CN101777935A

CN101777935A - 用于提高连线质量的网络通信装置及其方法

Info

Publication number: CN101777935A
Application number: CN200910002501A
Authority: CN
Inventors: 黄亮维; 叶俊文; 李建生; 李宗晟
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2009-01-12
Filing date: 2009-01-12
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2029-01-12
Also published as: CN101777935B

Abstract

一种可提高连线质量的网络通信装置，包含：多个传送单元，依据多个数字传送信号输出多个模拟传送信号至另一装置；多个接收单元，依据另一装置所发送的多个模拟接收信号输出多个数字接收信号；回音抵消器，提供信号以消除其中数字接收信号的回音噪声；近端串音抵消器，提供另一信号以消除其中数字接收信号的近端串音噪声；解码电路，依据消除噪声后的数字接收信号来产生解码信号；以及功率调升控制电路，调升运行功率，以提高连线质量。

Description

用于提高连线质量的网络通信装置及其方法

技术领域

本发明是有关于一种通信技术，特别是指一种可提高连线(linking)质量的网络通信装置及其方法。

背景技术

一般而言，以太网络(ethernet)是规范通信装置间必须维持100米网络线长度的连线质量。但为了拉线便利性，通常会搭配较长的网络线来作为传输介质，例如150米。并且，有时为了降低成本，也会选用质量未臻完善的网络线。然而，随着网络线长度的增长或是网络线质量的降低，通信装置间的连线质量都会跟着逐渐下降，甚至无法符合以太网络的规范。

发明内容

因此，本发明的目的，即在提供一种可提高连线质量的网络通信装置及其方法，使得长度超出规范或是质量不佳的网络线都能达到期望的连线质量。

于是，本发明可提高连线质量的网络通信装置，包含：多个传送单元，包含：第一传送单元，用来依据第一数字传送信号输出第一模拟传送信号至另一网络通信装置；以及n个传送单元，用来分别依据n个数字传送信号输出n个模拟传送信号至该另一网络通信装置，其中该n为正整数；多个接收单元，包含：第一接收单元，用来依据该另一网络通信装置所发送的第一模拟接收信号输出第一数字接收信号；以及m个接收单元，用来分别依据m个模拟接收信号输出m个数字接收信号，其中该m为正整数；回音抵消器，用来依据该第一数字传送信号来提供回音抵消信号以消除该第一数字接收信号中所包含的回音噪声；近端串音抵消器，用来依据该n个数字传送信号来提供近端抵消信号以消除该第一数字接收信号中所包含的近端串音噪声；解码电路，用来依据消除该回音噪声及该近端串音噪声后之该第一数字接收信号来产生解码信号；以及功率调升控制电路，用来依据该第一数字接收信号来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

且本发明可提高连线质量的网络通信方法，用于网络通信装置，包含以下步骤：(A)依据第一数字传送信号输出第一模拟传送信号至另一网络通信装置；(B)依据n个数字传送信号输出n个模拟传送信号至该另一网络通信装置，其中该n为正整数；(C)依据该另一网络通信装置所发送的第一模拟接收信号输出第一数字接收信号；(D)依据m个模拟接收信号输出m个数字接收信号，其中该m为正整数；(E)依据该第一数字传送信号来提供回音抵消信号以消除该第一数字接收信号中所包含的回音噪声；(F)依据该n个数字传送信号来提供近端抵消信号以消除该第一数字接收信号中所包含的近端串音噪声；(G)依据消除该回音噪声及该近端串音噪声后的该第一数字接收信号来产生解码信号；以及(H)依据该第一数字接收信号来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

附图说明

图1是本发明的第一优选实施例的方块图；

图2是本发明之第一优选实施例的流程图；

图3是流程图，说明本优选实施例的功率调升控制电路基于连线模式与推测的网络线长度来调整电路工作情形；

图4是本发明的第二优选实施例的方块图；及

图5是本发明的第二优选实施例的流程图。

主要元件符号说明

100网络通信装置

100A网络通信装置

200网络通信装置

200A网络通信装置

1传送单元

1A～C传送单元

11数字至模拟转换器

11A～C数字至模拟转换器

2接收单元

2A～C接收单元

21自动增益控制器

22模拟至数字转换器

23减法器

24等化装置

241前馈等化器

242反馈等化器

243判断器

243A～C判断器

244第一减法单元

25解码电路

3混合模块

4回音抵消器

5近端串音抵消器

6远端串音抵消器

71～73步骤

75步骤

751～753子步骤

81线长估计电路

82功率调升控制电路

83功率调升控制电路

84自动信息交换电路

9接收单元

9A～9C接收单元

94等化装置

941前馈等化器

942反馈等化器

943判断器

943A～C判断器

944第一减法单元

945第二减法单元

95解码电路

73’～75’步骤

751’子步骤

752’子步骤

753’子步骤

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的二个优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

