TWI359591B - Method and system for extended reach copper transc - Google Patents

Description

t、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及高速有線通信，更具觀說，涉及—麵大範 圍的銅線收發器。 【先前技術】 由於連接至資料網路的設備的數量的增加，需要更高的傳 輸速率’在現有的銅導線架構上實現更高的傳輸速率的新技術 逐漸稱爲新的需要。在這點上，人們作出了很多努力，包括使 得傳輸速率在現有線繞上超過千兆比特/秒（Gbps)的技術。 例如’臟祖3標準定義了在1〇〇米長的雙絞銅線上以 嶋Ps、-Mbps、1Gbps和10Gbps的速率傳輸的乙太網連 接的仲介訪問控制（MAC)介面和物理層（ρΗγ)。每增加ι〇χ 的速率，將需要更複雜的信號處理以維持刚米標準線纔範 圍。然而，長於100米的連接將需要_ _ 置乙太網交換機、餅師/或轉發器，以維持所有線繞長度 小於100米。 作出的其他努力還包括，發展雙絞線上的10Gbps乙太網 傳輸標準（10GBASE-T)。新興的10GBASE_TPHY規範在最 多182英尺的現有雙絞線上實現腦咖的連接，並且，在新 的線纜上可以最多延伸至330英尺。爲了在4對雙絞銅線上實 現iOGbps的全雙工傳輸，需要精細的數位信號處理技術來移 除或降低四對雙絞銅線之間的嚴重的依賴於頻率的信號衰 減、信號反射、近端和遠端串擾，以及來自臨近傳輸鏈路或其 他外部噪音源的接人所述四對雙絞線的外部錢。此外，正在 開發新的線纜規範，以減少外部電磁干擾的影響。 對支援1 Gbps或lOGbps傳輸率的PHY收發器結構做最 J的改邊賴展標準乙太網ΡΗγ設備的細，可使得新的乙 太、周ΡΗΥ &備可應用於&帶接人市場，並很有可能應用於住 宅和企業應用中。 比較本發明後植要結合關介紹m現有技術的其 他局限性轉麟於本躺的普通技術人錄說是顯而易見 的。 【發明内容】 本發明提供了-種擴展範圍的銅'線收發器系統和/或方 法’充分地結合幅圖和/或實施例進行描述，並在權利要求中 對技術方案進行完整的描述。 根據本發_-個方面，提供—種有線通信方法，所 法包括： 將多速率PHY的傳輸速率從較高傳輸速率降至 傳輸速率； 又低 對所述較低傳輸速率應用與所述較高傳輸速率相關 的所迷多連率PHY支援的信號處理操作。 優k地’所述較低傳輸速率爲銅導線内使用的每個雙絞線 上的均勻分佈速率的總和。 優選地’所述較低傳輸速率爲銅導線内使用的每個雙绞線 上的非均勻分佈速率的總和。 優選地’所述較低傳輸速率均勻分佈在銅導線内的每個餘 絞線上。 \ 優選地，所述方法進一步包括：將所述傳輸速率從較高符 號率降至較低符號率。 ' 優選地’與所述較高傳輸速率相關的所述信號處理操作包 括ECHO肖除操作、next 肖除操作和FEXT綠操作中至少 其一。 優選地’與所述較高通信速率相關的所述信號處理操作包 括均衡操作。 優選地，所述多速率PHY支援銅線上高達1〇 Gbps的傳 輸速率。 優選地，所述多速率PHY支援銅線上高達lGbps的傳輪 速率。 優選地’所述方法進一步包括：以所述較低傳輸速率通過 有比所idrfjil/fg速率相關的線規更高的插入損耗 (―)的線纜類魏行通信。 優選地’所述多速率PHY是多速率乙太網PHY。 根據本_的—個方面’提供—種機器可讀記憶體，其内 7 存儲的電腦程式具有至少一個用於有線通信的代碼段，所述至 個代碼段由機1執行’使制述麵執行下述步驟： 將多速率PHY_輸速報較高傳輪速率降至較低 傳輪速率； - 騎述較轉輸速率顧與所雜冑傳輸速率相關 的所述多速率PHY支援的信號處理操作。 優選地’所述較低傳輸速率爲銅導線内使用的每個雙絞線 上的均勻分佈速率的總和。 優選地，所述較低傳輸速率爲銅導線内使用的每個雙絞線 上的非均勻分佈速率的總和。 優選地，所述機器可讀記憶體進一步包括用於將所述傳輪 速率從較兩符號率降至較低符號率的代碼。 優選地，與所述較高傳輸速率相關的所述信號處理操作包 括ECH0消除操作、NEXT消除操作和FEXT消除操作中至少 其一。 優選地，與所述較高通信速率相關的所述信號處理操作包 括均衡操作。 