讯号补偿方法及其讯号中间设备

【技术领域】

本发明是关于一种讯号补偿的技术，特别是一种用以补偿经由传输线传输所造成的讯号衰减的讯号补偿方法及其讯号中间设备。

【背景技术】

近年来，多媒体影音技术发展得相当迅速。例如：具有高速数据传输能力的多媒体接口(High-Definition Multimedia Interface,HDMI)或数字视频接口(Digital VisualInterface,DVI)，或者是显示端口(Display Port,DP)传输接口，由于其是通过同一缆线传递无压缩的音频讯号及具有高分辨率的视频讯号，不需进行模拟讯号转换成数字讯号(A/D)或是数字讯号转换成模拟讯号(D/A)的程序，故可达到无失真输出的目标。

其中USB、HDMI和DisplayPort等由于进展到高速传输的阶段，例如：根据DisplayPort 1.4标准，在每路显示输出中电缆支持四信道，每信道数据传输率可达8.1Gbps，因此，四个通道同时传输高分辨率音视频信号，总带宽可达32.4Gbps。然而，在高速传输的技术领域中，数据的频率愈高，越容易受到数据传输线材的阻抗影响而在传输过程中发生衰减。

请参阅图1所示，其是为现有技术的讯号传输系统架构示意图。此系统1具有讯号切换装置10，具有多个讯号输入接口100，每一个讯号输入接口100可连接一个对应的讯号源11，例如：计算机，以接收由讯号源11所输出的多媒体讯号。其中，讯号输入接口100通过传输线12与讯号转换装置(dongle)13和讯号源11电性连接。传输线12一般而言都是使用双绞线，例如：Cat.5,等。而讯号转换装置13一端具有接口130与传输线12连接，另一端具有影像接口131，例如：RGB、HDMI、DVI、DisplayPort等，以及操控讯号接口132以与讯号源11连接。讯号切换系统1还具有多个输出接口101，用以通过传输线12和远程的讯号操控装置(console)14电性连接，讯号操控装置14与显示器15以及输入设备16，例如：键盘、鼠标等，电性连接。

由于传输线12传输讯号时，其线长会影响传输讯号的质量，特别是针对高频的讯号，讯号更容易因为长距离传输而有衰减的问题产生。因此在现有技术的架构中，在讯号转换装置13侧，通常会加载一个测试讯号，传给讯号操控装置14。在此种架构下，讯号转换装置13可作为测试讯号的传送器，而讯号操控装置14可作为测试讯号的接收器，当讯号操控装置14接收到测试讯号后，再根据测试讯号衰减状态，对多媒体讯号进行补偿的机制。

【发明内容】

本发明提供一种讯号补偿方法及其讯号中间设备，在于符合传输协议的讯号传输过程中，撷取来自多媒体信息来源装置(source)以及/或多媒体信息显示设备(sink)的链路训练讯号(link training signal)，例如：训练核对讯号(training check)或者是训练结果讯号(training result)，藉由链路训练讯号具有特定稳定特性，例如：频率或电压、电流等的讯号为基准，并侦测其连续交流讯号的变化，以判断讯号衰减的程度，进而自动调整对多媒体讯号进行补偿的补偿参数，通过本发明，可以打破现有技术中需要在有传送器跟接收器的架构下才能侦测线长与补偿衰减的限制。

本发明提供一种讯号补偿方法及其讯号中间设备，利用辅助传输通道(auxiliarychannel,AUX Channel)的双向传输链路训练(Link Training)机制，撷取发送端或接收端输出的差动讯号并侦测其经过传输之后所具有的电性特征，进而达到线长衰减判断与讯号补偿的效果。

在一实施例中，本发明提供一讯号补偿方法，包括有下列步骤。首先，以第一传输线连接多媒体信息来源装置与讯号中间设备。接着以第二传输线连接讯号中间设备与多媒体信息显示设备。然后，根据讯号传输协议，讯号中间设备分别经由第一传输线以及第二传输线接收来自多媒体信息来源装置以及多媒体信息显示设备的链路训练讯号。最后，讯号中间设备根据链路训练讯号的电性特征调整经由第二传输线传送至多媒体信息显示设备的多媒体讯号。

