CN101471765A

CN101471765A - 网络装置与网络信号处理方法

Info

Publication number: CN101471765A
Application number: CNA2007103054592A
Authority: CN
Inventors: 黄亮维; 施至永; 郭协星
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: CN101471765B

Abstract

本发明提供一种网络装置，用来处理一网络信号并输出一输出信号，包含有一异步信号处理模块、一取样频率转换器及一同步信号处理模块。该异步信号处理模块运作在一异步域中，用来接收并处理该网络信号以产生一第一处理信号；该取样频率转换器耦接于该异步信号处理模块，用来对该异步信号处理模块所产生的该第一处理信号进行取样频率转换以产生一第一转换信号；该同步信号处理模块运作在一同步域中，用来处理该第一转换信号以产生该输出信号。该异步信号处理模块的一第一操作频率不同于该同步信号处理模块的一第二操作频率。

Description

网络装置与网络信号处理方法

技术领域

本发明系有关于网络装置及网络信号处理方法，尤指一种具有同步处理与异步处理的网络装置及其相关处理方法。

背景技术

一般来说，通信系统的传送器(Transmitter，TX)在传送信号与接收器(Receiver，RX)在接收信号时，传送器与接收器会以同步的方式进行信号的传送，而在实作上，要使得传送器与接收器同步，在接收器中需设计一个时钟产生器产生一个时钟信号，并分析所接收到的信号来进行时钟信号的相位调整，直到该时钟信号锁住传送器端的时钟信号为止，以完成时钟同步的动作。

然而，由于接收器的时钟信号需不断地调整相位，去追踪传送器的时钟信号，因此，在相位不稳定的情况下，会使得部分电路已运算出来的数值，可能需做重新收敛的动作，而造成整体系统的效能降低。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种网络装置及其网络信号处理的相关方法，透过一异步信号处理模块在异步域中处理传送信号，以提升系统整体的效能。

依据本发明的实施例，其系揭露一种网络装置，用来处理一网络信号并输出一输出信号。该网络装置包含有一异步信号处理模块、一取样频率转换器以及一同步信号处理模块。该异步信号处理模块系运作在一异步域中，用来接收并处理该网络信号以产生一第一处理信号；该取样频率转换器系耦接于该异步信号处理模块，用来对该异步信号处理模块所产生的该第一处理信号信号进行取样频率转换以产生一第一转换信号；以及该同步信号处理模块系运作在一同步域中，用来处理该第一转换信号以产生该输出信号。其中，该异步信号处理模块具有一第一操作频率，该同步信号处理模块具有一第二操作频率，且该第一操作频率与该第二操作频率不相同。

依据本发明的实施例，其亦揭露一种网络信号的处理方法。该方法包含有：在一异步域中，接收并处理一网络信号以产生一第一处理信号；对该第一处理信号进行取样频率转换以产生一第一转换信号；以及，在一同步域中，处理该转换信号以输出一输出信号。其中，该异步域具有一第一操作频率，该同步域具有一第二操作频率，且该第一操作频率与该第二操作频率不相同。

附图说明

第1图是本发明一实施例的网络装置的示意图。

第2图是前馈均衡器的输出信号的频谱示意图。

第3图是本发明的一优选实施例的网络装置的示意图。

【主要元件符号说明】

100、300 网络装置

110、310 异步信号处理模块

112、312 前馈均衡器

120、320 同步信号处理模块

122、322 切片器

124、314、324加法器

130、140、330、340、350、360、370、380、390取样频率转换器

313 模数转换器

315 回音/近端串音消除器

316、317、318、319 数模转换器

326、327、328、329 数据处理电路

具体实施方式

在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项当中所提及的「包含」是一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此系包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

