专利名称：消除传输端口间干扰的网络装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种网络装置及其相关方法，尤指一种消除传输端口间干扰 的网络装置及其相关方法。
背景技术：
1Gbase-T/10Gbase-T以太网络(Ethemet)系统是利用四对无遮蔽式双绞 线(Unshielded Twisted Pair, UTP)进行全双工(foll duplex)的双向传输，因此， 一个传输端口会包含多个信道，例如四个信道。通常一个通道(即一对无遮 蔽式双绞线)的传送器所传输的信号会受到其接收器本身所造成的回音 (Echo)干扰，并受到来自其它通道的接收器所形成的近端串音(near end cross talk, NEXT)干扰。在接收器的数字信号处理中，必须将这些干扰消除，一 般而言，可以在时间域上采用最小均方有限脉冲响应消除器(LMS update FIR canceller)来消除干扰，或者转换到频率域来做干扰消除。
然而，先前技术只考虑到消除同一个传输端口内的干扰(回音以及近端 串音)，在实际上，像是具有数个传输端口的交换器等网络装置，常会遇到 来自其它传输端口的干扰。举例而言，为了降低成本，现在的多端口交换器 中(multi-port switch)的变压器(transformer)往往会将两个或者四个传输 端口的线圈绕在同一个组件里面，由于变压器的内部线圈会造成信号互相影 响，故相邻的传输端口就会互相干扰而影响信号质量。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种网络装置，其是利用跨端口近端串音消 除器来消除传输端口间干扰，以解决先前技术中的问题。
本发明的实施例公开了一种消除传输端口间干扰的网络装置。该网络装 置包含多个传输端口以及至少一跨端口近端串音消除器。该跨端口近端串音 消除器是耦接于该多个传输端口中 一特定传输端口 ，用来消除来自该多个传 输端口中其它传输端口的近端串音干扰。该网络装置另包含一取样率转换
4器，耦接于该跨端口近端串音消除器，用来对自该多个传输端口中其它传输 端口输入至该跨端口近端串音消除器的输入信号进行取样率转换。该跨端口 近端串音消除器是操作于时间域或者频率域中。该网络装置是为 一交换器。 本发明的实施例公开了 一种消除传输端口间干扰的方法。该方法包含提
供多个传输端口 ；以及消除来自该多个传输端口中除了 一特定传输端口外的 其它传输端口的近端串音干扰。该方法另包含对自该多个传输端口中除了该 特定传输端口外的其它传输端口输入的输入信号进行取样率转换。该方法是 操作于时间域或者频率域中。
图1为本发明消除传输端口间干扰的网络装置的一实施例的示意图； 图2为图1所示的一特定传输端口中一特定通道所对应的接收器的一范 例的功能方块图3为图1所示的一特定传输端口中一特定通道所对应的接收器的另一 范例的功能方块图4为图1所示的一特定传输端口中一特定通道所对应的接收器的再另 一范例的功能方块图5为本发明消除传输端口间干扰的方法的一操作范例的流程图6为本发明消除传输端口间干扰的方法的另一操作范例的流程图；以
及
图7为本发明消除传输端口间干扰的方法的另一操作范例的流程图。
主要组件符号说明
100 网络装置
A-H 传输端口
110 变压器 A1 A4、 Bl-B4、 Cl-C4、 Dl 200、 300、 400
210 前端处理区块
212 自动增益控制器
214 低通滤波器
D4
通道 接收器216模拟数字转换器
218时序回复电路
230回音消除器
240近端串音消除器
250跨端口近端串音消除器
260加法器
270适应性处理电路
su第一输入信号
si2第二输入信号
Spi第一处理信号
S。l第一输出信号
320取样率转换器
420侦测电路
502 -'516、 610、 710 步骤
具体实施例方式