第一优选实施例

参阅图1，本发明可提高连线质量的网络通信装置100的第一优选实施例，适用于通过网络线与另一网络通信装置100A交换网络数据，包含多个传送单元1、1A、1B、1C、多个接收单元2、2A、2B、2C、混合(hybrid)模块3、回音抵消器(echo canceller)4、近端串音(NEXT)抵消器5、远端串音(FEXT)抵消器6、线长估计电路81、功率调升控制电路82及自动信息交换电路84。每一传送单元1、1A～C包括数字至模拟转换器(DAC)11、11A～C，而接收单元2包括自动增益控制器(AAGC)21、模拟至数字转换器(ADC)22、减法器23、等化装置24及解码电路25。其中，等化装置24具有前馈等化器241、反馈等化器242、判断器243及第一减法单元244。

每一传送单元1、1A～C产生数字传送信号，并通过DAC11、11A～C转换为模拟传送信号，以供混合模块3递送到网络线当作网络数据。并且，回音抵消器4会根据来自传送单元1的数字传送信号(也就是来自第一传送单元的第一数字传送信号)进行复数阶的运算，以输出回音抵消信号。近端串音抵消器5则根据来自其他传送单元1A～C的数字传送信号进行复数阶的运算以输出近端抵消信号。

混合模块3自网络线所载的网络数据中分离出多个模拟接收信号。AAGC 21会对其中模拟接收信号(称为第一模拟接收信号)做增益调整，接着ADC 22再将增益调整后的信号转换为第一数字接收信号。而减法器23为了消除该第一数字接收信号中所包含的回音噪声与近端串音噪声，会将该第一数字接收信号扣除回音抵消信号与近端抵消信号做为输出。接着，等化装置24再基于减法器23的输出和远端抵消信号输出等化信号，以供解码电路25解码出解码信号。也就是说，解码电路25是依据消除该回音噪声、该近端串音噪声及该远端串音噪声后之该第一数字接收信号来产生该解码信号。

另一方面，其他模拟接收信号会传入该多个接收单元2A～2C，且该远端串音抵消器6会受该多个接收单元2A～2C的判断器243A～C控制而以复数阶运算来产生出该远端抵消信号。并且，接收单元2A～2C也会依据其他模拟接收信号输出对应的数字接收信号。

为了确保维持一定程度的连线质量，本发明网络通信装置100执行通信方法，期望通过功率调升控制电路82依据该第一数字接收信号来有效掌握与另一网络通信装置100A的传输距离，以适当地调升该网络通信装置100的运行功率，使提高连线质量。该方法包含如图2所示的以下步骤：

步骤71：网络通信装置100通过网络线进行与另一网络通信装置100A之间的连线初始化，以得知每一网络通信装置100、100A的连线能力(即传输数据的最高速率)。

步骤72：自动信息交换电路84根据连线能力来判断合适的连线模式。其中，连线模式依据传输速率可分为下列五种：10M(即10百万位元(Megabit))模式、100M模式、1G模式、10G(即10千兆位元(Gigabit))模式、更高速模式(如40G、100G或其他)。自动信息交换电路84的实施可参考美国专利(专利号RE39,116)以及美国专利(RE39,405)。

步骤73：线长估计电路81根据ADC 22输出端的通道响应，以推测网络通信装置100与另一网络通信装置100A的传输距离(即连线线长)来产生估计结果，也就是推测使用的网络线长度。

步骤75：功率调升控制电路82基于连线模式与推测的网络线长度，决定调整哪一些模拟电路或数字电路的运行功率来提升连线质量。其中，会被进行调整的模拟电路是指DAC 11和ADC 22，而会被进行调整的数字电路是指回音抵消器4、NEXT抵消器5、FEXT抵消器6和解码电路25。且本例预设该多个数字电路4～6、25为使能(enable)状态。

而步骤75包括如图3所示的以下子步骤：

子步骤751：当功率调升控制电路82判断网络通信装置100属于10G模式或更高速模式，且推测的网络线长度大于线长预设值(如：一百公尺)，便认定连线质量不合乎通信标准的要求，而调升数字至模拟转换参考电压值来增加DAC 11的发射功率并调升模拟至数字转换参考电流值来加强DAC 11的线性度，且调升另一参考电流来提高ADC 22的线性度。而数字电路方面，也会调升该多个抵消器4～6的运行阶(tap)数，并调升解码电路25的解码能力。

