KR102531027B1

KR102531027B1 - 수신기 그래디언트를 사용하는 전송기 튜닝

Info

Publication number: KR102531027B1
Application number: KR1020190145935A
Authority: KR
Inventors: 마일즈 킴미트; 스코트 디. 매킬헤니
Original assignee: 마벨 아시아 피티이 엘티디.
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2023-05-10
Also published as: US20200162175A1; CN111193520A; KR20200057646A; CN111193520B; US10873407B2

Abstract

제어기가, 통신 신호의 전송을 최적화하기 위해 전송기를 조정하도록 동작한다. 제어기는 전송기로부터 수신된 신호의 속성들을 측정하고, 신호에 대한 성능 지수(FOM)를 발생시킨다. FOM은 이전의 FOM들 및 대응하는 이전의 전송기 탭 값들의 기록에 대비하여 비교되고, 여기서 전송기 탭 값은 신호의 전송 동안 전송기의 전송기 등화기의 설정들을 표시한다. FOM과 이전의 FOM들 중 복수의 이전의 FOM들 간의 차이를 결정되고, 그리고 차이가 양성임에 응답하여, 잠재적 탭 값들의 서브세트로부터 후속 탭 값이 선택된다. 후속 탭 값은 전송기 등화기의 조정을 위해 전송기에 전송된다.

Description

수신기 그래디언트를 사용하는 전송기 튜닝{TRANSMITTER TUNING USING RECEIVER GRADIENT}

클라우드 컴퓨팅(cloud computing), 자율주행 차량(autonomous vehicle), 및 가상 현실(virtual reality)과 같은 수 개의 기술 분야들에서 애플리케이션(application)들의 빠른 진보에 의한 영향으로, 데이터 처리량(data throughput)을 증가시키기 위한 요구는 그 전보다 더 크다. 전형적인 하드웨어 플랫폼(hardware platform)은 종종, PCI 익스플레스(PCI express), 이더넷(Ethernet), 및 직렬 ATA(Serial ATA, SATA)와 같은 다중-Gbps 직렬 버스 링크(multi-Gbps serial data link)들을 이용한다. FR4 인쇄 회로 보드(Printed Circuit Board, PCB)와 같은 낮은-FOM 하드웨어로 이러한 높은 속도에서 데이터를 전달하기 위한 도전과제는, 데이터의 전달이 이루어지는 전송 채널(transmission channel)이 높은-손실, 비-선형, 및/또는 반사성의 결과로서 심각한 심벌-간 간섭(Inter-Symbol Interference, ISI)을 초래할 수 있다는 것이다. ISI는 수신기에 의해 수신되는 데이터를 저하(degrade)시키고, 여기서 저하는 수신된 데이터 신호의 감소된 아이 높이(eye height) 및 아이 폭(eye width)을 포함할 수 있다. 이러한 저하는 데이터 전달의 더 높은 속도들에서 증가할 수 있고, 이것은 데이터 신호의 샘플링(sampling)에서의 에러(error)들로 이어진다.

예시적 실시예들은 통신 신호의 전송을 최적화하기 위해 전송기를 조정하도록 구성된 회로를 포함한다. 회로는, 수신기와, 모니터(monitor)와; 제어기와; 그리고 인터페이스(interface)를 포함할 수 있다. 수신기는 전송기로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 모니터는, 신호의 속성들(properties)을 측정하는 것과; 그리고 신호에 대한 성능 지수(Figure Of Merit, FOM)를 발생시키는 것을 수행하도록 구성될 수 있고, 여기서 FOM은 신호-대-잡음(signal-to-noise)의 측정치를 표시한다. 제어기는, FOM을 이전의 FOM들 및 대응하는 이전의 전송기 탭 값(transmitter tap value)들의 기록(record)에 대비하여 비교하도록 구성될 수 있고, 여기서 전송기 탭 값은 신호의 전송 동안 전송기의 전송기 등화기(transmitter equalizer)의 설정(setting)들을 표시한다. 제어기는 또한, FOM과 이전의 FOM들 중 복수의 이전의 FOM들 간의 차이(differential)를 결정할 수 있다. 차이가 양성(positive)임에 응답하여, 제어기는 잠재적 탭 값들의 서브세트(subset)로부터 후속 탭 값을 선택할 수 있다. 인터페이스는, 전송기 등화기의 조정(adjustment)을 위해 전송기에 후속 탭 값을 전송하도록 구성될 수 있다.

제어기는 또한, 신호의 이전의 조정 및 및 측정에 근거하여 기록을 발생시키도록 구성될 수 있다. 잠재적 탭 값들의 서브세트의 잠재적 탭 값들 각각은 잠재적 탭 값들에 걸쳐 실질적으로 동일한 전송 신호 진폭(transmit signal amplitude)을 제공할 수 있다. 잠재적 탭 값들의 서브세트는, 탭 값과 관련된 신호 진폭보다 실질적으로 더 낮거나 더 높은 신호 진폭과 관련된 탭 값들을 배제할 수 있다. 제어기는 또한, 복수의 이전의 FOM들로부터 평균 FOM을 계산하도록 구성될 수 있고, 차이는 평균 FOM과 비교한 것이다.

제어기는 또한, 탭 값이 최종 탭 값인지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 제어기는, 차이가 임계치(threshold) 아래에 있다는 것에 응답하여, 최종 탭 값을 결정할 수 있다. 제어기는, FOM과 이전의 FOM들 중 복수의 이전의 FOM들이 임계 범위(threshold range) 내에 있음을 검출함에 응답하여, 최종 탭 값을 결정할 수 있다. 제어기는, 탭 값과 이전의 탭 값들 간의 매치(match)에 근거하여, 최종 탭 값을 결정할 수 있고, 매치는 탭 값들 간의 반복(repetition)을 표시한다. 제어기는, 타이머(timer)가 임계 값을 초과함에 응답하여, 최종 탭 값을 결정할 수 있다. 제어기는, FOM이 신호 품질 임계치보다 큼을 검출함에 응답하여, 최종 탭 값을 결정한다.

제어기는 또한, FOM이 이전의 FOM들과 비교하여 신호-대-잡음에서의 감소를 표시함에 근거하여, 불리한 이동(adverse move)을 검출하도록 구성될 수 있다. 제어기는 또한, 신호-대-잡음에서의 감소를 역전(reverse)시키기 위해 후속 탭 값을 선택하도록 구성될 수 있다. 제어기는 또한, FOM이 이전의 FOM들과 비교하여 신호-대-잡음에서의 증가 혹은 감소를 표시함에 근거하여, 수신기 등화기 탭 계수(receiver equalizer tap coefficient)들, 선형 등화기 응답(linear equalizer response), 및 전압 이득(voltage gain)을 조정하도록 구성될 수 있다.

추가 실시예들은 전송기를 튜닝(tuning)하는 방법을 포함할 수 있다. 신호는 전송기로부터의 신호일 수 있고, 그리고 신호의 속성들이 신호에 대한 성능 지수(FOM)를 발생시키기 위해 측정될 수 있고, FOM은 신호-대-잡음의 측정치를 표시한다. FOM은 이전의 FOM들 및 대응하는 이전의 전송기 탭 값들의 기록에 대비되어 비교될 수 있고, 여기서 전송기 탭 값은 신호의 전송 동안 전송기의 전송기 등화기의 설정들을 표시한다. FOM과 이전의 FOM들 중 복수의 이전의 FOM들 간의 차이가 결정될 수 있다. 차이가 양성임에 응답하여, 잠재적 탭 값들의 서브세트로부터 후속 탭 값이 선택될 수 있고, 그리고 후속 탭 값이 전송기 등화기의 조정을 위해 전송기에 전송될 수 있다.

