 löscht, das in einem Verbinder 101b zwischen einer Rückwandplatine und einer Leiterplatte auftritt, wie dies voranstehend unter Bezugnahme auf die 1, 2, 3 und 4 erläutert wurde.
Digitaldaten x(t) 214 breiten sich in dem Opferkanal 130 zum Empfang durch den Opferempfänger 105b aus. Der Opferkanal 130 weist weiterhin das unerwünschte Übersprechsignal n(t) 230 auf, das von Digitaldaten u(t) 215 stammt, die von dem Agressorsender 104b ausgegeben werden, und die nicht zum Empfang am Opferempfänger bestimmt sind. Das angestrebte Datenstromsignal x(t) 214 und das Übersprechsignal n(t) 230 bilden zusammen das zusammengesetzte Signal y(t) 260. Die Übersprechlöschvorrichtung 401 empfängt das zusammengesetzte Signal y(t) 260, korrigiert die Übersprechstörung n(t) 230 von diesem Signal 260 mittels Löschung, und gibt ein korrigiertes Signal z(t) 420 zum Empfang durch den Opferempfänger 105b aus. Daher legt die Übersprech-Löschungsvorrichtung 401 einen Schätzwert für das tatsächliche Übersprechen 230 an die Signale 260 an, die sich in dem Opferkanal 130 ausbreiten, um wirksam die Übersprechsignalelemente 230 zu löschen, während das gewünschte Datensignal 214 im Wesentlichen in Takt bleibt.
Die Schritte, welche die Übersprech-Löschungsvorrichtung 401 durchführen, umfassen:

(i) Annehmen, als getrennte Eingangssignale y(t) 260 (das Opfersignal, das durch Übersprechen 151 beeinträchtigt ist) und eines repräsentativen Abschnitts von u(t) 215 (des Agressorssignals, das sich auf dem Agressorkanal 120 ausbreitet, und zum Vorhandensein des Übersprechsignals 230 führt);
(ii) Transformieren des übertragenen Agressorssignals u(t) 215 in Übersprechschätzwerte, welche die Signaltransformation 210 emulieren, die tatsächlich in dem System 200 über den Übersprecheffekt 151 auftritt;
(iii) Subtrahieren des modellierten Übersprechens von dem Opfer y(t) 260, um dessen Komponente des Übersprechsignals n(t) 230 zu löschen; und
(iv) Ausgabe des kompensierten Signals z(t) 420 an den Opferempfänger 105b, der ein herkömmlicher Empfänger ohne spezielle Technik zum Kompensieren von Übersprechen sein kann.

5 erläutert ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechlöschsystems 500 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt, zeigt 5 eine Übersicht über die Architektur einer beispielhaften Übersprech-Löschungsvorrichtung 401, die drei Funktionselemente 501, 502, 503 aufweist, nämlich ein Übersprechmodell 501, einen Summierungsknoten 502, und eine Steuerung 503, und einen elektronischen Steuermechanismus oder ein Steuermodul. Das Modell 510 erzeugt ein Übersprechabschätzsignal w(t) 520, während der Summierungsknoten 502 diesen Übersprechschätzwert 520 an den Opferkanal 130 anlegt. Die Steuerung 503 stellt Parameter in dem Modell 501 auf Grundlage des Ausgangssignals z(t) 420 des Summierungsknotens 502 ein.
Das Modell 501 emuliert die Agressorübertragungsfunktion H(f) 210 in Form einer einstellbaren Frequenzantwortfunktion G(f) 501. Dies bedeutet, dass das Modell 501 ein künstliches Übersprechsignal w(t) 520 erzeugt, das ein Modell, eine Simulation, ein Schätzwert, oder eine Emulierung des tatsächlichen, störenden Übersprechsignals n(t) 230 sein kann, das durch elektromagnetische Kopplung in dem Verbinder 102b zwischen dem Agressorkanal 120 und dem Opferkanal 130 hervorgerufen wird. Die Modellfrequenzantwort G(f) 501 filtert in der Auswirkung das Agressordatensignal u(t) 215 auf solche Weise aus, dass eine Frequenz abhängige Antwort ähnlich dem Diagramm 300 eingesetzt wird, der in 3 dargestellt und voranstehend erläutert wurde.
Da der gleiche Agressordatenstrom u(t) 215 sowohl die tatsächliche Übersprechantwort H(f) 210 und das Modell 501 für die Übersprechlöschung treibt, ist im Idealfall das Ausgangssignal w(t) 520 des Modells 510 gleich der Agressorsignalkomponente n(t) 230. Daher ist G(f) 501 gleich H(f) 210 im theoretischen oder Idealfall, in welchem die Umgebung rauschfrei ist, und alle Systemparameter bekannt sind, und perfekt modelliert werden. Weiterhin wäre bei diesem idealen Szenario eine Gleichheit der jeweiligen Ausgangssignale n(t) 230 und w(t) 520 von H(f) 210 und G(f) 501 vorhanden. In einer echten Situation, bei welcher zahlreiche unbekannte Einflüsse und unbestimmte Faktoren vorhanden sind, approximiert G(f) 501 H(f) 210 mit ausreichender Genauigkeit und Exaktheit, um eine im Wesentlichen fehlerfreie Kommunikation von Hochgeschwindigkeitsdatenraten zu unterstützen.
Der Differenzknoten 502 subtrahiert das emulierte Agressorsignal w(t) 520, oder das Emulierungssignal 520, von dem zusammengesetzten Signal y(t) 260, wodurch Übersprechstörungen von dem empfangenen Opfersignal y(t) 260 entfernt oder verringert werden. Bei einer physikalischen Implementierung, die in einer echten Betriebsumgebung arbeitet, passt das Modell G(f) 501 nicht exakt zur echten Antwort H(f) 210. Die Steuerung 503 passt das Modell 501 an, um diesen Fehler zu minimieren, der mit Ungenauigkeiten zwischen dem tatsächlichen Übersprecheffekt H(f) 210 und dem emulierten oder modellierten Übersprecheffekt G(f) 501 zusammenhängt.
Die Implementierung des Summierungsknotens 502 ist normalerweise für Fachleute auf diesem Gebiet einfach. Allerdings sollte spezielle Beachtung dafür aufgewendet werden, eine hohe Empfindlichkeit für die beiden Eingangssignale aufrechtzuerhalten. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die auftretenden, und daher die modellierten, Übersprechsignale 230, 520 eine kleine Amplitude aufweisen, insbesondere bei hohen Frequenzen. Während dies auf erstem blick vernachlässigbar sein kann, werden diese hohen Frequenzen häufig über Ausgleichsvorrichtungen (nicht dargestellt) verstärkt. Daher können die vernachlässigten, hochfrequenten Übersprechungen vor dem Ausgleich klein sein, jedoch nach dem Ausgleich stark signifikant sein. Der Summierungsknoten sollte so implementiert werden, dass er eine derartige Hochfrequenzantwort abfängt.
Ein Anteil des kompensierten Signals z(t) 420 (also das Ausgangssignal des Differenzknotens 502) wird abgezweigt und der Steuerung 503 zugeführt, so dass die Steuerung 503 mit im Wesentlichen demselben Signal 420 versorgt wird, welches der Opferempfänger 105b empfängt. Die Steuerung stellt die Parameter des Modellierfilters 510 ein, charakterisiert durch die Antwort G(f) 501, um die Güte der Anpassung zur tatsächlichen Antwort H(f) 210 anzupassen. Insbesondere nimmt die Steuerung 503 als Eingangsgröße das in Bezug auf Übersprechen kompensierte Signal z(t) 402 an, und verarbeitet, überwacht, oder untersucht dieses Signal 420, um die Signalwiedergabetreue zu bestimmen. Anders ausgedrückt, bewertet die Steuerung 503 die Leistung des Modells durch Untersuchung des Ausmaßes, in welchem das Ausgangssignal 520 des Modells das Übersprechsignal 230 gelöscht hat. Die Steuerung 530 stellt darüber hinaus das Modell 501 so ein, dass das Übersprechlöschen verbessert wird, und eine dynamische Antwort auf sich ändernde Bedingungen zur Verfügung gestellt wird.
Da die Ausgangsgröße der Steuerung 503 Parameter des modellierenden Filters 501 enthält, kann die Steuerung die modellierte Antwort G(f) 420 anpassen. Daher kann die Steuerung 503 das modellierende Filter 501 beeinflussen, um die Wiedergabetreue des kompensierten Signals 420 zu maximieren, also die Anpassung zwischen G(f) 420 und H(f) 210, durch Minimieren von Übersprechen auf z(t) 420. Anders ausgedrückt, überwacht die Steuerung 503 das korrigierte, von Übersprechen befreite Signal z(t) 420, und stellt dynamisch das Übersprechmodell G(f) 420 ein, um die Löschung des Übersprechens zu verbessern, und die Signalqualität zu erhöhen. Daher kann bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Übersprechlöschvorrichtung 401 eine Rückkopplungsschleife aufweisen, welche das Löschen von Übersprechen anpasst, selbst korrigiert, oder selbst konfiguriert, um Modellfehler, schwankende Dynamikbedingungen und andere Effekte zu kompensieren.