值得注意的是，该多个电路4～6、11、22、25受功率调升控制电路82调升的幅度愈大，连线质量愈佳。并且，通常10G模式的网络通信装置100是使用低密度同位检查码(LDPC)解码器当作解码电路25，随着迭代(iteration)次数增加，解码能力会跟着提高。

子步骤752：当功率调升控制电路82判断网络通信装置100属于1G模式，且推测的网络线长度大于线长预设值，便会认定连线质量不合乎通信标准的要求，并禁用(disable)FEXT抵消器6的运算功能，且其余电路4、5、11、22、25的工作情形调整类似于子步骤751所说明。其中，将FEXT抵消器6禁用的原因是此时的FEXT干扰极低，几乎可以忽略。

值得注意的是，通常1G模式的网络通信装置100是使用维特比(Viterbi)解码器当作解码电路25，回溯(trace back)长度愈长，解码能力愈高。

子步骤753：当功率调升控制电路82判断网络通信装置100属于10M模式或100M模式，且推测的网络线长度大于线长预设值，便会认定连线质量不合乎通信标准的要求，并禁用该多个数字电路4～6、25的运算功能，且该多个模拟电路11、22的工作情形调整类似于子步骤751所说明。

其中，10M模式、100M模式的FEXT干扰低到几乎可以忽略，所以将FEXT抵消器6禁用。而禁用回音抵消器4和NEXT抵消器5的原因是：网络线具有二对线材；当网络通信装置100处于10M模式、100M模式时，只会使用其中一对线材，所以没有这种干扰，也就不用使能回音抵消器4和NEXT抵消器5的运算。反之，当网络通信装置100处于1G模式、10G模式、更高速模式时，会同时使用该二对线材，因而出现回音干扰和NEXT干扰，所以子步骤751、752需要使用到该多个抵消器4、5的运算。再者，通常10M模式或100M模式的网络通信装置100所传递的数据不会载有通道编码信息，当然也就不需解码电路25的还原。

值得注意的是，步骤72、73的执行顺序可以互换，或是同时进行。子步骤751～753的执行先后也不限于前述，只要能对各连线模式因应调整即可。

且在另一实施态样中，会被进行调整的该多个数字电路4～6、25也可以预设为禁用(disable)状态。然后，再依据子步骤751～753来使能各个电路4～6、25。

此外，步骤75也可选用多个不同线长预设值来界定更多代表可能网络线长度的区间。当推测网络线长度落于代表较大网络线长度的区间，功率调升控制电路82的调升幅度愈大。

第二优选实施例

参阅图4，本发明可提高连线质量的网络通信装置200的第二优选实施例与第一优选实施例的不同处在于：功率调升控制电路83藉以调整电路工作情形的要素。第二优选实施例舍弃线长估计电路81所推测的网络线长度，而改采根据相关于等化装置94的收讯指标来做调整。所谓收讯指标是指信噪比(SNR)、位元错误率或其他可代表收讯质量的指标，而本例仅以信噪比为例来说明。

在等化装置94中，前馈等化器941接收减法器23的输出，并据以进行前馈等化处理而产生前馈信号。第一减法单元944为了消除该第一数字接收信号中的远端串音噪声，会将前馈信号扣除远端抵消信号与来自反馈等化器942的输出，再供判断器943辨别出等化信号。且反馈等化器942是基于等化信号进行反馈等化处理而产生输出。其中，前馈/反馈等化处理皆为本发明所属技术领域中具有通常知识者所熟知，在此不再赘述。

并且，第二减法单元945会计算判断器943的辨别前后差异。功率调升控制电路83再基于此差异和等化信号来求得等化装置94的信噪比。而信噪比的变化可能是起因于网络线过长或网络线质量不佳(传输环境不良)，甚或其他因素。

参阅图5，第二优选实施例做为执行依据的通信方法，和第一优选实施例的不同处在于：

步骤73’：功率调升控制电路83依据前述信噪比的求取方式，分别为接收单元9、9A～9C求取关于该多个数字接收信号的信噪比，分别为一第一信噪比～一第四信噪比。

步骤74’：从中选出最差的信噪比。例如：该第一数字接收信号的信号质量是较其他数字接收信号的任一为差时，该功率调升控制电路83会选出第一信噪比，以依据信号质量最差的该第一数字接收信号来调升该网络通信装置200的运行功率。

