TWI382711B - 可調整消耗功率的通訊裝置及其方法與乙太網路通訊裝置 - Google Patents

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Chun Wen Yeh
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Description

可調整消耗功率的通訊裝置及其方法與乙太網路通訊裝置
本發明是有關於一種降低功率消耗技術,特別是指一種可調整消耗功率的通訊裝置及其方法。
為了符合高速通訊裝置的規格要求並因應各種可能通道因素,一般電路設計多是以能達到更嚴格要求的標準來實現。譬如:使類比至數位轉換器(ADC)的線性度(linearity)更為提升,或是增加解碼電路的解碼能力使能從容應對通道影響。但是,在實現更高標準的同時,卻也額外付出了電路的功率消耗。
因此,本發明之目的,即提供一種可調整消耗功率的通訊裝置及其方法,能在滿足通訊標準規範的前提下減少功率消耗。
於是,本發明可調整消耗功率的通訊裝置,適用於接收一來自另一通訊裝置的接收資料,包含:一接收器,包括一類比至數位轉換器及一解碼電路,該類比至數位轉換器將該接收資料轉換為一數位信號,以供該解碼電路進行解碼;及一控制電路,會根據該數位信號求得一可代表該接收器之通訊品質的受訊指標,並基於該受訊指標與一接收指標來決定該類比至數位轉換器和該解碼電路的工作情形;當該控制電路判斷出該受訊指標符合一參考範圍,會依據該接收指標來調降一參考電流以降低該類比至數位轉 換器的線性度,也會依據該接收指標來調降該解碼電路的解碼能力。
而本發明可改善連線品質的通訊方法,適用於使一通訊裝置接收一來自另一通訊裝置的接收資料,且該通訊裝置包含一包括一類比至數位轉換器及一解碼電路的接收器,該方法包含以下步驟:提供一接收指標;以該類比至數位轉換器來將該接收資料轉換為一數位信號,以供該解碼電路進行解碼;根據該數位信號來計算一受訊指標;基於該接收指標與該受訊指標,來決定該類比至數位轉換器和該解碼電路的工作情形;當判斷出該受訊指標符合一參考範圍,會依據該接收指標來調降一參考電壓以降低該類比至數位轉換器的線性度,也會依據該接收指標來調降該解碼電路的解碼能力。
且本發明可調降消耗功率的乙太網路通訊裝置,用來傳送一傳送資料以及接收一接收資料,包含:一傳送器,用來傳送該傳送資料;一接收器,用來接收該接收資料;以及一功率調整控制電路,用來判斷該傳送及/或接收資料是否為一符合乙太網路通訊協定之空載資料,並在判斷該傳送及/或接收資料為該符合乙太網路通訊協定之空載資料時,調降該傳送器及/或接收器之功率消耗。另外,功率調整控制電路也可以是判斷所對應之重要性指標或長度指標是否落於一預設區間。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在 以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。
一般來說,通訊裝置100、100A間是透過一傳輸媒介來互傳一封包資料,而不互傳封包資料時則會交換一空載(idle)資料來保持彼此間的通訊聯繫。由於針對不同的互換內容,通訊裝置100、100A所能忍受的訊雜比(SNR)不同,所以不需在整個互換過程中都維持固定的通訊品質。
本發明即是基於此一理念,依據互換內容來動態地調整通訊裝置100的工作情形,以期在滿足通訊標準規範與消耗最少功率的前提下,實現通訊裝置100、110A間的資料互換。
