TWI718808B

TWI718808B - 干擾消除器與干擾消除方法

Info

Publication number: TWI718808B
Application number: TW108145918A
Authority: TW
Inventors: 黃亮維; 楊錦記
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-02-11
Also published as: US11239900B2; TW202125995A; US20210184757A1

Abstract

一種干擾消除器，能夠產生一消除訊號用來減少一網路裝置之接收器的接收訊號的跨埠異質近端串音（XPAN）。該干擾消除器包含：一過取樣電路，過取樣源自於該網路裝置之傳送器的XPAN傳送訊號，以產生一過取樣訊號，該過取樣訊號的頻率高於該接收器之接收時脈的頻率；一時脈差異計算電路，計算該傳送器的傳送時脈與該接收時脈之間的時脈差異；一取樣率轉換器，依據該時脈差異處理該過取樣訊號，以產生一轉換訊號，該轉換訊號的頻率低於該過取樣訊號的頻率，且等於該接收時脈的頻率；以及一XPAN消除器，依據該轉換訊號產生該消除訊號，另依據一誤差訊號決定該XPAN消除器的係數，該誤差訊號相依於該接收訊號的XPAN與該消除訊號之間的差異。

Description

干擾消除器與干擾消除方法

本發明是關於干擾消除器與干擾消除方法，尤其是關於用於網路裝置的干擾消除器與干擾消除方法。

一網路裝置之傳送器的傳送訊號會對該網路裝置之接收器的接收訊號造成干擾，為解決此問題，申請人提出了US9252994B2之美國專利的發明；然而，上述專利發明仰賴消除訊號產生電路（例如：採用最小均方（Least Mean Square, LMS）技術的電路）來追蹤及補償一定時間內消除訊號與干擾訊號之間的相位偏移（phase shift）與干擾訊號的混波（aliasing），故該消除訊號產生電路可能於該傳送器與該接收器之間的時序差較大時有較差的表現；另外，在該網路裝置進入節能乙太網路（Energy-Efficient Ethernet, EEE）之低功耗閒置（Low Power Idle）模式的靜止狀態（Quiet State）的期間內，該消除訊號產生電路可能無法追蹤該相位偏移的變化，這使得該消除訊號產生電路於離開該靜止狀態時無法產生適當的消除訊號，並導致該接收器的訊雜比下降。

本發明之一目的在於提供一種干擾消除器與干擾消除方法，以處理傳送訊號所造成的干擾問題。

本發明之干擾消除器能夠產生一消除訊號用來減少一網路裝置之一接收器的一接收訊號的跨埠異質近端串音（cross port alien near-end crosstalk, XPAN）。該干擾消除器的一實施例包含一過取樣電路、一時脈差異計算電路、一取樣率轉換器、以及一XPAN消除器。該過取樣電路用來過取樣一XPAN傳送訊號，以產生一過取樣訊號，其中該XPAN傳送訊號源自於該網路裝置的一傳送器，該過取樣訊號的頻率高於該接收器之一接收時脈的頻率。該時脈差異計算電路用來計算該傳送器的一傳送時脈以及該接收器的該接收時脈之間的一時脈差異。該取樣率轉換器用來依據該時脈差異處理該過取樣訊號，以產生一轉換訊號，其中該轉換訊號的頻率低於該過取樣訊號的頻率，且該轉換訊號的頻率等於該接收時脈的頻率。該XPAN消除器用來依據該轉換訊號產生該消除訊號，另用來依據一誤差訊號決定該XPAN消除器的至少一係數，其中該誤差訊號相依於該接收訊號的XPAN與該消除訊號之間的差異。

本發明之干擾消除方法是由一網路裝置來執行，該方法能夠產生一消除訊號用來減少一網路裝置之一接收器的一接收訊號的跨埠異質近端串音（XPAN）。該方法的一實施例包含下列步驟：過取樣一XPAN傳送訊號，以產生一過取樣訊號，其中該XPAN傳送訊號源自於該網路裝置的一傳送器，該過取樣訊號的頻率高於該接收器之一接收時脈的頻率；計算該傳送器的一傳送時脈以及該接收時脈之間的一時脈差異；依據該時脈差異處理該過取樣訊號，以產生一轉換訊號，其中該轉換訊號的頻率低於該過取樣訊號的頻率，且該轉換訊號的頻率等於該接收時脈的頻率；以及使用一濾波器以依據該轉換訊號產生該消除訊號，並依據一誤差訊號決定該濾波器的至少一係數，其中該誤差訊號相依於該接收訊號的XPAN與該消除訊號之間的差異。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