優選地’所述多速率PHY支援銅線上高達1〇 Gbps的傳 輪速率。 優選地，所述多速率PHY支援銅線上高達iGbps的傳輸 速率。 8 優選地’所述多速率PHY是多速率乙太網ρΉγ。 根據本發明的-個方面，提供-種有線通信系統，所述系 統包括： 多速率ΡΗΥ中用於將傳輸速率從較高傳輸速率降低 至較低傳輸速率的電路； 所述多速率ΡΗΥ中用於對所述較低傳輸速率應用與 所述較高傳輸速率相關的所述多速率ΡΗΥ支援的传贫處 理操作的電路。 優選地，所述系統進一步包括所述多速率ΡΗγ中用於使 所述較低傳輸速率爲銅導線中每個雙絞線上的均勻分佈速率 的總和的電路。 優選地，所述系統進一步包括所述多速率ΡΗγ中用於使 所述較低傳輸速率爲銅導線中每個雙絞線上的非均勻分佈速 率的總和的電路。 優選地，所述系統進一步包括所述多速率ΡΗγ中用於將 所述傳輸速率從較高符號率降低至較低符號率的電路。 優選地’與所述較高傳輪速率相關的所述信號處理操作包 括ECHO消除操作、next消除操作和FEXT消除操作中至少 其一。 優選地’與所述較高通信速率相關的所述信號處理操作包 括岣衡操作。 1359591 優選地，所述多速率PHY支援銅線上高達i〇 Gbps的傳 輸速率。 優選地，所述多速率PHY支援銅線上高達iGbps的傳輸 速率。 優選地，所述系統進一步包括所述多速率PHY中用於以 所述較低傳輸速率通過具有比所述較高通信速率相關的線纜 更高的插入損耗的線纜類型進行通信的電路。 # 優選地，所述多速率PHY是多速率乙太網PHY。 本發明的各種優點、各個方面和創新特徵，以及其中所示 例的實施例的細節，將在以下的說明書和附圖中進行詳細介 紹。 【實施方式】 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。本發明 包括降低乙太網收發器中多速率物理層（ρΗγ)操作所提供的 # 傳輸速率以擴展通過雙絞罐連接的乙太峨發ϋ的連接長 度範圍，使其長於標準連接長度。該乙太網收發器在銅導線上 可支援高達IGbps或高達1〇Gbps的傳輸速率。乙太網收發器 中的多速率PHY層操作的結構可支援信號處理操作，例如， 回波齡和/或均衡’例如，其可應用於被降低的通信速率以 進行範圍擴展。降低傳輸速率可通過降低乙太網收發器中多速 率PHY層操作的符號率來實現。降低通信速率也可通過使用 (S ) 10 1359591 具有標準連接長度但插入損失較高的線纜來實現。 圖1是本發明本地連接方和遠端連接方之間的雙絞線乙 太網連接的模組圖。參照圖1，展示了系統1〇〇，包括本地連 接方102和遠端連接方1〇4。本地連接方1〇2和遠端連接方1〇4 通過線纜112通信。線纜⑴可以是4對無遮罩雙絞（UTP) 銅線。UTP銅線的特定的性能和/或規範已被標準化。例如， 第三類線纜可提供雙絞線上1〇Mbps乙太網傳輸（1〇BASE_T) 的必要性能。在另一個例子中，第五類線纜可提供雙絞線上 1000Mbps或lGbps乙太網傳輸（1000BASE-T)的必要性能。 在大多數例子中，較低類別的線纜可通常具有比較高類別的線 纜更大的插入損失。 本地連接方102包括電腦系統1 〇如、仲介訪問控制(mac ) 控制器108a和收發器i〇4a。遠端連接方1〇4包括電腦系統 l〇6b、MAC控制器i〇8b和收發器ii〇b。然而本發明不限於 此。 收發器110a包括恰當的邏輯、電路和/或編碼，可進行通 信，例如，在本地連接方1〇2和連接方例如遠端連接方1〇4之 間傳輪和接收資料。同樣，收發器ll〇b包括恰當的邏輯、電 路和/或編碼，可在遠端連接方104和連接方例如本地連接方 1〇2之間進行通信。收發器110&和110b可進行多速率通信， 例如’10Mbps、l〇〇Mbps、1000Mbps(41Gbps：^^i〇Gbps。 (S ) 11 在這點上，收發器ll〇a和ll〇b可支援標準資料速率和/或非標 準資料速率。收發器ll〇a和ll〇b可使用多級信令。故而收發 态110a和ll〇b可使用不同級別的脈衝幅度調製（pAM)，以 表示將被傳輸的各種符號。例如，對於1〇〇〇Mbps乙太網應用， PAM5傳輸方案可用於每個雙絞線中，其中pAM5指的是具有 5 個級別{-2，-1，〇,1，2}的 PAM。 