JP6850735B2 - チャネル適合adcベース受信機 - Google Patents

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Description

以下の説明は集積回路デバイス(「IC」)に関する。より詳細には、以下の説明は、ICのためのチャネル適合アナログ−デジタル変換器ベース受信機に関する。
例えば40ギガビット/秒(「Gbits/s」)またはそれより速いシリアライザ−デシリアライザ(「SerDes」)の入力側などの高速シリアル通信回路は、従来、少なくとも目標ビット誤り率を達成するために信号処理回路機構を使用している。これに関して、高速通信リンクすなわちチャネルは、異なる信号損失レベルを有し得る。したがって、例えば動的に変化する信号チャネル伝送状態に適応して少なくとも目標誤り率を達成するためには、チャネル適合ADCベースのSerDes受信機などのチャネル適合アナログ−デジタル変換器ベース(「ADCベース」)受信機を有することが有用であろう。
受信機は一般にチャネル適合に関する。このような受信機では、第1の信号処理ブロックは通信チャネルに結合される。第1の信号処理ブロックは、変調信号を受信してアナログ信号を提供するための自動利得制御(「AGC」)ブロックおよび連続時間線形等化(「CTLE」)ブロックを含む。第1の信号処理ブロックは、アナログ信号をデジタルサンプルに変換するためのアナログ−デジタル変換器(「ADC」)をさらに含む。第1の信号処理ブロックは、デジタルサンプルを等化して等化サンプルを提供するためのフィードフォワード等化(「FFE」)ブロックをさらに含む。第2の信号処理ブロックは、等化サンプルを受け取って再等化サンプルを提供するための決定フィードバック等化(「DFE」)ブロックを含む。第2の信号処理ブロックは、DFEブロックに結合された、再等化サンプルをスライスするためのスライサをさらに含む。受信機適合ブロックは、第1の信号処理ブロックおよび第2の信号処理ブロックに結合される。受信機適合ブロックは、通信チャネルへのAGC適合、CTLE適合およびスライサ適合を提供するように構成される。
任意選択で、変調信号はパルス振幅変調信号であってもよく、また、通信チャネルはバックプレーンチャネルである。
任意選択で、受信機適合ブロックは、通信チャネルへのAGC適合のためのAGC適合ブロックを含むAGC適合ループのフィードバック経路を含むことができる。
任意選択で、AGC適合ブロックは、第1の計数器、第2の計数器およびAGC適合モジュールを含むことができる。第1の計数器は、リセット信号を提供するためにクロック信号および窓長さ信号を受け取るように結合することができる。第2の計数器は、計数信号を提供するためにデジタルサンプルおよびリセット信号を受け取るように結合することができ、また、AGC適合モジュールは、AGCブロックにフィードバック信号を提供するために計数信号、第1の飽和閾値信号および第2の飽和閾値信号を受け取るように結合することができる。
任意選択で、第1の計数器は、窓長さ信号に応答して設定される窓長さを有し、かつ、該窓長さに対応するクロック信号のパルスの数に応答してリセット信号をアサートするように構成することができる。第2の計数器は、窓長さの間に受け取ったデジタルサンプル中のADC飽和状態の数を計数して、計数信号を介して計数をAGC適合モジュールに提供するように構成することができる。
任意選択で、AGC適合モジュールは、フィードバック信号を現在の利得として出力するように構成することができる。現在の利得は、その前の利得+誤差×更新利得値に等しくてもよく、また、誤差は、それぞれ第1の飽和閾値信号および第2の飽和閾値信号を介して提供される高い閾値および低い閾値と比べた計数を使用することによって選択することができる。
任意選択で、受信機適合ブロックは、通信チャネルへのCTLE適合のためのCTLE適合ブロックおよびチャネル予測ブロックを含むCTLE適合ループのフィードバック経路を含むことができる。
任意選択で、スライサは、決定を提供するために再等化サンプルを受け取るためのものであってもよい。チャネル予測ブロックは、通信チャネルの等価チャネルについての予測チャネル係数を提供するためにデジタルサンプルおよび決定を受け取るためのものであってもよく、また、CTLE適合ブロックは、CTLEブロックにフィードバック信号を提供するために予測チャネル係数、第1の閾値信号、および第2の閾値信号を受け取るためのものであってもよい。
任意選択で、CTLE適合ブロックは、CTLEブロックによる高周波ブーストの量を制御するためにフィードバック信号を出力するように構成することができる。CTLE適合ブロックは、フィードバック信号の現在のバージョンを、その前のバージョンのフィードバック信号+誤差×更新利得値に等しいものとして出力するように構成することができ、また、誤差は、それぞれ第1の閾値信号および第2の閾値信号を介して提供される高い閾値および低い閾値と比べたナイキスト応答を使用することによって選択することができる。
任意選択で、受信機適合ブロックは、通信チャネルへのスライサ適合のためのスライサ適合ブロックおよび平均決定ブロックを含むスライサ適合ループのフィードバック経路を含むことができる。
任意選択で、スライサは、決定を提供するために再等化サンプルを受け取るためのものであってもよい。平均決定ブロックは、デジタルサンプルの平均を提供するためにデジタルサンプルを受け取るためのものであってもよく、また、スライサ適合ブロックは、デジタルサンプルに関連する誤差を受け取るためにスライサおよびDFEブロックに結合することができ、また、スライサに更新スライサレベルを提供するために決定を受け取るようにスライサに結合することができる。
任意選択で、スライサ適合ブロックは、その前のスライサレベルに誤差の符号と更新利得値と決定とを互いに掛け合わせた乗算の結果を加えたレベルに等しいものとして中間更新スライサレベルを提供するように構成することができる。スライサ適合ブロックは、更新スライサレベルを提供するために、主としてデジタルサンプルの絶対値の平均から決定される下限および上限と比べて中間更新スライサレベルを処理するように構成することができる。
任意選択で、受信機適合ブロックは、ADCのサンプリング位相を調整して通信チャネルに適合させるためにADCに入力されるフィードバックに対する最小平均二乗誤差(「MMSE」)クロックデータ回復(「CDR」)ブロックを含むボーレートタイミング回復ループのフィードバック経路を含むことができる。
任意選択で、スライサは、決定を提供するために再等化サンプルを受け取るためのものであってもよい。MMSE CDRブロックは、決定を受け取るためにスライサに結合することができ、また、デジタルサンプルに関連する誤差を受け取るためにスライサおよびDFEブロックに結合することができる。MMSE CDRブロックは、h1係数を受け取り、かつ、フィードバック入力を提供するように構成することができる。
任意選択で、MMSE CDRブロックは、
tek−1=ek−1(y−yk−2
に従って、フィードバック入力に対する位相誤差を提供するように構成することができ、ここで、kは等化サンプルの指数であり、tek−1は(k−1)番目のサンプルに対する位相誤差であり、ek−1は時間k−1における等化誤差であり、yおよびyk−2は、FFEブロックによって出力される予測理想信号サンプルに対応する等化サンプルに対する、それぞれ時間kおよび時間k−2における予測理想信号サンプルである。MMSE CDRブロックは、
Figure 0006850735
に従ってyを提供するように構成することができる。
任意選択で、受信機は、予測残留符号間干渉(「ISI」)を提供するための決定を受け取るためのデジタル有限インパルス応答(「DFIR」)フィルタであって、スライサは、決定を提供するために再等化サンプルを受け取るためのものである、DFIRフィルタと、事前フィルタリング済み出力を提供するためのデジタルサンプルの部分応答等化および雑音整形のための前置フィルタと、等化信号を提供するための事前フィルタリング済み出力中の実際の残留ISIを小さくするために、事前フィルタリング済み出力および予測残留ISIを受け取るための減算器とをさらに含むことができる。
任意選択で、スライサは第1のスライサであってもよく、また、受信機は、結合等化信号を提供するために等化信号および再等化サンプルを受け取るためのダイバーシティ結合器と、データ出力信号を提供するために結合等化信号を受け取るための第2のスライサとをさらに含むことができる。
方法は一般に受信することに関する。このような方法では、等化サンプルは、再等化サンプルを提供するために、決定フィードバック等化(「DFE」)ブロックを使用して決定フィードバック等化される。再等化サンプルは、変調信号の変調タイプに対応する決定を提供するために、スライサを使用してスライスされる。AGCブロックを通信チャネルに合わせて調整するために、AGC適合ブロックを使用して自動利得制御(「AGC」)適合フィードバックが生成される。AGC適合フィードバックを使用してAGC適合ブロックが調整される。CTLEブロックを通信チャネルに合わせて調整するために、チャネル予測ブロックおよびCTLE適合ブロックを使用して連続時間線形等化(「CTLE」)適合フィードバックが生成される。CTLE適合フィードバックを使用してCTLE適合ブロックが調整される。通信チャネルに適合させるようにスライサに提供されるスライサレベルを調整するために、平均決定ブロックおよびスライサ適合ブロックを使用してスライサ適合フィードバックが生成される。
任意選択で、方法は、通信チャネルから変調信号を受信することと、アナログ信号を提供するために、それぞれAGCブロックおよびCTLEブロックを使用して変調信号を利得制御し、かつ、連続時間線形等化することと、アナログ−デジタル変換器(「ADC」)を使用してアナログ信号をデジタルサンプルに変換することと、等化サンプルを提供するために、フィードフォワード等化(「FFE」)ブロックを使用してデジタルサンプルをフィードフォワード等化することとをさらに含む。
