CN113726701B - 应用于数据传输系统中消除信道反射的系统及方法 - Google Patents

应用于数据传输系统中消除信道反射的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种应用于数据传输系统中消除信道反射的系统及方法，包括发射端、多个信道和终端；所述发射端与信道相连接，所述信道与终端相连接；所述发射端发出信号经过信道，到达终端；在发射端增加信道反射预失真滤波器，发射的信号经过反射预失真滤波器，产生与信道反射失真极性相反，幅值和反射时延相同的信道响应，叠加到发射端的输出端，消除信道反射，得到良好的输出眼图。本发明通过在通信系统的发射器中设计信道反射预失真滤波器，产生与信道反射失真相反的预失真信号，叠加到发射器的输出端，抵消信道阻抗不匹配带来的反射失真，获得良好的发射端眼图，提高了通信系统的系统裕度。

Description

应用于数据传输系统中消除信道反射的系统及方法
技术领域
本发明涉及数据传输的技术领域，具体地，涉及应用于数据传输系统中消除信道反射的系统及方法，尤其涉及一种应用于高速数据传输系统中消除信道反射的设计。
背景技术
随着5G通讯，数据中心和人工智能的发展，数据传输速率变得越来越快，数据传输速率的加快对信号传输系统的带宽提出了更高的要求。高速数据传输系统中发射器，信道以及接受器之间的阻抗不匹配引起的反射对传输信号的恶化变得越来越严重，从而对传输系统的系统裕量提出了更高的要求。
因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用于数据传输系统中消除信道反射的系统及方法。
根据本发明提供的一种应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，包括发射端、多个信道和终端；所述发射端与信道相连接，所述信道与终端相连接；所述发射端发出信号经过信道，到达终端；
在发射端增加信道反射预失真滤波器，发射的信号经过反射预失真滤波器，产生与信道反射失真极性相反，幅值和反射时延相同的信道响应，叠加到发射端的输出端，消除信道反射，得到输出眼图。
优选地，所述发射端包括收发器的发射器和激光驱动器。
优选地，所述信道包括PCB走线、连接器、高速cable线以及柔性软板。
优选地，所述终端包括收发器的接收器和激光器。
优选地，如果发射端输出阻抗，N个信道的特征阻抗以及终端阻抗匹配，各个信道之间不存在反射，发射端发射的信号能量全部传输到终端。
优选地，如果信道之间的阻抗不匹配，引起信号的反射，不同接口之间的反射经过不同的时延叠加到输出端。
优选地，信号的幅度为V，反射信号的影响简化反射失真，输出信号为V+Vn，其中V为发射信号，Vn为信道反射分量，n为1-N，代表系统中有N个反射分量。
优选地，信道反射的信道反射失真为V(Tdelay_0)*C0+V(Tdelay_1)*C1+…+V(Tdelay_n)*Cn，其中Tdelay_n为信道N的反射时延，Cn为信道N的反射系数；设计极性相反但信道延时和信道反射幅度相同的的反射预失真滤波器,将预失真信号叠加到发射端的输出端，抵消信道反射；
反射预失真滤波器的延时Tdelay_n包括固定时延、可移动时延或者以固定时延+可移动时延；可移动时延通过软件或者硬件的方式进行配置。
优选地，发射信号经过N个带宽不同的滤波器，产生与信道失真近似的传输函数，控制输出权重，产生与信道失真近似的预失真信号，叠加到发射端的输出端，抵消信道反射失真。
本发明还提供一种应用于数据传输系统中消除信道反射的方法，所述方法应用上述中的应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：发射端发出信号；
步骤S2：在发射端增加信道反射预失真滤波器；
步骤S3：发射端发出的信号经过反射预失真滤波器，产生与信道反射失真极性相反，幅值和反射时延相同的信道响应；
步骤S4：将信道响应叠加到发射端的输出端，消除信道反射，得到输出眼图。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过在通信系统的发射器中设计信道反射预失真滤波器，产生与信道反射失真相反的预失真信号，叠加到发射器的输出端，抵消信道阻抗不匹配带来的反射失真，获得良好的发射端眼图，提高了通信系统的系统裕度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为高速数据传输系统图；
图2为信道阻抗匹配的高速数据传输系统图；
图3为信道阻抗不匹配的高速数据传输系统图；
图4为信道阻抗不匹配所致信号反射对输出信号的影响示意图；
图5为本发明反射预失真滤波器系统图；
图6为本发明反射预失真滤波器的实现方式1示意图；
图7为本发明反射预失真滤波器的实现方式2示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1，本发明提供一种应用于数据传输系统中消除信道反射的系统及方法，在高速数据传输系统，发射端发出的高速信号，经过不同的传输介质，到达终端，本实施例中传输介质为信道1，信道2，...，信道N；本实施例中发射端可以是高速收发器的发射器和激光驱动器；本实施例中信道可以是PCB走线、连接器、高速cable线和柔性软板；本实施例中终端可以是高速收发器的接收器和激光器。
参照图2，在理想的高速数据传输系统，如果发射端输出阻抗，N个信道的特征阻抗以及终端阻抗是匹配的，即Rtx＝R1＝R2＝...＝Rn＝Rterm，其中Rtx为发射器的输出特征阻抗，Rterm为终端阻抗，R1，R2，Rn为信道1，信道2，...信道N的特征阻抗，各个信道之间不存在反射，发射端发射的信号能量全部传输到终端，从而得到良好的输出眼图。
参照图3，在实际的高速数据传输系统，信道之间的阻抗是不匹配的，即Rtx≠R1≠R2≠...≠Rn≠Rterm，阻抗不匹配会引起信号的反射，不同接口之间的反射经过不同的时延叠加到输出端，最后会严重恶化终端的输出眼图，减小通信系统的系统裕量。