以下将配合图式来说明本发明的不同特征，而相同的部分在各个图示中将以同样的标号来表示以便于说明。

请参阅第1图，第1图是本发明一实施例的网络装置100的示意图。如第1图所示，网络装置100包含有一异步信号处理模块110、一同步信号处理模块120、一第一取样频率转换器130以及一第二取样频率转换器140。异步信号处理模块110系运作在一异步域(asynchronous domain)中，且具有一第一操作频率，用来处理一网络信号Sin1以产生一第一处理信号Sp1；第一取样频率转换器130系耦接于异步信号处理模块110与同步信号处理模块120之间，用来对异步信号处理模块110所产生的第一处理信号Sp1进行取样频率转换，以产生一第一转换信号Sc1至同步信号处理模块120；同步信号处理模块120系运作在一同步域(synchronous domain)中，且具有一第二操作频率，并且耦接于异步信号处理模块110，用来处理第一转换信号Sc1以产生一第二处理信号Sp2；以及第二取样频率转换器140系耦接于异步信号处理模块110与同步信号处理模块120之间，用来对同步信号处理模块120所产生的第二处理信号Sp2进行取样频率转换以产生一第二转换信号Sc2至异步信号处理模块110来调整异步信号处理模块110的运作，以下将进一步说明网络装置100的运作方式，然而，此仅是作为范例说明之用，并非为本发明之限制。

为了便于说明本发明所揭露的技术特征，本实施例假定网络装置100系设置于10G Base-T以太网络(Ethernet)的接收器中，而在10G Base-T以太网络的规范中，信号传输的符码率(symbol rate)或波特率(baud rate)是800MHz，并且假定接受器中的模数转换器(analog-to-digital converter，ADC)(未显示于第1图中)的操作频率/取样频率(sampling rate)为1GHz来进行说明，亦即，藉由过取样(over sampling)的技术，来取样输入的网络信号，然而，此仅是作为范例说明之用，并非为本发明之限制。如第1图所示，异步信号处理模块110中包含有一前馈均衡器(feed-forward equalizer，FFE)112，运作在异步域中(操作频率亦为1G Hz)，用来对网络信号Sin1进行均衡处理以产生第一处理信号Sp1；同步信号处理模块120中包含有一切片器(slicer)122以及一加法器124，均运作在同步域中(操作频率为800M Hz)，其中切片器122会切割第一转换信号Sc1以产生一输出信号Sout，并且输出输出信号Sout至耦接于切片器122的下一级电路(未显示于第1图中)以进行后续处理，此外，加法器124会对切片器122的输入及输出信号(亦即第一转换信号Sc1及输出信号Sout)进行运算以产生第二处理信号Sp2来调整前馈均衡器112的运作，例如加法器124系进行减法运算来计算第一转换信号Sc1及输出信号Sout的差值以产生第二处理信号Sp2。请注意，由于所属领域中具有通常知识者应熟知接收器中前馈均衡器、切片器及加法器的详细运作方式，因此为求说明书内容简洁起见其相关详细说明便在此省略。由于前馈均衡器112系运作在异步域中(操作频率为1GHz)，但是切片器122及加法器124均系运作在同步域中(操作频率为800MHz)，因此频率为800MHz的第二处理信号Sp2必须经由第二取样频率转换器140转换成频率为1G Hz的第二转换数据Sc2后，前馈均衡器112才能根据第二转换数据Sc2来调整其运作。

实作上，第一取样频率转换器130及第二取样频率转换器140均为内插器(interpolator)，并且在本实施例中均利用费洛滤波器架构(farrow structure)来简化其设计，但应用其他的作法亦是可行的，其中第二取样频率转换器140是一升余弦滤波器(Raised Cosine filter)，请参阅第2图，第2图是前馈均衡器112的输出信号(第一处理信号Sp1)的频谱示意图。当前馈均衡器112的输出信号的频谱如第2图所示的情况下，第二取样频率转换器140(升余弦滤波器)的截止频率(cutoff frequency)与贝塔值(Beta)可分别设计为400MHz与0.125，然而，此仅是作为范例说明之用，并非为本发明之限制。

请注意，本实施例中的异步信号处理模块110包含有前馈均衡器112，同步信号处理模块120中包含有切片器122以及加法器124，然而，此仅作为本发明的范例说明，并非为本发明的限制条件，换言之，异步信号处理模块110与同步信号处理模块120亦可另包含其他电路元件或由其他电路元件构成。请参阅第3图，第3图是本发明一优选实施例的网络装置300的示意图。为了便于说明本发明所揭露的技术特征，本实施例中便假定网络装置300系设置于10G Base-T以太网络的收发器中，然而，此仅是作为范例说明之用，并非为本发明之限制，举例来说，网络装置300亦可设置于1000Base-T以太网络的收发器中。与前述的网络装置100类似，网络装置300包含有一异步信号处理模块310、一同步信号处理模块320、一第一取样频率转换器330以及一第二取样频率转换器340，此外，网络装置300更包含有一第三取样频率转换器350以及第四～第七取样频率转换器360、370、380、390。异步信号处理模块310系运作在一异步域中，而同步信号处理模块320系运作在一同步域中，并耦接于异步信号处理模块310；此外，第一～第七取样频率转换器330～390均耦接于异步信号处理模块310与同步信号处理模块320之间。