在一实施例中，根据链路训练讯号的电性特征调整多媒体讯号，还包括有下列步骤：首先，撷取链路训练讯号中的差动讯号。然后根据差动讯号产生单端讯号，接着根据单端讯号产生直流电压准位。最后，根据直流电压准位调整经由第二传输线传送至多媒体信息显示设备的多媒体讯号。

在一实施例中，本发明提供一种讯号中间设备，以第一传输线电性连接多媒体信息来源装置以及以第二传输线与多媒体信息显示设备电性连接，讯号中间设备还包括有多个第一传输接口、至少一第二传输接口、切换模块以及讯号处理器。其中，每一第一传输接口经由第一传输线与多媒体信息来源装置电性连接。每一第二传输接口以第二传输线与多媒体信息显示设备电性连接。切换模块与多个第一传输接口以及至少一第二传输接口电性连接，切换模块用以切换选择其中之一第一传输接口与其中之一第二传输接口电性连接。讯号处理器则根据一讯号传输协议，撷取来自多媒体信息来源装置以及多媒体信息显示设备的链路训练讯号，讯号处理器根据链路训练讯号的电性特征调整经由第二传输线传送至多媒体信息显示设备的多媒体讯号。

在一实施例中，讯号处理器包括有讯号撷取单元、讯号转换单元以及讯号处理单元，其中讯号撷取单元，藉由阻抗隔离撷取链路训练讯号中的差动讯号并转换成单端讯号，讯号转换单元，根据单端讯号产生直流准位讯号，讯号处理单元根据直流电压准位调整经由第二传输线传送至多媒体信息显示设备的多媒体讯号。

在一实施例中，本发明还提供一种讯号中间设备，其适用于多媒体信息来源装置以及多媒体信息显示设备，讯号中间设备经由第一传输线直接的与多媒体信息来源装置电性连接，讯号中间设备经由第二传输线直接的与多媒体信息显示设备电性连接，讯号中间设备包括讯号处理器，其是经由第一传输线接收来自多媒体信息来源装置的训练核对讯号以及多媒体讯号，并经由第二传输线将接收到的训练核对讯号以及多媒体讯号传送给多媒体信息显示设备。进一步的，讯号处理器根据训练核对讯号的电性特征调整多媒体讯号并经由第二传输线传送给多媒体信息显示设备，以使多媒体信息显示设备正常的显示多媒体讯号。

在另一实施例中，讯号处理器进一步经由第二传输线接收来自多媒体信息显示设备因应训练核对讯号所回传的训练结果讯号，并根据训练结果讯号的电性特征调整接收到的多媒体讯号，且进一步将调整后的多媒体讯号经由第二传输线传送给多媒体信息显示设备，以使多媒体信息显示设备正常的显示多媒体讯号。

本发明所采用的具体技术，将通过以下的实施例及附呈图式作进一步的说明。

【附图说明】

图1为现有技术的封闭讯号传输系统架构示意图。

图2为本发明讯号中间设备的一实施例示意图。

图3A与3B为本发明的讯号补偿方法的一实施例流程示意图。

图4为本发明的讯号处理器所输出的讯号的电压与时间关系图。

图5为本发明的中间设备第一实施例示意图。

主要元件符号说明：

2、2b-传输系统；20-讯号中间设备；20a-中间设备；200-第一传输接口；201-第二传输接口；202-切换模块；202a-第一切换器；202b-第二切换器；21、21a-多媒体信息显示设备；22-讯号处理器；22-讯号处理器；220-讯号撷取单元；221-讯号转换单元；222-讯号处理单元；223-多媒体讯号处理单元；2230-调整单元；3-多媒体信息来源装置9a～9e-传输线；90-多媒体信息传输信道；91-辅助传输通道；900-单端讯号；910-直流电压准位；912-单端讯号；913-直流电压准位；4-讯号补偿方法；40～43、430～433-流程。【具体实施方式】