Das in 5 dargestellte System kann dadurch implementiert werden, dass hauptsächlich analoge integrierte Schaltungen verwendet werden, um ein relativ geringes Ausmaß an Komplexität, Stromverbrauch, und Kosten zur Verfügung zu stellen. Bei einer Ausführungsform sind das Modell 501 und der Differenzknoten 502 vollständig analog ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform sind bestimmte Aspekte des Modells 501 digital implementiert, um die digitalen Eigenschaften der Agressor-Datenquelle 104b auszunutzen.
Die Steuerung 503 weist typischerweise sowohl Analog- als auch Digitalschaltungen auf. Infolge spezieller Aspekte der analogen Vorbearbeitung in der Steuerung 503 kann diese Digitalschaltung mit niedriger Geschwindigkeit relativ zur Kommunikationsdatenrate arbeiten, und daher die Implementierung in der Praxis erleichtern. Insbesondere können die Digitalschaltungen bei Geschwindigkeit arbeiten, die Größenordnungen niedriger sind als die Kanal-Baudrate. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet eine Digitalschaltung in der Steuerung 503 zumindest eine Größenordnung unterhalb der Kanal-Baudrate. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet eine Digitalschaltung in der Steuerung 503 zumindest zwei Größenordnungen unterhalb der Kanal-Baudrate. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet eine Digitalschaltung in der Steuerung 503 zumindest drei Größenordnungen unterhalb der Kanal-Baudrate. Weitere Einzelheiten beispielhafter Ausführungsformen der Steuerung 503 und des Modells 501, die zusammen eine Lösung für das Löschen von Übersprechen mit niedrigem Energieverbrauch und geringem Kostenaufwand zur Verfügung stellen, werden nachstehend genauer erläutert.
Es wird nunmehr auf 6 Bezug genommen, die ein Funktionsblockdiagramm eines Filters 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen ist eine Vorrichtung, die ein Ausgangssignal 620 aus einem Eingangssignal 215 dadurch erzeugt, dass das Eingangssignal 215 durch eine Gruppe von Verzögerungsstufen 601a, 601b, 601c verzögert wird; die Ausgangsgröße jeder Verzögerungsstufe 601a, 601b, 601c skaliert wird, typischerweise durch einen Verstärker 602a, 602b, 602c, 602d; und diese skalierten Ausgangsgrößen addiert oder auf andere Art und Weise kombiniert werden. Das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen kann ein Analogbauteil des Modells 501 sein, das ein Signal ν(t) 620 erzeugt, das eine Form oder Signalform aufweist, welche jene des aufgeprägten Übersprechsignals n(t) 230 approximiert. Das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen kann daher eine beispielhafte Signalformvorrichtung sein, die über analoge Bauteile implementiert wird.
Wie voranstehend geschildert, erleichtert ein exaktes Modellieren der tatsächlichen Übersprechantwort 210 ein adäquates Ausschalten von Übersprechstörungen 230 mittels Übersprechlöschung. Wäre eine Übersprechlöschvorrichtung (nicht dargestellt) beruhend auf einem nicht exakten Übersprechmodell (nicht dargestellt) ausgebildet, könnte eine derartige Vorrichtung die Signalqualität beeinträchtigen, anstatt sie zu verbessern. So könnte beispielsweise infolge eines fehlerhaften Modells ein "Korrektursignal", welches Übersprechen löschen soll, Störungen bei einem empfangenen Opfersignal hinzufügen, wogegen das Übersprechsignal, das gelöscht werden soll, im Wesentlichen unverändert bleibt. Daher sollte ein Übersprechmodell, beispielsweise beruhend auf einem Filtermechanismus, ausreichende Flexibilität aufweisen, um das Modellieren verschiedener Übersprechübertragungsfunktionen zu unterstützen, die bei einer Anwendung auftreten können. Daher ist ein flexibles Übersprechmodell einem starren Modell vorzuziehen, das nicht leicht an verschiedene Anwendungen, Betriebsbedingungen, und Umgebungen, zum Beispiel, angepasst werden kann.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 6 gezeigt, modelliert ein analoges Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen (auch als Transversalfilter bekannt) mit elektrisch steuerbaren Verstärkungskoeffizienten 602a, 602b, 602c, 602d die Agressor-Übersprechübertragungsfunktion 210. Dieses Filter 600 kann ein gewünschtes Ausmaß an Flexibilität und Anpassbarkeit zur Verfügung stellen, welches einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen und Situationen unterstützt. Spezieller kann das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen eine Signalform erzeugen, welche die Signalform des Übersprechsignals 230 approximiert, welches dem Opferkanal 130 aufgeprägt wird.
Das dargestellte Filter 600 ist ein Beispiel für ein Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen mit N Verzögerungselementen 601a, 601b, 601c (die jeweils eine Zeitverzögerung δ (Delta) zur Verfügung stellen), und mit entsprechenden Verstärkern 602a, 602b, 602c, 602d mit variablen Koeffizienten, und zwar mit Koeffizienten α_n (Alpha_n) für n = 0, ..., N. Die Ausgangsgröße ν(t) 620 des Filters 600 mit Verzögerungsanzapfungen lässt sich schreiben als ν(t) = α0u (t) + α1u(t–δ) + ... + αNu(t–Nδ)Eine Änderung der Werte der Verstärkungskoeffizienten α₀, α₁, α₂, ... α_n (Alpha₀, Alpha₁, Alpha₂ ... Alpha_n) kann eine entsprechende Änderung der Reaktion des Filters 600 hervorrufen. Das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen kann die Impulsantwort des Agressors bis hinauf zu Nδ (N × Delta) modellieren, also bis zur zeitlichen Erstreckung des Filters 600. Weiterhin kann der Frequenzinhalt der Agressorantwort 210 (wie in 3 gezeigt, und voranstehend erläutert) bis zu einer Frequenz von f=1/(2δ) modelliert werden (die Frequenz ist gleich dem Kehrwert von zweimal Delta). Daher sollte δ (Delta) so gewählt werden, dass die höchste interessierende Signalfrequenz im Opfersignal x(t) 214 kleiner ist als f=1/(2δ) (die Frequenz ist gleich dem Kehrwert von zweimal Delta). Weiterhin sollte N so gewählt werden, dass der Hauptanteil der Agressor-Impulsantwort in einem zeitlichen Verlauf von Nδ (N Mal Delta) enthalten ist. Entsprechend sollte die Agressor-Frequenzantwort 210 keine starken Schwankungen unterhalb von Frequenzen von f=1/(Nδ) zeigen (die Frequenz ist gleich dem Kehrwert von N Mal Delta). Diese Bedingungen zur Auswahl von N und δ (Delta) stehen im Gegensatz zu den Bedingungen des Agressorsignals. Es ist nicht kritisch, wenn Agressorrauschen oberhalb der festgelegten Frequenz bleibt, da ein gut ausgebildeter Empfänger leicht diese höheren Frequenzen unterdrücken kann, ohne die Opfersignalqualität zu beeinträchtigen.
Während ein Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen eine Impulsformung emulieren, abschätzen, oder nachbilden kann, die durch die Agressorantwort 210 hervorgerufen wird, kann dieses Filter 600 typischerweise nicht ordnungsgemäß mit einer sich stark ändernden zeitlichen Verzögerung ohne eine unhandliche Anzahl an Anzapfungen oder Verzögerungsstufen umgehen. Eine zeitliche Verzögerung hängt direkt mit der Länge des Signalwegs zusammen, der sich zwischen (i) der Schaltungsanzapfung, die einen Anteil des Agressor-Datensignals u(t) 215 zur Übersprechlöschvorrichtung 401 schickt, und (ii) dem Summierungsknoten 502 in der Übersprechlöschvorrichtung 401 erstreckt, wie in 5 dargestellt, und voranstehend erläutert. Genauer gesagt, sollte die modellierte zeitliche Verzögerung eng die zeitliche Verzögerung des tatsächlichen Übersprechsignals n(t) 230 approximieren, so dass das modellierte und das tatsächliche Signal 230 bzw. 520 ordnungsgemäß synchronisiert oder zeitlich in Bezug aufeinander geordnet sind, für eine wirksame gegenseitige Löschung. Während die Ausgangsgröße 620 des Filters 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen direkt als die Ausgangsgröße w(t) 520 des Modells 501 verwendet werden kann, kann eine Synchronisierung der Ausgangsgröße 620 des Filters mit Verzögerungsleitungsanzapfungen mit dem Übersprechsignal 230 auf dem Opferkanal 130 die Übersprechlöschung verbessern, eine erhöhte Signalwiedergabetreue bei dem Opferempfänger 105b zur Verfügung stellen, und die gesamte Flexibilität in Bezug auf die Modellierung verbessern.
