專利名稱：Eoc網(wǎng)絡(luò)中物理層芯片及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種EOC^thernet Over Coax，同軸電纜以太網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)中物理層芯片及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
EOC網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)局端設(shè)備通過同軸電纜與多個(gè)用戶端設(shè)備相連，其中的局端設(shè)備和用戶端設(shè)備都具有相同的物理層芯片。物理層芯片工作在半雙工狀態(tài)，有發(fā)送狀態(tài)、接收狀態(tài)，工作狀態(tài)由MAC芯片(MAC層是物理層的上一層)控制。請(qǐng)參閱圖1，現(xiàn)有的EOC網(wǎng)絡(luò)中物理層芯片包括模擬前端模塊(analogfront end)、調(diào)制器(Modultor)、上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊(Up Conversion &hterpolator)、幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊(Frame Detected & automatic gaincontrol)、下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊(Down Conversion & Interpolator)、均衡與噪聲抑制模塊(Equlizer & Noise Cancel)、解調(diào)器(Demodulator)。其中，模擬前端通過接口 IN、OUT與同軸電纜相連接，調(diào)制器通過接口 MAX_TX與MAC芯片相連接，解調(diào)器通過接口 MAC_RX與MAC芯片相連接。圖1所示的物理層芯片在發(fā)送狀態(tài)時(shí)，MAC層將MAC包通過MAC_TX接口發(fā)送給調(diào)制器。調(diào)制器將MAC包封裝在物理幀內(nèi)并進(jìn)行隨機(jī)化和信道編碼，信道編碼后的碼流生成基帶信號(hào)。上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊把基帶信號(hào)按照發(fā)送中心頻率上變頻，然后通過插值濾波器，生成采樣數(shù)據(jù)發(fā)送給模擬前端。模擬前端通過數(shù)模轉(zhuǎn)換、低通濾波，放大后由接口 OUT 向同軸電纜輸出。圖1所示的物理層芯片在接收狀態(tài)時(shí)，同軸電纜上的數(shù)據(jù)通過IN接口達(dá)到模擬前端。模擬前端通過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出采樣信號(hào)給幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊。幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊在輸入的數(shù)據(jù)中檢測(cè)出有用信號(hào)并自動(dòng)調(diào)節(jié)該有用信號(hào)的增益。 下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊恢復(fù)與輸入數(shù)據(jù)同步的符號(hào)速率，并按照該符號(hào)速率的倍數(shù)插值， 生成幾倍符號(hào)速率的采樣信號(hào)，將幾倍符號(hào)速率的采樣信號(hào)下變頻，生成基帶信號(hào)，基帶信號(hào)通過低通濾波器，降采樣成一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)。均衡與噪聲抑制模塊接著從一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)中去除回波和窄帶噪聲，輸出信號(hào)給解調(diào)器。解調(diào)器把均衡后的信號(hào)進(jìn)行星座圖判決，輸出判決碼流，然后進(jìn)行信道解碼，把解碼后的碼流去隨機(jī)化，去除物理幀封裝，組成MAC包通過MAC_RX接口輸出給MAC層。在EOC網(wǎng)絡(luò)施工和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)時(shí)，需要實(shí)時(shí)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的噪聲，以便對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造和優(yōu)化。而現(xiàn)有的EOC網(wǎng)絡(luò)的物理層芯片沒有網(wǎng)絡(luò)噪聲測(cè)量功能，因而無法根據(jù)噪聲功率譜來智能選取或改變中心頻率和符號(hào)速率，無法避開噪聲大的頻段?，F(xiàn)有的EOC網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)的雙向傳輸分為高頻方案(用850MHz以上的頻譜)和低頻方案(用O 65MHz的頻譜)，低頻方案又分為單載波方案和多載波方案。其中，高頻方案鏈路損耗大，覆蓋范圍小。多載波的低頻方案對(duì)模擬電路的線性度要求高，不利于芯片的集成和降低成本。單載波的低頻方案則具有高速、高可靠性、低成本的特點(diǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。
