JP2021048494A - 半導体集積回路及び受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】有線通信を適切に行う半導体集積回路及び受信装置の等化回路を提供する。【解決手段】等価回路において、DFE回路3は、サマー回路とサンプラ51とシフトレジスタと制御回路とスイッチ回路9と補正用タップ回路10とを有する。サンプラは、サマー回路の出力ノードに電気的に接続され、シフトレジスタは、サンプラの出力ノードに電気的に接続される。シフトレジスタは、Kが3以上の整数のときK段のレジスタを含む。制御回路は、Nを1より大きくKより小さい整数とし、MがNより大きくK以下の整数とするとき、K段のレジスタのN段目からM段目のレジスタの夫々の出力ノードが接続される。スイッチは、サマー回路の出力ノードに第1端が接続される。補正タップ回路は、制御ノードと出力ノードとを有する。制御ノードは、フィードバックラインを介し制御回路に接続される。出力ノードは、スイッチの第2端に接続される。【選択図】図4
Description
本実施形態は、半導体集積回路及び受信装置に関する。
通信システムでは、送信装置と受信装置との間を有線通信路で接続して、有線通信を行うことがある。このとき、有線通信を適切に行うことが望まれる。
一つの実施形態は、有線通信を適切に行うことに適した半導体集積回路及び受信装置を提供することを目的とする。
一つの実施形態によれば、サマー回路とサンプラとシフトレジスタと制御回路と第1のスイッチと補正回路とを有する半導体集積回路が提供される。サンプラは、サマー回路の出力ノードに電気的に接続されている。シフトレジスタは、サンプラの出力ノードに電気的に接続されている。シフトレジスタは、Kを3以上の整数とするとき、K段のレジスタを含む。制御回路は、Nを1より大きくKより小さい整数とし、MをNより大きくK以下である整数とするとき、K段のレジスタのうちN段目からM段目のレジスタのそれぞれの出力ノードが電気的に接続されている。第1のスイッチは、サマー回路の出力ノードに第1端が電気的に接続されている。補正回路は、第1の制御ノードと出力ノードとを有する。第1の制御ノードは、第1のフィードバックラインを介して制御回路に電気的に接続されている。出力ノードは、第1のスイッチの第2端が電気的に接続されている。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体集積回路及び受信装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
(第1の実施形態)
実施形態にかかる半導体集積回路が備えられたデータ受信機について図1を用いて説明する。図1は、等化回路1を含む半導体集積回路205が備えられたデータ受信機200を含む通信システム400の構成を示す図である。
実施形態にかかる半導体集積回路が備えられたデータ受信機について図1を用いて説明する。図1は、等化回路1を含む半導体集積回路205が備えられたデータ受信機200を含む通信システム400の構成を示す図である。
通信システム400は、データ送信機100、データ受信機200、及び有線通信路300を有する。データ送信機100及びデータ受信機200は、伝送路である有線通信路300を介して通信可能に接続されている。データ送信機100は、データを有線通信路300経由でデータ受信機200へ送信する。すなわち、データ受信機200は、有線通信路300が接続可能である受信ノード200aを有し、有線通信路300経由でデータ送信機100からデータを受信することができる。
データ送信機100は、送信するデータに所定の変調(例えば、NRZなどの2値変調やパルス振幅変調(PAM))をかけた信号を有線通信路300経由でデータ受信機200へ送信する送信装置である。データ受信機200は、半導体集積回路205及び内部回路203を有する受信装置である。半導体集積回路205は、等化回路1、及びCDR(Clock Data Recovery)回路204を有する。等化回路1は、受信ノード200aに電気的に接続されている。半導体集積回路205は、1のパッケージや1又は複数のチップ(ダイ)で形成される。
等化回路1は、CDR回路204から供給されるクロックCLKを用いて変調信号φDIに対して等化処理を行い、データφDOを復元してCDR回路204及び内部回路203へ出力する。CDR回路204は、データφDOからクロックCLKを再生する。CDR回路204は、再生されたクロックCLKを等価回路1へ供給する。これにより、等化回路1は、再び、CDR回路204から供給されるクロックCLKを用いて変調信号φDIを等化する。CDR回路204は、1以上のクロックCLKを出力する。
通信速度が上がるに従って増加する有線通信路300の伝送路損失の影響による受信エラーの発生を低減するために、イコライザ技術がある。しかし、イコライザ技術を実現する半導体のプロセス、面積、パワーの制約下では、イコライザ自体の性能が限界になりつつある。有線通信において、ますますデータレートが高くなり、高い周波数での通信が行われ得るが、イコライザ技術の向上が求められる。ここで、図2を用いて、実施形態における通信システム400の周波数特性を説明する。図2は、有線通信路、CTLE回路、DFE回路の周波数特性を示す図である。有線通信路300では、導線の表皮効果や誘電体損失等に起因したチャネル損失により、図2(a)に示すように、伝送信号における信号強度の高周波成分の損失が低周波成分の損失に比べて大きくなりやすい。例えば、ナイキスト周波数(NRZでは、データ転送レートの半分以下の周波数)fNでは、変調信号φDIの信号強度の損失がΔAMになる。ここで信号強度は、信号伝送経路における構成部によるゲインに対応する。
この減衰を補償するため、図1に示す等化回路1は、1段階目の等化処理を行うCTLE(Continuous Time Linear Equalizer)回路2を有する。CTLE回路2のゲイン特性は、図2(b)に一点鎖線で示すように、有線通信路300の減衰特性の逆特性で設計され得る。しかし、実際には図2(b)に実線で示すようにナイキスト周波数fNで一点鎖線の特性に対してΔG分の減衰が生ずることがある。
このため、図1に示す等化回路1は、2段階目の等価処理を行うDFE(Decision Feedback Equalizer)回路3を有する。DFE回路3は、図2(c)に実線で示すようにナイキスト周波数fN近傍でΔG分のゲインを有するように設計され得る。DFE回路3は、符号間干渉(Inter Symbol Interference)を補償するように、入力信号に対して過去の入力信号から受ける影響による信号強度の劣化分に対応するΔGのゲインで入力信号の劣化を補償する。
具体的には、DFE回路3は、Nサイクル前(Nは1以上の整数)までのデータのそれぞれについて、データが0及び1のいずれであるかの判定を行いその結果にそれぞれタップ係数をかけてフィードバックすることでΔG分のゲインに相当する波形等化を行う。このようにタップ係数をかけてフィードバックする回路をタップ(TAP)と呼び、タップの数Nをタップ数とも呼ぶことにする。
DFE回路3は、図3に示すように、サマー(Summer)回路4、判定回路5、複数の遅延素子DE−1,DE−2、及び複数の乗算素子AE−1,AE−2を有する。図3は、DFE回路3の概略構成を示す回路図である。図3では、タップ数が2であり、DFE回路3に含まれる遅延素子DE及び乗算素子AEの数が2個である場合について例示されているが、タップ数は3以上であってもよい。
サマー回路4は、CTLE回路2及び判定回路5の間に配されている。各遅延素子DE−1〜DE−2及び各乗算素子AE−1〜AE−2は、判定回路5の出力ノードからサマー回路4に戻るフィードバック経路上に配されている。各遅延素子DE−1〜DE−2は、付与すべき遅延量Z−1を有している。例えば、1UI(Unit Interval)の単位で見ていくと、遅延素子DE−1〜DE−2は、信号に対して1UI分の遅延を付与する。1UIは、波形処理の単位期間であり、クロックCLKの1周期に対応する。各乗算素子AE−1〜AE−2は、各遅延素子DE−1〜DE−2の出力信号に乗算するためのタップ係数K1〜K2を有している。各乗算素子AE−1〜AE−2は、タップ回路とも呼ばれる。
サマー回路4は、CTLE回路2から一対の差動信号φDP,φDNを信号φDIとして受けることができる。サマー回路4は、各差動信号φDP,φDNに各タップ回路からのフィードバック信号を加算(例えば、電流加算)して、加算結果の各差動信号φDP’,φDN’を判定回路5へ供給する。
例えば、判定回路5は、供給された各差動信号φDP’,φDN’に対して0及び1のいずれの論理値であるかの判定を行う。判定結果の信号に対して遅延素子DE−1で1期間分遅延した信号は、乗算素子AE−1でタップ係数K1が乗算されて第1のフィードバック信号としてサマー回路4へ供給される。第1のフィードバック信号は、1期間過去のデータ信号に基づくフィードバック信号である。また、判定結果の信号に対して遅延素子DE−1及びDE−2で2期間分遅延した信号は、乗算素子AE−2でタップ係数K2が乗算されて第2のフィードバック信号としてサマー回路4へ供給される。第2のフィードバック信号は、2期間過去のデータ信号に基づくフィードバック信号である。
ここで、タップ数が1である場合、タップ係数K1の値を単純に大きくすること、すなわち、DFE回路3のゲインをΔG(図2(c)参照)よりも単純に大きくすることは、信号を歪ませることになり得る。すなわち、DFE回路3のゲインを単純に大きくしても、好適なアイパターンの開口を得にくく、十分なビットエラーレート(BER:Bit−Error−Rates)を得ることが困難である。BER=10−12を保証するアイパターンの開口を目指すと、例えばDFE回路3を実現する半導体の面積やパワーの面で困難なことがある。
