JP2005504477A - 入出力ドライバ回路のクロストーク均一化 - Google Patents

Abstract

本発明は、データ依存の方法による送信信号の均一化によって、クロストークを緩和する。
【選択図】図３

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は回路に関する。より詳細には、ドライバ回路のクロストークの均一化に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝送線間の静電および電磁結合によって、ある伝送線中に伝搬される電磁信号が他の伝送線中に伝搬される電磁信号に対して悪影響を及ぼし得る。これは通常クロストークと称される。コンピュータ・システムにおいて伝送線が使用されるのは通常の事であり、複数のチップ（ダイ）間の通信が伝送線によって行われる。例えば、コンピュータ・システムの一部が図１に示され、ＣＰＵ（中央処理装置）１０２はフロントサイド・バス１０６を経由してチップセット１０４と通信する。チップセット１０４は、メモリーバス１１０を経由してメモリ１０８と通信するためのメモリーコントローラーを備え、グラフィックス・バス１１４を経由してグラフィックス・プロセッサ１１２と通信するためのポートを有する。チップセット１０４は、システムバス１１８を経由してネットワークインターフェイス・コントローラ（ＮＩＣ）１１６のような他の周辺装置と通信するためのブリッジを備える。図１の中のバスが伝送線とみなされて良い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
クロストークの問題が図２に示される。論理値「１」を示すパルスがドライバ２０２から伝送線２０４上に伝送され、ドライバ２０６は、信号を伝送線２０８上に伝送しないと言う事によって論理値「０」を示す。議論を単純化するために、各伝送線の１つの導体のみが示されるが、実際の適用に際しては、１つ以上の平面状の導体が伝送線の構造の一部を形成しても良い。受信されるパルスが図２に示される。パルス２１０は伝送線２０４上で受信されるパルスを示し、パルス２１２は伝送線２０８上で受信されるパルスを示す。ｔ_１、ｔ_２およびｔ_３は３つの時刻を示し、ｔ_１がパルス２１０の立ち上がりであり、ｔ_２がパルス２１０の中間点であり、ｔ_３はパルス２１０の立ち下りである。パルス２１２はクロストークによって発生し、およそパルス２１０から派生する。
【０００４】
パルス２１０および２１２が図２において示されるように整列しており、かつｔ_２においてサンプリングが行われる場合、伝送線２０８上で受信されるパルス２１２は論理値「０」として正確に解釈される。しかしながら、タイミングジッターが存在し、それによって受信されるパルス２１２が時刻ｔ_２でサンプリングされない場合があり得る。または、伝送線２０４および２０８中に電気的長さの不整合が存在し、その結果、受信されるパルスは図２に示されるようには整列していない事も有り得る。従って、パルス２１２が論理値「１」として誤ってサンプリングされる可能性が存在する。
【０００５】
伝送線は、ストリップラインまたはマイクロストリップのような様々な物理的な形状を呈して良い。ストリップラインは、２個の平面導体の間のトレースであって良い。一方で、マイクロストリップは１個の平面の導体に隣接しているトレースであって良い。クロストークの問題は、マイクロストリップよりストリップラインにおいて発生しにくい。しかしながら、ストリップラインはマイクロストリップより高価である。従って、クロストークの問題は、特に信号速度が増加するにつれて、コンピュータ・システム中の一般的な問題となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、データ依存の方式により送信パルスを均一化することによってクロストークの影響を緩和する。この均一化は、データシンボルと、１セットの伝送線上に伝送される信号との間のマッピングを含む。このマッピングは、様々な方法で、例えばテーブルルックアップまたは有限状態機械によって実行されて良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
テーブルルックアップ・プロシージャを使用する実施形態が、図３に示される。ｎ個のデータシンボルｄ_ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）の１セットが、ｎ個の伝送線３０６上において伝送される事が望ましい。ｎ個のデータシンボルｄ_ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）の１セットが、アドレスとしてテーブル３０２に示される。これらのデータシンボルが通常通りビットで表される場合、アドレス空間は２^ｎである。各アドレスについては、テーブル３０２が、ｎ個のドライバ３０４のそれぞれに対してｎ個のワードを供給する（１個のドライバにつき１個のワード）。これらのｎ個のワードは必ずしも全てが別々で無くても良い。ドライバに供給されるワードは、ドライバによって信号にマップされる１セットのパラメタを含む。図３において、これらのｎ個の信号はｘ_ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）として示される。ｎ個のレシーバ３０８のそれぞれが、レシーバのそれぞれに接続される伝送線上に受信される信号に基づいて判断を下し、データシンボルの計算値を提供する。計算されたデータシンボルは数式１のように示される。
【０００８】
【数１】