在下文将参考随附图式，可更充分的描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。类似数字始终指示类似元件。以下将以多种实施例配合图式来说明訊號補償方法及其訊號中繼裝置，然而，下述实施例并非用以限制本发明。

请参阅图2所示，该图为本发明讯号中间设备的一实施例示意图。图2所示的讯号传输系统2中，具有讯号中间设备20，在本实施例中，为KVM切换器或矩阵数组切换器，讯号中间设备20具有多个第一传输接口200、至少一第二传输接口201，其中第一传输接口200通过传输线9a和多媒体信息来源装置3电性连接，第二传输接口201通过传输线9b和多媒体信息显示设备21电性连接。多媒体信息来源装置3可以为播放器，例如：DVD播放器、蓝光DVD播放器或者是计算机等，但本发明不以此为限。多媒体信息显示设备21，例如：电视、电视墙或计算机用的显示器等，但本发明不以此为限。

第一传输接口200与第二传输接口201，可以为DVI、HDMI或者是DisplayPort的接口，在本实施例中，是为DisplayPort的接口。传输线9a与9b，可以分别为具有传输多媒体影音频号的线材，例如：DisplayPort讯号线、HDMI讯号线、DVI讯号线等，或者是可以为双绞线，例如：五类双绞线(category 5,Cat.5),六类或七类双绞线等，但本发明不以此为限制。在本实施例中，传输线9a与9b为DisplayPort传输线，用以传输DisplayPort传输协议的DisplayPort讯号。多媒体信息来源装置3所输出的输出讯号经由传输线9a传输至讯号中间设备20，讯号中间设备20再将输出讯号通过传输线9b传输给多媒体信息显示设备21。在一实施例中，输出讯号包括有关于多媒体信息的多媒体讯号，以及关于控制信息的辅助讯号，还有关于热插入侦测的热插入侦测讯号。其中多媒体讯号与辅助讯号为差动讯号。因为本实施例是以DisplayPort的影音接口来说明，所以以下所提到的DisplayPort输出讯号都是遵循DisplayPort的影音传输协议的规范，但本发明不以此为限。

再回到图2所示，讯号中间设备20与多媒体信息来源装置3或多媒体信息显示设备21在传输线9a或9b所建立的信道具有一多媒体信息传输信道90以及一辅助传输信道91，其中传输信道90用以传输DisplayPort讯号中的多对影音差动讯号ML_Lane_0～ML_Lane_3，而辅助传输通道91是一个双向半双工通道，则用来传输DisplayPort讯号中属于差动性质的辅助讯号(AUX_CH_p,AUX_CH_n)，DisplayPort的辅助讯号是用来进行管理和控制讯号，如VESA EDID，MCCS和DisplayPort标准。要说明的是，DisplayPort接口的讯号中尚有热插入讯号(HPD)、接地与电源的引脚，其为本领域技术之人所熟知，在此不作赘述。此外，要说明的是，构成多媒体信息传输信道以及辅助传输信道的传输线材，例如：多对的双绞线，所具有的导线特性，例如：材质、传输衰减特性，或阻抗等特性是相同。

本实施例中，讯号中间设备20，还包括有切换模块202以及讯号处理器22。切换模块202与多个第一传输接口200以及至少一第二传输接口201电性连接，切换模块202可以根据控制选择的讯号，用以切换选择其中之一第一传输接口200与其中之一第二传输接口201电性连接，使得被选择的第一传输接口200所连接的多媒体信息来源装置3，可以将输出讯号输出至与被选择的第二传输接口201电性连接的多媒体信息显示设备21以显示与输出影音信息。在本实施例中，切换模块202还具有多个第一切换器202a以及第二切换器202b，分别与讯号处理器22电性连接，以接收讯号处理器22的控制讯号选择切换。每一个第一切换器202a与多个多媒体信息来源装置3电性连接，多个第一切换器202a则与第二切换器202b电性连接。讯号处理器22与第二传输接口201耦接，用以对输出至第二传输接口201的多媒体讯号进行补偿。要说明的是，切换模块202并不以上述的方式为限制，例如：在另一实施例中，切换模块202也可以为交叉开关(cross point switch)。