參閱圖1,本發明可調整消耗功率的通訊裝置100之較佳實施例,適用於與另一通訊裝置100A互換一網路資料(可為封包資料或空載資料),包含複數傳送器1、1A、1B、1C、複數接收器2、2A、2B、2C、一混合(hybrid)模組3、一回音抵銷器(echo canceller)4、一近端串音(NEXT)抵銷器5、一遠端串音(FEXT)抵銷器6及一控制電路7。每一傳送器1、1A~1C包括一數位至類比轉換器(DAC)11、11A~11C和一發送實體單元12、12A~12C(本例是指實體編碼子層(PCS)),而接收器2包括一自動增益控制器(AAGC)21、一類比至數位轉換器(ADC)22、一減法器23、一等化裝置24、一解碼電路25及一接收實體單元26(本例是指PCS)。其中,等化裝置24具有一前饋等化器241、一反饋等化器242、一判斷器(Slicer)243、一第一減法單元244及一第二 減法單元245。
每一傳送器1、1A~1C產生一呈現數位形式的來源信號,再藉由發送實體單元12、12A~12C與DAC 11、11A~11C(將數位形式轉換成類比形式)的轉換後,提供一傳送資料給混合模組3當作遞送到另一通訊裝置100A的網路資料。並且,回音抵銷器4會根據發送實體單元12的輸出進行複數階(tap)的運算以輸出一回音抵銷信號。近端串音抵銷器5則根據該等發送實體單元12A~12C的輸出進行複數階的運算而輸出一近端抵銷信號。
混合模組3從來自另一通訊裝置100A的網路資料中分離出複數接收資料。AAGC 21會對其中一接收資料做增益調整,接著ADC 22再將增益調整後的信號轉換為一數位信號。而減法器23將該數位信號扣除回音抵銷信號與近端抵銷信號做為輸出,等化裝置24再基於減法器23的輸出和一遠端抵銷信號輸出一等化信號,以供解碼電路25進行解碼,並供接收實體單元26進行轉換。另一方面,其他接收資料會傳入該等接收器2A~2C,且該遠端串音抵銷器6會受該等接收器2A~2C的判斷器243A~C控制而以複數階運算來產生出該遠端抵銷信號。
在等化裝置24中,前饋等化器241接收減法器23的輸出,並據以進行前饋等化處理而產生一前饋信號。第一減法單元244將前饋信號扣除遠端抵銷信號與來自反饋等化器242的輸出,以供判斷器243辨別出等化信號。且反鎖等化器242是基於等化信號進行反饋等化處理而產生輸 出。其中,前饋/反饋等化處理皆為複數階的運算,且為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知,在此不再贅述。
為了以最低功率消耗來實現資料互換,通訊裝置100遂執行一通訊方法,其藉由控制電路7計算出等化裝置24的訊雜比來瞭解目前通訊品質,進而調整系統工作情形。訊雜比的求取方式是:第二減法單元245會計算判斷器243的辨別前後差異。控制電路7再基於此差異和等化信號來求得等化裝置24的訊雜比。
通訊裝置100更執行通訊方法,以使控制電路7接收一模式選擇命令並搭配計算出的訊雜比來決定調整哪一些類比電路或數位電路的工作情形而改變消耗功率。其中,會被進行調整的類比電路是指DAC 11和ADC 22,而會被進行調整的數位電路是指回音抵銷器4、NEXT抵銷器5、FEXT抵銷器6、前饋等化器241、反饋等化器242和解碼電路25。
模式選擇命令
前述模式選擇命令儲存於一耦接該控制電路7的儲存單元(圖未示)中,其包含三種可能:『資料形態』、『封包重要性』、『封包長度』。
當模式選擇命令包含『資料形態』時,控制電路7會檢視一發送狀態指標與一接收狀態指標。發送狀態指標會顯示傳送器1所傳送的傳送資料屬於封包資料或是空載資料;而接收狀態指標會顯示接收器2所接收的接收資料屬 於封包資料或是空載資料。若屬於封包資料,則對應狀態指標偏高;若屬於空載資料,則對應狀態指標偏低。