앞서의 설명은 첨부되는 도면들에서 예시되는 바와 같이 예시적 실시예들의 다음의 더 특정적인 설명으로부터 명백하게 될 것이고, 도면들에서 유사한 참조 부호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭한다. 도면들은 반드시 일정한 척도로 도시된 것이 아니고, 대신 실시예들을 예시함에 있어 강조되어 있다.
도 1은 예시적 실시예가 구현되는 송수신기들의 쌍을 나타낸 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에서 튜닝 제어기를 예시하는 블록도들이다.
도 3은 일 실시예에서 구현될 수 있는 탭 이동(tap move)들의 세트를 예시하는 플롯(plot)이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에서 튜닝 제어기에 의해 수행되는 링크를 훈련시키는 프로세스의 흐름도이다.
도 5는 퇴거 패턴(exit pattern)의 예시적 데이터 구조를 예시하는 테이블(table)이다.
도 6a 및 도 6b는 퇴거 패턴을 검증하는 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에서 델타 FOM 수렴(delta FOM convergence)을 결정하기 위해 구현될 수 있는 로직(logic)의 블록도이다.
도 8은 일 실시예에서 예시적 필터의 블록도이다.
도 9는 일 실시예에서 예시적 미분기(differentiator)의 블록도이다.
도 10은 일 실시예에서 예시적 델타 FOM 필터의 블록도이다.
도 11은 추가 실시예에서 예시적 델타 FOM 필터의 블록도이다.
도 12 및 도 13은 일 실시예에서 데이터 구조들을 예시하는 테이블들이다.
도 14는 FOM의 누적 이동 평균(Cumulative Moving Average, CMA)을 계산하기 위한 필터를 예시하는 블록도이다.
도 15는 예시적 어드레스 유효 데이터 구조(address valid data structure)를 예시하는 테이블이다.
도 16은 추가 실시예에서 수신기의 블록도이다.

예시적 실시예들의 설명이 이어진다.

고속 디지털 데이터 전송 시스템(high speed digital data transmission system)에서 원격 전송기 필터 탭(remote transmitter filter tap)들을 튜닝하기 위한 예시적 실시예들이 제공된다. 복원되는 수신기 아이(recovered receiver eye)가 FOM을 측정하기 위해 활용될 수 있고, 이것은 수신기 아이 개방(receiver eye opening)을 최적화하기 위해서 원격 전송기 등화기(remote transmitter equalizer)를 튜닝하기 위해 사용될 수 있다. 그래디언트 가장 가파른 상승 알고리즘(gradient steepest ascent algorithm)이 FIR/FFE 필터 탭 튜닝을 제어하기 위해 튜닝 제어 루프(tuning control loop)에 의해 사용된다. 전송기 필터 튜닝 수렴(transmitter filter tuning convergence)이 수 개의 방법들을 사용하여 결정될 수 있는데, 여기서 수 개의 방법들은, (1) 연속하는 측정들 간의 측정된 차이를 사용하는 FOM의 평탄화(flattening)(예를 들어, 델타 필터링된 FOM), (2) 전송기 탭 디더링(transmitter tap dithering)에서의 반복 패턴 감지, 그리고 (3) 프로그래밍가능한 FOM 임계치를 초과하는 것에 의한 수렴, 또는 (4) 최대 개수의 탭 디더 반복(tap dither iteration)들을 초과하는 것을 포함한다. 이러한 방법들은 또한, 유사한 탭 디더 정보의 이력 데이터(historical data)를 사용하여 현재 탭 디더의 평균화를 향상시키기 위해 "FOM 캐시(FOM cache)"를 이용함으로써 등화기 훈련 수렴 시간(equalizer training convergence time)을 향상시킨다. 실제 백플레인 이더넷 채널(backplane Ethernet channel)들의 시뮬레이션(simulation)들은 또한, 훈련/튜닝 수렴이 또한, FOM 캐시 이력 평균화 및 반복 패턴 매칭 알고리즘(FOM cache historical averaging and repeating pattern matching algorithm)을 사용하여 반복가능성(repeatability) 관점에서 향상됨을 보여준다. 원격 전송기를 동일한 탭 값들에 일관되게 튜닝시키는 해법은, 데이터 전송 시스템에서 잡음에 민감할 수 있는 튜닝 메커니즘의 수렴 안정성(convergence stability)에서 신뢰도를 보장하기 위해 중요하다.

IEEE 802.3 조항 72(10GBASE-KR) 산업 표준 사향은 원격 전송기 튜닝을 수행하기 위해 이더넷 링크 파트너(Ethernet link partner)들 간에 사용되는 통신 프로토콜을 특정한다. 하지만, 이러한 사양은 언제 튜닝이 완료되는지 또는 어떻게 튜닝을 최적화할지를 결정하는 방법을 표시하지 않는다. 예시적 실시예들은 로컬 수신기 아이 개방(local receiver eye opening)을 최적화하기 위해서, 그럼으로써 수신기 신호 대 잡음 비를 최대화시키기 위해서, 원격 전송기 튜닝을 가이드(guide)하기 위한 메커니즘 및 프로세스를 제공한다. 실시예들은 또한, 튜닝이 완료된 때의 신호에 대한 기준(즉, FOM)을 제공하고, 그리고 링크가 얼마나 잘 튜팅되는지를 결정하기 위한 성능 지수를 제공한다. 실시예는 튜닝 진행(tuning progress)을 능동적으로 측정할 수 있고, 그리고 튜닝이 더 이상 향상될 수 없을 때, 또는 미리결정된 튜닝 기준에 도달하는 때 튜닝 프로세스를 끝내기 위한 시그널링을 제공할 수 있다. 튜닝 메커니즘은 또한, 튜닝 수렴의 속도를 높이기 위한 메커니즘들을 제공하고, 그리고 (링크가 재-튜닝(re-tuning)될 때마다 동일한 혹은 유사한 튜닝 계수들에 도달하는) 월등한 튜닝 반복가능성을 제공한다.

도 1은 예시적 실시예가 구현되는 송수신기들(101, 102)의 쌍을 포함하는 통신 시스템(100)의 블록도이다. 송수신기들(101, 102)은 통신 채널(103)(예를 들어, 백플레인 혹은 케이블 매체들)을 통해 통신한다. 송수신기들(101, 102) 각각은 각각의 전송기(140, 145), 수신기(150, 155), 및 링크 제어기(link controller)(105, 106)를 포함한다. 전송기들(140, 145) 각각은 통신 채널(103)을 통해 다른 송수신기의 수신기(150, 155)에 통신들을 전송한다. 링크 제어기들(105, 106)은 수신기들 및 전송기들과 함께 동작하여 통신 채널(103)에 걸쳐 링크를 확립하고, 특히 링크의 각각의 단부(end)에서 훈련을 용이하게 한다.

채널(103)에 걸친 통신들은 신호 왜곡 혹은 잡음에 민감한데, 이들은 전송되는 데이터의 수신에 악영향을 미칠 수 있다. 이러한 잡음을 최소화시키고 전송기(145)로부터 수신기(150)로의 신호를 최적화하기 위해, 전송기(145)는 전송기 등화기(149)를 이용할 수 있다. 전송기 등화기(149)는 전송되는 신호의 가변 필터링을 제공할 수 있고, 그리고 채널(103)에 걸친 전송 동안 일어나는 왜곡의 일부 혹은 모두를 무효화(negating)시키는데 효과적인 사전-왜곡(pre-distortion)을 잠재적으로 도입할 수 있으며, 그럼으로써 수신기(150)에서 수신될 때의 신호의 신호-대-잡음 비(이것은 또한 품질 지수(FOM)로서 지칭됨)를 향상시키게 된다.

수신된 신호를 최적화하기 위해, 전송 등화기(149)는 적절하게 튜닝될 수 있다. 등화기 튜닝에 대한 이전의 접근법들은, 초기 사전왜곡 설정을 선택하고 수신기에서 검출되는 잡음에 관한 피드백에 응답하여 설정을 점진적으로 변경시키는 프로세스를 수반한다. 하지만, 이러한 프로세스는 시간-소모적일 수 있고, 그리고 결과적으로 최적의 튜닝을 초래하지 않을 수 있는데, 왜냐하면 할당된 시간 내에서 최적의 튜닝 설정을 올바르게 식별할 수 없기 때문이다.