【０００９】
テーブル３０２とドライバの組合せは、１セットのデータシンボルｄ_ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）の１セットの伝送信号へのマッピングとして解されても良い。このマッピングは、レシーバが全てのｉに関して無ノイズの理想的な場合において数式２に示されるような正しい計算値を提供するように選択される。
【００１０】
【数２】

【００１１】
このマッピングは、伝送線間の全ての静電および電磁結合を考慮に入れた伝送線の伝送特性に依存し、また、選択されたレシーバ３０８の種類に依存する。
【００１２】
マッピング選択の例を示すために、表記法を最初に定義する。フーリエ変換Ｄ_ｉ（ｆ）を含む受信信号を数式２の計算値にデコードするようにレシーバが設計されると仮定する。例えば、Ｄ_ｉ（ｆ）は、論理値「１」の場合はガウス分布であり、論理値「０」の場合はゼロであって良い。該レシーバは積分レシーバであって良く、積分された出力がある閾値を超えた場合に論理値「１」が宣言され、それ以外の場合に論理値「０」が宣言されて良い。後の便宜上、Ｄ（ｆ）をｎ次の列ベクトルと定義し、その成分を数式３に示す
【００１３】
【数３】

【００１４】
ｌ（ｉ）をｉ番目の伝送線と定義する。伝送線ｌ（ｉ）上をドライバによって伝送される信号のフーリエ変換をＸ_ｉ（ｆ）（ｉ＝１，２，…，ｎ）と定義し、伝送線ｌ（ｉ）上のレシーバによって受信される信号のフーリエ変換をＹ_ｉ（ｆ）（ｉ＝１，２，…，ｎ）と定義する。Ｘ（ｆ）をｎ次の列ベクトルと定義し、その成分を数式４に示す。
【００１５】
【数４】

【００１６】
Ｙ（ｆ）をｎ次の列ベクトルと定義し、列ベクトルと定義し、その成分を数式５に示す。
【００１７】
【数５】

【００１８】
伝送線の入出力の関係は線形かつ時間的に不変であると仮定し、その結果Ｙ（ｆ）＝Ｈ（ｆ）Ｘ（ｆ）と正確にモデル化され得る。ここで、Ｈ（ｆ）は階数ｎのｎ次行列である（ｆｕｌｌ ｒａｎｋ）。その後、１セットのデータシンボルｄ_ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）が、Ｘ（ｆ）＝Ｈ（ｆ）^−１Ｄ（ｆ）で与えられるフーリエ変換ベクトルＸ（ｆ）を有する伝送信号のｎ次の列ベクトルにマッピングされるようなマッピングにより、データ依存の適切な均一化が達成され、レシーバは、伝送されたデータシンボルの正確な計算値を得る。
【００１９】
伝送線のセットが線形かつ時間的に不変の伝達関数行列Ｈ（ｆ）を有するにせよ有さないにせよ、データシンボルの伝送信号へのマッピングは、解析または測定によって得る事が可能である。上記のモデルは、単にマッピングを提供する方法を示す１つの例に過ぎない。伝達関数行列Ｈ（ｆ）が正確なモデルである場合、Ｈ（ｆ）はインパルスの伝送および受信される信号の周波数スペクトルの測定によって実験的に得られ得る。例えば、伝達関数行列の成分［Ｈ（ｆ）］_ｉ，ｊは、インパルスが伝送線ｌ（ｊ）上に伝送される際の伝送線ｌ（ｉ）のインパルス応答のフーリエ変換である。従って、インパルスが伝送線上に伝送される際に伝送線の各受電端にスペクトルアナライザーを設ける事によって、Ｈ（ｆ）の第ｊ列が得られる。
【００２０】
実際上、伝送され得る信号の間隔は有限であり、その結果、伝送線のセットが線形かつ時間的に不変な伝達関数行列Ｈ（ｆ）を有するとしても、Ｈ（ｆ）^−１Ｄ（ｆ）への近似のみが実際には合成される。この合成は、複数の電圧レベルを有する微小な時間間隔で離間したドライバによって実現され得る。このような微小間隔で離間したマルチレベルドライバの一実施形態が、図４に示される。
【００２１】
図４に示されるドライバは、複数の差動ｐＭＯＳＦＥＴのペアを備え、ドライバによって伝送される特定の信号を決定するために、ゲート電圧がテーブル３０２によって提供されるワードから導出される。図４において、ゲート電圧は数式６および数式６の複素共役である数式７によって示される。
【００２２】
【数６】

