CN102468858B - 调节通讯接收器的切片器的系统 - Google Patents

Abstract

一种调节通讯接收器的切片器的系统及方法。零值交点累加器自切片器接收切片输出信号，并据以决定切片输出信号的零值交点长度。临界值决定单元根据零值交点长度以调节切片器的至少一个临界值。

Description

调节通讯接收器的切片器的系统

技术领域

本发明涉及一种通讯网络，并且尤其涉及一种调节以太网络接收器的切片器(slicer)的系统及方法。

背景技术

以太网络为一种广泛使用的电脑网络技术，可用以建构局域网。例如，规范于IEEE 802.3的10BASE-TX，其传送速率可达每秒10百万位，且数据可传送于额定长度的无屏蔽双绞线(unshielded twisted-pair，UTP)。

以太网络接收器通常使用切片器用以将接收信号映射至多个预设值之一。切片器将接接信号与一个或多个固定临界值作比较，以决定映射输出。

然而，当无屏蔽双绞线长度扩增或置于噪音环境时，则接收端的接收信号可能被衰减或降低信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)。接收器的切片器的临界值往往无法跟得上信号的衰减，从而使得接收器的效能下降。

鉴于传统接收器无法于噪音环境中有效地接收数据，因此亟需提出一种接收器，其可自动检测及调整接收器的参数。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种适应地(adaptively)调节通讯接收器的切片器的系统及方法，使得接收器可有效地且正确地恢复数据。

根据本发明实施例，以太网络接收器包括切片器、媒体相关接口及临界值调节器。切片器根据至少一个临界值对接收信号执行切片操作，以产生多位准的切片输出信号。媒体相关接口接收切片输出信号，据以得到数据符号。临界值调节器耦接至媒体相关接口，并根据切片输出信号适应地调节临界值。其中，临界值调节器包括零值交点(zero-crossing)累加器及临界值决定单元。零值交点累加器自媒体相关接口接收切片输出信号，并 据以决定累加值，其代表切片输出信号的零值交点长度。临界值决定单元根据累加值以调节切片器的至少一个临界值。

附图说明

图1显示以太网络的帧结构的典型波形。

图2显示本发明实施例的通讯接收器的方块图。

图3A例示接收信号及根据原始临界值所得到的切片输出信号。

图3B例示衰减的接收信号及根据原始临界值所得到的错误切片输出信号。

图3C例示衰减的接收信号及根据新调节临界值所得到的正确切片输出信号。

图4显示图2的调节器的细部方块图。

【主要元件符号说明】

20        切片器

22        媒体相关接口(MDI)

220       信号检测器

222       符号时序恢复(STR)单元

224       解码器

24        PMA/PLS子层

26        媒体独立接口(MII)

28        临界值调节器

280       零值交点累加器

282       回路滤波器

284       临界值决定单元

SFD       帧开始定界符

TP_IDL    帧结束符号

+Vth      原始正临界值

-Vth      原始负临界值

+Vth_new  新调节正临界值

-Vth-new  新调节负临界值

具体实施方式

图1显示以太网络的帧结构的典型波形，其传送速率为每秒10百万位(或10BASE-T)。每一帧包括四部分：前置符(preamble)、帧开始定界符(start of frame delimiter，SFD)、数据及帧结束符号TP_IDL。其中，前置符包括交替的“0”和“1”，作为接收器的同步之用。紧接着前置符的是帧开始定界符，其包括特定型样(pattern)，例如图1所示的1101，用来决定数据的起始。紧接着数据的是帧结束符号TP_IDL，例如预设长度的高位准并返回零位准，用以表示帧的结束。

如图1所示，10BASE-T的波形采用曼彻斯特(Manchester)编码，其中每一位包括至少一个转变(transition)。例如，低至高位准转变代表位“1”，而高至低位准转变代表位“0”。由于高位准及低位准分别为2.5伏特及-2.5伏特，因此，曼彻斯特编码不具直流成份。再者，由于每一数据位占用相同时间，因此接收器可据以恢复得到时钟信号。

图2显示本发明实施例的通讯接收器的方块图。虽然本实施例的数据以每秒10百万位速率传送于以太网络的无屏蔽双绞线，然而本实施例也可适用于其他采用曼彻斯特或类似编码的通讯接收器，其每一数据位包括至少一个转变。

在本实施例中，接收器包括切片器20、媒体相关接口(medium dependent interface，MDI)22、实体媒体连接/实体信号处理(physical medium attachment/physical layer signaling，PMA/PLS)子层24、媒体独立接口(medium independent interface，MII)26及临界值调节器28。其中，媒体相关接口22包括信号检测器220、符号时序恢复(symbol timing recovery，STR)单元222及解码器224(例如曼彻斯特解码器)。在本实施例中，切片器20操作于模拟域，而其他方块(22至28)则操作于数字域。

切片器20接收信号且根据至少一个临界值以执行切片操作，以产生多位准(例如三位准)切片输出信号。图3A例示接收信号及根据原始临界值所得到的切片输出信号。当接收信号大于正临界值+Vth时，切片器20产生高位准(“1”)切片输出信号；当接收信号小于负临界值-Vth时，切片器20产生低位准(“-1”)切片输出信号。高位准切片输出信号与相邻的低位准切片输出信号之间，则是零值交点位准切片输出信号。换句话说，当接收信 号小于正临界值+Vth但大于负临界值-Vth时，切片器20产生零值交点位准切片输出信号。

