DE60308123T2

DE60308123T2 - Augenmonitor und Rekonstruktion mittels CDR und Unterabtastungs-ADW

Info

Publication number: DE60308123T2
Application number: DE60308123T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Irvine Fujimori; Mohammed Sarhang Newport Beach Nejad
Original assignee: Broadcom Corp
Current assignee: Broadcom Corp
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2023-10-09
Also published as: EP1408641B1; US7460589B2; EP1408641A1; US20040066867A1; DE60308123D1

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 08.10.2002 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 60/416,931 und dem Anwaltsaktenzeichen Nr. 14085US01.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen im Allgemeinen ein System und ein Verfahren, die einem Empfänger in einem seriellen digitalen Kommunikationssystem entsprechen, und insbesondere ein Augenmuster eines empfangenen seriellen Datensignals.
Die Güte eines empfangenen seriellen Datensignals kann durch die Erzeugung eines Augenmusters aus dem seriellen Datensignal charakterisiert werden. Ein Augenmuster ist ein Maß des seriellen Datensignals über ein Zeitintervall (–T, T), wobei T die Bitperiode des Signals ist, und die Überlagerung der individuellen Segmente des seriellen Datensignals ist.
Ein Augenmuster kann beispielsweise gebildet werden durch Zuführen des empfangenen seriellen Datensignals in ein Oszilloskop im Infinite Persistence-Modus und kontinuierliches Auslösen des Oszilloskops durch den Bit-Takt des Signals. Andere Testgeräte, die speziell für das Testen von seriellen Datensignalen entworfen wurden, können ebenfalls verwendet werden, um ein Augenmuster zu erzeugen.
Das Augenmuster charakterisiert die Güte des empfangenen Signals, indem es Anstiegs- und Abfallübergänge, durch die Übertragungs- und Empfangskanäle verursachte Bitmusterverzerrungen, den Grenzbereich, in dem für kein Codemuster eine Wellenform vorliegt, Zwischensymbol-Interferenz (ISI) und Jitter zeigt.
Der Artikel von Ellemeyer T. et al. mit dem Titel "A 10-Gb/s Eye-Opening Monitor IC for Decision-Guided Adaptation of the Frequency Response of an Optical Receiver", veröffentlicht in IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, New York, US, Bd. 35, Nr. 12, Dezember 2000, S. 1958–1963, beschreibt ein Verfahren zum Erzeugen einer Augenöffnung durch das Abtasten eines empfangenen Signals unter Verwendung eines erzeugten Taktsignals.
Ein Augenmuster extern von einem seriellen digitalen Kommunikationssystem unter Verwendung von externen Testgeräten erzeugen und überwachen zu müssen, ist mühsam, zeitraubend, und erlaubt keine betriebliche Überwachung der Signalgüte in Echtzeit.
Weitere Beschränkungen und Nachteile herkömmlicher und traditioneller Vorgehensweisen ergeben sich für den Fachmann durch einen Vergleich solcher Systeme mit der vorliegenden Erfindung gemäß der Erläuterung im weiteren Verlauf der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erstellen und Analysieren eines Augenmusters in einem Empfänger zur Verwendung in einem seriellen Datenkommunikationssystem aus einem empfangenen seriellen Datensignal zur Verfügung. Parameter des Empfängers können auf der Grundlage einer vorausgehenden Analyse des Augenmusters eingestellt werden.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Erstellen eines Augenmusters aus einem seriellen Datensignal in einem Empfänger zur Verwendung in einem seriellen Datenkommunikationssystem. Der Empfänger wird zum Empfangen des seriellen Datensignals verwendet und erzeugt ein internes Taktsignal aus dem seriellen Datensignal. Zeitdaten entsprechend einer aktuellen Phase des Taktsignals werden ebenfalls in dem Empfänger erzeugt. Das serielle Datensignal wird unter Verwendung des Taktsignals abgetastet, um abgetastete Daten zu erzeugen. Die abgetasteten Daten und Zeitdaten werden in dem Empfänger verarbeitet, um das Augenmuster zu erzeugen. Das resultierende Augenmuster kann in dem Empfänger im Hinblick auf wenigstens eine Charakteristik des Augenmusters wie z.B. eine Löschrate des Augenmusters analysiert werden. Ein Parameter des Empfängers kann im Ansprechen auf die vorausgegangene Analyse eingestellt werden.
Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine Takt- und Datenwiederherstellungs (CDR)-Schaltung in einem Empfänger zur Verwendung in einem seriellen Datenkommunikationssystem auf, um ein erstes Taktsignal aus einem seriellen Datensignal zu erzeugen. Eine Teilerschaltung erzeugt ein zweites Taktsignal mit einer niedrigeren Frequenz aus dem ersten Taktsignal. Eine Interpolator-Schaltung erzeugt ein drittes Taktsignal durch Verschieben der Phase des zweiten Taktsignals und erzeugt auch Phasenpositionsdaten entsprechend einer aktuellen Phase des dritten Taktsignals. Eine Abtast-Halte (T/H)-Schaltung erzeugt ein ausgerichtetes serielles Datensignal durch Halten des seriellen Datensignals in Ausrichtung hinsichtlich der aktuellen Phase des dritten Taktsignals. Ein Analog-Digital-Konverter (ADC) erzeugt abgetastete Werte aus dem ausgerichteten seriellen Datensignal im Ansprechen auf das dritte Taktsignal. Ein Datenprozessor erzeugt ein Augenmuster im Ansprechen auf die abgetasteten Werte und die Phasenpositionsdaten. Der Datenprozessor kann das Augenmuster analysieren, um Steuersignale zu erzeugen, die wenigstens einen Parameter des Empfängers einstellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum adaptiven Einstellen von Empfängerparametern eines Empfängers, der verwendet wird, um ein serielles Datensignal in einem seriellen Datenkommunikationssystem zu empfangen, zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren umfasst:
Erzeugen eines Augenmusters aus dem empfangenen seriellen Datensignal in dem Empfänger;
Auswerten wenigstens einer vordefinierten Eigenschaft des Augenmusters in dem Empfänger; und
Einstellen wenigstens eines Empfängerparameters des Empfängers auf der Grundlage der Auswertung.
Auf vorteilhafte Weise umfasst das Auswerten das Messen der wenigstens einen vordefinierten Eigenschaft, um wenigstens einen gemessenen Wert zu erzeugen, sowie das Vergleichen des wenigstens einen gemessenen Wertes mit wenigstens einem vordefinierten Testwert.
Auf vorteilhafte Weise weist die wenigstens eine vordefinierte Eigenschaft wenigstens eines der Folgenden auf:
eine Anstiegszeit des Augenmusters;
eine Abfallzeit des Augenmusters;
einen Jitter des Augenmusters;
eine vertikale Augenöffnung des Augenmusters;
eine horizontale Augenöffnung des Augenmusters;
eine Zwischensymbol-Interferenz des Augenmusters;
eine Impulsstörung des Augenmusters;
einen Kreuzungspunkt des Augenmusters;
eine Bitperiode des Augenmusters;
eine Bitfehlerrate (BER)-Kontur des Augenmusters; und
eine Löschrate des Augenmusters.
Auf vorteilhafte Weise weist der wenigstens eine Empfängerparameter wenigstens eines der Folgenden auf:
eine Verstärkung (Gain) des Empfängers;
eine Frequenzantwort des Empfängers;
eine Entzerrung des Empfängers;
eine Ermittlungsschwelle des Empfängers; und
einen Grenzwert des Empfängers.
Auf vorteilhafte Weise umfasst das Verfahren ferner das kontinuierliche Wiederholen des Erzeugens, des Auswertens, und des Einstellens während des Empfangens des seriellen Datensignals unter Verwendung des Empfängers.
Auf vorteilhafte Weise umfasst das Verfahren ferner das periodische Wiederholen des Erzeugens, des Auswertens, und des Einstellens während des Empfangens des seriellen Datensignals unter Verwendung des Empfängers.
Auf vorteilhafte Weise ist der Empfänger dazu bestimmt, als Teil eines seriellen Datenkommunikationssystems und nicht als Teil eines Testgerätes verwendet zu werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Konstruieren eines Augenmusters aus einem seriellen Datensignal in einem Empfänger eines seriellen Datenkommunikationssystems zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren umfasst:
Empfangen eines seriellen Datensignals mit dem Empfänger;
Erzeugen eines Taktsignals, das von dem seriellen Datensignal abgeleitet ist, in dem Empfänger;
Erzeugen von Zeitdaten entsprechend Phasen des Taktsignals in dem Empfänger;
Abtasten des seriellen Datensignals unter Verwendung des Taktsignals, um abgetastete Daten in dem Empfänger zu erzeugen; und
Korrelieren der abgetasteten Daten mit den Zeitdaten, um das Augenmuster entsprechend dem seriellen Datensignal zu erzeugen.
