201203931 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 更 [0001] 本發明係有關一種電腦網路’特別是關於一種具錯講 正能力之快速乙太網路（fast Ethernet)接收卷 【先前技術] 基 [0002] 乙太網路（Ethernet)為一種基於封包的電腦網路 遍用以建構區域網路。快速乙太網路（fast p+u ’ tthernet )或稱為100BASE-TX的額定資料傳送速率每秒可達^ 百萬位元。 [0003] ’當操 快速乙太網路或100BASE-TX規範於ΙΦΕΕ 8〇2 作於段長為100公尺的類別5 (CAT5)之非屏蔽雙绞線 unshielded twisted-pair, UTP)，其符號速率 symbol rate)可達125百萬赫茲（Hz)。根據規^ 快速乙太網路不需額外順向錯誤控制碼（ECC )，即了 到小於1(Γ9的位元錯誤率（BER)。然而，因為線路老μ 、多段連接、段長大於規範長度、纜線類別小於 非理想參數’例如信號抖考（jitter)、回波損耗（一 return loss)或上升/下降時間，使得實際的快迷乙太 網路經常無法達到規範的位元錯誤率（Ber)。 [0004]鑑於傳統快速乙太網路接收器經常無法提供規範的致义 ，因此亟需提出一種新穎的快速乙太網路接收器，使其 具有更正錯誤的能力但又不需額外使用順向錯誤控制蝎 (ECC )。 … [0005] 099121631 【發明内容】 鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提供一種區域 表單編號A0101 第4頁/共33頁 0992038087-0 201203931 網路，其内接收器（inner receiver)可更正一位元錯 誤，其外接收器（outer receiver)可更正二位元錯誤 〇 [0006] 根據本發明實施例，揭露一種具錯誤更正能力之接收器 。本發明之接收器包含一信號處理器，根據接收器之輸 入信號以產生等化信號；一軟性切片器，根據等化信號 以產生量化資料及相應軟性資料；一具錯誤復原之解碼 器可根據量化資料以產生解碼量化資料，且根據軟性資 料以產生軟性序列，其中該具錯誤復原之解碼器可更正 量化資料的一位元；一去混亂器，用以根據解碼之量化 資料及軟性序列，產生去混亂資料位元；一具碼更正之 序列至並列（S/P)轉換器，根據去混亂資料位元以產生 並列資料，其中該具碼更正之S/P轉換器可更正去混亂資 料位元的二位元；以及一碼群組對準有限狀態機，可偵 測並列資料的碼邊界及封包邊界，以產生碼資料。 【實施方式】 〇 _7] 第一圖顯示本發明實施例之快速乙太網路接收器1 00的方 塊圖。快速乙太網路的規範細節可參考IEEE 802. 3，特 別是20 00年版本的IEEE 802. 3條款（Clause) 24。雖 然本實施例以100BASE-TX或快速乙太網路作為例示，然 而也適用於其他區域網路，例如十億位元（gigabit)乙 太網路。再者，以下所述實施例之實施可使用硬體、軟 體、韌體、數位信號處理器、特殊應用積體電路或其組 合。 [0008] 接收器100可分為二部分：内接收器及外接收器。内接收 099121631 表單編號A0101 第5頁/共33頁 0992038087-0 201203931 器包含媒體相關介面（MDI )接收（RX)信號處理器110 、軟性切片器（soft si icer) 120、具錯誤復原之多階 傳送-3 (MLT3)解碼器130。外接收器包含去混亂器（ de-scrambler) 140、具碼更正之序列至並列（S/P) 轉換器150、五位元（5B)碼群組對準有限狀態機（ code group alignment finite state machine) 160、五位元至四位元（5B/4B)解碼器170及媒體無關 介面（MII ) 180。 [0009] [0010] MDI RX信號處理器11〇於MDI介面處接收差分信號 MDI_RX_P&MD I一RX—N。〇I Μ信號處理器11 〇可以是 一數位信號處理器（DSP)，但不限於此。第二圖顯示 MDI RX信號處理器11〇的細部方塊圖。其中，差分信號 MDI一RX一Ρ及MDI_RX一Ν藉由自動增益控制器（AGC) 1100 而放大。自動增益控制器（AGC) 1100的輸出受到通道等 化器（EQ) 1102的等化，以產生等化信號RX_MDI。自動 增益控制器（AGC) 11〇〇的輸出還受到符號時序復原（ 8丁1〇單元1104的處理，以得到復原時脈1^—(；：1^。基準 線漫遊補償器（baseline wander compensator, BLWC) 1106係根據等化信號!^_〇1及來自軟性切片器 120的MLT3資料RX—MLT3，以更正基準線漫遊。 第三圖顯不本發明一實施例之軟性切片器丨2〇的細部方塊 圖。在本實施例中，軟性切片器12〇包含三階量化器12〇〇 及多階（或Μ階）量化器1202。三階量化器丨2〇〇可將等 化信號RX—MDI映射至+ 1、0和—丨三階的其中之一以產 生三階量化資料或MLT3資料rx_MLT3。其中，每一等化 099121631 表單編號A0101 第6頁/共33頁 0992038087-0 201203931 信號RX—MDI係由RX一MLT3的二位元來表示。另一方面，Μ 階量化器1202可將等化信號RX—MDI映射至多階的其十之 一，因而產生軟性資料RX一SO。其中，較靠近+ 1、〇中央 或者0、-1中央的等化信號RX-MDI被映射至較小的量化 資料或軟性資料RX—SO，表示該信號具較低可靠度。相反 的’較靠近+ 1、0或-1的等化信號RX—MDI則被映射至較 大的量化資料或軟性資料RX_S〇，表示該信號具較高可靠 度。每一等化信號RX一MDI係由RX_S0的m ( = l〇g (M)) 2 位元來表示。 Ο [0011] 第四A圖顯示本發明^實施例中具錯誤復原之MLT3解碼器 130的細部方塊圖。MLT3解碼器13〇除了包含虬·^解碼單 元1 302，還包含n-i個串聯之第一正反器（ff) 13Q4， 用以儲存MLT3資料RX_MLT3之序列；且包含11-1個串聯之 第二正反器（FF) 1 306 ’用以儲存軟往資料rx_s〇之序 列。MLT3解碼單元13〇2輸出解碼之MLT3肯料RX_NRZI， 而串聯之第二正反器（FF) 1306則輪出軟性序列RX_S1 ❹ 。第四B圖顯示簡化之MLT3解碼器130，其中設定n=2且 ra = 3，其中m=l〇g(M)，M為Μ階量化器1202 (第三圖）的 總階數。MLT3解碼器130更包含無效MLT3轉換更正器（ invalid-MLT3-transition corrector) 1300，用以 更正MLT3資料RX_MLT3的一個位元。 [0012] 無效MLT3轉換更正器130 0根據MLT3資料RX_MLT3之序列 及軟性資料RX_S〇之序列，主要執行以下二步驟以更正錯 誤：（1)於步驟131中偵測含有無效MLT3轉換的錯誤事 件’及（2)於步驟132中決定錯誤位置，如第五圖所示 099121631 表單編號A0101 第7頁/共33頁 0992038087-0 201203931 。來自發送器的MLT3編碼器（未顯示於圖式）之有效 MLT3會循環於” 0” 、” +Γ 、” 〇” 、” -Γ 。對於第 四B圖之無效MLT3轉換更正器1 300，其會尋找以下的事 件：以” +Γ或” -Γ開頭的二相鄰MLT3資料RX_MLT3 ，其和為0。換句話說，步驟131係偵測序列{ + 1 -1}或 {-1 +1}為錯誤事件。當偵測到錯誤事件後，其中一個 MLT3資料RX_MLT3即被更正。在本實施例中，具最小軟 性資料RX_S0的MLT3資料RX_MLT3被視為錯誤位元。 [0013] 對於第四A圖之MLT3解碼器130，其無效MLT3轉換更正器 1 300會尋找以下的事件：多猶麵T3資料®X_MLT3，其累 加和為+ 2或-2。換句話說，步驟，131係偵測序列{ + 1 0 ···0 +1}或{-1 0…0 +1}為錯誤事件。在偵測到錯誤之 前，具累加和為0的序列則予以忽略。當禎測到錯誤事件 後’MLT3資料RX_MLT3之二個” +Γ或，，-Γ的其中之 一即被更正。在本實施例中，具最小軟性資料RX_S0的 MLT3資料RX_MLT3被視為錯誤血;^。 [0014] 去混亂器14 0針對隐Τ 3解碼器130所輸出的解碼MLT3資料 RX_NRZI進行去混亂> (de-scramble)，因而產生去混 亂資料位元RX一 1B。第六圖顯示去混亂器14〇的細部方塊 圖。其中，鎖定擷取單元1 400根據解碼MLT3資料 RX_NRZI以產生一種子（seed)。種子受到線性迴授移 位暫存器（linear feedback shift register，LF-SR) 1402的運算。接著，解碼MLT3資料RX_NRZI和線性 迴授移位暫存器（LFSR) 1402的輸出饋至互斥或邏輯閘 1404 ’以產生去混亂資料位元rxj b。於此同時，軟性 099121631 表單編號A0101 第8頁/共33頁 0992038087-0 201203931 [0015] Ο [0016] Ο [0017] 099121631 序列RX一S1未經去混亂器ΐ4〇的運算而直接輪出成為軟性 序列RX_S2。 5B碼群組對準有限狀態機16〇主要執行以下二功能：偵測 五位元邊界及偵測封包邊界。第七圖例示一封包，其依 序包含有I碼、J碼、K碼、封包資料主體、τ碼及R碼，每 一個碼包含五位元。五位元邊界可根據I碼及j碼來偵測 。封包邊界則可根據其他碼來偵測。藉此，5B碼群組街 準有限狀態機160產生五位元資料RX—5B。此外，5B碼群 組對準有限狀態機160還提供狀態RX_FSM及指示器 RX一IND給S/P轉換器150及媒體無關介面（MII) 180。 第八圖顯示本發明實施例中具碼更正之S/P轉換器15〇的 細部方塊圖。S/P轉換器150包含多個（例如20個）串聯 之第一正反器（FF) 1502，用以儲存去混亂資料位元 RX_1B之序列，且包含多個（例如15個）串聯之第二正反 器（FF) 1504，用以儲存轉性序列RX_S2。串聯之第— 正反器（FF) 1502輪出並列資料RX_15B。S/P轉換器 150還包含錯誤碼群組更正器X corrupted-cDde-gf〇Up corrector) 1500，用以更正去混亂資料位元rx ΐβ的 二位元。 第九圖顯示毀壞碼群組更正器1500於更正毁壞碼群組的 流程圖。在本實施例中’毀壞碼群組更正器15〇〇根據5Β 碼群組對準有限狀態機160的狀態，特別是指示器 RX_IND及狀態RX—FSM，以執行錯誤更正。一開始，於步 驟151，決定指示器RX-IND是否為邏輯真（true)。、羅 輯真的指示器RX—IND表示5B碼群組對準有限狀態機丨⑽ 表單編號A0101 第9頁/共33頁 0992038087-0 201203931 [0018] [0019] [0020] 099121631 的目前狀態在五位元邊界。若為真，則進入步驟152。於 步驟152 ’決定5B碼群組對準有限狀態機16〇是否處於閒 置（IDLE)狀態，亦即，相應於封包（第七圖）的開始 。如果為閒置’則進入步驟15 3。 於步驟153，谓測相應於並列資料κχ」5β的前二個五位 元資料，亦即I2[U:5]，是否有異常。於正常情形下， 刖一個五位兀資料12[14:5]應該為I + I碼或I + J碼，否則 即表示有異常出現。於步驟153，錯誤碼群組更正器15〇〇 偵測以下其中-個異常情形:（a ) j碼之後非為j碼或j 碼，（b ) J碼之剪非為{瑪卜當債測到異常時則更正二 錯誤位元，其細節將於後面詳述。在更正之前，於步驟 154，指定一值給索引土，用以指到12[15:〇]的開頭位元 位置。