在DisplayPort的传输协议中，多媒体讯号以及辅助讯号都是高速的差动讯号，讯号在传输线材传输时，其质量会随着传输线材的长度而定，传输线长度越长，影音质量衰减量就增加，一旦衰减到一个程度时，多媒体信息显示设备21就无法顺利输出影音信息。为了解决讯号衰减的问题，但又不额外对于多媒体信息来源装置增加产生测试讯号的组件，在本实施例中，利用DisplayPort传输协议中具有固定特征，例如：频率与电压的双向通讯特性的链路训练讯号(link training signal)，例如：由多媒体信息来源装置发出的训练核对讯号(training check)，以及/或由多媒体信息显示设备21发出的训练结果讯号(training result)来进行讯号衰减的侦测，以对多媒体讯号进行讯号补偿，维持多媒体信息来源装置3所输出的输出讯号可以在多媒体信息显示设备21上显示的功效。

在一实施例中，请参阅图3A与3B所示，该图为本发明的讯号补偿方法的一实施例流程示意图。本实施例的流程是以图2所示的架构来说明。首先以步骤40于讯号中间设备20与多媒体信息显示设备21的传输线9a以及讯号中间设备20与多媒体信息来源装置3之间的传输线9b分别建立信道，信道包括有多媒体信息传输信道90以及辅助传输信道91。接着进行步骤41，根据讯号传输协议，藉由讯号中间设备20开始传输链路训练讯号以使多媒体信息来源装置3与多媒体信息显示设备21进行交握，链路训练讯号包含由多媒体信息来源装置3所发出的训练核对讯号以及由多媒体信息显示设备21因应上述训练核对讯号而发出的训练结果讯号以进行交握，详细的交握流程是依据传输协议故不在此赘述。讯号中间设备20经由辅助传输信道将从多媒体信息来源装置3接收到的训练核对讯号发送给多媒体信息显示设备21。在步骤41的一实施例中，当多媒体信息来源装置3启动之后，多媒体信息来源装置3会将符合DisplayPort传输协议的输出讯号，经由传输线9a传输至讯号中间设备20。讯号中间设备20接收之后，再根据切换模块202选择的传输接口201，将被选择的多媒体信息来源装置3输出的输出讯号传给与被选择的传输接口201耦接的多媒体信息显示设备21。

一但被多媒体信息来源装置3与多媒体信息显示设备21连接之后，多媒体信息来源装置3经由其连接的影音频号的输出接口200，输出符合DisplayPort传输协议的输出讯号给讯号中间设备20。输出讯号中的多媒体讯号经由信道90传输至讯号中间设备20，而输出讯号中的辅助讯号则经由信道91传输至讯号中间设备20。讯号中间设备20经由传输线9b的多媒体信息传输信道90输出多媒体讯号给多媒体信息显示设备21。至于辅助讯号的部分则经由传输线9b的辅助传输信道91输出辅助讯号给多媒体信息显示设备21，由于辅助讯号是属于双向通信的讯号，因此多媒体信息来源装置3会先通过讯号中间设备20读取多媒体信息显示设备21的EDID信息，之后读取DPCD信息，然后再发出训练核对讯号给多媒体信息显示设备21，进行符合传输协议的链路训练(link training)。

之后，在步骤42中，在多媒体信息显示设备21收到训练核对讯号之后，同样根据讯号传输协议，产生响应训练核对讯号的训练结果讯号，并经由辅助传输通道91回传训练结果讯号给讯号中间设备20。当讯号中间设备20收到了由多媒体信息显示设备21所回传的讯练结果讯号，则会进行步骤43，根据训练结果讯号的电性特征决定补偿信息，然后根据决定的补偿信息对经由多媒体信息传输信道90输出至多媒体信息显示设备21的多媒体讯号进行补偿。本实施例中，电性特征是以电压来实施，但本发明不以此为限。