當模式選擇命令包含『封包重要性』時,控制電路7會檢視一發送重要性指標與一接收重要性指標。舉例來說,若為封包資料的網路資料是不允許出錯的網路銀行密碼,則對應重要性指標偏高;若封包資料是一般視訊信號,則對應重要性指標偏低。
當模式選擇命令包含『封包長度』時,控制電路7會檢視一發送長度指標與一接收長度指標。由於收發出錯次數會隨封包長度增加,所以封包長度越長,對應長度指標越高;封包長度越短,對應長度指標越低。
值得注意的是,每一指標可區分為多個等級,且指標等級越高表示所要求的通訊品質越高。並且,該等指標可以是由一內建有通訊裝置100的電腦系統提供,或是來自通訊裝置100本身。譬如:發送狀態指標和發送長度指標是來自發送實體單元12,而接收狀態指標和接收長度指標是來自接收實體單元26。
為涵蓋各種可能的模式選擇命令,本例是以一發送指標來泛指發送狀態指標、發送重要性指標、發送長度指標;並以一接收指標來泛指接收狀態指標、接收重要性指標、接收長度指標。再者,對每一種可能的模式選擇命令來說,發送指標只會反應出傳送器1所傳送的傳送資料,接收指標只會反應出接收器2所接收的接收資料,因此,兩指標不必然存在相等關係。
調整工作情形
當通訊裝置100、100A互換封包資料時,為了確保準確接收資料,常需耗費較大功率來提升通訊品質。不過,當發送/接收指標偏低時,因為能容許較差的訊雜比,所以也就不需過於消耗功率,只要能維持使通訊裝置100、100A間保持聯繫的通訊品質即可。
若發送指標偏低,則調降傳送器1的消耗功率。也就是說,調降一參考電壓來減小DAC 11的發射功率並調降一參考電流來降低DAC 11的線性度。
若接收指標偏低,則調降接收器2與該等抵銷器4~6的消耗功率。也就是說,調降另一參考電流來降低ADC 22的線性度,調降解碼電路25的解碼能力(功率消耗也將隨之調降),並調降該等等化器241、242和該等抵銷器4~6的運作階(tap)數。當然,在調整階數後,勢必需要更新相關係數。且在另一實施例中,也可以藉由停止更新該等等化器241、242和該等抵銷器4~6的係數,來調降功率消耗。而在又一實施例中,僅會停止更新該等等化器241、242與FEXT抵銷器6的階數或係數。
當然,若控制電路7施以與前述相反的操作,便可調升各電路的消耗功率。亦即調升參考電壓來增加DAC 11的發射功率並調升參考電流來加強DAC 11的線性度;調升另一參考電流來加強ADC 22的線性度,調升解碼電路25的解碼能力(功率消耗也將隨之調升),並調升該等等化器241、242和該等抵銷器4~6的階數。
此外,本發明所屬技術領域中具有通常知識者大多熟知:對於為維特比(Viterbi)解碼器的解碼電路25,可藉由加大回溯(trace back)長度來提升解碼能力;對於為低密度同位檢查碼(LDPC)解碼器的解碼電路25,可藉由增加迭代(iteration)次數來提升解碼能力;而對於該等等化器241、242和該等抵銷器4~6,可以採用最小均方演算法(LMS)、遞迴式最小平方(RLS)等方式來更新係數並改變階數。
參閱圖2,控制電路7調整消耗功率的流程如下:步驟81:控制電路7根據發送/接收指標評估出所需要的通訊品質,進而決定一第一參考值及一高於第一參考值的第二參考值。本實施例中,該第一與第二參考值與發送/接收指標之關係為預設,例如當發送/接收指標之值決定後,該第一與第二參考值即相對應決定,此預設關係之實現可以但不限於以一查表電路(look-up table)來實施。另外,本實施例中,由該等指標評估出的所需通訊品質越高,第一參考值也越高。
步驟82:根據前述所提到的訊雜比求取方式,求得該等接收器2、2A~2C的訊雜比,並從中選出最差者。