【００２３】
【数７】

【００２４】
ここで、添字ｉは差動のペアを示し、添字ｊは時間の指数である。例えば、ｐＭＯＳＦＥＴ４０２Ａおよび４０２Ｂを備える差動ペアはそれぞれ、ゲート電圧とその複素共役を有する。図４の実施形態においてはｍ個の差動ペアが存在し、それぞれの差動ペアｉがバイアス電流Ｉ_ｉを供給する電流源を備える。例えば、ｐＭＯＳＦＥＴ４０２Ａおよび４０２Ｂを含む第１差動ペアは、バイアス電流Ｉ_１を提供するための電流源４０４を備える。
【００２５】
一般的な損失なしに、電流源は、Ｉ_ｉ＜Ｉ_ｉ＋１となるように選択されて良い。負荷４０６Ａおよび４０６Ｂは伝送線の負荷を表している。すなわち、ノード４０８Ａおよび４０８Ｂは、差動シグナリングを行う場合に伝送線に接続される。片端接地シグナリングが使用される場合、１つのノード、例えばノード４０８Ｂのみが伝送線に接続される。添字ｊの範囲は、特定の信号がある期間中に受け入れる離散値の数を決定し、その期間内の微小な時間間隔の数とみなされて良い。例えば、ｊが１からｋまで存在する場合、差動シグナリングが使用される場合にノード４０８Ｂに（そして恐らくはノード４０８Ａに）供給され得る信号は、その期間内にｋ個の離散値を取る。Ｔを伝送信号の期間と定義し、数式８に示される微少時間の期間内に差動シグナリングが実施された場合に、ゲート電圧は数式９および数式１０のようになる。
【００２６】
【数８】

【００２７】
【数９】

【００２８】
【数１０】

【００２９】
テーブル３０２によって図４の実施形態に供給されるワードは、ｍｋ次元から成る。図４のドライバによる実現可能な信号の合成のスペースは、バイアス電流の選択、差動ペアの数、微小間隔の数およびゲート電圧を特定の値に選択する事によって決定される。これらのパラメタは、所望の送信信号（例えばフーリエ変換される送信信号Ｈ（ｆ）^−１Ｄ（ｆ））を近似するために選択されて良い。
【００３０】
添付の特許請求の範囲によって画定される本発明の範囲から逸脱する事無く、開示された実施形態に様々な変更が為され得る。例えば、幾つかの実施形態において、ドライバに供給されるワードを供給するために、ルック・アップ・テーブルの代替として有限状態機械が使用されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】コンピュータ・システムのブロック図である。
【図２】伝送線中のクロストークを示す。
【図３】本発明の実施形態におけるクロストーク均一化のための実施形態である。
【図４】分割・離間されたマルチレベルドライバの実施形態である。

Claims (21)

