原创 【智能手机】模糊的差分法更简单－ 智能手机是否能带领通信领域迈大步

  智能手机是否能带领通信领域迈大步

  在同一频道，将接收信号从粘连或重叠的收发信号中分离出来，实现收发全双工实时通信，功能貌似简单，实则是通信的世界难题。频分方案用不上；时分方案非实时；码分方案码片必须分开；认知通信(Cognitive Radio)空闲时段才发信号。都做不到。有网友说，美国斯坦福大学三个研究生用滤波法去除发送信号，实现上述功能，详情不知。

  手机冠于智能，就应该象人一样能同时说与听，别双方同时讲就都听不清。这是第一步，下一步是如何从粘连或重叠的接收信号中分离出各自信道的信号。如果此两个功能实现，不仅手机智能，通信领域将迈一大步。 

     差分法分离重叠的有线收发信号
四则运算A+B=AB，如果知道A和AB，就可以求出B=AB-A，这是小学的水平。下图红框内A电路，发送信号ua和接收信号ub，在I/O端叠加成uab复合信号，即ua+ub=uab。发送信号是已知的，uab在I/O可以得知，那么未知的接收信号就可以求得：ub=uab-ua。
发送信号ua加到A运放块+端和-端，根据差分电路Re=Ra，Rf =Rb时的运算规则，ua输出电压为0，发送信号被除去；而ub经Re、Rab、RL和Rab加到A运放块-端放大输出，Ua端就仅输出ub分量。ua正常经Rab在I/O发送。B电路功能也一样，检出ua在Ub输出。
A、B电路相连，A电路的-端并联电阻Rf’=Rf(2Rab+RL)/(Rf+2Rab+RL)，(RL是线路电阻)设Ra=Re=Rb=1K，RL=0，则，Rf’=Rb=2/3K。

 
将上述电阻接入电路，用似乎最难分离的同频同相同幅度完全重叠(绿线)的两个随机信号作为ua和ub仿真，有凸起记号的ua，被B电路接收分离出来反相在Ub(红线)输出(有意错开才能看清楚)；没有记号的ub在Ua(黑线)输出。
其实，收发信号强度相当的较容易分离，强度比值大于1000，分离就很难，右波形图两个信号在I/O重叠为绿线，ua是1v的随机信号被B电路分离后在Ub输出(红线)；ub是1mv正弦波在Ua输出(黑线)。
任意通信对的连线长短不一，线路电阻RL就不同对电路影响很大，所以，该方案的瓶颈是Rb = Rf’。（待续）

       模糊的差分法更简单
上帖用很一般的差分法仿真有线单频道全双工实时通信(我想应该比上述滤波法简单)，瓶颈是保持Rb=Rf’，虽然可用监测RL线路电阻，然后调节Rb的方案**，但是电路就显复杂。不如让Rb=Rf’(以下电路是Rc=Rz’)等式有一定误差，即允许差分电路对电阻的要求有一定的模糊度，去实现收发信号分离的功能。
下图红框内是增加的恒流源电路(电路分析阅《双运放块恒流源》帖)，借用它，不但发送信号的负载电阻可以接地，而且Uo-Uz=-Sa不受负载电阻Rz’(即Ab运放块+端对地电阻)变动的影响，对Sa发送信号而言，保持Ab运放块+-端的对地电压动态相等，效果跟保持Rc=Rz’一样。
参数一样的两个电路的I/O收发共端用线路连接(线路电阻RL)，则负载电阻的并联值Rz’=Rab+Rz(RL+Rz)/(2Rz+RL)，该式显示，当电阻Rz>>RL时，线路电阻的改变对Rz’的影响就很小，就允许Rc=Rz’等式在一定的误差范围内不必调整，Ab运放块差分电路也能够正常工作，就非常简单。
为了避免Ab运放块饱和，增益Rc/R’(即Rz/R)应小于电源电压与信号强度之比，即，Rz/R<Vcc/2Sa，考虑外来信号最大强度可能等于发送信号强度，故取值2Sa。该式与恒流源电路的电阻的取值不冲突。

          **)，仿真验证
  设R=R’=100K，Sa/Sb=1v/1mv=1000倍，Vcc=20v，根据Rz/R<Vcc/2Sa计算，Rz=1000K，Rab=1K，假定RL=0，根据Rz’=Rab+Rz(RL+Rz)/(2Rz+RL)计算Rz’=Rc=501K，接入电路。
Sa是5Khz随机信号，Sb是5Mz/5%的矩形波(模拟数据流)，测试结果，Rc调整为500.95K，RL＝0～0.15K时，如图绿线是收发复合信号I/O，黑线是B电路分离出Sa随机信号在Ub的输出，红线是A电路分离出Sb数据流在Ua的输出。右侧是展开图以看Ua信号。
假如每公里电话线电阻0.1K，这样的设置，线路电阻改变50%，其功能仍然正常。如果Rz=10000K，R=1000K，则线路电阻可以在数K内变化。
此有线通信方案，以期成为无线通信的垫脚石。