在單載波的低頻方案中，現(xiàn)有的EOC網(wǎng)絡(luò)的物理層芯片沒有很好的解決入侵噪聲的問題。入侵噪聲主要是多個(gè)窄帶噪聲的疊加，通常是由物理層芯片中的均衡與噪聲抑制模塊來加以抑制?，F(xiàn)有的均衡和噪聲抑制模塊請(qǐng)參閱圖2，包括前饋均衡器O^eed ForwardEqualization)、反饋均衡器(Feed Backward Equalizer)、錯(cuò)誤預(yù)測(cè)濾波器(Error I^redictor)、判決或訓(xùn)練數(shù)據(jù)模塊(data decision or train)。前饋均衡器的輸入是下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊的輸出信號(hào)，反饋均衡器的輸入是判決或訓(xùn)練數(shù)據(jù)模塊的輸出信號(hào) Data,前饋均衡器和反饋均衡器對(duì)各自的輸入信號(hào)進(jìn)行線性濾波后相加形成X_Filt信號(hào)。 Err信號(hào)是X_Filt信號(hào)減去判決或訓(xùn)練數(shù)據(jù)模塊的輸出Datajrr信號(hào)是錯(cuò)誤預(yù)測(cè)濾波器的輸入信號(hào)，錯(cuò)誤預(yù)測(cè)濾波器用過去的Err信號(hào)線性預(yù)測(cè)當(dāng)前的窄帶噪聲信號(hào)即Err_Pred 信號(hào)。X_Equ信號(hào)是X_Filt信號(hào)減去En^Pred信號(hào)，X_Equ信號(hào)是判決或訓(xùn)練數(shù)據(jù)模塊的輸入，判決或訓(xùn)練數(shù)據(jù)模塊對(duì)輸入信號(hào)按照星座圖進(jìn)行判決并輸出信號(hào)Data。發(fā)射機(jī)(局端設(shè)備或用戶端設(shè)備中的一個(gè))在發(fā)送用戶數(shù)據(jù)之前都要發(fā)送一段已知數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，接收機(jī)(局端設(shè)備或用戶端設(shè)備中的另一個(gè))在接收訓(xùn)練數(shù)據(jù)時(shí)就稱為訓(xùn)練數(shù)據(jù)狀態(tài)， 在接收用戶數(shù)據(jù)時(shí)稱為正常工作狀態(tài)。DD_Err信號(hào)是X_Equ信號(hào)減去判決或訓(xùn)練數(shù)據(jù)模塊的輸出Data，DD_Err信號(hào)是前饋均衡器、反饋均衡器和錯(cuò)誤預(yù)測(cè)濾波器系數(shù)自適應(yīng)更新的錯(cuò)誤信號(hào)，在圖中用斜線表示。前饋均衡器和反饋均衡器都是自適應(yīng)濾波器，都包括一組濾波器系數(shù)，這組系數(shù)都需要設(shè)定初始值，然后根據(jù)錯(cuò)誤信號(hào)DD_Err自適應(yīng)更新濾波器系數(shù)，最終收斂到一組最優(yōu)值。現(xiàn)有的均衡器與噪聲抑制模塊由于沒有計(jì)算濾波器系數(shù)的初始值，只是通過訓(xùn)練數(shù)據(jù)來訓(xùn)練或者盲訓(xùn)練，所以濾波器系數(shù)收斂速度慢，很難在實(shí)際中使用，因此無法對(duì)入侵噪聲進(jìn)行有效處理，使得EOC網(wǎng)絡(luò)的通訊質(zhì)量很容易受到入侵噪聲的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片，其具有實(shí)時(shí)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)噪聲的功能，并可有效抑制入侵噪聲。為此，本發(fā)明還要提供所述物理層芯片的實(shí)現(xiàn)方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片包括調(diào)制器、上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊、幀檢測(cè)及自動(dòng)增益控制模塊、下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊、解調(diào)器；還包括功率譜模塊、頻率掃描模塊、均衡與噪聲抑制模塊；所述功率譜模塊接收幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)， 并計(jì)算該信號(hào)的功率譜；所述頻率掃描模塊接收下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出的一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)， 頻率掃描模塊向上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出中心頻率和符號(hào)速率，向下變頻轉(zhuǎn)換和插值模塊輸出中心頻率和符號(hào)速率；所述均衡與噪聲抑制模塊接收下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出的一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)中的回波和窄帶噪聲進(jìn)行抑制，然后輸出均衡后的信號(hào)給解調(diào)器。上述EOC網(wǎng)絡(luò)中物理層芯片的實(shí)現(xiàn)方法包括功率譜模塊計(jì)算功率譜的方法、頻率掃描模塊選取中心頻率和符號(hào)速率的方法、均衡與噪聲抑制模塊計(jì)算前饋均衡器和反饋均衡器的初始化濾波器系數(shù)的方法。