用于有线局域网的信噪比和误码率估计的装置和方法

摘要

本发明题为“用于有线局域网的信噪比和误码率估计的装置和方法”。本发明公开了与估计信号的信噪比(SNR)相关的系统、装置和方法。一种估计SNR的方法，该方法包括：将物理层装置的比较器的阈值设置为第一值，将信号应用于比较器，以及确定在阈值设置为第一值时比较器的输出的第一误码数。该方法还包括将比较器的阈值设置为不同于第一值的第二值，将信号应用于比较器，以及确定在阈值设置为第二值时比较器的输出的第二误码数。该方法还包括基于第一误码数和第二误码数来确定信号的SNR。

说明书

技术领域

本公开内容总体上涉及信噪比(SNR)估计；更具体地讲，一些实施方案总体上还涉及有线局域网中的SNR估计。

背景技术

IEEE802.2.3cg

cg规范针对每秒十兆位(Mbps)多点总线，该总线使用具有物理层冲突抑制(PLCA)的载波监听多址(CSMA)。

附图说明

虽然本公开内容前面的权利要求书特别指出并且清楚地要求了要保护的具体实施方案，但当结合附图阅读时，通过以下描述可更容易地确定本公开内容范围内的实施方案的各种特征和优点，其中：

图1是根据一些实施方案的包括链路层装置、MAC和物理层(PHY)装置的网段的功能框图；

图2是根据一些实施方案的示出信号噪声和BER之间的关系的信号噪声图；

图3是根据一些实施方案的误码概率图；

图4是根据一些实施方案的示出BER与信号电平阈值之间的关系的信号噪声图；

图5是根据一些实施方案的示出针对不同阈值的不同BER的信号噪声图；

图6为根据一些实施方案的示出SNR的计算细节的噪声信号图；

图7为根据一些实施方案的将不同SNR值与对应于不同阈值的所测量的BER的各种值相关联的曲线图；

图8是图1的网段的PHY的一部分的框图；

图9是根据一些实施方案的示出估计信号的SNR的方法的流程图；

图10是根据一些实施方案的示出将比较器的阈值设置为某个值的方法的流程图；并且

图11是可用于一些实施方案的计算装置的框图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考了形成本公开内容的一部分的附图，并且在附图中以图示的方式示出了可实施本公开内容的实施方案的具体示例。充分详细地描述了这些实施方案，以使本领域的普通技术人员能够实践本公开内容。然而，可利用本文已启用的其他实施方案，并且可在不脱离本公开内容的范围的情况下进行结构、材料和流程变化。

本文所呈现的图示并不旨在作为任何特定方法、系统、装置或结构的实际视图，而仅仅是用于描述本公开内容的实施方案的理想化表示。在一些情况下，为了读者的方便，各附图中的类似结构或部件可保持相同或相似的编号；然而，编号的相似性并不一定意味着结构或部件在尺寸、组成、构造或任何其它属性方面是相同的。

以下描述可能包括示例以帮助本领域的普通技术人员以使其能够实践所公开的实施方案。术语“示例性的”、“比如”和“例如”的使用意味着相关描述是说明性的，虽然本公开内容的范围旨在涵盖示例和法律等同形式，但使用此类术语并不旨在将实施方案或本公开内容的范围限制于指定的部件、步骤、特征、功能等。

应当容易理解，如本文一般所述并且在附图中示出的实施方案的部件可以许多种不同的构造来布置和设计。因此，以下对各种实施方案的描述并不旨在限制本公开内容的范围，而是仅表示各种实施方案。虽然这些实施方案的各个方面可在附图中给出，但附图未必按比例绘制，除非特别指明。

此外，所示出和描述的具体实施方案仅为示例，并且不应被理解为实施本公开内容的唯一方式，除非本文另外指明。元件、电路和功能可以框图形式示出，以便不以不必要的细节使本公开内容模糊不清。相反，所示出和描述的具体实施方案仅为示例性的，并且不应被理解为实施本公开内容的唯一方式，除非本文另外指明。另外，块(方框)定义和各个块之间逻辑的分区是特定实施方案的示例。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，本公开内容可通过许多其他分区解决方案来实践。通常，省略了关于时序考虑等的细节，其条件是在不需要此类细节来完全理解本公开内容并且此类细节在相关领域的普通技术人员的能力范围之内时。

本领域的那些普通技术人员将会理解，可使用多种不同技术和技法中的任何一种来表示信息和信号。为了清晰地呈现和描述，一些附图可能将信号示出为单个信号。本领域的普通技术人员应当理解，信号可表示信号总线，其中总线可具有多种位宽度，并且本公开内容可在包括单个数据信号的任意数量的数据信号基础上实现。

结合本文所公开的实施方案描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以用被设计用来执行本文所描述的功能的通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑装置、分立栅极或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任意组合来实现或执行。通用处理器(在本文中可也称为“主机处理器”或简称“主机”)可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器可也实现为计算装置的组合，诸如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器，或任何其他此类配置。包括处理器的通用计算机被认为是专用计算机，而通用计算机被配置为执行与本公开的实施方案相关的计算指令(例如，软件代码)。

这些实施方案可按照被描绘为流程图、流程示意图、结构图或框图的过程来描述。虽然流程图可将操作动作描述为顺序过程，但这些动作中的许多可以另一顺序、并行地或大体上并发地执行。此外，可重新安排这些动作的顺序。本文中的过程可对应于方法、线程、函数、过程(procedure)、子例程、子程序、其他结构或它们的组合。此外，本文所公开的方法可以通过硬件、软件或这两者来实现。如果通过软件实现，功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，这又包括有利于将计算机程序从一个位置转移到另一个位置的任何介质。

