JP7357766B2 - 有線ローカルエリアネットワークのための信号対ノイズ比及びビット誤り率推定並びに関連システム、デバイス、及び方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2019年8月23日に出願された中国特許出願第201910784063.3号「Signal To Noise Ratio and Bit Error Rate Estimation for Wired Local Area Networks and Related Systems,Devices,and Methods」の出願日の利益を主張し、2019年9月30日に出願された係属中の米国特許出願第16/588,764号「Signal To Noise Ratio and Bit Error Rate Estimation for Wired Local Area Networks and Related Systems,Devices,and Methods」の出願日の利益を主張するものであり、それぞれの開示は、本参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、一般に、信号対ノイズ比(SNR)推定に関し、より更に具体的には、いくつかの実施形態は、一般に、有線ローカルエリアネットワークにおけるSNR推定に関する。
本開示は、特定の実施形態を具体的に指摘し明確に請求する特許請求の範囲をもって結論とするが、本開示の範囲内の実施形態の様々な特徴及び利点は、添付の図面と併せて読むと、以下の説明からより容易に確認することができる。
で、ガウスノイズ振幅が
であると仮定すると、受信信号振幅
として表現され得る。ガウスノイズ
が信号に追加される場合、ノイズ
は、ガウス分布に従うはずである。受信信号振幅
の確率分布が既知であり、かつ信号振幅
が既知である場合、ノイズは、ガウスノイズ分布等式に従って計算することができ、SNRはそれによって決定され得る。
及びノイズ
の両方が、通常は不明である。ノイズ
は、検出されたビット誤りに基づいて経時的に推定することができるが、場合によっては、ビット誤りは、SNRが比較的高いときに比較的稀であることがあるため(例えば、SNRが18dBであるとき、1ヶ月半ごとに約1個のビット誤りが予想される)、ノイズ
を決定するのに非常に長い時間を要し得る。
及びノイズ
を計算することができ、SNRが決定され得る。BERはノイズ振幅
が信号振幅
より大きくなる確率に等しいため、受信信号のBERもまた、計算され得る。したがって、これらのSQIパラメータ(BER及びSNR)は、従来のDSPシステム又は位相同期ループ(PLL)を使用せずに決定され得、あまり複雑でなく、従来の解決策より小さいチップ領域及び電力を使用する方法を利用する。
式中、ガウスPDFの平均μ=0、ガウスPDFの分散σ2=N0、xは受信信号Yの値であり、N0はノイズパワーである。
これは、ノイズPDF208に対応する。受信信号Yが論理レベル高S1である状態では、PDFは次のように与えられ、
これは、ノイズPDF206に対応する。
に対応し、論理レベル高S1は
に対応する。量
は、条件付きPDFのサブPDFの平均をS0及びS1にそれぞれシフトさせる。
●
これは、論理レベル高の信号レベルS1と中間スレッショルド204との間の差である。
●
これは、論理レベル高の信号レベルS1と第1のスレッショルド602との間の差である。
●
これは、論理レベル高の信号レベルS1と第2のスレッショルド604との間の差である。
式中、erfc(x)は、以下のように与えられる、量xの相補誤差関数であり、
式中、erf(x)は、以下のように与えられる、量xの誤差関数である。
(例えば、検出期間中にゼロ~2個のビット誤り)という結果がもたらされる場合、BERは安定せず、許容可能でないことがある。また、スレッショルドにより、カウントされたビット誤り数が大きすぎるという結果がもたらされる場合(例えば、スレッショルドレベルが信号以上である)、ビット誤り率を正確に決定するには、ビット誤りが多すぎる可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、ビット誤りカウントの最小制限に対応する第1の所定の値は、検出期間中の2つのビット誤りに設定され得る。ビット誤りカウントの最大制限に対応する第2の所定の値は、スレッショルドが信号の大きさに設定されていることに対応するビット誤りカウントに設定され得る。開示された実施形態の異なる実装形態の詳細に応じて、第1の所定の値及び第2の所定の値に対する他の設計選択が行われ得ることに留意されたい。
本開示は、特定の例示される実施形態に関して本明細書に記載されているが、当業者は、本発明がそのように限定されないことを認識し、理解するであろう。むしろ、以下にそれらの法的等価物とともに特許請求されるような本発明の範囲から逸脱することなく、例示され、説明される実施形態に対して数多くの追加、削除、及び修正を行うことができる。加えて、一実施形態の特徴は、本発明者によって想到されるように、別の開示した実施形態の特徴と組み合わせることができるが、それでも、本開示の範囲内に包含される。
Claims (24)
- 物理層デバイスであって、
