專利名稱：用于提高連線質量的網絡通信裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種通信技術，特別是指一種可提高連線(linking)質量的網絡 通信裝置及其方法。
背景技術：
—般而言，以太網絡(ethernet)是規(guī)范通信裝置間必須維持100米網絡線長度的 連線質量。但為了拉線便利性，通常會搭配較長的網絡線來作為傳輸介質，例如150米。并 且，有時為了降低成本，也會選用質量未臻完善的網絡線。然而，隨著網絡線長度的增長或 是網絡線質量的降低，通信裝置間的連線質量都會跟著逐漸下降，甚至無法符合以太網絡 的規(guī)范。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的，即在提供一種可提高連線質量的網絡通信裝置及其方法，使 得長度超出規(guī)范或是質量不佳的網絡線都能達到期望的連線質量。 于是，本發(fā)明可提高連線質量的網絡通信裝置，包含多個傳送單元，包含第一 傳送單元，用來依據第一數字傳送信號輸出第一模擬傳送信號至另一網絡通信裝置；以及 n個傳送單元，用來分別依據n個數字傳送信號輸出n個模擬傳送信號至該另一網絡通信 裝置，其中該n為正整數；多個接收單元，包含第一接收單元，用來依據該另一網絡通信裝 置所發(fā)送的第一模擬接收信號輸出第一數字接收信號；以及m個接收單元，用來分別依據m 個模擬接收信號輸出m個數字接收信號，其中該m為正整數；回音抵消器，用來依據該第一 數字傳送信號來提供回音抵消信號以消除該第一數字接收信號中所包含的回音噪聲；近端 串音抵消器，用來依據該n個數字傳送信號來提供近端抵消信號以消除該第一數字接收信 號中所包含的近端串音噪聲；解碼電路，用來依據消除該回音噪聲及該近端串音噪聲后之 該第一數字接收信號來產生解碼信號；以及功率調升控制電路，用來依據該第一數字接收 信號來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質量。 且本發(fā)明可提高連線質量的網絡通信方法，用于網絡通信裝置，包含以下步驟 (A)依據第一數字傳送信號輸出第一模擬傳送信號至另一網絡通信裝置；(B)依據n個數字 傳送信號輸出n個模擬傳送信號至該另一網絡通信裝置，其中該n為正整數；(C)依據該另 一網絡通信裝置所發(fā)送的第一模擬接收信號輸出第一數字接收信號；(D)依據m個模擬接 收信號輸出m個數字接收信號，其中該m為正整數；(E)依據該第一數字傳送信號來提供回 音抵消信號以消除該第一數字接收信號中所包含的回音噪聲；(F)依據該n個數字傳送信 號來提供近端抵消信號以消除該第一數字接收信號中所包含的近端串音噪聲；(G)依據消 除該回音噪聲及該近端串音噪聲后的該第一數字接收信號來產生解碼信號；以及(H)依據 該第一數字接收信號來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質量。


圖1是本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的方塊圖；
圖2是本發(fā)明之第一優(yōu)選實施例的流程圖； 圖3是流程圖，說明本優(yōu)選實施例的功率調升控制電路基于連線模式與推測的網 絡線長度來調整電路工作情形；圖4是本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的方塊圖；及圖5是本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的流程圖。主要元件符號說明100網絡通信裝置100A網絡通信裝置200網絡通信裝置200A網絡通信裝置1傳送單元1A C傳送單元ll數字至模擬轉換器11A C數字至模擬轉換器2接收單元2A C接收單元21自動增益控制器22模擬至數字轉換器23減法器24等化裝置241前饋等化器242反饋等化器243判斷器243A C判斷器244第一減法單元25解碼電路3混合模塊4回音抵消器5近端串音抵消器6遠端串音抵消器71 73步驟75步驟751 753子步驟81線長估計電路82功率調升控制電路83功率調升控制電路84自動信息交換電路