请参考图1,图1为本发明消除传输端口间干扰的网络装置100的一实 施例的示意图。在不影响本发明技术揭露的下，在本实施例中，网络装置100 是以一 8端口交换器(switch)来进行说明，其包含八个传输端口 A~H， 其中每一传输端口 A-H各包含四个通道，而每一个通道则由一线圈所构成， 举例而言，传输端口 A包含通道Al ~A4，传输端口 B包含通道Bl ~B4， 以此类推。通常一个传输端口便需要一个变压器(transformer),用来滤掉直 流电压，然而，为了节省成本，制造商会把两个或者四个传输端口的线圈绕 在同一个组件里面，如图l所示，传输端口 A、 B、 C、 D的线圈是绕在一变 压器110中，如此一来，传输端口 A、 B、 C、 D的线圈会造成信号彼此影响， 且相邻的传输端口就会互相干扰。
请注意，上述的网络装置100是可为一交换器，但并不局限于此，亦可 为其它种类的网络装置。再者，传输端口与通道的数目仅为用来说明本发明 的例子，而非本发明的限制条件。请再注意，网络装置100是可应用于 10M/100MBase-T系统、lGBase-T系统或者10Gbase-T系统，但本发明并不 局限于此，亦可应用于其它的网络系统。这些设计变化均属本发明的范畴。若是变压器110内相邻的传输端口所造成的信号衰减很严重，有可能会
造成信号断线，因此，在消除一特定通道的干扰时，除了必须考虑到该特定
通道本身的回音(echo )以及同一传输端口内来自其它通道的近端串音(near end cross-talk, NEXT)夕卜，亦须考虑到其它传输端口所造成的跨端口近端串 音(alien NEXT )。
请参考图2，图2为图1所示的一特定传输端口中一特定通道所对应的 接收器200的一范例的功能方块图。接收器200包含(但不局限于) 一前端 处理区块210、 一回音消除器230、多个近端串音消除器240、至少一个跨端 口近端串音消除器250、 一加法器260以及一适应性处理电路270。当接收 器200接收到一第一输入信号Si,时，会先经过前端处理区块210的前端处 理而产生一第二输入信号Si2,于本实施例中，前端处理区块210包含一自 动增益4空制器(auto gain controller )212、 一j氐通滤波器(low pass filter )214、 一模拟数字转换器(analog-to-digital converter )216以及一时序回复电路 (timing recovery) 218,自动增益控制器212用来调整第一输入信号Sj，的 增益，低通滤波器214用来过滤高频噪声，模拟数字转换器216用来执行模 拟数字信号的转换，以及时序回复电路218用来恢复时序以产生第二输入信 号Si2。假设该特定传输端口为图1所示的传输端口 A，且该特定信道为信道 A4,则回音消除器230是用来接收来自通道A4本身传送器的回音，多个近 端串音消除器240是用来接收来自传输端口 A中其它通道A1、 A2、 A3的 近端串音，而跨端口近端串音消除器250是用来接收来自其它传输端口 B、 C、 D中的通道B1 ~B4、 CI ~C4、 Dl ~D4的跨端口近端串音。于一实施例 中，总共需要一个回音消除器230、三个近端串音消除器240以及十二个跨 端口近端串音消除器250。
加法器260是耦接于前端处理区块210的模拟数字转换器216、回音消 除器230、多个近端串音消除器240、跨端口近端串音消除器250以及适应 性处理电路270的间，用来接收第二输入信号Si2与回音消除器230、近端串 音消除器240以及跨端口近端串音消除器250所输入的信号，并执行一加法 运算以产生一第一处理信号SP1，最后，适应性处理电路270将第一处理信 号Sw进行一适应性处理以产生一第一输出信号S。"于一实施例中，适应性 处理电路270可包含一前馈均衡器(feed forward equalizer, FFE )、 一数字自 动增益控制器(DGAC)、 一滤波器以及一反馈均衡器(feedback叫ualizer，