Da die Orte der Kopplungspunkte sowohl des tatsächlichen Übersprechsignals 230 als auch seines modellierten Gegenstücks 520 unter verschiedenen Opfer-Agressorpaaren signifikant unterschiedlich sein können, können ihre jeweiligen Verzögerungen schlecht definiert oder ungewiss sein. Selbst in dem relativ einfachen Fall einer dominanten Kopplung über den Verbinder 102b zwischen Leiterplatte und Rückwandplatine ist die Signalweglänge auf der Leiterplatte 101b häufig variabel. Daher kann die zeitliche Verzögerung schwer vorherzusagen sein, ohne spezielle Kenntnis und Untersuchung des Layouts der Leiterplatte. Um mit dieser Ungewissheit in Bezug auf die zeitliche Verzögerung fertig zu werden, kann eine einstellbare Verzögerung 701 in dem Übersprechmodellierfilter 501 vorgesehen sein, wie dies in 7 gezeigt ist.
7 ist nunmehr ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprechmodellierfilters ("XTMF") 501 einer Übersprechlöschvorrichtung 401 mit einer einstellbaren Verzögerung 701 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die einstellbare Verzögerung 701 kann entweder vor oder hinter (wie in 7 gezeigt) dem Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen vorgesehen sein. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Anordnen der einstellbaren Verzögerung 701 an der Eingangsseite des analogen Filters 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, anstatt wie dargestellt an der Ausgangsseite, die Implementierung vereinfachen. Diese Vereinfachung ergibt sich aus der diskreten Eigenschaft des digitalen Signals u(t) 215, bei welchem die Signallinearität einfach dadurch aufrechterhalten werden kann, dass die Ausgangsgröße der Verzögerungsvorrichtung 701 quantisiert oder stark begrenzt wird. Alternativ ist, wenn die einstellbare Verzögerung 701 sich an das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen anschließt, gemäß der dargestellten Ausbildung, das Signal ν(t) 620 analog am Eingang der einstellbaren Verzögerung 701. Die Eingabe eines Analogsignals in die einstellbare Verzögerung 701 kann das Bedürfnis nach einer linearen Antwort über einen weiten Bereich von Signalwerten und Signalfrequenzen mit sich bringen, was für große Verzögerungswerte schwer erzielbar sein kann.
Während das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen ein Korrektursignal w(t) 520 ausgibt, welches das Übersprechsignal n(t) 230 approximiert, das sich in unerwünschter Weise auf dem Opferkanal 130 zusammen mit dem erwünschten Datensignal x(t) 214 ausbreitet, synchronisiert die einstellbare Verzögerung 701 die Signalform des Korrektursignals 520 mit der Signalform des unerwünschten Übersprechsignals 230. Daher stellt die einstellbare Verzögerung 701 das Korrektursignal 520 zeitlich ein, oder koordiniert dieses, so dass es zeitlich an die tatsächliche Übersprechstörung 230 angepasst und hiermit synchronisiert ist.
Auf Grundlage der Funktionen des Filters 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen und der einstellbaren Verzögerung 701 gibt das Übersprech-Modellierfilter 501 ein Löschsignal w(t) 520 aus, das eine Form und ein Timing aufweist, die exakt zum tatsächlichen Übersprechsignal n(t) 230 passen. Beim Einführen in oder beim Anlegen an den Opferkanal 130 über den Subtraktionsknoten 502, wie in 5 gezeigt, und voranstehend erläutert, negiert das Löschsignal w(t) 520 das tatsächliche Übersprechsignal 230, und erhöht hierdurch die Qualität des Kommunikationssignals z(t) 420, das dem Opferempfänger 105b zugeführt wird.
Wie mit weiteren Einzelheiten voranstehend unter Bezugnahme auf 5 und nachstehend unter Bezugnahme auf 8 erläutert, stellt die Steuerung 503 das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen und die einstellbare Verzögerung 701 ein, um eine Feineinstellung von deren jeweiliger Leistung durchzuführen, und die Wiedergabetreue des korrigierten Signals 420 zu erhöhen, welches dem Opferempfänger 105b zugeführt wird.
Es wird nunmehr Bezug auf 8 genommen, die ein Funktionsblockdiagramm eines Übersprech-Modellierfilters 501' einer Übersprechlöschvorrichtung 800 mit einem Hochpassfilter 801 gemäße einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Das Hochpassfilter 801 ist typischerweise ein festes oder nicht-einstellbares Filter. Bei der Konfiguration der beispielhaften Ausführungsform, die in 8 gezeigt ist, versorgt die einstellbare Verzögerung 701 das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, wodurch Vorteile, wie sie voranstehend unter Bezugnahme auf 7 erläutert wurden, für bestimmte Anwendungen erzielt werden.
Das Vorsehen des optionalen Hochpassfilters 801 in dem beispielhaften Übersprech-Modellierfilter 501', wie in 7 gezeigt, kann die Leistung bei einigen Anwendungen oder Betriebsumgebungen verbessern. Ein Hochpassfilter 801 ist eine Vorrichtung, die ein Signal empfängt, das einen Bereich von Frequenzkomponenten aufweist, Frequenzkomponenten unterhalb einer Frequenzschwelle abschwächt, und Frequenzkomponenten oberhalb der Frequenzschwelle durchlässt.
Während Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen eine flexible Modellierantwort über den Frequenzbereich 1/(Nδ) < f < 1/(2δ)aufweisen, sind sie häufig weniger flexibel bei niedrigeren Frequenzen wie f < 1/(Nδ) (Frequenzen von weniger als dem Kehrwert von zweimal Delta). Daher kann ein exaktes Modellieren der Niederfrequenzeigenschaften der Übersprechantwort 210 eine große Anzahl N an Filteranzapfungen erforderlich machen, welche die Komplexität des Filters erhöhen, oder kann längeres Verzögerungsinkrement δ (Delta) erforderlich machen, welches die Hochfrequenzflexibilität verringert. Bei zahlreichen Anwendungen ist es vorzuziehen, derartige Kompromisse zu vermeiden. Wie voranstehend unter Bezugnahme auf 3 erläutert, werden bei elektrischen Systemen die Niederfrequenz-Übersprecheigenschaften normalerweise durch kapazitive Kopplungseffekte dominiert, und können daher exakt durch ein Hochpassfilter modelliert werden, beispielsweise durch ein einfaches Widerstands-Kondensator-Hochpassfilter erster Ordnung ("RC-Filter"). Das Einführen des Hochpassfilters 801 in das Übersprech-Modellierfilter 801 kann daher ein hohes Leistungsniveau zur Verfügung stellen, ohne eine aufwendige oder teure Anzahl an Anzapfungsfiltern in dem Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen zu benötigen.
Ähnlich wie bei der beispielhaften Ausführungsform des Übersprech-Modellierfilters 501, die in 7 gezeigt ist, kann die Reihenfolge des Filters 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, der einstellbaren Verzögerung 701, und des Hochpassfilters 801 permutiert werden, um verschiedene Anordnungen zu unterstützen. Daher unterstützt die vorliegende Erfindung das Anordnen physikalischer Bauelemente entsprechend jedem der Funktionsblöcke 701, 600, 801, die in 8 dargestellt sind, in jeder Parallel- oder Reihenschaltung, die eine akzeptable Leistung für einen gewünschten Anwendungszweck zur Verfügung stellt. Dennoch können bestimmte Konfigurationen oder Reihenfolgen bestimmte Vorteile oder Kompromisse für ausgewählte Anwendungssituationen zur Verfügung stellen, im Vergleich zu anderen Konfigurationen.
Bei der beispielhaften Inline-Konfiguration, die in 8 dargestellt ist, ist die einstellbare Verzögerung 701 an der Eingangsseite des Filters 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen vorgesehen, und das Hochpassfilter 801 an der Ausgangsseite des Filters 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen. Bei dieser Reihenfolge kann die Implementierung der einstellbaren Verzögerung 701 dadurch vereinfacht werden, dass die Eigenschaft einer diskreten Amplitude sowohl ihres Eingangssignals als auch ihres Ausgangssignals ausgenutzt wird. Das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen kann ebenfalls, über digitale Verzögerungselemente, die Eingangsgröße mit diskreter Amplitude nutzen, die von der einstellbaren Verzögerung 701 zur Verfügung gestellt wird. Bei seiner RC-Implementierung ist das Hochpassfilter 801 eine Analogvorrichtung, die nicht davon profitiert, dass ihr ein Eingangssignal mit diskreter Amplitude zugeführt wird. Daher ist typischerweise kein Nachteil vorhanden, wenn das Hochpassfilter 801 an der Ausgangsseite des Übersprech-Modellierfilters 501' oder an einem anderen Ort angeordnet wird.
