CN113765832B - 用于通信系统的基于查找表的编码机制的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于通信系统的基于查找表的编码机制的实施方式。一种示例方法包括：接收要发射的信号；使用数模转换器将信号转换为转换后的模拟信号；接收针对信道的信道状态信息；基于信道状态信息来校准查找表；利用校准后的查找表基于转换后的信号来生成编码的模拟信号，并发射编码的模拟信号，其中该编码的信号补偿信道的信道失真。

Description

用于通信系统的基于查找表的编码机制的方法和装置
技术领域
本发明的各实施方式总体上涉及用于通信系统的基于查找表的编码机制的方法和装置。
背景技术
本发明涉及用于通信系统的基于查找表的编码机制的方法和设备。通信系统通常由发射机、接收机和信道组成。发射机生成传达信息的信号，其在通过信道被发射之后在接收机处被接收和恢复。
信号中嵌入的符号形式的信息通常由发射机设置，并且符号频率、符号相位和符号定时可以由接收机恢复。在现实世界中，传输信道是不理想的，并且会引入导致信号失真的各种有害效果。因此，为了恢复在信号中发射的信息，接收信号的符号频率、符号相位和符号定时需要是准确地可恢复的，以使得接收信号与发射信号同步，并且在检测符号时降低符号差错概率。在某些常规系统中，可以在发射机处利用诸如脏纸编码或Costa预编码之类的预编码，以使接收信号更加可恢复。
发明内容
本发明的示例实施方式总体上涉及一种用于通信系统的基于查找表电路的编码机制的方法和装置。本说明书中描述的主题的一些实施方式的细节在附图和以下描述中进行阐述。根据说明书、附图和权利要求书，本主题的其他特征、方面和优点将变得容易理解。
在一个实施方式中，提供了一种用于对要经由通信信道发射的信号进行编码的方法。该方法包括接收要发射的信号。该方法还包括使用数模转换器将信号转换为转换后的模拟信号。此外，该方法包括接收针对信道的信道状态信息。该方法还包括基于信道状态信息来校准查找表。该方法还包括利用校准的查找表基于转换后的信号来生成编码的模拟信号。此外，该方法包括发射编码的模拟信号，其中该编码的信号补偿信道的信道失真。
在另一个实施方式中，一种发射机中的装置包括至少一个处理器和至少一个存储器，该至少一个存储器包括计算机程序代码。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器一起：接收要发射的信号，使用数模转换器将该信号转换为转换后的模拟信号，接收针对信道的信道状态信息，基于信道状态信息来校准查找表，利用校准后的查找表基于转换后的信号来生成编码的模拟信号，并且发射编码的模拟信号，其中该编码的信号可以补偿信道的信道失真。
在一些实施方式中，要发射的信号是脉冲幅度调制4(PAM-4)信号。在一些实施方式中，转换后的模拟信号包括三只眼，并且编码的模拟信号包括三只眼。在一些实施方式中，通过利用查找表来对编码的模拟信号进行Gray编码。在一些实施方式中，通过利用查找表来对编码的模拟信号进行Costa预编码。在一些实施方式中，通过利用查找表对编码的模拟信号进行Tomlinson-Harashima编码。
在一些实施方式中，利用查找表基于转换后的信号来生成编码的模拟信号包括：向接收机发射握手信号，从接收机接收握手应答信号，该握手应答信号指示接收机被配置为通过利用嵌入在具有中央处理单元(CPU)的接收机侧芯片组中的接收机侧查找表来解密Tomlinson-Harashima编码的接收信号，并且将校准后的查找表配置为执行Tomlinson-Harashima编码。在一些实施方式中，接收机侧查找表是可调整的。
在一些实施方式中，其中利用查找表基于转换后的信号来生成编码的模拟信号包括：向接收机发射握手信号，从接收机接收握手应答信号，该握手应答信号指示接收机被配置为通过利用现场可编程门阵列(FPGA)来解密Tomlinson-Harashima编码的接收信号，并且将校准后的查找表配置为执行Tomlinson-Harashima编码。
在一些实施方式中，查找表还被配置为包括均衡。
仅出于总结一些示例实施方式的目的来提供以上发明内容，以提供对本发明的一些方面的基本理解。因此，将了解的是，上述实施方式仅是示例，并且不应被解释为以任何方式缩小本发明的范围或精神。应当了解，本发明的范围除了这里总结的那些实施方式之外还涵盖许多潜在的实施方式，其中一些将在下面进一步描述。
附图说明
因此以一般术语描述了本公开后，现在将对附图进行参考，附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1例示出了在接收机处采用判决反馈均衡器(DFE)的示例通信系统和采用Tomlison-Harashima预编码(THP)均衡的示例通信系统的框图；