そのため、タップ係数K1の値には、有線通信路300の特性及び等化回路1の特性に応じた適切な値が存在する。回路シミュレーションを行い、理論的に適切と予想されるタップ係数を求めると、例えば、K1≒0.4となる。
しかし、DFE回路3のタップ係数の分解能は有限なので、実際に適切なタップ係数と理想的なタップ係数とは差が生じ得る。また、理想的なタップ係数は、等化対象の信号が1パルスの信号であることを仮定して求められているが、実際の信号は乱数による生成多項式でスクランブルされている。このため、有限な時間で、実際の有線通信路300の特性及び等化回路1の特性に応じた適切な係数を決めることが困難である。すなわち、DFE回路3を理想的なタップ係数で動作させて、長時間待っても、その動作が収束せずに、タップ係数の値が揺らぐ傾向にある。
この揺らぎの原因について検討したところ、過去のデータのうち直近のデータよりもっと過去の複数期間のデータ(すなわち、かなり昔のデータパターン)が影響していることを見出した。また、データパターンにも、影響しやすいパターン(特定パターン)が存在することを見出した。
それに対して、単純にタップ数を増やすことで対応することが考えられる。例えば、クロックCLKの1周期を波形処理の単位期間(Unit Inverval)とし、n,mをそれぞれ2以上の整数とすると、n期間前〜n+m−1期間前までのデータが揺らぎに影響することが分かっている場合、タップ数をm−1個分増やすと、サマー回路4の出力ノードに追加でm−1個のタップ回路が接続されることになり、サマー回路4の出力負荷が増加し、かえってパフォーマンスが劣化する傾向にある。
そこで、本実施形態では、DFE回路3において、サマー回路4の出力側のn+m−1段のシフトレジスタのうちn段目〜n+m−1段目から並行して取り出されるデータのパターンが特定パターンに一致するときに動作する1個のタップ回路を追加することで、タップ数の増加を抑制しながらDFE回路3の等化精度の向上を図る。
具体的には、過去のある特定期間のデータが特定パターンに一致することに応じて、タップ係数を、事前に決めておいた補正用のタップ係数で補正する。特定パターンに対する補正用のタップ係数は、フォアグランドのLMS(Least Mean Square)演算の結果からあらかじめ決めておき、補正用のタップ回路に設定しておく。例えば、Long tail ISIの除去のために多数のタップ回路(電流源)をサマー回路4の出力に追加で接続する構成と比較して、1タップ分のタップ回路(電流源)の追加で済むので、サマー回路4の出力負荷を大幅に減らせ、低消費電力化が可能である。
より具体的には、DFE回路3は、図4に示すように構成され得る。図4は、DFE回路3の構成の一例を示す回路図である。DFE回路3は、差動信号を処理するように構成され得る。図4では、簡略化のために差動のP側の信号ライン及び回路要素について図示及び説明を行うが、差動のN側の信号ライン及び回路要素も同様に構成され得る。
DFE回路3は、サマー回路4、判定回路5、シフトレジスタ20、制御回路30、タップ回路6、スイッチ回路9、及び補正用タップ回路10を有する。
サマー回路4は、CTLE回路2及び判定回路5の間に配されている。タップ回路6は、判定回路5の出力ノードからサマー回路4に戻るフィードバック経路上に配されている。補正用タップ回路10は、判定回路5及び出力ノードの間に配されたシフトレジスタ20の互いに並列した複数の出力ノードから制御回路30及びスイッチ回路9を経てサマー回路4に戻る補正用のフィードバック経路上に配されている。補正用のフィードバック経路上には、制御回路30、補正用タップ回路10、スイッチ回路9が順に配されている。
なお、シフトレジスタ20の互いに並列した複数の出力ノードは、その並列数のビット幅を有するバスを介して、内部回路203(図1参照)に電気的に接続されている。
サマー回路4は、CTLE回路2からデータ信号φDPを受ける。サマー回路4は、データ信号φDPに対してタップ回路6からフィードバックされた信号(フィードバック信号)を加算(例えば、電流加算)する。また、シフトレジスタ20の複数の出力ノードから出力されるデータが特定パターンに一致する場合、サマー回路4は、制御回路30からの補正指示に応じて補正用タップ回路10からスイッチ回路9経由でフィードバックされた補正信号をさらに加算(例えば、電流加算)することが可能である。サマー回路4は、これらの加算結果を判定回路5へ供給する。
サマー回路4は、アンプ41、信号ライン42、電流加算ノード43、及び電流加算ノード44を有する。アンプ41は、データ信号φDPを受けて増幅し、増幅後の信号を出力する。アンプ41は、出力ノードが信号ライン42に電気的に接続されている。信号ライン42には、電流加算ノード43及び電流加算ノード44が配されている。
判定回路5は、サンプラ51を有する。サンプラ51は、例えばフリップフロップで構成され、データ入力ノードが信号ライン42に電気的に接続され、クロックノードがクロックラインLckを介してCDR回路204(図1参照)に電気的に接続され、出力ノードがフィードバックラインLf1及びシフトレジスタ20の入力ノードに電気的に接続される。
判定回路5において、サンプラ51が、例えばデータサンプラであり、CDR回路204からのクロックCLKに同期してデータ信号φDPのデータ部分をサンプリングする。
フィードバックラインLf1は、そのライン上にインバータINVを含み、サンプラ51の出力ノードをインバータINV経由でタップ回路6の制御ノードとスイッチ回路9の制御ノードとに接続している。
タップ回路6は、フィードバックラインLf1を介して判定結果の信号を判定回路5から受ける。タップ回路6は、図3に示す乗算素子AE−1に対応し、判定回路5の判定結果の信号に対して1期間(1UI)遅延した信号にタップ係数K1を乗算してフィードバック信号を生成する。タップ回路6は、フィードバック信号をサマー回路4へ供給する。タップ回路6は、電流源61、スイッチ62、及びスイッチ63を有する。タップ回路6において、フィードバックラインLf1がスイッチ62の制御ノードに接続されており、クロックラインLckがスイッチ63の制御ノードに接続されている。
スイッチ63は、電流加算ノード43とスイッチ62との間に配され、スイッチ62は、スイッチ63と電流源61との間に配されている。スイッチ63及びスイッチ62がともにオンすることで、信号ライン42と電流源61とが電気的に接続され得る。スイッチ62及びスイッチ63は、NMOSトランジスタで構成され得る。電流源61が流す電流値I1は、タップ係数K1に応じて予め決められている。スイッチ62とスイッチ63との接続順は逆であってもよい。
スイッチ回路9は、一端がサマー回路4の出力ノードに電気的に接続され、他端が補正用タップ回路10に電気的に接続されている。スイッチ回路9は、スイッチ91及びスイッチ92を有する。スイッチ回路9において、フィードバックラインLf1がスイッチ91の制御ノードに接続されており、クロックラインLckがスイッチ92の制御ノードに接続されている。
スイッチ92は、電流加算ノード44とスイッチ91との間に配され、スイッチ91は、スイッチ92と補正用タップ回路10との間に配されている。スイッチ92及びスイッチ91がともにオンすることで、信号ライン42と補正用タップ回路10とが電気的に接続され得る。すなわち、スイッチ92及びスイッチ91がともにオンすることで、スイッチ回路9がオンし、信号ライン42と補正用タップ回路10とを電気的に接続する。スイッチ92及びスイッチ91の少なくとも一方がオフすることで、スイッチ回路9がオフし、信号ライン42と補正用タップ回路10とを電気的に遮断する。スイッチ91及びスイッチ92は、NMOSトランジスタで構成され得る。スイッチ91とスイッチ92との接続順は逆であってもよい。
シフトレジスタ20は、判定結果の信号(データ信号)を判定回路5から受ける。シフトレジスタ20は、データ信号をクロックCLKに同期して内部的に入力ノード側から出力ノード側へシフトさせる。シフトレジスタ20は、並列した複数の出力ノードから互いにシフト回数の異なる複数のデータ信号を出力する。すなわち、シフトレジスタ20は、互いに異なる過去の複数期間のデータ信号を出力する。
シフトレジスタ20は、n,mをそれぞれ2以上の整数とするとき、シリアル接続されたn+m−1段のレジスタを含む。n+m−1段のレジスタは、1段目〜n−1段目のレジスタを含む前段部分21と、n段目〜n+m−1段目のレジスタを含む後段部分22とを有する。後段部分22は、SIPO(Serial Input Parallel Output)回路として構成され得る。すなわち、n段目〜n+m−1段目のレジスタの出力ノードは、シフトレジスタ20の複数の出力ノードとして、制御回路30及び内部回路203へそれぞれ接続されている。
制御回路30は、シフトレジスタ20の複数の出力ノードに接続された複数の入力ノードと、フィードバックラインLf2に接続された出力ノードと、を含む。
クロックCLKの1周期を波形処理の単位期間(Unit Inverval)とし、単に「期間」と呼ぶことにすると、制御回路30は、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号を受ける。制御回路30は、タップ係数の揺らぎに影響を与えやすい特定パターンを予め記憶している。制御回路30は、受けたデータ信号のパターンと特定パターンとを比較し、比較結果に応じて、ヒット信号φhitをアサートして補正用タップ回路10へ供給する。