Wie voranstehend unter Bezugnahme auf 5 erläutert, weist das Steuermodul 503 als Eingangsgröße das in Bezug auf Übersprechen kompensierte Signal z(t) 420 auf, und gibt Steuersignale 820, 830 aus, um das Übersprechantwortmodell 501 anzupassen. Die Ausgangsgrößen 820, 830 des Steuermoduls an das Übersprech-Modellierfilter 501 umfassen: (i) ein "Verzögerungssteuerungs"-Signal 830 zum Steuern der Zeitverzögerung, die durch das einstellbare Verzögerungsbauteil 701 implementiert wird und (ii) eine Gruppe von "Filtersteuerungs"-Signalen 820 zum Steuern der Verstärkungen der Verstärker 802a–d mit variablem Koeffizienten in dem Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen. Daher gibt die Steuerung 503 Modellierparameter an das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen aus, sowie Timing-Parameter an die einstellbare Verzögerung 701.
Diese Ausgangssteuerwerte werden auf Grundlage von Beobachtung, Verarbeitung, und/oder Untersuchung des kompensierten Signals z(t) 420 bestimmt. Die nicht-provisorische US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 mit dem Titel "Method and System for Decoding Multilevel Signals", eingereicht am 28. März 2002, beschreibt ein brauchbares, beispielhaftes System und Verfahren zur Beurteilung der Signalwiedergabetreue. Die gemeinsam übertragene nicht-provisorische US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,474 mit dem Titel "Adaptive Noise Filtering and Equalization for Optimal High Speed Multilevel Signal Decoding", eingereicht am 15. Juli 2003, beschreibt ein brauchbares, beispielhaftes System und Verfahren zum Steuern von Vorrichtungsparametern des Übersprech-Modellierfilters 501. Die Offenbarung der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,477 wird vollständig durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen. Ein oder mehrere des Übersprechmodells 501, des Filters 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, und der einstellbaren Verzögerung 701 können jeweils gesteuert und/oder angepasst werden, unter Verwendung eines Verfahrens und/oder eines Systems, die in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 oder in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,477 offenbart sind. Die Einstellung der zeitlichen Verzögerung der einstellbaren Verzögerung 701 kann dadurch bestimmt werden, dass die Verzögerungssteuerung als Variable behandelt wird, die durch ihren gesamten Bereich potentieller Werte geführt wird, entsprechend beispielsweise der Offenbarung dieser Patentanmeldungen.
Nunmehr wird auf 9 Bezug genommen, die ein beispielhaftes System 900 zum Steuern eines Übersprechmodells 501 zeigt, beispielsweise des beispielhaften Übersprech-Modellierfilters 501', das in 8 gezeigt ist, oder des beispielhaften Übersprech-Modellierfilters 501, das in 7 gezeigt ist, sowie die zugehörigen, einstellbaren Verzögerungen 701. Genauer gesagt, ist 9 ein Funktionsblockdiagramm eines Steuermoduls 900 einer Übersprechlöschvorrichtung 401 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die beispielhafte Steuerung 900, die in 9 dargestellt ist, erleichtert eine relativ einfache, theoretische Analyse und Implementierung, und kann in dieser Hinsicht Vorteile für bestimmte Anwendungen zur Verfügung stellen, im Vergleich zu den Steuerverfahren und Steuersystemen, die in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/620,477 und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/108,598 beschrieben werden, die voranstehend erläutert wurden.
Die Steuerung 900 von 9 weist ein Filter 901 auf, das eine Frequenzübertragungsantwort P(f) aufweist, und das vom Übersprechen befreite Signal z(t) 420 empfängt, das zum Empfang durch den Opferempfänger 105b gedacht ist. Das Filter 901 kann ein spektrales Gewichtungsfilter auf Grundlage dieser Frequenzübertragungsantwort sein. Der Ausgang dieses Filters 901 ist an eine Leistungsdetektor- oder Signalquadrierungsvorrichtung 902 angeschlossen, die eine Ausgangsgröße für ein Tiefpassfilter 903 zur Verfügung stellt. Ein Tiefpassfilter 903 ist eine Vorrichtung, die ein Signal empfängt, das einen Bereich von Frequenzkomponenten aufweist, Frequenzkomponenten oberhalb einer Frequenzschwelle abschwächt, und Frequenzkomponenten unterhalb der Frequenzschwelle durchlässt.
Ein Analog-Digitalwandler ("ADC") empfängt das Ausgangssignals des Tiefpassfilters, und erzeugt ein entsprechendes Digitalsignal, welches der digitalen Steuerung 905 zugeführt wird. Die digitale Steuerung 905 wiederum erzeugt digitale Steuersignale sowohl für die einstellbare Verzögerung 701 als auch für das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen. Jeweilige Digital-Analogwandler ("DACs") 906a, 906b wandeln diese Signale in den Analogbereich zur jeweiligen Übertragung über eine Verzögerungsteuerleitung 830 und eine Filtersteuerleitung 820 um. Das analoge Verzögerungssteuersignal stellt die einstellbare Verzögerung 701 ein, während das analoge Filtersteuersignal das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen einstellt.
Es ist nützlich, ein einfaches Betriebsbeispiel zu diskutieren, bei welchem Übersprechen einem Kanal aufgeprägt wird, der sich in dem zeitweiligen Zustand befindet, in welchem keine Daten vorhanden sind. Im Einzelnen wird ein Fall betrachtet, bei welchem der Opfersender 104a keine Daten überträgt, während der Agressorsender 104b Daten mit einem weiten spektralen Inhalt oder Bereich von Signalfrequenzen sendet, beispielsweise pseudostatistische oder kodierte, pseudostatistische Daten. Hierbei ist, wobei wieder auf 5 Bezug genommen wird, das Signal x(t) 214 im Wesentlichen gleich Null, während u(t) 215 ein digitales Datensignal ist, das einen weiten analogen Spektralanteil enthält, der sich daraus ergibt, dass digitale Datenmuster statistisch variiert werden. In diesem Fall ist das Signal y(t) 260 einfach der aufgetretene Agressor n(t) 230, und ist das Signal w(t) 520 der modellierte Agressor. Daher ist das Signal z(t) 420 tatsächlich der Modellierfehler der Löschvorrichtung. Bei der theoretischen und idealen Situation einer perfekten Löschung des Übersprechens ist z(t) 420 gleich Null.
Anders ausgedrückt, führt die Übertragung einer im Wesentlichen gleichmäßigen Spannung auf dem Opferkanal 130, während Signale mit einem weiten Frequenzbereich auf dem Agressorkanal 120 übertragen werden, zu im Wesentlichen reinem Übersprechen auf dem Opferkanal 130, und ist n(t) 230 gleich y(t) 260. Wenn die Übersprech-Löschungsvorrichtung 401 ein Löschsignal w(t) 520 ausgibt, welches gleich dem reinen Übersprechsignal n(t) 230 ist, weist z(t) 420 im Wesentlichen keine Signalenergie auf. Daher zeigt in diesem Zustand die Signalenergie in z(t) 420 Modellierungs- oder Verzögerungsungenauigkeiten in dem Übersprechmodellierfilter 501 an.
Das Steuermodul 900 kann diesen Zustand der Übertragung eines definierten Signals auf dem Agressorkanal 120 implementieren, und eine konstante Spannung oder im Wesentlichen kein Datensignal auf dem Opferkanal 130 senden. Das Steuermodul 900 kann dann die einstellbaren Parameter des Übersprechmodellierfilters 501' einstellen, um das Signal z(t) 420 zu minimieren, das von dem Opferempfänger 105b empfangen wird, wodurch ein Übersprechlöschsignal w(t) 520 zur Verfügung gestellt wird, das zum tatsächlichen Übersprechsignal n(t) 230 passt, und kann weiterhin eine modellierte Übersprechantwort G(f) 501 zur Verfügung stellen, die in der Auswirkung zur tatsächlichen Übersprechantwort H(f) 210 passt. Allgemeiner gesprochen, verursacht das Steuermodul 900 das Senden definierter oder bekannter Signalmuster auf dem Agressorkanal 120, dem Opferkanal 130, oder sowohl auf dem Agressorkanal 120 als auch dem Opferkanal 130, um den Übersprecheffekt 151 zu charakterisieren, und die Übersprechlöschung oder eine andere Art der Übersprechkompensation zu steuern, zu optimieren, oder einzustellen. Weiterhin kann das Steuermodul 900 eine Lernbetriebsart oder adaptive Betriebsart in Form einer Einstellbetriebsart oder einer sich selbst konfigurierenden Prozedur aufweisen, und kann eine automatische oder Selbstkalibrierung implementieren.
Nunmehr wird auf 9 Bezug genommen, wobei als Verallgemeinerung über das Beispiel des Aufprägens von Übersprechen bei einem keine Daten aufweisenden Kanal dieses Fehlersignal z(t) 420 spektral mit einem optionalen Filter 901 gewichtet werden kann, dessen Antwort durch P(f) bezeichnet ist, um eine höhere Wichtigkeit bestimmter Frequenzen im Vergleich zu anderen zu verstärken. So kann es beispielsweise wünschenswert sein, eine Hochpassfilterung des Fehlersignals z(t) 420 durchzuführen, um den Effekt des Ausgleichs in dem Opferempfänger 105b zu emulieren. Das (möglicherweise spektral gewichtete) Fehlersignal z(t) 420 wird dann quadriert oder bezüglich der Leistung gleichgerichtet, so dass die Ausgangsgröße der Quadriervorrichtung 902 die Signalleistung darstellt. Das Leistungssignal wird dann durch ein Tiefpassfilter 903 (oder einen Integrator) mit einer relativ niedrigen Abschneidefrequenz geleitet, um die integrierte Leistung, also die Energie, des Fehlersignals z(t) 420 zu erhalten. Das Signal zu diesem Zeitpunkt entspricht daher einem analogen Schätzwert der statistischen Varianz (also dem Quadrat der Standardabweichung) des Fehlersignals z(t) 420.