收發裔110a和ll〇b發送和/或接收的資料可根據已知的 OSI協定標準進行格式化。⑽模型將操作性和功能分割爲7 個不同且分魏的層。通常，QSI模針每㈣可向直接較高 介面層提供服務。例如，第i層或物理（ρΗγ)層，可向第2 層提供服務，而第2層可向第3層提供服務。 圖1展示的本發明的一個實施例中，電腦系、统施和祕 可代表第3層及其之上的層’ c控制器腿和腿可代 表第2層及其之上的層’收發器n〇a㈣此可代表第】層或 PHY層的操作性和/或功能。在這點上，電腦系統施和祕 包括恰當的邏輯、電路和/或編碼，可驗通過賴H2發送 的資料包實現5個最高功能層的操作和/或功能。因爲⑽模 型中每個賴餘較高介面輕條務，祖〔㈣^腿和 臟可向電腦系統106a和106b提供必要的服務以確保資料 包被恰當地格式化並傳輸至收發器_和腸。在發送過程 中’每層對觀其高的介面層傳來的請加人其自有的報頭。 12 1359591 . 然1^ ’在接收過程中’具有類似osu隹疊的相容設備在消息從 - 較低層傳輸至較高層的過程中去除該報頭。 “ - 收發器110a和腦可設置爲處理所有物理層要求，包括 但不限於，在需要的情況巾，進行資料包化、資料傳輸和串連 /解串連（SERDES)。收發器職和膽分別從嫩。控制器 黯和108b接收的資料包可包括有資料和上述6個功能層中 每-個的報訊。收發器11Qa和膽可設置麟將通魏 • '覺112傳送的資料包進行編碼和/或對通過線規m接收的資 料包進行解碼。 ' MAC控制器i〇8a包括恰當的邏輯、電路和/或編碼，可 處理本地連接方102内的資料連結層、第2層操作和/或功能。 同樣’ MAC控制器職包括恰當的邏輯、電路和/或編瑪， 可處理遠端連接方1()4内的第2層操作和/或功能。祖〇控制 • H 108a和l〇8b可设置爲實現乙太網協定，例如，基於IEEE 802.3標準的協定。然而，本發明不限於此。 mac控制器108a可通過介面114a與收發器ii〇a通信， 並通過匯流排控制器介面116a與電腦系統1〇知通信。MAC 控制器108b可通過介面114b與收發器11〇b通信，並可通過 匯流排控制器介面116b與電腦系統106b通信。介面n4a和 14b對應乙太網介面，包括協定和/或鍵路管理控制信號。介 面114a和114b可以是多速率介面。匯流排控制器介面n6a c S ) 13 和116b可對應PCI或PCI-X介面。然而本發明不限於此。 圖2是本發明乙太網收發器多速率ρΗγ層架構的模組 圖。參照圖2，展示了連接方200，包括收發器202、MAC控 制器204、電腦系統206、介面208和匯流排控制器介面210。 收發器202可以是集成設備，包括多速率ρΗγ模組212 ,多 個發送器214狂、214〇、2146和214§，多個接收器2141)、214(1、 214f和214h ’記憶體216和記憶體介面218。收發器202的操 作與圖1中描述的收發器ll〇a和1101)相同或基本近似。在這 點上，收發器202可提供第1層或PHY層操作和/或功能。同 樣，MAC控制器204、電腦系統206、介面208和匯流排控制 器210的操作可分別與mac控制器1〇8&和1〇肋、電腦系統 l〇6a和106b、介面114a和114b和匯流排控制器介面116&和 116b近似。MAC控制器204可包括有多速率介面2〇4a，其包 括恰當的邏輯、電路和/或編碼，通過介面2〇8以多個資料傳 輸速率與收發器202的通信。 收發器202中的多速率PHY模組212包括恰當的邏輯、 電路和/或編碼，可實現PHY層要求的操作和/或功能。多速率 PHY模組212通過介面208與MAC控制器2〇4通信。在本發 明的-個方面’爲了達到較高的操作速率，例如iGbps或 bps 面施可5又置爲使用多個串連資料線路，用於從多 速率PHY模組212接收資料和/或傳輸資料至多速率ρΗγ模 14 1359591 組212。多速率PHY模組212可設置爲運行於一個或多個通 信模式，其中每個通信模式執行不同的通信協定。所述通信模 式可包括但不限於IEEE 802.3、10GBASE-T和其他近似的協 定。在初始化後或運行中，多速率PHY模組212可設置爲運 行在特定的操作模式。多速率PHY模組212也可設置爲運行 在擴展範圍模式。