예시적 실시예들은 통신 채널에 걸쳐 명확한 신호 전송을 가능하게 하기 위해 전송 등화기의 빠른 최적 튜닝을 제공한다. 도 1의 예를 참조하면, 전송기(145)는 훈련 신호를 수신기(150)에 전송할 수 있다. 전송기(145)는 전송 등화기(149)를 통해 훈련 신호에 사전왜곡을 적용했을 수 있다. 전송기 탭 값들은 신호의 전송 동안 전송기 등화기(149)의 설정들을 표시할 수 있고, 그리고 탭 값들은 훈련 신호의 훈련 프레임 부분(training frame portion)에서 전달될 수 있다. 링크 제어기(105)는 훈련 신호에 포함시키기 위한 훈련 프레임을 발생시키기 위해 훈련 프레임 발생기(113)를 포함할 수 있다.

수신기(150)에서, 모니터(154)는 훈련 신호를 수신할 수 있고, 그리고 훈련 신호의 훈련 패턴 부분의 속성들을 측정할 수 있다. 특히, 모니터(154)는 훈련 패턴의 아이를 측정할 수 있고, 그리고 신호에 대한 FOM을 발생시킬 수 있는데, 여기서 FOM은 신호-대-잡음의 측정치를 표시한다. 링크 제어기(106)에서 훈련 프레임 디코더(114)는 또한 훈련 신호를 수신할 수 있고, 그리고 등화기 계수 조정 상태 보고서(equalizer coefficient adjustment status report)를 결정하기 위해 훈련 프레임을 디코딩할 수 있다. 이러한 보고서는 전송 등화기(149)의 현재 전송기 탭 값을 표시할 수 있고, 그리고 이러한 값을 제어기(120)에 전달할 수 있다. 제어기(120)는 FOM을 (캐시(152)에 저장될 수 있는) 이전의 FOM들 및 대응하는 이전의 전송기 탭 값들의 기록에 대비하여 비교할 수 있다. 제어기(120)는 또한, FOM과 이전의 FOM들 중 복수의 이전의 FOM들 간의 차이를 결정할 수 있다. 이러한 차이에 근거하여(예를 들어, 차이가 양성이거나 임계 값보다 큰 것에 근거하여), 제어기(120)는 잠재적 탭 값들의 서브세트로부터 후속 탭 값을 선택할 수 있다. 그 다음에, 제어기(120)는 전송기 등화기(149)의 조정을 위해 후속 탭 값(등화기 계수 조정 업데이트들)을 경로를 따라 전송기(145)에 전송할 수 있다. 구체적으로, 제어기(120)는 업데이트를 훈련 프레임 발생기(112)에 전달할 수 있고, 훈련 프레임 발생기(112)는 전송기(140)가 수신기(155)에 전송하는 훈련 프레임에 대한 이러한 업데이트를 인코딩한다. 그 다음에, 링크 제어기(105)에서 훈련 프레임 디코더(111)는 훈련 프레임을 디코딩하여 업데이트들을 도출하고, 이러한 업데이트들을 등화기 제어기(147)에 전달한다. 등화기 제어기(147)는 이에 따라 전송 등화기(149)를 조정하여, 후속 신호들이 후속 탭 값의 함수로서 사전왜곡과 함께 전송되게 된다.

제어기(12)는 또한, 신호의 이전의 조정 및 측정에 근거하여 이전의 FOM들 및 대응하는 이전의 전송기 탭 값들의 기록을 발생시키고 그 기록을 캐시(152)에 저장하도록 구성될 수 있다. 잠재적 탭 값들의 서브세트의 잠재적 탭 값들은 각각 잠재적 탭 값들에 걸쳐 실질적으로 동일한 전송 신호 진폭을 제공할 수 있고, 그리고 잠재적 탭 값들의 서브세트는 탭 값과 관련된 신호 진폭보다 실질적으로 더 낮거나 더 높은 신호 진폭과 관련된 탭 값들을 배제할 수 있다. 제어기(120)는 또한, 복수의 이전의 FOM들로부터 평균 FOM을 계산하도록 구성될 수 있고, 차이는 평균 FOM과 비교한 것이다.

제어기(120)는 또한, 탭 값이 최종 탭 값인지 여부를 결정하고 훈련 프로세스를 종결(conclude)하도록 구성될 수 있으며, 제어기(120)는 하나 이상의 상이한 방식들로 최종 탭 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어기(102)는, (1) 차이가 임계치 아래에 있음에 응답하여; (2) FOM과 이전의 FOM들 중 복수의 이전의 FOM들이 임계 범위 내에 있음을 검출함에 응답하여; (3) 탭 값과 이전의 탭 값들 간의 매치에 근거하여(여기서, 매치는 탭 값들 간의 반복을 표시함); (4) 타이머가 임계 값을 초과함에 응답하여; 그리고/또는 (5) FOM이 신호 품질 임계치보다 큼을 검출함에 응답하여, 최종 탭 값을 결정할 수 있다.

제어기(120)는 또한, FOM이 이전의 FOM들과 비교하여 신호-대-잡음에서의 감소를 표시함에 근거하여, 불리한 이동을 검출하도록 구성될 수 있다. 그 다음에, 제어기는, 신호-대-잡음에서의 감소를 역전시키기 위해 후속 탭 값을 선택할 수 있다. 제어기는 또한, FOM이 이전의 FOM들과 비교하여 신호-대-잡음에서의 증가 혹은 감소를 표시함에 근거하여, 수신기 등화기 탭 계수들, 선형 등화기 응답, 및 전압 이득을 조정할 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 일 실시예에서 튜닝 제어기를 예시하는 블록도들이다. 도 2a에서 보여지는 바와 같이, 제어기(120)는 훈련 엔진(training engine)(122) 및 제어기 인터페이스(controller interface)(124)를 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 훈련 엔진(122)은 제어기 인터페이스(124)를 통해 모니터(154), 캐시(152), 훈련 프레임 디코더(114), 및 훈련 프레임 발생기(112)와 통신할 수 있다.

도 2b는 훈련 엔진(122)(이것은 또한 링크 훈련 상태 머신(Link Training State Machine, LTSM)으로서 지칭됨)을 더 상세히 예시한다. 훈련 엔진(122)은 모니터(154)로부터 측정 잡음 값 r[n] 및 (FOM을 표시하는) FOM 값(신호-대-잡음 비) c[n]을 수신할 수 있고, 그리고 훈련 프레임 디코더(114)로부터 등화기 계수 조정 상태 값 cs[n]을 수신할 수 있다. 엔진(122)은 또한 (후속 탭 값을 표시하는) 계수 업데이트(coefficient update)를 출력할 수 있고, 이러한 계수 업데이트는 델타 탭 값(delta tap value) dt[n], 사전설정 값(preset value) 및 초기화 커맨드(initialize command)를 포함할 수 있다. 훈련 엔진(122)은 또한, 훈련이 성공인지(즉, 탭 값이 최종 탭 값인지) 아니면 실패인지를 표시하는 신호를 출력할 수 있는바, 이것은 추가 훈련 혹은 진단 프로세스(diagnostic process)에 대한 필요성을 표시한다

