TWI407744B - 網路信號處理裝置 - Google Patents

Description

網路信號處理裝置

本發明係有關於網路信號處理裝置，尤指一種具有一第一取樣頻率轉換器、一第二取樣頻率轉換器以及一時序控制器，且該第一、第二取樣頻率轉換器分別根據該時序控制器所產生之第一、第二時序調整信號來對非同步域及同步域中的信號進行信號頻率轉換，以使非同步域及同步域中的信號分別具有相同操作頻率的網路信號處理裝置。

一般來說，通訊系統的傳送器(Transmitter,TX)在傳送訊號與接收器(Receiver,RX)在接收訊號時，傳送器與接收器會以同步的方式進行訊號的傳送，而在實作上，要使得傳送器與接收器同步，在接收器中需設計一個時脈產生器產生一個時脈訊號，並分析所接收到的訊號來進行時脈訊號的相位調整，直到該時脈訊號鎖住傳送器端的時脈訊號為止，以完成時脈同步的動作。

然而，由於接收器的時脈訊號需不斷地調整相位，去追蹤傳送器的時脈訊號，因此，在相位不穩定的情況下，會使得部分電路已運算出來的數值，可能需做重新收斂的動作，而造成整體系統的效能降低。

因此，本發明的目的之一在於提供一種網路信號處理裝置，透過一第一取樣頻率轉換器以及一第二取樣頻率轉換器，使信號可由非同步域轉換至同步域並且亦可由同步域轉換至非同步域，以利用同步域中的信號來對非同步域中的裝置進行控制。

依據本發明的實施例，其係揭露一種網路信號處理裝置。該網路信號處理裝置包含有一第一信號處理模組、一第一取樣頻率轉換器、一第二信號處理模組、一第二取樣頻率轉換器以及一時序控制器。該第一信號處理模組操作於一非同步域中，用於處理一網路信號以輸出一第一處理信號；該第一取樣頻率轉換器耦接至該第一信號處理模組，用於依據一第一時序調整信號以對該第一處理信號進行信號頻率轉換，並輸出一第一轉換信號；該第二信號處理模組操作於一同步域中，且耦接至該第一取樣頻率轉換器，用於處理該第一轉換信號以輸出一第二處理信號；該第二取樣頻率轉換器耦接於該第一信號處理模組與該第二信號處理模組之間，用於依據一第二時序調整信號以對該第二處理信號進行信號頻率轉換，並輸出一第二轉換信號至該第一信號處理模組中；以及該時序控制器，耦接至該第一、第二取樣頻率轉換器，用於產生該第一時序調整信號至該第一取樣頻率轉換器，以及產生該第二時序調整信號至該第二取樣頻率轉換器，以調整該第一、第二轉換信號之時序。

依據本發明的實施例，其另揭露一種網路信號處理裝置。該網路信號處理裝置包含有一第一信號處理模組、一取樣頻率轉換器、一第二信號處理模組以及一時序控制器。該第一信號處理模組操作於一非同步域中，用於處理一網路信號以輸出一第一處理信號；該取樣頻率轉換器耦接至該第一信號處理模組，用於依據一時序調整信號以對該第一處理信號進行信號頻率轉換，並輸出一轉換信號；該第二信號處理模組操作於一同步域中，且耦接至該取樣頻率轉換器，用於處理該轉換信號以輸出一第二處理信號；以及該時序控制器耦接至該第二信號處理模組，用於依據該第二處理信號以產生該時序調整信號，以調整該轉換信號之時序。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

以下將配合圖式來說明本發明的不同特徵，而相同的部分在各個圖示中將以同樣的標號來表示以便於說明。

請參閱第1圖，第1圖係為本發明網路信號處理裝置100之一較佳實施例的示意圖。如第1圖所示，網路信號處理裝置100包含有一第一信號處理模組110，操作於一非同步域中(Asynchronous domain)；一第二信號處理模組120，操作於一同步域中(Synchronous domain)；一第一取樣頻率轉換器130；一第二取樣頻率轉換器140以及一時序控制器150。為了便於說明本發明所揭露之技術特徵，在本實施例中，假設網路信號處理裝置100係設置於一10G Base－T乙太網路(Ethernet)的接收器中，而在10G Base－T乙太網路的規範中，信號傳輸的符碼率(symbol rate)係為800MHz，然而，此僅是作為範例說明之用，並非為本發明之限制，亦即本發明所揭露之電路架構亦可依據需求而實作於其他應用裝置中。網路信號處理裝置100中之第一信號處理模組110係運作在一非同步域中，其操作頻率均係為1G Hz，然而，此操作頻率僅是作為範例說明之用，並非為本發明之限制，其他任何大於符碼率(800MHz)的操作頻率亦是可行的，例如900Hz或950Hz；第二信號處理模組120與時序控制器150則運作在一同步域中，其操作頻率則均係為800MHz(亦即符碼率)。以下將進一步說明網路信號處理裝置100的運作方式，然而，此僅是作為範例說明之用，並非為本發明之限制。

