JP2023501474A - アイの中心にロックされたボーレートクロックデータリカバリ(cdr)を可能にする連続時間線形等化(ctle)適応アルゴリズム - Google Patents
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Abstract
装置および関連する方法は、最小2乗平均誤差ボーレートクロックおよびデータリカバリ回路を備えた連続時間線形等化回路を、アイダイアグラムの中心または中心近くにロックできるように適合させることに関する。説明のための例において、回路は、データサンプルおよび誤差サンプルを受信するように構成されたシンボル間干渉(ISI)検出器と、ISI検出器の出力に結合された加算回路と、加算回路の出力を受信し、平均出力を生成するように構成された移動平均フィルタと、平均出力および所定の閾値に対応して投票を生成するように構成された投票回路と、生成された投票に対応してコード信号を生成するように構成された、積算器およびコード生成器とを含み得る。移動平均フィルタおよび投票回路を導入することによって、アイダイアグラムの中心または中心近くにロックするためのより迅速な方法を得ることができる。【選択図】図4
Description
様々な実施形態は、一般に、電子回路に関し、詳細には、受信機におけるクロックデータリカバリ(CDR)回路に関する。
クロックデータリカバリ(CDR)回路は、高速シリアル通信用の受信機システムにおける重要なブロックである。CDR回路は、データリカバリのために正しいサンプリングクロック位相を生成し得る。特にジッタおよびノイズが存在する場合、高速シリアル通信リンクの品質は、サンプリングドック位相に影響されやすい可能性がある。
着信データをサンプリングするためのクロック位相を決定する位相補間器を有する受信機では、CDR回路を使用して、現在使用されているドック位相が着信データを捕捉するのに最適であるかどうかを識別することができる。CDR回路は、位相補間器の動的な位相調整を提供し得る。CDR回路は、ドック位相の位置をデータアイの中心の方へ移動するように動作し得る。現在のドック位相がデータアイの中心から離れるほど、CDR回路が正しいドック位相にロックするのにかかる時間が長くなる。ロックする時間が長い場合、データ損失につながる可能性がある。
既存のCDR回路のタイプの1つは、エッジサンプリングされたCDR回路である。エッジサンプリングされたCDR回路は、アナログ入力波形をオーバサンプリングして、正しいデータサンプリングドックを生成し、送信されたデータをリカバリし得る。エッジサンプリングされたCDR回路は、ゼロクロス点間の中心付近としてサンプリングすべきデータを想定し得る。結果として生じるオーバサンプリングされたシステムは、シンボルレート(ボーレートとも呼ばれる)で動作するシステムよりも多くのクロッキング電力を消費し得る。さらに、チャネル損失プロファイルが変化すると、サンプリングすべきアナログ波形が必ずしも対称であるとは限らない場合がある。したがって、データサンプリングドックをゼロクロス点間の中心に維持することは準最適であり得る。
装置および関連する方法は、最小2乗平均誤差ボーレートクロックおよびデータリカバリ回路を備えた連続時間線形等化(CTLE)回路を、アイダイアグラムの中心または中心近くにロックできるように適合させることに関する。説明のための例において、回路は、データサンプルおよび誤差サンプルを受信するように構成されたシンボル間干渉(ISI)検出器と、ISI検出器の出力に結合された加算回路と、加算回路の出力を受信し、平均出力を生成するように構成された移動平均フィルタと、平均出力および所定の閾値に対応して投票を生成するように構成された投票回路と、生成された投票に対応してコード信号を生成するように構成された、積算器およびコード生成器とを含み得る。移動平均フィルタおよび投票回路を導入することによって、アイダイアグラムの中心または中心近くにロックするためのより迅速な方法を得ることができる。
様々な実施形態は、1つまたは複数の利点を実現し得る。例えば、いくつかの実施形態において、CTLE適応は、プリカーソルおよびポストカーソルISIを完全にゼロにする代わりに、プリカーソルおよびポストカーソルのシンボル間干渉(ISI)を比較的少量に制御し得る。いくつかの実施形態において、一度に1ビットのデータサンプルを考慮することによって適応を実行する代わりに、128ビットのデータサンプルの平均が算出され得る。したがって、CDR適応はより迅速に実行され得る。また、適応は、少量のプリカーソルおよび/またはポストカーソルISIを受け入れ得る。したがって、MMSEボーレートCDRを備えたCTLEは、アイダイアグラムの中心または中心近くに容易かつ迅速にロックすることが可能であり得る。CTLEの適応は、より早く整定され得る。いくつかの実施形態において、アイダイアグラムの中心または中心近くにロック点を置くことによって、実質的に等しいマージンが取得され得、受信機は、ビットを正しくサンプリングするのに十分なマージンを提供され得る。いくつかの実施形態において、投票回路によって、プログラマブル閾値(例えば、ユーザ定義値)が受信され得、様々な等化性能を得ることができる。いくつかの実施形態は、受信機が少量のシンボル間干渉(ISI)を受け入れることを可能にし得るが、それでもなお、少量のISIは十分に制御され得る。いくつかの実施形態において、CTLE適応を使用することにより、有限インパルス応答(FIR:finite-impulse response)の使用を省略することができ、したがって、少量のISIが許容される場合、シリアライザ/デシリアライザ(SerDes)システムの電力消費が低減され得る。
一例において、回路は、(a)データサンプルおよび誤差サンプルを受信するように構成されたシンボル間干渉(ISI)検出器と、(b)ISI検出器の出力を受信し、適応情報信号を生成するように構成された加算回路と、(c)加算回路から適応情報信号を受信し、平均出力を生成するように構成された移動平均フィルタと、(d)平均出力および所定の閾値に対応して投票を生成するように構成された投票回路と、(e)生成された投票に対応して適応コード信号を生成するように構成された、積算器およびコード生成器とを備える。データサンプルおよび誤差サンプルを受信するように構成されたシンボル間干渉(ISI)検出器;
