KR102589752B1 - 트레이닝 데이터 패턴을 이용하여 적응적으로 pam-n 수신기의 등화기 시스템을 트레이닝하는 등화기 시스템 트레이닝 방법 - Google Patents

트레이닝 데이터 패턴을 이용하여 적응적으로 pam-n 수신기의 등화기 시스템을 트레이닝하는 등화기 시스템 트레이닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트레이닝 데이터 패턴을 이용하여 적응적으로 PAM-N 수신기의 등화기 시스템을 트레이닝하는 등화기 시스템 트레이닝 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법은 수신된 신호를 등화하는 선형 등화기, 상기 선형 등화기의 출력 신호를 등화하는 판정 궤환 등화기를 포함하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법에 있어서, (a) 순차적으로 배열된 제1 데이터 "00…00", 데이터 "11…11" 및 제2 데이터 "00…00"을 포함하는 제1 트레이닝 패턴; 및 상기 제2 데이터 "00…00" 다음에 연속되는 제1 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"를 포함하는 제2 트레이닝 패턴을 수신 및 등화하는 단계; (b) 상기 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 데이터 레벨 상한(DLVNH)의 대소에 따라 데이터 레벨 상한 및 하한(DLVNH, DLVNL)을 증감하여 갱신된 데이터 레벨 상한 및 하한(UDLVNH, UDLVNL)을 각각 생성하는 단계; (c) 상기 제2 데이터 "00…00"에서 상기 제1 데이터 "11…11"로 천이할 때 상기 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)의 대소에 따라 상기 선형 등화기의 고주파 증폭 게인을 증감하는 단계; 및 (d) 상기 제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 상기 선형 등화기의 저주파 증폭 게인을 증감하는 단계를 포함한다(단, K는 2 이상의 자연수).

Description

트레이닝 데이터 패턴을 이용하여 적응적으로 PAM-N 수신기의 등화기 시스템을 트레이닝하는 등화기 시스템 트레이닝 방법{METHOD OF ADAPTIVELY TRAINING EQUALIZER SYSTEM OF PAM-N RECEIVER USING TRAINING DATA PATTERNS}
본 발명은 PAM-N 수신기의 등화기 시스템을 트레이닝하는 방법에 관한 것으로, 특히 트레이닝 데이터 패턴을 이용하여 적응적으로 PAM-N 수신기의 등화기 시스템을 트레이닝하는 등화기 시스템 트레이닝 방법에 관한 것이다.
고속으로 디지털 신호를 전송하기 위하여 다양한 방식이 이용되고 있다. 종래에는 바이너리 데이터를 전송하였지만, 고속으로 디지털 데이터를 전송하기 위하여 멀티레벨 PAM(pulse amplitude modulation)이 제안되었다.
도 1a 및 도 1b 내지 도 1d는 각각 바이너리 PAM(PAM-2) 및 멀티레벨 PAM(PAM-4, PAM-8, PAM-N) 신호를 예시한 도면이다.
도 1a는 '0'과 '1'의 값을 가지는 바이너리 데이터를 도시한다. 즉, 도 1a에는 two-level PAM(PAM-2) 신호가 도시되어 있다. PAM-2는 노이즈에는 강하지만, 데이터 전송 속도(data rate)를 높이는데 한계가 있다.
PAM-2의 한계를 극복하기 위하여 PAM-4, PAM-8, PAM-N 등이 제안되었다.
도 1b에 도시된 바와 같이, PAM-4는 '00', '01', '10', '11'의 데이터를 4개의 데이터 레벨을 가지는 신호로 변조한다. 즉, PAM-4에서 1개의 펄스는 2 비트의 데이터를 포함한다.
마찬가지로, 도 1c에 도시된 바와 같이, PAM-8은 '000', '001', '010', '011', '100', '101', '110', '111'의 데이터를 8개의 데이터 레벨을 가지는 신호로 변조한다. 즉, PAM-8에서 1개의 펄스는 3 비트의 데이터를 포함한다.
마찬가지로, 도 1d에 도시된 바와 같이, PAM-N은 '00…00', '00…01', …, '11…11'의 데이터를 N개의 데이터 레벨을 가지는 신호로 변조한다. 여기서, N은 자연수이며, 통상적으로, N=2n인 자연수이다. N=2n이면, 1개의 펄스가 n 비트의 데이터를 포함한다. 다만, N=2n인 자연수로 한정되는 것은 아니다.
