TWI450503B - 通訊接收機及接收方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關一種通訊網路，特別是關於一種通訊接收機及通訊接收方法。
乙太網路為一種電腦網路技術，普遍使用以建構區域網路。例如，規範於IEEE 802.3的10BASE-TX，其資料傳送速率可達每秒10百萬位元。資料藉由預設長度之無屏蔽雙絞線來傳送。
第一圖顯示乙太網路之訊框結構的代表波形，其以每秒10百萬位元速率傳送於雙絞線。訊框和其他封包之間以休止(silence)信號隔開，於休止期間，不進行傳輸。每一訊框包含四部分：前序(preamble)、訊框開始定義符號(start of frame delimiter,
SFD)、資料及傳輸結束定義符號(end of transmission delimiter,ETD)。前序通常包含“0”與“1”交替的字串型式，用以同步接收機。前序之後為訊框開始定義符號，其包含特定字串型式(如第一圖所示的10101101)，用以決定資料的開始位置。資料的後面為傳輸結束定義符號(例如預設長度的高位準)，用以表示訊框的結束位置。
然而，接收信號的載波頻率及相位往往會偏離區域震盪器的頻率及相位。再者，當雙絞線長度加長、老舊或置於吵雜環境下，接收機這一側的接收信號可能會衰減或具低信號雜訊比。因此，會增加資料誤差或降低偵測比例。
鑑於傳統乙太網路接收機無法於吵雜環境下有效接收資料，因此亟需提出一種新穎機制，用以自接收信號回復得到符號(symbol)。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種通訊接收機的可靠符號時序回復機制，用以正確地且可靠地回復傳送信號的相應符號。
根據本發明實施例，通訊接收機包含類比前端裝置、信號偵測器及符號時序回復(STR)單元。類比前端裝置取樣接收信號以產生取樣信號。信號偵測器根據取樣信號以偵測接收信號是否存在。當接
收信號存在時，STR單元根據取樣信號的零跨越點以決定較佳符號取樣點，且根據較佳符號取樣點並依據一較佳選擇之取樣值，以產生回復符號。
20‧‧‧切片器
22‧‧‧延遲線
24‧‧‧信號偵測器
26‧‧‧符號時序回復(STR)單元
28‧‧‧曼徹斯特解碼器
240-250‧‧‧步驟
260-270‧‧‧步驟
2630-2634‧‧‧步驟
SFD‧‧‧訊框開始定義符號
ETD‧‧‧傳輸結束定義符號
TX‧‧‧傳送信號
RX‧‧‧接收信號
SP‧‧‧取樣信號
STR‧‧‧回復符號
MD‧‧‧解碼符號
+Vth‧‧‧正臨界值
-Vth‧‧‧負臨界值
PFLAG‧‧‧正脈波旗標
NFLAG‧‧‧負脈波旗標
COUNT‧‧‧計數值
Max‧‧‧最大值
Mod5_Cnt‧‧‧計數值
INDEX‧‧‧索引值
Loop_Err‧‧‧誤差參數
Sum_Dly‧‧‧和值
Phase_Err‧‧‧相位誤差
Max_THD‧‧‧最大臨界值
Min_THD‧‧‧最小臨界值
第一圖顯示乙太網路之訊框結構的代表波形。
第二A圖顯示本發明實施例之通訊接收機的方塊圖。
第二B顯示第二A圖之通訊接收機的相關信號波形。
第三圖顯示第二A圖之信號偵測器的流程圖。
第四A圖顯示第二A圖之STR單元的流程圖。第四B圖例示接收信號及取樣信號的半符號。
第四C圖顯示第四A圖之步驟263的詳細流程。
第二A圖顯示本發明實施例之通訊接收機的方塊圖。雖然本實施例以乙太網路為例，以雙絞線傳送資料並達到速率為10百萬位元/秒(10BASE-T)，然而，本發明也可適用於其他通訊接收機，其使
用曼徹斯特或類似的編碼，且其每一符號具至少一位準轉換。第二B顯示第二A圖之通訊接收機的相關信號波形。
如第二B圖所示，傳送信號TX使用曼徹斯特編碼，其每一符號(或位元)具至少一位準轉換。例如，位元“1”表示為低至高轉換，而位元“0”表示為高至低轉換。位元“1”及其後的位元“0”會產生一正寬脈波，其寬度為100毫微秒(ns)或符號之週期。類似的情形，位元“0”及其後的位元“1”會產生一負寬脈波，其寬度為100毫微秒。另一方面，位元“1”及其後的位元“1”會產生一正窄脈波，其寬度為50毫微秒或符號之半週期。類似的情形，位元“0”及其後的位元“0”(未顯示於圖示)會產生一負窄脈波，其寬度為50毫微秒。
在本實施例中，類比前端(front-end)裝置，例如切片器(slicer)20或抗噪(squelch)裝置，對接收信號RX進行取樣，如第二B圖所示，因而產生多階(例如1,0,-1)取樣信號SP。，其可儲存於儲存裝置，例如延遲線22。詳而言之，切片器20將大於正臨界值+Vth的取樣值映射至“1”，將小於負臨界值-Vth的取樣值映射至“-1”，而其他取樣值則映射至“0”。如第二B圖的局部放大圖所示，根據10BASE規範，每一符號產生十個取樣。因此，切片器20的取樣速率為每秒100百萬位元。