首先，請參考至第一信號處理模組110，第一信號處理模組110依據本發明之一實施例，包含有一類比對數位轉換器(analog－to－digital converter,ADC)112以及一前授等化器(feed－forward equalizer,FFE)114，其中，前授等化器114係耦接於類比對數位轉換器112、第一取樣頻率轉換器130以及第二取樣頻率轉換器140。類比對數位轉換器112會以1GHz的取樣頻率將一網路信號Snet進行類比數位轉換，以輸出一數位信號Sd，前授等化器114接著對數位信號Sd進行等化處理以產生一第一處理信號Sp1，並且將第一處理信號Sp1輸出至第一取樣頻率轉換器130。

如第1圖所示，第一取樣頻率轉換器130係耦接於第一信號處理模組110與第二信號處理模組120之間，且根據時序控制器150所產生之第一時序調整信號Sadj1來對第一處理信號Sp1進行信號頻率轉換，以產生一第一轉換信號Sc1。由於第一信號處理模組110係運作在非同步域中(符碼率為1GHz)，但第二信號處理模組120係運作在同步域中(符碼率為800MHz)，因此，頻率為1GHz的第一處理信號Sp1須經過第一取樣頻率轉換器130轉換為頻率為800MHz的第一轉換信號Sc1後，第二信號處理模組120才能夠處理第一轉換信號Sc1。依據一實施例，第一取樣頻率轉換器130可由一內插器所實現，內插器可依據時序控制器150所產生之第一時序調整信號Sadj1來對第一處理信號Sp1進行內插，以產生第一轉換信號Sc1至第二信號處理模組120中。

請再參考第1圖中之第二信號處理模組120，第二信號處理模組120依據本發明之一實施例，包含有一切割器(slicer)122以及一加法器124，其中切割器122會切割第一轉換信號Sc1以產生一切割後信號Sout，並且輸出切割後信號Sout至下一級電路以進行後續處理，此外，加法器124會對切割器122的輸入及輸出信號(亦即第一轉換信號Sc1及切割後信號Sout)進行運算以產生一第二處理信號Sp2來調整前授等化器114之運作，例如，加法器124係進行減法運算來計算第一轉換信號Sc1及切割後信號Sout的差值以產生第二處理信號Sp2。以本實施例而言，第二處理信號Sp2係為一誤差信號(error signal)，亦即切割器122的輸入及輸出信號進行相減可計算出誤差信號的值，並回授至前授等化器114中。如此一來，前授等化器114可依據此誤差信號對數位信號Sd進行等化處理，以輸出第一處理信號Sp1。

如第1圖所示，第二取樣頻率轉換器140係耦接於第一信號處理模組110與第二信號處理模組120之間，且根據時序控制器150所產生之第二時序調整信號Sadj2來對第二處理信號Sp2進行信號頻率轉換，以產生一第二轉換信號Sc2。相似地，由於第二信號處理模組120係運作在同步域中(符碼率為800MHz)，但第一信號處理模組110中之前授等化器114係運作在非同步域中(符碼率為1GHz)，因此頻率為800MHz的第二處理信號Sp2須經由第二取樣頻率轉換器140轉換成頻率為1GHz的第二轉換信號Sc2後，前授等化器114才能根據第二轉換信號Sc2來調整其運作。依據一實施例，第二取樣頻率轉換器140可由一內插器所實現，內插器可依據時序控制器150所產生之第二時序調整信號Sadj2來對第二處理信號Sp2進行內插，以產生第二轉換信號Sc2至第一信號處理模組110中。