PAM-4, PAM-8 및 PAM-N은 PAM-2에 비해 각각 2배, 3배 및 n배(N=2n인 경우)의 속도로 데이터를 전송할 수 있다. 그러나, PAM-4, PAM-8 및 PAM-N은 PAM-2에 비해 감쇠 및 노이즈에 취약하다. 따라서, 수신한 신호를 등화해주는 등화기가 필요하다.
도 2는 종래 기술에 따른 PAM-N 수신기의 등화기 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 PAM-N 수신기의 등화기 시스템(100)은 연속 시간 선형 등화기(Continuous-Time Linear Equalizer: CTLE)(110) 및 판정 궤환 등화기(Decision Feedback Equalizer: DFE)(120)를 포함한다.
CTLE(110)는 수신된 신호를 등화한다.
도 3은 도 2의 CTLE(110)를 상세히 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, CTLE(110)는 기본적으로 차동 증폭 회로이며, 트랜지스터의 소스에 병렬로 연결된 커패시터(Cs)와 저항(Rs)을 포함한다.
커패시터(Cs)의 커패시턴스에 따라 고주파 성분의 증폭 게인(고주파 증폭 게인)이 정해지며, 저항(Rs)의 저항값에 따라 저주파 성분의 증폭 게인(저주파 증폭 게인)이 정해진다.
커패시터(Cs)의 커패시턴스와 저항(Rs)의 저항값은 수신된 신호의 감쇠 정도에 따라 조절될 수 있다.
도 4는 Cs와 Rs에 따른 신호(CTLEOUT)의 파형을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 예시된 송신된 데이터 "00", "00", "11", "11", "11", "11", "00", "00"를 수신한 후 등화하지 않으면(Cs=0) 고주파 성분의 감쇠로 인하여 도 4의 (i)과 유사한 파형을 가지는 신호(CTLEOUT)가 얻어진다.
도 4의 (ii)는 도 4의 (i)에 비해 Cs만을 증가시킨 경우(Normal Cs)의 파형이다. Cs의 증가에 따라, 신호(CTLEOUT)의 고주파 성분이 증가한다.
도 4의 (iii)는 도 4의 (ii)에 비해 Cs를 더 증가(Large Cs)시킨 경우의 파형이다. Cs의 증가에 따라, 신호(CTLEOUT)의 고주파 성분은 더 증가한다.
도 4의 (iv)는 도 4의 (iii)에 비해 Rs를 증가(Large Rs)시킨 경우의 파형이다. Rs의 증가에 따라, 신호(CTLEOUT)의 저주파 성분은 감소한다. 비교를 위해, 도 4의 (iii)의 파형을 점선으로 표시하였다.
도 4의 (v)는 도 4의 (iii)에 비해 Rs를 감소(Small Rs)시킨 경우의 파형이다. Rs의 감소에 따라, 신호(CTLEOUT)의 저주파 성분은 더 증가한다. 비교를 위해, 도 4의 (iii)의 파형을 점선으로 표시하였다.
여기서, 도 4의 (ii)는 과소 등화에 해당되며, 도 4의 (iii), (iv) 및 (v)는 과대 등화에 해당된다. 또한, Cs의 크기가 증가할수록 고주파 성분은 증가하며, Rs의 크기가 증가할수록 저주파 성분은 감소한다.
이와 같이, CTLE(110)의 커패시터(Cs)의 커패시턴스와 저항(Rs)의 저항값을 조절함으로써 고주파 증폭 게인과 저주파 증폭 게인을 각각 조절할 수 있으며, 고주파 증폭 게인과 저주파 증폭 게인을 각각 조절함으로써, 수신된 신호를 적절히 등화할 수 있다.
DFE(120)는 CTLE(110)가 출력하는 신호(CTLEOUT)를 등화한다. 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 파형의 왜곡을 도시한 개략도이다. 도 5을 참조하면, 길이가 Tb인 펄스를 로시 채널(LOSSY CHANNEL. 예를 들면, 신호 전송 케이블 등)을 통해 전송하면, 수신단에서는 왜곡된 신호(xn)가 수신된다. 예를 들어, 수신된 신호(xn)는, 로시 채널의 로우-패스 필터 특성으로 인하여, t=-Tb에서부터 서서히 상승하여 t=0에서 C0(메인 커서: Main Cursor)에 도달한다. 신호(xn)는 t=0부터 서서히 하강하여 t=Tb에서 C1(포스트 커서: Post Cursor)에 도달하고, t=2Tb에서 C2(포스트 커서)에 도달한다. 즉, 신호(xn)는 t=2Tb가 되어도 0에 도달하지 못한다.