本發明揭露一種干擾消除器與干擾消除方法，能於傳送器與接收器之間的時序差較大時達成較佳的干擾消除表現，並能追蹤於節能乙太網路（Energy-Efficient Ethernet, EEE）之低功耗閒置（Low Power Idle）模式的期間內，干擾訊號與消除訊號之間的關係的變化。

圖1顯示包含本發明之干擾消除器的網路裝置的一實施例。圖1之網路裝置100包含一數位傳送電路110、一類比傳送電路120（包含數位至類比轉換器）、一混合電路130、一類比接收電路140（包含類比至數位轉換器）、一數位接收電路150、以及本發明之干擾消除器160，其中數位傳送電路110與類比傳送電路120屬於一第一收發機之傳送器（運作於一第一時脈域），類比接收電路140與數位接收電路150屬於一第二收發機之接收器（運作於一第二時脈域），該第一收發機與第二收發機不同。干擾消除器160依據數位傳送電路110之輸出訊號以及數位接收電路150之回饋訊號輸出一消除訊號給數位接收電路150，以供其消除類比接收電路140所輸出之接收訊號中的干擾成分。

圖2顯示本發明之干擾消除器的一實施例。圖2之干擾消除器200能夠產生一消除訊號用來減少一網路裝置之接收器的接收訊號（例如：圖1之類比接收電路140之輸出）的跨埠異質近端串音（cross port alien near-end crosstalk (NEXT), XPAN）。干擾消除器200包含一過取樣電路210、一時脈差異計算電路220、一取樣率轉換器230、與一XPAN消除器240。過取樣電路210用來過取樣一XPAN傳送訊號（TX _XPAN）（例如：圖1之數位傳送電路110之輸出），以產生一過取樣訊號（TX _{XPAN_UP}）；該XPAN傳送訊號源自於該網路裝置的一傳送器；該過取樣訊號的頻率高於該接收器之一接收時脈（RX _CLK）的頻率，這是為了讓取樣率轉換器230的輸出包含混波（aliasing），以供XPAN消除器240據以產生混波相仿於該接收訊號的混波。時脈差異計算電路220用來計算該傳送器的一傳送時脈（TX _CLK）以及該接收時脈之間的一時脈差異（CLK _DIFF）。取樣率轉換器230用來依據該時脈差異處理該過取樣訊號，以產生一轉換訊號（SRC _OUT），其中該轉換訊號的頻率低於該過取樣訊號的頻率，且等於該接收時脈的頻率，以消除/減少該XPAN傳送訊號與接收訊號之間的相位偏移。XPAN消除器240用來依據該轉換訊號產生該消除訊號（XPAN _CANCEL），另用來依據一誤差訊號（S _ERROR）決定XPAN消除器240的至少一係數，以試著減少後續的誤差訊號所指出的誤差，其中該誤差訊號相依於該接收訊號的XPAN與該消除訊號之間的差異（如圖6所示）。

請參閱圖2。圖2之過取樣電路210可採用已知技術（例如：零階保持（zero-order hold）或上升餘弦（raised cosine）技術）或自行開發的技術，來過取樣該XPAN傳送訊號，其中零階保持技術可用來複製一輸入訊號（例如：輸入值為AB的訊號）以產生一輸出訊號（例如：輸出值為AABB的訊號）。於一實作範例中，該網路裝置是一符合2.5G BASE-T標準的乙太網路裝置；該接收器經由該乙太網路裝置的一連接端（例如：連接埠）接收訊號，該傳送器經由該乙太網路裝置的另一連接端（例如：連接埠）傳送訊號，並對該接收器所接收的訊號造成干擾；該接收器的接收速率是2.5G位元/秒，該傳送器的傳送速率也是2.5G位元/秒，該接收時脈（在此相當於鮑率（Baud））為200MHz，該傳送時脈（在此相當於鮑率（Baud））為200MHz加上一偏差，則過取樣電路210可依二倍該傳送時脈來產生該過取樣訊號，使得該過取樣訊號的頻率為該傳送時脈之頻率的二倍，並高於該接收時脈的頻率。於一實作範例中，該接收器的接收速率是2.5G位元/秒，該傳送器的傳送速率是1G位元/秒，該接收時脈為200MHz，該傳送時脈為125MHz加上一偏差，則過取樣電路210可依二倍該傳送時脈來產生該過取樣訊號，使得該過取樣訊號的頻率為該傳送時脈之頻率的二倍，並高於該接收時脈的頻率。過取樣電路210的實施與其它實作範例可依上述說明推得。