9接收單元9A 9C接收單元94等化裝置941前饋等化器942反饋等化器943判斷器943A C判斷器944第一減法單元945第二減法單元95解碼電路73' 75'步驟751'子步驟752'子步驟753'子步驟
具體實施例方式
有關本發(fā)明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的二個優(yōu) 選實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。 在本發(fā)明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相
同的編號來表示。 第一優(yōu)選實施例 參閱圖l，本發(fā)明可提高連線質量的網絡通信裝置100的第一優(yōu)選實施例，適用于 通過網絡線與另一網絡通信裝置100A交換網絡數據，包含多個傳送單元1、1A、1B、1C、多個 接收單元2、2A、2B、2C、混合(hybrid)模塊3、回音抵消器(echo canceller)4、近端串音 (NEXT)抵消器5、遠端串音(FEXT)抵消器6、線長估計電路81、功率調升控制電路82及自 動信息交換電路84。每一傳送單元1、1A C包括數字至模擬轉換器(DAC)11、11A C，而 接收單元2包括自動增益控制器(AAGC)21、模擬至數字轉換器(ADC)22、減法器23、等化裝 置24及解碼電路25。其中，等化裝置24具有前饋等化器241、反饋等化器242、判斷器243 及第一減法單元244。 每一傳送單元1 、 1A C產生數字傳送信號，并通過DAC11 、 11A C轉換為模擬傳 送信號，以供混合模塊3遞送到網絡線當作網絡數據。并且，回音抵消器4會根據來自傳送 單元l的數字傳送信號(也就是來自第一傳送單元的第一數字傳送信號)進行復數階的運 算，以輸出回音抵消信號。近端串音抵消器5則根據來自其他傳送單元1A C的數字傳送 信號進行復數階的運算以輸出近端抵消信號。 混合模塊3自網絡線所載的網絡數據中分離出多個模擬接收信號。AAGC 21會對 其中模擬接收信號(稱為第一模擬接收信號)做增益調整，接著ADC 22再將增益調整后的 信號轉換為第一數字接收信號。而減法器23為了消除該第一數字接收信號中所包含的回 音噪聲與近端串音噪聲，會將該第一數字接收信號扣除回音抵消信號與近端抵消信號做為 輸出。接著，等化裝置24再基于減法器23的輸出和遠端抵消信號輸出等化信號，以供解碼電路25解碼出解碼信號。也就是說，解碼電路25是依據消除該回音噪聲、該近端串音噪聲 及該遠端串音噪聲后之該第一數字接收信號來產生該解碼信號。 另一方面，其他模擬接收信號會傳入該多個接收單元2A 2C，且該遠端串音抵消 器6會受該多個接收單元2A 2C的判斷器243A C控制而以復數階運算來產生出該遠 端抵消信號。并且，接收單元2A 2C也會依據其他模擬接收信號輸出對應的數字接收信 號。 為了確保維持一定程度的連線質量，本發(fā)明網絡通信裝置100執(zhí)行通信方法，期 望通過功率調升控制電路82依據該第一數字接收信號來有效掌握與另一網絡通信裝置 100A的傳輸距離，以適當地調升該網絡通信裝置100的運行功率，使提高連線質量。該方法 包含如圖2所示的以下步驟 步驟71 :網絡通信裝置100通過網絡線進行與另一網絡通信裝置100A之間的連 線初始化，以得知每一網絡通信裝置100、100A的連線能力(即傳輸數據的最高速率)。
步驟72 :自動信息交換電路84根據連線能力來判斷合適的連線模式。其中，連線 模式依據傳輸速率可分為下列五種10M(即IO百萬位元(Megabit))模式、100M模式、1G模 式、10G(S卩10千兆位元(Gigabit))模式、更高速模式(如40G、100G或其他)。自動信息 交換電路84的實施可參考美國專利(專利號RE39， 116)以及美國專利(RE39， 405)。
