CN101150547B - 消除差分传输时延差的实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明所述的一种消除差分传输时延差的实现装置及方法，通过控制对差分信号中P信号或N信号的时延调节，同时还控制时延调节分量，使得P极信号波形和N极信号波形存在一定的时延差，对通道产生的传输时延差进行补偿。因此，本发明可以克服由板材特性不一致和连接器管脚时延不一致引起的差分传输时延差问题，同时降低了方案的设计难度。

Description

消除差分传输时延差的实现方法及装置

技术领域

本发明涉及信号传输技术领域，尤其涉及一种消除差分传输时延差的实现方法及装置。

背景技术

随着高速互连技术发展迅速，通道传输速率越来越高，目前已经可以实现10Gbps速率的传输。对于高速传输的信号，通常采用一对差分信号进行传输，即采用两个极性相反的信号组成一对差分信号，其中一个信号定义为正极P，另一个信号定义为负极N。因此，差分信号的传输需要通过两个通道实现，即存在两条信号传输路径。在接收端，将两个正、负极信号进行相减，得到接收信号，然后进行电平判决，即进行信号的接收处理。

理想情况下，从发送端到接收端，两个极性相反的差分信号都是同时传输到通道某一点，包括同时到达接收端的芯片的判决器。因此，为保证信号传输的可靠性，在差分信号传输过程中，要求这两个极性相反的信号具有相同的传输时延，如图1所示，即要求差分传输时延差为零，这样，两个差分信号相减后才能够获得最佳接收信号，如图2所示。

然而，由于实际线路板的板材特性的各向异性和差分走线不等长等因素，在差分信号传输过程中可能会引起两个极性相反的信号传输时延的不一致的情况出现，即出现差分传输时延差不为零的情况。

如图3所示，图中给出了差分传输时延差不为0时的接收信号的示意图，此时，在基于两差分信号处理获得的接收信号如图4所示，显然，图4中经差分传输获得的信号已经不是期望的接收信号。

因此，越大的差分传输时延差会在接收端产生越大的抖动问题，使CDR(时钟和数据恢复)的恢复的最佳采样时刻点误差变大。由于最佳采样点变差，接收端的接收误码率必将会增加，从使系统性能劣化。对于速率较高的信号，任何劣化都可能导致误码率急剧增加，甚至导致系统无法正常运行。

为此，目前业界提出了一种消除差分传输时延差的方法，如图5所示，该方法的主要思路就是对P端信号和N端信号进行差分传输时延补偿。时延差装置包括时延控制、时延模块、减法器和误差产生电路以及SLICER门限电平判决器。基于自适应概念的差分传输时延差的补偿，对门限电平判决器前和门限电平判决器后的信号进行作差，得到误差分量。把误差分量分别输出到P端和N端的时延控制器，时延控制器根据误差分量确定时延控制分量。时延模块根据时延控制分量，确定P端和N端时延调节分量，弥补通道产生的差分传输时延差。

然而，上述方案消除差分传输时延差的方法实现复杂，实现有一定的难度。而且，不能直接测量P端和N端的差分传输时延差，对差分传输时延调节效果存在一定的影响。

此外，上述方法需要两个时延控制模块和时延模块，因此，所需资源比较多，使得芯片成本提高。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种消除差分传输时延差的实现方法及装置，以尽可能地减小通道传输产生的差分传输时延差，从而保证信号传输的性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种消除差分传输时延差的系统，包括：