图2例示出了根据本发明示例实施方式的具有两个输入符号的示例查找表；
图3是例示出了根据本发明示例实施方式的对要经由通信信道发射的信号进行编码的示例方法的流程图；
图4是例示出了与接收机执行握手的示例方法的流程图；
图5例示出了可以被嵌入在通信系统中的示例计算系统；
图6例示出了与本文公开的一个或多个实施方式相关的示例曲线图；以及
图7例示出了与本文公开的一个或多个实施方式相关的示例眼图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更充分地描述示例实施方式，在附图中示出了一些但非全部的实施方式。实际上，实施方式可以采取许多不同的形式，并且不应被解释为局限于本文所阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了使得本公开满足适用的法律要求。贯穿全文，相似的参考标号指代相似的元件。如本文中可以使用的，术语“示例性”和“示例”不被提供来传达任何定性评估，而仅是为了传达示例的说明。因此，任何此类术语的使用不应被认为是限制本发明的实施方式的精神和范围。
下面参考框图和流程图例示来描述本公开的实施方式。因此，应当理解，框图和流程图例示的每个框可以以计算机程序产品、完全硬件实施方式、硬件和计算机程序产品的组合和/或装置、系统、计算设备/实体、计算实体和/或执行计算机可读存储介质上用于执行的指令、操作、步骤和可互换使用的类似词(例如，可执行指令、用于执行的指令、程序代码等)等等的形式来实现。例如，代码的检索、加载和执行可以顺序地执行，以使得一次检索、加载和执行一个指令。在一些示例性实施方式中，检索、加载和/或执行可以并行地执行，以使得多个指令被一起检索、加载和/或执行。因此，这样的实施方式可以产生执行在框图和流程图例示中指定的步骤或操作的专门配置的机器。因此，框图和流程图例示支持用于执行指定的指令、操作或步骤的实施方式的各种组合。
高性能计算(HPC)和数据中心(DC)通信领域对高容量、低时延、低功耗和小互连占用空间的需求不断增长。诸如HPC群集、深度学习、云计算和存储以及移动系统之类的各种应用都受益于高容量、低时延、低功耗和小互连占用空间。在信息被数字化之后，此类信息将很可能在某些阶段由HPC或DC基础设施处理或存储。
在HPC中，诸如无限带宽(InfiniBand)之类的计算机联网通信标准具有很高吞吐量和很低时延的物理层。随着HPC系统被推动提供更大的容量，DC环境已从开发中受益，并已采用了新技术，根据其自己的要求(例如，较低的成本和较低的功耗)对它们进行调整。传统上，这些要求是通过放松对例如误码率(BER)目标方面的要求并容忍稍小的容量来满足的。
然而，取决于要运行的应用和要实施的操作，放松这样的要求可能不是优选的。为了支持DC和HPC群集的连接性要求，互连已经经历了单通道从14G、28G、50G到现在的100G的快速发展。当利用传统的不归零(NRZ)调制机制时，这种增量增长面临一些瓶颈。结果，采用脉冲幅度调制(PAM)-4。与不归零(NRZ)相比，PAM-4大致在相同带宽上提供了两倍的容量。存在一些挑战，如果挑战被妥善解决，可以为将来继续扩大PAM-4系统铺平道路。
将成对的比特转换成PAM-4映射的一种常见表示是直接映射，其形式为输入＝{00,01,10,11}，其在被映射为模拟值时变为输出＝{-3,-1,1,3}。为了减少在不正确恢复的情况下的差错，可以应用Gray编码，以确保相邻符号之间仅一个比特改变。这导致如下转换，其形式为输入＝{00,01,10,11}，其被Gray编码为输入＝{00,01,11,10}，其在被映射为模拟值时变为输出＝{-3,-1,1,3}。在PAM-4信号上从两个比特到单个值的映射允许提高频谱效率。调制格式中频谱效率的这种提高允许降低端到端链路信道中所有构建块的带宽需求。
端对端链路信道可以由频率响应受限的不同块组成：激光源、光电二极管、跨阻放大器、放大器、调制器驱动器、键合线连接和光纤。为了确保端到端链路中可接受的信号完整性，系统需要确保适当地补偿由信道造成的信号失真，诸如通过在接收机或发射机处实现均衡或者通过在发射机处实现预编码来适当地补偿。
可以通过前馈均衡器(FFE)来实现均衡。使用数字有限脉冲响应(FIR)滤波器来实现FFE均衡器：FIR滤波器具有前光标抽头和后光标抽头，每个抽头具有不同的权重，它们与端到端链路的脉冲响应的逆相匹配，从而有效地均衡在这种链路上发射的信号。FFE均衡器可以被放置在发射机处、在接收机处或者同时放置在两侧。可替代地，判决反馈均衡器(DFE)可以被放置在接收机处以均衡后光标干扰。DFE对当前恢复比特进行采样，应用信道传递函数的逆，估计后光标干扰的量，然后从传入信号中减去该量，从而允许正确恢复下一比特。