在某些例子中，收發器202可使用自動協商方案指示或告 知遠端連接方，收發器202正運行在擴展範圍模式下。然後遠 端連接方可將其自己設置爲適當的擴展範圍模式。通過標準的 自動協商，網路鏈路可配置爲僅從一端擴展，以確保擴展範圍 後的乙太網收發器和傳統設備之間的可操作性。在某些例子 中，可對舰進行職置，並錄魏固定在驗顧模式内。

多速率PHY模組m可通過記憶體介面218連接至記憶 體216,記憶體介面218可以是串列介面或匯流排。記憶體= 包括恰當的邏輯、電路和/或編碼，可對完成多速率咖模組 212的操作的參數和/或編碼等資訊進行存儲或編程。所述參數 包括設置資料，所述編碼包括運行編碼，例如軟體和/或时， 但所述資财限於此。此外，所述參數可包括自適應性 和/或模組係數，由多速率ΡΗγ模組212使用。 發送器 214a、214c、214e 和 路和/或編碼，用於實現通過圖j 214g包括有恰當的邏輯、電 中的線鐵212從連接方200 C S ) ;砉?杳拉Ht*上二女u /士丄. ;砉?杳拉Ht*上二女u /士丄.

連接方接收資料。收發器2〇2 <，兩碼，可由連接方200從遠端 中的4對發送器和接收器每對對

近似地，發送器214g和接收器21处用於通過線瘦212中的第 子電線與遠端連接方通信。在這點上，4對發送器/接收器中 的至^、一對可提供合適的傳輸速率。 圖3疋本發明吉比特乙太網系統中展示、施对和 取τ通道條件賴組圖。參關3，展示了吉比特乙太網系 、、先30〇 ’包括本地連接方现和遠端連接方现。本地連接 方301a和補連接方難可以全雙工模式通過四對雙絞線 31〇通信。四對频線巾的每對可支援2观bps的資料傳 輸率以提供1Gbps雜體雜雜率。本地連接方现可包 ^個電路（hybrid) 306。本地連接方3〇la的每個混合 ; 了連接至發送器3〇2、接收器304，並連接至4對雙

連接至發送器302 申之一。顯3 cb Η 電路（hybrid) 306。本地連接方3〇lb的每個混合電路3〇6可

1359591 的PHY層操作的一部分。 本地連接方301a或遠端連接方301b的每個混合電路3〇6 可連接至轉換器308，或包括有轉換器308。混合電路包 括有恰當的邏輯、電路和/或編碼，可分離通過雙絞線3⑺發 送和接收的信號。發送器302包括有恰當的邏輯、電路和/或 編碼’可通過混合電路3〇6和雙絞線Ή〇將生成的信號發送至 鏈路另一端的連接方。接收器304包括有恰當的邏輯、電路和 /或編碼，可處理通過雙絞線31〇和混合電路3〇6從鏈路另一 端的連接方接收的信號。 在運行中，雙絞線310的每對中會發生各種情況。例如， 頻率相關電線衰減會導致符號軒擾（ISI)。如圖3所示，雙 絞線310内接收到ECH〇成分，該ECH〇成分源自本地發ς 器302在同一雙絞線31〇上產生的回波（ech〇)。雙絞線训 中运可接收到源㈣一連接方中對應3個臨近的雙絞線31〇的 本地發送器302的近端干擾（NEXT)成分。此外，雙絞線31〇 内還可接收到源自鏈路另一端的連接方内的遠端發送器搬 的遠端干擾（FEXT)成分。 圖仏是本發明吉對比特乙太網對接收的信號的信號處理 模組圖。參關4八，展示了信號處理系統·，提供乙太網 收發器中的物理層（PHY)操作所執行的部分信號處理。例如， 信號處理系統4〇〇可實現在多速率ΡΗγ模組犯和/或圖2中 (S ) 17 1359591 展不的接收ϋ 214b、214d、214f和214h内。信號處理系統400 可包括杈數轉換器（A/D)4〇2、自適應前饋等化器4㈨、 3 NEXT消给n 406、加法器棚、ECH〇消除器和等化器 /網格解碼器412。

402可包括冷g的邏輯、電路和/或編碼，將通過雙绞 線接收的類比信號轉換爲數位信號。她4〇2的輸出可傳輸至 卿彻。卿撕可包括恰當的邏輯、電路和/或編碼，用於 移除先兆（P_G〇 ISI，.鹏最蝴域自化通道嗓 音。3職齡請可包括恰#騎輯、電路和/或編碼， 用於齡雙絞、_接收絲自對胁3舰近雙絞線的本地 發廷器的NEXT成分的至少—部分。ECH〇祕器彻可包括 恰當的邏輯、電路和/或編碼，用於消除雙絞線内接收的來自 同-雙絞壯本地魏$的騰^成分岐少—部分。

FFErr〇8可包括恰#的邏輯、電路和/或編碼刀，用於將 卿姻、3耐消除魏和/或ECH〇消除器的輸出相加， 2後兆（_eu·)通道脈衝回應A，!。等化器/網格解碼 I可包括恰當的邏輯、電路和/或編碼，用於對因 衝回應產生的Μ進行均衡，並對網格編碼妨料 412侧_鄕他級__脈_ :W、Ζη，3和ΖΜ作爲輸人。等化器/網格解部* 應於接收義比信號的檢測比特。 王攻對 18 i甲描述的吉哺乙太網㈣ 3作單獨進行的模組圖。參照圖4B，展示了等化器/網格解 12 ’實現料獨的均衡和網格解碼操作。等化器/網格解 瑪器412包括4個決策-反饋等化器⑽B) 420和—個網格^ 碼調製（了⑽解碼器422 QDFE42〇包括恰當的邏 和/或編碼’用於移除每個雙絞線的後兆.TCM解碼器422

2括恰當的邏輯、電路和/或編碼，祕可對編碼網格執行維 特比（Viterbi)演算法以對網格編碼符號進行解碼。Tc 瑪器422可使用並行決策-反饋解碼結構實現。獨立的均衡和 一較低，並且―叫