步驟73 :線長估計電路81根據ADC 22輸出端的通道響應，以推測網絡通信裝置 100與另一網絡通信裝置100A的傳輸距離(即連線線長)來產生估計結果，也就是推測使 用的網絡線長度。 步驟75 :功率調升控制電路82基于連線模式與推測的網絡線長度，決定調整哪一 些模擬電路或數字電路的運行功率來提升連線質量。其中，會被進行調整的模擬電路是指 DAC 11和ADC 22，而會被進行調整的數字電路是指回音抵消器4、NEXT抵消器5、FEXT抵消 器6和解碼電路25。且本例預設該多個數字電路4 6、25為使能(enable)狀態(tài)。
而步驟75包括如圖3所示的以下子步驟 子步驟751 :當功率調升控制電路82判斷網絡通信裝置100屬于IOG模式或更高 速模式，且推測的網絡線長度大于線長預設值(如一百公尺)，便認定連線質量不合乎通 信標準的要求，而調升數字至模擬轉換參考電壓值來增加DAC 11的發(fā)射功率并調升模擬 至數字轉換參考電流值來加強DAC 11的線性度，且調升另一參考電流來提高ADC 22的線 性度。而數字電路方面，也會調升該多個抵消器4 6的運行階(tap)數，并調升解碼電路 25的解碼能力。 值得注意的是，該多個電路4 6、11、22、25受功率調升控制電路82調升的幅度 愈大，連線質量愈佳。并且，通常10G模式的網絡通信裝置IOO是使用低密度同位檢查碼 (LDPC)解碼器當作解碼電路25，隨著迭代(iteration)次數增加，解碼能力會跟著提高。
子步驟752 :當功率調升控制電路82判斷網絡通信裝置100屬于1G模式，且 推測的網絡線長度大于線長預設值，便會認定連線質量不合乎通信標準的要求，并禁用 (disable)FEXT抵消器6的運算功能，且其余電路4、5、11、22、25的工作情形調整類似于子 步驟751所說明。其中，將FEXT抵消器6禁用的原因是此時的FEXT干擾極低，幾乎可以忽 略。 值得注意的是，通常1G模式的網絡通信裝置100是使用維特比(Viterbi)解碼器
9當作解碼電路25，回溯(trace back)長度愈長，解碼能力愈高。 子步驟753 :當功率調升控制電路82判斷網絡通信裝置100屬于IOM模式或100M 模式，且推測的網絡線長度大于線長預設值，便會認定連線質量不合乎通信標準的要求，并 禁用該多個數字電路4 6、25的運算功能，且該多個模擬電路11、22的工作情形調整類似 于子步驟751所說明。 其中，10M模式、100M模式的FEXT干擾低到幾乎可以忽略，所以將FEXT抵消器6 禁用。而禁用回音抵消器4和NEXT抵消器5的原因是網絡線具有二對線材；當網絡通信 裝置100處于IOM模式、IOOM模式時，只會使用其中一對線材，所以沒有這種干擾，也就不用 使能回音抵消器4和NEXT抵消器5的運算。反之，當網絡通信裝置100處于1G模式、10G 模式、更高速模式時，會同時使用該二對線材，因而出現回音干擾和NEXT干擾，所以子步驟 751、752需要使用到該多個抵消器4、5的運算。再者，通常IOM模式或IOOM模式的網絡通 信裝置100所傳遞的數據不會載有通道編碼信息，當然也就不需解碼電路25的還原。
值得注意的是，步驟72、73的執(zhí)行順序可以互換，或是同時進行。子步驟751 753的執(zhí)行先后也不限于前述，只要能對各連線模式因應調整即可。 且在另一實施態(tài)樣中，會被進行調整的該多個數字電路4 6、25也可以預設為禁 用(disable)狀態(tài)。然后，再依據子步驟751 753來使能各個電路4 6、25。
此外，步驟75也可選用多個不同線長預設值來界定更多代表可能網絡線長度的區(qū)間。 當推測網絡線長度落于代表較大網絡線長度的區(qū)間，功率調升控制電路82的調升幅度愈大。