Wie Fachleute auf diesem Gebiet wissen, stellt die Fehlervarianz eine nützliche Metrik zur Beurteilung der Wiedergabetreue dar. Da die Abschneidefrequenz des Tiefpassfilters 903 eine sehr niedrige Frequenz ist (typischerweise Größenordnungen unterhalb der Symbolübertragungsrate), ist das Varianzsignal nahezu konstant, nachdem die Transienteneffekte irgendwelcher Modellierfilteränderungen abklingen. Daher kann das analoge Varianzsignal mit einem einfachen Analog-Digitalwandler 904 mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Auflösung abgetastet werden. Das digitalisierte Signal, das von dem Analog-Digitalwandler 904 ausgegeben wird, stellt die Fehlervarianzinformation einem einfachen Mikroprozessor zur Verfügung, einer Zustandsmaschine, einer finiten Zustandsmaschine, einer digitalen Steuerung, oder einer ähnlichen Vorrichtung (hier als "digitale Steuerung" bezeichnet) 905. Nach Aufzeichnen der Fehlervarianz für die momentane Gruppe von Antwortmodellierparametern kann die digitale Steuerung 905 dann eine neue Filterkonfiguration festlegen, durch digitale Ausgabe der neuen Parameter an eine Gruppe von DACs 906, welche das entsprechende Analogsignal dem Agressor-Emulationsmodul 501 zur Verfügung stellen.
Da die digitale Steuerung sowohl (i) die Parameter des Übersprechmodellierfilters 501 einstellen kann, als auch (ii) direkt die Auswirkungen der momentanen Parameter auf die Modellierfehlervarianz beobachten kann, kann die digitale Steuerung 905 eine Parametergruppe auffinden, welche die Anpassung des Agressor-Antwortmodells 501 an die tatsächliche Antwort 210 maximiert. Da eine Trial-and-Error-Verarbeitung nicht zu kompliziert ist, können in zahlreichen Fällen sämtliche Kombinationen von Modellparametern getestet werden. Allerdings können auch andere empirische Such/Optimierungsstrategien, die Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind, alternativ eingesetzt werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Koordinatenabstiegsvorgehensweise, wie sie in der voranstehend geschilderten US-Patentanmeldung Nr. 10/620,477 geschildert wird, eine Suche und Optimierung zum Feststellen akzeptabler Modellparameter zur Verfügung.
Wie voranstehend geschildert, kann das Steuermodul 900 eine Kombination analoger und digitaler Schaltungen aufweisen, um eine in der Praxis einsetzbare Steuerimplementierung zur Verfügung zu stellen. Das Filter 901 und die Leistungsdetektorvorrichtung 902 geben zusammen ein Hochgeschwindigkeits-Analogsignal ein und aus. Das Tiefpassfilter 903 nimmt als Eingangsgröße ein Hochgeschwindigkeits-Analogsignal an, und gibt ein Analogsignal mit niedriger Geschwindigkeit aus. Das Filter 901, die Leistungsdetektorvorrichtung 902, und das Tiefpassfilter 903 führen zusammen eine Projektion eines Hochgeschwindigkeitssignals auf ein Signal mit niedriger Geschwindigkeit durch, durch Abziehen der relevanten statistischen Information von dem Hochgeschwindigkeitssignal, und deren Präsentierung in kürzerer Form. Der ADC 904 empfängt dieses Analogsignal mit geringer Geschwindigkeit als Eingangsgröße, und gibt eine entsprechende digitalisierte Approximation aus. Daher empfängt die Steuerung 905 dieses Digitalsignal mit niedriger Geschwindigkeit, und verarbeitet es. Da das Digitalsignal eine niedrige Geschwindigkeit aufweist, ist die zugehörige Verarbeitungsschaltung weniger kompliziert, als es erforderlich würde, wenn das Signal eine hohe Geschwindigkeit aufwiese. Die digitale Steuerung 905 gibt digitale Steuersignale mit niedriger Geschwindigkeit an die Digital-Analogwandler 906a, 906b aus, die wiederum Analogsignale mit geringer Geschwindigkeit ausgeben. Infolge einer einfachen Tandem-Hochgeschwindigkeits-Analogvorverarbeitung und einer digitalen Verarbeitung mit niedriger Geschwindigkeit stellt das Steuermodul 900 eine Signalanalyse auf Grundlage einer leistungsfähige statistischen Charakterisierung zur Verfügung, und implementiert ein robustes Steuerverfahren mit relativ geringer Komplexität der Schaltung, was Faktoren darstellt, die ein Löschen von Übersprechen in Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen in der Praxis erleichtern können.
Während die Darstellung in 4 eine Leistungsdetektorvorrichtung 902 (oder Signalquadrierungsvorrichtung) zur Erzeugung der Fehlervarianz einsetzt, kann als Alternative ein Vollwellengleichrichter (der den Absolutwert des Signals nimmt) eingesetzt werden. Für eine Implementierung auf Grundlage eines Vollwellengleichrichters entspricht nunmehr die Ausgangsgröße des Tiefpassfilters 903 nicht mehr der Fehlervarianz, stellt jedoch ein gültiges Wiedergabetreuekriterium dar. Insbesondere ist sie 1-Norm des Fehlersignals 420, so dass die Wiedergabetreuemetrik immer noch geeignete mathematische Eigenschaften aufweist. Fachleute auf diesem Gebiet wissen, dass die Bestimmung der "1-Norm" eines Signals typischerweise das Integrieren des Absolutwertes des Steuersignals umfasst. Diese Ersetzung kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein, weil: (i) das 1-Norm-Signal einen verringerten Dynamikbereich aufweisen kann (was Auflösungseinschränkungen für den Analog-Digitalwandler 904 erleichtert); und (ii) Vollwellengleichrichter einfacher zu Implementieren sein können als Leistungsdetektoren. Derartige Abänderungen werden als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung angesehen.
Entsprechend kann der Leistungsdetektor 902 ebenfalls durch einen Halbwellengleichrichter oder irgendeine andere entsprechende Vorrichtung ersetzt werden, die zur Beurteilung der Signalgröße verwendet wird. Weiterhin wissen Fachleute auf diesem Gebiet, dass die Unterteilung der Übersprech-Löschungsvorrichtung 401 in Funktionsblöcke, Module, und jeweilige Untermodule, wie in den 5-9 gezeigt, nur als Konzept zu verstehen ist, und nicht notwendigerweise echte Grenzen für funktionelle oder physikalische Gruppierungen von Bauteilen angibt. Stattdessen erleichtert die Darstellung der beispielhaften Ausführungsformen als Darstellung auf Grundlage von Funktionsblockdiagrammen die Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Praxis können diese Module kombiniert werden, unterteilt werden, und auf andere Art und Weise auf andere Module unterteilt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Übersprechlöschsystem eine einzelne integrierte Schaltung ("IC"), beispielsweise ein monolithischer IC. Sowohl eine Übersprechlöschvorrichtung, als auch ein Steuermodul, und ein Übersprechmodellierfilter kann ebenfalls als ein einziger IC ausgebildet sein. Derartige ICs können ICs in Form komplementärer Metalloxidhalbleiter ("CMOS") sein, und können beispielsweise mit einem Prozess auf Grundlage von 0,18 Mikrometer hergestellt werden.
Ein Prozess zum Löschen von Übersprechen und ein Prozess zum Kalibrieren einer Übersprech-Löschungsvorrichtung werden nunmehr jeweils unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben. Bestimmte Schritte in den hier geschilderten Prozessen müssen selbstverständlich vor anderen bei der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, um die geschilderte Funktionsweise zu erzielen. Allerdings ist die vorliegenden Erfindung nicht auf die geschilderte Reihenfolge von Schritten beschränkt, wenn eine derartige Reihenfolge oder Abfolge nicht die Funktionalität der vorliegenden Erfindung ändert. Daher wird erkannt, dass einige Schritte vor oder nach anderen Schritten oder parallel zu anderen Schritten durchgeführt werden können, ohne vom Umfang und Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
10 ist nunmehr ein Flussdiagramm, welches einen Prozess 1000 erläutert, der als Übersprechlöschen bezeichnet ist, zum Löschen von Übersprechen 151 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Schritt 1010, dem ersten Schritt im Prozess 1000, sendet der Agressorsender 104b ein Agressorkommunikationssignal u(t) 215 auf dem Agressorkanal 120. Dieses Kommunikationssignal 215 kann ein analoges oder digitales Signal sein, welches Daten überträgt.