請參閱圖2。圖2之時脈差異計算電路220可藉由已知或自行開發的技術來得到該時脈差異。於一實作範例中，時脈差異計算電路220比較同一段時間內該接收時脈的時脈數目與該傳送時脈的時脈數目，以得到該二時脈數目的比值代表該時脈差異。舉例而言，該接收時脈的頻率為200MHz，該傳送時脈的頻率為200MHz加上一偏差，時脈差異計算電路220可依該二時脈數目的比值1:1+ x（200MHz:(200MHz+偏差)），算出該 x的值；另舉例而言，該接收時脈的頻率為200MHz，該傳送時脈的頻率為125MHz加上一偏差，時脈差異計算電路220可依該二時脈數目的比值8:5+ y（200MHz:(125MHz+偏差)），算出該 y的值。時脈差異計算電路220的實施與其它實作範例可依上述說明推得。

圖3顯示圖2之取樣率轉換器230的一實施例。圖3之取樣率轉換器230包含：一取樣選擇器（sample-selector）310，用來依據該時脈差異選擇該過取樣訊號的K個輸出值，以產生一選擇結果（SEL），其中該K為正整數；以及一內插器（interpolator）320，用來接收該選擇結果，並依據該時脈差異以及該過取樣訊號執行內插，以產生該轉換訊號的K個輸出值對應該過取樣訊號的K個輸出值，其中該轉換訊號的頻率等於該接收時脈的頻率。

請參閱圖3。於一實作範例中，該傳送時脈的頻率為125MHz，該過取樣訊號的頻率為250MHz，該接收時脈的頻率為200MHz，因此，於同一段時間內，該過取樣訊號的輸出值數目與該轉換訊號的輸出值數目的比值為1.25（其關聯該時脈差異），故對取樣率轉換器230而言，接收該過取樣訊號的五個輸出值的時間應等於輸出該轉換訊號的四個輸出值的時間；據上所述，如圖4所示，取樣選擇器310會依據該時脈差異選擇該過取樣訊號的五個輸出值（In(1)、In(2)、In(3)、In(4)、In(5)）中的前四個（In(1)、In(2)、In(3)、In(4)）（亦即：前述過取樣訊號的K個輸出值）而不選擇第五個輸出訊號（In(5)）以產生該選擇結果，而內插器320會接收該過取樣訊號的所有輸出值以及該選擇結果，以依據該時脈差異與該過取樣訊號執行內插，從而產生該轉換訊號的四個輸出值（Out(1)、Out(2)、Out(3)、Out(4)）分別對應該過取樣訊號的四個輸出值（In(1)、In(2)、In(3)、In(4)）；更明確地說，如圖4所示，該過取樣訊號的任二個相鄰輸出值之間的間隔為T _IN1，Out(1)的時序與In(1)的時序對齊，內插器320可依該時脈差異得知Out(2)的時序與In(2)的時序相差0.25T _IN1、Out(3)的時序與In(3)的時序相差0.5T _IN1、以及Out(4)的時序與In(4)的時序相差0.75T _IN1，因此內插器320可依上述時序關係以及一已知或自行開發的內插演算法，利用合適的該過取樣訊號的輸出值以產生該轉換訊號的四個輸出值（Out(1)、Out(2)、Out(3)、Out(4)）。取樣率轉換器230之後續的選擇與內插操作可由上述說明推得。值得注意的是，為簡化運算，內插器320也可選擇性地接收/採用該過取樣訊號的部分輸出值，以依據該時脈差異與該過取樣訊號的部分輸出值執行內插。