いくつかの実施形態において、ISI検出器は、第1のポストカーソルの真理値表に従って動作するように構成され得る。いくつかの実施形態において、ISI検出器は、第1のプリカーソルの真理値表に従って動作するように構成され得る。いくつかの実施形態において、ISI検出器は、第1のプリカーソルの真理値表に従って動作するように構成され得る。いくつかの実施形態において、投票回路は、比較器を含み得、平均出力が所定の閾値に等しい場合、比較器はゼロを生成するように構成される。いくつかの実施形態において、平均出力が所定の閾値よりも大きい場合、比較器は各適応サイクルで-1、0、または+1のCTLE適応投票を生成するように構成され得る。いくつかの実施形態において、積算器およびコード生成器は、レジスタを含み得る。いくつかの実施形態において、所定の閾値は3から4までの範囲であり得る。いくつかの実施形態において、データサンプルのビット幅は128ビットであり得る。いくつかの実施形態において、データサンプルは、ボーレートでデータスライサを使用して送信信号から導出され得る。いくつかの実施形態において、誤差サンプルは、ボーレートで誤差スライサを使用して送信信号から導出され得る。
別の例において、方法は、(a)データサンプルおよび誤差サンプルを受信するためのシンボル間干渉(ISI)検出器を提供することと、(b)ISI検出器の出力を受信し、適応情報信号を生成するように、加算回路を構成することと、(c)加算回路から適応情報信号を受信し、平均出力を生成するように、移動平均フィルタを構成することと、(d)平均出力および所定の閾値に対応して投票を生成するように、投票回路を構成することと、(e)生成された投票に対応してコード信号を生成するための、積算器およびコード生成器を提供することとを含む。
いくつかの実施形態において、ISI検出器は、第1のポストカーソルの真理値表に従って動作するように構成され得る。いくつかの実施形態において、ISI検出器は、第1のプリカーソルの真理値表に従って動作するように構成され得る。いくつかの実施形態において、投票回路は、平均出力と所定の閾値とを比較するように構成された比較器を含み得、平均出力が所定の閾値に等しい場合、比較器はゼロを生成するように構成され得る。いくつかの実施形態において、平均出力が所定の閾値よりも大きい場合、比較器は各適応クロックサイクルで-1、0、または+1のCTLE適応投票を生成するように構成され得る。いくつかの実施形態において、積算器およびコード生成器は、レジスタを含み得る。いくつかの実施形態において、所定の閾値は3から4までの範囲であり得る。いくつかの実施形態において、データサンプルのビット幅は128ビットであり得る。いくつかの実施形態において、データサンプルは、ボーレートでデータスライサを使用して送信信号から導出され得る。いくつかの実施形態において、誤差サンプルは、ボーレートで誤差スライサを使用して送信信号から導出され得る。
様々な実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。他の特徴および利点は、説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになろう。
様々な図面における同様の参照記号は、同様の要素を示す。
装置および関連する方法は、最小2乗平均誤差(MMSE:minimum mean square error)ボーレートクロックおよびデータリカバリ(CDR)回路を備えた連続時間線形等化(CTLE)回路を、アイダイアグラムの中心または中心近くにロックできるように適合させることに関する。説明のための例において、回路は、データサンプルおよび誤差サンプルを受信するように構成されたシンボル間干渉(ISI)検出器と、ISI検出器の出力に結合された加算回路と、加算回路の出力を受信し、平均出力を生成するように構成された移動平均フィルタと、平均出力および所定の閾値に対応して投票を生成するように構成された投票回路と、生成された投票に対応してコード信号を生成するように構成された、積算器およびコード生成器とを含み得る。移動平均フィルタおよび投票回路を導入することによって、アイダイアグラムの中心または中心近くにロックするためのより迅速な方法を得ることができる。
理解に役立つように、本文書は次のように編成されている。第1に、図1を参照して、データ通信実行するのに好適な例示的なプラットフォーム(例えば、FPGA)について簡単に紹介する。第2に、図2A~図4を参照して、適応回路および適応回路を実装するための方法の概略を示す例示的な実施形態についての説明に移る。次いで、図5A~図5Cを参照して、適応回路の性能の例示的なシミュレーション結果について説明する。最後に、図6を参照して、データ通信および信号変換を実行するのに好適な別の例示的なプラットフォーム(例えば、システムオンチップ(SOC))について簡単に紹介する。
図1は、本開示の回路およびプロセスが実装され得る例示的なプログラマブル集積回路(IC)を示す。プログラマブルIC100はFPGA論理を含む。プログラマブルIC100は、様々なプログラマブルリソースを用いて実装され得、システムオンチップ(SOC)と呼ばれ得る。FPGA論理の様々な例には、アレイ内のいくつかの多様なタイプのプログラマブル論理ブロックが含まれ得る。
例えば、図1は、マルチギガビットトランシーバ(MGT)101、構成可能論理ブロック(CLB)102、ランダムアクセスメモリのブロック(BRAM)103、入力/出力ブロック(IOB)104、構成およびクロッキング論理(CONFIG/CLOCKS)105、デジタル信号処理ブロック(DSP)106、特殊化された入力/出力ブロック(I/O)107(例えば、クロックポート)、ならびに他のプログラマブル論理108(例えば、デジタルクロックマネージャ、アナログ対デジタル変換器、システム監視論理)を含む多数の異なるプログラマブルタイルを含むプログラマブルIC100を示す。プログラマブルIC100は、専用プロセッサブロック(PROC)110を含む。プログラマブルIC100は、内部および外部の再構成ポート(図示せず)を含み得る。
様々な例において、シリアライザ/デシリアライザは、MGT101を使用して実装され得る。MGT101は、様々なデータシリアライザおよびデータデシリアライザを含み得る。データシリアライザは、様々なマルチプレクサの実装を含み得る。データデシリアライザは、様々なデマルチプレクサの実装を含み得る。