在步骤43中，讯号中间设备20根据电性特征决定补偿信息还包括有步骤430，撷取由多媒体信息显示设备所回传的一差动讯号。由于辅助讯号是差动讯号，而且在辅助信道的讯号种类并不是只有链路训练(link training)单一种，因此本实施例中，讯号处理器22采用监听的方式撷取讯号来进行判断。判断的方式，有很多种，例如：在一实施例中，讯号处理器22根据DisplayPort的协议规定，根据所监听到的回传差动讯号格式，例如表头数据(header)，判断是否为训练结果讯号。在一实施例中，讯号处理器22可以在收到训练核对讯号之后，等候特定的时间差，撷取回传的训练结果讯号。在另一实施例中，讯号处理器22可以根据撷取所回传的差动讯号的电压，判断是否为训练结果讯号。例如：在一实施例中，讯号处理器22根据传输协议规范的训练结果讯号的一第一电压信息以及回传的差动讯号的一第二电压信息之间的一电压差决定回传的差动讯号是否为训练结果讯号。在又一实施例中，讯号处理器22可以根据回传的差动讯号频率(例如：1MHz，但本发明不以此为限)，判断是否为训练结果讯号。步骤430的实施例中，是以电压来进行判断。

步骤430之后，进行步骤431，根据撷取的差动讯号转换为单端讯号912。本步骤中，如图2与图4所示，以讯号撷取单元220根据撷取的差动讯号产生一单端讯号912。然后，进行步骤432，讯号转换单元221，根据单端讯号912产生直流电压准位913。然后进行步骤433，根据直流电压准讯号913位判断所回传的差动讯号为训练结果讯号时，根据直流电压准位913决定补偿信息。其中，讯号处理单元222将直流电压准位913转换成数字讯号，以在讯号处理单元222内部进行运算。在步骤433的一实施例中，讯号处理单元222以查找表(lookuptable)决定补偿信息。查找表内存有电压衰减量与对应补偿值的信息。查找表的建立方式先量测传输线关于不同长度段的电性特征衰减量，然后，建立电性特征衰减量与不同长度段的关系。最后，根据不同衰减量，建立衰减量与预补偿之间的关系以形成查找表。在步骤433中，由于根据DisplayPort影像讯号的通讯协议，从多媒体信息显示设备21所回传的训练结果讯号的电压值有一定的标准，因此将直流电压准位913和标准的电压值进行比对，可以判断是否为训练结果讯号，如果为训练结果讯号时，根据所对应的直流电压准位决定出补偿信息之后，根据补偿信息对输出至多媒体信息传输信道90的多媒体讯号进行补偿。

请参阅图5所示，该图为本发明的讯号中间设备另一实施例示意图。本实施例的传输系统2b中的讯号中间设备20a，适用于多媒体信息来源装置3以及多媒体信息显示设备21a。本实施例中，多媒体信息来源装置，可以为DVD播放器、蓝光DVD播放器或者是计算机等，但本发明不以此为限。多媒体信息显示设备21a为电视或投影机等，但本发明不以此为限。

讯号中间设备20a的输入接口200经由第一传输线9f直接的与多媒体信息来源装置3电性连接，讯号中间设备20a的输出接口201经由第二传输线9g直接的与多媒体信息显示设备21a电性连接，讯号中间设备20a内部具有讯号处理器22，用以从输入接口200接收经由第一传输线9f接收来自多媒体信息来源装置3的训练核对讯号以及多媒体信息，以及经由第二传输线9g将接收到的训练核对讯号以及多媒体信息通过输出接口201传送给多媒体信息显示设备21a。