DFE提供许多优点，诸如没有噪声增强、接近基础信道的香农容量的性能以及与确定信道的传递函数的自适应算法的兼容性。但是，DFE在低信噪比(SNR)时产生负差错传播效果，并且要求所有计算操作必须在少于1个UI内实施，这会随着线速率的增加而对电子设计和实现造成压力。因此，对于高比特率和高线速率要求，诸如线速率高于每秒50吉比特，由于电子设计的限制，DFE可能不是一个可行的选择。
诸如脏纸编码(DPC)或Costa预编码、Tomlison-Harashima预编码(THP)等等之类的预编码机制提供了一种在发射机而非接收机处实现DFE功能性的方法。例如，THP由发射机处的判决系统组成，该判决系统基于当前值和前一比特来生成一个序列。通过应用脉冲响应信道的逆(后光标补偿)，前一比特被用来均衡当前比特。然后使均衡后的信号穿过与模信号处理操作相关联的模单元。
图1例示出了在接收机处采用DFE的示例通信系统100A和采用THP均衡的示例通信系统100B的框图。如图1中所例示，在系统100A中，发射机102A经由信道104A将信号发射到接收机106A。接收机106A实现DFE接收机，该DFE接收机补偿由信道引起的失真。在系统100B中，发射机102B实现预编码，该预编码补偿由信道引起的失真，然后经由信道104B将预编码的信号发射到接收机106B。
图2例示出了具有两个输入符号的示例查找表。两个输入符号，主符号N和前光标，各自包括最低有效比特和最高有效比特以及M个比特的输出。查找表可以具有前光标符号和后光标符号数量不同的两个以上的输入符号。M个比特可以被用作数模转换器的输入。
图3是例示出了根据本发明的实施方式的对要经由通信信道发射的信号进行编码的示例方法的流程图。将理解，可以通过各种手段来实现流程图的每个框以及流程图中的框的组合。在一些示例实施方式中，可以如下文所述修改或进一步放大本文中的某些操作。此外，在一些实施方式中，还可以包括附加的可选操作。应当了解，本文所述的每个修改、可选添加或放大可以单独地或与本文所述的特征中的任何其他特征组合地包含在本文的操作中。例如，图3中所例示的操作可以由示例计算系统500(图5中所示)执行，该示例计算系统500被嵌入在通信系统(诸如，通信系统中的发射机)中。
在一些实施方式中，在操作302处，计算系统500被配置为接收要发射的信号。在一些实施方式中，计算系统500是被嵌入在通信系统的发射机中的固件计算系统。在一些实施方式中，可以从另一设备接收要发射的信号，该另一设备被配置为通过利用通信系统经由信号来发射信息。在一些实施方式中，要发射的信号可以是包括一个或多个比特的数字信号。在一些实施方式中，要发射的信号是脉冲幅度调制4(PAM-4)信号。
在一些实施方式中，在操作304处，计算系统500被配置为使用嵌入的数模转换器将要发射的信号转换为转换后的模拟信号。在一些实施方式中，数模转换器可以与计算系统500可通信地耦合，或者可以使得对计算系统500可用。在一些情况下，计算系统500可以是固件计算系统，该固件计算系统与通信系统中的一个或多个电路模块可通信地耦合并且被配置为控制通信系统中的一个或多个电路模块。
在一些实施方式中，在操作306处，计算系统500被配置为接收针对信道的信道状态信息。信道例如可以是预期通过其发射要发射的信号的信道。在一些实施方式中，操作306发生在操作302和304之前，以使得计算系统可以在接收要发射的信号之前接收信道状态信息。在一些实施方式中，计算系统500被配置为基于与信道相关联的一个或多个过滤器来确定信道状态信息。例如，在一些实施方式中，计算系统500被配置为基于与信道相关联的一个或多个滤波器的脉冲响应来确定信道状态信息。在一些实施方式中，计算系统500被配置为基于信道的统计表征来确定信道状态信息。在一些实施方式中，计算系统500被配置为基于在发射机和接收机之间传送的握手信号来确定信道状态信息。在一些实施方式中，信道状态信息可以被存储在存储器520中。
在一些实施方式中，信道状态信息包括指示信道可能引入的预期失真的信息，诸如信道失真估计信息。信道失真估计信息可以与关联于信道的线性现象和/或关联于信道的非线性现象相关。附加地或可替代地，在一些实施方式中，信道状态信息包括与信道相关联的符号相关联的统计信息。例如，在一些实施方式中，信道状态信息附加地或可替代地包括与信道相关联的符号间干扰信息。附加地或可替代地，在一些实施方式中，信道状态信息包括与信道相关联的信道响应信息。附加地或可替代地，在一些实施方式中，可以基于与信道相关联的信道传递函数(例如，端对端信道传递函数)来生成信道状态信息。例如，在一些实施方式中，握手信号在穿越信道时会受到信道传递函数的影响，从而生成信道状态信息。在一些实施方式中，握手信号可以包括以预定义的方式配置的不同模拟电平。此外，握手信号可以包括一组转变。在一方面，握手信号可以将特定的传递函数应用于握手信号的模拟段，以促进信道状态信息的生成。