7FBE),然而，这并非本发明的限制条件，可视实际需求而增加或者减少其 它功能的电路于适应性处理电路270中。
请注意，跨端口近端串音消除器250是可操作于时间域(timedomain) 中，或者透过数学式子转换而操作于频率域(frequency)中，熟知此项技术 者应可了解，这并非本发明的限制条件。
当然，上述的架构是适用于相邻的传输端口具有相同的频率信号，但本 发明并不局限于此，亦可适用于相邻的传输端口具有不同的频率信号。请参 考图3，图3为图1所示的一特定传输端口中一特定通道所对应的接收器300 的另一范例的功能方块图。图3的接收器300与图2所示的接收器200类似， 两者不同的处在于接收器300另包含至少一个取样率转换器(sample rate converter, SRC ) 320，耦接于至少一个跨端口近端串音消除器250,用来对 自其它传输端口输入至跨端口近端串音消除器250的输入信号进行取样率转 换。假设该特定传输端口为图1所示的传输端口 A,且该特定信道为信道 A4，则跨端口近端串音消除器250是用来接收来自其它传输端口 B、 C、 D 中的通道B1-B4、 C1 C4、 Dl ~D4的跨端口近端串音，若是传输端口B、 C、 D与传输端口 A具有相同的频率信号，则输入至跨端口近端串音消除器 250的输入信号无须经过取样率转换器320的取样率转换，若是传输端口 B、 C、 D与传输端口 A具有不同的频率信号，则输入至跨端口近端串音消除器 250的输入信号须先经过取样率转换器320的取样率转换，才能提供给跨端 口近端串音消除器250使用。
为了近一步节省成本却又得同时考虑到其它传输端口所造成的跨端口 近端串音，可视实际需求而调整跨端口近端串音消除器250的数量。接下来， 举几个例子来说明如何决定跨端口近端串音消除器250的数量。在第一个例 子中，仅需考虑到相邻传输端口所造成的跨端口近端串音，假设该特定传输 端口为图1所示的传输端口 A,且该特定信道为信道A4，则跨端口近端串 音消除器250是用来接收来自其它相邻传输端口 B中的通道B1 -B4的跨端 口近端串音，于这种情况下，总共需要四个跨端口近端串音消除器250;假 设该特定传输端口为图1所示的传输端口 B，且该特定信道为信道B4，则 跨端口近端串音消除器250是用来接收来自其它相邻传输端口 A、 C中的通 道A1-A4、 C1 C4的跨端口近端串音，在这种情况下，总共需要八个跨端 口近端串音消除器250。由上可知，若是只考虑到相邻传输端口所造成的跨
8端口近端串音，则总共需要四个(该特定传输端口是为传输端口 A、 D)或 者八个(该特定传输端口是为传输端口 B、 C)跨端口近端串音消除器250, 较原本的十二个跨端口近端串音消除器250来的少。
在第二个例子中，仅需考虑到相邻传输端口中最靠近的通道所造成的跨 端口近端串音，作I设该特定传输端口为图l所示的传输端口 A,且该特定信 道为信道A4,则跨端口近端串音消除器250是用来接收来自其它相邻传输 端口 B中最靠近的通道B1所造成的跨端口近端串音，于这种情况下，总共 需要一个跨端口近端串音消除器250;假设该特定传输端口为图l所示的传 输端口 B,且该特定信道为信道B4，则跨端口近端串音消除器250是用来 接收来自其它相邻传输端口 A、 C中最靠近的通道A4、 Cl所造成的跨端口 近端串音，于这种情况下，总共需要两个跨端口近端串音消除器250。
由上可知，若是只考虑到相邻传输端口中最靠近的通道所造成的跨端口 近端串音，则总共需要一个(该特定传输端口是为传输端口 A、 D，且该特 定信道是为信道A1 ~A4、 Dl ~D4)或者两个(该特定传输端口是为传输端 口 B、 C,且该特定信道是为信道Bl ~B4、 CI-C4)跨端口近端串音消除 器250，较先前的四个或者八个跨端口近端串音消除器250少了许多。