接著，信號偵測器24根據延遲線22所儲存之取樣信號，用以偵測10BASE接收信號RX是否存在。當存在10BASE接收信號RX時，則產生主動旗標，否則產生非主動旗標。關於信號偵測器24的操作將於
本說明書後續詳細說明。在另一實施例中，當旗標之主動與非主動變換頻率超過一預設值時，表示存在有不正確的速率模式，此時將會進行自動協商會談。
接下來，當旗標為主動時，符號時序回復(symbol timing recovery,STR)單元26根據延遲線22所儲存之取樣信號之零跨越點(zero-crossing point)，以決定較佳符號取樣點。如第二B圖所示，STR單元26根據較佳符號取樣點所選擇的較佳取樣值，以產生回復符號STR。因此，取樣率從100百萬位元/秒降至20百萬位元/秒。關於STR單元26的操作將於本說明書後續詳細說明。
最後，一解碼器，例如曼徹斯特解碼器28將回復符號STR進行解碼，以得到解碼符號MD，其符號速率為10百萬位元/秒，可用以回復傳送信號TX。
第三圖顯示第二A圖之信號偵測器24的流程圖。於步驟240，初始化一些參數。例如，以正脈波旗標PFLAG表示有正寬/窄脈波的存在，以負脈波旗標NFLAG表示有負寬/窄脈波的存在；合成旗標FLAG表示同時存在正寬/窄脈波及負寬/窄脈波；計數值COUNT用以記載疊代次數。
於步驟241，將取樣信號SP鎖存於延遲線22，並將計數值COUNT增值。於步驟242，檢查鎖存之取樣信號SP是否存在正寬/窄脈波。如果存在正寬/窄脈波，則於步驟243將正脈波旗標PFLAG設為主動(例如設為“1”)。否則，於步驟244進一步檢查鎖存之取樣信
號SP是否存在負寬/窄脈波。如果存在負寬/窄脈波，則於步驟245將負脈波旗標NFLAG設為主動(例如設為“1”)。如果既無正寬/窄脈波且無負寬/窄脈波，則於步驟246檢查鎖存之取樣信號SP是否為傳輸結束定義符號ETD，表示封包的結束。如果存在傳輸結束定義符號ETD，則流程回至步驟240。否則，鎖存更多取樣信號SP至延遲線22(步驟241)，直到計數值COUNT達到預設最大值Max(步驟247)為止，此時，流程從步驟240重新開始。
在本實施例中，當正脈波旗標PFLAG及負脈波旗標NFLAG皆為主動時(步驟248)，則於步驟249將合成旗標FLAG設為主動，再於步驟250重設計數值COUNT並重新執行本流程。
第四A圖顯示第二A圖之STR單元26的流程圖。於步驟260，初始化一些參數。例如，具模數5的自由運行(free-run)計數器之計數值Mod5_Cnt以表示儲存於延遲線22的取樣信號序列。根據10BASE規範，於半符號週期會產生五個取樣，因此本實施例使用模數5使得自由運行計數器於半符號之週期內從0至4依序計數。索引值INDEX用以表示相關於計數值Mod5_Cnt的較佳符號取樣點。誤差參數Loop_Err用以表示計數值Mod5_Cnt與索引值INDEX之間的誤差，且變數STR用以表示自STR單元26得到的回復符號。
於步驟261，將取樣信號SP鎖存於延遲線22，並將計數值Mod5_Cnt增值。於步驟262，檢查鎖存之取樣信號SP是否存在零跨越點。如果存在零跨越點，則根據計數值Mod5_Cnt與索引值INDEX的差
值，於步驟263，索引INDEX所指者為較佳取樣點。第四B圖例示接收信號RX及取樣信號SP的半符號。同時顯示了計數值Mod5_Cnt序列的五種可能情形I至V，其中圈選者表示得到之索引INDEX。例如，於第I情形，位於零跨越點之計數值Mod5_Cnt為“0”，相應的索引值INDEX為2，表示其較佳取樣點。於第II情形，位於零跨越點之計數值Mod5_Cnt為“1”，步驟263得到之相應索引值INDEX為3，表示其較佳取樣點。步驟263的詳細流程將於本說明書後續說明。
回到第四A圖，重複執行步驟261，直到計數值Mod5_Cnt等於索引值INDEX(步驟264)，表示鎖存取樣信號SP目前位於較佳取樣點。接著，於步驟265，將取樣信號SP的至少一個前取樣值、至少一個後取樣值與目前取樣值相加，以得到一和值Sum_Dly。如果和值Sum_Dly於步驟266被判定小於零，表示強回復符號“-1”，則STR單元26輸出“0”作為回復符號STR(步驟267)。如果和值Sum_Dly於步驟268被判定大於零，表示強回復符號“1”，則STR單元26輸出“1”作為回復符號STR(步驟269)。如果和值Sum_Dly既不大於零也不小於零(亦即，等於零)，例如-1、0、1之和或0、0、0之和，表示弱回復符號，則STR單元26輸出與前一回復符號相反的回復符號(步驟270)。