本文中使用诸如“第一”、“第二”等称呼的对元件的任何引用并不限制那些元件的数量或顺序，除非明确说明了这种限制。相反，这些称呼可在本文中用作区分两个或更多个元件或元件的实例的便利方法。因此，提及第一和第二元件并不意味着在那里只能使用两个元件，或者第一元件必须以某种方式优先于第二元件。此外，除非另外指明，否则一组元件可包括一个或多个元件。

如本文所用，提及给定参数、属性或条件时的术语“大体上”是指并且包括在一定程度上本领域的普通技术人员将理解在具有较小差异的情况下(诸如，例如，在可接受的制造公差内)达到给定的参数、属性或条件。比如，取决于大体上达到的具体参数、属性或条件，可至少90％达到、至少95％达到或者甚至至少99％达到该参数、属性或条件。

诸如汽车、卡车、公共汽车、船舶和/或飞机的交通工具可包括交通工具通信网络。根据交通工具通信网络内电子装置的数量，该网络的复杂性可能有所不同。例如，高级的交通工具通信网络可包括用于例如发动机控制、传输控制、安全控制(例如，防抱死制动)和排放控制的各种控制模块。为了支持这些模块，汽车行业依靠各种通信协议。

10SPE(即，10Mbps单对以太网)是当前正在由电气和电子工程师学会作为IEEE802.3cg

在一些情况下，可能需要提供通过有线局域网(LAN)(例如，以太网)的通信总线接收的信号的信号质量指数(SQI)。SQI的示例可包括误码率(BER)、信噪比(SNR)、其他指数或它们的组合。通常，点对点链路的SQI取决于复杂的数字信号处理(DSP)技术，此类技术涉及相对较大的芯片面积来实现和相对较高的耗电量来运行。在已知BER的情况下，可估计SNR。

高斯噪声的振幅遵循高斯分布。假设数字信号振幅为

然而，在实际应用中，信号振幅

本文所公开的实施方案涉及提供从有线LAN(例如，以太网)的通信总线接收的信号的SQI度量。本文所公开的实施方案可能涉及提供用于10BASE-T1端点和交换机的SQI度量。出于性能和功能安全原因，对SQI的监测可能是有用的。在一些实施方案中，公开了对所接收信号的SNR的测量。在一些实施方案中，公开了对所接收信号的SNR的分级。作为非限制性示例，可将接收到的信号分级为具有若干SNR水平(例如，八个水平)中的一个。此外，可将SNR报告为良好、临界或不良，以便可根据需要采取纠正行动。

本文所公开的一些实施方案涉及两个比较器(其可通过具有可调阈值的一位模数转换器(ADC)来实现)阈值(例如，V1和V2)的使用，设置这两个阈值来检查接收到的信号是小于还是大于这两个单独的阈值，检查的方法是比较这些阈值与还原的数据。通过对特定时间段的比较结果进行计数，可确定接收到的信号小于两个阈值的概率。利用这两个概率，可使用数字CDR技术来确定SNR和BER。更具体地讲，可使用基于这两个阈值的方程的系统来确定SNR。例如，如果接收到的信号振幅小于阈值中的每一个的概率已知，则可计算信号振幅

本文所公开的一些实施方案涉及基于BER估计的SNR计算算法。使用信号比较器来计算BER，将比较器的阈值设定为不同于信号的逻辑电平之间的一半的水平的值。在一些实施方案中，可使用具有可编程阈值的一位模数转换器作为比较器。可动态调节阈值以适应不同的信号和噪声水平。例如，如果将信号设定为在分别对应于逻辑电平低和逻辑电平高的-3.3和+3.3伏之间振荡，则零伏特阈值将是高逻辑电平和低逻辑电平之间的中间点。在这种情况下，可使用两个非零伏特阈值来将误码的概率增大到可测量的水平。基于在两个非零伏特阈值处测量的误码率，可推断中间点阈值的BER和SNR。在一些情况下，可使用将SNR与误码计数相关联的查找表来确定SNR。因此，即使当限于一位ADC时也可确定SNR。

本公开的实施方案使得在10SPE应用中物理层电路能够报告SQI和SNR。可在可接受的时间内计算SQI和SNR，耗电量低且实现复杂度低。另外，本公开的实施方案使得能够计算从10SPE通信总线接收的信号的SNR。此外，本公开的实施方案使得能够快速检测和报告SQI，即使是在难以通过直接对随着时间推移的误码进行计数来检测BER的高SNR环境中也可以。

在符合10SPE的一些实施方案中，在具有冲突检测的载波监听多址(CSMA/CD)模式或PLCA模式下，可如下文所讨论的那样来确定信号的SQI参数(例如，SNR、BER)。10SPE约束可在CSMA/CD或PLCA模式下工作的多点系统。当处于PLCA模式时，所接收到的包的发送者可能是已知的。因此，可将本文所公开的SQI参数估计技术单独应用于每个发送者，以确定携带该包的信号的SQI参数(例如，SNR、BER)。另外，可将本文所公开的SQI参数估计技术应用于所接收到的包的特定选定发送者，以确定携带该包的信号的SQI参数(例如，SNR、BER)。