任意選択で、方法は、最小平均二乗誤差(「MMSE」)クロックデータ回復(「CDR」)ブロックによってサンプリング位相調整信号を生成することと、通信チャネルに適合するように、ボーレートタイミング回復のためのサンプリング位相調整信号に応答してADCのサンプリング位相を調整することと、事前フィルタリング済み出力を提供するために、前置フィルタを使用してデジタルサンプルを事前フィルタリングすることと、予測残留ISIを提供するために、デジタル有限インパルス応答(「DFIR」)フィルタを使用して決定をデジタル的に有限インパルス応答フィルタリングすることと、等化信号を提供するための事前フィルタリング済み出力中の残留符号間干渉(「ISI」)を小さくするために、減算器を使用して事前フィルタリング済み出力から予測残留ISIを減算することと、結合等化信号を提供するために、ダイバーシティ結合器を使用して等化信号と再等化サンプルを結合することとをさらに含む。
他の特徴は、以下の発明を実施するための形態および特許請求の範囲の考察から認識されよう。
添付の図面は、例示的装置および/または方法を示したものである。しかしながら添付の図面は、単なる説明および理解のためのものにすぎず、特許請求の範囲を限定するものとして解釈してはならない。
例示的な通信システムを示すブロック図である。 図1のチャネル適合受信機の受信機適合ブロックのための例示的な自動利得制御(「AGC」)適合ループを示すブロック図である。 図2のAGC適合ループのAGC適合ブロックを構成するための例示的な式を示す数式図である。 図2のAGC適合ループのAGC適合ブロックを構成するための例示的な式を示す数式図である。 図1のチャネル適合受信機の受信機適合ブロックのための例示的な連続時間線形等化(「CTLE」)適合ループを示すブロック図である。 図4のCTLE適合ループのCTLE適合ブロックを構成するための例示的な式を示す数式図である。 図4のCTLE適合ループのCTLE適合ブロックを構成するための例示的な式を示す数式図である。 図4のCTLE適合ループのCTLE適合ブロックを構成するための例示的な式を示す数式図である。 図4のCTLE適合ループのCTLE適合ブロックを構成するための例示的な式を示す数式図である。 図1のチャネル適合受信機の受信機適合ブロックのための例示的なスライサ適合ループを示すブロック図である。 図6のスライサ適合ループのスライサ適合ブロックを構成するための例示的式を示す数式図である。 図6のスライサ適合ループのスライサ適合ブロックを構成するための例示的式を示す数式図である。 図1のチャネル適合受信機の受信機適合ブロックのための例示的なボーレートタイミング回復ループを示すブロック図である。 図8のボーレートタイミング回復ループの最小平均二乗誤差(「MMSE」)クロックデータ回復(「CDR」)ブロックを構成するための例示的な式を示す数式図である。 図8のボーレートタイミング回復ループの最小平均二乗誤差(「MMSE」)クロックデータ回復(「CDR」)ブロックを構成するための例示的な式を示す数式図である。 図1のチャネル適合受信機のための適合受信プロセスを示す流れ図である。 例示的なカラム状フィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA」)アーキテクチャを示す簡易ブロック図である。
以下の説明には、本明細書において説明される特定の例についてのより十分な説明を提供するために多くの特定の詳細が示されている。しかしながら以下で与えられるすべての特定の詳細がなくても、1つまたは複数の他の例および/またはこれらの例の変形形態を実践することができることは当業者には明らかなはずである。他の実例では、本明細書における例についての説明を曖昧にしないように、よく知られている特徴については詳細に説明しない。例証を容易にするために、同じアイテムを参照するために同じ参照符号が異なる図に使用されているが、代替例ではアイテムが異なることがあり得る。
いくつかの図に図解的に示されている例を説明する前に、さらなる理解のために概略的な導入を提供しておく。
チャネルは、種々の雑音の中でもとりわけ符号間干渉(「ISI」)などの雑音を有し得るため、受信機は、目標ビット誤り率またはそれ未満でデータを分解するためにチャネルに適合させなければならないことがある。シリアル通信に関連し得るような高データ伝送周波数の場合、チャネルへの適合は、目標ビット誤り率またはそれ未満でデータを分解するために重要であり得る。
以下で説明されるように、チャネル適合受信機は、複数のフィードバックループ、すなわちこのような受信機を通信チャネルに合わせて調整するための経路を使用する。これらの適合は、自動利得制御フィードバック調整、連続時間線形等化フィードバック調整、スライサフィルタ係数調整、および/またはADCサンプリング位相調整のためのボーレートタイミング回復のうちの1つまたは複数を含むことができる。さらに、任意選択のダイバーシティ結合を使用して、スライシングに先立ってデジタル信号からさらに雑音を除くことができる。
上記の一般的な理解を念頭において、以下、チャネル適合受信機ならびにそのモジュールのための様々な構成について概略的に説明する。
図1は、例示的な通信システム199を示すブロック図である。通信システム199は、通信チャネル20を介した通信のために互いに結合された送信機10および受信機100を含むことができる。受信機100は、以下でさらに詳細に説明されるチャネル適合受信機であってもよい。受信機100は、FPGA、ASIC、または高直列データ転送速度、一般的には40ギガビット/秒(「Gbits/s」)を超えるデータ転送速度でのデータの有線通信のために使用される任意の他のICの中に存在し得る。受信機100はSerDesの一部として使用することができ、受信機100によって出力される直列データは、その後並列データに変換することができる。しかしながら簡潔にするために、以下の説明は、チャネル適合受信機100によって出力される直列データストリームの回復についての説明であり、したがってこのような直列データの並列データへの変換に関する知られている詳細は、簡潔にするために説明されず、また、非限定的である。
送信機10および通信チャネル20は、従来の送信機および通信チャネルであってもよく、したがって簡潔にするために本明細書においては不必要に詳細には説明されず、また、非限定的である。これに関して、通信チャネル20は、従来のバックプレーンチャネルであってもよい。
受信機100は、第1の信号処理ブロック101を含むことができる。信号処理ブロック101は、自動利得制御(「AGC」)ブロック102および連続時間線形等化(「CTLE」)ブロック103を含むことができる。第1の信号処理ブロック101は、通信チャネル20に結合することができ、アナログ信号104を提供するために通信チャネル20から変調信号21を受信することができる。以下の説明はパルス振幅変調(「PAM」)についての説明であり、簡潔にするために一例としてとりわけPAM4に対する説明であり、また、非限定的であるが、このような信号は等化されることが可能であり、また、タイミング回復はこのような信号から獲得され得るため、以下の説明は一般に任意の形態の変調信号21に適用することができる。
AGCブロック102は、変調信号21を増幅して増幅信号115を提供することができる。CTLEブロック103は、増幅信号115を事前フィルタリングするか、または事前等化して、アナログ信号104を提供することができる。
受信機100は、アナログ信号104をデジタルサンプル106に変換するためのアナログ−デジタル変換器(「ADC」)105を含むことができる。第1の信号処理ブロック101、詳細にはAGCブロック102を使用して、アナログ信号104の振幅がADC105に入力するのに小さすぎることも、大きすぎることもないことを保証し、それによりADC105が動作している間、許容可能な量子化誤差を保証することができる。CTLEブロック103によるアナログ領域における事前等化の実施は、フィードフォワード等化(「FFE」)ブロック112および第2の信号処理ブロック111によるデジタル領域における等化に関連する複雑性を低減するために使用することができる。一般に、アナログ領域における事前等化は、デジタル領域等化複雑性を低減するために使用することができる。第1の信号処理ブロック101は、通常、鎖線でまとめて示されているように、受信機100のフィードフォワード経路の一部としてADC105およびFFE112をさらに含むことができる。
ADC105のサンプリング位相は、矢印107によって概略的に示されるように調整が可能である。その上、AGCブロック102およびCTLEブロック103は、以下でさらに詳細に説明されるように、それぞれAGCフィードバック信号108およびCTLEフィードバック信号109に応答して調整することができる。ADC105は、フィードフォワード等化(「FFE」)ブロック112および遅延器131に入力するために、アナログ信号104をデジタルサンプル106に変換することができる。これに関して、AGCブロック102およびCTLEブロック103はアナログブロックであり、それぞれのデジタルフィードバック信号、すなわちAGCフィードバック信号108およびCTLEフィードバック信号109によってフィードバック制御される。同様に、ADC105の重要な部分はアナログであるが、ADC105のこのアナログ部分は、以下でさらに詳細に説明されるように、デジタルフィードバック信号、すなわちサンプリング位相調整信号110によって制御される。
受信機100はFFEブロック112を含むことができる。ポストカーサーISI低減の他に、FFEブロック112は、第2の信号処理ブロック111の決定フィードバック等化(「DFE」)113に等化サンプル114を提供するために、デジタルサンプル106をフィルタリングしてプリカーサー符号間干渉(「ISI」)を等化するか、または少なくとも実質的に小さくすることができる。DFEブロック113は、第2の信号処理ブロック111のスライサ123に入力するための再等化サンプル116を提供するために、等化サンプル114をさらに等化して残留ポストカーサーISIを相殺するか、または少なくとも実質的に小さくすることができる。この例では、DFE113は1タップDFEであるが、別の実施態様では、複数のタップをDFEに使用することができる。1タップDFE113の場合、決定を使用してポストカーサーISIを相殺するか、または少なくとも実質的に小さくすることができる。スライサ123は、データ復元のためにこのような再等化サンプル116を「スライス」することができる。
