专利名称：具有远端串扰消除功能的网络装置的制作方法
技术领域：
本发明公开 一种网络装置，尤其是一种具有远端串扰消除功能的网络装置。
背景技术：
在一般的通信系统中，发送端(Transmitter)与接收端(Receiver)包括至少一 个通道。在同 一发送端或同 一接收端所包括的不同通道之间的信号会产生彼 此干扰的现象，即同一发送端或同一接收端上的第一通道会被第二通道上的 信号所干扰而带有噪声的现象，被称为串扰(Crosstalk)。串扰又包括了近端串 扰(Near end crosstalk, NEXT)与远端串扰(Far end crosstalk, FEXT)两种，其 中远端串扰是指在发送端不同通道之间所产生的串扰现象，并且这种串扰现 象会进而影响接收端的信号质量。
一般在消除远端串扰的技术中，在发送端会设置一个预编码远端串扰消 除器(Precode FEXT canceller)来预先地将其他通道所带来的噪声部分消除，以 及在接收端也设置一个远端串扰消除器(FEXT canceller)再将其他通道所带 来的噪声加以消除。相关技术可参考美国专利No. 7,164,764。然而，由于发 送端与接收端都设置了远端串扰消除器，并且现有技术在处理远端串扰时， 两端的远端串扰消除器同时被使用，因此通信系统整体所消耗的功率将成为 一个潜在的问题，并且在接收端的远端串扰消除器所参考的系数将会在持续 的串扰消除过程中发生偏差过大的问题，进而导致过滤噪声不稳定。
发明内容
针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种具有低功率消耗并且可 有效地消除远端串扰的网络装置。
本发明公开一种网络装置。该网络装置包括了第一均衡模组，用于均衡 第一网络信号，以输出第一输出均衡信号，并且在均4紆过程中输出第一运算 值与第二运算值，其中该第一运算值为软数据(soft data)且该第二运算值为硬数据(hard data);选择器，耦合至该第一均衡模组，用于根据选择控制信号选 择性地输出该第 一运算值或该第二运算值；远端串扰消除器(Far end crosstalk canceller, FEXT)，耦合至该选择器，用于根据该选择器所输出的该第 一运算 值或该第二运算值来输出串扰消除信号；以及第二均衡模组，耦合至该远端 串扰消除器，用于根据该串扰消除信号来均衡第二网络信号，并输出第二输 出均衡信号；其中，当该网络装置操作于数据模式时(data mode),该选择控 制信号控制该选择器输出该第 一运算值至该远端串扰消除器；以及当该网络 装置操作于训练模式时(training mode),该选择控制信号控制该选择器输出该 第二运算值至该远端串扰消除器。
本发明还公开一种网络信号处理方法，适用于网络装置中。该网络信号 处理方法包括有均衡第一网络信号，以输出第一运算值与第二运算值，其中 该第一运算值为软数据，并且该第二运算值为硬数据；通过选择器，选择性 地输出该第一运算值或该第二运算值；根据该选择器所输出的该第一运算值 或该第二运算值，输出串扰消除信号；以及根据该串扰消除信号来均衡第二 网络信号，并输出输出均衡信号。其中，当该网络装置操作于第一模式时， 该选择器输出该第一运算值以输出该串扰消除信号。当该网络装置操作于第 二模式时，该选择器输出该第二运算值以输出该串扰消除信号。
图1为本发明网络装置的发送端的一个实施例的示意图； 图2为本发明网络装置的接收端的一个实施例的示意图。 主要元件符号说明
100发送端
104、114通道
106、116远端串扰耦合
110、120加法器
122、132THP滤波器
200接收端
201、203均衡模组
218、268选择器
220、270远端串扰消除器204、 254前馈均衡器
206、 208、 256、 258减法器
210、 260模处理器
212、 262确定处理器
214、 264反馈均衡器
216、 266加法器
说明书第3/8页
具体实施例方式
为了说明本发明处理远端串扰的技术特征，首先在图1中公开本发明所 提供的网络装置中发送端的远端串扰模型。请参照图1,网络装置的发送端