圖4C是本發明圖4A中描述的吉比特乙太網中均衡和解 物作聯合進行的模組圖。參照圖4C，展示了等化器/網格解 碼盗412 ’實現爲均衡和網格解碼操作聯合執行。等化器/網格 解石馬器412包括決策-反饋預濾'波器⑽）模組450和預測 並行決策·反饋解碼器aA_PDFD) 452。_模組包括* 個MIM54 ’每個雙絞線一個。卿454包括恰當的邏輯、電 路和/或編碼’用於縮減後兆通道記憶體。LA-PDFP 452包括 啥虽的邏輯、電路和/或編碼，用於以預測方式計算分支度量 ★(branch metrics)。通道係數的訓練和適應可用於改善圖仍中 等化器/網格解碼器412的性能。 (S ) 19 1359591 圖5A是本發明4對雙絞線上以i〇〇〇Mbps運行的乙太網 連接的模組圖。參照圖5A，展示了乙太網系統5〇〇，以 1000Mbps或lGbps的速率運行’包括有本地連接方5〇la和遠 端連接方501b。本地連接方501a和遠端連接方5〇lb可通過4 對雙絞線310以全雙工操作通信。4個雙絞線31〇中的每個可 支援250Mbps的資料傳輸率，從而提供總共1Gbps的總體資 料傳輸率。本地連接方501a包括4個混合電路502。混合電 路502的操作與圖3中的混合電路3〇2的操作近似或相同。然 而’本發明不限於此，並可支援各種混合電路的實施。本地連 接方501a的每個混合電路502可連接至發送器、接收器 304並連接至4個雙絞線310其中之一。與本地連接方5〇1& 中母個混合電路502相聯的還有回波消除器5〇4a和減法器 506a。本地連接方501a還包括有解多工器（demux) 5〇8a、校 準器510a和多工器（mux) 512a。 同樣地，遠端連接方501b包括4個混合電路502。遠端 連接方501b的每個混合電路5〇2連接至發送器3〇2、接收器 304並連接至4個雙絞線31〇其中之一。與遠端連接方5〇比 的每個混合電路502相關聯的還有回波消除器5〇4b和減法器 5〇6b。遠端連接方501b還包括有解多工器（demux) 5〇肋、 校準器510b和多工器（mux) 512b。圖5A中所示的本地連接 方501a和遠端連接方501b的部分可分別對應于本地連接方 (S ) 20 1359591 501a和遠端連接方501b所支援的物理層操作的一部分。 解多工器508a和508b包括恰當的邏輯、電路和/或編碼， 用於分離lGbps的信號爲4個250Mbps的信號，以便在*個 雙絞線上傳輸。校準器510a和510b包括恰當的邏輯、電路和 /或編碼，用於對從4個雙絞線中每個接收的25〇_仍的信號 進行校準。多工器512a和512b包括恰當的邏輯、電路和^ 編碼，用於將來自校準器510的經校準25〇Mbps信號合併， 生成lGbps的接收信號。 回波消除器504a和504b包括恰當的邏輯、電路和/或編 碼，用於處理將通過發送器302傳輸的信號，以便至少部分地 消除對應的通過與同一雙絞線相關的接收器3〇4接收的信號 内的回波成分。減法器驗和5Q6b包括恰#的邏輯、電路和 /或編碼，用於消除接收的信號中的回波成分。 操作中，本地連接方501b通過解多工器5〇8a將將要傳送 的1 Gbps信號分離爲4個25祕ps的信號。在通過混合電路 观傳輪至對應的雙絞線之前’每個將被傳送的信號可由發送 器302先進行處理。4個發送的信號將到達本地連接方兄h， 然後在由對應的回波器馳和減法㈣0a進行回波消除 之刖，其中的每個信號均由接收器3〇4進行處理。接著，在校 ^器51〇a中對四個接收的25〇Mbps信號進行校準，然後再在 夕工器512a中將其合併成1Gbps的接收信號。

21 ㈣n 速率PHY中回波消除11的模_。參 消除部八21Gbps^0Gbps模式下PHY層操作的回波 、古、舍77 ’匕括發运器520、接收器522、混合電路502和回 铷="4。回波消除模組524包括由自適應數位遽波器

碼，用於生Z。發运^別包括恰#的邏輯、電路和/或編 線傳逆_ "I該信號將通過混合電路5〇2和對應的雙絞 電:: 端的連接方。接收器522包括恰當的邏輯、 ^和/或編碼’用於處理通過對應雙絞線和混合電路5〇2從 另—端的連接方接收到的經過回波消除的信號。 自適應數位遽波器526包括恰當的邏輯、電路和/或編碼， 、；至少部分地齡接㈣信號中_波成分。在這點上，自 適應數位遽波器526可使用關於發送的和接收的信號的資

Γ。自適應數位驗器526可以是自適應橫向數位遽波器，執 订相關演算法、隨麵代演算法和/或符號演算法。 刼作中，信號通過混合電路502接收。自適應信號遽波器 526可使用與通過發送器52〇發送的信號相關的資訊來確定與 回波成分相關㈣音成分’以在減法器似中將其從接收的信 號中絲。減法器528的輸出可傳送至接收器522和自適應數 位濾波态526以執行反復的回波消除操作。 S疋本發明在2對雙纹線上以⑺嶋^的速率運行的 乙太網連接的模組圖。參照圖6 ’展示了乙太網系統·，以 (

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100Mbps運行，包括本地連接方6〇la和遠端連接方6〇比。本 地連接方601a和遠端連接方6〇lb通過2個雙絞線31〇通信， 其中每個雙絞線是單向的。發送和接收操作在單獨的雙絞線上 執行。而2個額外的雙絞線尚未被使用。使用中的每個雙絞線 31〇單向可支援100Mbps的資料傳輸率，以提供1〇〇Mbps的 總通信速率。本地連接方6Gla包括絲發送^ (祿副W transmitter) 6G2a和差動接收器馳。遠端連接方齡包括 差動發送器602b和差動接收器6〇物。