Auf vorteilhafte Weise umfasst das Verfahren ferner ein Phasenverschieben des Taktsignals in dem Empfänger, um einen Abtastpunkt über das serielle Datensignal zu verschieben.
Auf vorteilhafte Weise ist eine Frequenz des Taktsignals weniger als eine maximale Bitrate des seriellen Datensignals.
Auf vorteilhafte Weise ist eine maximale Bitrate des seriellen Datensignals ein ganzzahliges Vielfaches einer Frequenz des Taktsignals.
Auf vorteilhafte Weise weisen die abgetasteten Daten Spannungswerte oder Stromwerte auf.
Auf vorteilhafte Weise weist das Augenmuster eine Überlagerung von Spannungswerten oder Stromwerten gegen die Zeit über dem seriellen Datensignal auf.
Auf vorteilhafte Weise ist der Empfänger dazu bestimmt, als Teil eines seriellen Datenkommunikationssystems und nicht als Teil eines Testgerätes verwendet zu werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Überwachen eines Augenmusters eines seriellen Datensignals in einem Empfänger eines seriellen Datenkommunikationssystems zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren umfasst:
Erzeugen eines Augenmusters aus dem seriellen Datensignal in dem Empfänger;
Vergleichen des Augenmusters mit einer vorgegeben Bitfehlerraten (BER)-Maske, die in dem Empfänger gespeichert ist; und
Erzeugen von Warninformationen in dem Empfänger, wenn sich das Augenmuster mit der vorgegebenen Bitfehlerraten (BER)-Maske überschneidet oder innerhalb eines vorgegeben Schutzabstands von wenigstens einem Punkt davon zu liegen kommt.
Auf vorteilhafte Weise werden die Warninformationen verwendet, um wenigstens einen Empfängerparameter in dem Empfänger einzustellen.
Auf vorteilhafte Weise umfasst das Verfahren ferner das Ausrichten der BER-Maske hinsichtlich des Augenmusters vor der Durchführung des Vergleichs.
Auf vorteilhafte Weise ist der Empfänger dazu vorgesehen, als Teil eines seriellen Datenkommunikationssystems und nicht als Teil eines Testgerätes verwendet zu werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung in einem Empfänger, der in einem seriellen Datenkommunikationssystem verwendet wird, zum Erstellen und Überwachen eines Augenmusters aus einem von dem Empfänger empfangenen seriellen Datensignal zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine erste Schaltung zum Erzeugen eines ersten Taktsignals aus dem seriellen Datensignal;
eine zweite Schaltung zum Erzeugen eines zweiten Taktsignals aus dem ersten Taktsignal;
eine dritte Schaltung, die auf das zweite Taktsignal anspricht, zum Erzeugen eines dritten Taktsignals durch Verschieben einer Phase des zweiten Taktsignals, und zum Erzeugen einer diesbezüglichen Phasenposition entsprechend einer aktuellen Phase des dritten Taktsignals;
einen Analog-Digital-Konverter (ADC) zum Erzeugen von abgetasteten Werten aus dem ausgerichteten seriellen Datensignal im Ansprechen auf das dritte Taktsignal; und
einen Datenprozessor, der auf die abgetasteten Werte und die Phasenpositionsdaten anspricht, um das Augenmuster zu erzeugen.
Auf vorteilhafte Weise weist die erste Schaltung eine Takt- und Datenwiederherstellungs (CDR)-Schaltung auf.
Auf vorteilhafte Weise weist die zweite Schaltung eine Teilerschaltung auf.
Auf vorteilhafte Weise weist die dritte Schaltung eine Interpolator-Schaltung auf.
Auf vorteilhafte Weise weist die Vorrichtung ferner eine Hochgeschwindigkeits-Abtast-Halte (T/H)-Schaltung zum Erzeugen eines ausgerichteten seriellen Datensignals durch Halten des seriellen Datensignals in Ausrichtung hinsichtlich einer Phase des dritten Taktsignals auf.
Auf vorteilhafte Weise ist eine Geschwindigkeit des ADC im Vergleich mit einer Frequenz des ersten Taktsignals niedrig.
Auf vorteilhafte Weise entspricht eine Frequenz des ersten Taktsignals einer maximalen Bitrate des seriellen Datensignals.