在上述的第二个例子中，若是无法直接得知哪一个通道是为相邻传输端 口中最靠近的通道，则需要额外加入一个侦测电路来解决这个问题。请参考 图4，图4为图1所示的一特定传输端口中一特定通道所对应的接收器400 的另 一范例的功能方块图。图4的接收器400与图2所示的接收器200类似， 两者不同的处在于接收器400另包含一侦测电路420，耦接其它传输端口的 每一通道，用来侦测每一信道的一信号质量参数并依据每一信道的该信号质 量参数来决定其它传输端口内的哪一信道的信号是输入至跨端口近端串音 消除器250。举例来说，该特定传输端口为图1所示的传输端口 A，且该特 定信道为信道A4，则将其它传输端口B、 C、 D的每一通道B1 B4、 Cl ~ C4、 Dl -D4皆耦接于侦测电路420,并侦测每一信道的该信号质量参数(例 如一信噪比)，假设侦测到信道B1的信噪比最大，则判断通道B1是为最靠 近特定信道A4的信道，并决定将信道B1的信号是输入至跨端口近端串音 消除器250。再举例来说，该特定传输端口为图1所示的传输端口 B，且该 特定信道为信道B4，则将其它传输端口 A、 C、 D的每一通道Al ~ A4、 Cl ~ C4、 Dl ~D4皆耦接于侦测电路420,并侦测每一信道的该信号质量参数(例
9如一信噪比)，，i设侦测到通道A4、 Cl的信噪比最大，则判断通道A4、 Cl 是为最靠近特定信道B4的信道，并决定将信道A4、 Cl的信号是输入至跨 端口近端串音消除器250。
请注意，上述的信号质量参数是可为一信噪比(SNR)，但本发明并不 局限于此，亦可为其它种类的信号质量参数。
上述的例子仅为用来说明本发明的应用，并非本发明的限制条件，熟知 此项技术者应可了解，在不违背本发明的精神下，关于如何决定跨端口近端 串音消除器320的数量的各种变化皆是可行的。此外，取样率转换器320及 侦测电路420是为非必要组件，亦可省略或者由其它可达成相同目的的组件 来代替。
请参考图5。图5为本发明消除传输端口间干扰的方法的一操作范例的 流程图，其包含以下的步骤(请注意，下列步骤并非限定要依据图5所示的 顺序来执行) 步骤502:流程开始。 步骤504:提供多个传输端口。
步骤506:接收该多个传输端口中一特定传输端口的一特定信道的第一输入
信号，并进行前端处理而产生一第二输入信号。 步骤508:消除来自该特定传输端口的该特定通道的回音。 步骤510:消除来自该特定传输端口的其它通道的近端串音干扰。 步骤512:消除来自该多个传输端口中除了 一特定传输端口外的其它传输端
口的近端串音干扰。 步骤514:进行一适应性处理。 步骤516:流程结束。
接下来，将配合图5所示的各步骤与图1、图2所示的各组件说明各组 件的间如何运作。在步骤504中，提供多个传输端口 A-H。在步骤506中， 由前端处理区块210接收一特定传输端口的一特定信道的第一输入信号Sm, 并进行前端处理而产生第二输入信号Si2。假设该特定传输端口为传输端口 A 且该特定信道为信道A4，则在步骤508 - 512中，加法器接收第二输入信号 Si2、来自特定传输端口 A的特定通道A4的回音(回音消除器230)、来自特 定传输端口 A的其它信道(即信道A1、 A2、 A3)的近端串音干4t(近端串 音消除器230)以及来自该多个传输端口 A~H中除了特定传输端口 A外的其它传输端口B、 C、 D的近端串音干扰(跨端口近端串音消除器250)，并 执行一加法运算以消除这些干扰。在步骤514中，适应性处理电路270会将 消除干扰后的信号执行一适应性处理，最后产生第一输出信号SQl。
请参考图6，图6消除传输端口间干扰的方法的另一操作范例的流程图， 其包含以下的步骤(请注意，下列步骤并非限定要依据图6所示的顺序来执
行)
步骤502:流程开始。 步骤504:提供多个传输端口。
步骤506:接收该多个传输端口中一特定传输端口的一特定信道的第一输入
信号，并进行前端处理而产生一第二输入信号。 步骤508:消除来自该特定传输端口的该特定通道的回音。 步骤510:消除来自该特定传输端口的其它通道的近端串音干扰。 步骤610:对自该多个传输端口中除了该特定传输端口外的其它传输端口输