在一些实施方式中，在操作308处，计算系统500被配置为基于信道状态信息来校准查找表。查找表可以被配置为将一个或多个输入值映射到输出值。在一些实施方式中，查找表是被嵌入在通信系统中并由计算系统500控制的基于硬件的查找表电路。例如，基于硬件的查找表电路可以包括一个或多个硬件门、一个或多个硬件锁存器、一个或多个硬件继电器和/或一个或多个其他硬件组件。在一些实施方式中，操作308在操作302和304之前发生，以使得计算系统可以在接收要发射的信号之前校准查找表。在一些实施方式中，可以基于查找表将查找表嵌入在时钟数据恢复单元中。在实施方式中，可以基于信道状态信息来调节查找表的一个或多个转变。查找表的转变可以包括初始状态和结束状态。附加地，在某些实施方式中，查找表的硬件组件可以与对应的转变相关联。例如，在某些实施方式中，查找表的转变可以包括一个或多个互连和/或一个或多个硬件组件。在另一个实施方式中，可以基于信道状态信息来调节查找表的一个或多个硬件组件的权重。例如，可以基于信道状态信息重复地调节查找表的一个或多个硬件组件的权重，直到要发射的信号满足所定义的质量标准为止。
在一些实施方式中，在操作310处，计算系统500可以利用校准后的查找表来至少通过使用转换后的模拟信号作为查找表的输入从而基于转换后的模拟信号来生成编码的模拟信号。在一些情况下，查找表可以被用来实现不同的编码，诸如Costa预编码、Tomlinson-Harashima预编码、Gray编码等。在一些实施方式中，编码的模拟信号具有以下中的一个或多个：符号持续时间、幅度或基于查找表调整的其他信号参数。在一些实施方式中，校准后的查找表还可以被配置为考虑信号的均衡(诸如，通过使查找表的值被调整为考虑了均衡)。例如，在与均衡相关的一些实施方式中，可以对校准后的查询表的输入值进行加权以匹配包含均衡因子的期望输出值。在与编码相关的另一个实施方式中，可以基于与编码相关联的数字值对校准后的查找表的输入值进行加权。例如，在某些实施方式中，可以基于与Costa预编码相关联的数字值、与Tomlinson-Harashima预编码相关联的数字值、或者与Gray编码相关联的数字值来对校准后的查找表的输入值进行加权。在一些实施方式中，校准后的查找表可以被配置为仅执行编码，并且类似地被校准的第二校准后的查找表可以被利用来执行均衡。
在一些实施方式中，在操作312处，计算系统500经由信道(计算系统先前针对该信道接收了信道信息)将编码的模拟信号发射到接收机。
在一些实施方式中，嵌入计算系统500的发射机可以与可以嵌入另一个计算系统的接收机通信，以在发射信号之前或在生成编码的模拟信号之前执行握手。在实施方式中，握手可以与相关于通信协议的发现过程相关联。图4是例示出了与接收机执行握手的示例方法的流程图。如图4中所例示，在操作402处，计算系统500可以向接收机发射握手信号。握手信号可以是用于交换关于接收机是否具有嵌入的固件计算系统以及接收机是否能够对计算系统500所采用的一种或多种编码机制进行解码的信息的信号。在一些实施方式中，握手信号可以在通信链路建立期间被发射。在实施方式中，通信链路建立也可以与相关于通信协议的发现过程相关联。
在操作404处，发射机可以从接收机接收握手应答信号。握手应答信号可以指示接收机是否能够解码Gray编码信号、Costa预编码信号或Tomlinson-Harashima编码信号中的一个或多个。
在操作406处，发射机可以根据接收到的握手应答信号来配置查找表。例如，如果握手应答信号指示接收机被配置为通过利用嵌入在具有中央处理单元(CPU)的接收机侧芯片组中的接收机侧查找表来解密Tomlinson-Harashima编码的接收信号；发射机可以将校准后的查找表配置为执行Tomlinson-Harashima编码。在另一个示例中，如果握手应答信号指示接收机被配置为通过利用嵌入在具有中央处理单元(CPU)的接收机侧芯片组中的接收机侧查找表来解密Costa预编码的接收信号；发射机可以将校准后的校准查询表配置为执行Costa预编码。在另一个示例中，如果握手应答信号指示接收机未被配置为解密预编码的信号，则发射机可以将查找表配置为仅实现均衡。
在与发射机相关的实施方式中，发射机的查找表可以接收数字数据序列(例如，一和零的序列)作为输入。基于编码的类型和/或均衡过程，发射机的查找表可以生成编码的模拟信号。在某些实施方式中，计算系统(例如，计算系统500)可以确定用于发射机的查找表的一个或多个硬件组件的一个或多个权重。在一方面，可以基于编码和/或均衡来确定一个或多个权重。此外，发射机可以将编码的模拟信号发射到接收机。