受信機100の第2の信号処理ブロック111は、減算器121、減算器124、スライサ123、乗算器127、および遅延器126を含むことができる。通常、第2の信号処理ブロック111のDFE113は、h1 129係数入力を受け取ることができる。DFE113は、以下でさらに詳細に説明されるように、乗算器127および減算器121を含むことができる。その上、係数h1 129入力は、例えば訓練パターンデータストリームを送信機から受信することにより、受信機110によって知られている方法で決定することができ、したがってこのような知られている慣例の説明は、簡潔にするために本明細書においては説明されない。しかしながら係数h0 128入力は、本明細書において説明されるチャネル適合を介して生成することができる。
等化サンプル114は、減算器121の+ポートに入力することができ、乗算器127の出力は、減算器121の−ポートに提供することができる。減算器121から出力される再等化サンプル116は、スライサ123、減算器124の+ポート、およびダイバーシティ結合器137への入力として提供することができる。ダイバーシティ結合器137は、以下でさらに詳細に説明されるように、減算器121から出力されるデジタル再等化サンプル116を減算器134から出力されるデジタルサンプルと結合することができる。これに関して、デジタル出力を提供するために、すなわち結合等化信号174を提供するために、デジタル差信号173と再等化サンプル116をダイバーシティ結合器137を使用してダイバーシティ結合することができる。
スライサ123から出力されるデータは遅延器126に入力することができ、また、減算器124の−ポートに入力することができる。減算器124から出力される、誤差の場合もある差は、いずれも受信機適合ブロック150の最小平均二乗誤差(「MMSE」)クロックデータ回復(「CDR」)ブロック151およびスライサ適合ブロック153への入力として提供することができる。
遅延器126からの出力は、乗算器127への入力として提供することができる。遅延器126からの出力は、決定有限インパルス応答(「DFIR」)フィルタ133への入力として、また、受信機適合ブロック150のMMSE CDRブロック151、スライサ適合ブロック153およびチャネル予測ブロック155への入力としてさらに提供することができる。乗算器127へのもう1つの入力はh1係数129であってもよく、また、スライサ123へのもう1つの入力はh0係数128であってもよい。h1係数129の値は、固定することもまたは調整することも可能である。h0係数128の値は、スライサ適合ブロック153の出力から供給されるフィードバック値であってもよい。MMSE CDRブロック151へのもう1つの入力は、このようなh1係数129であってもよい。MMSE CDRブロック151から出力されるサンプリング位相調整信号110は、制御フィードバック調整としてADC105のサンプリング位相を調整するために使用することができる。
通常、DFIRフィルタ133は、前置フィルタ132の事前フィルタリング済みデジタルサンプル出力171に関連する予測残留ISI172を生成するために使用することができる。いくつかの事例では、前置フィルタは、FFE112またはFFE112の一部と同じであってもよい。DFIRフィルタ133の予測残留ISI172の出力は、減算器134の−ポートに提供することができ、前置フィルタ132の出力171は、減算器134の+ポートに提供することができる。前置フィルタ132への入力は、遅延器131を通過した後のデジタルサンプル106であってもよい。遅延器131は、通常、FFE112および第2の信号処理ブロック111を介したデジタルサンプル106の処理の遅延を模擬するために使用することができ、したがって前置フィルタ132の出力とDFIRフィルタ133の出力は、減算器134による残留ISIのデジタル表現を相殺するか、または少なくとも実質的に小さくするために互いに整列される。1タップDFE113とは対照的に、DFIR133は、決定を使用してプリカーサーISIおよびポストカーサーISIの両方を相殺するか、または少なくとも実質的に小さくすることができる。DFIR133は、雑音強調のより細かい分解、ならびに残留すなわち残余ISIをより少なくするための追加的なISI低減を可能にすることができる。
したがってFFE112および第2の信号処理ブロック111の通過に加えて、前置フィルタ132は、デジタルサンプル106の事前フィルタリング済み出力171を提供するために、部分応答等化および雑音整形のための事前フィルタリングを伴う別の経路を提供する。前置フィルタ132の出力171は、前置フィルタ132の出力171の実際の残留ISIを除去するかまたは少なくとも小さくするための減算器134の+ポートへの入力として提供することができる。DFIRフィルタ133の出力172によるこのような残留ISI予測は、後に減算器134によって減算されるプリカーサーISIおよびポストカーサーISIの予測を含む。
前置フィルタ132およびFFE112/第2の信号処理ブロック111は異なる周波数応答を有し得るため、このような2つの信号経路中の雑音は異なり得る。その上、ISI相殺の相違により、このような2つの信号経路中の残留ISIも異なり得る。ダイバーシティ結合器137中に入力するために互いに整列される減算器121および134の出力を供給することにより、このような2つの出力間のダイバーシティを使用して、データスライサ139に提供するための等化を改善することができる。したがってダイバーシティ結合器137は、このような2つの入力を結合して「よりきれいな」信号を提供することができる。
減算器134のデジタル差出力173は、データスライサ136への入力として、また、ダイバーシティ結合器137への入力として提供することができる。データスライサ136のデータ出力141は、通信チャネル20を介して受信機100によって受信される送信データから獲得されるデータであってもよい。ダイバーシティ結合器137の結合等化信号174は、データスライサ139への入力として提供することができ、データスライサ139のデータ出力142は、通信チャネル20を介して受信機100によって受信される送信データから獲得されるデータであってもよい。したがって、このようなデータ出力経路のうちのいずれか、すなわちダイバーシティ結合を有する経路、またはダイバーシティ結合がない経路を使用することができ、したがって別の実施態様では、マルチプレクサ(図示せず)を有する単一のデータスライサを使用することができる。
受信機100は、第1の信号処理ブロック101に結合された受信機適合ブロック150と、ADC105と、第2の信号処理ブロック111と、通信チャネル20に適合させるためのAGC適合、CTLE適合、およびスライサ適合を提供するためのスライサブロック153とを含むことができる。受信機適合ブロック150には4つのタイプの適合を含めることができるが、別の実施態様では、このような適合の4つのすべてのタイプよりも少ない適合を使用することも可能である。ただし、これは性能に悪影響を及ぼす可能性がある。
MMSE CDRブロック151、スライサ適合ブロック153、およびチャネル予測ブロック155に加えて、受信機適合ブロック150は、AGC適合ブロック157およびCTLE適合ブロック156を含むことも可能である。
受信機100のアーキテクチャは、受信機100のアーキテクチャの異なるブロック間の適合相互作用を低減することができ、したがって受信機100のロバスト性を増すことができる。総合すると、受信機100は、40Gbits/sまたはそれ以上などの高速データ転送速度をサポートすることができる。これに関して、受信機100は、従来のアナログベース受信機よりも課題の多いSerDesチャネルアプリケーションに含まれる高速シリアルリンクに使用することができる。
受信機適合ブロック150は、AGC適合ブロック157、CTLE適合ブロック156、チャネル予測ブロック155、ADC絶対値(「ABS」)平均決定ブロック158、スライサ適合ブロック153、およびMMSE CDRブロック151を含む。ADC105から出力されるデジタルサンプル106またはデジタルサンプル106の飽和状態は、AGC適合ブロック157、チャネル予測ブロック155およびADC ABS平均決定ブロック158への入力として提供することができる。チャネル予測ブロックの出力は、CTLE適合ブロック156への入力として提供することができる。CTLE適合ブロック156の出力は、CTLEフィードバック信号109、すなわち制御信号であってもよい。AGC適合ブロック157の出力はAGCフィードバック信号108であってもよい。ADC ABS平均決定ブロック158の出力、すなわちデジタルサンプル106の移動平均または絶対値の平均は、スライサ適合ブロック153への入力として提供することができる。受信機適合ブロック150の他のブロックの他の入力および出力については既に説明されており、受信機適合ブロック150に関する追加の詳細は、簡潔にするためにノード161、162および163を参照して以下で説明される。
図2は、受信機100の受信機適合ブロック150のための例示的なAGC適合ループ200を示すブロック図である。既に説明したように、変調信号21は、ADC105にアナログ信号104を提供するためのAGCブロック102を含む第1の信号処理ブロック101を介して処理される。ADC105は、このようなアナログ信号104の入力に対するデジタルサンプル106を出力する。第1の信号処理ブロック101およびADC105は、AGC適合ループ200のうちのフィードフォワード経路部分のものである。AGC適合ループ200のフィードバック経路部分はAGC適合ブロック157を含む。
AGC適合ブロック157は、以下のように第1の計数器201、第2の計数器202、およびAGC適合モジュール203を含む。クロックパルス計数器(「クロック計数器」)などの第1の計数器201は、第2の計数器202にリセット信号213を提供するためのクロック信号211および窓長さ信号212を受け取るように結合することができる。したがってクロック計数器201は、窓長さ信号212を介して提供される窓長さにプログラムする、または設定することができる。したがってクロック計数器201は、設定された窓長さの継続期間の間、パルスを計数することができる。これに関して、このような窓長さは、クロック信号211の周波数に対するパルスの数として規定することができる。このような窓長さ、すなわちパルス計数数に到達すると、クロック計数器201は、第2の計数器202に対するリセット信号213をアサートすることができる。
