具有信号校正机制的数模转换装置及方法与流程

1.本

技术实现要素：
涉及一种数模转换技术，特别涉及一种具有信号校正机制的数模转换装置及方法。


背景技术：

2.数模转换电路是将信号从数字形式转换为模拟形式的重要元件。数模转换电路可根据不同的码字，乘以对应的转换增益值，进而产生不同大小的模拟信号。
3.然而，对于电流输出型数模转换电路而言，制程变异将导致输出的振幅与形状发生非理想的偏移。其中，振幅上的偏移将严重影响系统效能。
发明内容
4.基于现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种具有信号校正机制的数模转换装置及方法，来改善现有技术。
5.本发明包括一种具有信号校正机制的数模转换装置，其包括：数模转换电路、回声传输电路、校正电路、回声消除电路、误差计算电路、反转误差计算电路以及偏差更新电路。数模转换电路被配置为从信号源接收具有输入码字(codeword)的输入数字信号，进行数模转换以产生输出模拟信号。回声传输电路被配置为对输出模拟信号进行处理产生回声(echo)信号。校正电路被配置为接收输入数字信号，并根据输入码字从码字偏差表映射产生偏差信号，其中，码字偏差表包括多个对应关系，各对应关系使码字与偏差值相对应。回声消除电路被配置为根据一组回声消除系数对偏差信号进行处理，以产生回声消除(echo-canceling)信号。误差计算电路被配置为使回声信号与回声消除信号相减以产生误差信号。反转误差计算电路被配置为使回声消除系数进行一维反转后，再与误差信号计算产生反转误差值。偏差更新电路被配置为根据回声消除电路以及反转误差计算电路的路径延迟，以反转误差值更新码字偏差表中的一个对应关系的偏差值。
6.本发明还包括一种具有信号校正机制的数模转换方法，其包括：由数模转换电路从信号源接收具有输入码字的输入数字信号，进行数模转换以产生输出模拟信号；由回声传输电路对输出模拟信号进行处理产生回声信号；由校正电路接收输入数字信号，并根据输入码字从码字偏差表映射产生偏差信号，其中码字偏差表包括多个对应关系，各对应关系使码字与偏差值相对应；由回声消除电路根据一组回声消除系数对偏差信号进行处理，以产生回声消除信号；由误差计算电路使回声信号与回声消除信号相减以产生误差信号；由反转误差计算电路使回声消除系数在进行一维反转后，再与误差信号计算产生反转误差值；以及，由偏差更新电路根据回声消除电路以及反转误差计算电路的路径延迟，以反转误差值更新码字偏差表中的一个对应关系的偏差值。
7.有关本发明的特征、实施方式与功能效果，将结合图示对优选实施例作详细说明如下。
附图说明
8.图1是根据本发明的一实施例示出的一种具有信号校正机制的数模转换装置的模块图；以及
9.图2是根据本发明的一实施例示出的一种具有信号校正机制的数模转换方法的流程图。
具体实施方式
10.本发明的一个目的在于提供一种具有信号校正机制的数模转换装置，以针对不同码字的偏差进行校正，避免因输出的信号电平偏移造成错误。
11.请参考图1。图1是根据本发明的一实施例示出的一种具有信号校正机制的数模转换装置100的模块图。数模转换装置100包括：数模转换电路110、回声传输电路120、校正电路130、回声消除电路140、误差计算电路150、反转误差计算电路160、偏差更新电路170以及辅助数模转换电路180。
12.数模转换电路110被配置为从信号源ss接收具有输入码字(codeword)的输入数字信号is。在一实施例中，以信号源ss为例，但不限于一个通信系统中的传输电路(tx)。在一实施例中，数模转换装置100可在信号源ss以及数模转换电路110之间设置滤波器(图中未示出)，用于先将输入数字信号is进行滤波后，产生一例如方波的形式(但并不以此为限)，再传输至数模转换电路110。
13.在一实施例中，输入数字信号is的输入码字可为12比特的形式(但并不以此为限)，以涵盖从-2048至2047共4096阶(2
12
)的范围。数模转换电路110将根据输入数字信号is的输入码字，乘以相对应的转换增益值进行数模转换以产生输出模拟信号oas。然而，由于制程变异，数模转换电路110在进行数模转换时，可能会对应于不同的码字产生偏差。
14.其中，不同的码字对应的偏差可数值化为偏差值。举例而言，当输入码字为2046时，对应的转换增益值为ga，原本的输出模拟信号oas的大小应为2046
×
ga。但在偏差值为dv的影响下，实际的输出模拟信号oas的大小为(2046 dv)