100包括第一通道104、第一远端串扰耦合106、第一加法器110、第一THP (Tomlison-Harashima予贞编码,Tomlison-Harashima Precoding)滤波器122、第 二通道114、第二远端串扰耦合116、及第二加法器120、第二THP滤波器 132。其中，第一THP滤波器122与第二THP滤波器132随着网络装置的操 作模式不同而被使能或禁用。请注意，由于在某些状况下，第一THP滤波器 122与第二 THP滤波器132需要被使能或禁用，所以两者都以开关信号 化/—T7ff来加以使能或禁用。换句话说，此后有关对第一 THP滤波器122与 第二 THP滤波器132的使能或禁用的步骤都以开关信号w/—77ff来进行，而 不再加以详述。
请注意，发送端lOO接收发送信号r,与r,,并发送接收信号&与&。第 一通道104与第二通道114的通道响应分别为Ci^(2)与Ci^(z),也可^L为通 道A与通道B的通道响应第 一远端串扰耦合106与第二远端串扰耦合116的 响应分别为4(。与。第一 THP滤波器122与第二 THP滤波器132的响 应分别为77/^与177 8。
首先，考虑网络装置操作在训练模式时(trainingmode),此时，第一THP 滤波器122与第二THP滤波器132被禁用。接收信号&可表示为 i ,7^CH》)+ 7^(z) (1);
并且接收信号i^可表示为
WC//B(z) + r,4(z) (2)。 在等式(l)中，J^5,(z)代表通道B对通道A所产生的远端串扰噪声。同 理，在等式(2)中，r^^(z)代表通道A对通道B所产生的远端串扰噪声。接着，当网络装置操作于数据模式时(data mode)，第一THP滤波器122 与第二THP滤波器132被使能，此时接收信号i^可表示为 A =r, *c//》)+ rB *，B *5》) (3); 并且接收信号&为
& = rs * m尸s * c仏+ r, * :ra^ * 4 (z) (4)。
其中rB*r/fffl*^o)代表通道B对通道A的远端串扰噪声，并且
L * * A O)代表通道A对通道B的远端串扰噪声。
本发明的目的之一在于无论THP滤波器启动或关闭时，将远端串扰消除
器的系数变动缩到最小，以使噪声过滤变的稳定。由图1的描述可知，如果
需要达成这个目的，则须将等式(l)、 (2)、 (3)、 (4)中包括的远端串扰噪声都考 虑进去。
请再参照图2,其图示本发明网络装置中接收端200的远端串扰模型。 请注意，虽然图2所示的网络装置仅用于二个通道，但是仍可经由图2的公 开而轻易推导出适用于二个以上通道的网络装置，因此将图2公开的网络装 置在所应用的通道的数量上作变化仍应视为本发明的范围。
如图2所示，网络通讯装置的接收端200包括第一均銜，漠组201与第二 均衡模组203、第一选择器218、第二选择器268、第一远端串扰消除器220、 与第二远端串扰消除器270。其中，第一均衡模组201包括第一前馈均衡器 204、第一减法器206、第二减法器208、第一模处理器210、第一确定处理 器212、第一反馈均衡器214、第一加法器216;第二均衡模组203包括第二 前馈均衡器254、第三减法器256、第四减法器258、第二模处理器260、第 二确定处理器262、第二反馈均衡器264、第二加法器266。第一均衡模组201 用于均衡第一网络信号，以输出第一输出均衡信号，其中第一网络信号即为 发送信号L,且第一输出均衡信号即为接收信号^。第二均衡模组203用于 根据第一远端串扰消除器220所输出的串扰消除信号来均衡第二网络信号， 并输出第二输出均衡信号，其中第二网络信号即为发送信号&，且第二输出 均-銜信号即为接收信号& 。前馈均衡器(feed forward equalizer)204接收并均衡 发送信号7;,以输出前馈均衡信号。减法器206与208用于将该前馈均衡信 号与第二均衡模组203所输入的串扰消除信号进行运算，以输出运算值。其 中减法器206用于将该前馈均衡信号与该串扰消除信号进行减法运算，以输 出中间运算值；并且减法器208用于将该中间运算值与反馈均衡信号进行减法运算，以输出该运算值。模处理器210用于对该运算值进行模处理运算，
以输出模处理信号。确定处理器212用于根据该模处理信号，输出接收信号 A。反馈均衡器214用于对该第一输出均衡信号进行反馈均衡，以输出该反 馈均衡信号。加法器216用于对发送信号r,与该反馈均衡信号进行加法运算， 以输出该中间运算值。
