CN113875200A - 用于抖动缓解的快速均衡 - Google Patents
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Abstract
一种用于接收经由串行链路传输的信号的系统，其包括用于接入数字化通信信号并产生均衡输出信号的均衡器，以及用于确定与所述通信信号相对应的输出数据的快速均衡模块。所述快速均衡模块包括用于接入所述均衡器的输出的滤波器；限幅器模块，用于接入所述滤波器的输出并且产生与所述通信信号相对应的数据输出；查找表，用于将滤波系数提供给所述滤波器；以及系数改进模块，用于基于来自滤波器的误差信号来改进所述系数。系数改进模块被配置成更新查找表中的系数。
Description
相关申请
本申请要求于2019年3月20日提交的Azenkot等人的题为“用于抖动缓解的数字内插”的美国临时申请62/821348的优先权，特此将其通过引用全文并入本文。
技术领域
本发明实施例涉及通信信号处理领域。更具体地，本发明的实施例涉及用于抖动缓解的快速均衡的系统和方法。
背景技术
典型的通信链路可以包括PAM-4(具有4个等级的脉冲幅度调制)发射器和接收器，其与光发射器和/或接收器相结合。通常，光发射器驱动MZI(马赫-曾德尔-干涉仪)光调制器。接收到的光信号一般经由光电探测器转换为电信号，
在一个示例中，数据速率可以是53.125千兆波特(GBaud)，其支持用于PAM-4调制的约100Gbps。
通常，ADC(模数转换器)以53.125GHz的全速率对接收信号进行采样，然后均衡器补偿接收的信号通过信道引起的一些失真。然后，限幅器在PAM-4符号上做出决定。
数字数据的接收器典型地具有定时恢复回路或CDR(时钟数据恢复)功能，其从串行数据流中提取定时信息以允许接收器在适当的时间对数据进行采样。定时恢复回路可包括相位检测器(PD)、环路滤波器(LF)和相位内插器(PI)和/或VCO。相位检测器可以基于Mueller-Muller算法，其中在一个样本/符号处采样所接收的符号。相位内插器输出处于53.125GHz的全波特率的时钟。相位内插器时钟驱动ADC，该ADC以波特率对输入模拟信号进行采样。
定时恢复应当跟踪并移除接收到的数据引发的任何抖动。然而，定时恢复只能跟踪频率低于定时恢复回路的带宽的抖动。在高于定时恢复带宽的频率处的任何抖动可能对接收器的性能具有不利影响，尤其是在高数据速率中。减小模拟组件的抖动是具有挑战性的问题。
发明内容
因此，需要用于抖动缓解的快速均衡的系统和方法。另外需要的是用于其可克服不能由定时恢复子系统跟踪的高频抖动的影响的抖动缓解的快速均衡的系统和方法。还需要与通信接收机中的时钟恢复的现有系统和方法兼容和互补的用于抖动缓解的快速均衡的系统和方法。
根据本发明的实施例，一种用于接收经由串行链路传输的信号的系统包括：均衡器(130)，用于接入数字化的通信信号并产生均衡化的输出信号；以及快速均衡模块(110)，用于确定对应于该通信信号的输出数据。快速均衡模块包括滤波器(210)，用于接入均衡器(180)的输出；限幅器模块(220)，用于接入所述滤波器(210)的输出并产生对应于所述通信信号的数据输出；查找表(230)，用于向所述滤波器(210)提供滤波系数；以及系数改进模块(230)，用于基于来自所述滤波器(210)的误差信号来改进所述系数。系数改进模块(250)被配置成更新查找表(230)中的系数。
根据本发明的另一实施例，一种用于接收经由串行链路传输的数据信号的系统包括定时恢复回路。该定时恢复回路包括模数转换器(120)，其耦合到媒体接收器(180)的输出；均衡器(130)，其耦合到所述数字转换器(120)的输出；限幅器(140)，其耦合到所述均衡器(130)的输出。相位检测器(170)，其耦合到所述限幅器(140)的输出；环路滤波器(160)，其耦合到所述相位检测器(170)的输出；以及相位内插器(150)，其耦合到所述环路滤波器(160)的输出。所述相位内插器(150)向所述模数转换器(120)提供时钟信号输入以触发所述媒体接收器(180)的输出的采样。用于接收经由串行链路传送的数据信号的系统包括耦合至定时恢复回路的快速均衡器。快速均衡器包括滤波器(210)，其耦合到均衡器(130)的输出并被配置成从查找表(230)接收滤波器系数；以及系数改进器(250)，其耦合到均衡器(130)的输出并被配置成从滤波器(210)接收误差信号。所述系数改进器(250)进一步被配置成更新所述查找表(230)中的滤波器系数。所述快速均衡器还包括低通滤波器(240)，其耦合到所述相位检测器(170)的输出且被配置成将索引地址提供到所述查找表(230)以选择供所述滤波器(210)使用的所述滤波器系数，以及限幅器220，其耦合到所述滤波器(210)的输出并提供对应于所述数据信号的数据输出信号。