差動發送器60%和602b包括有恰當的邏輯、電路和/或 編碼，實現在雙絞線上的傳輪。差動發送器略和祕在某 些情況下，可通過連接至發送^哺魅妨傳輸。差動 接收器604a和6_包括有恰當的邏輯、電路和/或編碼，用 於接收來自雙絞線的信號。差動接收器6〇4&和6_在某些情 況下可通贼接至触H _絲接收信號。 圖7是本發明以兩對100Mbps擴展範圍模式運行的多速 率乙太網《财吉_錢處理#_域使㈣模組 圖。參照圖7，展示了多速率乙太_統·，包括本地連接 方版和遠端連接方鳩。多速率乙太網系統可支援 麵Mbps的傳輸，近似於圖5A中的乙太網系統·。多速率 乙太網系統也可域其他操作模式，例如，兩對雙絞線上 廳~轉輸速率。在這點上，錢率乙太峰_可支 (S ) 23 1359591 援較低的傳輸速率，例如’ l〇〇M^pS，同時使用多速率ΡΗγ 層内可用的用於處理較高傳輸速率（例如lGbps或lOGbps) 的信號處理操作。 本地連接方701a和遠端連接方701b通過兩個雙絞線31〇 以50Mbps的全雙工方式通信，提供1〇〇Mbps的總傳輸速率。 本地連接方701 a可使用具有對應的回波消除器5〇如和減法器 506a的兩個混合電路5〇2。本地連接方7〇la還可使用解多工 态508a、技準器51〇a和多工器512a，用於以降低的i〇〇Mbps 傳輸速率傳送和接收信號。同樣，遠端連接方7〇比可使用具 有對應的回波消除器504b和減法器5〇6b的兩個混合電路 502。遠端連接方7〇lb也可使用解多工器5〇%、校準器5廳 和多工器512b ’用於以降低的1〇〇Mbps傳輸速率發送和接收 k號。剩下的兩個雙絞線尚未被使用。 在使用較尚通彳§速率PHY層信號處理操作的同時，將通 信速率從1000Mbps降低至100Mbps，可擴展範圍，即，擴展 雙紋線310的標準長度。較高傳輸速率# ρΗγ層信號處理操 作包括，例如，吉比特回波消除和/或吉比特均衡和網格解碼。 例如’使用乙太網收發器中可用的較高傳輸速率（1(}咖或 Gbps ) k號處理操作的同時，降低多速率乙太網收發器提供 的傳輸速率’可以將IEEE概3協定所支援的⑽m標準長 度延長。因此’標準吉比特1〇〇米ρΗγ可以幻〇〇廳押運 (S ) 24 ^59591 行，而實現比100米長的線纜範圍。如果該較低資料傳輸速率 疋標準IEEE 802·3資料速率，標準乙太網MAC介面仍保持不 變。然而，本發明不限於此，並可支援任意的資料速率。擴展 知圍後的PHY齡了 f魏外的交誠的成本，可以對較高 層透明的方式達到長於100米的銅線乙太網連接，以此降低網 路總體成本。 多速率乙太網系統700不限於通過在使用的兩個雙絞線 上均勻分佈資料傳輸率（即，每個雙絞線5〇Mbps)來達到 100Mbps的較低傳輸速率。在本發明另一個實施例中，多速率 乙太網系統700可通過在使用的兩個雙絞線不均勻地分佈資 料傳輪率來達到100Mbps的較低傳輸速率。例如，第一雙絞 線可支援75Mbps ’而第二雙絞線支援25Mbps資料傳輸率， 從而達到總的100Mbps資料傳輸率。在這點上，本地連接方 701a和/或遠端連接方701b内的各部件可處理不均勻分佈的較 低傳輸速率。 圖8是本發明以四對100Mbps擴展範圍模式運行的多速 率乙太網收發器中吉比特信號處理資源的重新使用的模組 圖。參照圖8，展示了多速率乙太網系統8〇〇，包括本地連接 方801a和遠端連接方801b。多速率乙太網系統8〇〇可支援 1000Mbps或1 Gbps通信速率，近似於圖5A中展示的乙太網 系統500。多速率乙太網系統800也可支援其他操作模式，例 25 1359591 如，4對雙絞線上的l〇〇Mbps傳輸速率。在這點上，多速率乙 太網糸統800可支援較低通信速率，例如i〇〇Mbps，同時使用 - 多速率PHY層中用於處理較高通信速率（例如，1Gbps或 lOGbps)的信號處理操作。 本地連接方801a和遠端連接方8〇lb通過4個雙絞線310 以全雙工方式通信，每條線25Mbps的速率，從而提供丨〇〇Mbps 的總體速率。將通信速率從100Mbps降低至25Mbps，同時使 鲁 用較局傳輸速率PHY層信號處理操作，可擴展範圍，即，擴 展雙絞線310的標準長度。 吉比特PHY層操作可使用多級信令以在每個時鐘周期内 發送多個比特。PAM-5可用於在每個符號發送2個比特，並 降低每個雙絞線310上的符號率。在這點上，多級信令可應用 於l〇〇MbPS或1〇Mbps，即’可應用於較低傳輸速率，從而以 • 允和降低的符號率來進行操作。例如，25Mbps的傳輸速率 可在早個雙躲上以12.5Msps的符辭魏。降低符號率使 得傳輸可錄長的魏上進行。吉比特ρΗγ層中可用的信號 處理操作可支援2、3、4或5級信令，並且不增加複雜。 降低傳輸速率使得可以使用具有較高插入損失的線麗，並 晴準長度。例如，對於吉比特操作，可使用第 類線、·見。例如’將傳輸速率降低幻嶋ps，便可以使用且 有比第5類雜更高的插入損失的、_，同時可維持IEffi 26 < S ) 1359591 802.3標準下的100米長度要求。雙絞線線纜的插入損耗以頻 率的平方根增加。以dB爲單位的插入損耗與線纜長度成正 比。因此，對於在擴展範圍模式下以100Mbps運行的PHY層，