参照图4，假设理想信号的幅度为V，反射信号的影响简化反射失真，输出信号为V+Vn，其中V为发射信号，Vn为信道反射分量，n为1-N，代表系统中有N个反射分量。
参照图5，本发明提出了在发射端增加信道反射预失真滤波器，发射的高速信号经过反射预失真滤波器，产生与信道反射失真极性相反，幅值和反射时延相同的信道响应，叠加到发射端的输出端，消除信道反射，从而获得良好的输出眼图。
参照图6，反射预失真滤波器的实现方式1：假设信道反射的信道反射失真为V(Tdelay_0)*C0+V(Tdelay_1)*C1+...+V(Tdelay_n)*Cn，Tdelay_n为信道N的反射时延，Cn为信道N的反射强系数。设计极性相反但信道延时和信道反射幅度相同的的反射预失真滤波器,将预失真信号叠加到发射端的输出端，抵消信道反射。
反射预失真滤波器的Tdelay_n可能是以固定时延、可移动时延，固定时延+可移动时延的方式来实现。可移动时延可通过软件或者硬件的方式来进行配置；数字方式可以用与数据频率相同的D触发器/锁存器延时产生时延，也可以在低速电路用查找表(look uptable)的方式来产生。模拟的方式可以用CMOS缓冲器或者CML缓冲器的物理延时做时延来产生。
反射预失真信号的延时应与信道反射的延时一致，此延时可以通过软件和硬件协同的方式配置,从而适配不同的通信信道；反射预失真信号的极性应与信道反射信号的极性相反；反射预失真信号的幅度Cn应与信道反射的幅度一致，可以通过软件和硬件协同的方式配置,从而适配不同的反射强度。
在实际系统中，反射预失真滤波器的Tdelay_n可能是以固定时延、可移动时延，固定时延+可移动时延的方式来实现。可移动时延可以通过软件或者硬件的方式来调节。
参照图7，反射预失真滤波器的实现方式2：发射信号经过N个带宽不同的滤波器，产生与信道失真近似的传输函数，控制输出权重，产生与信道失真近似的预失真信号，叠加到发射端的输出端，抵消信道反射失真；电阻和电容可以通过软硬件结合方式进行调节从而适配不同的信道反射；各个滤波器控制的输出权重可以通过软硬件结合的方式进行调节从而适配不同的信道反射强度。
本发明还提供一种应用于数据传输系统中消除信道反射的方法，所述方法应用上述中的应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，所述方法包括如下步骤：步骤S1：发射端发出信号；步骤S2：在发射端增加信道反射预失真滤波器；步骤S3：发射端发出的信号经过反射预失真滤波器，产生与信道反射失真极性相反，幅值和反射时延相同的信道响应；步骤S4：将信道响应叠加到发射端的输出端，消除信道反射，得到输出眼图。
本发明通过在通信系统的发射器中设计信道反射预失真滤波器，产生与信道反射失真相反的预失真信号，叠加到发射器的输出端，抵消信道阻抗不匹配带来的反射失真，获得良好的发射端眼图，提高了通信系统的系统裕度。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，其特征在于，包括发射端、多个信道和终端；所述发射端与信道相连接，所述信道与终端相连接；所述发射端发出信号经过信道，到达终端；
在发射端增加信道反射预失真滤波器，发射的信号经过信道反射预失真滤波器，产生与信道反射失真极性相反，幅值和反射时延相同的信道响应，叠加到发射端的输出端，消除信道反射，得到输出眼图；
信道反射的信道反射失真为V(Tdelay_0)*C0+V(Tdelay_1)*C1+...+V(Tdelay_n)*Cn，V为信号的幅度，其中Tdelay_n为信道N的反射时延，Cn为信道N的反射系数；所述反射时延Tdelay_n包括固定时延和/或可移动时延；可移动时延通过软件或者硬件的方式进行配置。
2.根据权利要求1所述的应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，其特征在于，所述发射端包括收发器的发射器和激光驱动器。
3.根据权利要求1所述的应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，其特征在于，所述信道包括PCB走线、连接器、高速cable线以及柔性软板。
4.根据权利要求1所述的应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，其特征在于，所述终端包括收发器的接收器和激光器。
5.根据权利要求1所述的应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，其特征在于，如果发射端输出阻抗，N个信道的特征阻抗以及终端阻抗匹配，各个信道之间不存在反射，发射端发射的信号能量全部传输到终端。
6.根据权利要求1所述的应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，其特征在于，如果信道之间的阻抗不匹配，引起信号的反射，不同接口之间的反射经过不同的时延叠加到输出端。
7.根据权利要求1所述的应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，其特征在于，输出信号的幅度为V+Vn，发射信号的幅度为V，信道反射分量的幅度为Vn，n为1-N，代表系统中有N个反射分量。
8.一种应用于数据传输系统中消除信道反射的方法，其特征在于，所述方法应用如权利要求1-7任一项所述的应用于数据传输系统中消除信道反射的系统，所述方法包括如下步骤：
步骤S1：发射端发出信号；
步骤S2：在发射端增加信道反射预失真滤波器；
步骤S3：发射端发出的信号经过信道反射预失真滤波器，产生与信道反射失真极性相反，幅值和反射时延相同的信道响应；
步骤S4：将信道响应叠加到发射端的输出端，消除信道反射，得到输出眼图。
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