이러한 현상을 ISI(Inter-Symbol Interference)라 하며, ISI는 이전의 데이터 비트(data bit)가 현재의 데이터 비트에 영향을 주는 결과를 초래한다.
ISI를 해결하기 위하여 판정 궤환 등화기가 제안되었다.
도 6a는 종래 기술에 따른 1-탭 판정 궤환 등화기(1-tap DFE)를 도시한 블록도이다.
도 6a를 참조하면, 1-탭 판정 궤환 등화기는 가산기(10), 슬라이서(20), 플립플롭(FF)(30) 및 곱셈기(40)를 포함한다.
도 5와 같이 로시 채널을 통해 수신된 신호(xn)는 슬라이서(20)에 의해 레벨이 판정된다. 레벨이 판정된 신호는 FF(30)에 의해 지연된 후 곱셈기(40)를 거쳐 네거티브 피드백(negative feedback)된다. 이 때 네거티브 피드백되는 신호(dF)는 신호(xn)의 포스트 커서를 제거한다.
이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 신호(dF)의 초기값을 0이라 가정하면, 신호(xn)는 신호(dn)이다. 슬라이서(20)는 신호(dn)의 진폭 노이즈를 제거하여 신호(dsn)를 출력한다. 여기서, 신호(dn)는 로시 채널로 인하여 실질적으로 아날로그 신호이지만, 신호(dsn)는 디지털 신호이다. 즉, 신호(dsn)는 "0" 또는 "1"이다. 또한, 신호(dsn)는 신호(dn)의 부호를 의미한다고 할 수 있으므로, dsn=sgn(dn)이다. 즉, 신호(dsn)는 부호(dsn)라 호칭될 수 있으며, "+1" 또는 "-1"의 값을 갖는다고 할 수 있다. 이하에서는, dsn=+1 or dsn=-1이라 가정한다.
신호(dsn)는 FF(30)에 의해 한 주기(period)만큼 지연된다. 즉, FF(30)은 신호(dsn)의 한 주기 전의 신호인 신호(dsn-1)를 출력한다. 곱셈기(40)는 신호(dsn-1)에 탭 계수(C1)만큼 곱해서 얻어진 신호(dF)를 출력한다. 신호(dF)는 네거티브 피드백되어 신호(xn)의 포스트 커서를 제거한다.
1-탭 판정 궤환 등화기에서, 최적의 성능을 얻기 위해서는 가산기(10)의 출력이 제일 큰 값을 가지는 지점에서 클럭의 샘플링 에지(sampling edge)가 발생하여야 하며, 실제 채널 응답에 따라 탭 계수(C1)가 결정되어야 한다.
도 6b는 포스트 커서가 부분적으로 제거된 신호(dn)를 도시한 도면이다. 도 6b를 참고하면, t=Tb의 포스트 커서가 제거(즉, dn=xn-C1×dsn-1)되었지만, t=2Tb의 포스트 커서는 제거되지 않는다.
t=2Tb의 포스트 커서를 제거하기 위하여 2-탭 판정 궤환 등화기가 제안되었다.
도 7a는 종래 기술에 따른 2-탭 판정 궤환 등화기를 도시한 블록도이다.
도 7a를 참조하면, 2-탭 판정 궤환 등화기는 가산기(10), 슬라이서(20), 플립플롭(FF)(30a, 30b) 및 곱셈기(40a, 40b)를 포함한다. 도 6a에 도시된 1-탭 판정 궤환 등화기와 비교하면, 2-탭 판정 궤환 등화기는 FF(30b)와 곱셈기(40b)를 더 포함한다.
도 7a의 2-탭 판정 궤환 등화기의 동작은 도 6a의 1-탭 판정 궤환 등화기의 그것과 실질적으로 동일하다. 구체적으로는, t=0, Tb, 2Tb 등 Tb의 배수의 시간에서 클럭의 라이징 에지가 발생하고, FF의 딜레이와 피드백 루프의 딜레이의 합을 대략 Tb/2라 가정하면, t=Tb/2에서 t=3Tb/2까지는 dsn-1=1이고, t=3Tb/2에서 t=5Tb/2까지는 dsn-2=1이다. 따라서, t=Tb/2와 t=3Tb/2 사이에서는 xn-C1×dsn-1이고, t=3Tb/2와 t=5Tb/2 사이에서는 xn-C2×dsn-2이다. 결과적으로, 도 7b에 도시된 t=Tb의 포스트 커서와 t=2Tb의 포스트 커서가 제거된 신호(dn)를 얻을 수 있다.