一个时延调节装置：对进入该装置的信号进行时延调节处理，根据所需调节时延量，输出时延调节后的信号；

交叉开关：用于将选定的差分信号切换到时延调节装置中进行时延调节后输出。

所述的交叉开关包括两个：第一个交叉开关与第二交叉开关，两个交叉开关控制对差分信号中P极或N极信号进行时延调整。

所述的系统还包括：

时延调节控制装置：用于根据确定的控制信息控制交叉开关及时延调节装置进行时延调节处理。

所述的时延调节控制装置包括寄存器组与一个比较器，其中：

寄存器组包括三个寄存器，分别为：

第一寄存器：用于存放当前的测量值；

第二寄存器：用于存放前一次的测量值；

第三寄存器：用于存放前数第二次的测量值；

比较器：用于比较三个寄存器中的测量值，得出控制信息输出给时延调节控制装置。

所述的系统还包括：

时延差测量装置：用于对接收端接收到的差分信号进行测量，确定差分信号的传输时延差信息，并作为控制信息输出给时延调节控制装置。

所述的时延差测量装置包括加法电路、隔直求模积分电路、最大值检测电路及积分电路清零电路，其中：

加法电路：用于对接收的P极信号和N极信号进行相加处理，并输出给模积分电路；

隔直求模积分电路：用于对相加后的信息进行隔直、求模积分运算，并输出给最大值检测电路；

最大值检测电路：确定隔直求模积分电路输出的最大值，并将该最大值输出到时延调节控制装置。

积分电路清零电路：每次完成积分运算后对隔直求模积分电路清零。

或者，所述的时延差测量装置包括边沿触发电路、RC积分电路、电压转换时间电路和积分清零电路，其中：

边沿触发电路：接收P极信号和N极信号，并分别根据先后到达的信号启动和终止RC积分电路；

RC积分电路：用于对边沿触发电路输出信号进行积分，并输出给电压转换时间电路；

电压转换时间电路，将积分电压转换为时间差信息；

积分电路清零电路：每次完成积分运算后对RC积分电路清零。

所述的时延调节装置包括一组时延单元与时延控制开关，其中：

一组时延单元：各个时延单元级联，并在输入端引入输入信号，每个时延单元的输出端与时延控制开关连接；

时延控制开关：根据寄存器的输出确定当前的时延量，并控制时延控制开关的切换，选择相应的时延单元的输出作为经过时延调节后的输出信号。

一种消除差分传输时延差的实现方法，包括：

A、测量接收到的差分信号的传输时延差信息；

B、利用测量的传输时延差信息对差分信号进行时延的补偿。权5不是一个技术方案，更像一个思路，请补充实现方法的主体。

所述的步骤A具体包括：

A1、发送差分信号；

A2、接收所述的差分信号并确定差分信号的传输时延差信息。

所述的步骤A1包括：

发送信号由交替的两个序列组成，其中：

第一序列由N个1组成，第二序列由N个0组成；

第一序列由N个0组成，第二序列由N个1组成；

其中N为大于等于1的整数。

所述的步骤A2具体包括：

A21、对接收的P极信号和N极信号进行相加处理，然后进行隔直、求模积分运算，最后进行最大值检测，并将该最大值作为测量值；

A22、保存测量最近的两次或者两次以上的测量值，并对这些测量值进行比较，得到控制信息输出给时延调节装置。

或者，所述的步骤A2具体包括：

A21、根据接收P极信号和N极信号启动和终止RC积分电路进行积分处理，并将积分处理后结果转换为时间差信息t，且t＝-RCln(1-v/V)，其中，t为时间差信息，v是测量得到的电压，V是积分电路的电源电压，R是电阻值，C是电容值；