FPGA論理のいくつかの例において、各プログラマブルタイルは、隣接する各タイル内の対応する相互接続要素との間の標準化された相互接続124を有するプログラマブル相互接続要素(INT)111を含む。したがって、組み合わされたプログラマブル相互接続要素が、図示のFPGA論理のためのプログラマブル相互接続構造を実装する。図1に含まれる例に示すように、プログラマブル相互接続要素INT111は、同じタイル内のプログラマブル論理要素との間の内部接続120を含む。図1に含まれる例に示すように、プログラマブル相互接続要素INT111は、同じタイル内のプログラマブル相互接続要素INT111との間のINT間接続122を含む。
例えば、CLB102は、単一のプログラマブル相互接続要素INT111に加えて、ユーザ論理を実装するようにプログラムされ得る構成可能論理要素(CLE)112を含み得る。BRAM103は、BRAM論理要素(BRL)113と、1つまたは複数のプログラマブル相互接続要素とを含み得る。いくつかの例において、タイルに含まれる相互接続要素の数はタイルの高さに依存し得る。描写されている実装では、BRAMタイルは5つのCLBと同じ高さを有するが、他の数(例えば、4つ)も使用され得る。DSPタイル106は、DSP論理要素(DSPL)114と、1つまたは複数のプログラマブル相互接続要素とを含み得る。IOB104は、例えば、入力/出力論理要素(IOL)115の2つのインスタンスと、プログラマブル相互接続要素INT111の1つのインスタンスとを含み得る。例えば、I/O論理要素115に接続される実際のI/Oボンドパッドは、図示された様々な論理ブロックの上に層状にされた金属を使用して製造され得、入力/出力論理要素115の領域には限定され得ない。
描写されている実装では、ダイの中心近くの(図1では影付きで図示されている)列状領域が、構成、クロック、および他の制御論理に使用される。列から延出する水平領域109は、クロックおよび構成信号をプログラマブルIC100の幅全体にわたって分散させる。「列状」および「水平」領域という言及は、図面を縦方向に見た場合に対するものであることに留意されたい。
図1に示すアーキテクチャを利用するいくつかのプログラマブルICは、プログラマブルICの大部分を占める通常の列状構造を分断する追加の論理ブロックを含み得る。追加の論理ブロックは、プログラマブルブロックおよび/または専用論理であり得る。例えば、図1に示すプロセッサブロックPROC110は、CLB102およびBRAM103の複数の列にまたがる。
図1は、例示的なプログラマブルICアーキテクチャを示す。列内の論理ブロックの数、列の相対的な幅、列の数および順序、列に含まれる論理ブロックのタイプ、論理ブロックの相対的なサイズ、ならびに相互接続/論理の実装は、単に例として提供されている。例えば、実際のプログラマブルICでは、ユーザ論理の効率的な実装を容易にするために、CLB102が現れるところにはどこでも、CLB102の2つ以上の隣接する列が含まれ得る。
高速デジタル(HSD)集積回路(IC)は、シリアライザ/デシリアライザ(SerDes)システムにおいて使用され得る。このようなシステムでは、送信機回路と受信機回路との間に、損失の大きいチャネルが存在する可能性があり、高いデータレートでは、受信されたデータストリームは、著しく歪む可能性があり、使用前に再構築(等化)を必要とする。
図2Aは、例示的な通信システムを示す。この図示の例において、シリアル通信システム200は、伝送媒体206を介して受信機204に結合された送信機202を含む。送信機202は、シリアライザ-デシリアライザ(SerDes)208の一部であり得る。受信機204も、同様にSerDes210の一部であり得る。伝送媒体206は、プリント回路基板(PCB)トレース、ビア、ケーブル、コネクタ、デカップリングコンデンサなどを含み得る。いくつかの実施形態において、SerDes208は、集積回路(IC)212内に配置され得、SerDes210は、IC214内に配置され得る。
送信機202は、デジタルベースバンド変調技法を使用して、シリアルデータを伝送媒体206上へ送る。一般に、シリアルデータはシンボルに分割される。送信機202は、各シンボルを、シンボルにマッピングされたアナログ電圧に変換する。送信機202は、各シンボルから生成されたアナログ電圧を伝送媒体206に結合する。いくつかの実施形態において、送信機202は、2値非ゼロ復帰(NRZ:non-return-to-zero)変調方式を使用し得る。2値NRZでは、シンボルは、1ビットのシリアルデータであり、各ビットを表すために2つのアナログ電圧が使用され得る。いくつかの例では、送信機202は、パルス振幅変調(PAM)などのマルチレベルデジタルベースバンド変調技法を使用し得、シンボルは、複数ビットのシリアルデータを含み、各ビットを表すために3つ以上のアナログ電圧が使用され得る。
受信機204は、クロックおよびデータリカバリ(CDR)回路216を含み得る。受信機204は、伝送媒体206からアナログ信号を受信する。伝送媒体206は、送信されたアナログ信号の信号品質を低下させる可能性がある。チャネル挿入損失は、アナログ信号の信号電力における周波数依存性の低下である。信号が伝送媒体を通過するとき、アナログ信号の高周波成分は、低周波成分よりも減衰し得る。一般に、チャネル挿入損失は、周波数が高くなるにつれて増加し得る。アナログ信号の信号パルスエネルギーは、伝送媒体206上での伝播中に、あるシンボル周期から別のシンボル周期に拡散され得る。結果として生じる歪みは、シンボル間干渉(ISI)として知られている。
CDR回路216は、アナログ信号からデータおよびクロックをリカバリするように動作する。受信機204は、復号およびさらなる処理のために、リカバリされたデータをSerDes210内の物理符号化副層(PCS:physical coding sublayer)回路218に提供する。図2Aに示すように、送信機202は、送信機基準クロック220を使用し得、受信機204は、受信機基準クロック222を使用し得る。いくつかの実施形態において、送信機基準クロック220と受信機基準クロック222との間に差異があり得、この差異は、送信機基準クロックと受信機基準クロック222との間の周波数オフセットと呼ばれ得る。送信機基準クロック220および受信機基準クロック222が独立したクロックソース(例えば、周波数が名目上は同一であるが完全には同一ではないクロックソース)を使用する場合に、周波数基準オフセットが存在し得る。いくつかの実施形態において、周波数オフセットは固定され得る(例えば、定数に等しい)。いくつかの実施形態において、周波数オフセットは固定されない場合があり、例えば、時間の周期関数であり得る。