第2の計数器202は、フィードバックのために受信機リセット信号213およびデジタルサンプル106に結合することができる。デジタルサンプル106は、ADC出力ノード161に供給することができる。
第2の計数器202は、リセット信号213のアサートとアサートの間、すなわち窓長さ信号212に応答して設定された、その時点における窓長さの継続期間の間、デジタルサンプル106におけるADC105の飽和状態を計数することができる。第2の計数器(「飽和計数器」)202に提供されるリセット信号213のアサートに応答して、飽和計数器202は、その時点における計数値、すなわちこのような窓長さにわたるデジタルサンプル106に関するADC飽和状態の数を、計数信号214を介してAGC適合モジュール203に出力することができる。言い換えると、計数された飽和状態の数(「sat」)は、継続して実行される出力である必要はなく、むしろリセット信号213の個々のアサートに応答する単一の窓長さにわたる総蓄積値毎に送出することができる。窓長さは、窓長さ信号212を介してプログラムすることができる。
AGC適合モジュール203は、利得指示信号、すなわち第1の信号処理ブロック101のAGCブロック102に入力される制御フィードバックとしてAGCフィードバック信号108を提供するための高い閾値飽和(「sat_h」すなわち「飽和ハイ」)信号215、低い閾値飽和(「sat_l」すなわち「飽和ロー」)信号216、および計数信号214を受け取るように結合することができる。これに関して、飽和ハイ信号215および飽和ロー信号216は、AGC適合モジュール203の飽和ハイレベルおよび飽和ローレベルをそれぞれ設定するためのものである。このような飽和ハイレベルおよび飽和ローレベルは、それぞれ飽和ハイ信号215および飽和ロー信号216を介してプログラムすることができる。
AGC適合モジュール203について、図3Aおよび図3Bを追加的に参照してさらに説明する。AGC適合モジュール203は、現在の利得値313を指示するために、式300に従ってAGCブロック102にAGCフィードバック信号108を提供することができる。このAGCフィードバック信号108はデジタル信号であり、したがってこのようなデジタルフィードバック制御は、AGCブロック102によるアナログ調整のために使用することができる。このような現在の利得値313は、AGC適合モジュール203に記憶されているその前の利得値312+誤差値301×更新利得値μ311に等しい値に設定することができる。
この例では、このような誤差値301は、窓長さLに対して飽和計数器202によって出力される総飽和計数値である「sat」が、それぞれ高い飽和閾値信号215および低い飽和閾値信号216を介して提供される飽和ハイレベルすなわち閾値、および低い飽和レベルすなわち閾値と比べてどこにあるかに応じて、+1、0、または−1のいずれかにすることができる。この例では、3つの可能誤差状態、すなわち高い誤差状態304、中間の誤差状態303、および低い誤差状態302が存在している。この例では、「μ」は、AGC適合ループ200の帯域幅のプログラム可能な制御のためにプログラムすることができる更新利得値311である。AGC適合ループ200は、それぞれ以下でさらに詳細に説明されるCTLE適合およびスライサ適合に関して独立して動作することができる。
通常、窓長さ内に存在する飽和が多すぎる場合、AGCブロック102内の信号利得は過剰に大きく調整されており、低減すべきであり、すなわちADC分解能が過剰に高く設定されており、−1を使用することによって信号利得がステップダウンされ得る。これに関して、sat計数が高い飽和sat_h閾値より大きい場合、高い誤差状態304が誤差301に対して選択される。
窓長さ内に存在する飽和が少なすぎる場合、AGCブロック102内の信号利得は過剰に小さく調整されており、増大すべきであり、すなわちADC分解能が最大限には使用されておらず、+1を使用することによって信号利得がステップアップされ得る。これに関して、sat計数が低い飽和sat_l閾値未満である場合、低い誤差状態302が誤差301に対して選択される。
最後に、窓長さ内に中間の量の飽和が存在する場合、AGCブロック102内の信号利得はちょうど適切に調整されており、したがって0調整を使用することによって、すなわち調整することなく、そのままの信号利得が維持され得る。これに関して、sat計数が低い飽和sat_l閾値以上、高い飽和sat_h閾値以下の間に存在する場合、AGCブロック102内の信号利得は適切に調整されており、すなわち誤差状態303が選択され、したがってAGCブロック102内の変化は生じない。
ADC飽和により、ADCは出力ビット幅を有することを理解されたい。例えばADCは、プラスまたはマイナスを示す符号ビットを伴う6ビットの出力ビットを有すると仮定する。この場合、このようなADCから出力される正の最大デジタルサンプル値は+31になり、このようなADCから出力される負の最大(すなわち最小)デジタルサンプル値は−32になる。これらの極値は、ADC分解能がそれぞれ高すぎるか、または低すぎることを示すために使用することができる飽和状態である。
したがってAGCブロック102は振幅の等化のために使用される。一方、CTLEブロック103は概して周波数の等化に関連するが、何らかの振幅等化が含まれる可能性もある。
図4は、受信機100の受信機適合ブロック150のための例示的なCTLE適合ループ400を示すブロック図である。この場合も、この実施態様は、図1のスライサ123からの可能な、すなわち確率ベースの決定420の出力に対するPAM4変調が、[−3、−1、1、3]h0から選択される値、すなわちPAM4変調のための可能な決定に対する理想化された値または信号レベルであることを仮定しており、ここでh0はスライサレベルである。しかしながら、別の実施態様では、決定420出力の可能な状態はこの例における状態とは異なることがあり得る。使用することができる他のタイプの変調は、直交振幅変調(「QAM」)、周波数シフトキーイング(「FSK」)変調、または位相シフトキーイング(「PSK」)変調の形態を含む。二進PSK(「BPSK」)変調の場合、可能な結果に対して理想化される値は[−1、1]である。
既に説明したように、変調信号21は、ADC105にアナログ信号104を提供するための、CTLEブロック103を含む第1の信号処理ブロック101を介して処理される。ADC105は、このようなアナログ信号104の入力に対するデジタルサンプル106を出力する。デジタルサンプル106は、通常、既に説明したように、また、簡潔にするためにFFE/DFE/スライサブロック410として概略的に示されているFFE112、DFE113およびスライサ123を介して処理される。第1の信号処理ブロック101、ADC105、およびFFE/DFE/スライサブロック410は、CTLE適合ループ400のうちのフィードフォワード経路部分のものであってもよい。CTLE適合ループ400のフィードバック経路部分は、通信チャネル20へのCTLE適合のためのチャネル予測ブロック155およびCTLE適合ブロック156を含む。
チャネル予測ブロックは、遅延器401、減算器402、誤差蓄積器403、および予測チャネルブロック404を含む。この例では、遅延器401は、ADC105から出力されるデジタルサンプル106であるxを受け取るためのノード161に結合された固定遅延器である。予測チャネルブロック404は、遅延器401から出力される、ADC105からのデジタルサンプル106に対応する予測ADCデジタルサンプル414を生成するために、スライサ123の出力決定420、すなわちFFE/DFE/スライサブロック410から出力される、遅延器126を通過した後の決定を受け取るためのノード162に結合されている。実質的には、予測ADCデジタルサンプル414は予測チャネル出力である。
遅延器401から出力される、ADC105からのデジタルサンプル106は、減算器402の+ポートに提供され、予測チャネルブロック404によって生成されるデジタル予測ADCサンプル414は、減算器402の−ポートに提供される。実際のADCサンプル106と減算器402から出力される予測ADCサンプル414の差が誤差412である。誤差412は誤差蓄積器403に提供することができ、誤差蓄積器403は、蓄積された誤差413を予測チャネルブロック404への誤差調整ループ418のフィードバック入力として提供することができる。
予測チャネルブロック404は、この例では5タップデジタル有限インパルス応答フィルタであるNタップフィルタを含むことができるが、他の実施態様では、5個より少ないタップまたは5個より多いタップをこのようなフィルタに使用することができる。通常、予測チャネルブロック404のデジタル有限インパルス応答フィルタは、ADC105に対する理想化された予測ADCデジタルサンプル414を提供するために出力決定420を畳み込み、ADC105に対する理想化された予測ADCデジタルサンプル414は、減算器402によって、該理想化された予測ADCデジタルサンプル414に対応する実際のADCデジタルサンプル106と比較することができる。
このような予測チャネルブロック404は、矢印405によって概略的に示されるように、蓄積された誤差413に応答して調整することができる。これに関して、予測チャネルブロック404は、チャネル適合のために、蓄積された誤差413への調整のために最小平均二乗(「LMS」)化するように構成することができる。この例では、LMS適合は、等価チャネル、すなわち送信機10、通信チャネル20、AGC102、CTLE103、およびADC105の組合せである通信チャネル20(「等価チャネル」)の等価表現のためのチャネル係数の予測、すなわち予測チャネル係数417を獲得するために使用される。しかしながら他の例では他のタイプの適合実施態様を使用することができる。