入的输入信号进行取样率转换。 步骤512:消除来自该多个传输端口中除了该特定传输端口外的其它传输端
口的近端串音干扰。 步骤514:进行一适应性处理。 步骤516:流程结束。
图6的步骤与图5的步骤类似，其是为图5的一变化实施例，两者不同 的处在于图6另增加一取样率转换步骤于流程当中(即步骤610)。关于图6 所示的各步骤请搭配图1、图3所示的各组件，即可了解各组件的间如何运 作。在步骤610中，取样率转换器320会对自该多个传输端口中其它传输端 口 (即输入端口 B、 C、 D)输入至跨端口近端串音消除器320的输入信号 进行取样率转换。关于图6所示的其它步骤，由于与图5的步骤重复，相关 叙述已详细描述于前，为简洁起见于此不再赘述。
请参考图7，图7消除传输端口间干扰的方法的再另 一操作范例的流程 图，其包含以下的步骤(请注意，下列步骤并非限定要依据图7所示的顺序 来执行)
步骤502:流程开始。 步骤504:提供多个传输端口。
步骤506:接收该多个传输端口中一特定传输端口的一特定信道的第一输入信号，并进行前端处理而产生一第二输入信号。
步骤508:消除来自该特定传输端口的该特定通道的回音。
步骤510:消除来自该特定传输端口的其它通道的近端串音千扰。
步骤710:侦测每一信道的一信号质量参数并依据每一信道的该信号质量参
数来决定其它传输端口内的哪一信道的信号是输入至跨端口近
端串音消除器。
步骤512:消除来自该多个传输端口中除了该特定传输端口外的其它传输端
口的近端串音干扰。 步骤514:进行一适应性处理。 步骤516:流程结束。
图7的步骤与图5的步骤类似，其是为图7的一变化实施例，两者不同 的处在于图7另增加一侦测步骤于流程当中(即步骤710)。关于图7所示的 各步骤请搭配图1、图4所示的各组件，即可了解各组件的间如何运作。在 步骤710中，侦测电路420会侦测每一信道的一信号质量参数(例如一信噪 比)并依据每一信道的该信号质量参数来决定其它传输端口 (即传输端口 B、 C、 D)内的哪一信道的信号是输入至跨端口近端串音消除器250。关于图7 所示的其它步骤，由于与图5的步骤重复，相关叙述已详细描述于前，为简 洁起见于此不再赘述。
以上所述的实施例仅用来说明本发明的技术特征，并非用来局限本发明 的范畴。简而言的，上述的网络装置IOO是可为一交换器，但并不局限于此， 亦可为其它种类的网络装置。再者，传输端口与通道的数目仅为用来说明本 发明的例子，而非本发明的限制条件。此外，网络装置IOO是可应用于 10M/100MBase-T系统、lGBase-T系统或者10Gbase-T系统，但本发明并不 局限于此，亦可应用于其它的网络系统。上述的前端处理区块210以及适应 性处理电路270仅为用来说明本发明的应用，并非本发明的限制条件，熟知 此项技术者应可了解，在不违背本发明的精神下，前端处理区块210以及适 应性处理电路270的各种变化皆是可行的。请注意，跨端口近端串音消除器 250是可操作于时间域中，或者透过数学式子转换而操作于频率域中，熟知 此项技术者应可了解，这并非本发明的限制条件。再者，本发明的架构不但 可适用于相邻的传输端口具有相同的频率信号，透过增加取样率转换器320 于接收器300中，本发明的架构亦可适用于相邻的传输端口具有不同的频率信号。此外，可视实际需求而调整跨端口近端串音消除器320的数量，熟知 此项技术者应可了解，在不违背本发明的精神下，关于如何决定跨端口近端 串音消除器320的数量的各种变化皆是可行的。请注意，取样率转换器320 及侦测电路420是为非必要组件，亦可省略或者由其它可达成相同目地的组 件来代替。此外，上述的信号质量参数是可为一信噪比(SNR),但本发明 并不局限于此，亦可为其它种类的信号质量参数。请再注意，上述的流程的 步骤并非限定要依据实施例所示的顺序来执行，在不违背本发明的精神下， 熟知此项:技术者应可具以变化。