接下来，切片输出信号被馈至媒体相关接口22，以得到数据符号，其速率可为每秒10百万位。其中，信号检测器220检测切片输出信号的出现，并据以启动实体媒体连接/实体信号处理子层24。符号时序恢复单元222根据零值交点位准以决定较佳符号取样点。解码器224(例如曼彻斯特解码器)对切片输出信号进行解码，以得到数据符号，其速率可为每秒10百万位。在本实施例中，信号检测器220耦接至切片器20的输出，符号时序恢复单元222耦接至信号检测器220的输出，而解码器224则耦接至符号时序恢复单元222的输出。

接着，媒体相关接口22的输出馈至实体媒体连接/实体信号处理子层24，其输出再馈至媒体独立接口26，从而产生MII信号，其速率为每秒2.5百万位。MII信号接着由媒体存取控制(media access control，MAC)层(未显示)来处理。关于“MDI”、“STR”、“PMA”、“PLS”及“MII”的进一步细节，可参阅IEEE 802.3规格书。

当缆线和/或噪音干扰增加时，接收信号将会受到严重的信号衰减，使得符号时序复原变得困难甚至产生错误。图3B例示衰减的接收信号及根据原始临界值所得到的错误切片输出信号。根据图式，于时间t0-t1期间，零值交点长度较图3A来得长；于时间t1-t2期间，零值交点占了(衰减)接收信号的整个周期。一般来说，接收信号的衰减程度越大，则其零值交点会越长。

根据本实施例的特征之一，临界值调节器28可适应地调节或调整切片器20的临界值(例如+Vth及-Vth)。虽然本实施例使用二临界值+Vth及-Vth，然而临界值的数目可异于二。再者，正临界值+Vth的绝对值不一定要同于负临界值-Vth的绝对值。

图4显示本发明实施例的调节器28的细部方块图。在本实施例中，零值交点累加器280自媒体相关接口22的符号时序恢复单元222接收切片输出信号或其导出信号。零值交点累加器280藉由累加零值交点的时控取样(clocked samples)数目，以决定零值交点长度。对零值交点进行取样的时钟频率一般大于接收信号(或切片输出信号)的频率。

得自零值交点累加器280的累加值(或等效的零值交点长度)被馈至回路滤波器282，例如一阶低通滤波器，其用以平滑化当前帧与至少前一帧之间的累加值。藉此，可避免累加值的突然变化，从而可得到稳定效能。得自回路滤波器282的滤波(或平滑化)输出信号被馈至临界值决定单元284，其根据平滑化累加值(或等效的平滑化零值交点长度)以调节切片器20的临界值。在本实施例中，临界值决定单元284根据当前帧的平滑化累加值以调节下一帧的临界值。

图3C例示衰减的接收信号及根据新调节临界值+Vth_new及-Vth_new所得到的正确切片输出信号。在此例子中，由于接收信号受到衰减且零值交点长度变长，因此，分别降低原始临界值+Vth及-Vth的绝对值以得到新调节临界值+Vth_new及-Vth_new(图3B)。一般来说，当零值交点变长(或累加值变大)时，降低临界值的绝对值；反之，当零值交点变短(或累加值变小)时，则增大临界值的绝对值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明的范围；凡其他未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包括在所附权利要求书的范围之内。

Claims (5)

1.一种以太网络接收器，包括：

切片器，根据至少一个临界值对接收信号执行切片操作，以产生多位准的切片输出信号；

媒体相关接口(MDI)，其接收所述切片输出信号，据以得到数据符号；其中，所述媒体相关接口包括：符号时序恢复(STR)单元，其根据所述切片输出信号的零值交点以决定较佳符号取样点；及解码器，对所述切片输出信号进行解码，以得到所述数据符号；其中，所述解码器耦接至所述符号时序恢复单元的输出；

临界值调节器，耦接至所述媒体相关接口，所述临界值调节器根据所述切片输出信号，适应地调节所述至少一个临界值；其中所述临界值调节器包括：

零值交点累加器，用以自所述媒体相关接口接收所述切片输出信号，并据以决定累加值，其代表所述切片输出信号的零值交点长度；及

临界值决定单元，其根据所述累加值以调节所述切片器的至少一个临界值；

其中，当所述零值交点长度变长时，所述临界值决定单元降低所述临界值的绝对值；当所述零值交点长度变短时，所述临界值决定单元增大所述临界值的绝对值；

实体媒体连接/实体信号处理(PMA/PLS)子层，耦接至所述媒体相关接口的输出；

媒体独立接口(MII)，耦接至所述实体媒体连接/实体信号处理子层的输出；以及

信号检测器，耦接至所述切片器的输出，用于检测所述切片输出信号的出现，并据此启动实体媒体连接/实体信号处理(PMA/PLS)子层；其中，所述符号时序恢复(STR)单元耦接至所述信号检测器的输出；

其中来自所述媒体独立接口的MII信号经由媒体存取控制(MAC)层进行处理。

2.如权利要求1所述的以太网络接收器，其中所述零值交点累加器藉由累加所述零值交点的多个时控取样，以决定所述累加值。

3.如权利要求1所述的以太网络接收器，其中所述临界值决定单元根据当前帧的所述累加值以调节下一帧的所述至少一个临界值。

4.如权利要求1所述的以太网络接收器，还包括回路滤波器，用以平滑化当前帧与至少前一帧之间的多个所述累加值，其中所述平滑化累加值被馈至所述临界值决定单元。

5.如权利要求1所述的以太网络接收器，其中所述解码器采用的编码中的每一数据位包括至少一个转变。