图1是根据一些实施方案的包括链路层装置、MAC 104和物理层(PHY)装置PHY 102的网段100的功能框图。作为非限制性示例，网段100可以是多点网络的片段、多点子网络的片段、混合介质网络的片段或它们的组合或它们的子组合。作为非限制性示例，网段100可为微控制器类型嵌入式系统、用户类型计算机、计算机服务器、笔记本计算机、平板电脑、手持装置、移动装置、无线耳塞装置或耳机装置、有线耳塞或耳机装置、电器子系统、照明子系统、声音子系统、建筑物控制系统、住所监控系统(例如，为了安全或公用设施使用，无限制)系统、电梯系统或子系统、公共交通管制系统(例如，用于地上的火车、地下的地铁、电车或公共汽车，无限制)、汽车系统或汽车子系统或工业控制系统(无限制)中的一个或多个，或者为其一部分，或者包括这一个或多个设备或系统或子系统。

PHY 102可被配置为与MAC 104连接。作为非限制性示例，PHY 102和/或MAC 104可为包括被配置用于执行本文所述实施方案的全部或部分的存储器和/或逻辑的芯片封装。作为非限制性示例，PHY 102和MAC 104可分别实现为单个芯片封装(例如，系统级封装(SIP))中的单独芯片封装或电路(例如，集成电路)。

PHY 102还与共享传输介质106连接，共享传输介质106是用于节点的通信路径的物理介质，这里的节点是网段100或网段100所属网络的一部分，包括具有相应的PHY 102和MAC 104的节点。作为非限制性示例，共享传输介质106可以是诸如用于单对以太网的单一双绞线。

通过共享传输介质106接收的信号可能带有噪声，尤其是在特别容易产生噪声的环境(例如，汽车环境)中。在一些情况下，提供SQI以启用对接收到的信号的信号质量的监测可能是有用的。在一些实施方案中，PHY 102可被配置为确定并且提供SQI。

图2是根据一些实施方案的示出信号噪声和BER之间的关系的信号噪声图200。信号噪声图200包括具有逻辑电平高S1和逻辑电平低S0的信号202。中间阈值204将逻辑电平高S1与逻辑电平低S0分开，使得当信号202高于中间阈值204时，信号202被确定为高，而当信号202低于中间阈值204时，信号202被确定为低。

信号噪声图200还包括用于逻辑电平高S1的噪声概率分布函数或概率密度函数(PDF)206和用于逻辑电平低S0的噪声PDF 208。换句话讲，噪声PDF 206和噪声PDF 208指示信号202分别在逻辑电平高S1和逻辑电平低S0期间将处于某电压电平的概率。

在一些实施方案中，噪声PDF 206和噪声PDF 208可使用高斯分布建模。对于脉冲振幅调制(PAM)，其中Y是接收到的信号(例如，信号202)，对于该信号需要确定SNR，则当传输逻辑电平高(例如，位“1”时，接收到的信号Y可通过如下等式给出：Y＝S1)+N；而当传输逻辑电平低(例如，位“0”)时，该信号可通过如下等式给出：Y＝S0+N，其中S1是逻辑电平高的电压电平，S0是逻辑电平低的电压电平，并且N是噪声。PDF 206或PDF 208的噪声，其可能是遵循高斯PDF的高斯噪声：

其中高斯PDF的平均值μ＝0，高斯PDF的方差σ

然后，可确定所接收到的信号Y的条件PDF。在接收到的信号Y处于逻辑电平低S0的情况下，通过以下等式给出PDF：

这对应于噪声PDF 208。在接收到的信号Y处于逻辑电平高S1的情况下，通过以下等式给出PDF：

这对应于噪声PDF 206。

图3是根据一些实施方案的误码概率图300。误码概率图300包括电压电平图304，其示出了逻辑电平低S0和逻辑电平高S1，以及中间阈值(例如，在图3的误码概率图300中，将中间阈值设置为0伏特)。如图3所指示的那样，逻辑电平低S0对应于

误码概率图300还包括根据电压电平图304绘制的条件PDF 302。如图3所示，条件PDF 302包括上文所讨论的条件PDF方程的片段，包括p(Y|S0)和p(Y|S1)。在条件PDF 302下还示出了对于逻辑电平低S0的误码的概率306和对于逻辑电平高S1的误码的概率308。

在PAM调制中，对于边缘信号(例如，1、-1)，通过如下等式给出误码概率：

其中：

在此类实施方案中，信号202的一侧的BER(例如，对应于逻辑电平高S1或逻辑电平低S0)由下式给出：

该结果表明，BER(如果已知的话)可用于计算SNR(并且SNR(如果已知的话)可用于计算BER)。

下表1示出了针对各个检测到的BER的不同SNR：

表1

同时参见图1和图2，当噪声的大小大于信号电平S1和S0与阈值(在此情况下，中间阈值204，在某些情况下可将其设定为零伏特)之间的差值时，信号202中可能存在误码。为了使BER最小化，将中间阈值204选择为信号电平S1和S0之间的中点。然而，对于短时间内的实际检测来说，所得的BER可能过低。例如，在SNR为约18dB情况下，每一个半月仅预期有约一个误码(例如，根据上表1，对应的BER为约1e-14)。如果没有快速检测BER的实际方法，则可能难以使用上述针对BER

检测信号202的BER的一种方法是将中间阈值204替换为远离信号电平S1和S0之间的中点的不同阈值，从而将BER增大至可检测的水平。下图4示出了如何将中间阈值204替换为远离信号电平S1和S0之间的中点的不同阈值来增大BER。

应当指出的是，用于逻辑电平高S1的噪声PDF 206和用于信号电平低S0的噪声PDF208是高斯分布。在一些实施方案中，可使用其他类型的分布来对信号噪声建模。例如，可以使用三角波分布、拉普拉斯分布、均匀分布或一些其他分布。