チャネル予測ブロック155は、実質的には等価チャネルについての予測チャネルインパルス応答であるチャネル係数の予測417をCTLE適合ブロック156に提供する。CTLE適合ブロック156は、受け取ったチャネル係数の予測417に対応する、このような等価チャネルに対するチャネル周波数応答を獲得するように構成することができる。このようなチャネル周波数応答から、高周波ブーストをCTLEに対して使用すべきかどうかを決定することができる。CTLE適合ブロック156は、CTLEブロック103の高周波ブーストを制御し、この場合、CTLEブロック103は、等化の目的のために高周波数ブーストを使用する。これに関して、ADCは、従来、雑音およびいくらかの高周波誤差を有している。誤差蓄積器403は、高周波雑音および誤差をフィルタ除去するためのデジタル低域通過フィルタを含むことができる。
CTLE適合ブロック156について、図5A〜5Dを追加的に参照して、5個のタップ[f、f、f、f、f]を有する予測チャネルブロック404に基づいてさらに説明する。これに関して、DC応答501およびナイキスト応答502は、それぞれ図5Aおよび図5Bに示されているように個々に決定することができ、このような応答501および502は、CTLEブロック103の高周波ブーストが適切に設定されているかどうかを決定するためにCTLE適合ブロック156に提供することができる。
CTLE適合ブロック156は、高い閾値(「th_h」)信号415を介して高い閾値を受け取り、低い閾値(「th_l」)信号416を介して低い閾値を受け取るように結合することができる。このような高い閾値および低い閾値は、CTLE適合ブロック156の中にプログラムすることができる。CTLE適合ブロック156は、DC応答501と高い閾値信号415を介して提供されるこのような高い閾値とを乗算することによって高い周波数閾値(「f_h」)を生成するように構成することができる。同様に、CTLE適合ブロック156は、DC応答501と低い閾値信号416を介して提供されるこのような低い閾値とを乗算することによって低い周波数閾値(「f_l」)を生成するように構成することができる。
通常、CTLE適合ループ400は、FFE/DFE適合に関して独立して動作することができ、これはループ相互作用の低減に有用であり得る。これに関して、FFE/DFE/スライサブロック410は、理想化された決定値のみを提供し、したがってこれらの離散値は、FFE/DFE適合に関してCTLE適合ループ400を独立して動作させるために、FFE/DFE適合に関して十分に区別可能にされる。
デジタルフィードバック経路を有するCTLE適合ループ400は、CTLEブロック103を調整するために使用され、また、このフィードバックは、フーリエ変換を使用することなく実施されることを理解されたい。むしろ、CTLE適合は、予測チャネルのDC応答とナイキスト応答の比を使用する。
CTLE適合ブロック156は、周波数応答に関するCTLE適合誤差510を決定するように構成することができる。この例では3つの可能な誤差状態、すなわち高い誤差状態502、中間の誤差状態503、および低い誤差状態504が存在する。この例では、「μ」は、CTLE適合ループ400の帯域幅のプログラム可能な制御のためにプログラムすることができる更新利得値511である。CTLE適合ブロック156は、現在のkh値513を有するCTLEフィードバック信号109を提供することができ、khは、CTLEブロック103によって生成される高周波ブーストの量を決定する。通常、kh値が大きくなるにつれて、より大量の高周波ブーストが使用される。
通常、ナイキスト応答502が低い周波数閾値(「f_l」)未満である場合、CTLEブロック103内の周波数応答は過剰に小さく調整されており、増大すべきであり、すなわち誤差状態504が選択される。高い周波数閾値(「f_h」)がナイキスト応答周波数502未満である場合、CTLEブロック103内の周波数応答は過剰に大きく調整されており、低減すべきであり、すなわち誤差状態502が選択される。ナイキスト応答周波数が低い周波数閾値(「f_l」)以上、高い周波数閾値(「f_h」)以下の間に存在する場合、CTLEブロック103内の周波数応答は適切に調整されており、すなわち誤差状態503が選択され、したがってCTLEブロック103内の変更は生じない。
CTLE適合ブロック156は、現在のkh値513を指示するために、CTLEブロック103に入力される制御フィードバックとしてCTLEフィードバック信号109を提供することができる。このCTLEフィードバック信号109はデジタル信号であり、したがってこのようなデジタルフィードバック制御は、CTLEブロック103によるアナログ調整のために使用することができる。
式500のように、現在のkh値513は、その前のkh値512、すなわちCTLE適合ブロック156に記憶されている、CTLEに対するその前の制御信号+選択された誤差値510×CTLE適合ブロック156に記憶されている更新利得値μ511、に等しい値に設定することができる。この例では、このような誤差値510は、既に説明したように、ナイキスト応答502が高い閾値周波数および低い閾値周波数に対してどこにあるかに応じて+1、0、または−1のいずれかにすることができる。要するにCTLE適合ブロック156は、フィードバック制御信号109の現在のバージョン、すなわち既に説明したように、このようなフィードバック制御信号109のその前のバージョンすなわち値512+誤差510×更新利得値511、に等しい値として値513を出力するように構成することができる。
図6は、受信機100の受信機適合ブロック150のための例示的なスライサ適合ループ600を示すブロック図である。この場合も、この実施態様は、図1のスライサ123からの可能な決定420の出力に対するPAM4変調が、[−3、−1、1、3]h0から選択される値、すなわちPAM4変調のための可能な決定に対する理想化された値または信号レベルであることを仮定している。しかしながら、別の実施態様では、決定420出力の可能な状態は、この例における状態とは異なることがあり得る。使用することができる他のタイプの変調は、既に説明したように、QAM変調、FSK変調、またはPSK変調の形態を含む。スライサブロック123の動作は、以下のように数学的に概ね説明することができる。Yを図1のノード116でk番目に等化されたサンプルとする。この場合、対応するスライサ出力
Figure 0006850735
は、以下の式によって与えることができる。
Figure 0006850735
既に説明したように、変調信号21は、ADC105にアナログ信号104を提供するための第1の信号処理ブロック101を介して処理される。ADC105は、このようなアナログ信号104の入力に対するデジタルサンプル106を出力する。デジタルサンプル106は、通常、既に説明したように、また、簡潔にするためにFFE/DFE/スライサブロック410として概略的に示されているFFE112、DFE113、およびスライサ123を介して処理される。FFE/DFE/スライサブロック410は、スライサ適合ループ600のうちのフィードフォワード経路部分のものであってもよい。スライサ適合ループ600のフィードバック経路部分は、通信チャネル20へのCTLE適合のためのADC ABS平均決定ブロック158およびスライサ適合ブロック153を含むことができる。
この例示的実施態様では、ADC ABS平均決定ブロック158は、遅延器601、絶対値ブロック602、および平均または平均化ブロック603を含む。この例では、遅延器601は、ADC105から出力されるデジタルサンプル106であるxを受け取るためのノード161に結合された固定遅延器である。スライサ適合ブロック153は、スライサ123の出力決定420、すなわちFFE/DFE/スライサブロック410から出力される、遅延器126を通過した後の決定を受け取るためのノード162に結合されており、
Figure 0006850735
はk番目の記号の決定であり、
Figure 0006850735
は(k−1)番目の記号の決定である。
スライサ適合ブロック153は、FFE/DFE/スライサブロック410の第2の信号処理ブロック111の減算器124によって出力された誤差eをノード163から受け取るためにノード163に結合することができる。個々の誤差eは、ノード116における等化サンプルとスライサ123における理想記号出力の差である。
スライサ適合ループ600について、図7Aおよび図7Bを追加的に参照してさらに説明する。遅延器601から出力される、ADC105からのデジタルサンプル106は、ADC105からのデジタルサンプル106毎に絶対値を出力するために絶対値ブロック602に提供される。絶対値ブロック602によって出力されるこれらの絶対値は、このようなデジタルサンプル106に対する平均値x_meanを獲得するために平均化ブロック603に提供することができる。平均値信号613は、スライサ適合ブロック153に平均値x_meanを提供するために使用することができる。スライサ適合ブロック153は、スライサ123に入力されるフィードバックとして更新された、すなわち調整されたスライサレベルh0(「更新されたh0」)128に対して構成することができる。スライサ適合ブロック153は、更新h0 128を提供するために、図7Aおよび図7Bの式に従って構成することができる。式700によれば、中間更新h0 130は、すぐ前のh0 701+値μ711×k番目の決定420
Figure 0006850735
×誤差620の符号の乗算の結果に等しい値に設定される。この例では、「μ」は更新利得値711であり、これは、スライサ適合ループ600の帯域幅のプログラム可能な制御のためにプログラムすることができ、スライサ適合ブロック153に記憶することができる。さらに、中間更新h0すなわち中間更新スライサレベル入力130を決定した後、このような中間更新スライサレベルh0 130を使用して更新スライサレベルh0 128を決定することができる。
スライサブロック123によって使用される更新スライサレベルh0 128は、式702、703および704を使用して、式700からの中間更新スライサレベルh0 130を処理することによって得ることができる。式700からの更新スライサレベルh0 130が、式702のように、プログラム可能な値であってもよい、x_mean値を2で割ってΔを加えた値に等しい上限713より大きい場合、更新スライサレベル128は、このような上限に等しい値に設定される。式700からの更新スライサレベルh0 130が、式704のように、プログラム可能な値であってもよい、x_mean値を2で割ってΔを引いた値に等しい下限712未満である場合、更新スライサレベルh0 128は、このような下限に等しい値に設定される。式702および704の不等式がいずれも真ではない場合、式700からの更新スライサレベル130に関しては何もなされない。式702、703および704に従って処理した後、更新スライサレベルh0 128は、スライサブロック123によって使用することができる。