請參閱圖3。於一實作範例中，該傳送時脈的頻率為200.02MHz，該過取樣訊號的頻率為400.04MHz，該接收時脈的頻率為200MHz，因此，於同一段時間內，該過取樣訊號的輸出值數目與該轉換訊號的輸出值數目的比值為2.0002（其可視為二倍該時脈差異），故對取樣率轉換器230而言，接收該過取樣訊號的二萬零二個輸出值的時間理想上應等於輸出該轉換訊號的一萬個輸出值的時間；據上所述，如圖5所示，取樣選擇器310會依據該時脈差異選擇該過取樣訊號的二萬零二個輸出值中的一萬個（In(1)、In(3)、In(5)、…、In(19996)、In(19998)、In(20002)，其中In(20000)與In(20001)被跳過）（亦即：前述過取樣訊號的K個輸出值）以產生該選擇結果，而內插器320會接收該過取樣訊號的所有輸出值以及該選擇結果，以依據該時脈差異與該過取樣訊號執行內插，從而產生該轉換訊號的一萬個輸出值（Out(1)、Out(2)、…、Out(9999)、Out(10000)）分別對應該過取樣訊號的一萬個輸出值（In(1)、In(3)、In(5)、…、In(19996)、In(19998)、In(20002)）；更明確地說，如圖5所示，該過取樣訊號之任二個相鄰奇數/偶數的輸出值之間的間隔為T _IN2，Out(1)的時序與In(1)的時序對齊，內插器320可依該時脈差異得知Out(2)的時序與In(3)的時序相差0.0002T _IN2、Out(3)的時序與In(5)的時序相差0.0004T _IN2等等，因此內插器320會依上述時序關係以及一已知或自行開發的內插演算法，產生該轉換訊號的一萬個輸出值（Out(1)、Out(2)、…、Out(9999)、Out(10000)）。

請參閱圖1~3。於一實作範例中，當包含本發明之干擾消除器200之網路裝置進入節能乙太網路的低功耗閒置模式後，取樣率轉換器230可依據該時脈差異、該EEE模式之一靜止狀態（Quiet State）的時間長度、以及進入該靜止狀態前該轉換訊號與該過取樣訊號之間的關係（例如：進入該靜止狀態前，取樣率轉換器230輸出圖5之轉換訊號Out(5000)對應該過取樣訊號In(10000)），以於離開該靜止狀態時（例如：該網路裝置進入一恢復狀態（Refresh State）或一閒置Idle狀態時）產生該轉換訊號；更明確地說，取樣率轉換器230可依該時脈差異與該時間長度，估測離開該靜止狀態時應輸出該轉換訊號的第幾個輸出值，再據以產生該轉換訊號。由於EEE的相關規範為本領域之通常知識，其細節在此省略。

請參閱圖2。於一實作範例中，XPAN消除器240是一已知的最小均方（Least Mean Square, LMS）濾波器或一已知的遞歸最小平方（Recursive Least Squares, RLS）濾波器。XPAN消除器240可依據該誤差訊號的變化來調整XPAN消除器240的係數，以進一步縮小後續的誤差訊號所指出的誤差；當該誤差愈小，干擾消除的成果愈好。於一實作範例中，XPAN消除器240是設於前述網路裝置，且能愈快收到該誤差訊號愈好。於一實作範例中，XPAN消除器240的步長（step size）（例如：LMS濾波器的步長）的設定值愈多種愈好，以因應多種干擾消除情形。

請參閱圖1與圖2。圖2所述之接收器的一實施例如圖6所示，包含下列電路：一第一電路610（例如：加/減法器），用來依據該接收訊號（RXD _{_RAW}）與該消除訊號之間的差異產生一輸入訊號（RXD _IN）；一切割器620，用來依據該輸入訊號產生一系列的準位值構成一輸出訊號（RXD _OUT）；以及一第二電路630（例如：加/減法器），用來依據該輸入訊號與該輸出訊號之間的差異輸出該誤差訊號至該XPAN消除器240。於一實作範例中，當該輸入訊號與該輸出訊號之間的差異愈小，該誤差訊號所指出的誤差就愈小。第一電路610、切割器620、與第二電路630的實作範例見於專利號US9252994B2之美國專利。