如图所示，异步信号处理模块310除了包含有一前馈均衡器312外，更包含有一模数转换器313、一第一加法器314、一回音/近端串音消除器(echocanceller/near end crosstalk canceller，NEXT canceller)315以及第四～第七数模转换器(digital to analog converter，DAC)316、317、318、319；以及同步信号处理模块320除了包含有一切片器322以及一第二加法器324外，更包含有第四～第七数据处理电路326、327、328、329。第三取样频率转换器350系耦接于第二加法器324与回音/近端串音消除器315之间，第四～第七取样频率转换器360～390系分别耦接于第四～第七数据处理电路326～329与回音/近端串音消除器315之间，第四～第七数模转换器316～319系分别耦接于第四～第七取样频率转换器360～390。此外，网络装置300中的前馈均衡器312、模数转换器313、第一加法器314、回音/近端串音消除器315、第一～三取样频率转换器330～350、切片器322以及第二加法器324系位于一第一收发器的接收器中；第四数据处理电路326、第四取样频率转换器360以及第四数模转换器316系位于该第一收发器的传送器中；第五～第七数据处理电路327～329、第五～第七取样频率转换器370～390以及第五～第七数模转换器317～319系分别位于不同于该第一收发器的三个传送器中。以下将进一步说明网络装置300的运作方式，然而，此仅是作为范例说明之用，并非为本发明之限制。

该第一收发器的接收器中的模数转换器313会以1GHz的取样频率将一模拟输入信号Sin.a转换为一数字输入信号Sin.d，请注意，1GHz的取样频率仅是作为范例说明之用，并非为本发明之限制，其他任何大于符码率(800MHz)的取样频率亦是可行的，例如900Hz或950Hz，即模数转换器313过取样所输入的网络信号即可；第一加法器314系耦接模数转换器313以及回音/近端串音消除器315，用来对由模数转换器313所输出的数字输入信号Sin.d以及回音/近端串音消除器315所输出的一消除器输出信号Sccl.out进行运算(例如计算数字输入信号Sin.d与消除器输出信号Sccl.out的差值，亦即自数字输入信号Sin.d中扣除消除器输出信号Sccl.out所代表的噪声干扰)，以产生一前馈均衡器输入信号Sffe.in，并且将其输入至前馈均衡器312，请注意，由于网络装置300中的前馈均衡器312、第一取样频率转换器330、切片器322、第二加法器324以及第二取样频率转换器340与网络装置100中的前馈均衡器112、第一取样频率转换器130、切片器122、加法器124以及第二取样频率转换器140的运作方式几乎相同，为求说明书内容简洁起见，相关说明在此便不再赘述。

该第一收发器的传送器中的第四数据处理电路326系用来产生欲经由该第一收发器输出的一第四输出数据Sout4，而另外三个收发器中的第五～第七数据处理电路327～329系用来分别产生欲经由另外三个收发器输出的第五～第七输出数据Sout5、Sout6、Sout7；第四～第七取样频率转换器360～390系分别用来对第四～第七输出数据Sout4～Sout7进行取样频率转换以产生第四～第七转换后(数字)输出数据Sout4.d、Sout5.d、Sout6.d、Sout7.d；以及第四～第七数模转换器316～319系用来分别将第四～第七转换后(数字)输出数据Sout4.d～Sout7.d转换成第四～第七模拟输出数据Sout4.a、Sout5.a、Sout6.a、Sout7.a，以供四个传送器输出。