制御回路30は、パターン比較器31及びパターン記憶器32を有する。パターン記憶器32は、特定パターンを記憶している。特定パターンは、タップ係数の揺らぎに影響を与えやすいパターンとして予め決定される。パターン比較器31は、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータのうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号を受け、パターン記憶器32を参照して特定パターンを取得する。パターン比較器31は、受けたデータ信号のパターンと取得した特定パターンとを比較し、そのデータ信号のパターンが特定パターンに一致する場合、ヒット信号φhitをアサートする。
フィードバックラインLf2は、制御回路30の出力ノードを補正用タップ回路10の制御ノードに接続している。
補正用タップ回路10は、制御ノードが制御回路30に電気的に接続され、出力ノードがスイッチ回路9を介してサマー回路4の出力ノードに電気的に接続されている。補正用タップ回路10は、ヒット信号φhitのアサートに応じて、補正信号をスイッチ回路9経由でサマー回路4の出力ノードへフィードバック可能である。
補正用タップ回路10は、電流源11及びスイッチ12を有する。補正用タップ回路10において、フィードバックラインLf2がスイッチ12の制御ノードに接続されている。
スイッチ12は、スイッチ回路9と電流源11との間に配されている。スイッチ12がヒット信号φhitのアサートに応じてオンすることで、スイッチ回路9と電流源11とが電気的に接続され得る。スイッチ12は、NMOSトランジスタで構成され得る。このとき、ヒット信号φhitは、ハイアクティブの信号であってもよい。また、電流源11が流す電流Ixは、補正用のタップ係数ΔKに応じて予め決められている。
次に、DFE3の動作について図5を用いて説明する。図5は、DFE3の動作を示すフローチャートである。
DFE3は、CTLE2から受けたデータ信号φDPのサンプリングを行い、サンプリング結果のデータ信号がn+m−1期間分得られると、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を取得する(S1)。DFE3は、取得されたデータパターンを予め記憶している特定パターンと比較する(S2)。
DFE3は、取得されたデータパターンが特定パターンと一致すれば(S2でYes)、現在のデータ信号φDPを「タップ係数K1に応じたフィードバック信号」+「補正用のタップ係数ΔKに応じた補正信号」で等化する(S3)。
DFE3は、取得されたデータパターンが特定パターンと一致しなければ(S2でNo)、現在のデータ信号φDPを「タップ係数K1に応じたフィードバック信号」で等化する(S4)。
DFE3は、動作終了の指示を受けるまで(S5でNo)所定のサンプリング周期でS1〜S4の処理を繰り返し、動作終了の指示を受けると(S5でYes)その動作を終了する。
以上のように、本実施形態では、DFE回路3において、サマー回路4の出力側に接続されたn+m−1段のシフトレジスタのうちn段目〜n+m−1段目のシフトレジスタから並行して取り出されるデータ信号のパターンが特定パターンに一致するときに動作する1個のタップ回路(補正用タップ回路10)を追加する。これにより、複数ビットのデータ信号のパターンを確認しながらタップ数の追加を少なくする(例えば1個に抑える)ことができるので、タップ数の増加を抑制しながらDFE回路3の等化精度を向上でき、受信データのエラー耐性を向上できる。したがって、プロセス、面積、パワーの制約下におけるイコライザの性能限界がある場合にも受信エラー耐性を上げることが可能となる。
また、本実施形態では、タップ数(すなわち、サマー回路4の出力ノードに接続されるタップ回路の数)の増加を抑制できるので、多数のタップ回路を追加する場合に比べて、サマー回路4の出力負荷を低減でき、DFE回路3を容易に低消費電力化できる。
なお、特定パターンと比較するパターンは、シフトレジスタ20に記憶された過去のデータ信号のうち最も前の(古い)データ信号のパターンを含まなくてもよい。例えば、pをn+mより小さい2以上の整数とするとき、タップ係数K1の揺らぎに影響しやすいデータの期間がn期間前〜n+m−p期間前までのこともある。この場合、制御回路30が取得すべきデータ信号は、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−p期間前までのデータ信号であってもよい。シフトレジスタ20は、後段部分22であるn段目〜n+m−p段目がSIPO回路として構成され、前段部分21である1段目〜n−1段目のレジスタとn+m−p+1段目〜n+m−1段目のレジスタとが単にシフト動作を行い制御回路30のパターン比較器31へ出力しない構成であってもよい。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第2の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第1の実施形態では、過去のある特定期間のデータ信号のパターンが特定パターンに一致することに応じてタップ係数を補正しているが、第2の実施形態では、過去のある特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が確率範囲に含まれることに応じてタップ係数を補正する。0/1の確率とは、1の出現確率を指し、次の数式1で求められ得る。
(0/1の確率)=(比較対象のデータ信号のパターンに含まれる1の数)/(比較対象のデータ信号のパターンのビット数)・・・数式1
(0/1の確率)=(比較対象のデータ信号のパターンに含まれる1の数)/(比較対象のデータ信号のパターンのビット数)・・・数式1
具体的には、図6に示すように、半導体集積回路205iの等化回路1iは、第1の実施形態におけるDFE回路3(図4参照)に代えて、DFE回路3iを有する。DFE回路3iは、制御回路30(図4参照)に代えて、制御回路30iを有する。制御回路30iは、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号を受ける。制御回路30iは、タップ係数の揺らぎに影響を与えやすい0/1の確率範囲を示す情報を予め記憶している。制御回路30iは、受けたデータ信号のパターンにおける0/1の確率を求め、求められた0/1の確率と記憶している確率範囲とを比較し、求められた0/1の確率が確率範囲に含まれる場合、ヒット信号φhitをアサートして補正用タップ回路10へ供給する。
制御回路30iは、確率計算・比較器33及び確率記憶器34を有する。確率記憶器34は、確率範囲を示す情報を記憶する。確率範囲は、タップ係数の揺らぎに影響を与えやすい0/1の確率の範囲として予め決定される。確率計算・比較器33は、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号を受け、確率記憶器34を参照して確率範囲を取得する。確率計算・比較器33は、受けたデータ信号のパターンにおける0/1の確率を求め、求められた0/1の確率と取得した確率範囲とを比較し、求められた0/1の確率が確率範囲に含まれる場合、ヒット信号φhitをアサートする。
なお、補正用タップ回路10が、ヒット信号φhitのアサートに応じて、補正信号をスイッチ回路9経由でサマー回路4の出力ノードへフィードバック可能である点は、第1の実施形態と同様である。
また、図7に示すように、DFE3iの動作が、次の点で第1の実施形態のDFE3の動作と異なる。図7は、第2の実施形態におけるDFE3iの動作を示すフローチャートである。
DFE3は、S1の後、取得されたデータパターンから0/1の確率を計算する(S11)。DFE3は、計算された0/1の確率を予め記憶している確率範囲と比較する(S12)。
DFE3は、計算された0/1の確率が確率範囲に含まれていれば(S12でYes)、処理をS3に進め、計算された0/1の確率が確率範囲に含まれていなければ(S2でNo)、処理をS4に進める。
このように、本実施形態では、DFE回路3iは、過去のある特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が、予め決定された確率範囲に含まれることに応じて、1個のタップ回路(補正用タップ回路10)を用いてタップ係数を補正する。これによっても、複数ビットのデータ信号のパターンを確認しながらタップ数の追加を少なくする(例えば1個に抑える)ことができるので、タップ数の増加を抑制しながらDFE回路3iの等化精度を向上でき、受信データのエラー耐性を向上できる。
また、本実施形態では、タップ数(すなわち、サマー回路4の出力ノードに接続されるタップ回路の数)の増加を抑制できるので、多数のタップ回路を追加する場合に比べて、サマー回路4の出力負荷を低減でき、DFE回路3iを容易に低消費電力化できる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態及び第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第3の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態及び第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第1の実施形態では、定常的に、過去のある特定期間のデータ信号のパターンが特定パターンに一致することに応じてタップ係数を補正しているが、第3の実施形態では、過去のある特定期間のデータ信号のパターンが特定パターンに一致した場合、所定の期間においてタップ係数を補正する。