請再次參閱第1圖，時序控制器150係耦接於第一取樣頻率轉換器130、第二取樣頻率轉換器140與第二信號處理模組120之間，時序控制器150係根據第二信號處理模組120中之第二處理信號Sp2來產生第一時序調整信號Sadj1與第二時序調整信號Sadj2，第一取樣頻率轉換器130係根據第一時序調整信號Sadj1來決定對第一處理信號Sp1進行內插的時間間隔(time step)，而第二取樣頻率轉換器140係根據第二時序調整信號Sadj2來決定對第二處理信號Sp2進行內插的時間間隔。

請參閱第2圖，第2圖係為第一處理信號Sp1、第一轉換信號Sc1、第二處理信號Sp2以及第二轉換信號Sc2之相對時間間隔示意圖。由於第一處理信號Sp1、第二轉換信號Sc2之信號頻率為1GHz；第一轉換信號Sc1、第二處理信號Sp2之信號頻率為800MHz，因此，若以第一處理信號Sp1之時間間隔當作1個單位時，第一處理信號Sp1經由第一取樣頻率轉換器130轉換出來之第一轉換信號Sc1的時間間隔應為1.25個單位，由於信號經過第二信號處理模組120的處理後頻率不會改變，因此第二處理信號Sp2的時間間隔仍保持為1.25個單位，而第二處理信號Sp2經由第二取樣頻率轉換器140轉換出來之第二轉換信號Sc2的時間間隔應還原為1個單位。請注意，由於所屬領域中具有通常知識者應熟知第一取樣頻率轉換器130如何將信號頻率由800MHz轉換至1GHz，以及第二取樣頻率轉換器140如何將信號頻率由1GHz轉換至800MHz的詳細運作方式，因此為求說明書內容簡潔起見其相關詳細說明便在此省略。

請注意，上述實施例均未考慮頻率偏移(frequency offset)或相位偏移(phase offset)的問題，若考慮頻率偏移或相位偏移的問題時，則時序控制器150將藉由時序調整信號提供一補償量，來動態地補償取樣頻率轉換器；假設第一取樣頻率轉換器130與第二取樣頻率轉換器140均係為內插器，且由內插的方式進行頻率轉換，則時序控制器150係藉由第一時序調整信號Sadj1提供一補償量offset，來控制第一取樣頻率轉換器130對第一處理信號Sp1進行內插的時間間隔以動態補償第一取樣頻率轉換器130；相同地，時序控制器150亦藉由第二時序調整信號Sadj2提供一補償量offset，來控制第二取樣頻率轉換器140對第二處理信號Sp2進行內插的時間間隔，以動態補償第二取樣頻率轉換器140，使得第二轉換信號Sc2之時序實質上相等於第一處理信號Sp1之時序。舉例來說，在沒有考慮頻率偏移或相位偏移的問題時，第一取樣頻率轉換器130進行內插的時間間隔均固定為1.25個單位，在考慮頻率偏移或相位偏移的情況下，第一取樣頻率轉換器130進行內插的時間間隔將變為(1.25＋offset)個單位。此外，動態補償的方法還可細分為鎖相迴路(phase－locked loop,PLL)及壓控振盪器(voltage controlled oscillator,VCO)兩種，利用PLL的方式來進行補償時，僅有部分時間間隔為(1.25＋offset)個單位，其餘時間間隔仍保持在1.25單位，其中補償量offset係為一定值；若利用VCO的方式來進行補償時，每次時間間隔均為(1.25＋offset)單位，並且時序控制器150持續更新每次補償量offset的大小。請注意，由於所屬領域中具有通常知識者應熟知如何利用PLL及VCO來動態補償時間間隔的詳細裝置與運作方法，因此為求說明書內容簡潔起見其相關詳細說明便在此省略。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100．．．網路信號處理裝置

110、120．．．信號處理模組

112．．．類比對數位轉換器

114．．．前授等化器

122．．．切割器

124．．．加法器

130、140．．．取樣頻率轉換器

150．．．時序控制器

第1圖係為本發明網路信號處理裝置之一較佳實施例的示意圖。

第2圖係為第一處理信號、第一轉換信號、第二處理信號以及第二轉換信號之相對時間間隔示意圖。

100．．．網路信號處理裝置

110、120．．．信號處理模組

112．．．類比對數位轉換器

114．．．前授等化器

122．．．切割器

124．．．加法器

130、140．．．取樣頻率轉換器

150．．．時序控制器

Claims (15)