A22、保存测量最近的两次或者两次以上的测量值，并对这些测量值进行比较，得到控制信息输出给时延调节装置。

所述的步骤A22具体包括：

A221、保存当前三次接收的时延差测量值，第一寄存器存放当前的测量值；第二寄存器存放前一次的测量值；第三寄存器存放前数第二次的测量值；

A222、比较三个寄存器中的时延差测量值，得出控制信息，包括：

当第一寄存器存放当前的测量值大于第二寄存器存放前一次的测量值且第二寄存器存放前一次的测量值大于第三寄存器存放前数第二次的测量值时，输出切换交叉开关的控制信息；

当第一寄存器存放当前的测量值大于第二寄存器存放前一次的测量值且第二寄存器存放前一次的测量值小于第三寄存器存放前数第二次的测量值时，输出停止时延调节的控制信息，

当第一寄存器存放当前的测量值小于第二寄存器存放前一次的测量值时，输出继续增加时延进行调节的控制信息。

所述的步骤B包括：

B1、当确定存在所述的传输时延差，则对差分信号的进行传输时延补偿；

B2、重新执行步骤A，直到所述的传输时延差达到预定值。

所述的步骤B1具体包括：

B11、从传输时延差信息中获取P极与N极信号的传输时延差，并确定P极与N极信号中需要进行时延调节的信号；

B12、当确定所述的传输时延差时，则对所确定的需要进行时延调节的差分信号之中的一极信号进行相应的时延调整，另一极信号不进行时延调节。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的一种消除差分传输时延差的实现装置及方法，通过控制对差分信号中P信号或N信号的时延调节，同时还控制时延调节分量，使得P极信号波形和N极信号波形存在一定的时延差，对通道产生的传输时延差进行补偿。因此，本发明可以克服由板材特性不一致和连接器管脚时延不一致引起的差分传输时延差问题，同时降低了方案的设计难度。

附图说明

图1为接收端接收的无时延差的信号示意图；

图2为接收端接收的无时延差的信号相减处理后获得的信号示意图；

图3为接收端接收的有时延差的信号示意图；

图4为接收端接收的有时延差的信号相减处理后获得的信号示意图；

图5为现有技术中消除时延差的装置的原理示意图

图6为本发明所述消除差分传输时延差的实现装置的结构示意图；

图7为本发明所述消除差分传输时延差的实现装置的时延调节控制装置的结构示意图；

图8为本发明所述消除差分传输时延差的实现装置的时延差测量装置的结构示意图；

图9为本发明所述消除差分传输时延差的实现装置的时延调节装置的结构示意图；

图10为本发明所述的交叉开关切换示意图；

图11为时间差信息测量装置结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是测量接收端的P端和N端的时延差，然后，利用测得的结果对发送端的差分信号的时延进行调整，从而简化消除差分信号传输时延差的实现方案。此处的测量时延差信息包括电压差信息和时间差信息。

下面将先以测量电压差信息为例对本发明所述的方法的具体实现方式进行详细的说明。

本发明所述的消除差分传输时延差的实现装置如图6所示：

包括一个时延调节装置、时延调节控制装置、时延差测量装置与两个交叉开关；其中：

时延调节装置对差分信号进行时延调节；

第一交叉开关的输入为P极信号和N极信号，第一交叉开关的输出一路信号经时延调节装置输出到第二交叉开关，输出另一路信号直接输出到第二交叉开关，通过该第一交叉开关可以控制输出给时延调节装置为P极信号或N极信号，以便于时延调节装置对相应信号进行调节，从而消除差分传输时延差信息。

第二交叉开关的输入为经过时延调节后的差分信号，经过第二交叉开关控制后，可以使得输出的两路确定的P极信号和N极信号，当然，如果接收方无需关心接收的两路信号究竟哪一路是N极信号，哪一路是P极信号时，则无需设置该第二交叉开关，或者，如果可以通过其他方式识别出两路信号中的P极信号和N极信号时，也可以省去该第二交叉开关。

所述的时延差测量装置用于对接收端接收到的差分信号进行测量，确定差分信号的传输时延差信息，以便于控制时延调节装置的时延调节量，时延调节控制装置根据所述的时延差信息得出控制信息控制交叉开关及时延调节装置进行时延调节处理，这样，时延调节装置便可以根据实际测量获得时延差信息进行调节，以保证调节后的信号可以消除差分传输时延差。