图4是根据一些实施方案的示出BER与信号电平阈值之间的关系的信号噪声图400。信号噪声图400包括信号202、中间阈值204和逻辑电平高S1的噪声PDF 206。信号噪声图400还包括不同于中间阈值204(在图4的示例中被设定为零伏直流电)的阈值402。在信号噪声图400中可看出，由噪声PDF 206和阈值402定义的区域大于由噪声PDF 206和图2的中间阈值204定义的区域。因此，由使用阈值402所得的BER大于通过使用中间阈值204所得到的BER。

在某个阈值处的BER取决于SNR以及信号202的信号振幅与逻辑电平S1和S0之间的阈值之间的差值(例如，信号振幅减去阈值)。

如通过查看上面针对BER

图5是根据一些实施方案的示出针对不同阈值的不同BER的信号噪声图500。信号噪声图500包括信号202、中间阈值204、逻辑电平高S1和逻辑电平低S0，如上文结合图2所述。信号噪声图500还包括噪声PDF 506的两个实例，一个针对第一阈值502，另一个针对第二阈值504，以示出处于逻辑电平高S1时添加了噪声(例如高斯噪声)的采取不同电压电平的信号202的概率。

信号噪声图500示出由噪声PDF 506和第一阈值502定义的第一区域508大于由噪声PDF 506和第二阈值504定义的第二区域510。因此，预期通过第一阈值502将产生比第二阈值504的BER(例如，BER2)更大的BER(例如，BER1)。假设第一区域508和第二区域510足够大以对应于在相对较短的时间段内可检测误码的足够高的概率，则BER(例如，BER1和BER2)可能在相对较短的时间段内是可以检测的。由于阈值(例如，第一阈值502和第二阈值504)是已知值并且BER是可测量的，因此可创建两个方程(对应于第一阈值502的第一方程和对应于第二阈值504的第二方程)的系统以确定信号202的SNR。

通过对比较器的输出的误码数(例如，对应于第一阈值502的第一误码数和对应于第二阈值504的第二误码数)进行计数，其中将比较器在一段时间内交替地设置于第一阈值502和第二阈值504，可以确定BER(例如BER1和BER2)。可通过将该误码数除以该段时间来计算BER。现在将参考图6来讨论用于通过BER1、BER2、第一阈值502和第二阈值504来计算SNR的数学方法。

图6为根据一些实施方案的示出SNR的计算细节的噪声信号图600。噪声信号图600包括以上讨论的信号202、中间阈值204和逻辑电平高S1。噪声信号图600还指示设置在与中间阈值204相差差值a处的第一阈值602和设置在与中间阈值204相差差值b处的第二阈值604。噪声信号图600还定义了以下参数：

·

·

·

基于这些参数，可按下式给出对应于第一阈值602的SNR：

然后遵循：

可按下式给出对应于第二阈值604的SNR：

然后遵循：

结合针对第一阈值602和第二阈值604的SNR方程(SNR1和SNR2)得到：

因此，可按下式给出信号202的SNR：

可使用下式通过BER1和BER2来计算SNR

其中erfc(x)是数量x的互补误差函数，通过下式给出：

erfc(x)＝1-erf(x)，

其中erf(x)为数量x的误差函数，通过下式给出：

因此，如果输入信号采样点电平大于接收电路所使用的接收数据阈值(例如，中间阈值204)，则可使用第一阈值602BER(BER1)和第二阈值604BER(BER2)来计算信号202的SNR。因此，可通过将从第一阈值602处的信号获取的数据与在中间阈值204处获取的数据进行比较来获得BER1和BER2。如果数据相同，则不存在误码。如果数据相同，则存在误码。因此，可通过将基于第一阈值602获得的数据与基于中间阈值204获得的数据进行比较来获得BER1，并且可通过将基于第二阈值604获得的数据与基于中间阈值204获得的数据进行比较来获得BER2。

通过查看上述数学方法可以看出，确定SNR所涉及的计算可能相对复杂。因此，本文的实施方案可依赖于先前计算的SNR值，以减少在操作期间执行的计算量，而不是实时地执行这些计算。例如，可存储对应于与BER1和BER2的各种值相关的不同SNR的数据。因此，一旦确定了BER1和BER2，就可在所存储的数据中查找对应的SNR，而不是直接计算SNR(例如，类似于查找表)。下面的图7示出了一个此类示例。

图7为根据一些实施方案的曲线图700，其将不同的SNR值与对应于不同阈值的所测量的BER的各种值进行关联。曲线图700的横轴针对对应于第一阈值的BER1，并且曲线图700的纵轴针对对应于第二阈值的BER2。曲线图700分成多个不同的SNR区，包括SNR<12dB区702、SNR>12dB区704、SNR>14dB区706、SNR>16dB区708、SNR>18dB区710、SNR>20dB区712、SNR>20dB区714、SNR>22dB区716和SNR>24dB区718。

为了近似接收到的信号的SNR，可将比较器的阈值设定为第一值并且可测量第一BER(BER1)。可将比较器的阈值设定为第二值并且可测量第二BER(BER2)。可通过识别曲线图700的哪个SNR区包括BER1和BER2之间的交点来估计接收到的信号的SNR的近似值。例如，如果BER1为0.2且BER2为0.1，则SNR落在SNR>14dB区706中。因此，可确定信号的SNR介于14dB和16dB之间。

图8是图1的网段100的PHY 102的一部分800的框图。部分800包括SQI电路828和接收器电路806。SQI电路828被配置为估计从有线局域网(例如，以太网)的共享传输介质(例如，图1的共享传输介质106)所接收的接收到的信号202的SQI信息830(例如，SNR 824、BER826)。接收器电路806被配置为处理信号202。在一些实施方案中，接收器电路806包括比较器(例如，一位模数转换器(ADC))，该比较器的阈值被设定为中间阈值(例如，图2的中间阈值204)，以最大程度地减少处理信号202时的误码。

