法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2020-07-10
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G06F13/12 授权公告日:20190222 终止日期:20190714 申请日:20150714
专利权的终止
2019-02-22
授权
授权
2016-07-20
实质审查的生效 IPC(主分类):G06F13/12 申请日:20150714
实质审查的生效
2016-05-25
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种基于耦合传输线信道传输矩阵逆矩阵的串扰抵消方法。
背景技术
在高速高密度总线系统中，由于传输线间的串扰限制了信号的互连，所以减小串扰已经成为了高速高密度总线系统设计中的重要课题。串扰是指电路系统中有害信号从一个网络转移到相邻网络，两个网络之间的串扰主要是由于边缘场产生的容性耦合和感性耦合所引起的，任何一对网络之间都存在串扰，比如芯片，印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)，互连件，以及其它非屏蔽的高速高密度电路中。
在移动通信系统中，多输入多输出系统(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)是用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，在多天线无线通信系统中，发送端利用多个天线各自独立地发送信号，而在接收端利用多个天线接收信号并恢复原始信息。如图1所示，图中描述了一个MIMO多天线系统模型，发送端的每个天线都在独立地发送信号，同时接收端的每个天线都在接收信号，接收的信号中包含发送端所有天线发送的信息。在这一点上，MIMO多天线系统中接收信号与发送信号的关系，与高速高密度总线系统中耦合传输线上输出信号与输入信号的关系类似，如图2所示的一组耦合传输线，每条传输线的输出信号中包括了传输线所有输入信号的信息，既有通过本条传输线输入端输入的信息，也有其他传输线耦合过来的串扰信号。基于这个原理，MIMO多天线系统的一些技术就可以用来减小串扰或者进行串扰抵消。
一般来说，PCB板上的耦合传输线，其信号的输入输出可以表示成如图3所示的关系图，把任何两个输入端和输出端之间都可以看成是一个信道，传输线是信道，传输线间的信号耦合也是信道，信号在信道中传输，那么，耦合传输线上输入端和输出端的信号关系就可以用信道传输矩阵来描述。
根据文献[SendaulaM，SadikuM，HeimanR.CrosstalkcomputationinCoupledtransmissionlines[C].In：IEEEProceedingsoftheSOUTHEASTCON′91，Williamsburg，1991，790-795.]，由于串扰的存在，在n条耦合传输线中，其输出信号与输入信号的关系可用向量和矩阵来表示
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式中，H为一个n×n维矩阵，
现定义H为耦合传输线的信道传输矩阵，如式(2)所示。
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根据式(1)可知，H矩阵中的元素实际上是表明了输出信号与输入信号之间的关系，对于如图3所示的耦合传输线中第i条传输线上的输出信号与输入信号有如下关系
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式中，
同样，根据S参数的定义，对于如图3所示端口命名的耦合传输线来说，在端口匹配情况下，定义1，2，…，n端口为输入端口，n+1，n+2，…，2n端口为输出端口时，可以得到用S参数所表示的第i条传输线上的输出信号如下
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式中，为第i条传输线上的输出信号，vi(1≤i≤n)为第i条传输线上的输入信号，Sij(1≤i，j≤n)为散射矩阵S中的元素。
由式(3)和式(4)可以得到在端口匹配情况下H矩阵中的元素与S参数之间的关系如下
hij＝Sn+ij(1≤i，j≤n)(5)
由于耦合传输线间的串扰是相互的，在所有传输线参数一致的情况下，H矩阵是一个对称矩阵。
根据以上对信道传输矩阵的分析可以得到如下结论：如果能够使耦合传输线的信道传输矩阵H为单位阵，那么耦合传输线中每条传输线上的输出信号就等于输入信号，这时耦合传输线中传输线间的串扰就可以被消除。