훈련 엔진(122)은, 전송 탭 설정에 대비된 수신기(150)에서의 FOM에 근거하여 그래디언트 가장 가파른 상승 방법을 사용하여 전송 등화기(149)의 설정들을 최적화할 수 있다. 훈련 엔진(122)은 이더넷 및 PCIe 표준들에 따라 계수 업데이트 및 계수 상태 메시지들을 갖는 백채널(backchannel)을 사용하여 전송기(145)와 통신할 수 있다. 훈련 엔진(122)은 일련의 미리정의된 탭 디더(tap dither)들을 사용하여 FOM을 반복적으로 측정할 수 있고, 그리고 상승하는 FOM 그래디언트를 따라 최적의 탭 설정들을 향해 이동할 수 있다. 계수 업데이트들은, 튜닝의 방향과 같은 추가적인 정보를 필요로 함이 없이, FOM 측정들(예컨대, SNR 전압 비) 및 계수 상태(예컨대, 탭이 현재 최대 설정에 있는지 아니면 최소 설정에 있는지)에 근거하여 결정될 수 있다. 프로세스가 최대 FOM에 가까운지를 결정하기 위해 일련의 테스트들이 사용될 수 있고, 그 다음에 수렴이 결정될 수 있고, 그리고 "훈련 성공(training succeeded)" 플래그(flag)가 설정될 수 있다. 대안적으로, 훈련 실패(training failure)는 만약 수렴이 미리정의된 수의 반복들 내에서 달성되지 않는다면 일어날 수 있다. FOM 측정들은 잡음을 나타낼 수 있고, 그리고 훈련 엔진(122)은 이러한 잡음이 탭 설정 정확도에 미치는 영향을 완화시킬 수 있다. 필터링된 FOM 및 누적 이동 평균 FOM이 FOM 측정 잡음의 영향들을 완화시키기 위해 사용될 수 있다.

도 3은 일 실시예에서 구현될 수 있는 탭 이동(tap move)들의 세트를 예시하는 플롯(plot)이다. 이더넷 표준은, 예를 들어, 탭 이동들을 증분적 +1/0/-1 스텝(step)들로 제한하고, 정규화된 스텝 진폭(normalized step amplitude)은 0.0083과 0.050 사이에서 특정된다. 이러한 제한은 결과적으로 16dB 루프 이득 변동(loop gain variation)을 갖는 비-선형 제어 시스템을 발생시킨다. 도 1을 다시 참조하면, 전송 등화기(149)는 세 개의 탭들을 가질 수 있고, 이것이 의미하는 바는 탭들의 각각의 조정이 27개의 총자유도(total degrees of freedom)를 가질 수 있다는 것이다. 예시적 실시예들에서, 제어기(120)는 피크 전송 진폭(peak transmit amplitude)을 일정하게 유지시키려는 목표로, 가능한 탭 이동들의 수를 제한할 수 있다. 이러한 제한은 여러 가지 이유들로 유리할 수 있다. 특히, 최적의 시스템 성능이 탭 이동들의 이러한 서브세트 하에서 나타나는 아크(arc)를 따라 발견될 수 있다. 가능한 탭 설정의 수를 제한함으로써, 그리고 다른 탭 설정과의 불필요한 시행 착오를 피함으로써, 시스템은 최적의 탭 설정을 더 빠르게 찾아낼 수 있다. 제한된 탭 이동들은 또한 대부분의 전송기들의 능력과 매칭될 수 있다.

도 3에서 보여지는 예에서, 탭 이동들의 수는 6개의 자유도로 제한된다. 특히, 여섯 개의 일정한 진폭 탭 이동들 [dWpre, dWmain, dWpst]이 다음과 같은 코드들: [1, 1, 0], [-1, -1, 0], [-1, 0, 1], [1, 0, -1], [0, 1, 1], [0, -1, -1]로서 정의될 수 있고, 여기서 이동들은 증분/홀드/감분(increment/hold/decrement) (1/0/-1) 정의를 따른다. 코드들은 전송 FFE 강조 제어 평면(transmit FFE emphasis control plane) 상에서 세 개의 이동 축들을 나타낸다:

(a) Rpre=(Wmain+Wpst-Wpre)/(Wpre+Wmain+Wpst)

(b) Rpst=(Wmain+Wpre-Wpst)/(Wpre+Wmain+Wpst)

축들은 제어 평면 상에서의 위치에 따라 프리세스(precess)될 수 있고 벤드(bend)될 수 있다:

(a) 축-1은 Rpre에 정렬되고 직선임, Rpst=1일 때(Wpre=0)

(b) 축-3은 Rpst에 정렬되고 직선임, Rpre=1일 때(Wpst=0)

(c) 축은 국지적으로(locally) 많이 시프트(shift)하지 않고 자신들의 사분면과 함께 유지됨

(d) 축 에러들이 제어 내에 내재하는 피드백에 의해 보상됨

튜닝 프로세스 동안, 제어기(120)는 만약 FOM이 더 나빠지게 되면 마지막 이동으로부터 방향을 역전시킬 수 있거나, 혹은 마지막 이동이 그대로 있도록 하고 후속 이동들이 잘못된 이동을 정정(correct)하게 할 수 있다. Wpst=0 축 상에서의 트랩핑(trapping)을 피하기 위해 [-0.1,0.9,0]과 동일한 탭들 주변에서 적응(adaption)을 시작하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 현재의 [0,1,0]은 대부분의 경우들에 대해서 초기 설정으로서 잘 동작할 수 있다. 역으로, [-0.050,0.675,-0.275] 가까이에서의 초기 설정은, 낮은 그래디언트 영역들에 들어가는 것 및 불량한 수렴과 같은 악영향들을 초래할 수 있다.

따라서, 제어기(120)는 최적의 탭 설정들(예를 들어, 가장 높은 수신기 FOM을 갖는 설정)을 찾아내기 위해 일련의 일정한 진폭 탭 이동들을 사용할 수 있다. 제어기(120)는 로컬 그래디언트들(local gradients)로부터 이동 방향을 결정하기 위해 그래디언트 상승 방법을 사용할 수 있다. FOM(예컨대, SNR 샘플링)은 볼록 함수(convex function)인 것처럼 보일 수 있는데, 이것이 의미하는 바는 단지 단일의(즉, 글로벌(global)) 최대 FOM만이 존재하게 된다는 것이다. 제어기(120)에 의해 수행되는 프로세스는 전통적인 그래디언트 상승으로부터 벗어날 수 있는데, 그 이유는 증분적 스텝 이득(g)이 전송 탭 스텝에 의해 고정될 수 있고 조정될 수 없다는 점에서 그러하다. 제어기(120)는 세 개의 이동 축들을 따라 현재 지점(point)에서의 그래디언트들에 근거하여 현재 탭 위치 x_n(Rpre,Rpst)로부터 다음 탭 위치 x_n+1(Rpre,Rpst)까지 반복적으로 진행할 수 있다. 축들은 직교(orthogonal)일 필요는 없을 수 있지만, 우선적으로, Rpre & Rpst의 올바른 2-D 이동을 위해 모든 사분면들을 포괄(cover)해야 한다:

여기서 그래디언트는 아래와 같은 식으로서 표현될 수 있다:

