专利名称：基于均方误差的传输误差率协商算法的制作方法
技术领域：
本发明关于网络中的数据传输，更确切地说，是关于网络中的数据传输率。
背景技术：
家庭网络在用于连接家庭中的计算机上已变得越来越普遍和令人满意。有一种类型的家庭网络是家庭电话线网络，其通常使用安装在居民家中的电话线，用于家庭中计算机之间的通信。家庭电话线网络联盟(HPNA)已公布了一种用来标准化家庭电话线网络行为的规范。现用的HPNA规范是2.0版。
图1显示家庭电话线网络，该网络包括控制芯片100。芯片100进一步包括媒介独立接口(Media Independent Interface，MII)106、介质访问控制(MAC)108、和物理层(PHY)110。芯片100执行HPNA2.0。芯片100通过接在电话插座102上的电话线接收含有数据包的信号。有一个用来处理芯片100和电话线之间信号的模拟前端(AFE)104。然后芯片100处理所接收到的来自于AFE104的信号中的数据包，并输出一信号到主MAC112。
图2显示典型的用于家庭电话线网络的硬件-软件接口。此接口包括HPNA兼容网络接口控制器(NIC)206，NIC206从MAC108接收帧。NIC206发送该帧到HPNA兼容驱动器软件204，该驱动器软件204一般使用在主计算机上。然后驱动器软件204将该帧发送至上层软件202，比如TCP/IP协议堆栈。TCP/IP协议堆栈对应于WindowsTM网络堆栈。
因为电话线上的状况会改变，故HPNA2.0可让网络中的二个基站之间的数据传输率依照传输误差率而改变。若对于线路状况一数据传输率太快时，则在所接收的帧中可能有高的误差水平。若对于线路状况一数据传输率太慢时，则数据传输率并非是在最佳状况。数据传输率由有效负载编码(payload encoding，PE)所决定。PE定义为位加载(位/符号)乘上符号率(符号/秒)。HPNA2.0的目标为具有小于10-4的传输误差率。这称之为″传输误差率协商(rate negotiation)″。
HPNA2.0提出一个传输误差率协商算法。图3为显示根据HPNA2.0的传输误差率协商的PE选择算法的流程图。
首先，编辑需要用于各PE以完成1e-3的数据包误差率(PER)的均方误差(MSE)的第一表。此第一表定义为DOWN-LARQ。同样用1e-6的目标PER来编辑第二表。该第二表定义为DOWN_NOLARQ。第三表定义为DOWN_LARQ。此第三表在UP_LARQ中具有所有的ASMSE值但是减少了2dB。第四表定义为DOWN_NOLARQ。此第四表通过步骤302而在UP_NOLARQ中具有所有的ASMSE值但是减少了2dB。此限制的自动重复请求(LARQ)是在一帧的起始码中的额外的8字节。LARQ传送链路层优先权信息，并提供否定的确认协议以增加帧转发的速度。
其次，通过步骤304，维持16 HPNA2.0帧的历史窗口。通过步骤306，针对历史窗口中不具有循环冗余码校验(CRC)误差的帧而计算MSE。
通过步骤310，若未能使用LARQ，则搜寻UP_NOLARQ表以找出具有大于或等于该窗口的MSE的上PE。通过步骤312，搜寻DOWN_NOLARQ表以找出具有大于或等于该窗口的MSE的下PE。
通过步骤314，若能使用LARQ，则搜寻UP_LARQ表以找出具有大于或等于该窗口的MSE的上PE。通过步骤316，搜寻DOWN_LARQ表以找出具有大于或等于该窗口的MSE的下PE。
其次，通过步骤318，若上PE大于现用的PE，则通过步骤320设定新的PE等于上PE。否则，通过步骤322，若下PE小于现用的PE，则通过步骤324设定新的PE等于下PE。否则，通过步骤326，保留现用的PE作为新的PE。
然而，HPNA2.0并不指定如何计算在DOWN_LARQ、DOWN_NOLARQ、UP_LARQ、和UP_NOLARQ中的数值。
因此，需要有一种用来计算MSE以供用于传输误差率协商的PE表中的方法。本发明可满足这一需求。
发明内容
本发明揭示一种计算MSE到用于传输误差率协商的PE表中的方法。该方法获得在网络中对于数据包大小的或然率值，并根据这些或然率值而获得每个PER的BER值。然后根据BER值计算对于各PE的MSE值，以获得上限表。然后将上限表中的MSE值减少2dB以获得下限表。然后可使用于HPNA2.0规范中提出的MSE至PE表来计算传输误差率协商。
图1显示一个家庭电话线网络。
图2显示一个典型的用于家庭电话线网络的硬件-软件接口。
图3显示根据HPNA2.0用于传输误差率协商的PE选择算法的流程图。