讯号处理器22内具有讯号撷取单元220、讯号转换单元221、讯号处理单元222以及多媒体讯号处理单元223。其中，多媒体讯号处理单元223用以接收来自传输线9f中多媒体信息传输信道90所传输出的多媒体信息，并输出给多媒体信息显示设备21a，讯号撷取单元220从辅助信道91撷取来自多媒体信息显示设备21a因应训练核对讯号所回传的训练结果讯号，经过讯号转换单元221以及讯号处理单元222的讯号处理，产生补偿信息。多媒体讯号处理单元223的调整单元2230根据补偿信息，调整接收到的多媒体信息，且进一步将调整后的多媒体信息经由第二传输线9g传送给多媒体信息显示设备21a，以使多媒体信息显示设备21a正常的显示多媒体信息。补偿与调整的方式，是如前述图3A与3B所示的流程，在此不作赘述。

要说明的是，前述的实施例是以侦测由讯号中间设备20或讯号中间设备20a到多媒体信息显示设备21或21a的讯号衰减量，以进行补偿，在另一实施例中，并不以侦测由讯号中间设备20或20a到多媒体信息显示设备21或21a的讯号衰减量为限制。例如，根据前述实施例的精神，也可以应用在侦测由多媒体信息来源装置3到讯号中间设备20或20a的讯号衰减量，或者是组合前述侦测由讯号中间设备20或20a到多媒体信息显示设备21或21a的讯号衰减量以及侦测由多媒体信息来源装置3到讯号中间设备20或20a的讯号衰减量来对多媒体信息进行补偿。由于本发明的精神在于利用影音传输协议中的固定讯号特征，例如：频率、电压的讯号，因此在讯号中间设备20或20a到多媒体信息来源装置3之间，可以利用属于链路讯号中的训练核对讯号来作衰减的判断。

如图4与图5所示，在一实施例中，通过讯号撷取单元220，本实施例为缓冲器(buffer)组件，用以监听与撷取辅助传输通道91上的差动讯号并将差动讯号转换为单端讯号，较佳的，可以进一步在转换过程中将讯号进行放大，以利于判读。缓冲器组件除了可以撷取辅助传输通道91上的差动讯号之外，可以必要或非必要的进一步选择具有阻抗隔离的效果的缓冲器组件，例如：阻抗特征在100奥姆或者能与传输线阻抗匹配而不影响讯号质量的差动放大器，用以在不影响辅助传输信道91讯号质量的条件下撷取训练核对讯号。本实施例中的讯号撷取单元220，具有阻抗隔离以及衰减有效放大的效果，但本发明不以此为限。

之后，通过讯号转换单元221根据单端讯号900产生一直流电压准位910。最后讯号处理单元222根据直流电压准位910判断是否属于训练核对讯号。在一实施例中，可以根据差动讯号是否具有特定的频率，例如：1MHz，但本发明不以此为限制，来判断是否属于训练核对讯号。在一实施例中，可以根据辅助讯号独特的表头数据(header)来进行判断。此外，在另一实施例中，可以根据撷取的差动讯号的电压，判断是否属于训练核对讯号。当确定为训练核对讯号，可以根据其所具有的直流电压准位910决定补偿信息，其如前所述，在此不作赘述。

通过前述实施例的说明，根据本发明的精神，可以找出在长距离传输时，多媒体信息来源装置到讯号中间设备，以及多媒体信息显示设备到讯号中间设备因线长而造成的讯号衰减量，进而根据衰减量决定对多媒体讯号进行补偿的补偿量以使补偿后的多媒体讯号能够被多媒体信息显示设备正常的显示。虽然前述实施例中是以DisplayPort的多媒体传输协议来进行说明，但可以此精神扩充至其他种传输协议。例如在DVI或HDMI等高速多媒体传输传输协议中，可以找出具有固定周期的电讯号，并以前述的精神来判断其衰减量。

虽然本发明的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本发明，任何熟习相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，举凡依本发明权利要求所述的形状、构造、特征、方法及数量当可做些许的变更，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求范围所界定者为准。