Auf vorteilhafte Weise ist eine Frequenz des ersten Taktsignals ein ganzzahliges Vielfaches einer Frequenz des zweiten Taktsignals.
Auf vorteilhafte Weise analysiert der Datenprozessor wenigstens einen charakteristischen Parameter des Augenmusters.
Auf vorteilhafte Weise gibt der Datenprozessor ein Empfängersteuersignal aus, um wenigstens einen Empfängerparameter als Ergebnis des Analysierens wenigstens eines charakteristischen Parameters des Augenmusters einzustellen.
Auf vorteilhafte Weise wird von dem Datenprozessor ein Warnsignal erzeugt und ausgegeben, wenn sich das Augenmuster mit einer vorgegebenen, in dem Datenprozessor gespeicherten Bitfehlerraten (BER)-Maske überschneidet oder innerhalb eines vorgegeben Schutzabstands von wenigstens einem Punkt davon zu liegen kommt.
Auf voreilhafte Weise weist das Augenmuster eine Überlagerung von Spannungswerten oder Stromwerten gegen die Zeit über dem seriellen Datensignal auf.
Auf vorteilhafte Weise ist der Empfänger dazu bestimmt, als Teil eines seriellen Datenkommunikationssystems und nicht als Teil eines Testgerätes verwendet zu werden.
Ein besseres Verständnis dieser und anderer Vorteile, Aspekte und neuartiger Merkmale der vorliegenden Erfindung, sowie von Einzelheiten einer veranschaulichten Ausführungsform davon ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
KURZE BESCHREIBUNG VON MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Rekonstruieren eines Augenmusters eines seriellen Datensignals in einem Empfänger zur Verwendung in einem seriellen Datenkommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erstellen eines Augenmusters in dem Empfänger von 1 und unter Verwendung der Vorrichtung von 1, z.B. aus einem von dem Empfänger empfangenen seriellen Datensignal, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen wenigstens eines Empfängerparameters des Empfängers von 1, z.B. durch Erzeugen und Auswerten eines Augenmusters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4a–4c sind beispielhafte Darstellungen von seriellen Datensignalen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine beispielhafte Darstellung eines einzelnen Zyklus eines seriellen Datensignals und bestimmter Charakteristiken des einzelnen Zyklus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine beispielhafte Darstellung eines Augenmusters über ein Zeitintervall von –T bis T, wobei T die Bitperiode ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7a–7d sind beispielhafte Darstellungen von erstellten Augenmustern mit verschiedenen Kombinationen von Jitter und Zwischensymbol-Interferenz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine beispielhafte Darstellung eines erstellten Augenmusters, die bestimmte Augenmuster-Charakteristiken zeigt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine beispielhafte Darstellung eines Warnbereichs innerhalb einer Bitfehlerrate (BER)-Maske, die hinsichtlich eines erstellten Augenmusters ausgerichtet ist, wobei der Warnbereich in der Erzeugung von Warnsignalen resultieren kann, wenn das von dem System von 1 gemäß dem Verfahren von 2 erzeugte Augenmuster beispielsweise mit der Bitfehlerrate (BER)-Maske in dem Empfänger von 1 verglichen wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Systems 5 zum Rekonstruieren eines Augenmusters eines seriellen Datensignals in einem Empfänger, der zur Verwendung in einem seriellen Datenkommunikationssystem bestimmt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Verfahren 300 zum Rekonstruieren eines Augenmusters eines seriellen Datensignals in einem Empfänger, der zur Verwendung in einem seriellen Datenkommunikationssystem bestimmt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein serielles Datensignal umfasst z.B. eine Sequenz 400 von hohen und niedrigen digitalen Zustände (d.h. Einsen und Nullen), wie in 4a gezeigt ist. Eine Eins oder Null, die in dem kleinsten Intervall erscheint, in dem eine Eins oder Null erscheinen kann, wird als ein Bit bezeichnet. Typischerweise ist eine Eins durch einen positiv verlaufenden Impuls 410 in der Sequenz 400 definiert. Eine Null ist durch die Abwesenheit 420 eines Impulses oder durch einen negativ verlaufenden Impuls definiert.