これに関して、式702および704は、部分的には、ADC105から出力されるデジタルサンプル106中にISIが存在しない場合、x_meanが2×現在のスライサレベルh0に等しいことに基づき得る。これは、スライサ適合ループ600によるh0適合に縛られたx_meanであるため、h0の値は、通常、このようなh0適合とFFE/DFE適合の間の相互作用を小さくするために使用することができるDFE誤差を使用してではなく、ADC絶対値平均によって決定することができる。したがって、通常、スライサ適合ブロック153は、更新スライサレベル128を提供するために、主としてデジタルサンプル106の絶対値の平均から決定される下限712および上限713に関して中間更新スライサレベル130を処理するように構成することができる。
図8は、受信機100の受信機適合ブロック150のための例示的なボーレートタイミング回復ループ800を示すブロック図である。この場合も、この実施態様は、図1のスライサ123からの可能な決定420の出力に対するPAM4変調が、[−3、−1、1、3]h0から選択される値、すなわちPAM4変調のための可能な決定に対する理想化された値または信号レベルであることを仮定している。しかしながら、別の実施態様では、決定420出力の可能な状態は、この例における状態とは異なることがあり得る。使用することができる他のタイプの変調は、既に説明したように、QAM変調、FSK変調、またはPSK変調の形態を含む。
既に説明したように、変調信号21は、ADC105にアナログ信号104を提供するための第1の信号処理ブロック101を介して処理される。ADC105は、このようなアナログ信号104の入力に対するデジタルサンプル106を出力する。デジタルサンプル106は、通常、既に説明したように、また、簡潔にするためにFFE/DFE/スライサブロック410として概略的に示されているFFE112、DFE113およびスライサ123を介して処理される。ADC105およびFFE/DFE/スライサブロック410は、ボーレートタイミング回復ループ800のうちのフィードフォワード経路部分のものであってもよい。
ボーレートタイミング回復ループ800のフィードバック経路部分は、通信チャネル20のためのボーレートタイミング回復のためのMMSE CDRブロック151を含むことができる。通常、MMSE CDRブロック151は、二乗平均化誤差
Figure 0006850735
を最小化するように構成され、e620は、ノード116における等化サンプルと、スライサブロック123からの決定すなわち出力ノード163との差である。
MMSE CDRブロック151は、位相誤差ブロック801、ループフィルタ802、および位相補間器803を含むことができる。位相誤差ブロック801は、係数h1 129を受け取るように結合することができ、また、FFE/DFE/スライサブロック410の第2の信号処理ブロック111の出力ノード162および163にそれぞれ結合することができる。位相誤差ブロック801は、出力ノード162からスライサ123の出力決定420、すなわちFFE/DFE/スライサブロック410から出力される、遅延器126を通過した後の決定を受け取ることができる。位相誤差ブロック801は、出力ノード163から、減算器124によって出力される差すなわち誤差、すなわち再等化サンプル116と、遅延器126からの出力に先立ってスライサ123から出力される対応する決定420との差を受け取ることができ、この差は、対応するk番目の等化サンプルに対する等化誤差e620である。
ボーレートタイミング回復ループ800について、図9Aおよび図9Bを追加的に参照してさらに説明する。位相誤差は、式900および910に従って決定することができる。したがって位相誤差ブロック801は、位相誤差信号811を介して位相誤差を提供するために、式900および910に従って構成することができ、teはタイミング誤差勾配であり、yは、FFE112の出力における予測理想信号、すなわち等化サンプル114である。したがって式900では、kは等化サンプル114の指数であり、「te」はタイミング誤差に対するものである(すなわちtek−1は、(k−1)番目のサンプルに対する位相誤差に対応する変数であり、ek−1は時間k−1における等化誤差であり、yおよびyk−2は、FFE112における対応する等化サンプル114出力のそれぞれ時間kおよび時間k−2における予測理想信号サンプルである)。
ループフィルタ802は、このような位相誤差信号811を介して位相誤差ブロック801から位相誤差を受け取るように結合することができる。この例ではデジタル低域通過フィルタであるループフィルタ802は、位相補間器803にフィルタリング済み位相誤差信号812を介して低域通過フィルタリング済み位相誤差を提供するために、このような位相誤差中の高周波雑音および誤差をフィルタ除去するために使用することができる。デジタル−アナログ変換器(「DAC」)、電圧制御発振器(「VCO」)および他の知られている構成要素を含むことができる位相補間器803は、ループフィルタ802から出力されるこのような低域通過フィルタリング済み位相誤差に応答して、ADC105のサンプリング位相を調整するように構成することができる。これに関して、位相補間器803は、矢印107によって概略的に示されるように、ADC105のサンプリング位相を調整するためにADC105に入力されるフィードバックのためのサンプリング位相調整信号110を出力することができる。
図10は、図1の受信機100の適合受信プロセス1000を示す流れ図である。したがって適合受信プロセス1000は、図1から図10を同時に参照してさらに説明される。
1001で、通信チャネル20からの変調信号21を受信することができる。1002で、アナログ信号104を提供するために、それぞれAGCブロック102およびCTLEブロック103を使用して変調信号21の利得制御および連続時間線形等化を実施することができる。
1003で、ADC105を使用してアナログ信号104をデジタルサンプル106に変換することができる。1004で、等化サンプル114を提供するために、FFEブロック112を使用してデジタルサンプル106のフィードフォワード等化を実施することができる。1005で、再等化サンプル116を提供するために、DFEブロック113を使用して等化サンプル114の決定フィードバック等化を実施することができる。1006で、変調信号21の変調タイプに対応する決定420を提供するために、スライサ123を使用して再等化サンプル116をスライスすることができる。
利用可能なデジタルサンプル106を使用して、1007で、フィードバック信号108の生成で既に説明したように、AGC適合ブロック157を使用してAGC適合フィードバックを生成し、AGCブロック102を通信チャネル20に合わせて調整するために操作1002にフィードバックすることができる。したがって、1017で、1002の操作を継続するためにこのようなフィードバックに応答してAGCブロック102を調整することができる。
利用可能な決定420を使用して、1008で、フィードバック信号109の生成で既に説明したように、チャネル予測ブロック155およびCTLE適合ブロック156を使用してCTLE適合フィードバックを生成し、CTLEブロック103を通信チャネル20に合わせて調整するために操作1002にフィードバックすることができる。したがって1018で、1002の操作を継続するために、このようなフィードバックに応答してCTLEブロック103を調整することができる。
利用可能な決定420ならびに該決定420に関連する誤差620を使用して、1009で、h0係数128の生成で既に説明したように、平均決定ブロック158およびスライサ適合ブロック153を使用してスライサ適合フィードバックを生成し、通信チャネル20に合わせて調整するためにスライサ123に入力されるh0係数すなわちスライサレベルを調整するために操作1006にフィードバックすることができる。これは、操作1006へのh0係数128のフィードバックにより概略的に示されている。
利用可能な決定420ならびに該決定420に関連する誤差620およびh1係数を使用して、1010で、既に説明したように、MMSE CDRブロック151によってサンプリング位相調整信号110を生成することができる。1011で、既に説明したように、通信チャネル20に適合させるためのボーレートタイミング回復のためのサンプリング位相調整信号110に応答して、ADC105のサンプリング位相を調整することができる。
また、プロセス1000の操作1004から1006に関連し得る、既に説明した遅延器の後の利用可能なデジタルサンプル106を同じく使用して、1012で、事前フィルタリング済み出力171を提供するために、前置フィルタ132を使用してデジタルサンプル106を事前フィルタリングすることができる。1013で、予測残留ISI出力172を提供するために、DFIRフィルタ133を使用して決定420をデジタル的に有限インパルス応答フィルタリングすることができる。1014で、デジタル差信号である等化信号173を提供するために事前フィルタリング済み出力171中の残留ISIを小さくするために、減算器134を使用して事前フィルタリング済み出力171から予測残留ISI出力172を減算することができる。任意選択で、1015で、結合等化信号を提供するために、ダイバーシティ結合器137を使用してデジタル差信号173および再等化サンプル116をダイバーシティ結合することができる。任意選択で、結合操作1015を迂回して、減算操作1014の出力からの等化信号173のスライスへ直接進行することができる。1016で、データ出力141または142を提供するために、例えばデータスライサ136または139などのデータスライサによって等化信号173または結合等化信号174のいずれかをスライスすることができる。このようなデータ出力141および142は直列データであり、また、このような直列データは、下流側で並列データに変換することができるが、簡潔にするために図には示されず、また、非限定的である。