第二優(yōu)選實施例 參閱圖4，本發(fā)明可提高連線質量的網絡通信裝置200的第二優(yōu)選實施例與第一 優(yōu)選實施例的不同處在于功率調升控制電路83藉以調整電路工作情形的要素。第二優(yōu)選 實施例舍棄線長估計電路81所推測的網絡線長度，而改采根據相關于等化裝置94的收訊 指標來做調整。所謂收訊指標是指信噪比(SNR)、位元錯誤率或其他可代表收訊質量的指 標，而本例僅以信噪比為例來說明。 在等化裝置94中，前饋等化器941接收減法器23的輸出，并據以進行前饋等化處 理而產生前饋信號。第一減法單元944為了消除該第一數字接收信號中的遠端串音噪聲， 會將前饋信號扣除遠端抵消信號與來自反饋等化器942的輸出，再供判斷器943辨別出等 化信號。且反饋等化器942是基于等化信號進行反饋等化處理而產生輸出。其中，前饋/ 反饋等化處理皆為本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，在此不再贅述。
并且，第二減法單元945會計算判斷器943的辨別前后差異。功率調升控制電路 83再基于此差異和等化信號來求得等化裝置94的信噪比。而信噪比的變化可能是起因于 網絡線過長或網絡線質量不佳(傳輸環(huán)境不良)，甚或其他因素。 參閱圖5，第二優(yōu)選實施例做為執(zhí)行依據的通信方法，和第一優(yōu)選實施例的不同處 在于 步驟73':功率調升控制電路83依據前述信噪比的求取方式，分別為接收單元9、 9A 9C求取關于該多個數字接收信號的信噪比，分別為一第一信噪比 一第四信噪比。
步驟74':從中選出最差的信噪比。例如該第一數字接收信號的信號質量是較其 他數字接收信號的任一為差時，該功率調升控制電路83會選出第一信噪比，以依據信號質 量最差的該第一數字接收信號來調升該網絡通信裝置200的運行功率。
步驟75':功率調升控制電路83基于連線模式與選出的信噪比，來決定調整哪一 些模擬電路11 、22或數字電路4 6、25的工作情形。而各個子步驟751' 753'是在功 率調升控制電路83判斷出選出的信噪比小于質量預設值(即不符合質量參考范圍)，才會 認定連線質量不合乎通信標準的要求，然后進行工作情形的調整。 當然，也可以以多個不同的質量預設值來界定出更多代表可能信噪比的區(qū)間，當 選出的信噪比落于代表較大信噪比的區(qū)間，功率調升控制電路83的調升幅度愈大。此外， 功率調升控制電路83用以求取信噪比的節(jié)點不限于上述，只要能反應出目前連線質量的 節(jié)點即可。 另外，前述實施例中，雖然是以第一傳送單元1、 n = 3個傳送單元1A 1C、第一 接收單元2、9與m = 3個接收單元2A 2C、9A 9C來實現，但是實際應用不應因此局限 傳送/接收單元的數目，只要m、 n是正整數即可。 綜上所述，當網絡線長度超出規(guī)范標準或網絡線無法提供良好的傳輸環(huán)境，本發(fā)
明網絡通信裝置100、200都可根據推測的線長或收訊指標對應地調整數字或模擬電路4
6、11、22、25、92、95的工作情形，進而改善連線質量，故確實能達成本發(fā)明的目的。 上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，而不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即對本
發(fā)明申請專利范圍及發(fā)明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋
的范圍內。
權利要求
一種可提高連線質量的網絡通信裝置，包含多個傳送單元，包含第一傳送單元，用來依據第一數字傳送信號輸出第一模擬傳送信號至另一網絡通信裝置；以及n個傳送單元，用來依據n個數字傳送信號輸出n個模擬傳送信號至該另一網絡通信裝置，其中該n為正整數；多個接收單元，包含第一接收單元，用來依據該另一網絡通信裝置所發(fā)送的第一模擬接收信號輸出第一數字接收信號；以及m個接收單元，用來依據m個模擬接收信號輸出m個數字接收信號，其中該m為正整數；回音抵消器，用來依據該第一數字傳送信號來提供回音抵消信號以消除該第一數字接收信號中所包含的回音噪聲；近端串音抵消器，用來依據該n個數字傳送信號來提供近端抵消信號以消除該第一數字接收信號中所包含的近端串音噪聲；解碼電路，用來依據消除該回音噪聲及該近端串音噪聲后的該第一數字接收信號來產生解碼信號；以及功率調升控制電路，用來依據該第一數字接收信號來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質量。