図2Bは、例示的な受信機のブロック図を示す。受信機204は、連続時間線形等化器(CTLE:continuous time linear equalizer)224を含む。CTLE224は、伝送媒体206からアナログ信号を受信するように結合される。CTLE224は、伝送媒体206のローパス特性を補償するために、ハイパスフィルタまたはバンドパスフィルタとして動作し得る。CTLE224の周波数応答のピークは、適応回路242によって調整され得る。
CTLE224は、第1の等化済みアナログ信号226を出力する。決定回路(例えば、決定フィードバック等化器(DFE:decision feedback equalizer))230は、CTLE224の出力に結合され、第1の等化済みアナログ信号226を受信する。決定回路230は、ポストカーソルISIを補償するために、第1の等化済みアナログ信号226を等化するように動作可能であり得る。この図示の例において、決定回路230は、スライサ228も含む。スライサ228は、第1の等化済みアナログ信号226をサンプリングして、シンボルkごとにデータサンプルDkおよび誤差サンプルEkを生成する。スライサ228のそれぞれは、データサンプルおよび誤差サンプルを生成するために、ボーレート(シンボルレート)でサンプリングクロックを使用してそのアナログ入力信号をサンプリングし得る。データサンプルDkは、シンボルについての推定される値を含み得、誤差サンプルEkは、シンボルについての推定される決定誤差を含み得る。各データサンプルDkおよび各誤差サンプルEkは、採用される変調方式のタイプに応じて1つまたは複数のビットを含み得る(例えば、2値NRZの場合は1ビットサンプル、PAMの場合はマルチビットサンプル)。
いくつかの実施形態において、受信機204は、データサンプルDkおよび誤差サンプルEkをグループ化して、CDR回路216によって処理すべきデシリアライズ済み信号を生成するための、デシリアライザ(図示せず)も含み得る。クロックマネージャ232は、例えば、位相補間器(PI)238によって出力されたサンプリングクロック237bから、サンプリングクロック信号233(例えば、スライサ228によって使用されるデータサンプリングクロックおよび/または誤差サンプリングクロック)を生成するように構成され得る。PI238の別の入力は、位相ロックループ(PLL)236の出力に結合される。別の例において、クロックマネージャ232の機能は、PI238に組み込まれ得る。クロックマネージャ232は、PI238によって供給されるサンプリングクロック237bの周波数を低減し得る。
CDR回路216は、スライサ228の出力に結合されて、データサンプルDkおよび誤差サンプルEkを受信する。この図示の例において、CDR回路216は、受信されたデータサンプルDkおよび誤差サンプルEkに対応して、PIコード信号239を生成する。PI238は、PLL236から基準クロック信号237aを受信する。PI238は、CDR回路216によって出力されたPIコード信号239に基づいて、基準クロック信号237aの位相をシフトし得る。PI238は、例えば、スライサ228によって使用されるサンプリングクロック信号237bとして、位相シフトされた基準クロック信号を出力し得る。いくつかの実施形態において、CDR回路216は、データサンプルDkおよび誤差サンプルEkを受信し、PIコード信号239を生成するように構成された位相検出器を含み得る。いくつかの実施形態において、スライサ228は、別個のデータスライサおよび誤差スライサを含み得る。いくつかの実施形態において、スライサ228は、例えば、4つの誤差スライサを含み得る。
データサンプルDkおよび誤差サンプルEkは、適応回路242によっても受信され得る。いくつかの実施形態において、適応回路242は、知られているアルゴリズムを使用して、データサンプルDkおよび誤差サンプルEkに基づいて決定回路230を適応させるための、CTLE224の制御信号244および適応制御コード245を生成し得る。
この図示の例において、適応回路242は、シンボル間干渉(ISI)検出器240を含む。データサンプルDkおよび誤差サンプルEkを受信するように結合されたISI検出器240は、データサンプリングクロック信号233の位相を調整すべきかどうか、およびデータサンプリングクロック信号233の位相をどの方向に調整すべきかを決定する。適応回路242はまた、決定回路230を適応させるための適応制御コード245を生成する。いくつかの実施形態において、CDR回路216は、最小2乗平均誤差(MMSE)アルゴリズムに従って動作し得る。いくつかの実施形態において、CDR回路216は、Mueller-Mullerアルゴリズムに従って動作し得る。適応回路242の例示的なブロック図については、図3を参照して詳細に説明する。
いくつかの実施形態において、受信機204は、自動利得制御(AGC:automatic gain control)回路も含み得る。CTLE224の出力は、AGC回路の入力に結合され得る。AGC回路は、ハイパスフィルタの利得を制御するために使用され得る。AGC回路の利得は、適応回路242によっても制御され得る。いくつかの実施形態において、AGC回路は、CTLE回路224に先行し得る。他の例において、受信機204は、増幅の有無にかかわらず、他のタイプの連続時間フィルタを含み得る。いくつかの実施形態において、CTLE回路224を第1のポストカーソルのみに見えるようにするために、異なるアルゴリズムが使用され得る。