本明細書において説明される例のうちの1つまたは複数はFPGAの中で実現することができるため、このようなICの詳細な説明を提供する。しかしながら、他のタイプのICも本明細書において説明される技術から利益を受けることができることを理解されたい。
プログラマブル論理デバイス(「PLD」)は、特定の論理関数を実施するようにプログラムすることができるよく知られているタイプの集積回路である。PLDの1つのタイプであるフィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA」)は、典型的にはプログラマブルタイルのアレイを含む。これらのプログラマブルタイルは、例えば入力/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」または「DRAM」)、乗算器、デジタル信号処理ブロック(「DSP」)、プロセッサ、クロックマネジャ、遅延固定ループ(「DLL」)等を含むことができる。本明細書において使用される場合、「を含む」および「を含んでいる」は、限定なく含んでいることを意味する。
個々のプログラマブルタイルは、典型的にはプログラマブル相互接続およびプログラマブル論理の両方を含む。プログラマブル相互接続は、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る長さが変化する極めて多数の相互接続線を含む。プログラマブル論理は、例えば関数発生器、レジスタ、算術論理等を含むことができ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現する。
プログラマブル相互接続およびプログラマブル論理は、典型的には、プログラマブル要素を構成する方法を定義した構成データのストリームを内部構成メモリセルにロードすることによってプログラムされる。構成データは、メモリから(例えば外部PROMから)読み出すことができ、または外部デバイスによってFPGAに書き込むことができる。次に、個々のメモリセルの集合的な状態がFPGAの関数を決定する。
別のタイプのPLDは、複合プログラマブル論理デバイスすなわちCPLDである。CPLDは、互いに接続され、かつ、相互接続スイッチマトリックスによって入力/出力(「I/O」)資源に接続された2つまたはそれ以上の「関数ブロック」を含む。CPLDの関数ブロックの各々は、プログラマブル論理アレイ(「PLA」)デバイスおよびプログラマブルアレイ論理(「PAL」)デバイスに使用される2レベルAND/OR構造と同様の2レベルAND/OR構造を含む。CPLDでは、構成データは、典型的には不揮発性メモリ内のチップ上に記憶される。いくつかのCPLDでは、構成データは、不揮発性メモリ内のチップ上に記憶され、次に、初期構成(プログラミング)シーケンスの一部として揮発性メモリにダウンロードされる。
これらのプログラマブル論理デバイス(「PLD」)のすべてに対して、デバイスの機能性は、その目的のためにデバイスに提供されるデータビットによって制御される。データビットは、揮発性メモリ(例えばFPGAおよびいくつかのCPLDで使用されているようなスタティックメモリセル)、不揮発性メモリ(例えばいくつかのCPLDで使用されているようなFLASHメモリ)または任意の他のタイプのメモリセルに記憶することができる。
他のPLDは、デバイス上の様々な要素をプログラム可能に相互接続する金属層などの処理層を適用することによってプログラムする。これらのPLDはマスクプログラマブルデバイスとして知られている。また、PLDは、例えばヒューズまたはアンチヒューズ技術を使用して他の方法で実現することも可能である。「PLD」および「プログラマブル論理デバイス」という用語は、これらの例示的デバイスに限定されず、部分的にのみプログラマブルであるデバイスも包含する。例えばPLDの1つのタイプは、ハードコード化トランジスタ論理と該ハードコード化トランジスタ論理をプログラム可能に相互接続するプログラマブルスイッチファブリックの組合せを含む。
上で言及したように、最新のFPGAは、いくつかの異なるタイプのプログラマブル論理ブロックをアレイで含むことができる。例えば図11は、マルチギガビットトランシーバ(「MGT」)1101、構成可能論理ブロック(「CLB」)1102、ランダムアクセスメモリブロック(「BRAM」)1103、入力/出力ブロック(「IOB」)1104、構成およびクロッキング論理(「CONFIG/CLOCKS」)1105、デジタル信号処理ブロック(「DSP」)1106、専用入力/出力ブロック(「I/O」)1107(例えば構成ポートおよびクロックポート)、およびデジタルクロックマネジャなどの他のプログラマブル論理1108、アナログ−デジタル変換器、システム監視論理等を含む極めて多数の異なるプログラマブルタイルを含むFPGAアーキテクチャ1100を図解したものである。また、いくつかのFPGAは、専用プロセッサブロック(「PROC」)1110をも含む。
いくつかのFPGAでは、個々のプログラマブルタイルは、個々の隣接するタイル内の対応する相互接続要素への標準化された接続、および個々の隣接するタイル内の対応する相互接続要素からの標準化された接続を有するプログラマブル相互接続要素(「INT」)1111を含む。したがってプログラマブル相互接続要素は、総合すると、図解されているFPGAのためのプログラマブル相互接続構造を実現している。また、プログラマブル相互接続要素1111は、図11の一番上に含まれている例によって示されているように、同じタイル内のプログラマブル論理要素への接続、および同じタイル内のプログラマブル論理要素からの接続を同じく含む。
例えばCLB1102は、ユーザ論理に加えて単一のプログラマブル相互接続要素(「INT」)1111を実現するようにプログラムすることができる構成可能論理要素(「CLE」)1112を含むことができる。BRAM1103は、1つまたは複数のプログラマブル相互接続要素に加えて、BRAM論理要素(「BRL」)1113を含むことができる。典型的には、タイルに含まれる相互接続要素の数はタイルの高さで決まる。描かれている実施形態では、BRAMタイルは、5個のCLBと同じ高さを有しているが、他の数(例えば4個)も同じく使用することができる。DSPタイル1106は、適切な数のプログラマブル相互接続要素に加えて、DSP論理要素(「DSPL」)1114を含むことができる。IOB1104は、プログラマブル相互接続要素1111の1つの実例に加えて、例えば入力/出力論理要素(「IOL」)1115の2つの実例を含むことができる。当業者には明らかであるように、例えばI/O論理要素1115に典型的に接続される実際のI/Oパッドは、入力/出力論理要素1115の区域に限定されない。
描かれている実施形態では、ダイの中心に近い水平方向の区域(図11に示されている)は、構成、クロックおよび他の制御論理のために使用される。この水平方向の区域すなわち列から延びている垂直方向の列1109は、FPGAの広さ全体にわたってクロックおよび構成信号を分配するために使用される。
図11に図解されているアーキテクチャを利用しているいくつかのFPGAは、FPGAの大きな部分を構築している規則的な列構造を中断する追加論理ブロックを含む。この追加論理ブロックは、プログラマブルブロックおよび/または専用論理であってもよい。例えばプロセッサブロック1110は、CLBおよびBRAMのいくつかの列にわたっている。
図11には、例示的なFPGAアーキテクチャのみを図解することが意図されていることに留意されたい。例えば行中の論理ブロックの数、行の相対幅、行の数および順序、行に含まれている論理ブロックのタイプ、論理ブロックの相対サイズ、および図11の一番上に含まれている相互接続/論理実装は、単に例示的なものにすぎない。例えば実際のFPGAでは、ユーザ論理の有効な実現を容易にするために、典型的には、CLBが出現するところではどこにでもCLBの複数の隣接する行が含まれているが、隣接するCLB行の数は、FPGAの総合サイズに応じて変化する。
以上は、例示的装置および/または方法を説明したものであるが、本発明の範囲を逸脱することなく、本明細書において説明される1つまたは複数の態様に従って他の例およびさらに他の例を考案することが可能であり、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその等価物によって決定される。ステップを列記している請求項は、ステップの何らかの順序を示唆しているわけではない。商標は、各自の所有者の財産である。

Claims (13)

  1. 受信機であって、
    通信チャネルに結合された第1の信号処理ブロックであって、
    変調信号を受信してアナログ信号を提供するための自動利得制御(「AGC」)ブロックおよび連続時間線形等化(「CTLE」)ブロックと、
    前記アナログ信号をデジタルサンプルに変換するためのアナログ−デジタル変換器(「ADC」)と、
    前記デジタルサンプルを等化して等化サンプルを提供するためのフィードフォワード等化(「FFE」)ブロックと
    を備える第1の信号処理ブロックと、
    第2の信号処理ブロックであって、
    前記等化サンプルを受け取って再等化サンプルを提供するための決定フィードバック等化(「DFE」)ブロックと、
    前記DFEブロックに結合され、決定を提供するために、前記再等化サンプルをスライスするためのスライサと
    を備える第2の信号処理ブロックと、
    前記第1の信号処理ブロックおよび前記第2の信号処理ブロックに結合された受信機適合ブロックであって、前記通信チャネルへのAGC適合、CTLE適合、およびスライサ適合を提供するように構成された受信機適合ブロックと、
    予測干渉を提供するために前記決定を受け取るように構成されたフィルタと、
    前記デジタルサンプルに関連する実際の干渉を小さくするために前記デジタルサンプルおよび前記予測干渉を受け取るように構成された減算回路と
    を備え、
    前記フィルタが、予測残留符号間干渉(「ISI」)を前記予測干渉として提供するための前記決定を受け取るためのデジタル有限インパルス応答(「DFIR」)フィルタであり、