根据本发明的方法实施例，对均衡数据进行滤波以产生滤波数据。将经滤波的数据限幅以产生对应于所接收的串行通信的数据信号。可基于来自滤波器的误差信号来改进系数，且改进的系数可更新存储在查找表中的系数。可基于由低通滤波器提供的索引地址来存取来自查找表的系数。
附图说明
结合在本说明书中并且形成本说明书的部分的附图，示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。除非另有说明，否则附图可能不是按比例绘制的。
图1示出了根据本发明的实施例的用于抖动缓解的快速均衡的系统的框图。
图2示出了根据本发明的实施例的快速均衡器的框图。
图3示出了根据本发明的实施例的定时抖动的频率响应与常规技术的比较。
图4示出了根据本发明的实施例的用于缓解从所接收的串行换相恢复的时钟信号中的抖动的快速均衡的方法。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，这些实施例的示例在附图中示出。虽然将结合这些实施例来描述本发明，但是应理解，它们不旨在将本发明限制于这些实施例。相反，本发明旨在覆盖可以包括在如所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的替代方案、修改和等效物。此外，在本发明的以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他实例，没有详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地模糊本发明的各方面，
以下详细描述的一些部分是根据程序、逻辑块、处理以及由电子设备和/或电路执行的操作的其他符号表示来呈现的。这些描述和表示是电子领域的技术人员用来将其工作的实质最有效地传达给本领域的其他技术人员的手段。在本申请中，过程、方法、逻辑块、过程等被构想为导致期望结果的操作或指令的自相一致的序列。这些操作是需要对物理量进行物理操纵的操作。然而，应该记住，所有这些和类似的术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便的标签。除非另有明确说明，否则如从以下讨论中明显的，应当理解的是，贯穿本申请，利用诸如“滤波”、“限幅”、“改进”、“更新”、“接入”等术语的讨论是指电子设备和/或电子电路(包括例如集成电路)的动作和过程(例如，图4的方法400)。
抖动缓解的快速均衡
图1示出了根据本发明的实施例的用于抖动缓解的快速均衡的系统100的框图。系统100通常耦合到光接收器以接收对应于通过例如光纤传输的光信号的电信号。然而，应当理解，根据本发明的实施例非常适合于通过任何介质传输的串行通信，包括例如有线通信和/或射频(RF)通信。
系统100从接收器(例如，所示出的光通信接收器180)接收电信号。PAM-4接收的数据经由ADC(模数转换器)120被转换到数字域。ADC120可以例如53.125GHz的全速率对接收到的信号进行采样。所接收信号的采样速率可为每符号1个样本。基于FFE和/或DFE的T间隔均衡器(EQ)130对接收到的信号进行均衡。均衡器130在该信号中呈现平坦频率响应，并输出经均衡的信号。均衡器130还可包括反馈滤波器。
为了处理高采样率，ADC120可并行输出例如64个样本。时序恢复环路估计最佳采样点，其生成对ADC 100处的接收信号进行采样的适当的时钟(CLK)。均衡器130的输出被馈送至限幅器140，限幅器140估计PAM-4符号。二阶定时恢复回路包括基于Mueller-Muller的相位检测器(PD)170、环路滤波器(LF)160和相位内插器(PI)150(或压控振荡器(VCO))。应了解，环路滤波器160是基于相位的，而非对数据进行滤波。元件ADC120、均衡器130、限幅器140、相位检测器170、环路滤波器160和相位内插器150形成定时恢复回路。由于形成环路的组件的有限处理时间(例如，“延时”)，定时恢复回路的带宽将通常被限制为例如4MHz。
根据本发明的实施例，快速均衡器110被添加到先前描述的框。一般而言，快速均衡器110基于存储在查找表中的系数来实现基于数据的滤波器。有益的是，基于来自滤波器的误差信号来更新系数。因而，接收到的信号在改进的定时位置处被采样。有利地，所述时钟抖动的影响在超出定时恢复回路的定时恢复带宽后减小，使得接收信号中的误码率有所降低，