圖7顯示本發明之干擾消除器的另一實施例。相較於圖2之干擾消除器200，圖7之干擾消除器700進一步包含一計算與統計電路710，其中取樣率轉換器230之輸出至計算與統計電路710之間的路徑是選擇性的，視實施需求而定。計算與統計電路710耦接取樣率轉換器230與XPAN消除器240，用來讓該轉換訊號的能量變化趨勢與該XPAN傳送訊號的能量變化趨勢一致如圖8a所示，從而減輕XPAN消除器240的工作負擔。換言之，若該轉換訊號的能量變化趨勢與該XPAN傳送訊號的能量變化趨勢不一致如圖8b，這表示該轉換訊號的變化與該XPAN傳送訊號的變化不同步， XPAN消除器240須花更多的時間與計算量，來調整XPAN消除器240的係數，方能依據該轉換訊號產生合適的消除訊號以消除該XPAN傳送訊號中的干擾成分。

請參閱圖7。於一實作範例中，該傳送時脈與接收時脈之間的時脈差異由一主要差異與一偏差構成（例如：當該傳送時脈與接收時脈的頻率分別為200.02MHz與200MHz時，該主要差異相依於該二頻率之整數部分的差異（|200MHz-200MHz|=0），該偏壓相依於該二頻率之小數部分的差異（|0.02MHz-0MHz|=0.02MHz）），取樣率轉換器230用來於一運作模式下，依據該主要差異與該偏差處理該過取樣訊號，以產生該轉換訊號（例如：圖5），於該運作模式下該轉換訊號的頻率等於該接收時脈的頻率；取樣率轉換器230另用來於一校正模式下，選擇性地僅依據該主要差異處理該過取樣訊號，以產生該轉換訊號（例如：圖5修改成單純地輸出該過取樣訊號之奇數/偶數的輸出值作為該轉換訊號的輸出值），從而讓XAPN消除器240依據該轉換訊號所輸出的該消除訊號的能量變化趨勢近似該XAPN傳送訊號的能量變化趨勢，其中於該校正模式下該轉換訊號的頻率等於該接收時脈的頻率。於上述實作範例中，計算與統計電路710用來執行圖9的步驟：步驟S910：於該校正模式下，在該校正模式開始達一預定時間後，依據一第一時間間隔計算並記錄該消除訊號的強度，以取得M個紀錄，該M為大於二的整數。於該預定時間內，隨著XPAN消除器240依據前述誤差訊號不斷地調整XPAN消除器240的係數，該消除訊號的變化會收歛，這表示該消除訊號的能量變化趨勢已經近似該XPAN傳送訊號的能量變化趨勢。舉例而言，當該傳送時脈與接收時脈的頻率分別為200.02MHz與200MHz時，該XPAN傳送訊號的一萬零一個輸出值的時間長度應相當於該消除訊號的一萬個輸出值的時間長度；據此，計算與統計電路710可將五百個輸出值的時間長度作為該第一時間間隔，以計算並記錄該消除訊號的強度，並取得至少20個紀錄以完成取樣該消除訊號的至少一萬個輸出值對應該XPAN傳送訊號的一萬零一個輸出值，其中該20個紀錄會包含一最大值。值得注意的是，訊號強度的計算為本領域之通常知識，其細節在此省略。步驟S920：依據該M個紀錄得到該消除訊號的能量變化趨勢，並輸出該消除訊號的能量變化趨勢（PW _TREND）（或說計算與統計結果）給取樣率轉換器230，以使取樣率轉換器230於該運作模式啟始時，依據該消除訊號的能量變化趨勢產生該轉換訊號，使該轉換訊號的能量變化趨勢於該運作模式下趨近該消除訊號的能量變化趨勢（近似該XPAN傳送訊號的能量變化趨勢）。舉例而言，該傳送時脈與接收時脈的頻率分別為200.02MHz與200MHz，計算與統計電路710的20個紀錄所關聯的時間長度等於該消除訊號的能量變化趨勢的一個週期，取樣率轉換器230依計算與統計電路710的輸出得知該20個紀錄的第6個紀錄為一最大值，然後取樣率轉換器230於下一次該消除訊號的能量達到最高峰的預估時間點，依據該時脈差異之主要差異與偏差以及依據該最大值於該能量變化趨勢的週期中的位置（