DFE(120)는 3개 이상의 탭을 포함할 수 있으며, 3개 이상의 탭을 포함하는 DFE(120)도 앞서 설명한 것과 동일하게 동작한다.
이와 같이, 포스트 커서가 제거되는 정도는 DFE(120)의 탭 계수에 의해 결정된다. 즉, 탭 계수를 적절히 선택하면 수신된 신호의 포스트 커서가 제거된 정확한 신호를 얻을 수 있다.
종래 기술에 따른 PAM-4 수신기의 등화기 시스템은 CTLE의 고주파 증폭 게인 및 저주파 증폭 게인과 DFE의 탭 계수를 수신된 신호의 상태, 전송 선로의 특성 등에 따라 적응적으로 결정할 수 없어서 수신된 신호에 따라 적절한 등화가 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
한국 특허 공개 제10-2020-0075343호
논문 "A 0.18-/spl mu/m CMOS 3.5-gb/s continuous-time adaptive cable equalizer using enhanced low-frequency gain control method", Jong-Sang Choi, et al., IEEE Journal of Solid-State Circuits, Volume 39, Issue 3, March 2004)
본 발명은 트레이닝 데이터 패턴을 이용하여 적응적으로 PAM-N 수신기의 등화기 시스템을 트레이닝하는 등화기 시스템 트레이닝 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법은 수신된 신호를 등화하는 선형 등화기, 상기 선형 등화기의 출력 신호를 등화하는 판정 궤환 등화기를 포함하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법에 있어서, (a) 순차적으로 배열된 제1 데이터 "00…00", 데이터 "11…11" 및 제2 데이터 "00…00"을 포함하는 제1 트레이닝 패턴; 및 상기 제2 데이터 "00…00" 다음에 연속되는 제1 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"를 포함하는 제2 트레이닝 패턴을 수신 및 등화하는 단계; (b) 상기 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 데이터 레벨 상한(DLVNH)의 대소에 따라 데이터 레벨 상한 및 하한(DLVNH, DLVNL)을 증감하여 갱신된 데이터 레벨 상한 및 하한(UDLVNH, UDLVNL)을 각각 생성하는 단계; (c) 상기 제2 데이터 "00…00"에서 상기 제1 데이터 "11…11"로 천이할 때 상기 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)의 대소에 따라 상기 선형 등화기의 고주파 증폭 게인을 증감하는 단계; 및 (d) 상기 제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 상기 선형 등화기의 저주파 증폭 게인을 증감하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다(단, K는 2 이상의 자연수).
상기 (b) 단계는 (b-1) 상기 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 데이터 레벨 상한(DLVNH)보다 크면, 상기 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 증가시켜 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 생성하는 단계; (b-2) 상기 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 데이터 레벨 상한(DLVNH)보다 작으면, 상기 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 감소시켜 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 생성하는 단계; 및 (b-3) 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)으로부터 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는 (c-1) 상기 제1 트레이닝 패턴의 상기 제2 데이터 "00…00"에서 상기 제2 트레이닝 패턴의 상기 제1 데이터 "11…11"로 천이했을 때 상기 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)보다 크면 상기 고주파 증폭 게인을 감소시키는 단계; 및 (c-2) 상기 제1 트레이닝 패턴의 상기 제2 데이터 "00…00"에서 상기 제2 트레이닝 패턴의 상기 제1 데이터 "11…11"로 천이했을 때 상기 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)보다 작으면 상기 고주파 증폭 게인을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (d) 단계는 (d-1) 상기 제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 크면 상기 저주파 증폭 게인을 감소시키는 단계; 및 (d-2) 상기 제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 작으면 상기 저주파 증폭 게인을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 등화기 시스템 트레이닝 방법은 (e) 상기 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11" 중 선택된 하나 이상의 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 상기 판정 궤환 등화기의 탭 계수를 증감하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 판정 궤환 등화기는 2-탭 판정 궤환 등화기를 포함하며, 상기 하나 이상의 데이터 "11…11"은 제L 데이터 "11…11"을 포함하며, 상기 (e) 단계는 (e-1) 제L 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 상기 2-탭 판정 궤환 등화기의 계수(C1) 및 계수(C2)를 각각 증감하는 단계를 포함할 수 있다(단, L은 1≤L≤K를 만족하는 임의의 자연수).