×
ga。
15.回声传输电路120被配置为对输出模拟信号oas进行处理，以产生回声(echo)信号es。
16.在一实施例中，回声传输电路120包括回声响应电路190以及模数转换电路195。回声响应电路190被配置为对输出模拟信号oas进行回声响应处理，模数转换电路195则进一步进行模数转换处理，以产生回声信号es。在一实施例中，回声传输电路120还可以选择性地包括数字低通滤波器或其他数字信号处理电路(图中未示出)，但并不以此为限，以对回声信号es进行进一步的数字处理。
17.校正电路130被配置为接收输入数字信号is，并根据输入数字信号is的输入码字从码字偏差表tb映射产生偏差信号ds。
18.在一实施例中，码字偏差表tb可储存于数模转换装置100所包括的储存电路(图中未示出)中。码字偏差表tb包括多个对应关系，各对应关系使码字与偏差值相对应。以上述12比特的形式为例，码字偏差表tb将具有4096个对应关系，以分别使从-2048至2047的码字与4096个偏差值相对应。在一实施例中，在初始状态下，所有码字对应的偏差值预设为0。
19.回声消除电路140被配置为根据一组回声消除系数cc，对偏差信号ds进行处理，以
产生回声消除(echo-canceling)信号ecs。需注意的是，在一实施例中，回声消除电路140可与通信系统中的接收电路(rx)共用，以消除由传输电路馈入接收电路的回声。
20.误差计算电路150被配置为使回声信号es与回声消除信号ecs相减以产生误差信号dis。
21.在初始状态下，回声消除电路140将根据误差信号dis对回声消除系数cc进行训练程序，以使回声消除系数cc收敛。在一实施例中，此训练程序为最小均方根训练程序。
22.结束回声消除系数cc的训练程序后，收敛的回声消除系数cc将对偏差信号ds施加响应处理。其中，此响应处理将近似于输入数字信号is从信号源ss经由包括数模转换电路110以及回声响应电路190的路径响应。
23.接着，反转误差计算电路160被配置为使回声消除系数cc进行一维反转后，再与误差信号dis计算产生反转误差值fd。
24.在一实施例中，反转误差计算电路160可仅选择能量最集中的相关系数进行一维反转。举例而言，回声消除系数cc可能共有256个系数，反转误差计算电路160选择能量最集中的32个系数进行一维反转。在一实施例中，由于大多数的信号反弹在近端，因此能量最集中的系数为此256个系数中最前面的32个。
25.需注意的是，上述实施方式仅为一范例。在其他实施例中，回声消除系数cc的数目、所选择进行一维反转的系数数目均可根据需求而有所不同。
26.以32个系数为例，在经过一维反转后，此32个系数中的第1个系数及第32个系数将对调，第2个系数及第31个系数将对调，以此类推。反转误差计算电路160将使误差信号dis的值分别与这些系数个别相乘后再累加，以产生反转误差值fd。
27.在一实施例中，反转误差计算电路160可对要进行一维反转的回声消除系数cc进行进一步的化简。
28.更详细地说，在一实施例中，反转误差计算电路160进一步地被配置为根据最大能量分布简化回声消除系数cc，以从回声消除系数cc中挑选出一个或两个对应最大能量的系数，使其他的系数成为零。因此，要进行一维反转的回声消除系数cc将仅包括两个以下的非零系数，而使得反转误差计算电路160的计算简化。
29.在另一实施例中，当数模转换装置100仅欲进行前景(foreground)校正时，反转误差计算电路160进一步地被配置为通过选择模数转换电路195采样相位，来控制模数转换电路195的采样相位使回声消除系数cc简化，使得回声消除系数cc仅包括一个非零系数，其他的系数则为零，从而简化反转误差计算电路160的计算。
30.举例而言，由于数字系数可视为是模拟系数的降低采样，因此通过改变模数转换电路195的采样相位，可以选到不同的数字系数。如果采样相位使得回声消除系数cc从形式上看接近于只有一个采样结果(即其他系数均远小于其中一个系数)，则可视为一个非零系数，以在进行反转运算时简化运算过程。
31.需注意的是，上述实施方式仅为一范例。在其他实施例中，回声消除系数cc可通过其他方式化简。
32.进一步地，偏差更新电路170被配置为根据回声消除电路140以及反转误差计算电路160的路径延迟dl，以反转误差值fd更新码字偏差表tb中的一个对应关系的偏差值。在一实施例中，路径延迟dl为已知信息。