図3は、受信機内に実装された例示的な適応回路のブロック図を示す。この図示の例において、適応回路242は、ISI検出器240を含む。データサンプルおよび誤差サンプルは、128ビットであり得る。ISI検出器240は、128ビットのデータサンプルDk(例えば、D(128))および128ビットの誤差サンプルEk(例えば、E(128))を受信し、位相検出結果信号を生成し、位相検出結果信号は、正味位相検出結果を提供する。この図示の例において、ISI検出結果信号は、受信されたデータサンプルDkと誤差サンプルEkに対応して、サンプリングクロック信号233の位相を増分するためのh-1増分信号241aであり得るか、またはサンプリングクロック信号233の位相を減分するためのh-1減分信号241bであり得る。ISI検出器240は、図3に示す真理値表308に従って動作し得る。真の表308は、第1のポストカーソルh1または第1のプリカーソルh-1に基づき得る。この図示の例では、サンプリングクロック信号233の位相を増分(例:h-1_inc)するか減分(例:h-1_dec)するかを決定するために、現在のデータサンプルD_curr、次のデータサンプルD_next1、および現在の誤差サンプルE_currが考慮される。
適応回路242は、加算回路310を含む。加算回路310は、例えば、ISI検出器240から、h-1増分信号241aおよびh-1減分信号241bを受信し、移動平均フィルタ320へのh-1適応情報信号315を生成する。この図示の例では、データサンプルDkおよび誤差サンプルEkが128ビットであり得るので、移動平均フィルタ320は、一度に128ビットのh-1適応情報を受信し、次いで、h-1適応情報信号315の平均信号325を生成し得る。平均信号325を取得するように移動平均フィルタ320を構成するために、異なる数学アルゴリズムが使用され得る。いくつかの実施形態において、移動平均フィルタ320は、重み付き移動平均フィルタであり得る。いくつかの実施形態において、移動平均フィルタ320は、累積移動平均フィルタであり得る。いくつかの実施形態において、移動平均フィルタ320は、指数移動平均フィルタであり得る。平均信号325を取得するように移動平均フィルタ320を構成するために、他の重み付けシステムも使用され得る。
平均信号325は、投票回路330によって受信される。投票回路330はまた、所定の値335を受信するように構成され、受信された平均信号325および所定の値335に対応して、投票信号340を生成する。この図示の例において、所定の値335は、許容可能な移動平均ステップサイズを示すプログラマブル閾値であり得る。プログラマブル閾値(例えば、ユーザ定義値)を導入することによって、様々な等化性能/結果を得ることができる。いくつかの実施形態において、投票回路は、平均信号325と所定の値335との間の関係を示すように構成された1つまたは複数の比較器を含み得る。いくつかの実施形態において、プログラマブル閾値は、1から10まで、例えば3~4の範囲であり得る。さらに、所定の値のウィンドウ境界は、異なる設計要件、例えば、決定回路230内の誤差スライサおよびデータスライサの有効な数ならびに/またはバス幅を考慮することによってスケーリングされ得る。
平均信号325が所定の値335(例えば、3)よりも大きい場合、投票回路330は、各適応クロックサイクルで-1、0、または+1のCTLE適応投票を生成し得る。平均信号325が所定の値335よりも小さい場合、投票回路330は、デジタル0を生成し得る。平均信号325が所定の値335に等しい場合、投票回路330は、デジタル-1を生成し得る。積算器およびコード生成器345は、投票回路330の出力に含まれる投票信号340を積算するように構成され、DFE適応を制御するための適応制御コード信号245(例えば、32ビット信号)を出力する。いくつかの実施形態において、積算器およびコード生成器345は、1つまたは複数のレジスタを含み得る。移動平均フィルタ320および投票回路330を導入することによって、CTLE適応は、プリカーソルおよびポストカーソルISIを完全にゼロにする代わりに、プリカーソルおよびポストカーソルISIを比較的少量に制御し得る。また、適応は、少量のプリカーソルおよび/またはポストカーソルISIを受け入れ得る。したがって、MMSEボーレートCDR216を備えたCTLE224は、アイダイアグラムの中心または中心近くに容易かつ迅速にロックすることが可能であり得る。さらに、適応は、より早く整定され得る。
図4は、図3における適応回路を実装するための例示的な方法の流れ図である。図3を参照して説明した適応回路242を実装するための方法400について説明する。方法400は、405において、例えば決定回路(例えば、スライサ228を含む決定回路230)からデータサンプルおよび誤差サンプルを受信するためのシンボル間干渉(ISI)検出器(例えば、ISI検出器240)を提供することを含む。方法400は、410において、加算回路(例えば、加算回路310)をISI検出器240の出力に結合することも含む。
方法400は、415において、加算回路310の出力を受信し、平均出力(例えば、平均信号325)を生成するように、移動平均フィルタ(例えば、移動平均フィルタ320)を構成することも含む。方法400は、420において、平均出力325および所定の閾値335に対応して投票(例えば、投票信号340)を生成するように、投票回路(例えば、投票回路330)を構成することも含む。方法400は、425において、生成された投票340に対応してコード信号を生成するための、積算器およびコード生成器(例えば、積算器およびコード生成器345)を提供することも含む。移動平均フィルタ320および投票回路330を導入することによって、CTLE適応は、プリカーソルおよびポストカーソルISIを完全にゼロにする代わりに、プリカーソルおよびポストカーソルISIを比較的少量に制御し得る。また、適応は、少量のプリカーソルおよび/またはポストカーソルISIを受け入れ得る。したがって、MMSEボーレートCDR216を備えたCTLE224は、アイダイアグラムの中心または中心近くに容易かつ迅速にロックすることが可能であり得る。
図5Aは、シミュレートされたアイダイアグラムを示す。図3を参照して説明した適応回路242が、システムモデルに実装され、シミュレートされている。ロック点がマークされたアイダイアグラムに関する結果を図5Aに示す。図5Aに示すように、(例えば、MMSEボーレートCDRによる)アイロッキングが中心に配置されている。アイダイアグラムの中心または中心近くにロック点を置くことによって、実質的に等しいマージンが取得され得、受信機204は、ビットを正しくサンプリングするのに十分なマージンを提供され得る。
