Echo Cancellation

 

Echo Cancellation,即回波消除技术。最初应用在语音通话领域,回波消除是一个在语音通话中消除回波(AEC, Acoustic Echo Cancellation)以提高通话质量的过程。本文简单介绍其原理,并说明如何通过该技术实现全双工通信。

 

原理


 

图1示意通过回波消除技术实现全双工通信的原理。在通信节点两端内部都包括发射机(TR)和接收机(REC),混合器(Hybrid)是用来提供节点间4线制的虚拟连接通道。回波消除器(EC, Echo Canceler),是可以根据混合器响应而动态调整的自适应横向滤波器(Adaptive Transversal Filter),它可以产生混合器响应的复制波形。接收机在混合器的输出中减去此复制波形,即可得到没有回波的接收信号。

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图1. 回波消除实现全双工通信的原理

回波消除器的概念如下图2表示。本地发射机 A 在发送信号 y(t) 时,会产生干扰的回波 r(t) ,回波在混合器 D 内部与通信远端的有效数据信号 x(t) 叠加在一起送到接收机。回波消除器利用已知发射信号的特点,产生该信号的复制波形 r^(t) 。在混合器输出中减去 r^(t) ,接收机即可得到纯粹的远端有效信号。回波消除器的设计与本地发射机和接收机的设计密切相关。

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图2. 回波消除器原理

应用


 

在传统的车载网络如CAN, LIN, FlexRay, MOST等的应用中,同时刻只允许有一个设备在发送消息,带宽是所有设备共享的带宽。而对于车载以太 BroadR-Reach,则允许发送和接收同时进行,也就是说,BroadR-Reach标称数据速率 100 Mbps(单向),但实际上节点间的总的数据率为200 Mbps(双向)。图3为车载以太连接示意图,设备通过同一对双绞线同时发送和接收信息。

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图3. 车载以太BroadR-Reach连接示意图

BroadR-Reach即是利用回波消除技术实现全双工通信的。由于信号线上 TX/RX 是叠加在一起的,因此无法通过示波器测出有效信号——只有发射机自己知道如何解析接收的信号(减去自己嘛!)。如果要测试物理层信号,可以通过设置 PHY 进入特定的测试模式进行。

 

参考资料


 

1. Echo Cancellation - John Barry, Digital Communication, Third Edition

2. Automotive Ethernet: The Definitive Guide -Charles M. Kozierok

3. Echo suppression and cancellation -Wikipedia

About Xiaomin

“Real generosity towards the future lies in giving all to the present.” ― Albert Camus
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