使用125Msps符號率的1〇〇米線鐵，即iooobaSE-T，具有與 使用12.5MsPs符號率、長度爲l〇〇*sqrt(10)=316米的線缓大約 相同的插入損耗。執行100Mbps資料傳輸率下的吉比特信號 處理操作，可將線纜範圍增加3倍。消除操作也可改善 每個接收的信號的SNR，並可應用在i〇OMbps和10Mbps速 率以達到近似的SNR改善’並進―步在這些降低的通信速率 下擴展線纜範圍。 多速率乙太網系統800不限於通過在4個雙絞線上均勻地 分佈資料雜轉制1(K)Mbps雜鋪輸速率，即，每個 雙絞線25Mbps。在本發明另—個實施射，多速率乙太網系

統_可通過在4個雙鱗上不均運齡佈資料速率達到 100Mbps的較低傳輸速率。例如，第一雙絞線支援1〇邊供， 第二雙絞敎援2GMbpS，第三触線紐3QMbps，第四雙絞 線支援40Mbps’從而達到1〇_ps的總傳輸速率。在這點上， 本地連接方801a和/或遠端連接方嶋中的各部件可適用於 處理不均運分佈的較低傳輸逮率。 圖9是本發明降低傳輪速率以達到乙太網收發器擴展範 圍的方法的步驟流程圖。參照圖9，展示了流程圖_。在開 < S ) 27 1359591 始步驟902後，步驟904中，啟動吉比特乙太網收發器。該吉 比特乙太網收發器可使用多速率PHY層，將傳輸速率&1Gbps 降低至較低傳輸速率。該較低傳輸速率可以是但不限於 100Mbps或l〇Mbps。該多速率ρΗγ層也可降低吉比特乙太網 收發器的付號速率。在降低傳輸速率或符號率時，多速率ΡΗγ 層可對該降低後的傳輸或符號速率應用吉比特信號處理操作。 步驟906中，在吉比特乙太網收發器中啓用擴展範圍模 式，借此’多速率PHY層降低傳輸速率和/或符號率。步驟908 中，在範圍擴展模式下使用多速率PHY層中可用的至少部分 吉比特信號處理操作，從而使得可以使用較長的線纜，或者使 用標準長度但具有較高插入損耗的線纜。步驟908後，處理流 程進入結束步驟910。 乙太網收發器通過其PHY層操作支援範圍擴展，可免去 對用作網路延長設備的交換機的使用，以此降低成本。此外， 使用一對操作’可用較便宜的乙太網設備替代VDSL設備。根 據本發明的各個實施例，擴展範圍的各種特徵可内置在標準吉 比特PHY層結構内以具有最下的開銷。這允許擴展範圍的應 用節省成本。 本發明的各個實施例可用於擴展IEEE標準速率PHY的 範圍’例如’ 10Mbps、100Mbps、l〇〇〇Mbps等。相同的技術 可用於擴展任意速率的範圍。擴展乙太網PHY範圍的應用包 < S ) 28 1359591 括：回程傳輸（backhaul)、多用戶單位（MTU) FTTX+LAN、 替代和任何使用父換機/集線器/轉發器的網路，以將點 對點連接的長度擴展到超過 100 米。

使用個發_各種實_的擴展範圍PHY層操作或系 統’可提供特殊的操作和管理消息。例如，一種方法可使用基 ;EE802.3ah彳示準或其改進版的〇鳩條款的方案。這可爲 服務提供商提供恰當的網路管理和用戶付費工具。 因此’在具有最低的成本和附加複雜性的情況下，單個具 衫速率PHY層財比特乙太·發器，便可實魏用可編 私速率#個雙紅線對、聚合和線繞範圍的擴展範圍操作。雖 …夕速率PHY層可用于乙太峨用巾擴展範圍，本發明不限 於此’其他各_信_也可使❹速率ρΗγ進行範圍擴展。

本發明可以通過硬體、軟體，或者軟、硬體結合來實現。 本發明可以在至少—㈣麻統巾以集巾方式實現，或者由分 佈在幾個互翻姆統中的卿咖分散嫩現。任何 可以實現所述方法的電腦系統或其他設備都是可適用的。常用 =的結她嫩有_咖_鶴統，通過安 裝和執行麟程式控制電腦系統，使其按所述方法運行。 腦糸統中，處理器和存料絲實現所述方法。 ▲本發明還可以通難式產品進行實施，所述套裝 含能夠實縣發财法的全料徵，$ ^ 田其文裝到電腦系統中 29 c S )

本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術人 員應當明自，麵讎本發__情況下，還可以對本發明 進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或具體情況， 可以對本發明做各種修改，^不騰本發明的綱。因此，本 發明不局_所公開的具體實施例，而應當包祕人本發明權 利要求範圍内的全部實施方式。 【圖式簡單說明】