），用該過取樣訊號執行內插以產生並輸出該轉換訊號的最大值（例如：圖5之第10000×0.3個輸出值Out(3000)），藉此讓該轉換訊號的能量變化趨勢與該XPAN傳送訊號的能量變化趨勢一致，從而增進XPAN消除器240的運作效能。

請參閱圖7。於另一實作範例中，計算與統計電路710用來於該運作模式下，執行圖10的步驟：步驟S1010：依據一第二時間間隔計算並記錄該轉換訊號的強度與該消除訊號的強度，以得知該轉換訊號的能量變化趨勢是否偏離該消除訊號的能量變化趨勢。該第二時間間隔等於或不等於前述第一時間間隔。上述訊號強度之計算與記錄可參見圖9之實施例的說明。步驟S1020：若該轉換訊號的能量變化趨勢偏離該消除訊號的能量變化趨勢，通知取樣率轉換器230，使取樣率轉換器230依據該消除訊號的能量變化趨勢調整該轉換訊號的生成，以使該轉換訊號的能量變化趨勢趨近該消除訊號的能量變化趨勢。上述轉換訊號之生成的調整可參見圖9之實施例的說明。

圖11顯示本發明之干擾消除方法的一實施例，是由一網路裝置（例如：前述網路裝置）來執行。該實施例能夠產生一消除訊號用來減少該網路裝置之接收器的接收訊號的跨埠異質近端串音（XPAN），包含下列步驟：步驟S1110：過取樣一XPAN傳送訊號，以產生一過取樣訊號，其中該XPAN傳送訊號源自於該網路裝置的一傳送器，該過取樣訊號的頻率高於該接收器之一接收時脈的頻率。本步驟可由圖2或圖7之過取樣電路210來執行。步驟S1120：計算該傳送器的一傳送時脈以及該接收器的該接收時脈之間的一時脈差異。本步驟可由圖2或圖7之時脈差異計算電路220來執行。步驟S1130：依據該時脈差異處理該過取樣訊號，以產生一轉換訊號，其中該轉換訊號的頻率低於該過取樣訊號的頻率，且該轉換訊號的頻率等於該接收時脈的頻率。本步驟可由圖2或圖7之取樣率轉換器230來執行。步驟S1140：使用一濾波器以依據該轉換訊號產生該消除訊號，並依據一誤差訊號決定該濾波器的至少一係數，其中該誤差訊號相依於該接收訊號的XPAN與該消除訊號之間的差異。該濾波器之一實施例為圖2或圖7之XPAN消除器240。

由於本領域具有通常知識者能夠參酌前揭裝置發明之揭露來瞭解本方法發明之實施細節與變化，亦即前述裝置發明之技術特徵均可合理應用於本方法發明中，因此，重複及冗餘之說明在此予以節略。

值得注意的是，在實施為可能的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施前述任一實施例中部分或全部技術特徵，或選擇性地實施前述複數個實施例中部分或全部技術特徵的組合，藉此增加本發明實施時的彈性。另值得注意的是，本案說明書的用語“A等於B”是基於工程觀點，可被解釋為A完全等於B或是A與B之間有一可忽略的誤差；另外，本案說明書的用語“A趨近B”可被解釋為A與B之間的差異小於一預設門檻。

綜上所述，本發明令消除訊號包含與接收訊號相仿的混波與相位偏移，以於傳送器與接收器之間的時序差較大時達成較佳的干擾消除表現；另外，本發明能追蹤於節能乙太網路之低功耗閒置模式的期間內，干擾訊號與消除訊號之間的關係的變化。

雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100:網路裝置 110:數位傳送電路 120:類比傳送電路 130:混合電路 140:類比接收電路 150:數位接收電路 160:干擾消除器 200:干擾消除器 210:過取樣電路 220:時脈差異計算電路 230:取樣率轉換器 240:XPAN消除器 TX _XPANXPAN傳送訊號 TX _{XPAN_UP}過取樣訊號 RX _CLK接收時脈 TX _CLK傳送時脈 CLK _DIFF時脈差異 SRC _OUT轉換訊號 XPAN _CANCEL消除訊號 S _ERROR誤差訊號 310:取樣選擇器 320:內插器 SEL:選擇結果 In(1)、In(2)、In(3)、In(4) 、In(5):過取樣訊號的輸出值 Out(1)、Out(2)、Out(3)、Out(4):轉換訊號的輸出值 T _IN1過取樣訊號的相鄰輸出值之間的間隔 In(1)、In(3)、In(5)、…、In(19996)、In(19998)、In(20002):過取樣訊號的輸出值 Out(1)、Out(2)、…、Out(9999)、Out(10000):轉換訊號的輸出值 T _IN2過取樣訊號的相鄰輸出值之間的間隔 610:第一電路 620:切割器 630:第二電路 RXD _{_RAW}接收訊號 RXD _IN輸入訊號 RXD _OUT輸出訊號 710:計算與統計電路 PW _TREND消除訊號的能量變化趨勢 S910~S920:步驟 S1010~S1020:步驟 S1110~S1140:步驟

［圖1］顯示包含本發明之干擾消除器的網路裝置的一實施例；［圖2］顯示本發明之干擾消除器的一實施例；［圖3］顯示圖2之取樣率轉換器的一實施例；［圖4］顯示圖3之過取樣訊號與轉換訊號之間的關係的一範例；［圖5］顯示圖3之過取樣訊號與轉換訊號之間的關係的另一範例；［圖6］顯示圖2所述之接收器的一實施例；［圖7］顯示本發明之干擾消除器的另一實施例；［圖8a］顯示圖7之轉換訊號與XPAN傳送訊號的能量變化趨勢的一範例；［圖8b］顯示圖7之轉換訊號與XPAN傳送訊號的能量變化趨勢的另一範例；［圖9］顯示圖7之計算與統計電路所執行的步驟的一實作範例；［圖10］顯示圖7之計算與統計電路所執行的步驟的另一實作範例；以及［圖11］顯示本發明之干擾消除方法的一實施例。