在与接收机相关的另一个实施方式中，接收机的查找表可以接收编码的模拟信号作为输入。编码的模拟信号可以由发射机提供。基于编码的类型和/或均衡过程，接收机的查找表可以生成数字数据序列(例如，一和零的序列)。在某些实施方式中，计算系统(例如，计算系统500)可以确定用于接收机的查找表的一个或多个硬件组件的一个或多个权重。在一方面，可以基于编码和/或均衡来确定一个或多个权重。在一个示例中，接收机的查找表可以交换数字数据序列的一个或多个比特，以解调在发射机处实施的编码(例如，Gray编码)。
在一些实施方式中，握手信号在穿越信道时会受到端到端信道传递函数的影响，从而产生信道状态信息，该信道状态信息可以被采用来生成查找表的一个或多个权重。例如，在握手路径的接收侧，可以提取信道状态信息以支持用于查找表的一个或多个均衡权重的生成。
在一些实施方式中，握手信号可以包括以预定义的方式配置的不同模拟电平。握手信号还可以包括一组转变。在一方面，握手信号(例如，穿越信道)可以经历端到端信道性能，并且可以将特定的传递函数压印到握手信号的模拟段上。在一些实施方式中，压印可以促进信道状态信息的生成。附加地，在一些实施方式中，可以采用逆传递函数来确定用于查找表的一个或多个权重。
图5例示出了可以被嵌入在通信系统中的示例计算系统500。计算系统500可以是与一个或多个电路模块(诸如，图2中所例示的查找表电路)可通信地耦合的固件计算系统。计算系统500可以包括处理器510、存储器电路系统520和通信电路系统530或者与处理器510、存储器电路系统520和通信电路系统530通信。在一些实施方式中，处理器510(其可以包括多个或协处理器或与处理器相关联的任何其他处理电路系统)可以与存储器电路系统520通信。存储器电路系统520可以包括非易失性存储器电路系统，并且可以包括一个或多个易失性和/或非易失性存储器。在一些示例中，存储器电路系统520可以是电子存储设备(例如，计算机可读存储介质)，其被配置为存储可以由处理器510可检索的数据。在一些示例中，存储在存储器520中的数据可以包括一组或多组查询表值、用于基于信道状态信息和期望的编码机制来生成查询表值的数据、或者用于使得装置能够执行根据本发明实施方式的各种功能或方法的类似数据，如本文所述。
在一些示例中，可以以许多不同的方式来体现处理器510。例如，处理器可以被体现为各种硬件处理部件中的一个或多个，诸如微处理器、协处理器、数字信号处理器(DSP)、控制器或者具有或不具有随附DSP的处理元件。处理器510还可以被体现在各种其他处理电路系统中，包括集成电路诸如FPGA(现场可编程门阵列)、微控制器单元(MCU)、ASIC(专用集成电路)、硬件加速器、或专用电子芯片。此外，在一些实施方式中，处理器可以包括被配置为独立执行的一个或多个处理核心。多核处理器可以在单个物理封装内实现多处理。附加地或可替代地，处理器可以包括经由总线串联配置的一个或多个处理器，以使得实现指令的独立执行、流水线化和/或多线程化。在一些实施方式中，处理器510是微处理器。
在示例实施方式中，处理器510可以被配置为执行诸如存储在存储器电路系统520中或以其他方式可被处理器510访问的指令，诸如计算机程序代码或指令。可替代地或附加地，处理器510可以被配置为执行硬编码的功能性。这样，无论是通过硬件或软件指令来配置还是通过其组合来配置，处理器510都可以表示被配置为执行根据本文所述的本发明实施方式的操作的计算实体(例如，物理地体现在电路系统中)。例如，当处理器510被体现为ASIC、FPGA或类似物时，处理器可以被配置为用于实施本发明实施方式的操作的硬件。可替代地，当处理器510被体现为执行软件或计算机程序指令时，指令可以将处理器510具体地配置为在指令被执行时执行本文所述的算法和/或操作。然而，在一些情况下，处理器510可以是被具体配置为通过使用用于执行本文所述的算法和/或操作的指令对处理器进行进一步配置来采用本发明的实施方式的设备(例如，移动终端或固定计算设备)的处理器。处理器510尤其还可以包括时钟、算术逻辑单元(ALU)和被配置为支持处理器510的操作的逻辑门。
计算系统500可以可选地还包括通信电路系统530。通信电路系统可以是被配置为从网络接收数据和/或向网络发射数据的以硬件或硬件和软件的组合来体现的任何部件和/或与计算系统500通信的任何其他设备或模块。就这一点而言，通信接口可以包括例如支持硬件和/或用于实现通信的软件。这样，例如，通信电路系统530可以包括通信调制解调器和/或用于支持经由电缆、通用串行总线(USB)、集成电路接收机或其他机制的通信的其他硬件/软件。