具体的には、図8に示すように、半導体集積回路205jの等化回路1jは、第1の実施形態におけるDFE回路3(図4参照)に代えて、DFE回路3jを有する。DFE回路3jは、制御回路30(図4参照)に代えて、制御回路30jを有する。制御回路30jは、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受ける。制御回路30jは、タップ係数の揺らぎに影響を与えやすい特定パターンを予め記憶している。制御回路30jは、ヒット信号φhitを出力する期間を示す情報を予め記憶している。制御回路30jは、受けたデータパターンと特定パターンを比較して一致した場合、特定パターンに応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhitをアサートして補正用タップ回路10へ供給する。
制御回路30jは、パターン比較器31(図4参照)に代えて、パターン比較器31jを有する。制御回路30jは、期間記憶器35をさらに有する。期間記憶器35は、「ヒット信号φhitを出力する期間」を示す情報を記憶する。「ヒット信号φhitを出力する期間」は、タップ係数の揺らぎが生じている期間として予め決定される。パターン比較器31は、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受け、パターン記憶器32を参照して特定パターンを取得するとともに、期間記憶器35を参照して「ヒット信号φhitを出力する期間」を取得する。パターン比較器31は、受けたデータパターンと特定パターンとを比較し、受けたデータパターンが特定パターンに一致する場合、予め記憶していた期間においてヒット信号φhitをアサートする。予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhitを出力する期間」に対応した期間である。
このように、本実施形態では、DFE回路3jにおいて、過去のある特定期間のデータ信号のパターンが特定パターンに一致した場合、予め保持していた期間においてタップ係数を補正する。これにより、DFE回路3jにおいて、高精度の等化を行うことができる。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第4の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第2の実施形態では、定常的に、過去のある特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が確率範囲に含まれることに応じてタップ係数を補正しているが、第4の実施形態では、過去のある特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が確率範囲に含まれる場合に、所定の期間においてタップ係数を補正する。
具体的には、図9に示すように、半導体集積回路205kの等化回路1kは、第2の実施形態におけるDFE回路3i(図6参照)に代えて、DFE回路3kを有する。DFE回路3kは、制御回路30i(図6参照)に代えて、制御回路30kを有する。制御回路30kは、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受ける。制御回路30kは、タップ係数の揺らぎに影響を与えやすい0/1の確率範囲を示す情報を予め記憶している。制御回路30kは、ヒット信号φhitを出力する期間を示す情報を予め記憶している。制御回路30kは、受けたデータ信号のパターンにおける0/1の確率を求め、求められた0/1の確率と記憶している確率範囲とを比較し、求められた0/1の確率が確率範囲に含まれる場合、確率範囲に応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhitをアサートして補正用タップ回路10へ供給する。
制御回路30jは、確率計算・比較器33(図6参照)に代えて、確率計算・比較器33kを有する。制御回路30kは、期間記憶器35kをさらに有する。期間記憶器35kは、「ヒット信号φhitを出力する期間」を示す情報を記憶する。「ヒット信号φhitを出力する期間」は、タップ係数の揺らぎが生じている期間として予め決定される。確率計算・比較器33kは、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受け、確率記憶器34を参照して確率範囲を取得するとともに、期間記憶器35kを参照して「ヒット信号φhitを出力する期間」を取得する。確率計算・比較器33kは、受けたデータ信号のパターンにおける0/1の確率を求め、求められた0/1の確率と取得した確率範囲とを比較し、求められた0/1の確率が確率範囲に含まれる場合、予め記憶していた期間においてヒット信号φhitをアサートする。予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhitを出力する期間」に対応した期間である。
このように、本実施形態では、DFE回路3kにおいて、過去のある特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が確率範囲に含まれる場合に、予め保持していた期間においてタップ係数を補正する。これにより、DFE回路3kにおいて、高精度の等化を行うことができる。
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第4の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第5の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第4の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第3の実施形態では、過去のある特定期間のデータ信号のパターンが1つの特定パターンに一致することに応じてタップ係数を補正しているが、第5の実施形態では、過去のある特定期間のデータ信号のパターンが複数の特定パターンのいずれかに一致することに応じて補正用タップ係数を切り替えながらタップ係数を補正する。
具体的には、図10に示すように、半導体集積回路205mの等化回路1mは、第3の実施形態のDFE回路3j(図8参照)に代えて、DFE回路3mを有する。DFE回路3mは、第3の実施形態における補正用タップ回路10及び制御回路30j(図8参照)に代えて、補正用タップ回路10m及び制御回路30mを有する。制御回路30mは、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受ける。制御回路30mは、タップ係数の揺らぎに影響を与えやすい複数の特定パターンを予め記憶している。制御回路30mは、複数の特定パターンに応じた、複数のヒット信号φhit1又はヒット信号φhit2を出力する期間を予め記憶している。制御回路30mは、受けたデータパターンと複数の特定パターンとを比較し、比較結果が一致した場合、複数の特定パターンに応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhit1又はヒット信号φhit2をアサートして補正用タップ回路10mへ供給する。
制御回路30mは、複数のパターン比較器31−1,31−2、複数のパターン記憶器32−1,32−2、及び複数の期間記憶器35m−1,35m−2を有する。
パターン比較器31−1は、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受け、期間記憶器35m−1を参照して「ヒット信号φhit1を出力する期間」を取得する。また、パターン記憶器32−1を参照して第1の特定パターンを取得する。パターン比較器31−1は、受けたデータパターンと第1の特定パターンとを比較し、比較結果が一致する場合、第1の特定パターンに応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhit1をアサートしてフィードバックラインLf2−1へ出力する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhit1を出力する期間」に対応する期間である。
パターン比較器31−2は、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受け、期間記憶器35m−2を参照して「ヒット信号φhit2を出力する期間」を取得する。また、パターン記憶器32−2を参照して第2の特定パターンを取得する。パターン比較器31−2は、受けたデータパターンと第2の特定パターンとを比較し、比較結果が一致する場合、第2の特定パターンに応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhit2をアサートしてフィードバックラインLf2−2へ出力する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhit2を出力する期間」に対応する期間である。
補正用タップ回路10mは、複数の電流源11−1,11−2、複数のスイッチ12−1,12−2、及び接続ノード13を有する。補正用タップ回路10mにおいて、フィードバックラインLf2−1がスイッチ12−1の制御ノードに接続され、フィードバックラインLf2−2がスイッチ12−2の制御ノードに接続されている。複数のスイッチ12−1,12−2は、それぞれ、接続ノード13を介してスイッチ回路9に接続されている。
スイッチ12−1は、接続ノード13と電流源11−1との間に配されている。スイッチ12−1がヒット信号φhit1のアサートに応じてオンすることで、スイッチ回路9と電流源11−1とが電気的に接続され得る。スイッチ12−1は、NMOSトランジスタで構成され得る。このとき、ヒット信号φhit1は、ハイアクティブの信号であってもよい。また、電流源11−1が流す電流Ix1は、補正用のタップ係数ΔK−1に応じて予め決められている。