图2示出了根据本发明的实施例的快速均衡器110的框图。
均衡器(EQ)120并行地输出64个样本，这些样本被快速EQ110的滤波器210进一步处理。与环路滤波器160(图1)相比，滤波器210是数据滤波器。滤波器210的输出通过PAM-4限幅器220传递，PAM-4限幅器220将数据的决定输出到FEC(前向纠错)解码器(未示出)。滤波器210可以是利用5个系数的基于有限脉冲响应(FIR)的滤波器。一般来说，滤波器210基于5个样本在相位偏移处内插信号。基于64个数据样本的平均相位偏移从LUT(查找表)230中检索滤波器系数。LUT230具有例如128组系数，其中每一组具有5个系数。系数是相位偏移的函数。LUT230索引或地址是基于从PD(相位检测器)170获得的64个相位偏移的平均值而生成的。64个PD输出的平均经由低通滤波器(LPF)240完成，低通滤波器240可经由简单的有限脉冲响应(FIR)滤波器来实施。从EQ获得的样本(例如，64个样本)由系数改进器模块250处理以生成更好的均衡系数，这些均衡系数在适当的LUT230地址处被写入LUT230以供将来使用。
下面的关系1是示例性最小均方过程，例如，根据本发明的实施例，在系数改进器250中实施。
对于时间索引k，误差
的64个值被计算用于相同组的5个系数Ck(i)，i＝1,…5，以及合适的输入的样本rk。然后，64个误差乘以合适的输入样本r并求和。然后，乘以步长参数μ以后，加上对5个系数的5个纠错以获得更新的5个系数Ck+1(i)，i＝1,…5。
下面的表1示出了根据本发明的实施例的5抽头FIR系数的示例性值。
表1
| 默认 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 示例性 | -0.01 | 0.062 | 1 | -0.06 | 0.01 |
LMS持续时间可延伸至多于一个周期，例如5个周期。
图3示出了根据本发明的实施例的定时抖动的频率响应与常规技术的比较。垂直轴是以dB为单位的抖动增益，而水平轴是以MHz为单位的抖动的对数频率。顶部曲线表示现有技术，而下部曲线示出了根据本发明的实施例。在给定频率处的两条曲线之间的差值示出了根据本发明的实施例的改进的定时恢复。例如，在40MHz下，根据本发明的实施例比示例性传统技术系统好大约5dB。
如图3所示，在根据本发明的实施例中，在高达100MHz的频率处的抖动被衰减。如果认识到高于约6MHz，则现有技术(顶部曲线)实际上放大了抖动，例如，抖动增益值大于零dB。值得注意的是，对于新颖的快速EQ框110(图1和图2)，高于4MHz的定时恢复带宽的抖动频率相对于未结合新颖快速EQ框110的常规接收器被显著衰减。这使得接收机能够实现有利的低误码率(BER)。
图4示出了根据本发明的实施例用于缓解从接收的串行通信恢复的时钟信号中的抖动的快速均衡的方法400。
在410中，对均衡数据进行滤波以产生滤波数据。例如，可由图2的滤波器210执行所述滤波。滤波可基于从查找表存取的系数，例如，基于从图2的查找表230存取的系数。在420中，将经滤波的数据限幅以产生对应于所接收的串行通信的数据信号。限幅可例如由图2的限幅器220执行。
在可选430中，可基于来自滤波器(例如，图2的滤波器210)的误差信号来改进系数。例如，可以通过系数改进器250执行改进。例如，系数改进器250可以实施最小均方过程。在可选440中，可更新存储在查找表(例如，图2的查找表230)中的系数。在可选450中，可基于由低通滤波器(例如，低通滤波器240)提供的索引地址来存取来自查找表(例如，图2的查找表230)的系数。
本文公开的构思包括：
构思1.一种用于接收经由串行链路传送的信号的系统，包括：
均衡器(130)，用于接入数字化通信信号并产生均衡输出信号；
快速均衡模块(110)，用于确定对应于所述通信信号的输出数据，所述快速均衡模块包括：
滤波器(210)，用于接入所述均衡器(130)的输出；
限幅器模块(220)，用于接入所述滤波器(210)的输出并产生对应于所述通信信号的数据输出；
查找表(230)，用于向所述滤波器(210)提供滤波系数；以及
系数改进模块(250)，用于基于来自所述滤波器(210)的误差信号来改进所述系数，其中，
所述系数改进模块(250)被配置成更新所述查找表(230)中的所述系数。
构思2.如构思1的系统，还包括低通滤波器(240)，用于接入相位检测器(170)的输出以便为所述查找表(230)提供索引地址用于选择所述滤波系数。
构思3.如构思2的系统，其中所述低通滤波器(240)基于64个数据样本对相位偏移进行平均。