图6例示出了与本文所公开的一个或多个实施方式相关的示例曲线图600。曲线图600例示出了由本文所公开的查找表所提供的信号的误码率(BER)对信噪比(SNR)。在实施方式中，曲线图600可以与两个发射机模型(例如，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)模型)相关，每个发射机模型具有等于7mA、8mA和9mA的直流值以及等于0.5和0.8的峰峰电压值。在一个示例中，这两个发射机模型可以与电背对背(EBTB)测试和光背对背(OBTB)测试相关。如曲线图600中所示，BER曲线602与理论极限相关，BER曲线604与具有第一类型的均衡(例如，DFE)的OBTB相关，BER曲线606与具有第二类型的均衡(例如，THP)的OBTB相关，BER曲线608与没有均衡的EBTB相关，BER曲线610与具有第三类型的均衡(例如，LPE)的OBTB相关，并且BER曲线612与没有均衡的OBTB相关。
图7例示出了与本文所公开的一个或多个实施方式相关的示例眼图700。例如，眼图700可以是与本文所公开的查询表相关联的信号的眼图。
受益于前述说明书和相关附图中呈现的教导，这些发明有关领域的技术人员将想到本文阐述的本发明的许多修改和其他实施方式。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施方式，并且修改和其他实施方式旨在被包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前述描述和关联附图在元件和/或功能的某些示例组合的上下文中描述了示例实施方式，但是应当了解，在不脱离所附权利要求的范围的前提下，元件和/或功能的不同组合可以由替代实施方式来提供。就这一点而言，例如，如所附权利要求中的一些所阐述的那样，与上文明确描述的那些不同的元件和/或功能的不同组合也被考虑。尽管本文采用了特定术语，但是它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

Claims (20)

1.一种用于对要经由通信信道发射的信号进行编码的方法，包括：
接收要发射的信号；
使用数模转换器将所述信号转换为转换后的模拟信号；
接收针对信道的信道状态信息；
基于所述信道状态信息来校准查找表；
利用校准后的查找表基于所述转换后的信号来生成编码的模拟信号；以及
发射所述编码的模拟信号，其中所述编码的信号补偿所述信道的信道失真。
2.根据权利要求1所述的方法，其中要发射的所述信号是脉冲幅度调制4信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述转换后的模拟信号包括三只眼，并且其中所述编码的模拟信号包括三只眼。
4.根据权利要求1所述的方法，其中通过利用所述校准后的查找表来对所述编码的模拟信号进行Gray编码。
5.根据权利要求1所述的方法，其中通过利用所述校准后的查找表来对所述编码的模拟信号进行Costa预编码。
6.根据权利要求1所述的方法，其中通过利用所述校准后的查找表来对所述编码的模拟信号进行Tomlinson-Harashima编码。
7.根据权利要求6所述的方法，其中利用所述校准后的查找表基于所述转换后的信号来生成编码的模拟信号包括：
向接收机发射握手信号；
从所述接收机接收握手应答信号，所述握手应答信号指示所述接收机被配置为通过利用嵌入在具有中央处理单元的接收机侧芯片组中的接收机侧查找表来解密Tomlinson-Harashima编码的接收信号；以及
将所述校准后的查找表配置为执行Tomlinson-Harashima编码。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述接收机侧查找表是可调整的。
9.根据权利要求6所述的方法，其中利用所述校准后的查找表基于所述转换后的信号来生成编码的模拟信号包括：
向接收机发射握手信号；
从所述接收机接收握手应答信号，所述握手应答信号指示所述接收机被配置为通过利用现场可编程门阵列来解密Tomlinson-Harashima编码的接收信号；以及
将所述校准后的查找表配置为执行Tomlinson-Harashima编码。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述校准后的查找表还被配置为包括均衡。
11.一种发射机中的装置，包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述至少一个存储器包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起：