Im Schritt 1015 koppelt der Übersprecheffekt 151 Energie von dem Agressorkommunikationssignal u(t) 215 in den Opferkanal 130 als Übersprechen n(t) 230 ein. Kopplungsmechanismus kann eine elektromagnetische Kopplung sein, wie in dem beispielhaften Fall elektrischer Datensignale, die sich auf einer Rückwandplatine 103 ausbreiten, oder ein anderer optischer oder elektrischer Übersprechmechanismus. Die Energieübertragung des Übersprecheffekts 151 erzeugt das Übersprechsignal n(t) 215 in dem Opferkanal 130 auf eine Art und Weise, die zu einer Signalausbreitung zum Opferempfänger 105b führt.
Im Schritt 1020 überträgt der Opfersender 104a das Opferkommunikationssignal x(t) 214 auf dem Opferkanal 130. Das Opferkommunikationssignal 214 kann entweder ein analoges oder ein digitales Signal sein. Im Schritt 1025 ist das Übersprechsignal n(t) 230 gleichzeitig mit dem Opferkommunikationssignal x(t) 214 in dem Opferkanal 130 vorhanden, oder mischt sich mit diesem. Das zusammengesetzte Signal y(t) 260 ergibt sich aus der Kombination dieser Signale 214, 230.
Im Schritt 1030 akquiriert das Übersprechmodell 501 eine Probe des Agressorkommunikationssignals u(t) 215. Anders ausgedrückt, richtet eine Anzapfung oder ein anderer Knoten einen repräsentativen Abschnitt des Agressorkommunikationssignals 215 zur Übersprech-Löschungsvorrichtung 401 zum Empfang und zur Verarbeitung durch das Übersprechmodell 501 ein.
Im Schritt 1035 verarbeitet das Übersprechmodell 501 den abgetasteten Abschnitt des Agressorkommunikationssignals u(t) 215 über das Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen. Modellparameter, beispielsweise die Verstärkung oder Skalierkonstanten des Filters 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen stellen die Grundlage zur Erzeugung einer Signalformschätzung ν(t) 620 des Übersprechsignals n(t) 215 dar. Genauer gesagt, legen die Koeffizienten α₀, α₁, α₂, ... α_n (Alpha₀, Alpha₁, Alpha₂ ... Alpha_n) der Verstärker 602a, 602b, 602c, 602d mit variablen Koeffizienten in dem Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen eine Signalform ν(t) 620 fest, welche das Übersprechsignal 215 approximiert.
Im Schritt 1040 legt die einstellbare Verzögerung 701 in dem Übersprechmodell 501 eine Zeitverzögerung an die Signalformschätzung ν(t) 620 an, um diese Signalform 620 mit dem störenden Übersprechsignal n(t) 230 zu synchronisieren, das sich in dem Opferkanal 130 ausbreitet. Im Schritt 1045 legt der Summierungsknoten 502 der Übersprechlöschvorrichtung 401 das sich ergebende Löschsignal w(t) 520 an den Opferkanal 130 an, und an das vereinigte Übersprech- und Kommunikationssignal y(t) 260, das sich in diesem ausbreitet. Das Übersprechlöschsignal w(t) 520 löscht zumindest einen Anteil der Übersprechsignalkomponente w(t) 520, die sich in dem Opferkanal 130 ausbreitet. Die Verringerung dieser Übersprechstörung 520 verbessert die Signalwiedergabetreue in dem Kommunikationssignal z(t) 420, das von der Übersprechlöschvorrichtung 410 zum Zuführen zum Opferempfänger 105b ausgegeben wird.
Im Schritt 1050 verarbeitet oder untersucht die Steuerung 503 das bezüglich Übersprechen kompensierte Signal z(t) 420, um die Wirksamkeit der Übersprechlöschung zu bestimmen. Anders ausgedrückt, beurteilt die Steuerung 503 die Signalwiedergabetreue, um zu bestimmen, ob die Übersprechlöschvorrichtung ein Übersprechlöschsignal w(t) 520 anlegt, welches exakt zum tatsächlichen Übersprechen n(t) 230 passt, sowohl bezüglich der Signalform als auch des Timings.
Im Schritt 1055 stellt die Steuerung 503 die Modellparameter ein, speziell die Koeffizienten der Verstärker 602a, 602b, 602c, 602d mit variablen Koeffizienten in dem Filter 600 mit Verzögerungsleitungsanzapfungen, um die Signalformübereinstimmung zwischen dem Übersprechlöschsignal w(t) 520 und dem tatsächlichen Übersprechsignal n(t) 230 zu optimieren. Die Steuerung 503 stellt darüber hinaus die variable oder einstellbare Zeitverzögerung der einstellbaren Verzögerung 701 ein, um das Übersprechlöschsignal w(t) 520 mit dem tatsächlichen Übersprechsignal n(t) 230 zu synchronisieren. Daher stellt die Steuerung 503 den Betrieb der Übersprechlöschvorrichtung 401 dadurch ein, dass Parametereinstellungen bei dem Übersprechmodellfilter 501 implementiert werden, um die Wiedergabetreue des eigentlichen Kommunikationssignals z(t) 420 zu erhöhen, welches dem Opferempfänger 105b zugeführt wird.
Nach dem Schritt 1055 führt der Prozess 1000 eine Iteration der Schritte 1010 bis 1055 durch. Die Übersprechlöschvorrichtung 401 setzt das Löschen von Übersprechen 230 und das Implementieren adaptiver Antworten an Dynamikbedingungen fort, wodurch ein weiter hoher Pegel der Kommunikationssignal-Wiedergabetreue erreicht wird.
Es wird nunmehr Bezug auf 11 genommen, die ein Flussdiagramm ist, welches den Prozess 1100 erläutert, betitelt Kalibrierung der Übersprechlöschvorrichtung, zum Kalibrieren einer Übersprechlöschvorrichtung 401 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Schritt 1110, dem ersten Schritt im Prozess 1100, leitet die Steuerung 503 eine Kalibrierabfolge ein. Die Steuerung 900 weist den Agressorsender 104b an, ein Signal auszugeben, das ein bekanntes oder definiertes Testmuster aufweist, beispielsweise ein statistisches oder pseudo-statistisches Bitmuster von Daten, auf den Agressorkanal 120. Dieses Test- oder Kalibriersignal kann das Format eines Agressorkommunikationssignals u(t) 215 aufweisen, oder kann eigenständig formatiert sein, um die Übersprechantwort H(f) 210 zu charakterisieren. Die Steuerung 900 kann daher das Senden von Signalen steuern, die vorbestimmte Spannungsmuster aufweisen, auf dem Agressorkanal 120.
Im Schritt 1115 weist die Steuerung 900 den Opfersender 104b an, ein bekanntes Opfertest- oder Bezugssignal auf den Opferkanal 130 auszugeben. Das Testsignal kann ein vorbestimmtes Kommunikationssignal sein, oder einfach eine konstante Spannung, die keine Daten enthält. Das Senden eines bekannten Testsignals auf dem Opferkanal 130 erleichtert das Isolieren der Übersprechreaktion H(f) 210 von anderen Effekten, die eine Signalverzerrung auf dem Opferkanal 130 hervorrufen können. Daher kann die Steuerung 900 das Senden von Signalen steuern, die vorbestimmte Spannungsmuster aufweisen, auf dem Opferkanal 130.
Im Schritt 1120 koppelt Übersprechen n(t) 230 von dem bekannten Agressorsignal u(t) 215 in den Opferkanal 130 ein. Wenn der Opferkanal 130 eine konstante Spannung als das Opfersignal x(t) 214 aufweist, ist das zusammengesetzte Kommunikations- und Übersprechsignal y(t) 260 auf dem Opferkanal 130 im Wesentlichen das Übersprechsignal n(t) 230.
Im Schritt 1125 erzeugt die Übersprechlöschvorrichtung 401 eine Schätzung w(t) 520 des Übersprechsignals n(t) 230 zum Löschen des Übersprechens. Die Übersprechlöschvorrichtung 401 erzeugt diese Schätzung 520 unter Verwendung von Modell- und Verzögerungsparametern, die zu einer Übereinstimmung von Signalform und Timing zwischen dem Übersprechsignal n(t) 230 und dem Übersprechlöschsignal w(t) 520 führen. Der Übersprechkompensator 401 legt die Übersprechschätzung 520 an den Opferkanal 130 an, und löscht zumindest einen Anteil des Übersprechens 230, das sich dort ausbreitet. Das sich ergebende, von Übersprechen befreite Signal z(t) 420 breitet sich zum Opferempfänger 105b aus.