33.举例而言，当回声消除系数cc为0010时，反转的结果将为0100。在这样的状况下，其路径延迟dl将为3个周期(3t)。因此，偏差更新电路170将根据路径延迟dl更新3个周期前的输入字码在码字偏差表tb中对应的偏差值。
34.上述码字偏差表tb的更新程序将随着信号源ss持续馈入具有各种输入码字的输入数字信号is进行，以更新所有可能输入码字的对应偏差值。
35.在偏差值更新到稳定的程度以后，辅助数模转换电路180被配置为接收输入数字信号is，并根据输入码字，从更新后的码字偏差表tb映射产生偏差校正模拟信号cas。其中，偏差校正模拟信号cas的绝对值大小相当于输入码字对应的偏差值的绝对值大小。数模转换装置100还可包括叠加电路185，其被配置为使得偏差校正模拟信号cas与输出模拟信号oas叠加，以抵消输入码字对应的偏差值，并输出实际输出模拟信号aas。
36.需注意的是，偏差值可能为正值或是负值。当偏差值为正值时，偏差校正模拟信号cas可为负值。当偏差值为负值时，偏差校正模拟信号cas可为正值。
37.在一实施例中，由于辅助数模转换电路180也可能具有制程误差，因此回声传输电路120还可被配置为对实际输出模拟信号aas进行处理以产生回声信号es，使得偏差更新电路170据此更新码字偏差表tb中的一个对应关系的偏差值。实际输出模拟信号aas的输出电平将更为精准。
38.因此，本发明的数模转换装置可针对不同码字的偏差进行校正，以避免因输出的信号电平偏移造成错误。并且，由于用于进行偏差校正的回声消除电路与通信系统中的接收电路共用，硬件将不会有额外的成本。
39.请一并参考图2。图2是根据本发明的一实施例示出的一种具有信号校正机制的数模转换方法200的流程图。
40.除前述装置外，本发明还披露一种数模转换方法200，应用于如图1所示的数模转换装置100中，但并不以此为限。数模转换方法200的一实施例如图2所示，包括下列步骤。
41.步骤s210：由数模转换电路110从信号源ss接收具有输入码字的输入数字信号is，进行数模转换以产生输出模拟信号oas。
42.步骤s220：由回声传输电路120对输出模拟信号oas进行处理产生回声信号es。
43.步骤s230：由校正电路130接收输入数字信号is，并根据输入码字从码字偏差表tb映射产生偏差信号ds，其中码字偏差表tb包括多个对应关系，各对应关系使码字与偏差值相对应。
44.步骤s240：由回声消除电路140根据一组回声消除系数cc对偏差信号ds进行处理，以产生回声消除信号ecs。
45.步骤s250：由误差计算电路150使回声信号es与回声消除信号ecs相减以产生误差信号dis。
46.步骤s260：由反转误差计算电路160使回声消除系数cc进行一维反转后，再与误差信号dis计算产生反转误差值fd。
47.步骤s270：由偏差更新电路170根据回声消除电路以及反转误差计算电路的路径延迟，以反转误差值fd更新码字偏差表tb中的一个对应关系的偏差值。
48.需注意的是，上述实施方式仅为一范例。在其他实施例中，本领域中具有普通知识的技术人员可以在不违背本发明的精神下进行更改变动。
49.综上所述，本发明中具有信号校正机制的数模转换装置及方法可针对不同码字的偏差进行校正，以避免因输出的信号电平偏移造成错误。并且，由于用于进行偏差校正的回声消除电路与通信系统中的接收电路共用，硬件将不会有额外的成本。
50.虽然本发明的实施例如上所述，然而这些实施例并非用来限定本发明，任何本技术领域具有普通知识的技术人员可依据本发明中明示或隐含的内容对本发明的技术特征进行更改变动，这些更改变动均属于本发明所要求的专利保护范围，换言之，本发明的专利保护范围应当根据本发明权利要求书所界定的为准。
51.附图标记说明：
52.100：数模转换装置
53.110：数模转换电路
54.120：回声传输电路
55.130：校正电路
56.140：回声消除电路
57.150：误差计算电路
58.160：反转误差计算电路
59.170：偏差更新电路
60.180：辅助数模转换电路
61.185：叠加电路
62.190：回声响应电路
63.195：模数转换电路
64.200：数模转换方法
65.s210～s270：步骤
66.aas：实际输出模拟信号
67.cas：偏差校正模拟信号
68.cc：回声消除系数
69.dl：路径延迟
70.dis：误差信号
71.ds：偏差信号
72.ecs：回声消除信号
73.es：回声信号
74.fd：反转误差值
75.is：输入数字信号
76.oas：输出模拟信号
77.tb：码字偏差表