接收要发射的信号；
使用数模转换器将所述信号转换为转换后的模拟信号；
接收针对信道的信道状态信息；
基于所述信道状态信息来校准查找表；
利用校准后的查找表基于所述转换后的信号来生成编码的模拟信号；以及
发射所述编码的模拟信号，其中所述编码的信号补偿所述信道的信道失真。
12.根据权利要求11所述的装置，其中要发射的信号是脉冲幅度调制4信号。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述转换后的模拟信号包括三只眼，并且其中所述编码的模拟信号包括三只眼。
14.根据权利要求11所述的装置，其中通过利用所述校准后的查找表来对所述编码的模拟信号进行Gray编码。
15.根据权利要求11所述的装置，其中通过利用所述校准后的查找表来对所述编码的模拟信号进行Costa预编码。
16.根据权利要求11所述的装置，其中通过利用所述校准后的查找表来对所述编码的模拟信号进行Tomlinson-Harashima编码。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还被配置为：
向接收机发射握手信号；
从所述接收机接收握手应答信号，所述握手应答信号指示所述接收机被配置为通过利用嵌入在具有中央处理单元的接收机侧芯片组中的接收机侧查找表来解密Tomlinson-Harashima编码的接收信号；以及
将所述校准后的查找表配置为执行Tomlinson-Harashima编码。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述接收机侧查找表是可调整的。
19.根据权利要求16所述的装置，其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码还被配置为：
向接收机发射握手信号；
从所述接收机接收握手应答信号，所述握手应答信号指示所述接收机被配置为通过利用现场可编程门阵列来解密Tomlinson-Harashima编码的接收信号；以及
将所述校准后的查找表配置为执行Tomlinson-Harashima编码。
20.根据权利要求11所述的装置，其中所述校准后的查找表还被配置为包括均衡。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10664643B2 (en) * 2018-02-09 2020-05-26 University Of Louisiana At Lafayette Method for the non-copyable manufacture of integrated circuits
US12028155B2 (en) 2021-11-24 2024-07-02 Mellanox Technologies, Ltd. Controller which adjusts clock frequency based on received symbol rate
US11835999B2 (en) 2022-01-18 2023-12-05 Mellanox Technologies, Ltd. Controller which adjusts clock frequency based on received symbol rate
US11917045B2 (en) 2022-07-24 2024-02-27 Mellanox Technologies, Ltd. Scalable synchronization of network devices

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10115261A1 (de) * 2001-03-28 2002-10-17 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben eines digitalen Mobilfunknetzes mit Raum-Zeit-Block-Codes

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6760882B1 (en) * 2000-09-19 2004-07-06 Intel Corporation Mode selection for data transmission in wireless communication channels based on statistical parameters