Im Schritt 1130 verarbeitet und untersucht die Steuerung 503 das vom Übersprechen befreite Signal z(t) 420, das von der Übersprechlöschvorrichtung 401 ausgegeben wurde. Auf Grundlage der Untersuchung stellt die Steuerung 503 die Modell- und Verzögerungsparameter so ein, dass die Energie in dem von Übersprechen befreiten Signal z(t) 420 minimiert wird. Daher variiert die Steuerung 503 die Betriebsparameter der Übersprechlöschvorrichtung 401 in Richtung auf Verringerung des restlichen Übersprechens. Dieser Steuervorgang passt das Übersprechkompensationssignal w(t) 520 an das tatsächliche Übersprechen n(t) 230 an, das bei dem Opferkanal 130 vorhanden ist.
Im Schritt 1140 stellt die Steuerung 503 den Kalibrierzyklus fertig, und stellt eine Benachrichtigung an den Agressor- und den Opfersender 104a bzw. 104b zur Verfügung, dass die Übersprechlöschvorrichtung 401 so eingestellt ist, dass sie echte Daten verarbeitet. In Reaktion auf diese Benachrichtigung senden im Schritt 1145 der Opfersender 104a und der Agressorsender 104b jeweils echte Daten auf ihrem jeweiligen Kanal 130 bzw. 120.
Im Schritt 1150 wird Übersprechen 230 von echten Daten 215, die auf dem Agressorkanal 120 gesendet werden, in den Opferkanal 130 eingekoppelt. Im Schritt 1155 bearbeitet die Übersprechlöschvorrichtung 401 eine Probe der echten Daten 215, die in den Agressorkanal 120 übertragen werden, und erzeugt eine Emulierung oder Schätzung 520 des Übersprechens 130 unter Verwendung der Modell- und Verzögerungsparameter, die beim Kalibrieren festgelegt oder aktualisiert wurden.
Im Schritt 1160 legt die Übersprechlöschvorrichtung 401 die Übersprechschätzung 520 an den Opferkanal 130 zum Löschen des Übersprechens an, und stellt dem Opferempfänger 105 ein Signal mit hoher Wiedergabetreue zur Verfügung. Der Prozess 1100 endet nach dem Schritt 1160. Die Steuerung 503 kann die Kalibrierprozedur in festgelegten oder regelmäßigen Zeitabständen wiederholen, oder dann, wenn die Überwachungsfähigkeit der Steuerung ermittelt, dass die Signalwiedergabetreue beeinträchtigt ist, oder unter eine Schwelle abgesunken ist.
Nunmehr wird Bezug auf die 12A und 12B genommen, welche jeweils das Testen von Daten eines Kommunikationssystems vor und nach dem Implementieren einer Übersprechlöschung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutern. Diese Figuren stellen Augendiagramme 1200, 1250 von Messdaten zur Verfügung, die unter Laborbedingungen aufgenommen wurden. Wie Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt ist, stellen Augendiagramme 1200, 1250 eine Sichtanzeige der Signalqualität zur Verfügung. Das Ausmaß der Öffnung eines "Auges" 1225, 1275 in einem Augendiagramm 1200, 1250 ist mit dem Pegel der Signalqualität korreliert. Ein rauschbehaftetes, verzerrtes, oder geschlossenes Auge in einem Augendiagramm zeigt typischerweise eine Signalbeeinträchtigung an.
12A ist ein Augendiagramm 1200, von einem binären Kommunikationssystem mit fünf Gigabit pro Sekunde, das unter Laborbedingungen arbeitet, von denen angenommen wird, dass sie Einsatzbedingungen repräsentieren. Das Opfersignal 130 hat eine Amplitude von 800 Millivolt, während das Agressorsignal 120 eine Amplitude von 1200 Millivolt aufweist. 12A zeigt das Augendiagramm 1200 des empfangenen Signals 260 nach dem Ausgleich und der Begrenzung der Verstärkung, jedoch ohne Übersprechkompensation. 12B zeigt das Augendiagramm 1250 des empfangenen Signals 420 nach dem Einsatz einer Übersprechlöschung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, woran sich ein Ausgleich und eine Begrenzung der Verstärkung anschließen. Wie bei dem Augendiagramm von 12A weist das Opfersignal 130 eine Amplitude von 800 Millivolt auf, während das Agressorsignal 120 eine Amplitude von 1200 Millivolt aufweist.
Da der Signalweg einen Begrenzungsverstärker sowohl in dem bezüglich Übersprechen korrigierten Augendiagramm 1250 als auch dem Augendiagramm 1200 ohne Übersprechkompensation enthält, stellt die Dicke der horizontalen "Augenlider" an der Oberseite und Unterseite jedes Augendiagramms 1200, 1250 kein nützliches Maß für die Signalqualität dar. Stattdessen wird die Signalleistungsverbesserung, die durch Übersprechlöschung zur Verfügung gestellt wird, aus dem weit geöffneten Auge 1275 in dem bezüglich Übersprechen korrigierten Augendiagramm 1250 deutlich, relativ zu dem schmalen, rauschbehafteten Auge 1225 des Augendiagramms 1225 ohne Korrektur des Übersprechens.
Um die Kommunikationsleistungsverbesserung weiter zu charakterisieren, die durch Löschen des Übersprechens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wird, wurden Bitfehlerratenmessungen von diesem Testsystem unter den gleichen Testbedingungen akquiriert, vor und nach dem Löschen von Übersprechen. Ohne Übersprechlöschung wies das Kommunikationssystem einen Mittelwert von einem Bitfehler für jeweils 100000 gesendete Bits auf. Mit Übersprechlöschung wies das Kommunikationssystem einen Mittelwert von einem Bitfehler für jeweils 100000000000000 auf.
Obwohl ein System gemäß der vorliegenden Erfindung eine Schaltung aufweisen kann, welche Übersprechen löscht, korrigiert, oder kompensiert, das einem Kommunikationssignal durch ein anderes Signal aufgeprägt wird, wissen Fachleute auf diesem Gebiet, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt ist, und dass die hier geschilderten Ausführungsformen erläuternd und nicht einschränkend sind. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass verschiedene andere Alternativen für die Ausführungsformen der Erfindung, die hier beschrieben wurden, bei der Umsetzung der Erfindung in die Praxis eingesetzt werden können. Der Umfang der Erfindung soll nur durch die nachstehenden Patentansprüche begrenzt sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Signale, die sich in einem Kommunikationskanal ausbreiten, können Übersprechstörungen in einem anderen Kommunikationskanal hervorrufen. Eine Übersprechlöschvorrichtung kann die Signale verarbeiten, welche die Übersprechstörung hervorrufen, und ein Übersprechlöschsignal erzeugen, welches das Übersprechen kompensieren kann, wenn es an den Kanal angelegt wird, der Übersprechstörungen empfängt. Die Übersprechlöschvorrichtung kann ein Modell des Übersprecheffekts enthalten, das ein Signal erzeugt, welches das tatsächliche Übersprechen bezüglich der Form und dem Timing emuliert. Die Übersprechlöschvorrichtung kann eine Steuerung aufweisen, die bezüglich Übersprechen kompensierte Kommunikationssignale überwacht, und das Modell anpasst, um die Übersprechlöschleistung zu erhöhen. Die Übersprechlöschvorrichtung kann eine Betriebsart der Selbstkonfigurierung oder Kalibrierung aufweisen, in welcher definierte Testsignale auf dem Übersprechen erzeugenden Kanal und dem Übersprechen empfangenden Kanal gesendet werden.

Claims

Signalverarbeitungssystem, zum Anlegen einer Übersprechschätzung in einem ersten Kommunikationssignal, um Übersprechen zu kompensieren, das in den ersten Kommunikationskanal von einem zweiten Kommunikationskanal eingekoppelt wird, wobei vorgesehen sind: ein Modell, das mit dem zweiten Kommunikationskanal verbunden ist, und so arbeitet, dass es die Übersprechschätzung erzeugt, wobei vorgesehen sind: eine Signalform-Formvorrichtung, die mehrere Verzögerungsstufen aufweist, die an mehrere jeweilige Verstärker angeschlossen sind; und eine einstellbare Verzögerung, die an die Signalform-Formvorrichtung angeschlossen ist; und eine Steuerung, die so arbeitet, dass sie bezüglich Übersprechens kompensierte Kommunikationssignale verarbeitet, und die Signalform-Formvorrichtung und die einstellbare Verzögerung einstellt.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, bei welchem die Signalform-Formvorrichtung ein Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen aufweist.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, bei welchem die einstellbare Verzögerung eine Eingangsgröße von der Signalform-Formvorrichtung empfängt.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, bei welchem die einstellbare Verzögerung eine Eingangsgröße für die Signalform-Formvorrichtung zur Verfügung stellt.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, bei welchem das Modell weiterhin ein festes Filter aufweist, das zumindest entweder an die Signalform-Formvorrichtung oder die einstellbare Verzögerung angeschlossen ist, und so arbeitet, dass es Frequenzen oberhalb einer Frequenzschwelle überträgt, und Frequenzen unterhalb der Frequenzschwelle abschwächt.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerung eine digitale Steuerung aufweist.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerung weiter so arbeitet, dass sie die Übertragung von Signalen steuert, welche vorbestimmte Spannungsmuster aufweisen, auf dem ersten und dem zweiten Kommunikationskanal.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, bei welchem die Steuerung so arbeitet, dass sie das Modell kalibriert.