上述的时延调节控制装置如图7所示包括寄存器组与一个比较器，其中

寄存器组包括三个寄存器，分别为：

第一寄存器存放当前的测量值；

第二寄存器存放前一次的测量值；

第三寄存器存放前数第二次的测量值；

比较器用于比较三个寄存器中的测量值，得出控制信息输出给时延调节控制装置。

上述的时延差测量装置如图8所示包括加法电路、隔直求模积分电路、最大值检测电路及积分电路清零电路，其中：

加法电路：用于对接收的P极信号和N极信号进行相加处理，并输出给模积分电路；

隔直求模积分电路：用于对相加后的信息进行隔直、求模积分运算，并输出给最大值检测电路；

最大值检测电路：确定模积分电路输出的最大值，并将该最大值输出到控制装置。

积分电路清零电路：每次完成积分运算后对积分电路清零。

上述的时延调节装置如图9所示包括一组时延单元与时延控制开关，其中：

一组时延单元：各个时延单元级联，并在输入端引入输入信号，每个时延单元的输出端与时延控制开关连接；

时延控制开关：根据寄存器的输出确定当前的时延量，并控制时延控制开关的切换，选择相应的时延单元的输出作为经过时延调节后的输出信号。

本发明中，在发送的差分信号只需通过一个交叉开关一端(P极或N极)接时延控制模块，另一端(N极或P极)通过一个交叉开关直接传输，便可以有效地消除差分传输时延差，从而降低芯片设计难度和复杂度。同时，还可以克服由板材特性不一致和连接器管脚时延不一致引起的差分传输时延差问题。

本发明在调节差分传输时延差时，发送芯片和接收芯片可以采用自协商模式，即开始对差分信号的传输时延差进行调节，直到消除相应的差分信号的传输时延差。

在自协商模式下，发送芯片发送一串特定的序列码或时钟数据，接收端接收和处理这些序列码和时钟数据。所述的特定序列码可以类似于一组“110011001100”、或“0011001100110011”等特定码型的码。为便于协商测试，所述的特性序列码必须是接收端和发送端商量好的码型。同时，为了减少通道高频损耗和码间串扰等因素对接收芯片差分传输时延差测量精度的影响，在自协商模式下，可以将发送信号速率降低，例如，速率可以降到芯片正常工作速率的1/10。

这些技术都有助于提高差分传输时延差的测量精度。

本发明提供的消除差分传输时延差的方法结合上述的装置的结构及工作原理进行详细的描述如下：

首先，时延差测量装置对接收的P极信号与N极信号进行时延差测量，其测量的具体工作过程如下：

(1)对接收的P极信号和N极信号进行求和，P极信号和N极信号进行相加，相加得到的电压分量就是差分信号的共模电压；

(2)对共模电压进行隔直、求模积分运算。

对于理想的差分信号，P极信号和N极信号进行相加后，进行隔直，得到的隔直共模电压应为0，求模和积分得到的值也为0。但是存在差分传输时延差后，共模电压不为0，因此，后面求模积分电路输出也不为零。

(3)最大值检测电路，检测求模积分电路输出的最大值，并将该最大值输出到时延调节控制装置。

第二、时延调节控制装置根据时延差测量装置测量的时延差来得出时延调节的控制信息；其具体工作过程如下：

(1)时延调节控制装置接收来自时延差测量装置的时延差测量值；

(2)保存当前三次接收的时延差测量值，第一寄存器存放当前的测量值；第二寄存器存放前一次的测量值；第三寄存器存放前数第二次的测量值；

(3)比较三个寄存器中的时延差测量值，得出时延调节的控制信息；

①当第一寄存器存放当前的测量值大于第二寄存器存放前一次的测量值且第二寄存器存放前一次的测量值大于第三寄存器存放前数第二次的测量值时，发出切换交叉开关的控制信息，

②当第一寄存器存放当前的测量值大于第二寄存器存放前一次的测量值且第二寄存器存放前一次的测量值小于第三寄存器存放前数第二次的测量值时，发出停止时延调节的控制信息，

③当第一寄存器存放当前的测量值小于第二寄存器存放前一次的测量值时，发出继续增加时延进行调节的控制信息。

第三、当时延调节控制装置发出切换交叉开关的控制信息时，两个交叉开关进行切换操作如图11所示：

状态1为，P极信号接在时延通道，N极信号接在正常通道，状态2为，P极信号接在正常通道，N极信号接在时延通道。这一过程就是从状态1至状态2的切换，或者是从状态1切换到状态2。

第四、当时延调节控制装置发出停止时延调节的控制信息时，结束时延调整。

第五、当时延调节控制装置发出继续增加时延进行调节的控制信息时，时延调节装置选择在原有的时延量的基础上增加一个时延分量，不切换交叉开关，按照重新设定的时延量对发送信号进行时延调节；