当该第一收发器的传送器对外传送数据时，会对该第一收发器的接收器所接收的输入信号产生一回音干扰，而另外三个收发器中的传送器对外传送数据时，会分别对该第一收发器的接收器所接收的输入信号产生一近端串音干扰，因此，回音/近端串音消除器315必须根据第四～第七数据处理电路326～329所输出的第四～第七输出数据Sout4～Sout7内所含的信息来对数字输入信号Sin.d进行回音消除处理以及近端串音消除处理，然而，由于回音/近端串音消除器315系运作在异步域中(操作频率为1GHz)，但是第四～第七数据处理电路系运作在同步域中(操作频率为800MHz)，因此频率为800MHz的第四～第七输出数据Sout4～Sout7必须分别经由第四～第七取样频率转换器360～390转换成频率为1GHz的第四～第七转换后输出数据Sout4.d～Sout7.d后，回音/近端串音消除器315才能根据第四～第七转换后输出数据Sout4.d～Sout7.d来产生消除器输出信号Sccl.out以对数字输入信号Sin.d进行回音消除处理以及近端串音消除处理，除此之外，回音/近端串音消除器315还必须根据一误差信号Serror(亦即网络装置100中的第二处理信号Sp2)内所含的信息来调整其运作，相同地，由于回音/近端串音消除器315系运作在异步域中(操作频率为1GHz)，但是切片器322及第二加法器324均系运作在同步域中(操作频率为800MHz)，因此频率为800MHz的误差信号Serror必须经由第三取样频率转换器350转换成频率为1G Hz的一消除器输出信号Sccl.error后，回音/近端串音消除器315才能根据消除器输出信号Sccl.error来调整其运作。

实作上，第三～第七取样频率转换器350～390亦均是内插器，并且在本实施例中亦是利用费洛滤波器架构来简化其设计，其中，第三取样频率转换器350是一升余弦滤波器(Raised Cosine filter)，请再次参阅第2图，当第一处理信号Sout.as的频谱如第2图所示的情况下，该升余弦滤波器(第三取样频率转换器350)的截止频率与贝塔值将可分别设计为500MHz与0.1，然而，此仅是作为范例说明之用，并非为本发明之限制。

请注意，在上述实施例中，异步信号处理模块包含有一前馈均衡器以及一回音/近端串音消除器，然而，此仅是作为范例说明之用，并非为本发明之限制，亦即在其他实施例中，异步信号处理模块亦可依据设计需求而仅包含有一前馈均衡器(例如：网络装置100)、一回音消除器、一近端串音消除器或其组合。

于习知技术中，均衡器系设置于同步域中来进行均衡处理，若在波特率下进行均衡处理时，信号对噪声比(signal to noise ratio，SNR)无法最佳化，此问题可利用部分均衡器(fractional-space equalizer)的架构来克服，然而，部分均衡器的操作频率必须是波特率的倍数，在某些通信系统下(例如：高速的通信系统)操作频率倍增是不被允许的，相较于习知技术，本发明的网络装置由于具有第一及第二取样频率转换器，因此可在异步域中进行均衡处理与回音/近端串音消除处理，如此一来，异步域中均衡器的操作频率只要稍微高于接受信号波特率，即可获得相当不错的信号对噪声比，以上述实施例为例，异步域中的操作频率(1GHz)便为波特率的(800MHz)的1.25倍。此外，习知技术中回音/近端串音消除器亦系设置于同步域中来进行回音/近端串音消除处理，同步域中的接受器必须跳相位或频率来锁对方传送器的时钟，因此回音/近端串音响应(response)就必须不停重新收敛，导致接收器整体效能下降，相较于习知技术，本发明的网络装置由于具有第一及第二取样频率转换器，可在异步域中进行回音/近端串音消除处理，因此接受器与传送器系可参考同一时钟信号，且该时钟信号可为一个自由运行的时钟信号(free-running clock)，如此一来就不会有重新收敛的问题，即可提升系统整体效能。

再者，若本发明的网络装置中的数据处理电路系直接参考上层的时钟信号时(例如：媒体存取控制层(media access control layer)传来的时钟信号、物理层(physical layer))，网络装置可视为一非回路定时(non-loop timing)系统；若本发明的网络装置中的数据处理电路系以同一传送器中的切片器的触发当作参考时钟时，网络装置可视为一回路定时(loop timing)系统，如此一来，由于本发明的网络装置具有可依实际需求而工作在回路定时系统或非回路定时系统的弹性，所以可以适用于大部分的通信系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种网络装置，用来处理一网络信号并输出一输出信号，该网络装置包含有：