所述所述功率譜模塊計(jì)算功率譜的方法為下變頻模塊將幀檢測(cè)和自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)的估計(jì)頻譜的頻點(diǎn)下變頻為零；下變頻信號(hào)依次經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)低通濾波器和降采樣模塊，每個(gè)低通濾波器和降采樣模塊都對(duì)信號(hào)濾除高頻分量和降采樣一定倍數(shù)；最后信號(hào)通過信號(hào)功率模塊，信號(hào)功率模塊計(jì)算所述估計(jì)頻譜的頻點(diǎn)的功率。所述頻率掃描模塊選取中心頻率和符號(hào)速率的方法為所述頻率掃描模塊包括指示寄存器、閾值寄存器和中心頻率和符號(hào)速率寄存器；所述指示寄存器用來標(biāo)識(shí)局端設(shè)備或用戶端設(shè)備；所述閾值寄存器中具有判決閾值；所述中心頻率和符號(hào)速率寄存器中具有多組中心頻率和符號(hào)速率的組合；當(dāng)指示寄存器標(biāo)識(shí)為用戶端設(shè)備時(shí)，該用戶端設(shè)備上的頻率掃描模塊選取所述中心頻率和符號(hào)速率寄存器中的第一組中心頻率和符號(hào)速率，并以此計(jì)算接收的信號(hào)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)的相關(guān)值；當(dāng)該相關(guān)值的絕對(duì)值大于閾值寄存器中的閾值， 則表示該組中心頻率和符號(hào)速率就是局端設(shè)備采用的中心頻率和符號(hào)速率，用戶端設(shè)備以此與局端設(shè)備進(jìn)行通信；否則該用戶端設(shè)備選擇所述中心頻率和符號(hào)速率寄存器中的下一組中心頻率和符號(hào)速率繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)值計(jì)算、閾值比較直至找到局端設(shè)備采用的中心頻率和符號(hào)速率。所述均衡與噪聲抑制模塊計(jì)算前饋均衡器和反饋均衡器的初始化濾波器系數(shù)的方法為在發(fā)送訓(xùn)練數(shù)據(jù)狀態(tài)，信道估計(jì)模塊用接收的信號(hào)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)來計(jì)算信道的沖擊響應(yīng)；根據(jù)信道的沖擊響應(yīng)，系數(shù)初始化模塊計(jì)算前饋和反饋均衡器的濾波器系數(shù)的初始值。本發(fā)明EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片及其實(shí)現(xiàn)方法，通過功率譜模塊可以實(shí)時(shí)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)噪聲；通過頻率掃描模塊在局端設(shè)備上可以選取或改變中心頻率和符號(hào)速率，在用戶端設(shè)備上可以跟隨局端設(shè)備的中心頻率和符號(hào)速率；通過改進(jìn)后的均衡與噪聲抑制模塊可以抑制入侵噪聲。以上三方面綜合應(yīng)用即可自動(dòng)避開噪聲較大的頻段進(jìn)行通訊。


圖1是現(xiàn)有的EOC網(wǎng)絡(luò)中物理層芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的均衡與噪聲抑制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明EOC網(wǎng)絡(luò)中物理層芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明所述功率譜模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明所述頻率掃描模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明所述均衡與噪聲抑制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片包括模擬前端、調(diào)制器、上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊、幀檢測(cè)及自動(dòng)增益控制模塊、功率譜(Power Spectrum)模塊、下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊、頻率掃描(Frequency Sweep)模塊、均衡與噪聲抑制模塊、解調(diào)器。所述模擬前端是所述物理層芯片與同軸電纜的數(shù)據(jù)接口，一方面將上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊發(fā)來的采樣信號(hào)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換、低通濾波、放大后通過OUT接口發(fā)送到同軸電纜，另一方面通過IN接口從同軸電纜接收數(shù)據(jù)并經(jīng)過放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出采樣信號(hào)發(fā)送給幀檢測(cè)及增益控制模塊。所述調(diào)制器通過MAC_TX接口從MAC層接收MAC包，將MAC包封裝在物理幀內(nèi)并進(jìn)行隨機(jī)化和信道編碼后生成基帶信號(hào)，將基帶信號(hào)發(fā)送給上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊。所述上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊將基帶信號(hào)按照發(fā)送中心頻率上變頻，然后通過插值濾波器，生成采樣數(shù)據(jù)發(fā)送給模擬前端。