图4显示根据本发明的用于计算均方误差(MSE)至用于传输误差率协商的有效负载编码(PE)表的方法的优选实施例的流程图。
图5显示根据本发明的MSE至PE表的优选实施例，该MSE至PE表由用于传输误差率协商的MSE至PE表的方法的优选实施例所产生。
具体实施例方式
本发明提供一种用于传输误差率协商的MSE至PE表的计算方法。下列所呈现的说明可使本领域的一般技术人员制造并使用本发明，并提供作为专利申请的内容和其说明书。对于首选实施例的各种不同修改对于本领域的一般技术人员而言是容易明白的，而其中说明的一般原理可应用于其它实施例中。因此，本发明并不欲受所示实施例的限制，反之，本发明将与按照其中所述原理和特征的最广范围相一致。
本发明特征的更详细说明，请参照图4和图5配合下列的说明。
必须计算用于每个传输误差率协商表的各PE的MSE。UP_LARQ和DOWN_LARQ表必须建立0.0001％的帧误差率(FER)。UP_LARQ和DOWN_LARQ表必须建立0.1000％的FER。FER值由HPNA2.0规范所决定。
图4显示根据本发明的用于计算均方误差(MSE)至用于传输误差率协商的有效负载编码(PE)表的方法的优选实施例的流程图。为了计算各MSE，必须知道对于FER＝0.0001％和0.1000％的位误差率(BER)。
从下列方程式(1)，可获得BERBER＝1-{[10(log(log(1-FER))]/[数据包大小×8]}(1)然而，数据包大小是可变的，取决于网络上数据包大小分布。因此，首先，通过步骤402可决定对于数据包大小的或然率值。在优选的实施例中，由在实际网络中执行测试和分析各数据包大小的频率来获得或然率值。下列表1显示数据包大小的或然率值的范例集合表1
然后通过步骤404将数据包大小的或然率值输入至方程式(1)中。得到一复杂多项式结果，如方程式(2)(1-FER)＝0.286×{(1-BER)(100×8)+0.220×[(1-BER)(200×8)+…+0.083×[(1-BER)(1600×8)](2)接着，由步骤406获得方程式(2)的根。然后，通过步骤408决定有用的根。这些有用的根为实际上存在的根。接着，在步骤410将FER插入多项式中。FER为0.001或0.000001其中之一。一旦将FER插入后，BER在方程式(2)中变成仅存的变量。然后可获得对于FER＝0.001和FER＝0.000001的值。对于表1中的或然率值，就FER＝0.001而言BER＝2.83e-07，而就FER＝0.000001而言BER＝2.83e-10。
通过步骤412，使用方程式(3)，可计算出对应于各PE的各MSE值。
MSE＝BER2×PE(3)所得结果为用于FER＝0.001％和BER＝2.83e-10的UP_LARQ表，和用于FER＝0.1000％和BER＝2.83e-07的UP_NOLARQ表。然后，通过步骤412，对于各PE的MSE减少2dB以获得DOWN_LARQ表和DOWN_NOLARQ表。
图5显示MSE至PE表的优选实施例，该MSE至PE表依照本发明由用于传输误差率协商的MSE至PE表的方法的优选实施例所产生。UP_LARQ表502、DOWN_LARQ表504、UP_NOLARQ表506和DOWN_NOLARQ表508各包括PE值和它们对应的MSE值。
举例而言，PHY 110接收具有现用的PE的帧，并计算对于各帧的误差。各误差值送到上层驱动器软件204作为帧状态帧(FSF)的部分。FSF为每个数据包之后立即发送的另一个数据包，并包含某些后续处理所需要的状态信息。通过步骤304，上层驱动器软件204计算用于16个帧窗口的MSE。例如，假设现用PE为4，和用于窗口的MSE为150。
若通过步骤308未能使用该LARQ，则在步骤310，上层软件204搜寻UP_LARQ表506以找出具有大于或等于150的MSE的上PE。在此例子中，上PE为3。然后在步骤312，上层软件204搜寻DOWN_NOLARQ表508以找出具有大于或等于150的MSE的下PE。在此例子中，下PE为3。因为通过步骤318具有3的上PE不大于现用的具有4的PE，以及通过步骤322编码为3的下PE要小于现用的编码为4的PE，则通过步骤324将新的PE值设为3。
若通过步骤308使用了该LARQ，则在步骤314，上层软件204搜寻UP_LARQ表502以找出具有大于或等于150的MSE的上PE。在此例子中，上PE为3。然后在步骤316，上层软件204搜寻DOWN_LARQ表504以找出具有大于或等于150的MSE的下PE。在此例子中，下PE为1。因为通过步骤318编码为3的上PE不大于现用的编码为4的PE，以及通过步骤322编码为1的下PE要小于现用的编码为4的PE，则通过步骤324将新的PE值设为1。