概念4.如构思1的系统，其中所述系数改进模块(250)实施最小均方过程。
构思5.如构思1的系统，还包括在所述快速均衡模块(110)外部的第二限幅器(140)，用于产生仅在所述系统内部用于接收信号的输出。
构思6.如构思1的系统，其中所述均衡器(130)接入来自模数转换器(120)的64个并行输出。
构思7.如构思1的系统，其中在高于定时恢复回路的定时恢复带宽的频率处的抖动被减小。
构思8.一种用于接收经由串行链路传送的数据信号的系统，包括：
定时恢复回路，包括：
模数转换器(120)，其耦合到媒体接收器(180)的输出；
均衡器(130)，其耦合到所述数字转换器(120)的输出；
限幅器(140)，其耦合到所述均衡器(130)的输出；
相位检测器(170)，其耦合到所述限幅器(140)的所述输出；
环路滤波器(160)，其耦合到所述相位检测器(170)的所述输出；相位内插器(150)，其耦合到所述环路滤波器(160)的所述输出，
其中，所述相位内插器(150)将时钟信号输入提供到所述模数转换器(120)以触发对所述媒体接收器(180)的所述输出的采样；
快速均衡器，其耦合到所述定时恢复回路，包括：
滤波器(210)，其耦合到所述均衡器(130)的输出且被配置成从查找表(280)接收滤波器系数；
系数改进器(250)，其耦合到所述均衡器(130)的输出并被配置成从所述滤波器(210)接收误差信号，
其中所述系数改进器(250)进一步被配置成更新所述查找表(230)中的滤波器系数；
低通滤波器(240)，其耦合到所述相位检测器(170)的输出且被配置成将索引地址提供到所述查找表(230)以选择供所述滤波器(210)使用的所述滤波器系数；以及
限幅器220，其耦合到所述滤波器(210)的输出并提供对应于所述数据信号的数据输出信号。
构思9.如构思8的系统，其中所述低通滤波器(240)基于64个数据样本对相位偏移进行平均。
构思10.如构思8的系统，其中所述系数改进模块(250)实施最小均方过程。
构思11.如构思8的系统，所述限幅器(140)的任何输出仅在所述定时恢复回路的内部使用。
构思12.如构思8的系统，其中所述模数转换器(120)并行产生64个输出。
构思13.如构思8的系统，其中所述相位检测器(170)实施Mueller-Muller算法。
概念14.如概念8的系统，其中，在高于所述定时恢复回路的所述定时恢复带宽的频率处的抖动被减小。
构思15.一种用于缓解从接收的串行通信恢复的时钟信号中的抖动的快速均衡的方法，该方法包括：
对均衡的数据进行滤波以产生滤波的数据；以及
对所述滤波的数据进行限幅以产生与所述接收到的串行通信相对应的数据信号。
构思16.如构思15的方法，其中所述滤波是基于从查找表(280)中存取的系数。
构思17.如构思16的方法，还包括：
基于来自所述滤波器的误差信号来改进所述系数。
构思18.如构思17的方法，还包括：
更新所述查找表(230)中的所述系数。
构思19.如构思16所述的方法，还包括：
基于由低通滤波器(240)提供的索引地址从所述查找表(280)存取所述系数。
构思20.如构思15所述的方法，其中，在高于定时恢复回路的定时恢复带宽的频率处的抖动被减小。
根据本发明的实施例提供了用于抖动缓解的快速均衡的系统和方法。此外，根据本发明的实施例提供了其不能克服由定时恢复子系统跟踪的高频抖动的影响的用于抖动缓解的快速均衡的系统和方法。根据本发明的进一步实施例提供了其与通信接收机中的时钟恢复的现有系统和方法兼容和互补的用于抖动缓解的快速均衡的系统和方法。
因此描述了本发明的各个实施例。虽然已经在特定实施例中描述了本发明，但是应当理解，本发明不应被解释为受这些实施例的限制，而是根据以下权利要求来解释。
Claims (20)
1.一种用于接收经由串行链路传输的信号的系统，包括：
均衡器(130)，用于接入数字化通信信号并产生均衡输出信号；
快速均衡模块(110)，用于确定对应于所述通信信号的输出数据，所述快速均衡模块包括：
滤波器(210)，用于接入所述均衡器(130)的输出；
限幅器模块(220)，用于接入所述滤波器(210)的输出并产生对应于所述通信信号的数据输出；
查找表(230)，用于向所述滤波器(210)提供滤波系数；以及
系数改进模块(250)，用于基于来自所述滤波器(210)的误差信号来改进所述系数，其中，