時’匕通過運行，可以魏本發_方法。本文件中的電腦程式 2指的是：可以採用任何程式語言、代碼或符號編寫的一組指 7的任何運算式’該指令組使系統具有資訊處理能力，以直接 實現特^魏’或在進行下述—個或個步驟之後實現特定功 月匕a)轉換成其他語言、編碼或符號；b)以不同的格式再現。 圖1疋根據本發明本地連接方和遠端連接方之間的雙絞 線上乙太網連接的模組圖； 圖2是本發明乙太網收發器多速率ρΗγ層架構的—個示 例的模組圖； 圖3疋本發明吉比特乙太網系統中展示ECHO、NEXT和 FEXT通道條件的模組圖； 圖4 A是本發明吉比特乙太網中接收到的信號的信號處理 模組圖； 圖4B是本發明圖4A中描述的吉比特乙太網中均衡和解 30 竭操作獨立進細模組圖； 。Θ 是本發明圖4Α中描述的吉比特乙太網中均衡和解 瑪操作聯合進行的模組圖； 圖5八是本發明在4對雙絞線上以1000Mbps運行的乙太 網連接的模組圖； 圖犯是本發明多速率PHY中回波抵消器的模組圖；

圖6是本發明在2對雙绞線上以i〇_ps運行的乙太網 連接的模組圖； 圖7疋本發明以2對l〇〇Mbps擴展範圍模式運行的多速 率乙太網收發H中吉比特信號處理資源的重新使用的模組圖； 圖8是本發明以4對i〇〇Mbps擴展範圍模式運行的多速 率乙太網收發H中吉比特信號處理資源的重新使用的模組圖；

圖9疋本發明降低傳輸速率以達到乙太網收發器擴展範 圍的方法的步驟流程圖。 【主要元件符號說明】 100 本地連接方102 遠端連接方104 電腦系統106a、106b 仲介訪問控制（MAC)控制器l〇8a、108b 收發器110a、ll〇b 介面 114a、114b 連接方200 MAC控制器204 介面208 線纜112 匯流排控制器介面116a、116b 收發器202 電腦系統206 匯流排控制器介面210 31 1359591 多速率 PHY模組 212 發送器 214a、214c、214e、214g 接收214b、214d、214f、214h 記慎體 216 記憶體介面218 本地連接方301a 發送器302 混合電路（hybrid) 306 吉位元乙太網系統300 遠端連接方301b 接收器304 轉換器308

信號處理系統400 自適應前饋等化器（FFE) 404 加法器408 ECHO消除器410 等化器/網格解碼器412 決策-回饋等化器（DFE) 420 網格編碼調製（TCM)解碼器422 決策-回饋預濾波器（DFP)模組450 預測並行決策-回饋解碼器（LA-PDFD) 452

四對雙絞線310 模擬數位轉換器（A/D) 402 3 NEXT消除器406 決策-回饋預濾波器（DFP) 本地連接方501a 混合電路502 減法器506a、506b 校準器510a、510b 發送器520 454 乙太網系統500 遠端連接方501b 回波消除器504a、504b 解多工器（demux) 508a、508b 多工器（mux) 512a、512b 接收器522 差動發送器（differentialtransmitter) 602a 差動接收器 604a 回波消除模組524 減法器528 本地連接方601a 多速率乙太網系統700 遠端連接方701b 本地連接方801a 自適應數位濾波器526 乙太網系統600 遠端連接方601b 本地連接方701a 多速率乙太網系統800 遠端連接方801b (S ) 32

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍·· 100年10月19日修正替換頁 -種有線通信方法，其特徵在於，所述方法包括： 將-多速率PHY的-傳輸速率從一較高傳輸速率降至 一較低傳輸速率； 對所述較低傳魏率制與所述較高傳輸速率相關的 所述多速率PHY支援的錢處理操作；

   以所述較低傳輸速率通過具有比所述較高通信速率相 關的線纜更尚的插入損耗的線纜類型進行通信； 與所述較高傳輸速率相關的所述信號處理操作包括 ECHO消除操作、neXT消除操作和FEXT消除操作中至少 其一； 所述多速率PHY是多速率乙太網ρΗγ。 2、 如申請專觀圍第1項所述的方法，其巾，所述較鋪輸速 率爲一銅導線内使用的每個雙絞線上的一均勻分佈速率的總 鲁 和。 3、 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述較低傳輸速 率爲一銅導線内使用的每個雙絞線上的一非均勻分佈速率的 總和。 4、 如申請專利範圍第1項所述的方法’其中，所述較低傳輸速 率均句分佈在銅導線内的每個雙絞線上。 5、 如申请專利範圍第1項所述的方法，其中，所述方法進一步 包括：將所述傳輸速率從較高符號率降至較低符號率❶ 33 1359591 100年10月19日修正替換頁 6、 一種有線通糸統，其特徵在於，所述系統包括： -多速率PHY中用於將一傳輸速率從一較高傳輸速率 降低至一較低傳輸速率的電路； 所述多速率PHY中用於對所述較低傳輸速率應用與所 述較高傳輸速率相關的所述多速率PHY支援的信號處理操 作的電路； 所述多速率PHY中用於以所述較低傳輸速率通過具有 比所述較高通信速率相關的線纜更高的插入損耗的線纜類型 進行通信的電路； 與所述較高傳輸速率相關的所述信號處理操作包括 ECH0消除操作、NEXT消除操作和FEXT消除操作中至少 其一； 所述多速率PHY是多速率乙太網PHY。 7、 如申請專利範圍第6項所述的系統，其中，所述系統進一步 包括所述多速率PHY中用於使所述較低傳輸速率爲一銅導 線中每個雙絞線上的一均勻分佈速率的總和的電路。 8、 如申請專利範圍第6項所述的系統，其中，所述系統進一步 包括所述多速率PHY中用於使所述較低傳輸速率爲一銅導 線中每個雙絞線上的一非均勻分佈速率的總和的電路。 34