为了使PHY 102能够根据本文所公开的实施方案确定信号202的SNR并且报告SQI度量，SQI电路828包括比较器802以及被配置为控制比较器802的阈值820的阈值电路808。在一些实施方案中，比较器802包括一位ADC。比较器802被布置用于接收信号202。阈值电路808被配置为控制阈值820，使其不同于中间阈值，以将比较器802的输出的BER增大至可快速检测的水平(例如，通过增大误码的概率)。

SQI电路828还包括误码检测器810，该检测器被配置为检测比较器802的输出中的误码，并且向SQI检测电路812提供检测到的BER 818。SQI检测电路812被配置为使用对应于阈值820的至少两个不同值的检测到的BER 818来确定信号202的SNR 824。

在一些实施方案中，SQI检测电路812被配置为控制阈值电路808以调节阈值820。在一些实施方案中，SQI检测电路812自身被配置为设置阈值820的值，并且将这些值提供给阈值电路808。在此类实施方案中，SQI检测电路812具有用于确定SNR 824的阈值(例如，如图6所示，可以使用b和a之比来确定SNR 824，其中b和a分别是阈值604、602与中间阈值204之间的差值)。在一些实施方案中，阈值电路808自身被配置为设置阈值820的值。在此类实施方案中，阈值电路808可向SQI检测电路812报告阈值820的值。另外，SQI检测电路812可将检测到的BER 818回报至阈值电路808，以使阈值电路808能够根据需要调整阈值820的值(例如，根据图10的方法1000)。例如，如果将阈值820设定为不足以使比较器802的输出的BER高达可以在实际时间段中被检测到的值，则阈值电路808可增大或者控制阈值电路808来增大阈值820的值与中间阈值之间的差值，以增大误码的概率(例如，使用图10的方法1000)。

在一些实施方案中，SQI电路828可包括用于检测信号202的SNR的单个比较器802。在此类实施方案中，阈值电路808可被配置为在不同时间点将阈值820调节至第一值和第二值，并且SQI检测电路812可基于在这些不同时间点处的检测到的BER 818的两个值来确定SNR 824。

在一些实施方案中，SQI电路828可包括被布置用于接收信号202的附加比较器804，并且阈值电路808可被配置为针对比较器802将阈值820调节至第一值并且针对附加比较器804将阈值822调节至第二值。在此类实施方案中，误码检测器810可被配置为至少部分同时(例如，同步)地检测比较器802和附加比较器804的输出处的误码，并且将比较器802和比较器804中的每一个的检测到的BER 818提供给SQI检测电路812。在此类实施方案中，相比于其中仅单个比较器802用于在单独的时间段内检测BER1和BER2的实施方案，可更快速地确定SNR 824。

在一些实施方案中，SQI检测电路812可包括其上存储有转换数据816的数据存储装置814。转换数据816可包括对应于与BER1和BER2(对应于比较器阈值的第一值和第二值)的各种值相关的不同SNR值的信息。因此，一旦确定了BER1和BER2，就可在所存储的数据中查找对应的SNR，而不是直接计算SNR(例如，类似于查找表)。换句话讲，SQI电路828被配置为通过选择对应于接近(例如，匹配)BER1和BER2的BER对的多个SNR值中的一个来确定信号202的SNR。作为非限制性示例，转换数据816可包括对应于图7的曲线图700的数据。在该示例中，可使用八个不同的SNR水平，并且由PHY 102(图1)报告的SQI参数(例如，SQI信息830)可为图7所示的八个SNR水平中的一个。

在一些实施方案中，SQI检测电路812可还被配置为确定信号202的BER 826，该BER可由PHY 102作为SQI信息830来报告。在一些实施方案中，SQI检测电路812可被配置为基于SNR 824来确定BER 826。作为非限制性示例，SQI检测电路812可被配置为使用上面参考图3所讨论的方程基于SNR 824来计算BER 826。另外，作为非限制性示例，SQI检测电路812可被配置为在转换数据816中存储将多个BER值与多个SNR值(诸如上表1的那些)相关的信息。在该示例中，SQI检测电路812可将BER826估计为对应于如存储在转换数据816中的SNR 824的BER的存储值中的一个。换句话讲，SQI电路828可被配置为通过识别接近来自多个SNR值的信号202的所确定的SNR 824的SNR值中的一个来确定信号的BER，并且从多个BER值中选择对应的BER作为信号的BER 826。在一些实施方案中，PHY 102的部分800可被配置为向共享传输介质106报告SQI信息830。

在一些实施方案中，部分800包括被配置为执行部分800的操作的一个或多个处理器。在一些实施方案中，部分800中的一些或全部可使用由一个或多个数据存储装置存储并且由处理电路执行的软件或固件来实现(参见图11的计算装置1100)。在一些实施方案中，部分800中的一些或全部可使用诸如组合逻辑的电气硬件部件来实现。作为非限制性示例，部分800中的一些或全部可使用现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑控制器(PLC)、其他逻辑装置或它们的组合来实现。