在此优选实施例中，表502-508做为查寻表(LUT)。然而，在不偏离本发明的精神和范围情况下可以有其它的实施方式。
本发明揭示一种计算MSE至用于传输误差率协商的PE表中的方法。该方法在网络中获得对于数据包大小的或然率值，并根据这些或然率值而获得对于各PER的BER值。然后根据BER值计算对于各PE的MSE值，以获得上限表。然后将上限表中的MSE值减少2dB以获得下限表。然后可使用于HPNA2.0规范中所提出的MSE至PE表来计算传输误差率。
虽然本发明已根据所示的实施例而加以说明，但本领域一般技术人员应了解这些实施例可作各种的变化，而这些变化将在本发明的精神和范围内。因此，可由本领域一般技术人员作各种的修改，而不会偏离本发明所附的权利要求的精神和范围。
权利要求
1.一种用于家庭电话线网络以获得均方误差至有效负载编码值的方法，包括下列步骤a决定用于多个数据包大小的多个或然率值(402)；b将该多个或然率值输入到用于位误差率的方程式，其中该输入产生一个多项式(404)；c获得对于该多项式的多个根(406)；d决定对于该多个根的有用的根(408)；e将帧误差率插入到该多项式中(410)；f获得对于该插入帧误差率的该位误差率(410)；以及g根据该位误差率计算对于各有效负载编码值的均方误差(412)。
2.如权利要求1所述的方法，其中该决定步骤a包括a1在网络中施行测试以测量数据包大小的频率；以及a2决定对于各数据包大小的多个或然率值。
3.如权利要求1所述的方法，其中插入步骤e包括e1将第一帧误差率插入该多项式中；以及e2将第二帧误差率插入该多项式中，其中该第一和第二值由家庭电话线网络联盟规范所指定。
4.如权利要求3所述的方法，其中该获得步骤f包括f1获得对于该第一帧误差率的第一位误差率；以及f2获得对于该第二帧误差率的第二位误差率。
5.如权利要求4所述的方法，其中该计算步骤g包括g1根据该第一位误差率计算用于各有效负载编码值的均方误差，以获得第一上限表(502)；以及g2根据该第二位误差率计算用于各有效负载编码值的该均方误差，以获得第二上限表(506)。
6.如权利要求5所述的方法，其中依照HPNA规范该第一上限表为UP_LARQ表(502)，而该第二上限表为UP_NOLARQ表(506)。
7.如权利要求5所述的方法，进一步包括g3通过将用于该第一上限表(502)的各有效负载编码值的该均方误差减少大约2dB而获得第一下限表(504)；以及g4通过将用于该第二上限表(506)的各有效负载编码值的该均方误差减少大约2dB而获得第二下限表(508)。
8.如权利要求7所述的方法，其中依照HPNA规范该第一下限表为DOWN_LARQ表(504)，而该第二下限表为DOWN_NOLARQ表(508)。
9.一种用于家庭电话线网络用来获得均方误差至有效负载编码值的方法，包括下列步骤a对于多个数据包大小决定多个或然率值(402)b将该多个或然率值输入到用于位误差率的方程式，其中该输入的结果获得一个多项式(404)；c获得对于该多项式的多个根(406)；d决定对于该多个根的有用的根(408)；e将第一帧误差率插入到该多项式中(410)；f将第二帧误差率插入到该多项式中，其中该第一和第二值由家庭电话线网络联盟规范所指定(410)；g获得对于该第一帧误差率的第一位误差率(410)；h获得对于该第二帧误差率的第二位误差率(410)；i根据该第一位误差率以计算用于各有效负载编码值的该均方误差，以获得第一上限表(502)(412)；j根据该第二位误差率以计算用于各有效负载编码值的该均方误差，以获得第二上限表(506)(412)；k通过将用于该第一上限表(502)的各有效负载编码值的该均方误差减少大约2dB而获得第一下限表(504)(414)；以及l通过将用于该第二上限表(506)的各有效负载编码值的该均方误差减少大约2dB而获得第二下限表(508)(414)。
全文摘要
本发明揭示一种计算MSE至用于传输误差率协商的PE表中的方法。本方法获得在网络中对于数据包大小的或然率值，并根据这些或然率值而获得对于各FER的BER值。然后根据BER值来计算对于各PE的MSE值，以获得上限表。然后将上限表中的MSE值减少2dB以获得下限表。然后可使用在HPNA 2.0规范中提出的MSE至PE表来计算传输误差率。
文档编号H04L29/08GK1615605SQ02827268
公开日2005年5月11日 申请日期2002年8月22日 优先权日2002年1月18日
发明者K·卡里哈塔姆, C·M·黄 申请人:先进微装置公司