步驟83:判斷選出的訊雜比是否小於第一參考值(即不符合一參考範圍)。若是,跳到步驟84;若否,跳到步驟85。
步驟84:此時訊雜比小於第一參考值,顯示各電路沒有工作於過高條件,所以不調整工作情形並跳到步驟88。
步驟85:此時訊雜比不小於第一參考值,顯示各電路 在此工作條件下能符合所要求的通訊品質或達到預定效能,所以可以試著調整工作情形來調降消耗功率。且調整幅度視選出的訊雜比與第一參考值的差距而定或依據一固定降幅。
步驟86:判斷選出的訊雜比是否小於第二參考值。若是,跳到步驟87;若否,跳回步驟85。
步驟87:此時訊雜比小於第二參考值,顯示各電路在此工作條件下雖可能符合所要求通訊品質,但效能可能不足以有效確保高通訊品質,所以調整工作情形來調升消耗功率。且調整幅度視選出的訊雜比與第二參考值的差距而定或依據一固定升幅。
步驟88:結束。
本實施例中,當模式選擇命令包含『封包重要性』時,若發送重要性指標偏低,控制電路7會依前述訊雜比之判斷與調整步驟來調降傳送器1的消耗功率。若接收重要性指標偏低,控制電路7會依前述訊雜比之判斷與調整步驟來調降接收器2與該等抵銷器4~6的消耗功率,但本實施例為避免對通訊裝置100影響較大而導致需重新收斂FEXT抵銷器6與該等等化器241、242之係數,故不會更動FEXT抵銷器6與該等等化器241、242的階數,然此並非對本發明之限制。
而當模式選擇命令包含『封包長度』時,為避免封包收發錯誤所導致的重傳頻寬浪費,控制電路7也會依據發送/接收長度指標在封包較長(高指標)時以同樣方式增加功 率消耗,並在封包較短(低指標)時減少功率消耗,且不會更動FEXT抵銷器6與該等等化器241、242的階數。
值得注意的是,雖然前述說明是以訊雜比為例,但也可以使控制電路7計算出一位元錯誤率(BER)做為功率調整的依據,或是任一可代表接收器2之通訊品質的受訊指標。並且,控制電路7用以求取訊雜比的節點不限於上述,只要能反應出目前通訊品質的節點即可。
且值得注意的是,參閱前述說明,前述實施例之可調整消耗功率的通訊裝置100是一可調降消耗功率的乙太網路通訊裝置,控制電路7是一功率調整控制電路。且控制電路7判斷該傳送及/或接收資料的法則為下列三者之至少其中之一:第一法則,是否符合IEEE 802.3標準規範之乙太網路通訊協定的一空載資料;第二法則,對應重要性指標是否落於一預設區間;及第二法則,對應長度指標是否落於一預設區間。
控制電路7判斷完該傳送及/或接收資料之特性後,再決定是否調整通訊裝置100之消耗功率。
綜上所述,本發明通訊裝置100的控制電路7會隨網路資料的內容決定所要求的通訊品質,並藉由判斷訊雜比是否符合期望的通訊品質來動態調整各電路工作情形,可有效降低消耗功率,故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100‧‧‧通訊裝置
241‧‧‧前饋等化器
100A‧‧‧通訊裝置
242‧‧‧反饋等化器
1‧‧‧傳送器
243‧‧‧判斷器
1A~C‧‧‧傳送器
243A~C‧‧‧判斷器
11‧‧‧數位至類比轉換器
244‧‧‧第一減法單元
11A~C‧‧‧數位至類比轉換器
245‧‧‧第二減法單元
12‧‧‧發送實體單元
25‧‧‧解碼電路
12A~C‧‧‧發送實體單元
26‧‧‧接收實體單元
2‧‧‧接收器
3‧‧‧混合模組
2A~C‧‧‧接收器
4‧‧‧回音抵銷器
21‧‧‧自動增益控制器
5‧‧‧近端串音抵銷器
22‧‧‧類比至數位轉換器
6‧‧‧遠端串音抵銷器
23‧‧‧減法器
7‧‧‧控制電路
24‧‧‧等化裝置
81~88‧‧‧步驟