图9是根据一些实施方案的示出估计信号的SNR的方法900的流程图。在操作902中，方法900将物理层装置(例如，图1的PHY 102)的比较器的阈值设置为第一值。如上所述，阈值的第一值不同于中间阈值(例如，图2的中间阈值204)，以将比较器的输出的BER增大至可快速检测的水平。在操作904中，方法900将从有线局域网(例如，以太网网络)的通信总线(例如，图1的共享传输介质106)接收的信号应用于比较器。在操作906中，方法900确定比较器的输出的第一误码数，其中比较器的阈值设置为操作904的第一值。在一些实施方案中，确定比较器的输出的第一误码数(其中比较器的阈值设置为第一值)包括下图10的方法1000。

在操作908中，方法900将比较器的阈值设置为不同于第一值的第二值。在操作910中，方法900将信号应用于比较器。在操作912中，方法900确定比较器的输出的第二误码数，其中比较器的阈值设置为第二值。在一些实施方案中，确定比较器的输出的第二误码数(其中比较器的阈值设置为第二值)包括针对阈值的第二值和第二误码数来执行图10的方法1000。

在一些实施方案中，比较器包括第一比较器和第二比较器。在一些实施方案中，比较器包括单个比较器。在一些实施方案中，确定比较器的输出的第一误码数(其中比较器的阈值设置为第一值)包括确定第一比较器的第一输出的第一误码数，其中第一比较器的第一阈值设置为第一值。在一些实施方案中，确定比较器的输出的第二误码数(其中比较器的阈值设置为第二值)包括确定第二比较器的第二输出的第二误码数，其中第二比较器的第二阈值设置为第二值。在一些实施方案中，确定第一比较器的第一输出的第一误码数与确定第二比较器的第二输出的第二误码数(其中第二比较器的第二阈值设置为第二值)至少部分地同时执行。在一些实施方案中，确定比较器的输出的第一误码数(其中比较器的阈值设置为第一值)与确定比较器的输出的第二误码数(其中比较器的阈值设置为第二值)至少部分地同时执行。在一些实施方案中，确定比较器的输出的第一误码数(其中比较器的阈值设置为第一值)与确定比较器的输出的第二误码数(其中比较器的阈值设置为第二值)在单独的时间段执行。

在操作914中，方法900基于第一误码数和第二误码数来确定信号的SNR。在一些实施方案中，基于第一误码数来确定信号的SNR包括基于已确定的SNR来确定信号的误码率。在一些实施方案中，基于已确定的SNR来确定信号的误码率包括存储包括对应于多个SNR的多个BER的转换数据，并且通过引用已存储的转换数据来确定信号的BER。在一些实施方案中，确定SNR包括在数据存储装置中存储包括对应于第一误码数和第二误码数的组合的多个SNR的转换数据，并且引用已存储的转换数据，以将第一误码数和第二误码数与来自存储在转换数据中的多个SNR的SNR相匹配。

图10是根据一些实施方案的示出将比较器的阈值设置为某个值(例如，图9的操作902和/或操作908)的方法1000的流程图。该阈值调节可应用于用于获得BER1的第一阈值和用于获得BER2的第二阈值两者，以确保这些阈值导致在合理范围内的BER。例如，针对BER设置了最大值(即，图10的第二预定值)和最小值(即，图10的第一预定值)限制，以确保稳定的误码计数。如果阈值导致计数的误码数太小(例如，在检测时间段期间仅有零到两个误码)，则BER将不稳定，并且可能不是可接受的。另外，如果阈值导致计数的误码数太大(例如，阈值水平大于或等于信号)，则可能存在太多的误码，而无法准确地确定误码率。因此，在一些实施方案中，在检测时间段期间可将对应于误码计数的最小限制的第一预定值设置为两个误码。可将对应于误码计数的最大限制的第二预定值设置为对应于设置为信号的大小的阈值的误码计数。应当指出的是，根据所公开的实施方案的不同实现的具体细节，对于第一预定值和第二预定值可作出其他设计选择。

在决策1002中，方法1000确定已确定的误码数是否在预定阈值(例如，第一预定值和第二预定值)之间。在操作1004中，如果已确定的误码数小于第一预定阈值，则方法1000将阈值的值调整为更高的值。在操作1006中，如果已确定的误码数大于第二预定阈值，则方法1000将阈值的值调整为更低的值。可将第一预定阈值和第二预定阈值设置为对应于误码的实际检测水平的水平。例如，如果希望在一毫秒(1ms)内检测比较器的输出的BER，则可选择对应于一毫秒内的多个预期误码的适当阈值。如果BER过低，则误码之间可能需要很长时间，而无法确定一个实际时间段中的误码数。如果BER过高，则比较器的输出可能具有过多的误码，而无法准确地确定BER。

在操作1008中，方法1000将误码数替换为将操作1004或操作1006数字信号的已调整阈值应用于比较器时所测量的替代值。方法1000返回到决策1002，并且重复操作，直到已确定的第一误码数不小于或大于预定阈值，在这种情况下，方法1000结束1010。

图11是可用于一些实施方案的计算装置1100的框图。计算装置1100包括可操作地耦接到一个或多个数据存储装置1104(在本文中有时称为“存储器”1104)的一个或多个处理器1102(在本文中有时称为“处理器”1102)。存储器1104包括存储在其上的计算机可读指令。计算机可读指令被配置为指示处理器1102执行本文所公开的实施方案的操作。例如，计算机可读指令可被配置为指示处理器1102执行图9的方法900和/或图10的方法1000的至少一部分或全部。又比如，计算机可读指令可被配置为指示处理器1102执行针对PHY 102(图1)的部分800(图8)所讨论的操作的至少一部分或全部。作为具体的非限制性示例，计算机可读指令可被配置为指示处理器1102执行针对SQI检测电路812、阈值电路808、误码检测器810、比较器802、比较器804、接收器电路806、本文所讨论的其他装置或它们的组合(参见图8)所讨论的操作的至少一部分或全部。