1. ｉ＝１，…，ｎとした際に１セットのデータシンボルｄ（ｉ）を伝達する装置であって、
   ｉ＝１，…，ｎとした際に、信号ｘ（ｉ）のそれぞれを伝送する１セットの伝送線ｌ（ｉ）と、
   ｉ＝１，…，ｎとした際に、伝送線ｌ（ｉ）のそれぞれに接続され、信号ｘ（ｉ）のそれぞれを受信する１セットのレシーバｒ（ｉ）と、
   ｉ＝１，…，ｎとした際に、伝送線ｌ（ｉ）のそれぞれに接続され、信号ｘ（ｉ）のそれぞれを伝送する１セットのドライバｔ（ｉ）と、
   ｉ＝１，…，ｎとした際に、１セットのデータシンボルｄ（ｉ）を前記信号ｘ（ｉ）のそれぞれにマッピングするマッパーと
   を備え、
   ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、ｘ（ｉ）がｄ（ｉ）および少なくとも１つのｄ（ｊ）（ｊ≠ｉ）の関数である、
   装置。
2. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルによってアドレス指定されるワードを格納するテーブルを備え、
   ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、前記テーブルに格納されたワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルに応答して前記１セットのドライバにワードを供給する有限状態機械を備え、
   ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、ワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
   請求項１に記載の装置。
4. 前記１セットの伝送線が、任意のｉにおける伝送線ｌ（ｉ）が他の伝送線ｌ（ｊ）（ｊ≠ｉ）と静電結合によって結合されるように為される、請求項１に記載の装置。
5. ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記レシーバｒ（ｉ）が、信号ｘ（ｊ）（ｊ≠ｉ）から独立した前記信号ｘ（ｉ）に基づいてｄ（ｉ）の計算値を提供する、請求項１に記載の装置。
6. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルによってアドレス指定されるワードを格納するテーブルを備え、
   ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、前記テーブルに格納されたワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
   請求項５に記載の装置。
7. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルに応答して前記１セットのドライバにワードを供給する有限状態機械を備え、
   ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、ワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
   請求項５に記載の装置。
8. 前記１セットの伝送線が、任意のｉにおける伝送線ｌ（ｉ）が他の伝送線ｌ（ｊ）（ｊ≠ｉ）と静電結合によって結合されるように為される、請求項５に記載の装置。
9. コンピュータ・システムであって、
   ｉ＝１，…，ｎとした際に、信号ｘ（ｉ）のそれぞれを伝送する１セットの伝送線ｌ（ｉ）と、
   第１ダイと、
   第２ダイと
   を備え
   前記第１ダイが、
   ｉ＝１，…，ｎとした際に、伝送線ｌ（ｉ）のそれぞれに接続され、信号ｘ（ｉ）のそれぞれを伝送する１セットのドライバｔ（ｉ）と、
   ｉ＝１，…，ｎとした際に、１セットのデータシンボルｄ（ｉ）を前記信号ｘ（ｉ）のそれぞれにマッピングするマッパーと
   を備え、
   ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、ｘ（ｉ）がｄ（ｉ）および少なくとも１つのｄ（ｊ）（ｊ≠ｉ）の関数であり、
   前記第１ダイが前記１セットの伝送線によって前記第２ダイに接続され、
   ｉ＝１，…，ｎとした際に、前記第１ダイが前記１セットのデータシンボルｄ（ｉ）を前記第２ダイに伝達し、
   前記第２ダイが、ｉ＝１，…，ｎとした際に、伝送線ｌ（ｉ）のそれぞれに接続され、信号ｘ（ｉ）のそれぞれを受信する１セットのレシーバｒ（ｉ）を備える、
   システム。
10. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルによってアドレス指定されるワードを格納するテーブルを備え、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、前記テーブルに格納されたワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
    請求項９に記載のシステム。
11. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルに応答して前記１セットのドライバにワードを供給する有限状態機械を備え、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、ワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
    請求項９に記載のシステム。
12. 前記１セットの伝送線が、任意のｉにおける伝送線ｌ（ｉ）が他の伝送線ｌ（ｊ）（ｊ≠ｉ）と静電結合によって結合されるように為される、請求項９に記載のシステム。
13. ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記レシーバｒ（ｉ）が、信号ｘ（ｊ）（ｊ≠ｉ）から独立した前記信号ｘ（ｉ）に基づいてｄ（ｉ）の計算値を提供する、請求項９に記載のシステム。
14. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルによってアドレス指定されるワードを格納するテーブルを備え、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、前記テーブルに格納されたワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
    請求項１３に記載のシステム。
15. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルに応答して前記１セットのドライバにワードを供給する有限状態機械を備え、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、ワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
    請求項１３に記載のシステム。
16. 前記１セットの伝送線が、任意のｉにおける伝送線ｌ（ｉ）が他の伝送線ｌ（ｊ）（ｊ≠ｉ）と静電結合によって結合されるように為される、請求項１３に記載のシステム。
17. クロストークの均一化を提供する方法であって、
    ｉ＝１，…，ｎとした際に、１セットのデータシンボルｄ（ｉ）を１セットの信号ｘ（ｉ）にマップするステップと、
    ｉ＝１，…，ｎとした際に、前記１セットの信号ｘ（ｉ）を１セットの伝送線ｌ（ｉ）に伝送するステップと
    を備え、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、ｘ（ｉ）がｄ（ｉ）および少なくとも１つのｄ（ｊ）（ｊ≠ｉ）の関数であり、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、ｘ（ｉ）が伝送線ｌ（ｉ）上に伝送される、
    方法。
18. ｉ＝１，…，ｎとした際に、１セットのレシーバｒ（ｉ）によって前記１セットの信号を受信するステップを更に備え、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、レシーバｒ（ｉ）が、信号ｘ（ｊ）（ｊ≠ｉ）から独立した前記信号ｘ（ｉ）に基づいて前記データシンボルｄ（ｉ）を計算する、
    請求項１７に記載の方法。
19. ｉ＝１，…，ｎとした際に、１セットのデータシンボルｄ（ｉ）を伝達し、信号ｘ（ｉ）を伝送する１セットのドライバｔ（ｉ）であって、
    ｉ＝１，…，ｎとした際に、１セットのデータシンボルｄ（ｉ）を前記信号ｘ（ｉ）のそれぞれにマッピングするマッパーを備え、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、ｘ（ｉ）がｄ（ｉ）および少なくとも１つのｄ（ｊ）（ｊ≠ｉ）の関数である、
    １セットのドライバ。
20. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルによってアドレス指定されるワードを格納するテーブルを備え、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、前記テーブルに格納されたワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
    請求項１９に記載の１セットのドライバ。
21. 前記マッパーが、前記１セットのデータシンボルに応答して前記１セットのドライバにワードを供給する有限状態機械を備え、
    ｉ＝１，…，ｎのそれぞれに対して、前記ドライバｔ（ｉ）が、ワードに応答して前記信号ｘ（ｉ）を伝送する、
    請求項２０に記載の１セットのドライバ。

Images