所述幀檢測(cè)及自動(dòng)增益控制模塊接收模擬前端發(fā)來的采樣信號(hào)，從中檢測(cè)出有用信號(hào)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)該有用信號(hào)的增益，調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)發(fā)送給功率譜模塊和下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊。所述有用信號(hào)或者是發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)，或者是需要計(jì)算功率譜的信號(hào)。 例如需要計(jì)算噪聲的功率譜時(shí)，則有用信號(hào)為噪聲。所述功率譜模塊接收幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)， 并計(jì)算該信號(hào)的功率譜，計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在物理層芯片的寄存器中，MAC層可以讀取該寄存器。
所述下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊接收幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)，恢復(fù)與輸入數(shù)據(jù)同步的符號(hào)速率(例如，發(fā)射機(jī)一秒鐘發(fā)射100萬個(gè)符號(hào)，接收機(jī)一秒鐘也只能輸出100萬個(gè)符號(hào)，否則通訊就出錯(cuò))，并按照該符號(hào)速率的倍數(shù)插值， 生成幾倍符號(hào)速率的中頻信號(hào)，并將幾倍符號(hào)速率的中頻信號(hào)下變頻生成幾倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)，幾倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)通過低通濾波器，降采樣成一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)。 該一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)發(fā)送給均衡及噪聲抑制模塊。所述頻率掃描模塊的輸入信號(hào)是下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出的一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)，頻率掃描模塊向上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出中心頻率和符號(hào)速率，向下變頻轉(zhuǎn)換和插值模塊輸出中心頻率和符號(hào)速率，輸出的中心頻率和符號(hào)速率記錄在物理層芯片寄存器中。所述均衡與噪聲抑制模塊對(duì)一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)中的回波和窄帶噪聲進(jìn)行抑制，然后輸出均衡后的信號(hào)給解調(diào)器。所述解調(diào)器對(duì)均衡后的信號(hào)進(jìn)行星座圖判決、信道解碼、去隨機(jī)化、去除物理幀封裝，恢復(fù)出MAC包后通過MAC_RX接口輸出給MAC層。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明所述功率譜模塊包括順序相連的下變頻(DownConversion)模塊、一個(gè)或多個(gè)低通濾波器和降采樣(Low-Pass Filter & DownSampler)模塊、信號(hào)功率 (Signal Power)模塊。其中下變頻模塊把幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移(下變頻)。低通濾波器和降采樣模塊對(duì)下變頻后的信號(hào)進(jìn)行一次或多次低通濾波，同時(shí)對(duì)信號(hào)降采樣。信號(hào)功率模塊計(jì)算降采樣信號(hào)的功率。請(qǐng)參閱圖5，本發(fā)明所述頻率掃描模塊包括指示寄存器、閾值寄存器和一組中心頻率和符號(hào)速率的寄存器。所有寄存器中都有預(yù)存的缺省值，MAC層芯片也可以對(duì)其寫入編程。所述指示寄存器用來標(biāo)識(shí)局端設(shè)備或用戶端設(shè)備。所述閾值寄存器預(yù)存有判決閾值。 所述中心頻率和符號(hào)速率的寄存器中預(yù)存有多種中心頻率和符號(hào)速率的組合。所述頻率掃描模塊進(jìn)一步包括順序相連的相關(guān)(Correlation)模塊、絕對(duì)值(ABQ模塊、閾值比較 (Threshold Compare)模塊。發(fā)射機(jī)在發(fā)送用戶數(shù)據(jù)之前都要發(fā)送一段已知數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，接收機(jī)用訓(xùn)練數(shù)據(jù)做符號(hào)同步，訓(xùn)練均衡器的濾波器系數(shù)等。