4b veranschaulicht ein beispielhaftes übertragenes serielles Datensignal 500, das eine Sequenz von Einsen und Nullen umfasst, die aus einer Übertragungsquelle eines seriellen Datenkommunikationssystems stammen. 4c veranschaulicht ein beispielhaftes empfangenes serielles Datensignal 550, das von dem übertragenen seriellen Datensignal 500 abgeleitet ist, nachdem es von einer Übertragungsquelle zu einer Empfangsquelle eines seriellen Datenkommunikationssystems übertragen wurde. 4c zeigt, wie das empfangene Signal 550 in Folge verschiedener Charakteristiken des Übertragungspfades im Vergleich mit dem ursprünglichen übertragenen Signal 500 verschlechtert werden kann.
5 veranschaulicht einen Übergang 600 von einer Eins zu einer Null über eine einzelne Bitperiode 610 einer seriellen Datensequenz 400. Es sind verschiedene Pa rameter über die Bitperiode 610 gezeigt, wie etwa die Anstiegszeit 611, die Abfallzeit 612, die Impulsbreite 613 und die Impulsamplitude 614.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein Augenmuster 630 eine Messung des seriellen Datensignals 550, typischerweise über das Intervall 650 des seriellen Datensignals 550 entsprechend (–T, T), wobei T die Bitperiode 610 des Signals ist. Das Augenmuster ist die Überlagerung der individuellen Segmente des seriellen Datensignals 550.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 und 2 wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein serielles Datensignal in Schritt 210 von dem Empfänger als D_in 10 empfangen und an eine Takt- und Datenwiederherstellungs (CDR)-Schaltung 20 und eine Hochgeschwindigkeits-Abtast-Halte (T/H)-Schaltung 30 in dem Empfänger eingegeben. In Schritt 220 erzeugt die CDR-Schaltung 20 ein erstes Taktsignal Ckout 40 aus D_in 10, mit einer Frequenz entsprechend einer maximalen Bitrate von D_in 10. Ckout 40 wird auch in Schritt 220 in der Frequenz um einen Faktor N unter Verwendung einer Teilerschaltung 50 heruntergeteilt, um ein zweites Taktsignal Ck_divided 60 zu bilden. Schließlich wird Ck_divided 60 als Teil von Schritt 220 an eine Interpolator-Schaltung 70 eingegeben, welche Ck_divided 60 auf eine jegliche von einer Anzahl von vorprogrammierten Phasen verschiebt, um ein drittes Taktsignal Ck_phase_shifted 80 zu bilden.
Die T/H Schaltung 30 tastet D_in 10 ab und hält es hinsichtlich einer Phase von Ck_phase_shifted 80 in Ausrichtung, und legt D_in 10 an einen Niedergeschwindigkeits-Analog-Digital-Konverter (ADC) 90. Der ADC 90 wird in Schritt 240 von Ck_phase_shifted 80 getaktet, um das serielle Datensignal D_in 10 digital abzutasten.
Bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung beträgt die Taktfrequenz von Ck_phase_shifted 80 ein Zehntel der Frequenz von Ckout 40 und somit der maximalen Bitrate des seriellen Datensignals 10. Andere Taktfrequenzen können ebenfalls für die Abtastung verwendet werden. In Folge des Abtastens durch den ADC 90 mit einer Taktfrequenz, die wesentlich niedriger als die Frequenz des seriellen Datensignals 10 ist (d.h. Durchführung einer Unterabtastung), kann der ADC 90 eine niedrigere Geschwindigkeit besitzen und daher weniger Leistung verbrauchen. Da Ck_phase_shifted 80 von der CDR-Schleife 20 abgeleitet ist, kann das serielle Da tensignal 10 ferner abgetastet werden, ohne die CDR-Verriegelung zu beeinträchtigen.
Die Phase von Ck_phase_shifted 80 wird durch den von der Interpolator-Schaltung 70 verwendeten Interpolationsvorgang gesteuert, um D_in 10 über das Intervall (–T, T) 650 des seriellen Datensignals 10 abzutasten. Bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Abtastprobe von D_in 10 genommen, bevor zu der nächsten Phase übergegangen wird. Sechzehn (16) Phasen werden über die Bitperiode abgetastet, die 16 Datenabtastproben bilden und Zeitintervallen über das Intervall (–T, T) 650 entsprechen. Die 16 Phasen (d.h. Phasen- oder Zeitdaten) werden als 4-Bits durch die Interpolator-Schaltung 70 in Schritt 230 dargestellt und werden als Phasenpositionsdaten 95 an einen Datenprozessor 100 ausgegeben.
Bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung besitzt jeder der 16 Datenabtastwerte eine vertikale Spannungsauflösung von 4-Bits (d.h. 16 Spannungspegel aus dem ADC). Die 4Bit-Abtastdaten 96 werden auch für eine darauf folgende Verarbeitung an den Datenprozessor 100 ausgegeben. Als eine Alternative können die abgetasteten Werte bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Stromwerte sein.
Dadurch, dass sowohl die Abtastdaten 96 als auch die Phasen (Zeit)-Positionsdaten 95 vorliegen, ist der Datenprozessor 100 in der Lage, das Augenmuster des seriellen Datensignals D_in 10 in Schritt 250 als Spannung (oder Strom) gegen die Zeit zu rekonstruieren. Die 16 Phasen entsprechen 16 Zeitintervallen oder Phasenpositionen 651 über die horizontale Achse des Augenmusters 630 (s. 6), da die horizontale Achse des Augenmusters dem Intervall (–T, T) 650 entspricht. Jede Phasenposition hat ein ihm zugeordnetes Datenabtastmuster. Das Abtasten wird viele Male über viele Bitperioden des seriellen Datensignals wiederholt, um das Augenmuster 630 vollständig zu konstruieren.
Bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung kann das serielle Datensignal mehrere Male in einer gegebenen Phase abgetastet werden. Es kann auch sein, dass andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Phasen oder die Auflösung der Spannungsabtastproben nicht auf 4-Bits beschränken. Beispielsweise können 32 Phasen (5-Bits) über die Bitperiode abgetastet werden. Als eine weitere Alternative könnte ein 1Bit-ADC ausgeführt werden, wobei es sich im Wesentlichen um einen Komparator handelt, um die horizontale Augenöffnung zu rekonstruieren. Eine solche 1Bit-ADC-Implementierung würde zu einer weiteren Einsparung im Leistungsverbrauch führen.
Die 7b–7d veranschaulichen beispielhafte, möglicherweise auftretende Augenmuster, die bestimmte qualitative Probleme aufweisen. Beispielsweise veranschaulicht 7b ein Augenmuster 720 mit einer beträchtlichen Menge von Zeitjitter im Hinblick auf ein anzunehmendes ideales Augenmuster 710 (7a). Bei Zeitjitter handelt es sich um kleine und schelle Variationen im Takt eines seriellen Datensignals, die typischerweise durch Rauschen, Änderungen der Charakteristiken von Komponenten, Versorgungsspannungen, mangelhafte Synchronisationsschaltungen usw. verursacht werden. Er erscheint als eine Verdickung des Augenmusters.
7c veranschaulicht ein Augenmuster 730 mit einem beträchtlichen Betrag von Zwischensymbol-Interferenz im Hinblick auf ein anzunehmendes ideales Augenmuster 710 (7a). Die Zwischensymbol-Interferenz ist eine Verschlechterung in dem Augenmuster in Folge anderer Bits, die das interessierende Bit stören. Die Zwischensymbol-Interferenz tritt typischerweise als eine "Aufspaltung" des Augenmusters gemäß der Darstellung in 7c auf.
7d veranschaulicht ein Augenmuster 740 mit einem beträchtlichen Betrag von sowohl Zeitjitter als auch Zwischensymbol-Interferenz im Hinblick auf ein anzunehmendes ideales Augenmuster 710 (7a).
8 veranschaulicht ein Augenmuster 800, das verschiedene Augenmuster-Charakteristiken wie etwa die nutzbare Augenhöhe 810, die nutzbare Augenbreite 820 und Augenkreuzungspunkte 830 zeigt. Die Bitperiode T (oder Bitzeit) 840 im Hinblick auf das Augenmuster 800 ist ebenfalls gezeigt. Die Bitperiode T tendiert dazu, dem Zeitintervall der Augenkreuzungspunkte 830 zu entsprechen.
Unter Bezugnahme auf das Verfahren 300 von 3 kann der Datenprozessor 100, nachdem das Augenmuster von dem Datenprozessor 100 in Schritt 310 (d.h. beispielsweise gemäß dem Verfahren 200) erstellt worden ist, in Schritt 320 das Augenmuster analysieren oder auswerten, um die Güte des seriellen Datensignals 10 zu bestimmen.
Beispielsweise kann der Datenprozessor 100 bestimmte Charakteristiken des Augenmusters messen, wie etwa den Jitter und die Zwischensymbol-Interferenz, die vorausgehend erörtert wurden. Andere Charakteristiken, die analysiert werden können, sind z.B. Anstiegszeit, Abfallzeit, vertikale Augenöffnung (Höhe), horizontale Augenöffnung (Breite), Impulsstörung, Kreuzungspunkte, Bitperiode und Löschrate. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die gemessenen Charakteristiken mit vordefinierten Testwerten in dem Empfänger verglichen werden, oder dazu verwendet werden, ein Empfängersteuersignal 102 (s. 1) zu erzeugen.