그래디언트의 추정이 각각의 축을 따르는 디더들(이동들)에 의해 FOM으로부터 도출될 수 있다. 하지만, 속도 및 효율을 위해, 뿐만 아니라 PCIe의 동작 표준들과 같은 그러한 동작 표준들을 충족시키기 위해, FOM 평가의 수는 최소화될 수 있다. 이에 따라, 제어기(120)는 FOM 평가들을 줄이기(save) 위해 그래디언트 평가를 위한 탭 이동들을 최적의 위치를 향하는 탭 이동들과 결합할 수 있다. 제어기는 현재 이동 방향으로서 이전의 이동 방향을 사용할 수 있는데, 여기서 그래디언트는 각각의 이동 이후 업데이트되고, 오버슈트(overshoot)는 후속 이동들에서 정확하다. 피드백 루프는 그래디언트 추정들에서 에러들을 정정하기 위해 사용될 수 있다. 만약 그래디언트 추정이 올바르지 않다면, 후속 이동들은 에러를 정정할 수 있다. 제어기(120)는 비록 탭이 이전의 평가 이후 다른 축들을 따라 증분적으로 이동했을지라고, 이전의 그래디언트들이 여전히 대체적으로 유효할 것이라는 가정(presumption) 하에, 라운드-로빈 순서(round-robin order)로 각각의 축을 따라 이동함으로써 탭 이동들에 걸쳐 진행할 수 있다. 그래디언트들은 현재 FOM 값으로부터 이전의 FOM 값을 감산(subtracting)함으로써 평가될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 일 실시예에서 전송기 등화기를 튜닝시키는 프로세스(400)의 흐름도이다. 프로세스(400)(이것은 또한 "메인 루프(main loop)"로서 지칭됨)는 통신 채널(103)에 걸쳐 제 1 송수신기(101)와 제 2 송수신기(102) 간의 링크를 확립할 때 링크 훈련 프로세스 동안 전송 등화기(149)를 구성하기 위해 예를 들어, 튜닝 제어기(120)에 의해 수행될 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 초기화(402)시, 제어기(120)는 그래디언트를 결정할 수 있고(404), 그리고 이러한 그래디언트에 근거하여, 도 3을 참조하여 앞에서 설명된 바와 같이, 축을 따르는 이동으로서 다음 튜닝 설정을 결정할 수 있다(406). 만약 현재 설정이 이미 최대치에 있다면(408), 이러한 최대치는 식별되고 기록(note)될 수 있으며(414), 이동은 역전된다(416). 만약 그렇지 않다면, 제어기(120)는 앞에서 설명된 경로를 따라 다음 튜닝 설정(계수 업데이트)을 전송 등화기(149)에 전송할 수 있다(410). 등화기 탭들이 포화(saturate)되지 않은 경우(412), 제어기(120)는, 모니터(154)에 의해 측정된 후속 신호의 FOM에 근거하여 새로운 등화기 설정들로부터 기인하는 FOM을 측정할 수 있고(418), 그 다음에 이에 따라 추적 파라미터들(예컨대, 그래디언트)을 업데이트할 수 있다(420).

그 다음에, 제어기(120)는 훈련이 성공했는지 아니면 실패했는지를 결정하기 위해, 혹은 조정의 추가 반복에 들어가야 하는지 여부를 결정하기 위해, 하나 이상의 평가들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어기(120)는, 패턴에 의한 수렴의 성취(422)에 의해, 혹은 델타 FOM 임계치(delta FOM threshold)를 초과함에 의한 수렴의 성취(424)에 의해, 프로세스가 성공했는지 여부를 결정할 수 있고, 이러한 성취 양쪽 모두는 이하에서 더 상세히 설명된다. 대안적으로, 만약 제어기(120)가 최대 개수의 조정 반복들에 도달했다면(426), 훈련은 실패했다고 결정될 수 있고, 프로세스의 반복 혹은 후속 진단 또는 치료 액션(action)이 필요하게 된다. 만약 그렇지 않으면, 제어기(120)는 등화기 조정의 다음 반복을 준비할 수 있고(428), 그리고 프로세스(400)를 반복할 수 있다.

도 5 및 도 6은 도 4b의 결정(422)과 같은 패턴에 의한 수렴을 결정하기 위한 예시적 구현을 예시한다. 탭 이동들의 반복 패턴은 제어기(120)가 최적의 FOM 값의 영역에 있을 때 일어난다. 이러한 패턴은 검출될 수 있고, 그리고 이러한 패턴 내의 최상의 FOM 값에서 훈련 수렴이 선언(declare)될 수 있다. 그래디언트 평균화는, 시간 경과에 따라 패턴 수렴이 일어날 가능성을 더 크게 하는데 사용되는 경우, 최종 값 주변에서 시간 경과에 따라 FOM 추정 및 탭 이동 정확도를 증가시킨다. 패턴 수렴 방법은, 조정 없이, 모든 탭 이동 모드들(예컨대, 사전(pre) + 사후(post), 오로지-사전(pre-only), 역전(reverse) & 역전 없음(no reverse))에 대해 작동한다.

패턴 수렴은, 만약 FOM 샘플들에 잡음이 있거나 탭 스텝들이 작다면, 어려울 수 있다. 이에 따라, 이것은 델타 FOM 및 최대 반복 타이머와 같은 다른 수렴 기준과 병행하여 사용될 수 있다. 그래디언트 평균화 및 패턴 인식 시간이 작동할 수 있게 하는 것은, 링크 훈련의 전체 수렴 정확도 및 반복가능성을 향상시키고, 따라서 만약 패턴 인식이 어려움을 갖고 있다면 다른 방법들은 시간적으로 더 늦게 일어나도록 설정된다.

도 5는 도 1의 캐시(152)에 저장될 수 있는 예시적 퇴거 패턴 데이터 구조(exit pattern data structure)를 예시하는 테이블(table)이다. 예시적 실시예에서, 동작의 상이한 모드들에서 최적의 FOM 값 주변으로 일어날 수 있는 모든 가능한 탭 패턴들의 최소 공배수(Lowest Common Multiple, LCM)는 12일 수 있다. 따라서, 12의 이력(history)을 갖는 탭 이동을 캡처(capture)하기 위한 메모리 구조가 정의될 수 있고, 그리고 이러한 메모리 구조는 2x8x12 = 192 비트 위치들을 가질 수 있다. 최적의 FOM 값 주변의 임의의 반복 탭 이동 패턴은 이러한 구조에서 반복적일 수 있다. 사전-탭 및 사후-탭 위치 이력은 (시작 지점으로부터 각각에 대해 -128 내지 +127 델타 탭 이동들을 포괄하는) 두 개의 8-비트 오프셋 바이너리 필드(8-bit offset binary field)들로서 저장될 수 있고, 그리고 탭 위치 필드들은 메인 루프 반복 카운트 모듈로(main loop iteration count modulo) 12로부터 순차적으로 액세스된다. 메인 탭 값은 사전-값 및 사후-값에 알고리즘적으로 묶여있을 수 있고, 따라서 이동 패턴을 확립할 때 중복(redundant)되고, 그리고 추적될 필요가 없다.

패턴 인식은 불량한 그래디언트 영역들에서의 잘못된 퇴거를 방지하기 위해 링크 훈련 프로세스를 통해 어느 정도까지 활성화될 수 있다. 이러한 조건은 모든 퇴거 점검(exit check)들에 대해 설정될 수 있고, 그리고 "최소 반복 카운터(minimum iteration counter)"에 의해 설정될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 퇴거 패턴을 평가하는 프로세스(600)를 예시하는 흐름도이다. 퇴거 패턴 점검은 메인 루프(400) 반복마다 한 번 실행될 수 있으며, 여기서 퇴거 패턴 점검은 동작(422)에서 수행될 수 있다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 초기화(602)시, 제어기(120)는 현재 반복으로부터 퇴거 어드레스(exit address)를 획득할 수 있고(604), 그리고 이것을 퇴거 패턴에 대비하여 비교할 수 있다(606). 만약 매치가 결정된다면, 제어기(120)는 퇴거 카운트를 반복할 수 있고, 그 다음에 퇴거 패턴 내의 가장 높은 기록된 FOM에 대비하여 현재 FOM을 비교함으로써 퇴거 값을 점검할 수 있다(612). 만약 현재 FOM이 더 높다면, 가장 높은 기록된 FOM은 이에 따라 업데이트된다(614).

그 다음에, 제어기(120)는 퇴거 기준이 충족되는지 여부를 점검할 수 있는데, 퇴거 카운트가 최대 카운트를 초과했는지 여부 그리고 현재 등화기 설정들이 최대 기록된 FOM에 맞춰 정렬되는지 여부가 결정된다(616). 만약 그렇다면, 제어기(120)는 패턴 수렴을 확인(confirm)할 수 있고(618), 그리고 현재 등화기 설정들로 진행한다(620). 만약 그렇지 않다면, 프로세스(600)는 메인 루프(400)로 되돌아 갈 수 있다.