信号をスレッショルドと比較するように構成されたコンパレータであって、前記信号は、有線ローカルエリアネットワークの共有伝送媒体から受信される、コンパレータと、
信号品質インジケータ(SQI)回路であって、
複数の異なる期間中に、複数の異なるスレッショルドに対応する前記コンパレータの出力のビット誤り率を取得するために、前記スレッショルドを調整することであって、前記複数の異なるスレッショルドは前記複数の異なる期間に対応する、調整することと、 前記複数の異なるスレッショルドのための前記ビット誤り率に基づいて前記信号の信号対ノイズ比(SNR)を決定することと、を行うように構成されている、SQI回路と、を含む、物理層デバイス。 - 前記SQI回路は、
前記スレッショルドを第1の値に調整し、第1の期間中の前記コンパレータの前記出力の第1のビット誤り率を取得することと、
前記スレッショルドを第2の値に調整し、第2の期間中の前記コンパレータの前記出力の第2のビット誤り率を取得することと、
前記第1のビット誤り率及び前記第2のビット誤り率に基づいて前記信号の前記SNRを決定することと、を行うように構成されている、請求項1に記載の物理層デバイス。 - 前記共有伝送媒体から受信された前記信号を処理するように構成された受信回路を更に含む、請求項1に記載の物理層デバイス。
- 前記受信回路は、前記信号を中間スレッショルドレベルと比較するように構成された受信コンパレータを含み、前記中間スレッショルドレベルは、前記信号の論理レベル高と論理レベル低との間の中間である、請求項3に記載の物理層デバイス。
- 前記SQI回路は、前記信号の前記SNRに基づいて前記信号のビット誤り率(BER)を決定するように更に構成されている、請求項1に記載の物理層デバイス。
- 変換データが記憶されているデータ記憶デバイスを更に含み、前記変換データは、複数のSNR値と、前記複数のSNR値に対応する複数のBER値と、を含み、前記SQI回路は、前記複数のSNR値から、前記信号の前記決定されたSNRに最も近い、前記SNR値のうちの1つを特定することによって前記信号の前記BERを決定し、前記複数のBER値からの対応するBERを前記信号の前記BERとして選択するように構成されている、請求項5に記載の物理層デバイス。
- 変換データが記憶されているデータ記憶デバイスを更に含み、前記変換データは、複数のSNR値と、前記複数のSNR値に対応する複数の対のビット誤り率(BER)値と、を含み、前記SQI回路は、第1のビット誤り率及び第2のビット誤り率に最も近いBER対に対応する、前記複数のSNR値のうちの1つを選択することによって前記信号の前記SNRを決定するように構成されている、請求項1に記載の物理層デバイス。
- 前記物理層デバイスは、前記信号の前記SNRを含むSQI情報を、前記共有伝送媒体を介して前記有線ローカルエリアネットワークに報告するように構成されている、請求項1に記載の物理層デバイス。
- 前記SQI回路は、搬送波感知多重アクセス/衝突検出(CSMA/CD)モード又は物理層衝突回避モードのうちの1つで前記信号の前記SNRを決定するように構成されている、請求項1に記載の物理層デバイス。
- 前記SQI回路は、複数の異なる送信者から受信された信号のSNRを決定するように構成されている、請求項1に記載の物理層デバイス。
- 前記SQI回路は、前記信号が所定の特定の送信者から受信されたと判定された場合に、前記信号の前記SNRを決定するように構成されている、請求項1に記載の物理層デバイス。
- 物理層デバイスであって、前記物理層デバイスは、
信号をスレッショルドと比較するように構成されたコンパレータであって、前記信号は、有線ローカルエリアネットワークの共有伝送媒体から受信される、コンパレータと、
前記信号を追加のスレッショルドと比較するように構成された追加のコンパレータと、含み、
SQI回路であって、前記SQI回路は、
前記スレッショルドを調整し、複数の異なるスレッショルドに対応する前記コンパレータの出力のビット誤り率を取得することと、
前記スレッショルドを第1の値に調整し、期間中の前記コンパレータの前記出力の第1のビット誤り率を取得することと、
前記追加のスレッショルドを第2の値に調整し、前記期間中の前記追加のコンパレータの出力の第2のビット誤り率を取得することと、
前記第1のビット誤り率及び前記第2のビット誤り率に基づいて前記信号の信号ノイズ比(SNR)を決定することと、を行うように構成されている、SQI回路と、を含む物理層デバイス。 - 信号の信号対ノイズ比(SNR)を推定する方法であって、
物理層デバイスのコンパレータのスレッショルドを第1の値に設定するステップと、
前記コンパレータに信号を印加するステップであって、前記信号は、有線ローカルエリアネットワークの通信バスから受信され、前記通信バスは共有伝送媒体を含む、ステップと、
前記スレッショルドが前記第1の値に設定されている前記コンパレータの出力の第1のビット誤り数を決定するステップと、
前記コンパレータの前記スレッショルドを前記第1の値とは異なる第2の値に設定するステップと、
前記コンパレータに前記信号を印加するステップと、
前記スレッショルドが前記第2の値に設定されている前記コンパレータの前記出力の第2のビット誤り数を決定するステップと、