Als ein anderes Beispiel kann der Datenprozessor 100 das Augenmuster mit einer Maske 910 oder einem vorgegebenen Schablonenmuster vergleichen, um zu bestimmen, ob irgendein Teil des Augenmusters 900 sich mit dem Schablonenmuster 910 der Darstellung in 9 überschneidet oder innerhalb eines vorgegebenen Schutzabstandes von einem Begrenzungselement davon zu liegen kommt.
Warnsignale 103 können von dem Datenprozessor 100 erzeugt werden, falls das Augenmuster 900 zu nahe an der Maske 910 zu liegen kommt oder in deren Inneres überwechselt. Die Maske 910 entspricht einer Bitfehlerrate des seriellen Datensignals 10, aus dem das Augenmuster 900 erstellt wurde. Die Bitfehlerrate ist der Anteil von übertragenen Bits, der fehlerhaft empfangen wurde.
Eine Analyse oder Auswertung des erstellten Augenmusters kann auch verwendet werden, um die Empfängerentzerrung in dem Empfänger zu steuern. Eine Entzerrung wird verwendet, um die Frequenzantwort von verschiedenen Komponenten des seriellen Datenkommunikationssystems wie etwa eines Lichtwellenleiterkabels zu korrigieren.
Die Kriterien dafür, was ein akzeptables Augenmuster darstellt, können kundendefiniert sein. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können das Schablonenmuster (Maske), der Schutzabstand, der Betrag von akzeptablem Jitter usw. sämtlich vom Kunden definiert und in den Empfänger programmiert werden, um von dem Datenprozessor während einer Augenmusteranalyse verwendet zu werden.
Bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung werden sowohl die Erstellung eines Augenmusters als auch die Analyse eines Augenmusters in dem Empfänger durchgeführt. Als Ergebnis können in Schritt 330 die Ergebnisse der Analyse verwendet werden, um verschiedene Parameter des Empfängers einzustellen. Mit anderen Worten, da die Augenmusterinformation in dem Empfänger des seriellen Datenkommunikationssystems enthalten ist, kann die Information von dem seriellen Datenkommunikationssystem verwendet werden, um eine Optimierung des empfangenen seriellen Datensignals zu unternehmen.
Beispielsweise umfassen bestimmte Empfängerparameter, die als Ergebnis der Erstellung und Analyse des Augenmusters eingestellt werden können, eine Empfängerverstärkung, eine Empfängerfrequenzantwort, eine Empfängerentzerrung, eine Empfängerermittlungsschwelle und einen Empfängergrenzwert, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Ein Empfängersteuersignal 102 (s. 1) kann von dem Datenprozessor 100 erzeugt werden, um einen Empfängerparameter gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung einzustellen.
Bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung wird das Augenmuster während des normalen Betriebs des Empfängers in dem digitalen Kommunikationssystem kontinuierlich erzeugt und analysiert. Bei einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung wird das Augenmuster in dem digitalen Kommunikationssystem periodisch erzeugt und analysiert.
Die verschiedenen Elemente des Systems und des Verfahrens können gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung miteinander kombiniert oder voneinander getrennt werden. Beispielsweise können die Teilerschaltung 50 und die Interpolator-Schaltung 70 als eine einzige Schaltung kombiniert werden.