도 7 내지 도 11은 도 4b의 결정(424)과 같은 FOM에 의한 수렴을 결정하기 위한 예시적 구현예를 예시한다. 반복에 대한 FOM 그래디언트는, 초기 스텝 과도기(initial step transient)가 지나간 이후 제어기(120)가 최적의 FOM 값에 접근하고 그 주변에서 떠돔(wander)에 따라 제로(zero)에 가까이 정착(settle)할 수 있다. FOM 그래디언트는 탭 그래디언트보다 더 예측가능할 수 있는바, 이것은 최적치 가까이에서 평탄한 FOM 영역들에서 떠돈다. FOM 그래디언트가 제로에 가까운 범위 내에 있게 될 때, 링크 훈련 수렴이 선언될 수 있다.

FOM 값들을 필터링하는 것은 델타 FOM 측정으로부터 잡음을 감소시키는데 이로울 수 있다. 탭 이동들은 뱅뱅-제어(bang-bang control) 및 제어 양자화(control quantization)로 인해 정상 상태(steady state)에 있어도 FOM에서의 자연적인 변동들을 생성한다. 델타 FOM(혹은 기울기(slope)) 측정(미분(derivative))은 자연적으로 잡음에 민감할 수 있다. 싱글 폴(single pole) 무한 임펄스 응답(Infinite Impulse Response, IIR) 로우 패스 필터(low pass filter)들이 FOM 및 델타 FOM들을 평활화(smoothing)하는데 효과적이다. 본 명세서에서 설명되는 방법은, 조정 없이, 모든 탭 이동 모드들(예컨대, 사전 + 사후, 오로지-사전, 역전 & 역전 없음)에 대해 효과적일 수 있다. 만약 링크 훈련이 낮은 그래디언트 영역에서 시작한다면 조기 퇴거(early exit)를 방지하기 위해 최소 반복 카운트가 사용될 수 있다.

도 7은 델타 FOM 수렴(delta FOM convergence)을 결정하기 위해 제어기(120)에 의해 구현될 수 있는 로직(logic)(700)의 블록도이다. 보여지는 바와 같이, 로직은 두 개의 로우 패스 필터들, 미분기, 및 두 개의 임계치 검출기들의 체인(chain)으로서 구현될 수 있다. 필터링된 FOM(fFOM)이, 아래와 같은 순환 방정식(recursive equation)을 구현하는 로우 패스 필터를 사용하여 FOM 값으로부터 도출된다:

값 FOM_TC는, 필터 시상수(filter time constant)이고 형식 2^m으로 제약되며, 여기서 m은 나눗셈(division)을 시프트(shift)로 만들기 위한 정수이다. 나눗셈 항의 잘림(truncation)은 문제가 될 수 있는데, 왜냐하면 순환 설계는 각각의 반복에서 연속적인 과소추정(underestimation)으로 인해 시스템적 출력 오프셋(systematic output offset)을 생성할 것이기 때문이다. 만약 시프트 이후 LSB 바로 아래의 비트가 설정된다면 나눗셈 결과에 일(one)을 더함으로써 반올림(rounding)이 달성된다. 이러한 비트는 만약 설정된다면 나머지(remainder) > 0.5를 나타낸다.

도 8은 도 7의 로직(700)에서 구현될 수 있는 예시적 로우 패스 IIR 필터(800)의 블록도이다. 필터 구조는 출력 레지스터 주위에 일련의 조합 로직(combinatorial logic)으로서 구현될 수 있다. 필터 출력은, 비록 조합 로직에서 어떤 항들이 부호가 있을지라도, 필터 입력과 동일한 범위를 가질 수 있다.

도 9는 도 7의 로직(700)에서 구현될 수 있는 예시적 미분기(900)의 블록도이다. 미분기는 간단한 지연 및 감산 회로(delay and subtract circuit)에 의해 구현될 수 있다. 결과적인 그래디언트는, 비록 입력이 무부호일지라도, 부호를 갖는다. 출력 범위는 게이트 카운트 다운스트림(gate count downstream)을 감소시키기 위해 선택에 따라서는 제한될 수 있다. 제한기(limiter)는 슬루 레이트 한계(slew rate limit)를 FOM 과도치(FOM transient)에 더하는 것과 등가인 최대 그래디언트(델타 FOM)를 설정하지만, 그래디언트가 제로에 접근할 때 최적의 FOM 주위의 해당 영역에서 어떠한 영향도 미치지 못한다.

도 10은 도 7의 로직(700)에서 구현될 수 있는 예시적 델타 FOM 로우 패스 IIR 필터(1000)의 블록도이다. 그래디언트 값을 필터링하는 것은 그래디언트가 제로에 접근할 때 나눗셈(시프트)에 따라 양자화 문제들(quantization issue)과 마주칠 수 있다. 보여지는 바와 같이, 이러한 문제를 경감시키기 위해 필터 전에 이득(gain)이 부가될 수 있고, 그리고 필터 구조는 이러한 이득을 수용하기 위해 조정될 수 있다:

만약 이득이 FOM_TC로 설정된다면, 필터는 단순화될 수 있다:

도 11은 앞에서 설명된 단순화를 구현하는 예시적 델타 FOM 로우 패스 IIR 필터(1000)의 블록도이다. 반올림 함수(rounding function)는 현재 반대(opposite)인데, 왜냐하면 음의 부호(negative sign)때문인 바, 이것이 의미하는 바는 리마인더 비트(reminder bit)가 제로일 때 일(one)이 부가된다는 것이다. 수렴에 대한 델타 한계들은 또한, 일정한 값을 유지시키기 위해 FOM_TC에 의해 스케일링(scaling)될 수 있다.

도 12 내지 도 15는 FOM 평균화를 사용하여 링크 훈련을 행하기 위한 예시적인 구현예를 예시한다. 제어기(120)는, 수신기 SNR(이것은 또한 앞에서 FOM으로 지칭됨, 또는 FOM)을 반복적으로 추정함으로써 그리고 최적의 FOM 값을 향해 상향 그래디언트(upward gradient)를 따라 이동함으로써, 전송기 탭 설정들을 최적화할 수 있다. 측정 잡음은, 수신기 통계치의 유한 샘플링 시간, 수신기 제어 양자화, 및 다른 요인들로 인해, FOM 추정들에 내재되어 있다. 더 좋은 FOM 추정은, 더 좋은 그래디언트 추정들과 그리고 전송기 탭 설정들의 더 정확하고 반복가능한 수렴을 산출(yield)할 수 있다. 제어기(120)는 그래디언트를 측정하기 위해 전송기 탭 설정들을 연속적으로 디더링할 수 있고, 그리고 제어기(120)가 최적의 설정들에 가까이 있을 때, 알고리즘은 동일한 탭 설정 영역 주위에서 반복적으로 디더링을 행한다. 그래디언트 평균화는 최적의 값 주위에서 탭 위치 별로 FOM 측정들을 평균화함으로써 이러한 행태를 이용하는데, 여기서 최적의 값은 이러한 영역에서 시간 경과에 따른 FOM 추정들을 향상시키고 더 정확하고 예측가능한 수렴으로 유도한다. 평균화는 탭이 시작 값으로부터 최종 값까지 과도기에 있을 때 이점을 제공하지 않을 수 있다. 따라서, 평균화는 오로지 "최소 반복(minimum iteration)" 카운터가 만료된(예컨대, 50개의 반복들) 이후에만 활성화될 수 있다

도 12 및 도 13은 일 실시예에서 캐시(152)에 저장될 수 있는 데이터 구조들을 예시하는 테이블들이다. 도 12는 평균 FOM 데이터 구조(1200)를 예시한다. 제어기(120)는 최적의 값 주위에서 전송 탭 설정들의 작은 영역에 대한 평균 FOM 값을 저장할 수 있는데, 왜냐하면 모든 탭 설정들에 걸쳐 저장하는 것은 실용적이지 않을 수 있기 때문이다. 최적의 탭 값 주위에서 4개 사전-탭 설정들 및 4개의 사후-탭 설정들의 범위를 갖는 이동 저장(moving store)은 충분할 수 있다. 이러한 구현예는 2-차원 배열(2-dimension array)로서 정렬되는 12 x 4 x 4 =192 비트들의 메모리 구조에 의해 충족될 수 있다. 특정 탭 위치가 측정되었던 횟수(nhits)는 해당 위치에서 누적 이동 평균(CMA)을 계산하는데 사용된다. 최대 255개의 히트(hit)들(롤오버(rollover)는 없음)까지 저장하는 8-비트 무부호 정수는 충분하다. 이러한 히트들은 평균 FOM 구조와 동일한 방식으로 정렬되는 8 x 4 x 4 =128 비트들을 갖는 메모리 구조 내에 저장될 수 있다. 도 13은 일 실시예에서 이러한 메모리 구조(1300)를 예시한다.