所述下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊利用假定的中心頻率和符號(hào)速率計(jì)算一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)(上變頻和插值模塊需要知道中心頻率和符號(hào)速率才能工作，如果不知道就假定一組，然后通過頻率掃描模塊計(jì)算來判斷這個(gè)假定是否正確)，輸出的數(shù)據(jù)可以分為兩類訓(xùn)練數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)。在發(fā)送訓(xùn)練數(shù)據(jù)狀態(tài)，相關(guān)模塊計(jì)算接收的信號(hào)和已知訓(xùn)練數(shù)據(jù)的相關(guān)值并發(fā)送給絕對(duì)值模塊。 絕對(duì)值模塊計(jì)算相關(guān)值的絕對(duì)值并發(fā)送給閾值比較模塊。閾值比較模塊比較相關(guān)值的絕對(duì)值和預(yù)存的閾值的大小，如果相關(guān)值的絕對(duì)值大于閾值，那么假定的中心頻率和符號(hào)速率和局端設(shè)備發(fā)射的中心頻率和符號(hào)速率是一致的，否則就用下一組中心頻率和符號(hào)速率進(jìn)行檢測(cè)。請(qǐng)參閱圖6，本發(fā)明所述均衡與噪聲抑制模塊進(jìn)一步包括前饋均衡器、反饋均衡器、錯(cuò)誤預(yù)測(cè)濾波器、判決或訓(xùn)練數(shù)據(jù)模塊、信道估計(jì)模塊(CharmelEstimation)、系數(shù)初始化模塊(Coefficient hit)。下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出兩類數(shù)據(jù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)。 在訓(xùn)練數(shù)據(jù)狀態(tài)下，下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出的一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)除了發(fā)送到前饋均衡器之外，還發(fā)送給信道估計(jì)模塊。信道估計(jì)模塊根據(jù)來自下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊的輸入和已知的訓(xùn)練數(shù)據(jù)估計(jì)信道的沖擊響應(yīng)并發(fā)送給系數(shù)初始化模塊。系數(shù)初始化模塊利用信道的沖擊響應(yīng)計(jì)算前饋均衡器和反饋均衡器的初始化濾波器系數(shù)并分別發(fā)送給前饋均衡器和反饋均衡器。前饋均衡器和反饋均衡器采用系數(shù)初始化模塊的輸出初始化濾波器系數(shù)。前饋均衡器和反饋均衡器都是自適應(yīng)濾波器，都包括一組濾波器系數(shù)，這組系數(shù)都需要設(shè)定初始值，然后根據(jù)錯(cuò)誤信號(hào)自適應(yīng)更新濾波器系數(shù)，最終收斂到一組最優(yōu)值。濾波器系數(shù)的初值對(duì)濾波器的收斂速度影響很大，本發(fā)明通過估計(jì)信道響應(yīng)，計(jì)算濾波器系數(shù)的初值，從而加快濾波器系數(shù)的收斂速度。在用戶數(shù)據(jù)狀態(tài)下，信道估計(jì)模塊、系數(shù)初始化模塊不做任何操作。上述EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片的實(shí)現(xiàn)方法包括所述功率譜模塊估計(jì)(即計(jì)算)信號(hào)或噪聲的功率譜的方法、所述頻率掃描模塊選取或改變中心頻率和符號(hào)速率的方法、所述均衡與噪聲抑制模塊計(jì)算前饋均衡器和反饋均衡器的初始化濾波器系數(shù)的方法。這些是在現(xiàn)有物理層芯片的實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上新增加的。請(qǐng)參閱圖4，所述所述功率譜模塊估計(jì)信號(hào)或噪聲的功率譜的方法為所述功率譜模塊包括中心頻率寄存器，MAC層芯片可以對(duì)其寫入編程。下變頻模塊將幀檢測(cè)和自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)下變頻，把中心頻率寄存器指定的頻點(diǎn)下變頻為零。下變頻信號(hào)依次經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)低通濾波器和降采樣模塊，每個(gè)低通濾波器和降采樣模塊都對(duì)信號(hào)濾除高頻分量和降采樣一定倍數(shù)。最后信號(hào)通過信號(hào)功率模塊，信號(hào)功率模塊計(jì)算所述估計(jì)頻譜的頻點(diǎn)的功率。功率譜是一組功率，即信號(hào)在各個(gè)頻點(diǎn)的一組功率值。請(qǐng)參閱圖5，所述頻率掃描模塊選取或改變中心頻率和符號(hào)速率的方法為當(dāng)指示寄存器標(biāo)識(shí)為用戶端設(shè)備時(shí)，該用戶端設(shè)備上的頻率掃描模塊選取第一組中心頻率和符號(hào)速率，并以此計(jì)算接收的用戶數(shù)據(jù)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)的相關(guān)值(發(fā)射機(jī)在發(fā)送用戶數(shù)據(jù)之前， 都會(huì)發(fā)送一段已知的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù))。當(dāng)該相關(guān)值的絕對(duì)值大于閾值寄存器中的閾值， 則表示該組中心頻率和符號(hào)速率就是局端設(shè)備采用的中心頻率和符號(hào)速率，用戶端設(shè)備以此與局端設(shè)備進(jìn)行通信。否則該用戶端設(shè)備選擇下一組中心頻率和符號(hào)速率繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)值計(jì)算、閾值比較直至找到局端設(shè)備采用的中心頻率和符號(hào)速率。