圖1是一本發明通訊裝置之較佳實施例的方塊圖;及圖2是一流程圖,說明本較佳實施例之控制電路調整各電路消耗功率。
100‧‧‧通訊裝置
241‧‧‧前饋等化器
100A‧‧‧通訊裝置
242‧‧‧反饋等化器
1‧‧‧傳送器
243‧‧‧判斷器
1A~C‧‧‧傳送器
243A~C‧‧‧判斷器
11‧‧‧數位至類比轉換器
244‧‧‧第一減法單元
11A~C‧‧‧數位至類比轉換器
245‧‧‧第二減法單元
12‧‧‧發送實體單元
25‧‧‧解碼電路
12A~C‧‧‧發送實體單元
26‧‧‧接收實體單元
2‧‧‧接收器
3‧‧‧混合模組
2A~C‧‧‧接收器
4‧‧‧回音抵銷器
21‧‧‧自動增益控制器
5‧‧‧近端串音抵銷器
22‧‧‧類比至數位轉換器
6‧‧‧遠端串音抵銷器
23‧‧‧減法器
7‧‧‧控制電路
24‧‧‧等化裝置

Claims (14)

  1. 一種可調整消耗功率的通訊裝置,適用於接收一來自另一通訊裝置的接收資料,包含:一接收器,包括一類比至數位轉換器及一解碼電路,該類比至數位轉換器將該接收資料轉換為一數位信號,以供該解碼電路進行解碼;及一控制電路,會根據該數位信號求得一可代表該接收器之通訊品質的受訊指標,並基於該受訊指標與一接收指標來決定該類比至數位轉換器和該解碼電路的工作情形;當該控制電路判斷出該受訊指標符合一參考範圍,會依據該接收指標來調降一參考電流以降低該類比至數位轉換器的線性度,也會依據該接收指標來調降該解碼電路的解碼能力。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之通訊裝置,更包含:一傳送器,產生一呈現數位形式的來源信號,並包括一數位至類比轉換器,該數位至類比轉換器會將該來源信號轉換為一呈現類比形式的傳送資料,以傳送給該另一通訊裝置;當該控制電路判斷出該受訊指標符合該參考範圍,會依據一發送指標來調降一參考電壓來減少該數位至類比轉換器的發射功率,並調降一參考電流來降低該數位至類比轉換器的線性度。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之通訊裝置,其中,該傳 送器更包括一發送實體單元,該接收器更包括一接收實體單元;該發送實體單元會輸出該發送指標,以顯示該傳送資料屬於一封包資料或是一空載資料;該接收實體單元會輸出該接收指標,以顯示該接收資料屬於一封包資料或是一空載資料。
  4. 依據申請專利範圍第2項所述之通訊裝置,其中,該傳送器更包括一發送實體單元,該接收器更包括一接收實體單元;該發送實體單元會輸出該發送指標,以顯示該傳送資料的封包資料重要性;該接收實體單元會輸出該接收指標,以顯示該接收資料的封包資料重要性。
  5. 依據申請專利範圍第2項所述之通訊裝置,其中,該傳送器更包括一發送實體單元,該接收器更包括一接收實體單元;該發送實體單元會輸出該發送指標,以顯示該傳送資料的封包資料長度;該接收實體單元會輸出該接收指標,以顯示該接收資料的封包資料長度。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之通訊裝置,更包含:至少二傳送器,分別產生一呈現數位形式的來源信號;一回音抵銷器,根據其中一來源信號進行複數階的運算以輸出一回音抵銷信號;及一近端串音抵銷器,根據另一來源信號進行複數階 的運算以輸出一近端抵銷信號;當該控制電路判斷出該受訊指標符合該參考範圍,會依據該接收指標來調降該等抵銷器的階數。