200:干擾消除器

210:過取樣電路

220:時脈差異計算電路

230:取樣率轉換器

240:XPAN消除器

TX_XPAN:XPAN傳送訊號

TX_{XPAN_UP}:過取樣訊號

RX_CLK:接收時脈

TX_CLK:傳送時脈

SRC_OUTPUT:轉換訊號

XPAN_CANCEL:消除訊號

S_ERROR:誤差訊號

Claims

一種干擾消除器，能夠產生一消除訊號用來減少一網路裝置之一接收器的一接收訊號的跨埠異質近端串音(cross port alien near-end crosstalk,XPAN)，該干擾消除器包含：一過取樣電路，用來過取樣一XPAN傳送訊號，以產生一過取樣訊號，其中該XPAN傳送訊號源自於該網路裝置的一傳送器，該過取樣訊號的頻率高於該接收器之一接收時脈的頻率；一時脈差異計算電路，用來計算該傳送器的一傳送時脈以及該接收器的該接收時脈之間的一時脈差異；一取樣率轉換器，用來依據該時脈差異處理該過取樣訊號，以產生一轉換訊號，其中該轉換訊號的頻率低於該過取樣訊號的頻率，且該轉換訊號的頻率等於該接收時脈的頻率；以及一XPAN消除器，用來依據該轉換訊號產生該消除訊號，該XPAN消除器另用來依據一誤差訊號決定該XPAN消除器的至少一係數，其中該誤差訊號相依於該接收訊號的XPAN與該消除訊號之間的差異，無論該傳送時脈與該接收時脈之間的關係為何，該過取樣訊號的頻率高於該傳送時脈的頻率，也高於該接收時脈的頻率。
如申請專利範圍第1項所述之干擾消除器，其中該過取樣電路採用零階保持或上升餘弦技術，以產生該過取樣訊號。
如申請專利範圍第1項所述之干擾消除器，其中該取樣率轉換器包含：一取樣選擇器，用來依據該時脈差異選擇該過取樣訊號的K個輸出值，該K為正整數；以及一內插器，用來依據該時脈差異以及該過取樣訊號執行內插，以產生該轉換訊號的K個輸出值對應該過取樣訊號的K個輸出值。
如申請專利範圍第1項所述之干擾消除器，其中該XPAN消除器是一最小均方(Least Mean Square,LMS)濾波器或一遞歸最小平方(Recursive Least Squares,RLS)濾波器。
如申請專利範圍第1項所述之干擾消除器，其中該接收器包含下列電路以提供該誤差訊號：一第一電路，用來依據該接收訊號與該消除訊號之間的差異產生一輸入訊號；一切割器，用來依據該輸入訊號產生一輸出訊號；以及一第二電路，用來依據該輸入訊號與該輸出訊號之間的差異輸出該誤差訊號至該XPAN消除器。
如申請專利範圍第1項所述之干擾消除器，進一步包含：一計算與統計電路，耦接該取樣率轉換器與該XPAN消除器，用來執行下列步驟：於一校正模式下，在該校正模式開始達一預定時間後，依據一第一時間間隔計算並記錄該消除訊號的強度，以取得M個紀錄，該M為大於二的整數；以及依據該M個紀錄得到該消除訊號的能量變化趨勢，並輸出該消除訊號的能量變化趨勢給該取樣率轉換器，以使該取樣率轉換器於一運作模式啟始時，依據該消除訊號的能量變化趨勢產生該轉換訊號，使該轉換訊號的能量變化趨勢於該運作模式下趨近該消除訊號的能量變化趨勢。
如申請專利範圍第6項所述之干擾消除器，其中該計算與統計電路另用來於該運作模式下，執行下列步驟：依據一第二時間間隔計算並記錄該轉換訊號的強度與該消除訊號的強度，以得知該轉換訊號的能量變化趨勢是否偏離該消除訊號的能量變化趨勢；以及若該轉換訊號的能量變化趨勢偏離該消除訊號的能量變化趨勢，通知該取樣率轉換器，使該取樣率轉換器依據該消除訊號的能量變化趨勢調整該轉換訊號的生成，以使該轉換訊號的能量變化趨勢趨近該消除訊號的能量變化趨勢。
如申請專利範圍第1項所述之干擾消除器，進一步包含：一計算與統計電路，耦接該取樣率轉換器與該XPAN消除器，用來執行下列步驟：依據一時間間隔計算並記錄該轉換訊號的強度與該消除訊號的強度，以得知該轉換訊號的能量變化趨勢是否偏離該消除訊號的能量變化趨勢；以及若該轉換訊號的能量變化趨勢偏離該消除訊號的能量變化趨勢，通知該取樣率轉換器，使該取樣率轉換器依據該消除訊號的能量變化趨勢調整該轉換訊號的生成，以使該轉換訊號的能量變化趨勢趨近該消除訊號的能量變化趨勢。
如申請專利範圍第1項所述之干擾消除器，其中當該接收器進入一節能乙太網路(Energy-Efficient Ethernet,EEE)之低功耗閒置模式後，該取樣率轉換器依據該時脈差異、該EEE模式之一靜止狀態(Quiet State)的時間長度、以及進入該靜止狀態前該轉換訊號與該過取樣訊號之間的關係，以於離開該靜止狀態時產生該轉換訊號。
一種干擾消除方法，是由一網路裝置來執行，該方法能夠產生一消除訊號用來減少該網路裝置之一接收器的一接收訊號的跨埠異質近端串音(cross port alien near-end crosstalk,XPAN)，該方法包含：過取樣一XPAN傳送訊號，以產生一過取樣訊號，其中該XPAN傳送訊號源自於該網路裝置的一傳送器，該過取樣訊號的頻率高於該接收器之一接收時脈的頻率；計算該傳送器的一傳送時脈以及該接收器的該接收時脈之間的一時脈差異；依據該時脈差異處理該過取樣訊號，以產生一轉換訊號，其中該轉換訊號的頻率低於該過取樣訊號的頻率，且該轉換訊號的頻率等於該接收時脈的頻率；以及使用一濾波器以依據該轉換訊號產生該消除訊號，並依據一誤差訊號決定該濾波器的至少一係數，其中該誤差訊號相依於該接收訊號的XPAN與該消除訊號之間的差異。