図5Bは、適応回路において使用される移動平均フィルタの出力のシミュレートされた結果を示す。この図には、適応回路242において使用される移動平均フィルタ320の出力のシミュレーション結果が示されている。移動平均フィルタ320の出力(例えば、平均信号325)は、CTLE224によって、3~4のウィンドウ範囲に調整されている。平均信号325は、例えば、ユーザによって決定され得るh-1投票フィルタまたはh1投票フィルタであり得る。第1のポストカーソルh1に基づいて生成された平均信号と、第1のプリカーソルh-1に基づいて生成された平均信号がシミュレートされ示されている。受信機は、少量のシンボル間干渉(ISI)を受け入れることが可能であり得る。
図5Cは、受信機におけるCTLEの整定挙動の波形を示す。受信機204におけるCTLE224の整定挙動がシミュレートされている。図5Cに示すように、CTLE制御コードは、制御範囲0~31内の一定値に整定される。移動平均フィルタおよび投票回路を導入することによって、アイダイアグラムの中心または中心近くにロックするためのより迅速な方法を得ることができる。
この図示の例において、適応回路242は、受信機204およびCTLE224と同じIC上に配置されている。別の実施形態において、適応回路242は、等化を制御するために、異なるIC(例えば、別のFPGA)に実装され得る。
いくつかの実施形態において、適応回路242は、ハードブロック固定回路として実装され得る。例えば、特定用途向け集積回路(ASIC:application specific integrated circuit)は、カスタマイズされたハードウェア回路を用いて適応コード信号を生成するための適応回路を提供し得る。
いくつかの実施形態において、適応回路242の機能の一部または全部は、データストア内に記憶された一連の命令を実行して等化を制御するように構成されたプロセッサ内に実装され得る。例えば、投票回路330の機能は、プロセッサ内に実装され得る。いくつかの実施形態において、プロセッサは、受信機204を備えたFPGAであり得る同じ集積回路上に配置され得る。例えば、適応回路242およびデータストアは、システムオンチップ(SOC)のプログラマブル論理ブロックに実装され得るか、またはSOCの固定回路を使用してハードブロック内に実装され得、受信機204は、例えば、SOCの固定回路を使用して別のハードブロック内に実装され得る。
図6は、システムオンチップ(SOC)タイプの集積回路(IC)の例示的なアーキテクチャを示す。SOC600は、プログラマブルICおよび統合プログラマブルデバイスプラットフォームの一例である。図6の例において、図示されたSOC600の様々な異なるサブシステムまたは領域は、単一の統合パッケージ内に提供される単一のダイ上に実装され得る。他の例において、異なるサブシステムは、単一の統合パッケージとして提供される複数の相互接続されたダイ上に実装され得る。
例において、SOC600は、異なる機能性を備えた回路を有する複数の領域を含む。例において、SOC600は、任意選択として、データ処理エンジン(DPE)アレイ602を含む。SOC600は、プログラマブル論理(PL)領域604(以下、PL領域またはPL)、処理システム(PS)606、ネットワークオンチップ(NOC)608、および1つまたは複数のハードワイヤード回路ブロック610を含む。DPEアレイ602は、SOC600の他の領域へのインターフェースを有する複数の相互接続されたハードワイヤードのプログラマブルプロセッサとして実装される。
PL604は、特定の機能を実行するようにプログラムされ得る回路である。一例として、PL604は、フィールドプログラマブルゲートアレイタイプの回路として実装され得る。PL604は、プログラマブル回路ブロックのアレイを含むことができる。PL604内のプログラマブル回路ブロックの例には、構成可能な論理ブロック(CLB)、専用ランダムアクセスメモリブロック(BRAM、および/もしくはUltraRAMもしくはURAM)、デジタル信号処理ブロック(DSP)、クロックマネージャ、ならびに/または遅延ロックループ(DLL)が含まれ得るが、これらに限定されない。
PL604内の各プログラマブル回路ブロックは、典型的には、プログラマブル相互接続回路とプログラマブル論理回路との両方を含む。プログラマブル相互接続回路は、典型的には、プログラマブル相互接続点(PIP)によって相互接続された様々な長さの多数の相互接続ワイヤを含む。典型的には、相互接続ワイヤは、接続性をビットごとに提供する(例えば、各ワイヤが単一ビットの情報を伝達する)ように(例えば、ワイヤごとに)構成される。プログラマブル論理回路は、例えば、ルックアップテーブル、レジスタ、算術論理などを含み得るプログラマブル要素を使用して、ユーザ設計の論理を実装する。プログラマブル相互接続およびプログラマブル論理回路は、プログラマブル要素がどのように構成され動作するかを定義する内部構成メモリセルに構成データをロードすることによってプログラムされ得る。
PS606は、SOC600の一部として製造されたハードワイヤード回路として実装される。PS606は、それぞれがプログラムコードを実行することが可能な様々な異なるプロセッサタイプのいずれかとして実装されるか、またはそのプロセッサタイプを含み得る。例えば、PS606は、個々のプロセッサ、例えば、プログラムコードを実行することが可能な単一のコアとして実装され得る。別の例において、PS606は、マルチコアプロセッサとして実装され得る。さらに別の例において、PS606は、1つまたは複数のコア、モジュール、コプロセッサ、インターフェース、および/または他のリソースを含み得る。PS606は、様々な異なるタイプのアーキテクチャのいずれかを使用して実装され得る。PS606を実装するために使用され得るアーキテクチャの例には、ARMプロセッサアーキテクチャ、x86プロセッサアーキテクチャ、GPUアーキテクチャ、モバイルプロセッサアーキテクチャ、DSPアーキテクチャ、またはコンピュータ可読命令もしくはプログラムコードを実行することが可能な他の好適なアーキテクチャが含まれるが、これらに限定されない。
NOC608は、SOC600内のエンドポイント回路間でデータを共有するための相互接続ネットワークを含む。エンドポイント回路は、DPEアレイ602、PL領域604、PS606内、および/またはハードワイヤード回路ブロック610内に配置され得る。NOC608は、専用スイッチングを備えた高速データ経路を含むことができる。一例において、NOC608は、水平経路、垂直経路、または水平経路と垂直経路との両方を含む。図6に示す領域の配置および数は、単なる一例である。NOC608は、選択された構成要素および/またはサブシステムを接続するためにSOC600内で利用可能な共通インフラストラクチャの一例である。