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之通訊裝置,更包含:一遠端串音抵銷器,根據來自該另一通訊裝置的另一接收資料進行複數階的運算以輸出一遠端抵銷信號;其中,該接收器更包括一減法器及一等化裝置,且該等化裝置具有一前饋等化器、一反饋等化器、一判斷器及一第一減法單元;該減法器將該數位信號扣除該回音抵銷信號與該近端抵銷信號做為輸出,該前饋等化器接收該減法器的輸出,並據以進行複數階的運算而產生一前饋信號,而該第一減法單元將該前饋信號扣除該遠端抵銷信號與來自該反饋等化器的輸出,以供該判斷器辨別出一等化信號,且該反饋等化器是基於該等化信號進行複數階的運算而產生輸出;當該控制電路判斷出該受訊指標符合該參考範圍,會依據該接收指標來調降該遠端串音抵銷器、該前饋等化器和該反饋等化器的階數。
  8. 一種可改善連線品質的通訊方法,適用於使一通訊裝置接收一來自另一通訊裝置的接收資料,且該通訊裝置包含一包括一類比至數位轉換器及一解碼電路的接收器,該方法包含以下步驟:提供一接收指標;以該類比至數位轉換器來將該接收資料轉換為一數 位信號,以供該解碼電路進行解碼;根據該數位信號來計算一受訊指標;基於該接收指標與該受訊指標,來決定該類比至數位轉換器和該解碼電路的工作情形;當判斷出該受訊指標符合一參考範圍,會依據該接收指標來調降一參考電壓以降低該類比至數位轉換器的線性度,也會依據該接收指標來調降該解碼電路的解碼能力。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述之通訊方法,該通訊裝置更包含一包括一數位至類比轉換器的傳送器,該方法更包含以下步驟:以該傳送器產生一呈現數位形式的來源信號;以該數位至類比轉換器將該來源信號轉換為一呈現類比形式的傳送資料;當判斷出該受訊指標符合一參考範圍,會依據一發送指標來調降一參考電壓來減少該數位至類比轉換器的發射功率,並調降一參考電流來降低該數位至類比轉換器的線性度。
  10. 依據申請專利範圍第9項所述之通訊方法,其中,該發送指標是用以顯示該傳送資料屬於一封包資料或是一空載資料;該接收指標是用以顯示該接收資料屬於一封包資料或是一空載資料。
  11. 依據申請專利範圍第9項所述之通訊方法,其中,該發送指標是用以顯示該傳送資料的封包資料重要性;該接收指標是用以顯示該接收資料的封包資料重要性。
  12. 依據申請專利範圍第9項所述之通訊方法,其中,該發送指標是用以顯示該傳送資料的封包資料長度;該接收指標是用以顯示該接收資料的封包資料長度。
  13. 依據申請專利範圍第8項所述之通訊方法,該通訊裝置更包含至少二傳送器、一回音抵銷器及一近端串音抵銷器,該方法更包含以下步驟:以該等傳送器產生至少二呈數位形式的來源信號;以該回音抵銷器根據其中一來源信號進行複數階的運算來輸出一回音抵銷信號;及以該近端串音抵銷器根據另一來源信號進行複數階的運算來輸出一近端抵銷信號;當判斷出該受訊指標符合該參考範圍,會依據該接收指標來調降該等抵銷器的階數。
  14. 依據申請專利範圍第13項所述之通訊方法,該通訊裝置更包含一遠端串音抵銷器,該接收器更具有一前饋等化器及一反饋等化器,該方法更包含以下步驟:以該遠端串音抵銷器根據來自該另一通訊裝置的另一接收資料進行複數階的運算來輸出一遠端抵銷信號;將該數位信號扣除該回音抵銷信號與該近端抵銷信號做為輸出;以該前饋等化器接收該扣除後的輸出,並據以進行複數階的運算而產生一前饋信號;將該前饋信號扣除該遠端抵銷信號與來自該反饋等化器的輸出,以供辨別出一等化信號,且該反饋等化器 是基於該等化信號進行複數階的運算而產生輸出;當判斷出該受訊指標符合該參考範圍,會依據該接收指標來調降該遠端串音抵銷器、該前饋等化器和該反饋等化器的階數。
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