請(qǐng)參閱圖6，所述均衡與噪聲抑制模塊計(jì)算前饋均衡器和反饋均衡器的初始化濾波器系數(shù)的方法為發(fā)射機(jī)發(fā)送信號(hào)包括已知的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)，在發(fā)送訓(xùn)練數(shù)據(jù)狀態(tài)，信道估計(jì)模塊用接收的信號(hào)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)來計(jì)算信道的沖擊響應(yīng)。根據(jù)信道的沖擊響應(yīng)， 系數(shù)初始化模塊計(jì)算前饋和反饋均衡器的濾波器系數(shù)的初始值，前饋和反饋均衡器用這組初始值初始化濾波器系數(shù)。計(jì)算信道的沖擊響應(yīng)的方法、以及從信道的沖擊響應(yīng)計(jì)算前饋和反饋均衡器的濾波器系數(shù)的方法均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。綜上所述，本發(fā)明EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片在現(xiàn)有物理層芯片的基礎(chǔ)上對(duì)均衡與噪聲抑制模塊進(jìn)行了改變，同時(shí)增加了功率譜模塊和頻率掃描模塊。所述功率譜模塊可以計(jì)算噪聲的功率譜。所述頻率掃描模塊在局端設(shè)備上可以選取或改變中心頻率和符號(hào)速率，在用戶端設(shè)備上可以跟隨局端設(shè)備的中心頻率和符號(hào)速率。所述均衡與噪聲抑制模塊可以抑制入侵噪聲。以上三個(gè)模塊綜合運(yùn)用，使得本發(fā)明所述物理層芯片及其實(shí)現(xiàn)方法可以自動(dòng)避開噪聲較大的頻段進(jìn)行通訊。
權(quán)利要求
1.一種EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片，包括調(diào)制器、上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊、幀檢測(cè)及自動(dòng)增益控制模塊、下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊、解調(diào)器；其特征是，所述物理層芯片還包括功率譜模塊、頻率掃描模塊、均衡與噪聲抑制模塊；所述功率譜模塊接收幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)，并計(jì)算該信號(hào)的功率譜；所述頻率掃描模塊接收下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出的一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)，頻率掃描模塊向上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出中心頻率和符號(hào)速率，向下變頻轉(zhuǎn)換和插值模塊輸出中心頻率和符號(hào)速率；所述均衡與噪聲抑制模塊接收下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出的一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)中的回波和窄帶噪聲進(jìn)行抑制，然后輸出均衡后的信號(hào)給解調(diào)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片，其特征是，所述功率譜模塊包括順序相連的下變頻模塊、一個(gè)或多個(gè)低通濾波器和降采樣模塊、信號(hào)功率模塊；所述下變頻模塊把幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)進(jìn)行下變頻；每個(gè)低通濾波器和降采樣模塊都對(duì)下變頻后的信號(hào)進(jìn)行一次或多次低通濾波，同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行降采樣；所述信號(hào)功率模塊計(jì)算降采樣信號(hào)的功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片，其特征是，所述頻率掃描模塊包括順序相連的相關(guān)模塊、絕對(duì)值模塊、閾值比較模塊；在發(fā)送訓(xùn)練數(shù)據(jù)狀態(tài)，所述相關(guān)模塊計(jì)算接收的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和已知訓(xùn)練數(shù)據(jù)的相關(guān)值；所述絕對(duì)值模塊計(jì)算相關(guān)值的絕對(duì)值；所述閾值比較模塊比較相關(guān)值的絕對(duì)值和預(yù)存的閾值的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片，其特征是，所述均衡與噪聲抑制模塊包括前饋均衡器、反饋均衡器、錯(cuò)誤預(yù)測(cè)濾波器、信道估計(jì)模塊、系數(shù)初始化模塊；在發(fā)送訓(xùn)練數(shù)據(jù)狀態(tài)下，所述下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出的一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)除了發(fā)送到前饋均衡器之外，還發(fā)送給信道估計(jì)模塊；所述信道估計(jì)模塊根據(jù)來自下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊的輸入估計(jì)信道的沖擊響應(yīng)； 所述系數(shù)初始化模塊利用信道的沖擊響應(yīng)計(jì)算前饋均衡器和反饋均衡器的初始化濾波器系數(shù)。