スイッチ12−2は、接続ノード13と電流源11−2との間に配されている。スイッチ12−2がヒット信号φhit2のアサートに応じてオンすることで、スイッチ回路9と電流源11−2とが電気的に接続され得る。スイッチ12−2は、NMOSトランジスタで構成され得る。このとき、ヒット信号φhit2は、ハイアクティブの信号であってもよい。また、電流源11−2が流す電流Ix2は、補正用のタップ係数ΔK−2に応じて予め決められている。
このように、本実施形態では、DFE回路3mにおいて、過去のある特定期間のデータ信号のパターンが複数の特定パターンのいずれかに一致することに応じて補正用のタップ係数ΔK−1,ΔK−2の間で切り替えながらタップ係数K1を補正する。これにより、DFE回路3mにおいて、高精度の等化を行うことができる。
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第5の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第6の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第5の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第4の実施形態では、過去のある特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が1つの確率範囲に含まれることに応じてタップ係数を補正しているが、第6の実施形態では、過去のある特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が複数の確率範囲のいずれかに含まれることに応じて補正用タップ係数を切り替えながらタップ係数を補正する。
具体的には、図11に示すように、半導体集積回路205nの等化回路1nは、第4の実施形態のDFE回路3k(図9参照)に代えて、DFE回路3nを有する。DFE回路3nは、第4の実施形態の補正用タップ回路10及び制御回路30k(図9参照)に代えて、補正用タップ回路10m及び制御回路30nを有する。制御回路30nは、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受ける。制御回路30nは、タップ係数の揺らぎに影響を与えやすい0/1の確率範囲を予め記憶している。制御回路30nは、ヒット信号φhit1又はヒット信号φhit2を出力する複数の期間を予め記憶している。制御回路30nは、ヒット信号φhit1又はヒット信号φhit2を出力する複数の期間において、受けたデータ信号のパターンにおける0/1の確率を求め、求められた0/1の確率と複数の確率範囲とを比較し、求められた0/1の確率がいずれかの確率範囲に含まれる場合、複数の確率範囲に応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhit1又はヒット信号φhit2をアサートして補正用タップ回路10mへ供給する。
制御回路30nは、複数の確率計算・比較器33n−1,33n−2、複数の確率記憶器34n−1,34n−2、及び複数の期間記憶器35n−1,35n−2を有する。
確率計算・比較器33n−1は、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受け、期間記憶器35n−1を参照して「ヒット信号φhit1を出力する期間」を取得する。また、確率記憶器34n−1を参照して第1の確率範囲を取得する。確率計算・比較器33n−1は、受けたデータ信号のパターンにおける0/1の確率を求め、求められた0/1の確率と第1の確率範囲とを比較し、求められた0/1の確率が第1の確率範囲に含まれる場合、第1の確率範囲に応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhit1をアサートしてフィードバックラインLf2−1へ出力する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhit1を出力する期間」に対応する期間である。
確率計算・比較器33n−2は、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受け、期間記憶器35n−2を参照して「ヒット信号φhit2を出力する期間」を取得する。また、確率記憶器34n−2を参照して第2の確率範囲を取得する。確率計算・比較器33n−2は、受けたデータ信号のパターンにおける0/1の確率を求め、求められた0/1の確率と第2の確率範囲とを比較し、求められた0/1の確率が第2の確率範囲に含まれる場合、第2の確率範囲に応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhit2をアサートしてフィードバックラインLf2−2へ出力する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhit2を出力する期間」に対応する期間である。
補正用タップ回路10mの構成及び動作は、第5の実施形態と同様である。
このように、本実施形態では、DFE回路3nにおいて、過去のある特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が複数の確率範囲のいずれかに含まれることに応じて補正用のタップ係数ΔK−1,ΔK−2の間で切り替えながらタップ係数K1を補正する。これにより、DFE回路3nにおいて、高精度の等化を行うことができる。
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第6の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第7の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第6の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第3の実施形態では、補正用のタップ係数が予め補正用タップ回路に設定されているが、第7の実施形態では、補正用のタップ係数を調整する。
具体的には、図12に示すように、半導体集積回路205pの等化回路1pは、第3の実施形態におけるDFE回路3j(図8参照)に代えて、DFE回路3pを有する。DFE回路3pは、第3の実施形態における補正用タップ回路10及び制御回路30j(図8参照)に代えて、補正用タップ回路10p及び制御回路30pを有する。制御回路30pは、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受ける。制御回路30pは、特定パターンに応じた適正な電流値Ixの制御値を求めて記憶するとともに制御ラインLctへ出力する。
制御回路30pは、係数計算・記憶回路36pをさらに有する。係数計算・記憶回路36pは、データパターンに対してLMS演算を行うことなどにより、特定パターンに一致するデータパターンに応じたタップ係数の適正値である適正なタップ係数を計算し、適正なタップ係数に応じた適正な電流値Ixの制御値を求めて記憶するとともに制御ラインLctへ出力する。
補正用タップ回路10pは、電流源11(図8参照)に代えて、可変電流源11pを有する。補正用タップ回路10pにおいて、制御ラインLctが可変電流源11pの制御ノードに接続されている。可変電流源11pは、制御回路30p(係数計算・記憶回路36p)から制御ラインLctを介して電流値Ixの制御値を制御ノードで受け、その制御値に応じた電流値Ixを流す。可変電流源11pが流す電流Ixは、現在の有線通信路300の状態や動作環境に応じた補正用のタップ係数ΔKに対応した値に調整される。
このように、本実施形態では、DFE回路3pにおいて、動的に補正用のタップ係数を調整するので、補正用のタップ係数を有線通信路300の状態や動作環境に応じた値に適正化できる。
(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第7の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第8の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第7の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第4の実施形態では、補正用のタップ係数が予め補正用タップ回路に設定されているが、第8の実施形態では、補正用のタップ係数を調整する。
具体的には、図13に示すように、半導体集積回路205qの等化回路1qは、第4の実施形態におけるDFE回路3k(図9参照)に代えて、DFE回路3qを有する。DFE回路3qは、補正用タップ回路10及び制御回路30k(図9参照)に代えて、補正用タップ回路10p及び制御回路30qを有する。制御回路30qは、シフトレジスタ20の複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(データパターン)を受ける。制御回路30qは、確率範囲に応じた適正な電流値Ixの制御値を求めて記憶するとともに制御ラインLctへ出力する。
制御回路30qは、係数計算・記憶回路36qをさらに有する。係数計算・記憶回路36qは、データパターンに対してLMS演算を行うことなどにより、確率範囲に含まれる0/1の確率を有するデータパターンに応じたタップ係数の適正値である適正なタップ係数を計算し、適正なタップ係数に応じた適正な電流値Ixの制御値を求めて記憶するとともに制御ラインLctへ出力する。
補正用タップ回路10pの構成及び動作は、第7の実施形態と同様である。