一异步信号处理模块，运作在一异步域(asynchronous domain)中，用来接收并处理该网络信号以产生一第一处理信号；

一取样频率转换器，耦接于该异步信号处理模块，用来对该异步信号处理模块所产生的该第一处理信号进行取样频率转换以产生一第一转换信号；以及

一同步信号处理模块，运作在一同步域(synchronous domain)中，用来处理该第一转换信号以产生该输出信号；

其中，该异步信号处理模块具有一第一操作频率；该同步信号处理模块具有一第二操作频率；且该第一操作频率与该第二操作频率不相同。

2.如权利要求1所述的网络装置，另包含有：

一第二取样频率转换器，耦接于该异步信号处理模块与该同步信号处理模块之间，用来依据该同步信号处理模块所产生的一第二处理信号产生一第二转换信号至该异步信号处理模块中，以调整该异步信号处理模块的运作。

3.如权利要求2所述的网络装置，其中该异步信号处理模块系包含有一均衡器(equalizer)，用来对该网络信号进行均衡处理以产生该第一处理信号。

4.如权利要求3所述的网络装置，其中该异步域的该第一操作频率大于该网络信号的一符码率(symbol rate)。

5.如权利要求2所述的网络装置，其中该异步信号处理模块包含有一回音消除器(echo canceller)，用来对该网络信号进行回音消除处理以产生该第一处理信号。

6.如权利要求5所述的网络装置，另包含有：

一数据处理电路，运作在该同步域中，用来产生欲经由一传送器(transmitter)输出的一输出数据；以及

一第三取样频率转换器，耦接于该数据处理电路与该回音消除器之间，用来对该数据处理电路所产生的该输出数据进行取样频率转换以产生一第三转换信号，并将该第三转换信号输入至该回音消除器。

7.如权利要求2所述的网络装置，其中该异步信号处理模块包含有一近端串音消除器(near end crosstalk canceller，NEXT canceller)，用来对该网络信号进行近端串音消除处理以产生该第一处理信号。

8.如权利要求7所述的网络装置，另包含有：

一数据处理电路，运作在该同步域中，用来产生欲经由一传送器输出的一输出数据；以及

一第三取样频率转换器，耦接于该数据处理电路与该近端串音消除器之间，用来对该数据处理电路所产生的该输出数据进行取样频率转换以产生一第三转换信号，并将该第三转换信号输入至该近端串音消除器。

9.如权利要求1所述的网络装置，其中该第一操作频率大于该第二操作频率。

10.如权利要求1所述的网络装置，其设置于一以太(Ethernet)网络系统中。

11.一种网络信号处理方法，包含有：

在一异步域(asynchronous domain)中，接收并处理一网络信号以产生一第一处理信号；

对该第一处理信号进行取样频率转换以产生一第一转换信号；以及

在一同步域(synchronous domain)中，处理该转换信号以输出一输出信号；

其中，该异步域具有一第一操作频率；该同步域具有一第二操作频率；且该第一操作频率与该第二操作频率不相同。

12.如权利要求11所述的信号处理方法，另包含有：

对该同步域中所产生的一第二处理信号进行取样频率转换以产生一第二转换信号至该异步域；以及

根据该第二转换信号来处理该网络信号。

13.如权利要求12所述的信号处理方法，其中处理该网络信号的步骤是对该网络信号进行均衡处理以产生该第一处理信号。

14.如权利要求13所述的信号处理方法，其中该异步域的该第一操作频率大于该网络信号的一符码率(symbol rate)。

15.如权利要求12所述的信号处理方法，其中处理该网络信号的步骤是对该网络信号进行回音消除处理以产生该第一处理信号。

16.如权利要求15所述的信号处理方法，其另包含有：

在该同步域中产生欲经由一传送器(transmitter)输出的一输出数据；

对该输出数据进行取样频率转换以产生一第三转换信号；以及

根据该转换后输出数据对该网络信号进行回音消除处理以产生该第一处理信号。

17.如权利要求12所述的信号处理方法，其中处理该网络信号的步骤是对该网络信号进行近端串音消除处理以产生该第一处理信号。

18.如权利要求17所述的信号处理方法，另包含有：

在该同步域中产生欲经由一传送器输出的一输出数据；

根据该第三转换信号对该网络信号进行近端串音消除处理以产生该第一处理信号。

19.如权利要求10所述的信号处理方法，其中该第一操作频率大于该第二操作频率。

20.如权利要求10所述的信号处理方法，其应用于一以太(Ethernet)网络系统中。