於步驟154，如果為異常情形，則索引“皮指定為 1 〇 ’否則，指定為15。 當58碼群組對準有限狀態機1 6 0根據步蜾152決定為非閒 置狀態，則進入步驟155，以決定是否為κ碼確認（c〇N_ FIRM K)狀態，亦即檢查κ碼的狀態。如果為£碼確認狀 態’則進入步驟156。於步驟156，決定第二個五位元資 料12[9: 5]是否為κ碼。如果非為](碼，則為異常情形， 並指定索引i為10，並接著進行錯誤更正。 當58碼群組對準有限狀態機160根據步驟155決定非為K 碼確認狀態，則於步驟158中進一步決定是否為以下狀態 之一 · （1)資料主體狀態（DATA) ，（2) K碼開始狀態 (START_OF_STREAM_K)，及（3)資料錯誤狀態（ DATA—ERROR)。步驟158之決定主要係相關於封包的結 第 1〇 頁/共 33 頁 0992038087-0 表單編號A0101 201203931 [0021] 〇 [0022] 〇 [0023] 099121631 束或資料主體。如果決定為上述任一狀態， 159。 於步驟159，決定相應於並列資料RX_15B的資料位元 12[ 14 : 0]，以偵測封包結束或資料主體的異常情形。其 中，關於封包的結束，於正常情形下，前二個五位元資 料Ι2[14··5]應該為T+R碼。關於資料主體，於正常情形 下，第一個五位元資料Ϊ2Π4..10]應該為有效五位元碼 。於步驟159，毁壞碼群組更正器1500偵測以下其中一個 異常情形：（A) Τ碼之後非為R碼，（β) r碼之前非為τ 碼’（C)第一個五备元資料丨饤认:❹]非為有效五位 元碼。當偵測到異常情形時，則更正二位元錯誤。在更 正之剛，於步驟1 6 0，~如果為正常情形（a )，則索引i被 指定為1 0，否則，指定為15。 根據上述步驟’當偵測到異常情形時，於步驟161，比較 始於第i位元的六個位元I2[i: i-5]之軟彳生序列RX_S2。 接著，將最小軟性資料的相應索引指定至Err_Idxl，用 以表示須作更正的挺查。最权，於步驟1 62，將Err-Idxl所指位元及接續（Err_Idxl-l)所指位元予以更正 。上述步驟中，之所以更正最小軟性資料的相應位元之 後續一個位元，其原因在於MLT3係屬於一種差分編碼， 其錯誤會接續發生。 5B/4B解媽器170將五位元資料RX_5B予以解碼，使其成 為解碼四位元資料RX一4B。可使用查表（LUT)方式，用 以將五位元資料映射至四位元資料。第十A圖例示傳送器 (未顯示於圖式）的4B/5B編碼器之查表（LUT_4B5B) 表單編號A0101 第11頁/共33頁 0992038087-0 則進入步驟 201203931 。第十B圖例示5B/4B解碼器170的逆查表（LUT_5B4B) ，其將五位元資料逆向映射至四位元資料。其中，逆查 表（LUT_5B4B)輸出的最低四位元相應於查表（ LUT_4B5B)的四位元輸入，而逆查表（LUT_5B4B)的 一些輸出則為無效的，其標示為”11111” 。 [0024] 媒體無關介面（MII ) 180接收解碼四位元資料RX_4B、 狀態RX_FSM及指示器RX_IND，因而產生封包信號RX_M 、錯誤信號RX_ER及封包資料RXD，並傳送至下一層，例 如媒體存取控制（media access control, MAC)層 ο