상기 하나 이상의 데이터 "11…11"은 제M 데이터 "11…11"을 더 포함하며, 상기 (e) 단계는 (e-2) 상기 제M 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 상기 2-탭 판정 궤환 등화기의 상기 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)를 각각 증감하는 단계를 더 포함할 수 있다(단, M은 1≤M≤K를 만족하는 임의의 자연수이며, L≠M).
본 발명에 따른 등화기 시스템 트레이닝 방법은 (f) 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH) 및 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)으로부터 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 계산하는 단계; 및 (g) 상기 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)로부터 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (f) 단계는 (f-1) 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 평균값으로부터 상기 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 계산하는 단계; 및 (f-2) 상기 제N 초기 데이터 레벨(DLN)을 (N-1)개의 등간격으로 분할하여 상기 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제(N-1) 초기 데이터 레벨(IDL(N-1))을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (g) 단계는 상기 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)로부터 식
Figure 112022014942165-pat00001
에 따라 상기 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 상기 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))을 계산하는 단계를 포함할 수 있다(단, j는 1≤j≤(N-1)를 만족하는 자연수).
본 발명에 따른 등화기 시스템 트레이닝 방법에는 다음과 같은 장점이 있다.
(1) 본 발명에 따른 등화기 시스템 트레이닝 방법은 트레이닝 데이터 패턴을 이용하여 실제 통신에 이용되기 전에 등화기 시스템을 튜닝하는 것이 가능하므로 정확한 데이터 수신이 가능하다는 장점이 있다.
(2) 본 발명에 따른 등화기 시스템 트레이닝 방법은 등화기 시스템의 연속 시간 선형 등화기, 판정 궤환 등화기 및 샘플러까지 튜닝할 수 있으므로 등화기 시스템을 최적화할 수 있으며, 장거리, 고속의 통신을 가능하게 한다는 장점이 있다.
도 1a 내지 도 1d는 각각 바이너리 PAM(PAM-2) 및 멀티레벨 PAM(PAM-4, PAM-8, PAM-N) 신호를 예시한 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 PAM-N 수신기의 등화기 시스템을 도시한 블록도.
도 3은 도 2의 CTLE를 상세히 도시한 회로도.
도 4는 Cs와 Rs에 따른 신호(CTLEOUT)의 파형을 도시한 도면.
도 5는 종래 기술에 따른 PAM-N 수신기에서 발생하는 신호의 왜곡을 도시한 파형도.
도 6a는 종래 기술에 따른 1-탭 판정 궤환 등화기(1-tap DFE)를 도시한 블록도이며, 도 6b는 포스트 커서가 부분적으로 제거된 신호(dn)를 도시한 파형도.
도 7a는 종래 기술에 따른 2-탭 판정 궤환 등화기(2-tap DFE)를 도시한 블록도이며, 도 7b는 포스트 커서가 부분적으로 제거된 신호(dn)를 도시한 파형도.
도 8은 본 발명에 따른 PAM-N 수신기의 등화기 시스템을 도시한 블록도.
도 9a 및 도 9b는 도 8에 도시된 제어부를 상세히 도시한 블록도.
도 10은 수신된 PAM-N 신호의 데이터 및 레벨 문턱 전압을 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 등화기 시스템의 데이터 레벨 상한과 데이터 레벨 하한을 도시한 파형도.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 등화기 시스템의 샘플러를 도시한 블록도.
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 따른 등화기 시스템의 트레이닝에 이용되는 트레이닝 데이터 패턴을 예시한 파형도.
도 14는 본 발명에 따른 등화기 시스템 트레이닝 방법을 도시한 흐름도.
도 15a는 도 14에 도시된 S200 단계를 상세히 도시한 흐름도이며, 도 15b 및 도 15c는 각각 DFEOUT>DLVNH 및 DFEOUT<DLVNH인 경우를 예시한 파형도.
도 16a는 도 14에 도시된 S300 단계를 상세히 도시한 흐름도이며, 도 16b 및 도 16c는 각각 DFEOUT>UDLVNH 및 DFEOUT<UDLVNH인 경우를 예시한 파형도.