第四C圖顯示第四A圖之步驟263的詳細流程。於步驟2630，計數值Mod5_Cnt與索引值INDEX的差值標示為相位誤差Phase_Err，並根據相位誤差Phase_Err以更新誤差參數Loop_Err。當誤差參數Loop_Err於步驟2631被判定大於預設最大臨界值Max_THD，
表示索引值INDEX落後於計數值Mod5_Cnt，因此於步驟2632將索引值INDEX增值。相反的，當誤差參數Loop_Err於步驟2633被判定小於預設最小臨界值Min_THD，表示索引值INDEX超前於計數值Mod5_Cnt，因此於步驟2634將索引值INDEX減值。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
20‧‧‧切片器
22‧‧‧延遲線
24‧‧‧信號偵測器
26‧‧‧符號時序回復(STR)單元
28‧‧‧曼徹斯特解碼器
RX‧‧‧接收信號
SP‧‧‧取樣信號
STR‧‧‧回復符號
MD‧‧‧解碼符號
Claims (21)
- 一種通訊接收機，包含：一類比前端裝置，其取樣一接收信號以產生一取樣信號；一信號偵測器，其根據該取樣信號以偵測該接收信號是否存在；及一符號時序回復(STR)單元，當該接收信號存在時，根據該取樣信號的一零跨越點以決定一較佳符號取樣點，該STR單元根據該較佳符號取樣點並依據一較佳選擇之取樣值，以產生一回復符號；其中該類比前端裝置為一切片器，用以將該取樣信號的取樣值映射至該取樣信號的多階值之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊接收機，其中該切片器將大於一正臨界值的該取樣值映射至“1”，將小於一負臨界值的該取樣值映射至“-1”，而其他該取樣值則映射至“0”。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊接收機，當該接收信號存在時，該信號偵測器產生一主動旗標，否則產生一非主動旗標。
- 如申請專利範圍第3項所述之通訊接收機，當該旗標之主動與非主動變換頻率超過一預設值時，該信號偵測器即進行自動協商會談。
- 如申請專利範圍第3項所述之通訊接收機，當偵測到一正脈 波及一負脈波時，該信號偵測器產生該主動旗標。
- 如申請專利範圍第5項所述之通訊接收機，其中該正脈波為一正寬脈波，其寬度等於一符號週期，或者為一正窄脈波，其寬度為半符號週期；且該負脈波為一負寬脈波，其寬度等於該符號週期，或者為一負窄脈波，其寬度為該半符號週期。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊接收機，更包含：一解碼器，用以將該回復符號解碼成為一解碼符號。
- 如申請專利範圍第7項所述之通訊接收機，其中該解碼器為一曼徹斯特解碼器，其使用曼徹斯特編碼技術，每一位元具有至少一位準轉換。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊接收機，其中該STR單元包含一自由運行(free-run)計數器，於半符號週期內，用以依序表示該取樣信號之序列。
- 如申請專利範圍第1項所述之通訊接收機，更包含一儲存裝置，用以儲存該取樣信號。
- 一種通訊接收方法，包含：取樣一接收信號以產生一取樣信號；根據該取樣信號以偵測該接收信號是否存在；當該接收信號存在時，根據該取樣信號的一零跨越點以決定一較佳符號取樣點；及根據該較佳符號取樣點並依據一較佳選擇之取樣值，以產生一回復符號；其中該取樣信號具有多階值之一，其係由該接收信號之 取樣值經映射而得。
- 如申請專利範圍第11項所述之通訊接收方法，其中該取樣信號之產生係將大於一正臨界值的該取樣值映射至“1”，將小於一負臨界值的該取樣值映射至“-1”，而其他該取樣值則映射至“0”。
- 如申請專利範圍第11項所述之通訊接收方法，更包含一步驟，當該接收信號存在時，則產生一主動旗標，否則產生一非主動旗標。
- 如申請專利範圍第13項所述之通訊接收方法，更包含一步驟，當該旗標之主動與非主動變換頻率超過一預設值時，即進行自動協商會談。
- 如申請專利範圍第13項所述之通訊接收方法，當偵測到一正脈波及一負脈波時，則產生該主動旗標。
- 如申請專利範圍第15項所述之通訊接收方法，其中該正脈波為一正寬脈波，其寬度等於一符號週期，或者為一正窄脈波，其寬度為半符號週期；且該負脈波為一負寬脈波，其寬度等於該符號週期，或者為一負窄脈波，其寬度為該半符號週期。