[0025] 下表一比較本實施例和傳統方法的效能，例如位元錯誤 率（BER)、封包錯誤率（packet error rate, PER )及封包丟失率（packet loss rate，PLR)。根據比 較觀察，本實施例的效能至少優於傳統方法有二倍之多 〇 _ [0026] 表一 條件 模擬時間 通道型態 封包長度 IPG 2 56ms 170m(CAT 5) 256字元 0.96us BER比值 PER比值 PLR比值 傳統（不具 FEC保護， 僅錯誤偵 3.16E-05 493/1157 6 (4.26%) 3/11576 表單編號A0101 第12頁/共33頁 0992038087-0 099121631 201203931 測） 使用内部 接收器更 正 (無效 MLT3轉換 2.71E-05 383/1157 6 (3.31%) 2/11576 ) n=2,m=3) 使用内部 接收器更 正 (無效 MLT3轉換 y n=2,m=3) + 1.37E-05 ·. . ； . 188/1157 (1. 62%) 0/11576 外部接收 器更正（未 映射碼群 組） [0028] 以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定 本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精 神下所完成之等效改變或修飾均應包含在下述之申 專利範圍内·> 099121631 表單編號A0101 第13頁/共33頁 0992038087-0 201203931 【圖式簡單說明】 [0029]第—圖 _ 顯不本發明實施例之快速乙太網路接收器的方塊 圖。 第一圖顯示MDI RX信號處理器的細部方塊圖。 圖顯不本發明實施例之軟性切片器的細部方塊圖。 第四A圖顯示本發明實施例中具錯誤復原之m l τ 3解瑪器的 細部方塊圖。 第四Β圖顯示簡化之MLT3解碼器。 圖顯不使用無效MLT3轉換更正器以更正無效MLT3轉 換之流程圖。 第六圖顯示去混亂器的細部方塊圖。 第七圖例示一封包，其依成— 風序包含有I碼、J碼、K碼、封包 貝料主體、T碼及R碼。 圖顯不本發明實施例中具碼更正之W轉換器的細部 方塊圖。 第九圖顯示毀壞碼群組更丨下* 又正裔於更暴毀壞碼群組的流程 回 團〇 第十A圖例示傳送器的4B d 編碼器之查表（LUT_4B5B) 〇 第十B圖例示5B/4B解瑪涔 、， ^器的逆查表（LUT_5B4B)，其將 五位元資料逆向映射至Μ元資料。 【主要元件符號說明】 [0030] 099121631 100 110 1100 1102 表單編號Α0101 接收器 媒體相關介面（MDI)接收信號處理器 自動増益控制器（AGC) 通道等化器（EQ) 第14貢/共如百 开 33 頁 0992038087-0 201203931
1104 符號時序復原（STR) βσ ·— 早兀 1106 基準線漫遊補償器（BLWC) 120 軟性切片器 1200 三階量化器 1202 Μ階量化器 130 具錯誤復原之多階傳送-3 (MLT3)解碼器 131-132 步驟 1300 無效MLT3轉換更正器 1302 MLT3解碼單元 1304 第一正反器（FF) 1306 第二正反器（FF) 140 去混亂器 1400 鎖定擷取單元 1402 線性迴授移位暫存器 (LFSR) 1404 互斥或邏輯閘 150 具碼更正之序列至並列 (S/Ρ)轉換器 151-162 步驟 1500 毀壞碼群組更正器 1502 第一正反器（FF) 1504 第二正反器（FF) 160 五位元（5Β)碼群組對準有限狀態機 170 五位元至四位元（5Β/4Β)解碼器 180 媒體無關介面（ΜΙΙ ) MDI_RX_ Ρ差分信號 MDI_RX_ Ν差分信號 RX_MDI 等化信號 表單編號A0101 第15頁/共33頁 099121631 0992038087-0 201203931
RX CLK 復原時脈 RX_MLT3MLT3 資料 RX—S0 軟性資料 RX—NRZI 解碼MLT3資料 RX—S1 軟性序列 RX—1B 去混亂資料位元 RX_S2 軟性序列 RX_5B 五位元資料 RX—FSM 狀態 RX—IND 指示器 RX_15B 並列貧料 RX_4B 解碼四位元資料 RX—DV 封包信號 RX_ER 錯誤信號 RXD 封包資料 099121631 表單編號A0101 第16頁/共33頁 0992038087-0