步骤75’：功率调升控制电路83基于连线模式与选出的信噪比，来决定调整哪一些模拟电路11、22或数字电路4～6、25的工作情形。而各个子步骤751’～753’是在功率调升控制电路83判断出选出的信噪比小于质量预设值(即不符合质量参考范围)，才会认定连线质量不合乎通信标准的要求，然后进行工作情形的调整。

当然，也可以以多个不同的质量预设值来界定出更多代表可能信噪比的区间，当选出的信噪比落于代表较大信噪比的区间，功率调升控制电路83的调升幅度愈大。此外，功率调升控制电路83用以求取信噪比的节点不限于上述，只要能反应出目前连线质量的节点即可。

另外，前述实施例中，虽然是以第一传送单元1、n＝3个传送单元1A～1C、第一接收单元2、9与m＝3个接收单元2A～2C、9A～9C来实现，但是实际应用不应因此局限传送/接收单元的数目，只要m、n是正整数即可。

综上所述，当网络线长度超出规范标准或网络线无法提供良好的传输环境，本发明网络通信装置100、200都可根据推测的线长或收讯指标对应地调整数字或模拟电路4～6、11、22、25、92、95的工作情形，进而改善连线质量，故确实能达成本发明的目的。

上述仅为本发明的优选实施例而已，而不能以此限定本发明实施的范围，即对本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种可提高连线质量的网络通信装置，包含：

多个传送单元，包含：

第一传送单元，用来依据第一数字传送信号输出第一模拟传送信号至另一网络通信装置；以及

n个传送单元，用来依据n个数字传送信号输出n个模拟传送信号至该另一网络通信装置，其中该n为正整数；

多个接收单元，包含：

第一接收单元，用来依据该另一网络通信装置所发送的第一模拟接收信号输出第一数字接收信号；以及

m个接收单元，用来依据m个模拟接收信号输出m个数字接收信号，其中该m为正整数；

回音抵消器，用来依据该第一数字传送信号来提供回音抵消信号以消除该第一数字接收信号中所包含的回音噪声；

近端串音抵消器，用来依据该n个数字传送信号来提供近端抵消信号以消除该第一数字接收信号中所包含的近端串音噪声；

解码电路，用来依据消除该回音噪声及该近端串音噪声后的该第一数字接收信号来产生解码信号；以及

功率调升控制电路，用来依据该第一数字接收信号来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

2.如权利要求1所述的装置，其中该功率调升控制电路调升该多个传送单元的运行功率，以提高连线质量。

3.如权利要求2所述的装置，其中该功率调升控制电路调升该多个传送单元的数字至模拟转换参考电压值，以提高连线质量。

4.如权利要求1所述的装置，其中该功率调升控制电路调升该多个接收单元的运行功率，以提高连线质量。

5.如权利要求4所述的装置，其中该功率调升控制电路调升该多个接收单元的模拟至数字转换参考电流值，以提高连线质量。

6.如权利要求1所述的装置，其中该功率调升控制电路调升该回音抵消器与该近端串音抵消器的至少其中之一的运行功率，以提高连线质量。

7.如权利要求6所述的装置，其中该功率调升控制电路调升该回音抵消器与该近端串音抵消器的至少其中之一的运行阶数，以提高连线质量。

8.如权利要求1所述的装置，其中该功率调升控制电路调升该解码电路的运行功率，以提高连线质量。

9.如权利要求1、2、4、6或8的任一所述的装置，还包含：

线长估计电路，用来估计该网络通信装置与该另一网络通信装置间之连线线长，以产生估计结果；

其中该功率调升控制电路依据该估计结果来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

10.如权利要求1、2、4、6或8的任一所述的装置，其中该功率调升控制电路依据该第一数字接收信号来得到第一信噪比，并依据该第一信噪比调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

11.如权利要求1所述的装置，还包含：

远端串音抵消器，用来依据该m个数字接收信号来提供远端抵消信号以消除该第一数字接收信号中的远端串音噪声；

其中该解码电路依据消除该回音噪声、该近端串音噪声及该远端串音噪声后的该第一数字接收信号来产生该解码信号。

12.如权利要求11所述的装置，其中该网络通信装置系支援10千兆位元或以上的传输能力。

13.如权利要求1所述的装置，其中该网络通信装置与该另一网络通信装置间的连线线长大于一百公尺。

14.如权利要求1、2、4、6或8的任一所述的装置，还包含：

自动信息交换电路，用来确认该另一网络通信装置之传收能力，以协助决定连线模式；

其中该功率调升控制电路依据该连线模式以及该第一数字接收信号来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