前記第1のビット誤り数及び前記第2のビット誤り数に基づいて前記信号のSNRを決定するステップと、を含む、方法。 - 前記決定されたSNRに基づいて前記信号のビット誤り率を決定するステップを更に含む、請求項13に記載の方法。
- 複数のSNRに対応する複数のビット誤り率を含む変換データを記憶するステップを更に含み、前記信号のビット誤り率を決定するステップは、前記記憶された変換データを参照することを含む、請求項14に記載の方法。
- データ記憶デバイスに、第1のビット誤り数と第2のビット誤り数との組み合わせに対応する複数のSNRを含む変換データを記憶するステップを更に含み、前記SNRを決定するステップは、前記記憶された変換データを参照して、前記第1のビット誤り数及び前記第2のビット誤り数を、前記変換データに記憶された前記複数のSNRからのSNRに対応付けることを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記スレッショルドが前記第1の値に設定されている前記コンパレータの前記出力の前記第1のビット誤り数を決定するステップは、
前記決定された第1のビット誤り数が第1の所定のスレッショルド値より小さい場合、前記スレッショルドの前記第1の値をより高くなるように調整するステップと、
前記決定された第1のビット誤り数が第2の所定のスレッショルド値より大きい場合、前記スレッショルドの前記第1の値をより低くなるように調整するステップと、
前記スレッショルドが前記調整された第1の値に設定されている前記コンパレータに前記信号を印加している間に測定された置換値で、前記第1のビット誤り数を置換するステップと、を含む、請求項13に記載の方法。 - 前記コンパレータは、第1のコンパレータ及び第2のコンパレータを含み、
前記スレッショルドが前記第1の値に設定されている前記コンパレータの前記出力の前記第1のビット誤り数を決定するステップは、前記第1のコンパレータの第1のスレッショルドが前記第1の値に設定されている前記第1のコンパレータの第1の出力の前記第1のビット誤り数を決定するステップを含み、
前記スレッショルドが前記第2の値に設定されている前記コンパレータの前記出力の前記第2のビット誤り数を決定するステップは、前記第2のコンパレータの第2のスレッショルドが前記第2の値に設定されている前記第2のコンパレータの第2の出力の前記第2のビット誤り数を決定するステップを含む、請求項13に記載の方法。 - 前記第1のコンパレータの前記第1の出力の前記第1のビット誤り数を決定するステップは、前記第2のスレッショルドが前記第2の値に設定されている前記第2のコンパレータの前記第2の出力の前記第2のビット誤り数を決定するステップと少なくとも部分的に同時に実行される、請求項18に記載の方法。
- 前記スレッショルドが前記第1の値に設定されている前記コンパレータの前記出力の前記第1のビット誤り数を決定するステップ及び前記スレッショルドが前記第2の値に設定されている前記コンパレータの前記出力の前記第2のビット誤り数を決定するステップは、少なくとも部分的に同時に実行される、請求項13に記載の方法。
- 前記スレッショルドが前記第1の値に設定されている前記コンパレータの前記出力の前記第1のビット誤り数を決定するステップ及び前記スレッショルドが前記第2の値に設定されている前記コンパレータの前記出力の前記第2のビット誤り数を決定するステップは、別個の期間にわたって実行される、請求項13に記載の方法。
- 物理層デバイスであって、
1つ以上のプロセッサと、
コンピュータ可読命令が記憶されている1つ以上のデータ記憶デバイスであって、前記コンピュータ可読命令は、前記1つ以上のプロセッサに、
物理層デバイスのコンパレータに信号が印加されている間に、前記物理層デバイスの前記コンパレータのスレッショルドを第1の値に設定することであって、前記信号は、有線ローカルエリアネットワークの通信バスから受信され、前記第1の値は、前記信号の論理電圧レベル間の中間である中間スレッショルド値とは異なり、前記通信バスは、共有伝送媒体を含む、ことと、
前記スレッショルドが前記第1の値に設定されている前記コンパレータの出力の第1のビット誤り数を決定することと、
前記信号が前記コンパレータに印加されている間に、前記コンパレータの前記スレッショルドを第2の値に設定することであって、前記第2の値は、前記第1の値及び前記中間スレッショルド値とは異なる、ことと、
前記スレッショルドが前記第2の値に設定されている前記コンパレータの前記出力の第2のビット誤り数を決定することと、
前記第1のビット誤り数及び前記第2のビット誤り数に基づいて前記信号の信号対ノイズ比(SNR)を決定することと、を命令するように構成されている、1つ以上のデータ記憶デバイスと、を含む、物理層デバイス。 - 前記1つ以上のプロセッサ及び前記1つ以上のデータ記憶デバイスを収容する半導体チップパッケージを更に含む、請求項22に記載の物理層デバイス。
- 前記コンピュータ可読命令は、前記1つ以上のプロセッサに、前記信号の前記SNRに基づいて前記信号のビット誤り率(BER)を決定することを命令するように更に構成されている、請求項22に記載の物理層デバイス。
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