도 14는 FOM의 누적 이동 평균(CMA)을 계산하기 위한 IIR 필터(1400)를 예시하는 블록도이다. n+1 샘플(히트)을 포함하는 최대 n+1 샘플(히트)까지의 CMA는 다음과 같이 표현될 수 있다:

여기서, x_n ₊₁은 n+1번째 원시 FOM 샘플(raw FOM sample)이다. 이러한 방정식은 IIR 필터로서 구현될 수 있는 간단한 순환 형태를 갖는다:

필터는 상태 머신 구현들을 위해서 나눗셈을 시프트로 변환하기 위해 근사화된다.

여기서,

도 15는 도 1에서의 캐시(152)에 저장될 수 있는 예시적 어드레스 유효 데이터 구조(address valid data structure)(1500)를 예시하는 테이블이다. 이러한 메모리 구조는, 모든 전송 탭 설정들의 더 큰 세트에 대하여 상대적으로, 슬라이딩 4x4 평균 및 히트 위치들(sliding 4x4 average and hit locations)을 추적하는 것을 제공할 수 있다. 모든 가능한 전송 탭 설정들의 완전한 세트는 먼저, 범위 -128 내지 +127 내의 시작 지점으로부터 누적적 사전 및 사후 탭 이동들을 나타내는 두 개의 8-비트 오프셋 바이너리 정수들로 감소될 수 있다. 시작 지점은 제약되지 않지만, 대게 이더넷 사전설정 혹은 초기화이다. 두 개의 변수들은 롤오버(roll over) 및 에일리어싱(aliasing)되어 더 넓은 탭 범위들을 맵핑(mapping)시킬 수 있는데 비록 이것이 비-순응적 물리적 시스템(non-compliant physical system)을 나타내게 되어도 그러하다. 메인 탭을 추적하는 것은 중복(redundant)될 수 있는데, 왜냐하면 제어기(120)는 언제나 전송 피크 출력(transmit peak output)을 일정하게 유지할 수 있기 때문이다(이것은 메인 탭을 사전-탭 및 사후-탭 값들에 고유하게 묶음).

어드레스 결정(address resolution)의 간단한 형태는 상태 머신 구현을 위해 사용될 수 있다. 두 개의 사전 및 사후 전송 탭 위치기들(two pre and post transmit tap locators)(preLoc & pstLoc)은 두 개의 캐시 어드레스들을 생성하기 위해 모듈로 캐시 사이즈(modulo cache size)로 에일리어싱된다.

캐시 어드레스들은, 만약 캐시사이즈(cacheSize)가 4라면, preLoc & pstLoc의 하위 두 개의 비트들이다.

사전-어드레스들 및 사후-어드레스들은, 탭 영역 캐시사이즈 x 캐시사이즈(혹은 전형적인 구현예에서는 4 x 4)에서 에일리어싱하지 않을 것이다. 이러한 영역을 넘는 에일리어싱은, 사전-어드레스 & 사후-어드레스 계산에서 사용되지 않은 사전-위치기들 및 사후-위치기들의 상위 비트들을 저장하는, 어드레스 유효 데이터 구조에 의해 점검된다. 만약 사전-위치 및 사후-위치의 상위 비트들이 (사전-어드레스 & 사후-어드레스에 의해 선택된) 특정 위치에서의 어드레스 유효 저장된 값들과 매칭된다면, 위치는 현재 탭 설정에 대한 유효 평균 FOM 및 히트 데이터(hit data)를 홀드(hold)하고, 그리고 만약 그렇지 않다면, 어드레스는 재초기화되며 현재 탭 위치에서의 장래의 사용을 위해 유효하게 된다. 이러한 재초기화 프로세스는 더 큰 글로벌 탭 공간(global tap space)에 걸쳐 캐시를 자동적으로 이동시키는데, 이것은 탭들이 이동을 멈추는 곳에 가까이 정착하고 평균이 자동적으로 누적되기 시작할 때까지 행해진다.

어드레스 유효 데이터 구조는 다른 데이터 구조들과 동일한 방식으로 정렬된 (6+6) x 4 x 4=192 비트들을 갖는다. 캐시(152)가 정확도를 향상시키기 위해 사용될 수 있는 두 개의 장소들이 메인 루프(400) 내에 존재한다(원시 FOM 측정들을 평균화하는 것 및 그래디언트 추정을 향상시키는 것).

평균 FOM 데이터 구조(1200)를 유지하도록 구성된, 뿐만 아니라 앞에서 설명된 다른 데이터 구조들을 유지하도록 구성된 캐시(152)는 FOM 평균 캐시로서 동작할 수 있다. 이러한 실시예에서, FOM 평균 캐스트(FOM average cast)는 모든 FOM 측정이 메인 루프(400)에 의해 행해진 직후에 사용될 수 있고 관리될 수 있다. FOM 측정(원시FOM)은 새로운 FOM을 생성하기 위해 이전의 측정들(이들이 이용가능한 경우임)에 의해 평균화될 수 있고, 그 다음에 캐시는 새로운 측정으로 업데이트될 수 있다. 만약 어떠한 이전의 측정들도 이용가능하지 않다면, FOM은 원시 FOM과 동일하다. 캐시 위치 관리는 또한 이러한 프로세스의 일부로서 포함될 수 있다.

FOM 평균 캐시는, "최소 반복" 타이머가 만료된 이후 수렴의 최종 스테이지들 동안 더 정확한 이동들을 획득하기 위해 그래디언트 추정 프로세스에 의해 사용될 수 있다. 현재 축을 따르는 좌측 및 우측 이동들은 유효 캐시 값들이 존재하는지 여부를 결정하기 위해 독립적으로 점검될 수 있다. 만약 평균화된 캐시 값이 사용 기준을 충족시킨다면, 이것은 정상적인(normal) "마지막 그래디언트(last gradient)" 값 대신 사용된다. 그 다음에, 메인 루프(400)는 정상적으로 계속될 수 있다.

평균화된 FOM 값들을 그래디언트 추정을 위해 사용할 때, 만약 통계적으로 낮은-FOM 값이 FOM 평균 캐시에 들어간다면, 제어기(120)는 거의 언제나 알고리즘이 지시하는 바에 따라 그 위치로부터 떨어져 더 좋은 FOM을 향해 축을 따라 이동할 수 있다. 이것이 의미하는 바는 통계적으로 낮은 위치는 좀처럼 선택되지 않거나 업데이트되지 않고 따라서 불량한 통계치 잔류(poor statistics remain)는 시간 경과에 따라 수정되지 않는다는 것이다. 합당한 수의 히트들(예를 들어, 4개 혹은 8개)이 누적될 때까지 캐시가 사용되는 것을 방지하기 위해 별개의 카운터가 부가될 수 있다.

도 16은 추가 실시예에서 수신기(151)의 블록도이고, 이것은 도 1을 참조하여 앞에서 설명된 수신기(150) 대신에 구현될 수 있다. 수신기(151)는 앞에서 설명된 바와 같이, 제어기(120)(미도시), 모니터(154), 및 캐시(152)를 포함할 수 있고, 그리고 또한 수신기 등화기 튜닝 제어기(157) 및 수신 회로(156)를 포함할 수 있으며, 여기서 수신 회로(156)는 수신 버퍼, 자동 이득 제어(Automatic Gain Control, AGC) 회로, 연속 시간 선형 등화기(Continuous Time Linear Equalizer, CTLE) 필터, 결정 피드백 등화기(Decision Feedback Equalizer, DFE), 그리고 적응 엔진(adaptation engine)을 포함한다.