このように、本実施形態では、DFE回路3qにおいて、動的に補正用のタップ係数を調整するので、補正用のタップ係数を有線通信路300の状態や動作環境に応じた値に適正化できる。
(第9の実施形態)
次に、第9の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第8の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第9の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第8の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第3の実施形態では、1つの特定期間のデータ信号のパターンが特定パターンに一致することに応じてタップ係数を補正しているが、第9の実施形態では、異なる複数の特定期間のデータ信号のパターンが特定パターンに一致することに応じてタップ係数を補正する。
具体的には、図14に示すように、半導体集積回路205rの等化回路1rは、第3の実施形態のDFE回路3j(図8参照)に代えて、DFE回路3rを有する。DFE回路3rは、補正用タップ回路10、シフトレジスタ20、及び制御回路30j(図8参照)に代えて、補正用タップ回路10r、シフトレジスタ20r、及び制御回路30rを有する。補正用タップ回路10rは、補正用タップ回路10m(図10参照)と同じ構成及び動作を有する。シフトレジスタ20rは、kを任意の2以上の整数とすると、n+m+k段のレジスタを有する。シフトレジスタ20rにおいて、n段目〜n+m+k段目のレジスタの出力ノードは、シフトレジスタ20rの複数の出力ノードとして、制御回路30r及び内部回路203へそれぞれ接続されている。制御回路30rは、シフトレジスタ20rの複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(第1のデータパターン)と過去のデータ信号のうちn+m期間前〜n+m+k期間前までのデータ信号のパターン(第2のデータパターン)とを受ける。
制御回路30rは、第1の特定パターンとヒット信号φhitxを出力する期間とをそれぞれ予め記憶している。制御回路30rは、第1のデータパターンと第1の特定パターンとを比較し、比較結果が一致した場合、第1の特定パターンに応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhitxをアサートして補正用タップ回路10rへ供給する。
また、制御回路30rは、第2の特定パターンとヒット信号φhityを出力する期間とをそれぞれ予め記憶している。制御回路30rは、第2のデータパターンと第2の特定パターンとを比較し、比較結果が一致した場合、第2の特定パターンに応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhityをアサートして補正用タップ回路10rへ供給する。
制御回路30rは、複数のパターン比較器31−x,31−y、複数のパターン記憶器32−x,32−y、及び複数の期間記憶器35r−x,35r−yを有する。パターン比較器31−xには、シフトレジスタ20rのn段目〜n+m−1段目のレジスタの出力ノードが接続され、パターン比較器31−yには、シフトレジスタ20rのn+m段目〜n+m+k段目のレジスタの出力ノードが接続されている。
パターン比較器31−xは、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(第1のデータパターン)を受けると、期間記憶器35r−xを参照して「ヒット信号φhitxを出力する期間」を取得する。期間記憶器35r−xは、「ヒット信号φhitxを出力する期間」を記憶している。パターン比較器31−xは、パターン記憶器32−xを参照して第1の特定パターンを取得する。パターン記憶器32−xは、第1の特定パターンを記憶している。パターン比較器31−xは、第1のデータパターンと第1の特定パターンとを比較し、第1のデータパターンが第1の特定パターンに一致する場合、第1の特定パターンに応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhitxをアサートしてフィードバックラインLf2−xへ出力する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhitxを出力する期間」に対応する期間である。
パターン比較器31−yは、過去のデータ信号のうちn+m期間前〜n+m+k期間前までのデータ信号のパターン(第2のデータパターン)を受けると、期間記憶器35r−yを参照して「ヒット信号φhityを出力する期間」を取得する。期間記憶器35r−yは、「ヒット信号φhityを出力する期間」を記憶している。パターン比較器31−yは、パターン記憶器32−yを参照して第2の特定パターンを取得する。パターン記憶器32−yは、第2の特定パターンを記憶している。パターン比較器31−yは、第2のデータパターンと第2の特定パターンとを比較し、第2のデータパターンが第2の特定パターンに一致する場合、第2の特定パターンに応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhityをアサートしてフィードバックラインLf2−yへ出力する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhityを出力する期間」に対応する期間である。
補正用タップ回路10rは、複数の電流源11−x,11−y、複数のスイッチ12−x,12−y、及び接続ノード13を有する。補正用タップ回路10rにおいて、フィードバックラインLf2−xがスイッチ12−xの制御ノードに接続され、フィードバックラインLf2−yがスイッチ12−yの制御ノードに接続されている。複数のスイッチ12−x,12−yは、それぞれ、接続ノード13を介してスイッチ回路9に接続されている。
スイッチ12−xは、接続ノード13と電流源11−xとの間に配されている。スイッチ12−xがヒット信号φhitxのアサートに応じてオンすることで、スイッチ回路9と電流源11−xとが電気的に接続され得る。スイッチ12−xは、NMOSトランジスタで構成され得る。このとき、ヒット信号φhitxは、ハイアクティブの信号であってもよい。また、電流源11−xが流す電流Ixは、補正用のタップ係数ΔK−xに応じて予め決められている。
スイッチ12−yは、接続ノード13と電流源11−yとの間に配されている。スイッチ12−yがヒット信号φhityのアサートに応じてオンすることで、スイッチ回路9と電流源11−yとが電気的に接続され得る。スイッチ12−yは、NMOSトランジスタで構成され得る。このとき、ヒット信号φhityは、ハイアクティブの信号であってもよい。また、電流源11−yが流す電流Ixは、補正用のタップ係数ΔK−yに応じて予め決められている。
このように、本実施形態では、DFE回路3rにおいて、異なる複数の特定期間のデータ信号のパターンが特定パターンに一致することに応じて補正用のタップ係数を切り替えながらタップ係数を補正する。これにより、異なる複数の特定期間からの影響についてそれぞれ補正を行うことができ、等化の精度をさらに向上できる。
(第10の実施形態)
次に、第10の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第9の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第10の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第9の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第4の実施形態では、1つの特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が確率範囲に含まれることに応じてタップ係数を補正しているが、第10の実施形態では、異なる複数の特定期間のデータ信号のパターンにおける0/1の確率が確率範囲に含まれることに応じてタップ係数を補正する。
具体的には、図15に示すように、半導体集積回路205sの等化回路1sは、第4の実施形態のDFE回路3k(図9参照)に代えて、DFE回路3sを有する。DFE回路3sは、補正用タップ回路10、シフトレジスタ20、及び制御回路30k(図9参照)に代えて、補正用タップ回路10r、シフトレジスタ20r、及び制御回路30sを有する。シフトレジスタ20rは、kを任意の2以上の整数とすると、n+m+k段のレジスタを有する。シフトレジスタ20rは、第9の実施形態と同様である。制御回路30sは、シフトレジスタ20rの複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(第1のデータパターン)と過去のデータ信号のうちn+m期間前〜n+m+k期間前までのデータ信号のパターン(第2のデータパターン)とを受ける。
制御回路30sは、第1の確率範囲とヒット信号φhitxを出力する期間とをそれぞれ予め記憶している。制御回路30sは、ヒット信号φhitxを出力する期間において、第1のデータパターンにおける0/1の確率と第1の確率範囲とを比較し、0/1の確率が第1の確率範囲に含まれる場合、第1の確率範囲に応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhitxをアサートして補正用タップ回路10rへ供給する。
また、制御回路30sは、第2の確率範囲とヒット信号φhityを出力する期間とをそれぞれ予め記憶している。制御回路30sは、ヒット信号φhityを出力する期間において、第2のデータパターンにおける0/1の確率と第2の確率範囲とを比較し、0/1の確率が第2の確率範囲に含まれる場合、第2の確率範囲に応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhityをアサートして補正用タップ回路10rへ供給する。