在工作开始时也就是延调节控制装置发出开始进行时延进行调节的控制信息时，时延调节装置选择最小的一个时延量，选择对应的切换开关，按照重新设定的时延量对发送信号进行时延调节；

这一过程中时延调节装置的精度为τ，就是该装置中每个时延单元的时延量，可以缩小τ值，来提高系统时延调节精度。

本发明中，还可以采用测量获得的时间差信息作为时延调节控制装置的输入参数，此时，所述的时延差测量装置具体为时间差测量装置，如图11所示，该装置具体的测量处理过程包括：

分别将P极信号和N极信号发送给边沿触发电路，边沿触发电路分别启动和终止RC积分电路。当其中P极信号先到达时，触发边沿触发电路，边沿触发电路启动RC积分电路，开始进行积分，当N极信号达到时，再次触发边沿触发电路，边沿触发电路终止RC积分电路积分。反之亦然。

后续的电压转换时间电路，将得到的积分电压转换为时间差信息，转换公式满足：

t＝-RCln(1-v/V)；

其中，t为时间差信息，v是测量得到的电压，V是积分电路的电源电压，R是电阻值，C是电容值。

综上所述，本发明中，通过控制对差分信号中P信号或N信号的时延调节，同时还控制时延调节分量，使得P极信号波形和N极信号波形获得一定的时延差，对通道产生的传输时延差进行补偿。因此，本发明可以克服由板材特性不一致和连接器管脚时延不一致引起的差分传输时延差问题，同时可以降低了方案的设计难度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种消除差分传输时延差的系统，其特征在于，包括：

一个时延调节装置：对进入该装置的差分信号的P极或N极信号进行时延调节处理，根据所需调节时延量，输出时延调节后的信号；

交叉开关：用于将选定的差分信号切换到时延调节装置中进行时延调节后输出；

所述的系统还包括：

时延调节控制装置：用于根据确定的控制信息控制交叉开关及时延调节装置进行时延调节处理；

所述的时延调节控制装置包括寄存器组与一个比较器，其中：

寄存器组包括三个寄存器，分别为：

第一寄存器：用于存放当前的测量值；

第二寄存器：用于存放前一次的测量值；

第三寄存器：用于存放前数第二次的测量值；

比较器：用于比较三个寄存器中的测量值，得出控制信息输出给时延调节装置；

当第一寄存器存放当前的测量值大于第二寄存器存放前一次的测量值且第二寄存器存放前一次的测量值大于第三寄存器存放前数第二次的测量值时，输出切换交叉开关的控制信息；

当第一寄存器存放当前的测量值大于第二寄存器存放前一次的测量值且第二寄存器存放前一次的测量值小于第三寄存器存放前数第二次的测量值时，输出停止时延调节的控制信息，

当第一寄存器存放当前的测量值小于第二寄存器存放前一次的测量值时，输出继续增加时延进行调节的控制信息；

其中，所述测量值为差分信号的传输时延差信息。

2.根据权利要求1所述的消除差分传输时延差的系统，其特征在于，所述的交叉开关包括两个：第一个交叉开关与第二交叉开关，两个交叉开关控制对差分信号中P极或N极信号进行时延调整。

