高速Serdes均衡技術(shù)介紹
FPGA高速收發(fā)器的接收通道上有2種均衡模式:CTLE(連續(xù)時間線性均衡)和DFE(判決反饋均衡)。1連續(xù)時間線性均衡
CTLE(連續(xù)時間線性均衡)是一種應(yīng)用于接收的線性濾波器,可衰減低頻信號分量,放大奈奎斯特頻率附近的分量,并衰減更高頻率,這樣就抵消了通道的低通特性。如下圖所示,可以調(diào)整 CTLE 增益以優(yōu)化低頻衰減與高頻放大的比率。CTLE的缺點是放大高頻分量的同時噪聲和串?dāng)_也被放大。和上一篇提到的發(fā)送預(yù)加重一樣,兩者都通過反轉(zhuǎn)通道的低通特性來解決通道損耗的問題,所以它們的功能其實很相似。在GT wizard中選擇LPM 模式就是使用CTLE模式,F(xiàn)PGA里面的CTLE參數(shù)已經(jīng)是自動調(diào)整了,不需要我們?nèi)ピO(shè)置。CTLE模式的功耗比DFE模式小10%-15%,在通道損耗小于12db時候建議使用LPM模式。板內(nèi)互聯(lián)情況下通道衰減基本上都小于12db,使用LPM模式是一個比較好的的選擇。
2判決反饋均衡
DFE(判決反饋均衡)是一種非線性均衡器,在上一篇文章里面我們提到發(fā)送數(shù)據(jù)在經(jīng)過有損通道后,高頻成分被衰減,帶來的影響是前一個bit數(shù)據(jù)污染了后來一個數(shù)據(jù),引起了ISI(碼間干擾)。
DFE的解決思路是:如果我們知道前一個bit對后面幾個bit的影響有多大,在收到后面bit的時候把前面bit的影響去除,那就得到了干凈的數(shù)據(jù)。下圖中Rx框圖內(nèi)是DFE模塊的結(jié)構(gòu)。
這個是1個tap的判決反饋均衡器,Tx發(fā)送的數(shù)據(jù)是0-1-0, 經(jīng)過有損通道后因為ISI的影響,我們可以看到圖中紅圈接收的0-1-0 波形有些畸變。我們假設(shè)前一個數(shù)據(jù)對后面的數(shù)據(jù)影響因素是10%。
DFE 模塊中的slicer切片器就是一個采樣保持器。串行數(shù)據(jù)經(jīng)過CDR后恢復(fù)出時鐘,時鐘會在數(shù)據(jù)的中心位置采樣數(shù)據(jù)。采樣數(shù)據(jù)1經(jīng)過延遲0.5個符號周期(UI)后,把采樣數(shù)據(jù)1乘0.1也就是衰減10%,在后續(xù)接收到數(shù)據(jù)0時候減去衰減10%的前一個接收數(shù)據(jù)1,這樣我們就消除了前面的數(shù)據(jù)1對后面數(shù)據(jù)0的影響。這就是判決-反饋的含義。
我們可能有些疑問為何延遲不是1個符號周期,而是0.5個符號周期?下圖是不使用DFE均衡,我們看到接收的眼圖比較小。
下圖是使用DFE均衡后,眼圖張開的比上圖要大,我們注意紅圈位置是數(shù)據(jù)的變化沿,DFE延遲0.5個UI,因此在下一個數(shù)據(jù)的變化沿處就開始減去前一個bit帶來的影響,而不是只在數(shù)據(jù)的采樣位置才起作用,這樣的效果是整個的眼圖都變大了,所以DFE的眼圖看起來有不連續(xù)性。
3DFE特點介紹
DFE的優(yōu)點:
1)DFE和CTLE相比不會放大噪聲和串?dāng)_,數(shù)據(jù)經(jīng)過衰減很大的通道后接收的數(shù)據(jù)信號幅度已經(jīng)很小了,這個時候高頻的噪聲和串?dāng)_對信號影響就會很大。
2)在高速收發(fā)器通過背板連接的應(yīng)用中,因為過孔和連接器阻抗不匹配引起反射,通道的衰減就像圖中淺綠的線,在某些頻率點衰減很大。在這種情況下CTLE的效果就比較差,DFE的效果就會比較好。
DFE的缺點:
1)設(shè)計DFE比CTLE難度大,這個是芯片設(shè)計的事情,我們不需要關(guān)心。
2)目前DFE的參數(shù)在FPGA中都是算法自動調(diào)整,不需要我們?nèi)ピO(shè)置,但是我們能看出DFE有一個錯誤傳播的特點,如果前面一個bit判斷錯誤,DFE算法會在后面幾個bit中起到負(fù)面作用。在使用8B10B編碼的協(xié)議而且數(shù)據(jù)沒有加擾的情況下,如果線路上長時間發(fā)送固定碼型會使得DFE自動調(diào)整算法漂移,引起負(fù)面效果。因此在8B/10B編碼而且數(shù)據(jù)沒有加擾的協(xié)議里面是不建議使用DFE的。我們都知道更高速的協(xié)議使用的都是64B/66B或者128B/130B編碼,這種編碼下數(shù)據(jù)都是加擾的。而且速率高通道衰減也大,所以DFE一般用在這種場合。
-
FPGA
+關(guān)注
關(guān)注
1620文章
21510瀏覽量
598896 -
收發(fā)器
+關(guān)注
關(guān)注
10文章
3338瀏覽量
105536 -
濾波器
+關(guān)注
關(guān)注
158文章
7596瀏覽量
176572
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論