Verfahren zur Verarbeitung eines ersten Kommunikationssignals, das Übersprechen von einem zweiten Kommunikationssignal aufweist, mit folgenden Schritten: Abtasten des zweiten Kommunikationssignals; Verarbeiten der Probe des zweiten Kommunikationssignals zur Erzeugung eines Übersprech-Emulationssignals; Anlegen des Übersprech-Emulationssignals an das erste Kommunikationssignal, um zumindest einen Teil des Übersprechens zu löschen; Erzeugen eines dritten Kommunikationssignals auf Grundlage des Anlegens des Übersprech-Emulationssignals; Untersuchung des dritten Kommunikationssignals; und Einstellen des Übersprech-Emulationssignals auf Grundlage der Untersuchung.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem: der Verarbeitungsschritt umfasst, die Probe mit einem Modell zu bearbeiten, welches zumindest einen Modellparameter aufweist; und der Einstellschritt umfasst, den zumindest einen Modellparameter einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem der Einstellschritt umfasst, das Timing des Übersprech-Emulationssignals so einzustellen, dass es zum Übersprechen passt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem: der Verarbeitungsschritt umfasst, das Übersprech-Emulationssignal mit dem Übersprechen auf einen Synchronisationspegel zu synchronisieren; und der Einstellschritt umfasst, den Pegel der Synchronisierung zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem: das Erzeugen des Übersprech-Emulationssignals umfasst, eine Signalform zu erzeugen, die sich von dem Übersprechen durch eine Differenz unterscheidet; und der Einstellschritt umfasst, die Differenz zu verkleinern.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das Untersuchen des dritten Kommunikationssignals umfasst, eine Überwachung nach restlichem Übersprechen in dem dritten Kommunikationssignal durchzuführen; und das Einstellen des Übersprech-Emulationssignals umfasst, das restliche Übersprechen zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das Anlegen des Übersprech-Emulationssignals an das erste Kommunikationssignal umfasst, das Übersprech-Emulationssignal von dem ersten Kommunikationssignal zu subtrahieren.
Signalverarbeitungsverfahren mit folgenden Schritten: Senden eines Testsignals über einen ersten Kommunikationskanal; Einkoppeln eines Anteils des Testsignals von dem ersten Kommunikationskanal in einen zweiten Kommunikationskanal über einen Übersprecheffekt; Definieren eines Modells des Übersprecheffekts auf Grundlage der Verarbeitung des Anteils des Testsignals, der in den zweiten Kommunikationskanal über den Übersprecheffekt eingekoppelt wurde; Senden eines ersten Kommunikationssignals über den ersten Kommunikationskanal; Einkoppeln eines Anteils des ersten Kommunikationssignals in den zweiten Kommunikationskanal über den Übersprecheffekt; Senden eines zweiten Kommunikationssignals über den zweiten Kommunikationskanal; Verarbeiten eines Anteils des ersten Kommunikationssignals durch das Modell, und Ausgeben einer Schätzung des Anteils des ersten Kommunikationssignals, der in das zweite Kommunikationssignal über den Übersprecheffekt eingekoppelt wurde; und Kompensieren des Übersprecheffekts durch Anlegen der Schätzung an den zweiten Kommunikationskanal.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem der Schritt des Sendens des Testsignals über den ersten Kommunikationskanal weiterhin umfasst, Daten auf dem ersten Kommunikationskanal zu senden, und eine im Wesentlichen gleichmäßige Spannung auf dem zweiten Kommunikationskanal vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem das Definieren des Modells des Übersprecheffekts umfasst, einen Modellparameter des Modells einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem das Definieren des Modells des Übersprecheffekts umfasst, eine Signalverzögerung des Modells einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem das Definieren des Modells des Übersprecheffekts umfasst, eine Verstärkung des Modells einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem das Anlegen der Schätzung an den zweiten Kommunikationskanal umfasst, die Schätzung von dem zweiten Kommunikationskanal und dem Anteil des ersten Kommunikationssignals zu subtrahieren, das in den zweiten Kommunikationskanal über den Übersprecheffekt eingekoppelt wurde.
Schaltung zum Korrigieren von Übersprechen, das von einem ersten Kommunikationskanal in einen zweiten Kommunikationskanal eingekoppelt wird, wobei vorgesehen sind: ein Modellfilter, das an den ersten Kommunikationskanal angeschlossen ist, und so arbeitet, dass eine Schätzung des Übersprechens erzeugt wird, wobei vorgesehen sind: ein einstellbares Analogfilter, das durch eine Modelleingabe gesteuert werden kann; und eine einstellbare Verzögerung, die an das einstellbare Analogfilter angeschlossen ist; und eine Untersuchungsschaltung, welche bezüglich Übersprechen korrigierte Signale untersuchen kann, und das einstellbare Analogfilter und die einstellbare Verzögerung einstellen kann.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 22, bei welchem das analoge Filter ein Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen aufweist.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 22, bei welchem die einstellbare Verzögerung eine Eingabe von dem Analogfilter empfängt.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 22, bei welchem die einstellbare Verzögerung eine Eingangsgröße für das Analogfilter zur Verfügung stellt.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 22, bei welchem das Modellfilter weiterhin ein festes Filter aufweist, das zumindest entweder an das Analogfilter oder die einstellbare Verzögerung angeschlossen ist, und Frequenzen oberhalb einer Frequenzschwelle übertragen kann, und Frequenzen unterhalb der Frequenzschwelle abschwächen kann.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 22, bei welchem die Untersuchungsschaltung eine digitale Steuerung aufweist.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 22, bei welchem die Untersuchungsschaltung weiterhin so arbeitet, dass sie das Senden von Signalen steuert, welche vorbestimmte Spannungsmuster aufweisen, auf dem ersten und dem zweiten Kommunikationskanal.
Signalverarbeitungssystem nach Anspruch 22, bei welchem die Untersuchungsschaltung weiterhin so arbeitet, dass sie das Modellfilter kalibriert.
Einrichtung zum Korrigieren von Übersprechen in einem Datenkommunikationssystem, wobei vorgesehen sind: ein Übersprechmodellfilter, welches eine Übersprechantwort modelliert; ein Differenzknoten, der die modellierte Übersprechantwort von einem Kommunikationssignal subtrahiert, welches das Übersprechen enthält, um ein bezüglich Übersprechen kompensiertes Signal zu erzielen, und eine Steuerschaltung, die das bezüglich Übersprechen kompensierte Signal verarbeitet, und das Übersprechmodellfilter einstellt, um restliches Übersprechen in dem bezüglich Übersprechen kompensierten Signal zu verringern.
Erfindung nach Anspruch 30, bei welcher das Übersprechmodellfilter ein Filter mit einstellbarer Verzögerung und ein Filter mit Verzögerungsleitungsanzapfungen aufweist.
Erfindung nach Anspruch 31, bei welcher die Filterschaltung mit einstellbarer Verzögerung eine Digitalschaltung aufweist, die ein Datensignal empfängt, welches das Übersprechen hervorruft, und eine Amplitudenbegrenzung des Datensignals durchführt.
Erfindung nach Anspruch 31, bei welcher das Übersprechmodellfilter weiterhin ein Hochpassfilter erster Ordnung aufweist.
Erfindung nach Anspruch 30, bei welcher die Steuerschaltung ein analoges Tiefpassfilter aufweist, einen Analog-Digitalwandler, und eine digitale Steuerung.
Erfindung nach Anspruch 34, bei welcher das Datenkommunikationssystem Daten mit einer Baudrate überträgt, und der Analog-Digitalwandler mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Baudrate arbeitet.
Erfindung nach Anspruch 34, bei welcher das Datenkommunikationssystem Daten mit einer Baudrate sendet, und die digitale Steuerung mit einer Geschwindigkeit unterhalb der Baudrate arbeitet.
Erfindung nach Anspruch 34, bei welcher eine Vorrichtung, die eine Signalgröße auf Grundlage der Signalamplitude misst, eine Eingangsgröße für das analoge Tiefpassfilter zur Verfügung stellt.
Erfindung nach Anspruch 37, bei welcher die Vorrichtung einen Leistungsdetektor aufweist.
Erfindung nach Anspruch 37, bei welcher die Vorrichtung einen Vollwellengleichrichter aufweist.
Erfindung nach Anspruch 37, bei welcher die Vorrichtung einen Halbwellengleichrichter aufweist.
Erfindung nach Anspruch 37, bei welcher ein spektrales Gewichtsfilter eine Eingangsgröße zur Vorrichtung zur Verfügung stellt.
Erfindung nach Anspruch 34, bei welcher die Steuerschaltung einen endlichen Automaten aufweist.
Erfindung nach Anspruch 34, bei welcher die Steuerschaltung einen Mikroprozessor aufweist.