5.如權(quán)利要求2所述的EOC網(wǎng)絡(luò)中物理層芯片的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述方法包括功率譜模塊計(jì)算功率譜的方法，具體步驟為下變頻模塊將幀檢測(cè)和自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的信號(hào)的估計(jì)頻譜的頻點(diǎn)下變頻為零；下變頻信號(hào)依次經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)低通濾波器和降采樣模塊，每個(gè)低通濾波器和降采樣模塊都對(duì)信號(hào)濾除高頻分量和降采樣一定倍數(shù)；最后信號(hào)通過信號(hào)功率模塊，信號(hào)功率模塊計(jì)算所述估計(jì)頻譜的頻點(diǎn)的功率。
6.如權(quán)利要求3所述的EOC網(wǎng)絡(luò)中物理層芯片的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述方法包括所述頻率掃描模塊選取中心頻率和符號(hào)速率的方法，具體步驟為所述頻率掃描模塊包括指示寄存器、閾值寄存器和中心頻率和符號(hào)速率寄存器；所述指示寄存器用來標(biāo)識(shí)局端設(shè)備或用戶端設(shè)備；所述閾值寄存器中具有判決閾值；所述中心頻率和符號(hào)速率寄存器中具有多組中心頻率和符號(hào)速率的組合；當(dāng)指示寄存器標(biāo)識(shí)為用戶端設(shè)備時(shí)，該用戶端設(shè)備上的頻率掃描模塊選取所述中心頻率和符號(hào)速率寄存器中的第一組中心頻率和符號(hào)速率，并以此計(jì)算接收的信號(hào)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)的相關(guān)值；當(dāng)該相關(guān)值的絕對(duì)值大于閾值寄存器中的閾值，則表示該組中心頻率和符號(hào)速率就是局端設(shè)備采用的中心頻率和符號(hào)速率，用戶端設(shè)備以此與局端設(shè)備進(jìn)行通信；否則該用戶端設(shè)備選擇所述中心頻率和符號(hào)速率寄存器中的下一組中心頻率和符號(hào)速率繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)值計(jì)算、閾值比較直至找到局端設(shè)備采用的中心頻率和符號(hào)速率。
7.如權(quán)利要求4所述的EOC網(wǎng)絡(luò)中物理層芯片的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是，所述方法包括均衡與噪聲抑制模塊計(jì)算前饋均衡器和反饋均衡器的初始化濾波器系數(shù)的方法，具體步驟為在發(fā)送訓(xùn)練數(shù)據(jù)狀態(tài)，信道估計(jì)模塊用接收的信號(hào)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)來計(jì)算信道的沖擊響應(yīng)；根據(jù)信道的沖擊響應(yīng)，系數(shù)初始化模塊計(jì)算前饋和反饋均衡器的濾波器系數(shù)的初始值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種EOC網(wǎng)絡(luò)中的物理層芯片，其中功率譜模塊接收幀檢測(cè)與自動(dòng)增益控制模塊輸出的調(diào)節(jié)增益后的有用信號(hào)，并計(jì)算該信號(hào)的功率譜；頻率掃描模塊接收下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出的一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)，頻率掃描模塊向上變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出中心頻率和符號(hào)速率，向下變頻轉(zhuǎn)換和插值模塊輸出中心頻率和符號(hào)速率；均衡與噪聲抑制模塊接收下變頻轉(zhuǎn)換及插值模塊輸出的一倍符號(hào)速率的基帶信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)中的回波和窄帶噪聲進(jìn)行抑制，然后輸出均衡后的信號(hào)給解調(diào)器。本發(fā)明還公開了所述芯片的實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明具有實(shí)時(shí)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)噪聲的功能，并可有效抑制入侵噪聲。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102299873SQ201010208658
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
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