2. 如權利要求1所述的裝置，其中該功率調升控制電路調升該多個傳送單元的運行功 率，以提高連線質量。
3. 如權利要求2所述的裝置，其中該功率調升控制電路調升該多個傳送單元的數字至 模擬轉換參考電壓值，以提高連線質量。
4. 如權利要求1所述的裝置，其中該功率調升控制電路調升該多個接收單元的運行功 率，以提高連線質量。
5. 如權利要求4所述的裝置，其中該功率調升控制電路調升該多個接收單元的模擬至 數字轉換參考電流值，以提高連線質量。
6. 如權利要求1所述的裝置，其中該功率調升控制電路調升該回音抵消器與該近端串 音抵消器的至少其中之一的運行功率，以提高連線質量。
7. 如權利要求6所述的裝置，其中該功率調升控制電路調升該回音抵消器與該近端串 音抵消器的至少其中之一的運行階數，以提高連線質量。
8. 如權利要求1所述的裝置，其中該功率調升控制電路調升該解碼電路的運行功率， 以提高連線質量。
9. 如權利要求1、2、4、6或8的任一所述的裝置，還包含線長估計電路，用來估計該網絡通信裝置與該另一網絡通信裝置間之連線線長，以產 生估計結果；其中該功率調升控制電路依據該估計結果來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高 連線質量。
10. 如權利要求1、2、4、6或8的任一所述的裝置，其中該功率調升控制電路依據該第一 數字接收信號來得到第一信噪比，并依據該第一信噪比調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質量。
11. 如權利要求l所述的裝置，還包含遠端串音抵消器，用來依據該m個數字接收信號來提供遠端抵消信號以消除該第一數字接收信號中的遠端串音噪聲；其中該解碼電路依據消除該回音噪聲、該近端串音噪聲及該遠端串音噪聲后的該第一數字接收信號來產生該解碼信號。
12. 如權利要求11所述的裝置，其中該網絡通信裝置系支援10千兆位元或以上的傳輸能力。
13. 如權利要求1所述的裝置，其中該網絡通信裝置與該另一網絡通信裝置間的連線線長大于一百公尺。
14. 如權利要求1、2、4、6或8的任一所述的裝置，還包含自動信息交換電路，用來確認該另一網絡通信裝置之傳收能力，以協(xié)助決定連線模式；其中該功率調升控制電路依據該連線模式以及該第一數字接收信號來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質量。
15. 如權利要求14所述的裝置，其中該連線模式指10Megabit傳輸速率模式、lOOMegabit傳輸速率模式、lGigabit傳輸速率模式、lOGigabit傳輸速率模式或lOGigabit以上傳輸速率模式。
16. 如權利要求1、2、4、6或8的任一所述的裝置，其中該第一數字接收信號的信號質量比該m個數字接收信號的任一個差，該功率調升控制電路依據信號質量最差的該第一數字接收信號來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質量。
17. 如權利要求所述1的裝置，其中該n與該m均為3。
18. —種可提高連線質量的網絡通信方法，用于網絡通信裝置，包含以下步驟(A) 依據第一數字傳送信號輸出第一模擬傳送信號至另一網絡通信裝置；(B) 依據n個數字傳送信號輸出n個模擬傳送信號至該另一網絡通信裝置，其中該n為正整數；(C) 依據該另一網絡通信裝置所發(fā)送的第一模擬接收信號輸出第一數字接收信號；(D) 依據m個模擬接收信號輸出m個數字接收信號，其中該m為正整數；(E) 依據該第一數字傳送信號來提供回音抵消信號以消除該第一數字接收信號中所包含的回音噪聲；(F) 依據該n個數字傳送信號來提供近端抵消信號以消除該第一數字接收信號中所包含的近端串音噪聲；(G) 依據消除該回音噪聲及該近端串音噪聲后的該第一數字接收信號來產生解碼信號；以及(H) 依據該第一數字接收信號來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質量。