    前記減算回路が前置フィルタおよび減算器を含み、前記前置フィルタが、事前フィルタリング済み出力を提供するための前記デジタルサンプルの部分応答等化および雑音整形のためのものであり、
    前記減算器が、等化信号を提供するための前記事前フィルタリング済み出力中の実際の残留ISIを小さくするために、前記事前フィルタリング済み出力および予測残留ISIを受け取るためのものである、受信機。
  2. 前記受信機適合ブロックが、前記通信チャネルへの前記AGC適合のためのAGC適合ブロックを含むAGC適合ループのフィードバック経路を含む、請求項1に記載の受信機。
  3. 前記AGC適合ブロックが、第1の計数器、第2の計数器、およびAGC適合モジュールを含み、
    前記第1の計数器が、リセット信号を提供するためにクロック信号および窓長さ信号を受け取るように結合され、
    前記第2の計数器が、計数信号を提供するために前記デジタルサンプルおよび前記リセット信号を受け取るように結合され、
    前記AGC適合モジュールが、前記AGCブロックにフィードバック信号を提供するために前記計数信号、第1の飽和閾値信号、および第2の飽和閾値信号を受け取るように結合され、
    前記第1の計数器が、前記窓長さ信号に応答して設定される窓長さを有し、かつ、前記窓長さに対応する前記クロック信号のパルスの数に応答して前記リセット信号をアサートするように構成され、
    前記第2の計数器が、前記窓長さの間に受け取った前記デジタルサンプル中のADC飽和状態の数を計数して、前記計数信号を介して前記計数を前記AGC適合モジュールに提供するように構成され、
    前記AGC適合モジュールが、前記フィードバック信号を現在の利得として出力するように構成され、
    前記現在の利得が、その前の利得+誤差×更新利得値に等しく、
    前記誤差が、それぞれ前記第1の飽和閾値信号および前記第2の飽和閾値信号を介して提供される高い閾値および低い閾値と比べた前記計数を使用することによって選択される、
    請求項2に記載の受信機。
  4. 前記受信機適合ブロックが、前記通信チャネルへの前記CTLE適合のためのCTLE適合ブロックおよびチャネル予測ブロックを含むCTLE適合ループのフィードバック経路を含む、請求項1または2に記載の受信機。
  5. 前記スライサが、前記決定を提供するために前記再等化サンプルを受け取るためのものであり、
    前記チャネル予測ブロックが、前記通信チャネルの等価チャネルについての予測チャネル係数を提供するために前記デジタルサンプルおよび前記決定を受け取るためのものであり、
    前記CTLE適合ブロックが、前記CTLEブロックにフィードバック信号を提供するために前記予測チャネル係数、第1の閾値信号、および第2の閾値信号を受け取るためのものであり、
    前記CTLE適合ブロックが、前記CTLEブロックによる高周波ブースティングの量を制御するためにフィードバック信号を出力するように構成され、
    前記CTLE適合ブロックが、前記フィードバック信号の現在のバージョンを、その前のバージョンの前記フィードバック信号+誤差×更新利得値に等しいものとして出力するように構成され、
    前記誤差が、それぞれ前記第1の閾値信号および前記第2の閾値信号を介して提供される高い閾値および低い閾値と比べたナイキスト応答を使用することによって選択される、
    請求項4に記載の受信機。
  6. 前記受信機適合ブロックが、前記通信チャネルへの前記スライサ適合のためのスライサ適合ブロックおよび平均決定ブロックを含むスライサ適合ループのフィードバック経路を含む、請求項1、2または4のいずれか一項に記載の受信機。
  7. 前記スライサが、前記決定を提供するために前記再等化サンプルを受け取るためのものであり、
    前記平均決定ブロックが、前記デジタルサンプルの平均を提供するために前記デジタルサンプルを受け取るためのものであり、
    前記スライサ適合ブロックが、前記デジタルサンプルに関連する誤差を受け取るために前記スライサおよび前記DFEブロックに結合され、前記スライサに更新スライサレベルを提供するために前記決定を受け取るように前記スライサに結合され、
    前記スライサ適合ブロックが、その前のスライサレベルに前記誤差の符号と更新利得値と前記決定とを互いに掛け合わせた乗算の結果を加えたレベルに等しいものとして中間更新スライサレベルを提供するように構成され、
    前記スライサ適合ブロックが、前記更新スライサレベルを提供するために、前記デジタルサンプルの絶対値の平均を使用することによって決定される下限および上限と比べた前記中間更新スライサレベルを処理するように構成される、
    請求項6に記載の受信機。
  8. 前記受信機適合ブロックが、前記ADCのサンプリング位相を調整して前記通信チャネルに適合させるために前記ADCに入力されるフィードバックに対する最小平均二乗誤差(「MMSE」)クロックデータ回復(「CDR」)ブロックを含むボーレートタイミング回復ループのフィードバック経路を含む、請求項1、2、4または6のいずれか一項に記載の受信機。
  9. 前記スライサが、前記決定を提供するために前記再等化サンプルを受け取るためのものであり、
    前記MMSE CDRブロックが、前記決定を受け取るために前記スライサに結合され、前記デジタルサンプルに関連する誤差を受け取るために前記スライサおよび前記DFEブロックに結合され、
    前記MMSE CDRブロックがさらに、h1係数を受け取るためのものであり、
    前記MMSE CDRブロックがフィードバック入力を提供するように構成され、
    前記MMSE CDRブロックが、
    tek−1=ek−1(y−yk−2
    に従って、前記フィードバック入力に対する位相誤差を提供するように構成され、ここで、kは等化サンプルの指数であり、tek−1は(k−1)番目のサンプルに対する位相誤差であり、ek−1は時間k−1における等化誤差であり、yおよびyk−2は、FFEブロックによって出力される、予測理想信号サンプルに対応する等化サンプルに対する、それぞれ時間kおよび時間k−2における予測理想信号サンプルであり、
    前記MMSE CDRブロックが、
    Figure 0006850735
    に従ってyを提供するように構成される、
    請求項8に記載の受信機。
  10. 前記スライサが第1のスライサであり、前記受信機が、
    結合等化信号を提供するために前記等化信号および前記再等化サンプルを受け取るためのダイバーシティ結合器と、
    データ出力信号を提供するために前記結合等化信号を受け取るための第2のスライサと
    をさらに備える、請求項1、2、4、6または8のいずれか一項に記載の受信機。
  11. 受信のための方法であって、
    アナログ信号をデジタルサンプルに変換することと、
    等化サンプルを提供するために、前記デジタルサンプルを等化することと、
    再等化サンプルを提供するために、決定フィードバック等化(「DFE」)ブロックを使用して前記等化サンプルを決定フィードバック等化することと、
    変調信号の変調タイプに対応する決定を提供するために、スライサを使用して前記再等化サンプルをスライスすることと、
    AGCブロックを通信チャネルに合わせて調整するために、AGC適合ブロックを使用して自動利得制御(「AGC」)適合フィードバックを生成することと、
    前記AGC適合フィードバックを使用して前記AGCブロックを調整することと、
    CTLEブロックを前記通信チャネルに合わせて調整するために、チャネル予測ブロックおよびCTLE適合ブロックを使用して連続時間線形等化(「CTLE」)適合フィードバックを生成することと、
    前記CTLE適合フィードバックを使用して前記CTLEブロックを調整することと、
    前記通信チャネルに適合させるように前記スライサに提供されるスライサレベルを調整するために、平均決定ブロックおよびスライサ適合ブロックを使用してスライサ適合フィードバックを生成することと、
    予測干渉を提供するために前記決定をフィルタリングすることと、
    前記予測干渉を使用して、前記デジタルサンプルに関連する実際の干渉を小さくすることと、
    事前フィルタリング済み出力を提供するために、前置フィルタを使用して前記デジタルサンプルを事前フィルタリングすることと、を含み、
    前記前置フィルタが、事前フィルタリング済み出力を提供するための前記デジタルサンプルの部分応答等化および雑音整形のためのものであり、
    前記フィルタリングすることが、予測残留ISIを前記予測干渉として提供するために、デジタル有限インパルス応答(「DFIR」)フィルタを使用して前記決定をデジタル的に有限インパルス応答フィルタリングすることを含み、
    前記小さくすることが、等化信号を提供するための前記事前フィルタリング済み出力中の残留符号間干渉(「ISI」)を小さくするために、減算器を使用して前記事前フィルタリング済み出力から予測残留ISIを減算することを含む、
    方法。
  12. 前記通信チャネルから前記変調信号を受信することと、
    前記アナログ信号を提供するために、それぞれ前記AGCブロックおよび前記CTLEブロックを使用して前記変調信号を利得制御し、かつ、連続時間線形等化することと、
    を含み、
    前記アナログ信号は、アナログ−デジタル変換器(「ADC」)を使用して前記デジタルサンプルに変換され
    前記デジタルサンプルを等化することは、前記等化サンプルを提供するために、フィードフォワード等化(「FFE」)ブロックを使用して前記デジタルサンプルをフィードフォワード等化することによって行われる、請求項11に記載の方法。
  13. 最小平均二乗誤差(「MMSE」)クロックデータ回復(「CDR」)ブロックによってサンプリング位相調整信号を生成することと、
    前記通信チャネルに適合するように、ボーレートタイミング回復のための前記サンプリング位相調整信号に応答して前記ADCのサンプリング位相を調整することと、
    結合等化信号を提供するために、ダイバーシティ結合器を使用して前記等化信号と前記再等化サンプルを結合することと
    をさらに含む、請求項12に記載の方法。
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