Zusammenfassend stellen bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Vorgehensweise für das Erstellen und Überwachen eines Augenmusters eines seriellen Datensignals in einem Empfänger eines digitalen Kommunikationssystems zur Verfügung. Verschiedene Parameter des digitalen Kommunikationssystems können auch auf der Grundlage des erstellten Augenmusters adaptiv eingestellt werden.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, dürfte es für den Fachmann verständlich sein, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne deren Schutzbereich zu verlassen. Die Erfindung soll daher nicht auf die konkret beschriebene Ausführungsform beschränkt werden, sondern umfasst alle Ausführungsformen, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Augenmusters (800; 900) aus einem seriellen Datensignal (10), das von einem Empfänger eines seriellen Datenkommunikationssystems empfangen wird, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines seriellen Datensignals (10) mit dem Empfänger; Erzeugen eines Taktsignals (40), das von dem seriellen Datensignal (10) abgeleitet ist, in dem Empfänger; Phasenverschieben des Taktsignals (40), um einen Abtastpunkt (651) über das serielle Datensignal (10) zu verschieben; Erzeugen von Zeitdaten (95) entsprechend Phasen des phasenverschobenen Taktsignals (80) in dem Empfänger, wobei das phasenverschobene Taktsignal eine Taktfrequenz hat, die niedriger ist als die Frequenz des seriellen Datensignals; Abtasten des seriellen Datensignals (10) über mehrere Bitperioden des seriellen Datensignals unter Verwendung von mindestens zwei Phasen des Taktsignals (80), um abgetastete Daten (96) in dem Empfänger zu erzeugen; und Korrelieren der abgetasteten Daten (96) mit den Zeitdaten (95), um das Augenmuster (800; 900) entsprechend dem seriellen Datensignal (10) zu erzeugen.
Verfahren zum adaptiven Einstellen von Empfängerparametern des Empfängers, der verwendet wird, um das serielle Datensignal (10) in dem seriellen Datenkommunikationssystem zu empfangen, wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen des Augenmusters (800; 900) gemäß Anspruch 1 aus dem empfangenen seriellen Datensignal (10) in dem Empfänger; Auswerten wenigstens einer vordefinierten Eigenschaft des Augenmusters (800; 900) in dem Empfänger; Einstellen wenigstens eines Empfängerparameters des Empfängers auf der Grundlage der Auswertung.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Auswerten das Messen der wenigstens einen vordefinierten Eigenschaft umfasst, um wenigstens einen gemessenen Wert zu erzeugen, sowie das Vergleichen des wenigstens einen gemessenen Werts mit wenigstens einem vordefinierten Testwert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine vordefinierte Eigenschaft wenigstens eines des Folgenden aufweist: eine Anstiegszeit des Augenmusters; eine Abfallzeit des Augenmusters; einen Jitter des Augenmusters; eine vertikale Augenöffnung des Augenmusters; eine horizontale Augenöffnung des Augenmusters; eine Zwischensymbol-Interferenz des Augenmusters; eine Impulsstörung des Augenmusters; einen Kreuzungspunkt des Augenmusters; eine Bitperiode des Augenmusters; eine Bitfehlerrate des Augenmusters; und eine Löschrate des Augenmusters.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der wenigstens eine Empfängerparameter wenigstens eines des Folgenden aufweist: eine Verstärkung (Gain) des Empfängers; eine Frequenzantwort des Empfängers; eine Entzerrung des Empfängers; eine Ermittlungsschwelle des Empfängers; und einen Grenzwert des Empfängers.
Empfänger zum Einsatz in einem seriellen Datenkommunikationssystem mit einer Vorrichtung zum Konstruieren und Überwachen eines Augenmusters (800; 900) aus einem seriellen Datensignal (10), das von dem Empfänger empfangen wird, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Takt- und Datenwiederherstellungsschaltung (20), um ein erstes Taktsignal (40) aus dem seriellen Datensignal (10) zu erzeugen; eine zweite Schaltung, um ein zweites Taktsignal (60) aus dem ersten Taktsignal (50) zu erzeugen; eine Interpolator-Schaltung (70), die auf das zweite Taktsignal (60) anspricht, um ein drittes Taktsignal (80), dessen Taktfrequenz niedriger ist als die Frequenz des seriellen Datensignals, zu erzeugen, indem eine Phase des zweiten Taktsignals (60) verschoben wird, und um verwandte Phasenpositionsdaten (95) entsprechend einer aktuellen Phase des dritten Taktsignals (80) zu erzeugen; eine Abtast-Halte-Schaltung (30), die auf das serielle Datensignal (10) anspricht, um ausgerichtete serielle Datensignale (97) zu erzeugen, indem das serielle Datensignal (10) für wenigstens zwei Phasen des dritten Taktsignals (80) in Ausrichtung gehalten wird; einen Analog-Digital-Konverter, um abgetastete Werte (96) aus dem ausgerichteten seriellen Datensignal (97) im Ansprechen auf das dritte Taktsignal (80) über mehrere Bitperioden des seriellen Datensignals zu erzeugen; und einen Datenprozessor (100), der auf die abgetasteten Werte (96) und die Phasenpositionsdaten (95) anspricht, um das Augenmuster (800; 900) zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Schaltung eine Teilerschaltung aufweist.