如本公开内容所用，术语“模块”或“部件”可指被配置为执行模块或部件的操作的特定硬件实现和/或可存储在计算系统的通用硬件(例如，计算机可读介质、处理装置等)上和/或可由此类通用硬件执行的软件对象或软件例程。在一些实施方案中，本公开中描述的不同部件、模块、引擎和服务可被实现为在计算系统上执行的对象或进程(例如，作为单独的线程)。虽然本公开所述的一些系统和方法总体上被描述为用软件(存储在通用硬件上和/或由通用硬件来执行)来实现，但特定的硬件实现或软件和特定硬件实现的组合也是可能的且可以考虑的。

如本公开内容所用，涉及多个元件的术语“组合”可包括所有元件的组合或某些元件的各种不同子组合中的任何一种组合。例如，短语“A、B、C、D或它们的组合”可指A、B、C或D中的任一个；A、B、C和D中的每一个的组合；以及A、B、C或D的任何子组合，如A、B和C；A、B和D；A、C和D；B、C和D；A和B；A和C；A和D；B和C；B和D；或C和D。

本公开中所使用的且尤其是所附权利要求书(例如，所附权利要求书的正文)中的术语通常旨在作为“开放”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“具有至少”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”等)。

此外，如果想要引入权利要求书详述的特定数目，则该意图将在权利要求书中明确叙述，如无此类表述，则不存在此类意图。例如，作为对理解的帮助，所附权利要求书可包含使用介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求书详述。然而，使用此类短语不应理解为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求书详述将包含此类引入的权利要求书详述的任何特定权利要求书限定于仅包含一个此类表述的实施方案，即使当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一个”或“一种”的不定冠词时(例如，“一个”和/或“一种”应被解释为指“至少一个”或“一个或多个”)；对于用于引入权利要求书详述的定冠词的使用也同样如此。

此外，即使明确叙述了所引入的权利要求书详述的特定数目，本领域的技术人员将能够理解，此类叙述应被理解为是指至少所叙述的数目(例如，在没有其它修饰符的情况下，“两个叙述”的不加修饰的叙述是指至少两个叙述，或两个或更多个叙述)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”或“A、B和C等中的一个或多个”的惯例的那些情况下，通常此类构造旨在仅包括A、仅包括B、仅包括C、包括A和B两者、包括A和C两者、包括B和C两者或包括A、B和C三者等等。

此外，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，呈现两个或更多个可供选择的术语的任何析取词或短语应当理解为考虑了包括术语之一、术语中任一个或全部两个术语的可能性。例如，短语“A或B”应理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

以下是示例性实施方案的非穷举、非限制性列表。并非以下列出的示例性实施方案中的每一个均被单独地指示为可与下面列出的示例性实施方案以及上述实施方案中的所有其他实施方案组合。然而，意图是这些示例性实施方案可与所有其他示例性实施方案和上述实施方案组合，除非对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是这些实施方案不可组合。

实施例1：一种物理层装置，所述装置包括被配置为将信号与阈值进行比较的比较器，所述信号是从有线局域网的共享传输介质接收的；以及信号质量指数(SQI)电路，所述电路被配置为：调节所述阈值以获得对应于多个不同阈值的所述比较器的输出的误码率；以及基于所述误码率来确定所述信号的信噪比(SNR)。

实施例2：根据实施例1所述的物理层装置，其中所述SQI电路被配置为：将所述阈值调节至第一值并且在第一时间段期间获得所述比较器的所述输出的第一误码率；将所述阈值调节至第二值并且在第二时间段期间获得所述比较器的所述输出的第二误码率；以及基于所述第一误码率和所述第二误码率来确定所述信号的所述SNR。

实施例3：根据实施例1所述的物理层装置，所述装置还包括被配置为将所述信号与附加阈值进行比较的附加比较器，其中所述SQI电路被配置为：将所述阈值调节至第一值并且在一段时间内获得所述比较器的所述输出的所述第一误码率；将所述附加阈值调节至第二值并且在所述一段时间内获得所述附加比较器的输出的所述第二误码率；以及基于所述第一误码率和所述第二误码率来确定所述信号的所述SNR。

实施例4：根据实施例1至3中任一项所述的物理层装置，所述装置还包括被配置为处理从通信总线接收到的所述信号的接收电路。

实施例5：根据实施例4所述的物理层装置，其中所述接收电路包括被配置为将所述信号与中间阈值水平进行比较的接收比较器，所述中间阈值水平在所述信号的逻辑电平高和逻辑电平低之间的中间。

实施例6：根据实施例1至5中任一项所述的物理层装置，其中所述SQI电路被进一步配置为基于所述信号的所述SNR来确定所述信号的误码率(BER)。

实施例7：根据实施例6所述的物理层装置，所述装置还包括数据存储装置，所述数据存储装置包括存储在其上的转换数据，所述转换数据包括多个SNR值以及对应于所述多个SNR值的多个BER值，其中所述SQI电路被配置为通过识别接近来自所述多个SNR值的所述信号的已确定的SNR的所述SNR值中的一个来确定所述信号的所述BER，并且从所述多个BER值中选择对应的BER来作为所述信号的所述BER。

实施例8：根据实施例1至7中任一项所述的物理层装置，所述装置还包括数据存储装置，所述数据存储装置包括存储在其上的转换数据，所述转换数据包括多个SNR值以及对应于所述多个SNR值的多对误码率(BER)值，其中所述SQI电路被配置为通过选择对应于接近所述第一误码率和所述第二误码率的BER对的所述多个SNR值中的一个来确定所述信号的所述SNR。