도 17a는 도 14에 도시된 S400 단계를 상세히 도시한 흐름도이며, 도 17b 및 도 17c는 각각 DFEOUT>UDLVNL 및 DFEOUT<UDLVNL인 경우를 예시한 파형도.
도 18a는 도 14에 도시된 S500 단계를 상세히 도시한 흐름도이며, 도 18b 내지 도 18e는 각각 다양한 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 데이터 레벨 하한(DLVNL)을 비교적으로 예시한 파형도.
도 19는 S600 단계를 상세히 도시한 흐름도.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 등화기 시스템 트레이닝 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 PAM-N 수신기의 등화기 시스템을 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 PAM-N 수신기의 등화기 시스템(1000)은 연속 시간 선형 등화기(Continuous-Time Linear Equalizer: CTLE)(1100), 판정 궤환 등화기(Decision Feedback Equalizer: DFE)(1200) 및 제어부(1400)를 포함한다. 본 발명에 따른 PAM-N 수신기의 등화기 시스템(1000)은 샘플러(1300)를 더 포함할 수 있다.
CTLE(1100)는 수신된 신호(RS)를 등화한다.
구체적으로는, CTLE(1100)는 제어부(1400)가 송신하는 고주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_ACCTRL) 및 저주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_DCCTRL)에 따라 고주파 증폭 게인 및 저주파 증폭 게인을 각각 조절하고, 조절된 고주파 증폭 게인 및 저주파 증폭 게인에 따라 신호(RS)를 등화하여 얻어진 등화된 신호(CTLEOUT)를 출력한다. 신호(CTLEOUT)는 DFE(1200)에 입력된다.
데이터 "11…11"을 PAM-N 송신기가 송신하면, 수신된 데이터 "11…11"의 데이터 레벨은 송신된 데이터 "11…11"의 그것과 상이하다. 이것은 전송 선로의 특성 등에 의한 왜곡이 수신된 데이터 "11…11" 내에 존재하기 때문이다.
또한, 단순히 데이터 레벨에만 차이가 발생하는 것이 아니라, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 송신된 데이터 "11…11"과 수신된 데이터 "11…11"의 파형도 상이하다.
이에 대해 도 10을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 10은 송신된 PAM-N 신호의 데이터와 수신된 신호의 데이터 레벨을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 송신기가 데이터 "000…000", 데이터 "000…001", 데이터 "000…010", …, 데이터 "111…101", 데이터 "111…110", 데이터 "111…111" 등을 송신하면, 수신기가 수신한 신호는 각각 제1 데이터 레벨(DL1), 제2 데이터 레벨(DL2), 제3 데이터 레벨(DL3), …, 제(N-2) 데이터 레벨(DL(N-2)), 제(N-1) 데이터 레벨(DL(N-1)), 제N 데이터 레벨(DLN)을 가진다. 여기서, 수신한 신호의 데이터 레벨은 송신한 데이터의 데이터 레벨보다 크거나, 작거나 같을 수 있다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이, 전송 선로 특성, ISI 등으로 인하여 수신한 신호의 데이터 레벨은 송신한 데이터의 데이터 레벨과 같거나 다를 수 있다.
예를 들어, 송신기가 데이터 "111…111"을 송신하면, 수신기가 수신한 신호의 데이터 레벨, 즉 데이터 "111…111"에 대응하는 데이터 레벨은 일정하지 않고 일정 범위 내에서 변동한다. 데이터 "111…111"를 반복하여 수신하더라도 ISI 등으로 인하여 데이터 "111…111"에 대응하는 데이터 레벨은 다를 수 있다.
CTLE(1100)는 이러한 수신된 신호의 데이터 레벨이 일정 범위 내에 존재하도록 수신된 신호를 등화한다. 예를 들어, CTLE(1100)는 수신된 신호의 데이터 "111…111"에 대응하는 데이터 레벨이 소정의 데이터 레벨 상한과 데이터 레벨 하한 사이에 존재하도록 수신된 신호를 등화한다.
도 11은 본 발명에 따른 등화기 시스템의 데이터 레벨 상한과 데이터 레벨 하한을 도시한 파형도이다.
도 11을 참조하면, 송신기가 도 10에 도시된 신호를 송신하고, 수신기가 이를 수신한 경우, CTLE(1100)는 데이터 "11…11"에 대응하는 데이터 레벨(DLN)이 데이터 레벨 상한(DLVNH)과 데이터 레벨 하한(DLVNL) 사이에 존재하도록 수신된 신호(RS)를 등화한다.