15.如权利要求14所述的装置，其中该连线模式指10Megabit传输速率模式、100Megabit传输速率模式、1Gigabit传输速率模式、10Gigabit传输速率模式或10Gigabit以上传输速率模式。

16.如权利要求1、2、4、6或8的任一所述的装置，其中该第一数字接收信号的信号质量比该m个数字接收信号的任一个差，该功率调升控制电路依据信号质量最差的该第一数字接收信号来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

17.如权利要求所述1的装置，其中该n与该m均为3。

18.一种可提高连线质量的网络通信方法，用于网络通信装置，包含以下步骤：

(A)依据第一数字传送信号输出第一模拟传送信号至另一网络通信装置；

(B)依据n个数字传送信号输出n个模拟传送信号至该另一网络通信装置，其中该n为正整数；

(C)依据该另一网络通信装置所发送的第一模拟接收信号输出第一数字接收信号；

(D)依据m个模拟接收信号输出m个数字接收信号，其中该m为正整数；

(E)依据该第一数字传送信号来提供回音抵消信号以消除该第一数字接收信号中所包含的回音噪声；

(F)依据该n个数字传送信号来提供近端抵消信号以消除该第一数字接收信号中所包含的近端串音噪声；

(G)依据消除该回音噪声及该近端串音噪声后的该第一数字接收信号来产生解码信号；以及

(H)依据该第一数字接收信号来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

19.如权利要求18所述的方法，其中，步骤(H)包含调升步骤(A)与步骤(B)的至少其中之一的传送功率，以提高连线质量。

20.如权利要求19所述的方法，其中，步骤(H)包含调升该传送功率所对应的数字至模拟转换参考电压值，以提高连线质量。

21.如权利要求18所述的方法，其中，步骤(H)包含调升步骤(C)与步骤(D)的至少其中之一的接收功率，以提高连线质量。

22.如权利要求21所述的方法，其中，步骤(H)包含调升该接收功率所对应的模拟至数字转换参考电流值，以提高连线质量。

23.如权利要求18所述的方法，其中，步骤(H)包含调升步骤(E)用以提供该回音抵消信号的运行功率以及步骤(F)用以提供该近端抵消信号的运行功率的至少其中之一，以提高连线质量。

24.如权利要求23所述的方法，其中，步骤(H)包含调升用以提供该回音抵消信号的运行阶数以及用以提供该近端抵消信号的运行阶数的至少其中之一，以提高连线质量。

25.如权利要求18所述的方法，其中，步骤(H)包含调升步骤(G)用以产生该解码信号之运行功率，以提高连线质量。

26.如权利要求18、19、21、23或25的任一所述的方法，还包含在步骤(H)前的步骤(I)：

估计该网络通信装置与另一网络通信装置间的连线线长，而产生估计结果；

其中步骤(H)是依据该估计结果来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

27.如权利要求18、19、21、23或25的任一所述的方法，其中，步骤(H)是依据该第一数字接收信号来得到第一信噪比，并依据该第一信噪比调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

28.如权利要求所述18的方法，还包含在步骤(G)前的步骤(J)：

依据该m个数字接收信号来提供远端抵消信号以消除该第一数字接收信号中的远端串音噪声；

其中步骤(G)是依据消除该回音噪声、该近端串音噪声及该远端串音噪声后的该第一数字接收信号来产生该解码信号。

29.如权利要求28所述的方法，其中该网络通信装置支持10千兆位元或以上的传输能力。

30.如权利要求18所述的方法，其中该网络通信装置与该另一网络通信装置间的连线线长大于一百公尺。

31.如权利要求18、19、21、23或25的任一所述的方法，还包含在步骤(H)前的步骤(K)：

确认该另一网络通信装置的传收能力，以协助决定连线模式；

其中步骤(H)是依据该连线模式以及该第一数字接收信号来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

32.如权利要求31所述的方法，其中步骤(K)的该连线模式指10Megabit传输速率模式、100Megabit传输速率模式、1Gigabit传输速率模式、10Gigabit传输速率模式或10Gigabit以上传输速率模式。

33.如权利要求18、19、21、23或25的任一所述的方法，还包含在步骤(H)前的步骤(L)：

比较该第一数字接收信号与该m个数字接收信号的信号质量；

其中该第一数字接收信号的信号质量比该m个数字接收信号的任一个差时，步骤(H)才依据信号质量最差的该第一数字接收信号来调升该网络通信装置的运行功率，以提高连线质量。

34.如权利要求18所述的方法，其中该n与该m均为3。