NOC608は、PL604、PS606、およびハードワイヤード回路ブロック610のうちの選択されたものへの接続性を提供する。NOC608はプログラム可能である。他のプログラマブル回路とともに使用されるプログラマブルNOCの場合、NOC608を介してルーティングされるネットは、SOC600内に実装するためのユーザ回路設計が作成されるまで不明である。スイッチからスイッチへおよびNOCインターフェース間でデータを渡すためにスイッチおよびインターフェースなどのNOC608内の要素がどのように構成され動作するかを定義する内部構成レジスタ内に構成データをロードすることによって、NOC608がプログラムされ得る。
NOC608は、SOC600の一部として製造され、物理的に修正可能ではないが、ユーザ回路設計の異なるマスタ回路と異なるスレーブ回路との間の接続性を確立するようにプログラムされ得る。例えば、NOC608は、ユーザ指定のマスタ回路とスレーブ回路とを接続するパケット交換ネットワークを確立することが可能である複数のプログラマブルスイッチを含み得る。この点に関して、NOC608は、異なる回路設計に適応することが可能であり、それぞれの異なる回路設計は、NOC608によって結合され得るSOC600内の異なる場所に実装されるマスタ回路とスレーブ回路との異なる組合せを有する。NOC608は、ユーザ回路設計のマスタ回路とスレーブ回路との間でデータ、例えば、アプリケーションデータおよび/または構成データをルーティングするようにプログラムされ得る。例えば、NOC608は、PL604内に実装された異なるユーザ指定回路を、PS606および/もしくはDPEアレイ602、異なるハードワイヤード回路ブロック、ならびに/またはSOC600の外部の異なる回路および/もしくはシステムと結合するようにプログラムされ得る。
ハードワイヤード回路ブロック610は、入力/出力(I/O)ブロック、ならびに/または、SOC600の外部の回路および/もしくはシステム、メモリコントローラなどとの間で信号を送受信するためのトランシーバを含み得る。様々なI/Oブロックの例には、シングルエンドI/Oおよび疑似差動I/O、ならびに高速差動クロックトランシーバが含まれ得る。さらに、ハードワイヤード回路ブロック610は、特定の機能を実行するように実装され得る。ハードワイヤード回路ブロック610の例には、暗号化エンジン、デジタル対アナログ変換器、アナログ対デジタル変換器などが含まれるが、これらに限定されない。SOC600内のハードワイヤード回路ブロック610は、本明細書では、適宜、特定用途向けブロックと呼ばれ得る。
図6の例では、PL604は、2つの別個の領域内に示されている。別の例では、PL604は、プログラマブル回路の一体化された領域として実装され得る。さらに別の例では、PL604は、プログラマブル回路の3つ以上の異なる領域として実装され得る。PL604の特定の編成は限定を意図したものではない。これに関して、SOC600は、1つまたは複数のPL領域604、PS606、およびNOC608を含む。任意選択として、DPEアレイ602が含まれ得る。
他の例示的な実装形態において、SOC600は、ICの異なる領域内に位置する2つ以上のDPEアレイ602を含み得る。さらに他の例では、SOC600は、マルチダイICとして実装され得る。その場合、各サブシステムは異なるダイ上に実装され得る。ICがマルチチップモジュール(MCM)などとして実装されるスタックダイアーキテクチャを使用してインターポーザ上にダイを隣り合わせにスタックするような、利用可能な様々なマルチダイIC技術のいずれかを使用して、異なるダイが通信可能にリンクされ得る。マルチダイICの例では、各ダイが単一のサブシステム、2つ以上のサブシステム、あるサブシステムと別の部分的なサブシステム、またはそれらの任意の組合せを含み得ることを理解されたい。
プログラマブル集積回路(IC)は、プログラマブル論理を含むデバイスの一種を指す。プログラマブルデバイスまたはICの一例は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)である。FPGAは、プログラマブル回路ブロックを含むことを特徴とする。プログラマブル回路ブロックの例には、入力/出力ブロック(IOB)、構成可能論理ブロック(CLB)、専用ランダムアクセスメモリブロック(BRAM)、デジタル信号処理ブロック(DSP)、プロセッサ、クロックマネージャ、および遅延ロックループ(DLL)が含まれるが、これらに限定されない。最新のプログラマブルICは、1つまたは複数の他のサブシステムと組み合わせてプログラマブル論理を含むように進化した。例えば、一部のプログラマブルICは、プログラマブル論理とハードワイヤードプロセッサとの両方を含むシステムオンチップすなわち「SOC」に進化した。プログラマブルICの他の種類には、追加のサブシステムおよび/または異なるサブシステムが含まれる。
図を参照して様々な実施形態について説明してきたが、他の実施形態も可能である。例えば、いくつかの実施形態において、第1のプリカーソルおよび第1のポストカーソルの代わりに他のプリカーソルおよび/またはポストカーソルを使用して、移動平均フィルタのための入力を生成することができる。例えば、移動平均フィルタおよび投票回路は、適応のためのMMSEアルゴリズムを使用して任意の他のフィールドに拡張され得る。
様々な電子ハードウェアを含む回路を使用して、様々な例が実装され得る。限定ではなく例として、ハードウェアは、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ、スイッチ、集積回路、および/または他のデバイスを含み得る。様々な例において、回路は、様々な集積回路(例えば、FPGA、ASIC)を含むシリコン基板上に製造された、アナログおよび/もしくはデジタル論理、ディスクリート構成要素、トレース、および/またはメモリ回路を含み得る。いくつかの実施形態において、回路は、プロセッサによって実行される事前にプログラムされた命令および/またはソフトウェアの実行を含み得る。例えば、様々なシステムは、ハードウェアとソフトウェアとの両方を含み得る。