制御回路30sは、複数の確率計算・比較器33s−x,33s−y、複数の確率記憶器34s−x,34s−y、及び複数の期間記憶器35s−x,35s−yを有する。確率記憶器34s−xには、シフトレジスタ20rのn段目〜n+m−1段目のレジスタの出力ノードが接続され、確率記憶器34s−yには、シフトレジスタ20rのn+m段目〜n+m+k段目のレジスタの出力ノードが接続されている。
確率計算・比較器33s−xは、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(第1のデータパターン)を受けると、期間記憶器35s−xを参照して「ヒット信号φhitxを出力する期間」を取得する。期間記憶器35s−xは、「ヒット信号φhitxを出力する期間」を記憶している。確率計算・比較器33s−xは、受けた第1のデータパターンにおける0/1の確率を求め、さらに確率記憶器34s−xを参照して第1の確率範囲を取得する。確率記憶器34s−xは、第1の確率範囲を記憶している。確率計算・比較器33s−xは、第1のデータパターンにおける0/1の確率と第1の確率範囲とを比較し、第1のデータパターンにおける0/1の確率が第1の確率範囲に含まれる場合、第1の確率範囲に応じた予め記憶していた期間においてヒット信号φhitxをアサートしてフィードバックラインLf2−xへ出力する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhitxを出力する期間」に対応する期間である。
確率計算・比較器33s−yは、過去のデータ信号のうちn+m期間前〜n+m+k期間前までのデータ信号のパターン(第2のデータパターン)を受けると、期間記憶器35s−yを参照して「ヒット信号φhityを出力する期間」を取得する。確率記憶器34s−yは、第2の確率範囲を記憶している。期間記憶器35s−yは、「ヒット信号φhityを出力する期間」を記憶している。確率計算・比較器33s−yは、受けた第2のデータパターンにおける0/1の確率を求め、さらに確率記憶器34s−yを参照して第2の確率範囲を取得する。確率記憶器34s−yは、第2の確率範囲を記憶している。確率計算・比較器33s−yは、第2のデータパターンにおける0/1の確率と第2の確率範囲とを比較し、第2のデータパターンにおける0/1の確率が第2の確率範囲に含まれる場合、第2の確率範囲に応じた予め記憶していた期間ヒット信号φhityをアサートしてフィードバックラインLf2−yへ出力する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhityを出力する期間」に対応する期間である。
補正用タップ回路10rは、第9の実施形態と同様である。
このように、本実施形態では、DFE回路3sにおいて、異なる複数の特定期間のデータ信号のパターンが特定パターンに一致することに応じて補正用のタップ係数を切り替えながらタップ係数を補正する。これにより、異なる複数の特定期間からの影響についてそれぞれ補正を行うことができ、等化の精度をさらに向上できる。
(第11の実施形態)
次に、第11の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第10の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
次に、第11の実施形態にかかる半導体集積回路について説明する。以下では、第1の実施形態〜第10の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第11の実施形態では、第5の実施形態〜第10の実施形態が組み合わされる。
具体的には、図16に示すように、半導体集積回路205tの等化回路1tは、第1の実施形態のDFE回路3(図4参照)に代えて、DFE回路3tを有する。DFE回路3tは、補正用タップ回路10、シフトレジスタ20、及び制御回路30(図4参照)に代えて、補正用タップ回路10t、シフトレジスタ20r、及び制御回路30tを有する。シフトレジスタ20rは、第9の実施形態(図14)と同様である。制御回路30tは、シフトレジスタ20rの複数の出力ノードを介して、過去のデータ信号のうちn期間前〜n+m−1期間前までのデータ信号のパターン(第1のデータパターン)と過去のデータ信号のうちn+m期間前〜n+m+k期間前までのデータ信号のパターン(第2のデータパターン)とを受ける。
制御回路30tは、第1の特定パターンと「ヒット信号φhitx1を出力する期間」とをそれぞれ予め記憶している。制御回路30tは、第1のデータパターンと第1の特定パターンとを比較し、比較結果が一致した場合、第1の特定パターンに応じた予め記憶していた期間ヒット信号φhitx1をアサートして補正用タップ回路10tへ供給する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhitx1を出力する期間」に対応する期間である。
制御回路30tは、第2の特定パターンと「ヒット信号φhity1を出力する期間」とをそれぞれ予め記憶している。制御回路30tは、第2のデータパターンと第2の特定パターンとを比較し、比較結果が一致した場合、第2の特定パターンに応じた予め記憶していた期間ヒット信号φhity1をアサートして補正用タップ回路10tへ供給する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhity1を出力する期間」に対応する期間である。
制御回路30tは、第1の確率範囲と「ヒット信号φhitx2を出力する期間」とをそれぞれ予め記憶している。制御回路30tは、「ヒット信号φhitx2を出力する期間」において、第1のデータパターンにおける0/1の確率と第1の確率範囲とを比較し、第1のデータパターンにおける0/1の確率が第1の確率範囲に含まれる場合、第1の確率範囲に応じた予め記憶していた期間ヒット信号φhitx2をアサートして補正用タップ回路10tへ供給する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhitx2を出力する期間」に対応する期間である。
制御回路30tは、第2の確率範囲と「ヒット信号φhity2を出力する期間」とをそれぞれ予め記憶している。制御回路30tは、「ヒット信号φhity2を出力する期間」において、第2のデータパターンにおける0/1の確率と第2の確率範囲とを比較し、第2のデータパターンにおける0/1の確率が第2の確率範囲に含まれる場合、第2の確率範囲に応じた予め記憶していた期間ヒット信号φhity2をアサートして補正用タップ回路10tへ供給する。この予め記憶していた期間は、「ヒット信号φhity2を出力する期間」に対応する期間である。
制御回路30tは、複数のパターン比較器31−x1,31−y1、複数のパターン記憶器32−x1,32−y1、複数の期間記憶器35t−x1,35t−y1、係数計算・記憶回路36t−x1,36t−y1、複数の確率計算・比較器33t−x2,33t−y2、複数の確率記憶器34t−x2,34t−y2、及び複数の期間記憶器35t−x2,35t−y2、係数計算・記憶回路36t−x2,36t−y2を有する。
係数計算・記憶回路36t−x1は、第1の特定パターンに一致する第1のデータパターンに応じたタップ係数の適正値である適正なタップ係数を計算し、適正なタップ係数に応じた適正な電流値Ix1の制御値を求めて記憶するとともに制御ラインLct−x1へ出力する。
係数計算・記憶回路36t−y1は、第2の特定パターンに一致する第2のデータパターンに応じたタップ係数の適正値である適正なタップ係数を計算し、適正なタップ係数に応じた適正な電流値Ix2の制御値を求めて記憶するとともに制御ラインLct−y1へ出力する。
係数計算・記憶回路36t−x2は、第1の確率範囲に含まれる0/1の確率を有する第1のデータパターンに応じたタップ係数の適正値である適正なタップ係数を計算し、適正なタップ係数に応じた適正な電流値Ix2の制御値を求めて記憶するとともに制御ラインLct−x2へ出力する。
係数計算・記憶回路36t−y2は、第2の確率範囲に含まれる0/1の確率を有する第2のデータパターンに応じたタップ係数の適正値である適正なタップ係数を計算し、適正なタップ係数に応じた適正な電流値Iy2の制御値を求めて記憶するとともに制御ラインLct−y2へ出力する。
複数のパターン比較器31−x1,31−y1、複数のパターン記憶器32−x1,32−y1、及び複数の期間記憶器35t−x1,35t−y1の構成及び動作は、第9の実施形態における複数のパターン比較器31−x,31−y、複数のパターン記憶器32−x,32−y、及び複数の期間記憶器35r−x,35r−yの構成及び動作と同様である。
複数の確率計算・比較器33t−x2,33t−y2、複数確率記憶器34t−x2,34t−y2、及び複数の期間記憶器35t−x2,35t−y2の構成及び動作は、第10の実施形態における複数の確率計算・比較器33s−x2,33s−y2、複数の確率記憶器34s−x,34s−y、及び複数の期間記憶器35s−x,35s−yの構成及び動作と同様である。
補正用タップ回路10tは、複数の可変電流源11p−x1,11p−y1,11p−x2,11p−y2、複数のスイッチ12−x1,12−y1,12−x2,12−y2、及び接続ノード13を有する。補正用タップ回路10tにおいて、フィードバックラインLf2−x1がスイッチ12−x1の制御ノードに接続され、フィードバックラインLf2−y1がスイッチ12−y1の制御ノードに接続され、フィードバックラインLf2−x2がスイッチ12−x2の制御ノードに接続され、フィードバックラインLf2−y2がスイッチ12−y2の制御ノードに接続されている。複数のスイッチ12−x1,12−y1,12−x2,12−y2は、それぞれ、接続ノード13を介してスイッチ回路9に接続されている。