3.根据权利要求1所述的消除差分传输时延差的系统，其特征在于，所述的系统还包括：

时延差测量装置：用于对接收端接收到的差分信号进行测量，确定差分信号的传输时延差信息，并作为控制信息输出给时延调节控制装置。

4.根据权利要求3所述的消除差分传输时延差的系统，其特征在于：

所述的时延差测量装置包括加法电路、隔直求模积分电路、最大值检测电路及积分电路清零电路，其中：

加法电路：用于对接收的P极信号和N极信号进行相加处理，并输出给隔直求模积分电路；

隔直求模积分电路：用于对相加后的信息进行隔直、求模积分运算，并输出给最大值检测电路；

最大值检测电路：确定隔直求模积分电路输出的最大值，并将该最大值输出到时延调节控制装置；

积分电路清零电路：每次完成积分运算后对隔直求模积分电路清零。

5.根据权利要求3所述消除差分传输时延差的系统，其特征在于：所述的时延差测量装置包括边沿触发电路、RC积分电路、电压转换时间电路和积分清零电路，其中：

边沿触发电路：接收P极信号和N极信号，并分别根据先后到达的信号启动和终止RC积分电路；

RC积分电路：用于对边沿触发电路输出信号进行积分，并输出给电压转换时间电路；

电压转换时间电路，将积分电压转换为时间差信息；

积分清零电路：每次完成积分运算后对RC积分电路清零。

6.根据权利要求1所述的消除差分传输时延差的系统，其特征在于，所述的时延调节装置包括一组时延单元与时延控制开关，其中：

一组时延单元：各个时延单元级联，并在输入端引入输入信号，每个时延单元的输出端与时延控制开关连接；

时延控制开关：根据所述第一，第二，以及第三寄存器的输出确定当前的时延量，并控制时延控制开关的切换，选择相应的时延单元的输出作为经过时延调节后的输出信号。

7.一种消除差分传输时延差的实现方法，其特征在于，包括：

A、测量接收到的差分信号的传输时延差信息；

B、利用测量的传输时延差信息对差分信号进行时延的补偿，消除差分信号的差分传输时延差；

所述的步骤A包括：

A2、接收所述的差分信号并确定差分信号的传输时延差信息；

所述步骤A2包括：

A22、保存测量最近的两次或者两次以上的测量值，并对这些测量值进行比较，得到控制信息输出给时延调节装置；

所述的步骤A22具体包括：

A221、保存当前三次接收的时延差测量值，第一寄存器存放当前的测量值；第二寄存器存放前一次的测量值；第三寄存器存放前数第二次的测量值；

A222、比较三个寄存器中的时延差测量值，得出控制信息，包括：

当第一寄存器存放当前的测量值大于第二寄存器存放前一次的测量值且第二寄存器存放前一次的测量值大于第三寄存器存放前数第二次的测量值时，输出切换交叉开关的控制信息；

当第一寄存器存放当前的测量值大于第二寄存器存放前一次的测量值且第二寄存器存放前一次的测量值小于第三寄存器存放前数第二次的测量值时，输出停止时延调节的控制信息，

当第一寄存器存放当前的测量值小于第二寄存器存放前一次的测量值时，输出继续增加时延进行调节的控制信息。

8.根据权利要求7所述的消除差分传输时延差的实现方法，其特征在于，所述的步骤A在所述步骤A2之前还包括：

A1、发送差分信号。

9.根据权利要求8所述的消除差分传输时延差的实现方法，其特征在于，所述的步骤A1包括：

发送信号由交替的两个序列组成，其中：

第一序列由N个1组成，第二序列由N个0组成；

或第一序列由N个0组成，第二序列由N个1组成；

其中N为大于等于1的整数。

10.根据权利要求8所述的消除差分传输时延差的实现方法，其特征在于，所述的步骤A2在所述步骤A22之前还包括：

A21、对接收的P极信号和N极信号进行相加处理，然后进行隔直、求模积分运算，最后进行最大值检测，并将该最大值作为测量值。

11.根据权利要求8所述的消除差分传输时延差的实现方法，其特征在于，所述的步骤A2在所述步骤A22之前还包括：

A21、根据接收P极信号和N极信号启动和终止RC积分电路进行积分处理，并将积分处理后结果转换为时间差信息t，且t＝-RCln(1-v/V)，其中，t为时间差信息，v是测量得到的电压，V是积分电路的电源电压，R是电阻值，C是电容值。

12.根据权利要求7所述的消除差分传输时延差的实现方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：

B1、当确定存在所述的传输时延差，则对差分信号的进行传输时延补偿；

B2、重新执行步骤A，直到所述的传输时延差达到预定值。

13.根据权利要求12所述的消除差分传输时延差的实现方法，其特征在于，所述的步骤B1具体包括：

B11、从传输时延差信息中获取P极与N极信号的传输时延差，并确定P极与N极信号中需要进行时延调节的信号；

B12、当确定所述的传输时延差时，则对所确定的需要进行时延调节的差分信号之中的一极信号进行相应的时延调整，另一极信号不进行时延调节。

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