KR100788673B1 (ko) * 2005-11-17 2007-12-26 삼성전자주식회사 아날로그 인코더 신호 처리 방법 및 장치
TW201034421A (en) * 2009-03-02 2010-09-16 Chang Jung Christian University Encoding device, decoding device and encrypted multimedia system
CN102664713B (zh) * 2012-04-11 2014-06-25 上海交通大学 高速铁路环境下预编码信道状态信息反馈方法
WO2013183550A1 (ja) * 2012-06-05 2013-12-12 住友電気工業株式会社 信号変換装置及び送信機
KR102065696B1 (ko) * 2013-08-01 2020-01-14 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 적응적 송신 전력 정규화를 위한 장치 및 방법
US9270504B2 (en) * 2014-07-28 2016-02-23 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. System and method for linearizing power amplifiers
US10411779B2 (en) * 2015-01-29 2019-09-10 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Channel state feedback for a wireless link having phase relaxed channels
DE102015104313A1 (de) * 2015-03-23 2016-09-29 Intel IP Corporation Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen eines Korrekturparameters zum Korrigieren von Kanalzustandsinformationen
US10270478B2 (en) * 2015-07-27 2019-04-23 Northrop Grumman Systems Corporation Non-linear transmitter pre-coding
CN105554901B (zh) * 2015-12-11 2019-01-11 清华大学 随机接入方法
WO2017146764A1 (en) * 2016-02-25 2017-08-31 Intel IP Corporation System and method for beam information and csi report
US10749594B1 (en) * 2017-08-18 2020-08-18 DeepSig Inc. Learning-based space communications systems
CN107994904A (zh) * 2018-01-29 2018-05-04 北京特邦微电子科技有限公司 数模转换器
US10686528B2 (en) * 2018-11-07 2020-06-16 Mellanox Technologies Denmark ApS. Methods and apparatus for tuning lookup table circuits in a transmitter of optical and electrical communication systems
CN110719115B (zh) * 2019-09-29 2021-09-10 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种基于fpga的数字射频发射机

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10115261A1 (de) * 2001-03-28 2002-10-17 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben eines digitalen Mobilfunknetzes mit Raum-Zeit-Block-Codes

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