根据本发明的优选实施例，第 一远端串扰消除器220与第二远端串扰消 除器270可由有限脉冲响应(Finite Impulse Response, FIR)滤波器实现。上述 元件的耦合关系与其输入输出信号可参考图2,在此不另详述。请注意，由 于在某些状况下，第一模处理器210与第二模处理器260需要被使能或禁用， 所以两者都以开关信号w/一MOD来加以使能或禁用。换句话说，此后有关对 第一模处理器210与第二模处理器260的使能或禁用的步骤都以开关信号 化/一M9"来进行，因此不再加以详述。同理，第一反馈均衡器214与第二反 馈均衡器264也根据开关信号"/_/^￡来进行相关的使能或禁用。
以下将对本发明网络装置的接收端200,其操作原理做更详细的说明， 首先，在本发明的网络装置刚开机时，发送端100的第一THP滤波器122与 第二THP滤波器132被禁用，即网络装置操作于训练模式，此时，第一选择 器218根据选择控制信号sel选择接收第一均衡模组201中的第一加法器216 所计算的计算值，其中该计算值属于整个均衡过程中的硬数据(Harddata)。接 着第一选择器218将该计算值输出至第一远端串扰消除器220，以对第二均 衡模组203进行远端串扰消除。相同地，在训练才莫式下，第二选择器268根 据选择控制信号sel选择接收第二均衡模组203中的第二加法器266所计算的 计算值(也属于硬数据)，并将该计算值输出至第二远端串扰消除器270，以对 第一均衡模组201进行远端串扰消除。需注意，第一选择器218与第二选择 器268在本实施例中虽选择第一加法器216与第二加法器266的输出值作为 消除远端串扰的参考值，但本发明并不限于此。换句话说，第一选择器218 与第二选择器268也可选择其他的硬数据作为消除远端串扰的参考值，例如 第一确定处理器212与第二确定处理器262所输出的均衡信号TA与均銜-信 号TB。
在训练模式下，经过第 一前馈均衡器204的处理后，远端串扰噪声(FEXT) 的信号可表示为
7^》)*柳 (5);第三减法器256的输出信号可表示为<formula>formula see original document page 10</formula> 为了使第一前馈均衡器204所输出的远端串扰噪声完整消除，下列等式 需成立<formula>formula see original document page 10</formula>
并假设//fl (z) = Ofs②* & 0),则等式(7)可改写如下
<formula>formula see original document page 10</formula> 其中，"，(z)-1为第二反馈均衡器264的响应，并且i) + rB即
为第二加法器266所实施的加法。这样，可以由等式(8)推导出第二远端串扰 消除器270的响应FC^(z)的适当参数值并表示如下
<formula>formula see original document page 10</formula> 同理，第 一远端串扰消除器220的响应FCm(z)的适当参数值也可通过下 列等式确定
<formula>formula see original document page 10</formula>
因此响应尸。5(力的适当参数值可通过等式(10)模拟并表示如下<formula>formula see original document page 10</formula>
由上述推导等式可知，在训练模式下，第一远端串扰消除器220与第二 远端串扰消除器270的参数分别如等式(11)与(10)所示。
接着，当网络装置开机一段时间此后，发送端100的第一 THP滤波器122 与第二THP滤波器132被使能，且将第一反馈均衡器214与第二反馈均衡器 264以持续输入比特0的方式关闭电源或使其禁用，即此时网络装置操作于 训练模式。此时，第一选择器218根据选择控制信号sel选择第一均衡模组. 201中的第一减法器206所计算的计算值，该计算值属于整个均衡过程中的 软数据(Soft data),并将该计算值输出至第一远端串扰消除器220,以对第二 均衡模组203进行远端串扰消除。相同地，在数据模式下，第二选择器268 根据选择控制信号sd选择第二均衡模组203中的第三减法器256所计算的计 算值(也属于软数据)，并将该计算值输出至第二远端串扰消除器270，以对第 一均衡模组201进行远端串扰消除。需注意，第一选择器210与第二选择器 268在本实施例中虽然选择第一减法器206与第三减法器256的输出值作为 消除远端串扰的参考值，但本发明并不限于此，第一选择器210与第二选择 器268也可选择其他软数据作为除远端串扰的参考值。这样，可使得网络装置在数据模式下，第一远端串扰消除器220与第二远端串扰消除器270所参 考的参考值不会有严重的错误情形发生，以增加统的稳定性。