由上可知，本发明提供一种消除传输端口间干扰的网络装置及其相关方 法。透过增加至少一跨端口近端串音消除器于网络装置的接收器中，可以消 除来自其它传输端口的干扰(亦即消除跨端口近端串音)，避免因为相邻传 输端口所造成的信号衰减，而造成信号断线的问题。再者，透过增加取样率 转换器的应用，可以使本发明的概念扩充应用于相邻的传输端口具有不同的 频率信号的架构中。此外，为了近一步节省成本却又得同时考虑到其它传输 端口所造成的跨端口近端串音，可视实际需求而调整跨端口近端串音消除器 的数量。若是无法直接得知哪一个通道是为相邻传输端口中最靠近的通道， 则可额外加入一个侦测电路来解决这个问题，如此一来，本发明所揭露的消 除传输端口间干扰的网络装置，不但会考虑到消除同一个传输端口内的干扰 (回音以及近端串音)，而且能考虑到消除来自其它传输端口的干扰(跨端 口近端串音)，以避免因为相邻传输端口所造成的信号衰减，而造成信号断 线的问题,且可透过几种方式来减少跨端口串音消除器的数量，进一步控制
成本o
以上所述仅为本发明的实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与 修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1、一种消除传输端口间干扰的网络装置，包含有多个传输端口；以及至少一跨端口近端串音消除器(alien NEXT canceller)，耦接于该多个传输端口中一特定传输端口，用来消除来自该多个传输端口中其它传输端口的近端串音干扰。
2、 如权利要求1所述的网络装置，其另包含一取样率转换器，耦接于 该跨端口近端串音消除器，用来对自该多个传输端口中其它传输端口输入至 该跨端口近端串音消除器的输入信号进行取样率转换。
3、 如权利要求1所述的网络装置，其中该多个传输端口中每一传输端 口包含有多个通道，该跨端口近端串音消除器是耦接于该特定传输端口中一 特定信道，以及该网络装置另包含一侦测电路，耦接该多个传输端口中其它 传输端口的每一通道，用来侦测每一信道的一信号质量参数并依据每一信道 的该信号质量参数来决定该多个传输端口中其它传输端口内的哪一信道的 信号是输入至该跨端口近端串音消除器。
4、 如权利要求3所述的网络装置，其中该信号质量参数是为一信噪比。
5、 如权利要求1所述的网络装置，其中该跨端口近端串音消除器是操 作于时间域或频率域。
6、 如权利要求1所述的网络装置，其是应用于10M/100MBase-T系统、 lGBase-T系统或者lOGbase-T系统。
7、 如权利要求1所述的网络装置，其是为一交换器。
8、 一种消除传输端口间干扰的方法，包含有 提供多个传输端口；以及消除来自该多个传输端口中除了 一特定传输端口外的其它传输端口的 近端串音干扰。
9、 如权利要求8所述的方法，其另包含对自该多个传输端口中除了该特定传输端口外的其它传输端口输入的 输入信号进行取样率转换。
10、 如权利要求8所述的方法，其中该多个传输端口中每一传输端口包 含有多个通道，该方法另包含侦测每一信道的一信号品质参数并依据每一信道的该信号质量参数来 决定消除该多个传输端口中其它传输端口内的哪一通道的干扰。
11、如权利要求IO所述的方法，其中该信号质量参数是为一信噪比。
全文摘要
消除传输端口间干扰的网络装置包含多个传输端口以及至少一跨端口近端串音消除器。该跨端口近端串音消除器是耦接于该多个传输端口中一特定传输端口，用来消除来自该多个传输端口中其它传输端口的近端串音干扰。该跨端口近端串音消除器是操作于时间域或者频率域中。在一实施例中，该网络装置是为一交换器。
文档编号H04B3/32GK101488780SQ20081000380
公开日2009年7月22日 申请日期2008年1月15日 优先权日2008年1月15日
发明者施至永, 郭协星, 黄亮维 申请人:瑞昱半导体股份有限公司