- 如申請專利範圍第11項所述之通訊接收方法，更包含一解碼步驟，將該回復符號解碼成為一解碼符號。
- 如申請專利範圍第17項所述之通訊接收方法，其中該解碼步驟使用曼徹斯特編碼技術，每一位元具有至少一位準轉換。
- 如申請專利範圍第11項所述之通訊接收方法，更包含一步驟，儲存該取樣信號。
- 如申請專利範圍第11項所述之通訊接收方法，其中該較佳取樣點之決定係於偵測到一零跨越點時，根據一自由運行(free-run)計數值與一索引值的差值，其中該自由運行計數值用於半符號週期內，依序表示該取樣信號之序列，且該索引值表示相關於該自由運行計數值之較佳取樣點。
- 如申請專利範圍第20項所述之通訊接收方法，其中產生該回復符號之步驟包含：當該自由運行計數值等於該索引值時，將該取樣信號的至少一個前取樣值、至少一個後取樣值與一目前取樣值相加，以得到一和值；如果該和值小於零，則輸出“0”作為該回復符號；如果該和值大於零，則輸出“1”作為該回復符號；及如果該和值等於零，則輸出與前一回復符號相反的該回復符號。
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|---|---|---|---|
| TW100102881A TWI450503B (zh) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | 通訊接收機及接收方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| TW201233076A TW201233076A (en) | 2012-08-01 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW100102881A TWI450503B (zh) | 2011-01-26 | 2011-01-26 | 通訊接收機及接收方法 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6389548B1 (en) * | 1999-04-12 | 2002-05-14 | Liam Bowles | Pulse run-length measurement for HF data signal by dividing accumulated phase difference between first and second zero-crossings by single-cycle range using multiple cycle range sawtooth waveform |
| US20030215036A1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-20 | Ching-Wen Ma | Timing recovery circuit |
-
2011
- 2011-01-26 TW TW100102881A patent/TWI450503B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6389548B1 (en) * | 1999-04-12 | 2002-05-14 | Liam Bowles | Pulse run-length measurement for HF data signal by dividing accumulated phase difference between first and second zero-crossings by single-cycle range using multiple cycle range sawtooth waveform |
| US20030215036A1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-20 | Ching-Wen Ma | Timing recovery circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201233076A (en) | 2012-08-01 |
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|---|---|---|---|
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