在数据模式下，接收信号^经过前馈均衡器204处理过后，远端串扰噪 声为7;*77/^*^(2)*^(2);另夕卜，通道B上未受通道A的远端串扰噪声所干 扰的干净信号为7;*77^*0/^("。为了使第一前馈均衡器204所输出的远端 串扰噪声完整消除，下列等式需成立
rs * mw力* & (z) = [rB * ，s * c//B * fb *(z) (12)。
请注意，第一 THP滤波器122与第二 THP滤波器132具有下列性质， 且在各通道上都适用
77^ =1/， (13)。 77^=l///s(z) (14)。
根据等式(12)、 (13)、及上述响应//5(2)的定义，可将等式(12)改写如下 & * 77ffs * & (z) * F力(z) = rs * (z) (15);
根据等式(15)与(13),通道B对通道A的远端串扰响应FC^(z)可表示如
下
FC^ (力=，s * & (z) * & (力=& (z) * (z) / 7/a (z) (16)。 观察等式(9)与(16)可知，无论THP滤波器开启或是关闭时，远端串扰响 应FC^O)都可得到实质上相同的结果。同理，通道A对通道B的远端串^L响 应FC^(z)也可表示如下
FC^ (z) = 7Hi^ * 4 (z) * (z) = 4 (z) * Ffl (z) / ii^ (z) (17)。 观察等式(11)与(17)可知，无论THP滤波器开启或是关闭时，远端串扰响 应FC^(z)都可得到相同的结果。 .
从上述说明可知，网络装置在训练模式之下，选择硬数据作为消除远端 串扰的参考信号，与在数据模式之下，择软数据作为消除远端串扰的参考信 号实质上相同。因此在数据模式之下，即使选择软数据作为消除远端串扰的 参考信号，也可达到有效地消除远端串扰的效果。再者，选择软数据作为消 除远端串扰的参考信号还可防止严重的错误信号产生，可增加整体系统的稳 定度。
在本发明的实施例中，网络装置通过在训练模式之下，使能第一反馈均 衡器214、第二反馈均衡器264，禁用第一THP滤波器122、第二THP滤波 器132、第一模处理器210与第二模处理器260;与在数据模式之下，禁用第一反馈均衡器214、第二反馈均衡器264,第一 THP滤波器122、第二 THP滤 波器132、第一模处理器210与第二模处理器260被使能的操作之下，也可 节省网络装置的功率消耗。另外，根据本发明的优选实施例，本发明所提供 的网络装置的可应用于IOG-Based-T的以太网络中，但本发明并不限于此， 本发明的网络装置也可应用于其他网络相关产品中，而不构成脱离本发明的 范围的事实。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡根据本发明权利要求所做的等效 变化和修改，都应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种网络装置，包括有第一均衡模组，用于均衡第一网络信号，以输出第一输出均衡信号，并且在均衡过程中输出第一运算值与第二运算值，其中该第一运算值为软数据并且该第二运算值为硬数据；选择器，耦合至该第一均衡模组，用于根据选择控制信号选择性地输出该第一运算值或该第二运算值；远端串扰消除器，耦合至该选择器，用于根据该选择器所输出的该第一运算值或该第二运算值来输出串扰消除信号；以及第二均衡模组，耦合至该远端串扰消除器，用于根据该串扰消除信号来均衡第二网络信号，并输出第二输出均衡信号；其中，当该网络装置操作于数据模式时，该选择控制信号控制该选择器输出该第一运算值至该远端串扰消除器；以及当该网络装置操作于训练模式时，该选择控制信号控制该选择器输出该第二运算值至该远端串扰消除器。