19. 如權利要求18所述的方法，其中，步驟(H)包含調升步驟(A)與步驟(B)的至少其中之一的傳送功率，以提高連線質量。
20. 如權利要求19所述的方法，其中，步驟(H)包含調升該傳送功率所對應的數字至模擬轉換參考電壓值，以提高連線質量。
21. 如權利要求18所述的方法，其中，步驟(H)包含調升步驟(C)與步驟(D)的至少其中之一的接收功率，以提高連線質量。
22. 如權利要求21所述的方法，其中，步驟(H)包含調升該接收功率所對應的模擬至數字轉換參考電流值，以提高連線質量。
23. 如權利要求18所述的方法，其中，步驟(H)包含調升步驟(E)用以提供該回音抵消信號的運行功率以及步驟(F)用以提供該近端抵消信號的運行功率的至少其中之一，以提高連線質量。
24. 如權利要求23所述的方法，其中，步驟(H)包含調升用以提供該回音抵消信號的運行階數以及用以提供該近端抵消信號的運行階數的至少其中之一，以提高連線質量。
25. 如權利要求18所述的方法，其中，步驟(H)包含調升步驟(G)用以產生該解碼信號之運行功率，以提高連線質量。
26. 如權利要求1S、19、21、23或25的任一所述的方法，還包含在步驟(H)前的步驟(I):估計該網絡通信裝置與另一網絡通信裝置間的連線線長，而產生估計結果；其中步驟(H)是依據該估計結果來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質
27. 如權利要求18、19、21、23或25的任一所述的方法，其中，步驟(H)是依據該第一數字接收信號來得到第一信噪比，并依據該第一信噪比調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質量。
28. 如權利要求所述18的方法，還包含在步驟(G)前的步驟(J):依據該m個數字接收信號來提供遠端抵消信號以消除該第一數字接收信號中的遠端串音噪聲；其中步驟(G)是依據消除該回音噪聲、該近端串音噪聲及該遠端串音噪聲后的該第一數字接收信號來產生該解碼信號。
29. 如權利要求28所述的方法，其中該網絡通信裝置支持10千兆位元或以上的傳輸能力。
30. 如權利要求18所述的方法，其中該網絡通信裝置與該另一網絡通信裝置間的連線線長大于一百公尺。
31. 如權利要求18、19、21、23或25的任一所述的方法，還包含在步驟(H)前的步驟(K):確認該另一網絡通信裝置的傳收能力，以協(xié)助決定連線模式；其中步驟(H)是依據該連線模式以及該第一數字接收信號來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連線質量。
32. 如權利要求31所述的方法，其中步驟(K)的該連線模式指lOMegabit傳輸速率模式、100Megabit傳輸速率模式、lGigabit傳輸速率模式、lOGigabit傳輸速率模式或lOGigabit以上傳輸速率模式。
33. 如權利要求1S、19、21、23或25的任一所述的方法，還包含在步驟(H)前的步驟(L):比較該第一數字接收信號與該m個數字接收信號的信號質量；其中該第一數字接收信號的信號質量比該m個數字接收信號的任一個差時，步驟(H) 才依據信號質量最差的該第一數字接收信號來調升該網絡通信裝置的運行功率，以提高連 線質量。
34.如權利要求18所述的方法，其中該n與該m均為3。
全文摘要
一種可提高連線質量的網絡通信裝置，包含多個傳送單元，依據多個數字傳送信號輸出多個模擬傳送信號至另一裝置；多個接收單元，依據另一裝置所發(fā)送的多個模擬接收信號輸出多個數字接收信號；回音抵消器，提供信號以消除其中數字接收信號的回音噪聲；近端串音抵消器，提供另一信號以消除其中數字接收信號的近端串音噪聲；解碼電路，依據消除噪聲后的數字接收信號來產生解碼信號；以及功率調升控制電路，調升運行功率，以提高連線質量。
文檔編號H04B3/32GK101777935SQ20091000250
公開日2010年7月14日 申請日期2009年1月12日 優(yōu)先權日2009年1月12日
發(fā)明者葉俊文, 李宗晟, 李建生, 黃亮維 申請人:瑞昱半導體股份有限公司