제어기(120)를 통해 앞에서 설명된 바와 같이 전송 등화기에 대한 조정을 결정하는 것에 추가하여(혹은 그 대안으로서), 수신기 등화기 튜닝 제어기(157)는 회로에 수신된 신호의 수신기 아이 개방의 검출을 최적화하기 위해 로컬 수신기 회로(156)에 대한 조정을 결정할 수 있다. 이렇게 하기 위해, 제어기(157)는, 수신기 회로(156)의 컴포넌트들 중 하나 이상의 컴포넌트의 동작 설정을 수신할 수 있고, 그 다음에, 선택된 컴포넌트들의 제어 설정들에 적응되는, 도 1 내지 도 15를 참조하여 앞에서 설명된 동작들 중 하나 이상의 동작을 수행할 수 있다. 제어기(157)는 또한, 수신된 신호의 최적의 검출을 유지하기 위해 시간 경과에 따라 수신기 회로(156), DFE 등화기 필터 탭들 및 CTLE 높은 주파수 이득에 대한 조정들을 행할 수 있다. 도 3의 플롯은 더 많은 자유도를 가능하게 위해 더 많은 축들을 갖도록 확장될 수 있는데, 왜냐하면 DFE 등화기는 실제에 있어서 조정하기 위한 15개 혹은 더 많은 등화기 필터 탭들을 가질 수 있기 때문이다. 도 12, 도 13 및 도 15에서의 데이터 구조들은 더 높은 수의 DFE 등화기 필터 탭들을 지원하기 위해 차원(dimension)들에서 유사하게 증가하게 된다.

예시적 실시예들이 특정적으로 보여지고 설명되고 있지만, 형태 및 세부사항들에 있어서 다양한 변경들이, 첨부되는 청구항들에 의해 포함되는 실시예들의 범위로부터 벗어남이 없이 그 안에서 행해질 수 있음이 본 발명의 기술분야에서 숙련된 자들에 의해 이해될 것이다.

Claims

회로로서, 상기 회로는,
수신기와;
모니터(monitor)와;
제어기와; 그리고
인터페이스(interface)를 포함하고,
상기 수신기는 전송기로부터 신호를 수신하도록 되어 있고,
상기 모니터는,
상기 신호의 속성들(properties)을 측정하는 것과; 그리고
상기 신호에 대한 성능 지수(Figure Of Merit, FOM)를 발생시키는 것을
수행하도록 되어 있고, 여기서 상기 FOM은 신호-대-잡음(signal-to-noise)의 측정치를 표시하며,
상기 제어기는,
상기 FOM을 이전의 FOM들 및 대응하는 이전의 전송기 탭 값(transmitter tap value)들의 기록(record)에 대비하여 비교하는 것과, 여기서 상기 전송기 탭 값은 상기 신호의 전송 동안 상기 전송기의 전송기 등화기(transmitter equalizer)의 설정(setting)들을 표시하며;
상기 FOM과 상기 이전의 FOM들 중 복수의 이전의 FOM들 간의 차이(differential)를 결정하는 것과; 그리고
상기 차이가 양성(positive)임에 응답하여, 잠재적 탭 값들의 서브세트(subset)로부터 후속 탭 값을 선택하는 것을
수행하도록 되어 있고,
상기 인터페이스는, 상기 전송기 등화기의 조정(adjustment)을 위해 상기 전송기에 상기 후속 탭 값을 전송하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 또한, 상기 신호의 이전의 조정 및 측정에 근거하여 상기 기록을 발생시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서,
잠재적 탭 값들의 상기 서브세트의 잠재적 탭 값들 각각은 상기 잠재적 탭 값들에 걸쳐 실질적으로 동일한 전송 신호 진폭(transmit signal amplitude)을 제공하는 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서,
잠재적 탭 값들의 상기 서브세트는, 상기 탭 값과 관련된 신호 진폭보다 실질적으로 더 낮거나 더 높은 신호 진폭과 관련된 탭 값들을 배제하는 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 또한, 상기 복수의 이전의 FOM들로부터 평균 FOM을 계산하도록 되어 있고, 상기 차이는 상기 평균 FOM과 비교한 것인 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 또한, 상기 탭 값이 최종 탭 값인지 여부를 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 회로.
제6항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 차이가 임계치(threshold) 아래에 있다는 것에 응답하여, 상기 최종 탭 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 회로.
제6항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 FOM과 상기 이전의 FOM들 중 복수의 이전의 FOM들이 임계 범위(threshold range) 내에 있음을 검출함에 응답하여, 상기 최종 탭 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 회로.
제6항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 탭 값과 상기 이전의 탭 값들 간의 매치(match)에 근거하여, 상기 최종 탭 값을 결정하고,
상기 매치는 탭 값들 간의 반복(repetition)을 표시하는 것을 특징으로 하는 회로.
제6항에 있어서,
상기 제어기는, 타이머(timer)가 임계 값을 초과함에 응답하여, 상기 최종 탭 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 회로.
제6항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 FOM이 신호 품질 임계치보다 큼을 검출함에 응답하여, 상기 최종 탭 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 또한, 상기 FOM이 상기 이전의 FOM들과 비교하여 신호-대-잡음에서의 감소를 표시함에 근거하여, 불리한 이동(adverse move)을 검출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 회로.
제12항에 있어서,
상기 제어기는 또한, 신호-대-잡음에서의 상기 감소를 역전(reverse)시키기 위해 상기 후속 탭 값을 선택하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 또한, 상기 FOM이 상기 이전의 FOM들과 비교하여 신호-대-잡음에서의 증가 혹은 감소를 표시함에 근거하여, 수신기 등화기 탭 계수(receiver equalizer tap coefficient)들, 선형 등화기 응답(linear equalizer response), 및 전압 이득(voltage gain)을 조정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 회로.
방법으로서, 상기 방법은,
전송기로부터 신호를 수신하는 단계와;
상기 신호의 속성들을 측정하고 상기 신호에 대한 성능 지수(FOM)를 발생시키는 단계와, 여기서 상기 FOM은 신호-대-잡음의 측정치를 표시하며;
상기 FOM을 이전의 FOM들 및 대응하는 이전의 전송기 탭 값들의 기록에 대비하여 비교하는 단계와, 여기서 상기 전송기 탭 값은 상기 신호의 전송 동안 상기 전송기의 전송기 등화기의 설정들을 표시하며;
상기 FOM과 상기 이전의 FOM들 중 복수의 이전의 FOM들 간의 차이를 결정하는 단계와;
상기 차이가 양성임에 응답하여, 잠재적 탭 값들의 서브세트로부터 후속 탭 값을 선택하는 단계와; 그리고
상기 전송기 등화기의 조정을 위해 상기 전송기에 상기 후속 탭 값을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 방법은 또한, 상기 신호의 이전의 조정 및 측정에 근거하여 상기 기록을 발생시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서,
잠재적 탭 값들의 상기 서브세트의 잠재적 탭 값들 각각은 상기 잠재적 탭 값들에 걸쳐 실질적으로 동일한 전송 신호 진폭을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서,
잠재적 탭 값들의 상기 서브세트는, 상기 탭 값과 관련된 신호 진폭보다 실질적으로 더 낮거나 더 높은 신호 진폭과 관련된 탭 값들을 배제하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 방법은 또한, 상기 복수의 이전의 FOM들로부터 평균 FOM을 계산하는 것을 포함하고, 상기 차이는 상기 평균 FOM과 비교한 것인 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 방법은 또한, 상기 탭 값이 최종 탭 값인지 여부를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제20항에 있어서,
상기 방법은 또한, 상기 차이가 임계치 아래에 있다는 것에 응답하여, 상기 최종 탭 값을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.