2. 如权利要求1所述的网络装置，其中该第一均衡模组包括 前馈均衡器，接收该第一网络信号，并均衡该第一网络信号以输出前馈均衡信号；以及运算单元，耦合至该前馈均衡器，用于将该前馈均tf信号与第二串扰消 除信号进行运算，以输出该第一运算值。
3. 如权利要求2所述的网络装置，其中该第一运算单元包括 第一减法器，耦合至该前馈均衡器，用于将该第一前馈均衡信号与第二串扰消除信号进行减法运算，以输出该第一运算值；以及第二减法器，耦合至该第一减法器，用于将该第一运算值与反馈均衡信 号进行减法运算，以输出输出运算值。
4. 如权利要求3所述的网络装置，其中该第一均衡模组包括 模处理器，耦合至该第二减法器，用于对该输出运算值进行模处理运算,以输出模处理信号；确定处理器，耦合至该模处理器，用于根据该模处理信号，以输出该第 一输出均衡信号；反馈均衡器，耦合至该确定处理器与第二减法器之间，用于对该第一输出均衡信号进行反馈均衡，以输出该反馈均衡信号；以及加法器，耦合至该确定处理器与该反馈均衡器，用于对该第一输出均衡 信号与反馈均衡信号进行加法运算，以输出该第二运算值。
5. 如权利要求1所述的网络装置，其中该第一均衡模组包括 反馈均衡器，用于对该第一输出均衡信号进行反馈均衡，以输出反馈均衡信号；其中，当该网络装置操作于该数据模式时，该反馈均衡器被禁用；以及 当该网络装置操作于该训练模式时，该反馈均衡器被使能。
6. 如权利要求1所述的网络装置，其中该第二均衡模组在均衡过程输出 第三运算值与第四运算值，该网络装置还包括第二选择器，耦合至该第二均衡模组，用于根据该选择控制信号选择性 地输出该第三运算值或该第四运算值；其中该第三运算值为软数据且该第四 运算值为硬数据；第二远端串扰消除器，耦合至该选择器，用于根据该第二选#^器所输出 的该第三运算值或该第四运算值来输出第二串扰消除信号至该第 一 均衡模组。
7. 如权利要求6所述的网络装置，其中该当该网络装置操作于该数据模 式时，该选择控制信号控制该第二选择器输出该第三运算值至该第二远端串 扰消除器；以及当该网络装置操作于该训练模式时，该选择控制信号控制该 第二选"^器输出该第四运算值至该第二远端串扰消除器。
8. 如权利要求1所述的网络装置，其中该远端串扰消除器由有限脉冲响 应滤波器实现。
9. 如权利要求1所述的网络装置，应用于IOG-Based-T的以太网络中。
10. —种网络信号处理方法，适用于网络装置中，包括有 均衡第一网络信号，以输出第一运算值与第二运算值，其中该第一运算值为软数据，且该第二运算值为硬数据；通过选择器，选择性地输出该第一运算值或该第二运算值； 根据该选择器所输出的该第一运算值或该第二运算值，输出串扰消除信号；以及根据该串扰消除信号来均衡第二网络信号，并输出输出均衡信号； 其中，当该网络装置操作于第一模式时，该选择器输出该第一运算值以输出该串扰消除信号；以及当该网络装置操作于第二模式时，该选择器输出该第二运算值以输出该串扰消除信号。
11. 如权利要求IO所述的网络信号处理方法，其中均衡该第一网络信号 包括以下步骤均衡该第一网络信号以输出前馈均衡信号；以及将该前馈均衡信号与第二串扰消除信号进行运算，以输出该第 一运算值。
12. 如权利要求11所述的网络信号处理方法，其中将该前馈均衡信号与 该第二串扰消除信号进行运算还包括以下步骤将该前馈均衡信号与该第二串扰消除信号进行减法运算，以输出该第一 运算值。
13. 如权利要求IO所述的网络信号处理方法，其中该第一模式为数据模 式，该第二模式为训练模式。
14. 如权利要求IO所述的网络信号处理方法，还包括以下步骤 当该网络装置操作于该第一模式时，禁用反馈均衡器；以及当该网络装置操作于该第二模式时，使能该反馈均衡器。
15. 如权利要求IO所述的网络信号处理方法，应用于IOG-Based-T的以 太网络中。
全文摘要
本发明提供一种具有远端串扰消除功能的网络装置，当网络装置在训练模式下，提供硬数据至远端串扰消除器执行远端串扰消除；以及当网络装置在数据模式下，提供软数据至远端串扰消除器执行远端串扰消除，以达到有效地消除远端串扰的效果并可节省网络装置的消耗功率。
文档编号H04B3/02GK101567864SQ20081009393
公开日2009年10月28日 申请日期2008年4月23日 优先权日2008年4月23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