実施形態のいくつかの態様は、コンピュータシステムとして実装され得る。例えば、様々な実装は、デジタルおよび/もしくはアナログ回路、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せを含み得る。装置要素は、固定ハードウェアプロセッサによる実行のために、情報キャリア、例えば機械可読記憶デバイス内に有形に具現化されたコンピュータプログラム製品内に実装され得、方法は、入力データに対して動作して出力を生成することによって様々な実施形態の機能を実行するための命令のプログラムを実行するプログラマブルプロセッサによって実行され得る。いくつかの実施形態は、有利には、データストア、少なくとも1つの入力、および/または少なくとも1つの出力との間でデータおよび命令を送受信するように結合された少なくとも1つのプロセッサを含むプログラマブルシステム上で実行可能である1つまたは複数のコンピュータプログラム内に実装され得る。データストアは、1つもしくは複数のレジスタ、または例えばメモリ空間内のメモリ位置を含み得る。コンピュータプログラムは、特定のアクティビティを実行するまたは特定の結果をもたらすためにコンピュータにおいて直接的または間接的に使用され得る一連の命令である。コンピュータプログラムは、コンパイル型言語またはインタープリンタ型言語を含む任意の形式のプログラミング言語で記述され得、コンピュータプログラムは、スタンドアロンプログラムとして、またはモジュール、構成要素、サブルーチン、もしくはコンピューティング環境での使用に好適な他のユニットとしてなど、任意の形式で展開され得る。
様々な実施形態において、コンピュータシステムは、非一過性メモリを含み得る。メモリは、1つまたは複数のプロセッサに接続され得、プロセッサは、データおよびプロセッサ実行可能プログラム命令を含むコンピュータ可読命令を記憶するように構成され得る。データおよびコンピュータ可読命令は、1つまたは複数のプロセッサにアクセス可能であり得る。プロセッサ実行可能プログラム命令は、1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、1つまたは複数のプロセッサに様々な動作を実行させ得る。
様々な実施形態において、コンピュータシステムは、モノのインターネット(IoT)デバイスを含み得る。IoTデバイスには、データを収集および交換することを可能にする電子機器、ソフトウェア、センサ、アクチュエータ、およびネットワーク接続が組み込まれた対象物が含まれ得る。IoTデバイスは、インターフェースを介して別のデバイスにデータを送信することによって、有線デバイスまたは無線デバイスとともに使用され得る。IoTデバイスは、有用なデータを収集し、次いで、データを他のデバイス間で自律的に流し得る。
いくつかの実装形態について説明してきた。それでもなお、様々な修正がなされ得ることが理解されよう。例えば、本開示の技法のステップが異なる順序で実行された場合、または本開示のシステムの構成要素が異なる方式で組み合わされた場合、または構成要素が他の構成要素で補完された場合、有利な結果が達成され得る。したがって、他の実装形態も添付の特許請求の範囲内にある。
Claims (15)
- データサンプルおよび誤差サンプルを受信するように構成されたシンボル間干渉(ISI)検出器と、
前記ISI検出器の出力を受信し、適応情報信号を生成するように構成された加算回路と、
前記加算回路から前記適応情報信号を受信し、平均出力を生成するように構成された移動平均フィルタと、
前記平均出力および所定の閾値に対応して投票を生成するように構成された投票回路と、
生成された前記投票に対応して適応コード信号を生成するように構成された、積算器およびコード生成器と
を備える、回路。 - 前記ISI検出器が、第1のプリカーソルまたは第1のポストカーソルのうちの少なくとも一方の真理値表に従って動作するように構成される、請求項1に記載の回路。
- 前記投票回路が比較器を備え、前記平均出力が前記所定の閾値に等しい場合、前記比較器がゼロを生成するように構成される、請求項1に記載の回路。
- 前記平均出力が前記所定の閾値よりも大きい場合、前記比較器が各適応クロックサイクルで連続時間線形等化(CTLE)適応投票を生成するように構成される、請求項3に記載の回路。
- 前記積算器およびコード生成器がレジスタを備える、請求項1に記載の回路。
- 前記所定の閾値が3から4までの範囲である、請求項1に記載の回路。
- 前記データサンプルが、データスライサまたはデータスライサのうちの少なくとも一方を使用してボーレートで送信信号から導出される、請求項1に記載の回路。
- データサンプルおよび誤差サンプルを受信するためのシンボル間干渉(ISI)検出器を提供することと、
前記ISI検出器の出力を受信し、適応情報信号を生成するように、加算回路を構成することと、
前記適応情報信号に対応して平均出力を生成するように、移動平均フィルタを構成することと、
前記平均出力および所定の閾値に対応して投票を生成するように、投票回路を構成することと、
生成された前記投票に対応して適応コード信号を生成するための、積算器およびコード生成器を提供することと
を含む、方法。 - 前記ISI検出器が、第1のプリカーソルまたは第1のポストカーソルのうちの少なくとも一方の真理値表に従って動作するように構成される、請求項8に記載の方法。
- 前記投票回路が、前記平均出力と前記所定の閾値とを比較するように構成された比較器を備え、前記平均出力が前記所定の閾値に等しい場合、前記比較器がゼロを生成するように構成される、請求項8に記載の方法。
- 前記平均出力が前記所定の閾値よりも大きい場合、前記比較器が、各適応クロックサイクルで連続時間線形等化(CTLE)適応投票を生成するように構成される、請求項10に記載の方法。
- 前記積算器およびコード生成器がレジスタを備える、請求項8に記載の方法。
- 前記所定の閾値が3から4までの範囲である、請求項8に記載の方法。
- 前記データサンプルのビット幅が128ビットである、請求項8に記載の方法。
- 前記データサンプルが、データスライサまたはデータスライサのうちの少なくとも一方を使用してボーレートで送信信号から導出される、請求項8に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
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