1. 一種網路信號處理裝置，包含：一第一信號處理模組，操作於一非同步域中，用於處理一網路信號以輸出一第一處理信號；一第一取樣頻率轉換器，耦接至該第一信號處理模組，用於依據一第一時序調整信號以對該第一處理信號進行信號頻率轉換，並輸出一第一轉換信號；一第二信號處理模組，操作於一同步域中，且耦接至該第一取樣頻率轉換器，用於處理該第一轉換信號以輸出一第二處理信號；一第二取樣頻率轉換器，耦接於該第一信號處理模組與該第二信號處理模組之間，用於依據一第二時序調整信號以對該第二處理信號進行信號頻率轉換，並輸出一第二轉換信號至該第一信號處理模組中；以及一時序控制器，耦接至該第一、第二取樣頻率轉換器，用於產生該第一時序調整信號至該第一取樣頻率轉換器，以及產生該第二時序調整信號至該第二取樣頻率轉換器，以調整該第一、第二轉換信號之時序，其中該時序控制器係依據該第二處理信號以輸出該第一、第二時序調整信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之網路信號處理裝置，其中該第一信號處理模組，包含：一類比數位轉換器，用以對該網路信號進行類比數位轉換，以 輸出一數位信號；以及一前授等化器，耦接至該類比數位轉換器，用以對該數位信號進行等化處理，以輸出該第一處理信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之網路信號處理裝置，其中該第二信號處理處理模組，包含：一切割器，用以對該第一轉換信號進行切割，以輸出一切割信號；以及一運算單元，耦接至該切割器，用以對該第一轉換信號與該切割信號進行運算，以輸出該第二處理信號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之網路信號處理裝置，其中該第二處理信號係為一誤差信號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之網路信號處理裝置，其中該第一、第二取樣頻率轉換器係為一內插器。
6. 如申請專利範圍第5項所述之網路信號處理裝置，其中該第一取樣頻率轉換器係根據該第一時序調整信號來決定對該第一處理信號進行內插的時間間隔(time step)，且該第二取樣頻率轉換器係根據該第二時序調整信號來決定對該第二處理信號進行內插的時間間隔。
7. 如申請專利範圍第5項所述之網路信號處理裝置，其中該時序控制器係動態地補償該第一取樣頻率轉換器進行內插的每一時間間隔，以及動態地補償該第二取樣頻率轉換器進行內插的每一時間間隔。
8. 如申請專利範圍第1項所述之網路信號處理裝置，其係設置於一乙太(Ethernet)網路系統中。
9. 一種網路信號處理裝置，包含：一第一信號處理模組，操作於一非同步域中，用於處理一網路信號以輸出一第一處理信號；一取樣頻率轉換器，耦接至該第一信號處理模組，用於依據一時序調整信號以對該第一處理信號進行信號頻率轉換，並輸出一轉換信號；一第二信號處理模組，操作於一同步域中，且耦接至該取樣頻率轉換器，用於處理該轉換信號以輸出一第二處理信號；以及一時序控制器，耦接至該第二信號處理模組，用於依據該第二處理信號以產生該時序調整信號，以調整該轉換信號之時序。
10. 如申請專利範圍第9項所述之網路信號處理裝置，其中該第一信號處理模組，包含： 一類比數位轉換器，用以對該網路信號進行類比數位轉換，以輸出一數位信號；以及一前授等化器，耦接至該類比數位轉換器，用以對該數位信號進行等化處理，以輸出該第一處理信號。
11. 如申請專利範圍第9項所述之網路信號處理裝置，其中該第二信號處理處理模組，包含：一切割器，用以對該轉換信號進行切割，以輸出一切割信號；以及一運算單元，耦接至該切割器，用以對該轉換信號與該切割信號進行運算，以輸出該第二處理信號。
12. 如申請專利範圍第9項所述之網路信號處理裝置，其中該第二處理信號係為一誤差信號。
13. 如申請專利範圍第9項所述之網路信號處理裝置，其中該取樣頻率轉換器係為一內插器。
14. 如申請專利範圍第13項所述之網路信號處理裝置，其中該取樣頻率轉換器係根據該時序調整信號來決定對該第一處理信號進行內插的時間間隔(time step)。
15. 如申請專利範圍第9項所述之網路信號處理裝置，其係設置於 一乙太(Ethernet)網路系統中。