スイッチ12−x1は、接続ノード13と可変電流源11p−x1との間に配されている。スイッチ12−x1がヒット信号φhitx1のアサートに応じてオンすることで、スイッチ回路9と可変電流源11p−x1とが電気的に接続され得る。スイッチ12−x1は、NMOSトランジスタで構成され得る。このとき、ヒット信号φhitx1は、ハイアクティブの信号であってもよい。また、可変電流源11p−x1が流す電流Ix1は、現在の有線通信路300の状態や動作環境に応じた補正用のタップ係数ΔK−x1に対応した値に調整される。
スイッチ12−y1は、接続ノード13と可変電流源11p−y1との間に配されている。スイッチ12−y1がヒット信号φhity1のアサートに応じてオンすることで、スイッチ回路9と可変電流源11p−y1とが電気的に接続され得る。スイッチ12−y1は、NMOSトランジスタで構成され得る。このとき、ヒット信号φhity1は、ハイアクティブの信号であってもよい。また、可変電流源11p−y1が流す電流Iy1は、現在の有線通信路300の状態や動作環境に応じた補正用のタップ係数ΔK−y1に対応した値に調整される。
スイッチ12−x2は、接続ノード13と可変電流源11p−x2との間に配されている。スイッチ12−x2がヒット信号φhitx2のアサートに応じてオンすることで、スイッチ回路9と可変電流源11p−x2とが電気的に接続され得る。スイッチ12−x2は、NMOSトランジスタで構成され得る。このとき、ヒット信号φhitx2は、ハイアクティブの信号であってもよい。また、可変電流源11p−x2が流す電流Ix2は、現在の有線通信路300の状態や動作環境に応じた補正用のタップ係数ΔK−x2に対応した値に調整される。
スイッチ12−y2は、接続ノード13と可変電流源11p−y2との間に配されている。スイッチ12−y2がヒット信号φhity2のアサートに応じてオンすることで、スイッチ回路9と可変電流源11p−y2とが電気的に接続され得る。スイッチ12−y2は、NMOSトランジスタで構成され得る。このとき、ヒット信号φhity2は、ハイアクティブの信号であってもよい。また、可変電流源11p−y2が流す電流Iy2は、現在の有線通信路300の状態や動作環境に応じた補正用のタップ係数ΔK−y2に対応した値に調整される。
このように、本実施形態では、DFE回路3tにおいて、動的に補正用のタップ係数を調整するので、補正用のタップ係数を有線通信路300の状態や動作環境に応じた値に適正化できる。
また、本実施形態では、DFE回路3tにおいて、異なる複数の特定期間のデータ信号のパターンが特定パターンに一致することに応じて補正用のタップ係数を切り替えながらタップ係数を補正する。これにより、異なる複数の特定期間からの影響についてそれぞれ補正を行うことができ、等化の精度をさらに向上できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
4 サマー回路、10,10m,10p,10r,10t 補正用タップ回路、20,20r シフトレジスタ、30,30i,30j,30k,30m,30n,30p,30q,30r,30s,30t 制御回路、31,31−1,31−2,31−x,31−y,31−x1,31−y1 パターン比較器、32,32−1,32−2,32−x,32−y,32−x1,32−y1 パターン記憶器、33,33k,33n−1,33n−2,33s−x,33s−y,33t−x2,33t−y2 確率計算・比較器、34,34n−1,34n−2,34s−x,34s−y,34t−x2,34t−y2 確率記憶器、35,35k,35m−1,35m−2,35n−1,35n−2,35r−x,35r−y,35s−x,35s−y,35t−x1,35t−x2,35t−y1,35t−y2 期間記憶器、36p,36q,36t−x1,36t−x2,36t−y1,36t−y2 係数計算・記憶回路、51 サンプラ、200 データ受信機、205、 半導体集積回路。
Claims (9)
- サマー回路と、
前記サマー回路の出力ノードに電気的に接続されたサンプラと、
前記サンプラの出力ノードに電気的に接続され、Kを3以上の整数とするとき、K段のレジスタを含むシフトレジスタと、
Nを1より大きくKより小さい整数とし、MをNより大きくK以下である整数とするとき、前記K段のレジスタのうちN段目からM段目のレジスタのそれぞれの出力ノードが電気的に接続された制御回路と、
前記サマー回路の出力ノードに第1端が電気的に接続された第1のスイッチと、
第1のフィードバックラインを介して前記制御回路に電気的に接続された第1の制御ノードと前記第1のスイッチの第2端が電気的に接続された出力ノードとを有する補正回路と、
を備えた半導体集積回路。 - 前記補正回路は、前記制御回路に第2のフィードバックラインを介して電気的に接続された第2の制御ノードをさらに有する
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記制御回路は、N段目からM段目のレジスタにより出力されるデータが第1のパターンに一致する又は前記データにおける所定のビット値の出現確率が第1の範囲に属する場合、複数のタップ係数のうち第1のタップ係数を選択し、前記第1のタップ係数に応じた第1の制御信号を前記第1のフィードバックラインへ供給し、
前記補正回路は、前記第1のフィードバックラインを介して前記第1の制御ノードで前記第1の制御信号を受けた場合、前記第1のタップ係数で補正信号を生成し、
前記第1のスイッチは、オンされた際に、前記生成された補正信号を前記サマー回路の出力ノードに伝達する
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記制御回路は、N段目からM段目のレジスタにより出力されるデータが第1のパターンに一致する又は前記データにおける所定のビット値の出現確率が第1の範囲に属する場合、複数のタップ係数のうちの第1のタップ係数に応じた第1の制御信号を前記第1のフィードバックラインへ供給し、N段目からM段目のレジスタにより出力されるデータが第2のパターンに一致する又はデータにおける前記所定のビット値の出現確率が第2の範囲に属する場合、前記複数のタップ係数のうちの第2のタップ係数に応じた第2の制御信号を前記第2のフィードバックラインへ供給し、
前記補正回路は、前記第1のフィードバックラインを介して前記第1の制御ノードで前記第1の制御信号を受けた場合、前記第1のタップ係数で補正信号を生成し、前記第2のフィードバックラインを介して前記第2の制御ノードで前記第2の制御信号を受けた場合、前記第2のタップ係数で補正信号を生成し、
前記第1のスイッチは、オンされた際に、前記生成された補正信号を前記サマー回路の出力ノードに伝達する
請求項2に記載の半導体集積回路。 - 前記補正回路は、
第1の電流源と、
第3端が前記第1の電流源に電気的に接続され、第4端が前記出力ノードに電気的に接続され、前記第1の制御ノードで受けた制御信号に応じてオンオフする第2のスイッチと、
をさらに有する
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記補正回路は、
第1の電流源と、
第3端が前記第1の電流源に電気的に接続され、第4端が前記出力ノードに電気的に接続され、前記第1の制御ノードで受けた制御信号に応じてオンオフする第2のスイッチと、
第2の電流源と、
第5端が前記第2の電流源に電気的に接続され、第6端が前記出力ノードに電気的に接続され、前記第2の制御ノードで受けた制御信号に応じてオンオフする第3のスイッチと、
をさらに有する
請求項2に記載の半導体集積回路。 - 前記補正回路は、
第1の可変電流源と、
第3端が前記第1の可変電流源に電気的に接続され、第4端が前記出力ノードに電気的に接続され、前記第1の制御ノードで受けた制御信号に応じてオンオフする第2のスイッチと、
を有し、
前記制御回路は、
N段目からM段目のレジスタにより出力されるデータを用いて、データの第1のパターンに応じた第1のタップ係数を計算する計算回路と、
前記第1のタップ係数に応じた第1の電流値を前記第1の可変電流源に設定する設定回路と、
をさらに有する
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記補正回路は、
第1の可変電流源と、
第3端が前記第1の可変電流源に電気的に接続され、第4端が前記出力ノードに電気的に接続され、前記第1の制御ノードで受けた制御信号に応じてオンオフする第2のスイッチと、
第2の可変電流源と、
第5端が前記第2の可変電流源に電気的に接続され、第6端が前記出力ノードに電気的に接続され、前記第2の制御ノードで受けた制御信号に応じてオンオフする第3のスイッチと、
を有し、
前記制御回路は、
N段目からM段目のレジスタにより出力されるデータを用いて、データの第1のパターンに応じた第1のタップ係数を計算し、データの第2のパターンに応じた第2のタップ係数を計算する計算回路と、
前記第1のタップ係数に応じた第1の電流値を前記第1の可変電流源に設定し、前記第2のタップ係数に応じた第2の電流値を前記第2の可変電流源に設定する設定回路と、
をさらに有する
請求項2に記載の半導体集積回路。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体集積回路と、
前記半導体集積回路から出力されたデータを受ける回路と、
を備えた受信装置。
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