所述系数改进模块(250)被配置成更新所述查找表(230)中的所述系数。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括低通滤波器(240)，用于接入相位检测器(170)的输出以为所述查找表(230)提供索引地址以用于选择所述滤波系数。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述低通滤波器(240)基于64个数据样本对相位偏移进行平均。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系数改进模块(250)实施最小均方过程。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括在所述快速均衡模块(110)外部的第二限幅器(140)，用于产生仅在所述系统内部使用的用于接收信号的输出。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述均衡器(130)接入来自模数转换器(120)的64个并行输出。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，在高于定时恢复回路的定时恢复带宽的频率处的抖动被减小。
8.一种用于接收经由串行链路传输的数据信号的系统，包括：
定时恢复回路，包括：
模数转换器(120)，其耦合到媒体接收器(180)的输出；
均衡器(130)，其耦合到所述数字转换器(120)的输出；
限幅器(140)，其耦合到所述均衡器(130)的输出；
相位检测器(170)，其耦合到所述限幅器(140)的输出；
环路滤波器(160)，其耦合到所述相位检测器(170)的输出；
相位内插器(150)，其耦合到所述环路滤波器(160)的输出，
其中所述相位内插器(150)将时钟信号输入提供到所述模数转换器(120)以触发对所述媒体接收器(180)的输出的采样；
快速均衡器，其耦合到所述定时恢复回路，包括：
滤波器(210)，其耦合到所述均衡器(180)的输出且被配置成从查找表(230)接收滤波器系数；
系数改进器(250)，其耦合到所述均衡器(130)的输出并被配置成从所述滤波器(210)接收误差信号，
其中所述系数改进器(250)进一步被配置成更新所述查找表(230)中的滤波器系数；
低通滤波器(240)，其耦合到所述相位检测器(170)的输出且被配置成将索引地址提供到所述查找表(280)以选择供所述滤波器(210)使用的所述滤波器系数；以及
限幅器220，其耦合到所述滤波器(210)的输出并提供对应于所述数据信号的数据输出信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述低通滤波器(240)基于64个数据样本对相位偏移进行平均。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述系数改进模块(250)实施最小均方过程。
11.根据权利要求8所述的系统，所述限幅器(140)的任何输出仅在所述定时恢复回路内部使用。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述模数转换器(120)并行地产生64个输出。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述相位检测器(170)实施Mueller-Muller算法。
14.根据权利要求8所述的系统，其中，在高于所述定时恢复回路的所述定时恢复带宽的频率处的抖动被减小。
15.一种用于缓解从接收的串行换向中恢复的时钟信号中的抖动的快速均衡的方法，，所述方法包括：
对均衡的数据进行滤波以产生滤波的数据；以及
对所述滤波的数据进行限幅以产生与所述接收的串行换向相对应的数据信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述滤波是基于从查找表(230)中存取的系数。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
基于来自所述滤波器的误差信号来改进所述系数。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
更新所述查找表(230)中的所述系数。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括：
基于由低通滤波器(240)提供的索引地址从所述查找表(230)存取所述系数。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，在高于定时恢复回路的定时恢复带宽的频率处的抖动被减小。
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