实施例9：根据实施例1至8中任一项所述的物理层装置，其中所述物理层装置被配置为经由所述共享传输介质向所述有线局域网报告包括所述信号的所述SNR的SQI信息。

实施例10：一种估计信号的信噪比(SNR)的方法，所述方法包括：将物理层装置的比较器的阈值设置为第一值；将信号应用于所述比较器，所述信号是从有线局域网的通信总线接收的，所述通信总线包括共享传输介质；确定在所述阈值设置为所述第一值时所述比较器的输出的第一误码数，；将所述比较器的所述阈值设置为不同于所述第一值的第二值；将所述信号应用于所述比较器；确定在所述阈值设置为所述第二值时所述比较器的所述输出的第二误码数；以及基于所述第一误码数和所述第二误码数来确定所述信号的SNR。

实施例11：根据实施例10所述的方法，所述方法还包括基于已确定的SNR来确定所述信号的误码率。

实施例12：根据实施例11所述的方法，所述方法还包括存储包括对应于多个SNR的多个误码率的转换数据，其中确定所述信号的误码率包括引用已存储的所述转换数据。

实施例13：根据实施例10至12中任一项所述的方法，所述方法还包括在数据存储装置中存储包括对应于第一误码数和第二误码数的组合的多个SNR的转换数据，其中确定SNR包括引用已存储的所述转换数据以将所述第一误码数和所述第二误码数与来自存储在所述转换数据中的多个SNR的SNR相关联。

实施例14：根据实施例10至13中任一项所述的方法，其中确定在所述阈值设置为所述第一值时所述比较器的所述输出的所述第一误码数包括：如果已确定的所述第一误码数小于第一预定阈值，则将所述阈值的所述第一值调整为更高；如果已确定的所述第一误码数大于第二预定阈值，则将所述阈值的所述第一值调整为更低；以及将所述第一误码数替换为在将所述信号应用于设置为已调节的阈值的所述比较器时测量到的替代值。

实施例15：根据实施例10至14中任一项所述的方法，其中：所述比较器包括第一比较器和第二比较器；确定在所述阈值设置为所述第一值时所述比较器的所述输出的所述第一误码数包括确定在所述第一比较器的第一阈值设置为所述第一值时所述第一比较器的第一输出的所述第一误码数；并且确定在所述阈值设置为所述第二值时所述比较器的所述输出的所述第二误码数包括确定在所述第二比较器的第二阈值设置为所述第二值时所述第二比较器的第二输出的所述第二误码数。

实施例16：根据实施例15所述的方法，其中确定所述第一比较器的所述第一输出的所述第一误码数与确定在所述第二阈值设置为所述第二值时所述第二比较器的所述第二输出的所述第二误码数至少部分地同时执行。

实施例17：根据实施例10至16中任一项所述的方法，其中确定在所述阈值设置为所述第一值时所述比较器的所述输出的所述第一误码数与确定在所述阈值设置为所述第二值时所述比较器的所述输出的所述第二误码数至少部分地同时执行。

实施例18：根据实施例10至15中任一项所述的方法，其中确定在所述阈值设置为所述第一值时所述比较器的所述输出的所述第一误码数与确定在所述阈值设置为所述第二值时所述比较器的所述输出的所述第二误码数在单独的时间段执行。

实施例19：一种物理层装置，所述装置包括：一个或多个处理器；以及其上存储有计算机可读指令的一个或多个数据存储装置，所述计算机可读指令被配置为指示所述一个或多个处理器：当信号被应用于物理层装置的比较器时将其阈值设置为第一值，所述信号是从有线局域网的通信总线接收的，所述第一值不同于在所述信号的逻辑电压电平之间的中间的中间阈值，所述通信总线包括共享传输介质；确定在所述阈值设置为所述第一值时所述比较器的输出的第一误码数；当所述信号被应用于所述比较器时将所述比较器的所述阈值设置为第二值，所述第二值不同于所述第一值和所述中间阈值；确定在所述阈值设置为所述第二值时所述比较器的所述输出的第二误码数；以及基于所述第一误码数和所述第二误码数来确定所述信号的信噪比(SNR)。

实施例20：根据实施例19所述的物理层装置，所述装置还包括容纳所述一个或多个处理器和所述一个或多个数据存储装置的半导体芯片封装。

实施例21：根据实施例19和20中任一项所述的物理层装置，其中所述计算机可读指令被进一步配置为指示所述一个或多个处理器基于所述信号的所述SNR来确定所述信号的误码率(BER)。

实施例22：根据实施例1至9中任一项所述的物理层装置，其中所述SQI电路被配置为在具有冲突检测的载波监听多址(CSMA/CD)模式或物理层冲突抑制模式中的一个下确定所述信号的所述SNR。

实施例23：根据实施例1至9和22中任一项所述的物理层装置，其中所述SQI电路被配置为确定从多个不同发送者接收的信号的SNR。

实施例24：根据实施例1至9和22至23中任一项所述的物理层装置，其中所述SQI电路被配置为：如果确定所述信号是从预定的特定发送者接收的，则确定所述信号的所述SNR。

虽然本文结合某些例示实施方案描述了本公开内容，但本领域的那些普通技术人员将认识到并且理解本发明不受此限制。相反，在不背离如权利要求书中所述的本发明的范围以及其法律等同形式的情况下，可对图示和所述实施方案进行许多添加、删除和修改。此外，一个实施方案的特征可与另一个实施方案的特征组合，这仍然被发明人所设想的本发明的范围所涵盖。