本发明方法就是基于以上理论，在耦合传输线中先建立信道传输矩阵H，然后求信道传输矩阵H的逆矩阵，根据H矩阵的逆矩阵形式在耦合传输线的输出端对信号进行相应的处理，使处理后的耦合传输线信道传输矩阵为单位阵，从而实现串扰抵消。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于耦合传输线信道传输矩阵逆矩阵的串扰抵消方法。该方法为应用于一组n(n≥2)条耦合传输线中的串扰抵消。
如图2所示，图中给出了一组n(n≥2)条平行耦合传输线，此时，该组n(n≥2)条耦合传输线的信道传输矩阵为H，显然有
HH-1＝I(6)
根据式(6)，只需要在耦合传输线的输出端乘以H矩阵的逆矩阵H-1，就可以使处理后的信道传输矩阵为单位阵，从而实现串扰抵消。
为了解决PCB上一组n(n≥2)条耦合传输线间的串扰问题，本发明提供一种针对一组n(n≥2)条耦合传输线的基于耦合传输线信道传输矩阵逆矩阵的串扰抵消方法，其特征在于，串扰抵消方法包括以下步骤：
a)在一组n(n≥2)条耦合传输线的输出端对待输出的n路信号进行信号处理。
b)处理后的n路信号输出。
其中，所述串扰抵消方法应用于所述耦合传输线中数量大于或者等于2的一组耦合传输线或者多组耦合传输线。
其中所述在一组n(n≥2)条耦合传输线的输出端对待输出的n路信号进行信号处理，该信号处理方法为将待输出的n路信号向量右乘矩阵H-1，其中，矩阵H-1是矩阵该组n(n≥2)条耦合传输线信道传输矩阵H的逆矩阵。
针对这一串扰抵消方法，本发明还公开了一种基于耦合传输线信道传输矩阵逆矩阵的串扰抵消方法装置，包括1个信号处理模块，其设置于一组n(n≥2)条耦合传输线输出端，用于将待输出信号向量再进行右乘矩阵H-1动作。
其中，所述串扰抵消装置应用于所述耦合传输线中数量大于或者等于2的一组耦合传输线或者多组耦合传输线。
其中，所述串扰抵消装置中的信号处理模块，根据矩阵的性质及式(6)可知，添加在耦合传输线上的信号处理模块也可以放在传输线的输入端。
实施本发明所公开的基于耦合传输线信道传输矩阵逆矩阵的串扰抵消方法和装置，能够减小高速高密度总线系统的串扰。
附图说明：
图1是一个MIMO多天线系统模型；
图2是一组n条耦合传输线图；
图3是一组n条耦合传输线上的输出信号与输入信号关系图；
图4是本发明所提供的实施方式的串扰抵消图；
图5是本发明提供的实施方式所用的装置图；
具体实施方式
为解决背景技术中提到的串扰问题，本实施例公开了一种应用于一组n(n≥2)条耦合传输线上的基于耦合传输线信道传输矩阵逆矩阵的串扰抵消方法。本方法是在一组n(n≥2)条耦合传输线上进行信号处理，使得该组耦合传输线的信道传输矩阵H变为单位阵，从而实现串扰抵消。
本实施例的主要实施步骤如附图4所示，包括：
a)在一组n(n≥2)条耦合传输线的输出端对n路输入信号进行信号处理；
b)处理后的n路信号输出。
本实施例公开的串扰抵消方法可以应用于耦合传输线中的一组n(n≥2)条传输线或者多组n(n≥2)条传输线。
本实施例公开的串扰抵消方法在耦合传输线的输出端将n路待输出信号进行信号处理，该处理方法是对待输出信号向量右乘矩阵H-1，其中矩阵H-1是该组n(n≥2)条耦合传输线信道传输矩阵的逆矩阵。
在本实施例公开的串扰抵消方法中，添加在耦合传输线上的信号处理模块也可以放在传输线的输入端。
本发明的实施例提供了一种应用于一组n(n≥2)条耦合传输线的基于耦合传输线信道传输矩阵逆矩阵的串扰抵消装置，该装置如附图5所示，包括部件A、信号处理模块和部件B(部件A和部件B可以是片上系统中的中央处理器和存储器，或者是通过总线互连的其他部件)。
当高速高密度电路系统的部件A和部件B中进行互连时，该装置在耦合传输线输出端进行信号处理然后输出信号。
本实施例中公开的对待输出信号进行信号处理模块也可以放在传输线的输入端。
本实施例中提供了一种应用于一组n(n≥2)条耦合传输线的基于耦合传输线信道传输矩阵逆矩阵的串扰抵消装置，当本发明方法应用于多组n(n≥2)条耦合传输线时，是对本发明方法应用于一组n(n≥2)条耦合传输线时的重复使用。
以上对本发明所提供的一种基于耦合传输线信道传输矩阵逆矩阵的串扰抵消方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
机译： 使用耦合正交化方法减少差分传输线对的串扰
机译： 估计信道传输矩阵的方法，装置和系统
机译： 用于在多天线系统中干扰多用户的装置和方法，特别是用于通过在传输矩阵信息的预编码中传输表索引来节省下行控制信道的资源