여기서, 데이터 레벨 상한(DLVNH)과 데이터 레벨 하한(DLVNL)은 아래의 수학식 1을 만족한다.
Figure 112022014942165-pat00002
즉, 데이터 레벨 상한(DLVNH)과 데이터 레벨 하한(DLVNL)의 차이는 ΔDLVN으로 일정하다. 따라서, 데이터 레벨 상한(DLVNH)이 정해지면, 수학식 1에 따라 데이터 레벨 하한(DLVNL)이 정해지며, 데이터 레벨 상한(DLVNH)이 변하면, 수학식 1에 따라 데이터 레벨 하한(DLVNL)도 변한다.
상술한 바와 같이, CTLE(1100)는 수신된 신호의 데이터 레벨이 소정의 범위 내에 존재하도록 수신된 신호를 등화한다. 이 때, CTLE(1100)가 수행하는 등화의 정도는 제어부(1400)가 송신하는 고주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_ACCTRL) 및 저주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_DCCTRL)에 따라 조절되는 고주파 증폭 게인 및 저주파 증폭 게인에 따라 정해진다.
다시 도 8을 참조하면, DFE(1200)는 CTLE(1100)가 출력하는 신호(CTLEOUT)를 수신 및 등화한다.
구체적으로는, DFE(1200)는 제어부(1400)가 송신하는 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)에 따라 탭 계수(예를 들면, 도 6a의 C1 또는 도 7a의 C1 및 C2)를 조절하고, 조절된 탭 계수에 따라 신호(CTLEOUT)를 등화하여 얻어진 신호(DFEOUT)를 출력한다. 신호(DFEOUT)는 제어부(1400)에 입력된다.
샘플러(1300)는 신호(DFEOUT)를 샘플링한다.
구체적으로는, 샘플러(1300)는 제어부(1400)가 송신하는 문턱 전압 제어 신호(VTHCTRL)에 따라 신호(DFEOUT)를 샘플링하고, 샘플링된 신호를 신호(SMPLOUT)로 출력한다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 등화기 시스템의 샘플러를 도시한 블록도이다.
샘플러(1300)는 도 10에 도시된 문턱 전압에 기초하여 수신된 신호의 데이터 레벨을 판정한다. 예를 들어, 수신한 신호의 레벨이 제(N-1) 문턱 전압(VTH(N-1))보다 크면 제N 데이터 레벨(DLN)로 판정한다. 또 다른 예를 들면, 수신한 신호의 레벨이 제1 문턱 전압(VTH1)보다 크고 제2 문턱 전압(VTH2)보다 작으면, 제2 데이터 레벨(DL2)로 판정한다.
구체적으로는, 도 12a를 참조하면, 샘플러(1300)는 제1 데이터 레벨 비교기(1310-1) 내지 제(N-1) 데이터 레벨 비교기(1310-(N-1))를 포함한다.
제1 데이터 레벨 비교기(1310-1) 내지 제(N-1) 데이터 레벨 비교기(1310-(N-1))는 신호(DFEOUT)와 제1 문턱 전압(VTH1) 내지 제(N-1) 문턱 전압(VTH(N-1))을 각각 비교한다.
보다 구체적으로는, 제1 데이터 레벨 비교기(1310-1)는 신호(DFEOUT)와 제1 문턱 전압(VTH1)를 비교하여 그 대소를 표시하는 신호(THCP1)를 출력한다. 구체적으로는, 신호(DFEOUT)의 레벨이 제1 문턱 전압(VTH1)보다 크면 THCP1=1을 출력하고, 신호(DFEOUT)의 레벨이 제1 문턱 전압(VTH1)보다 작으면 THCP1=0을 출력한다.
또한, 제2 데이터 레벨 비교기(2320-2)는 신호(DFEOUT)와 제2 문턱 전압(VTH2)를 비교하여 그 대소를 표시하는 신호(THCP2)를 출력한다. 구체적으로는, 신호(DFEOUT)의 레벨이 제2 문턱 전압(VTH2)보다 크면 THCP2=1을 출력하고, 신호(DFEOUT)의 레벨이 제2 문턱 전압(VTH2)보다 작으면 THCP2=0을 출력한다.
마찬가지로, 제(N-2) 데이터 레벨 비교기(2320-(N-2))는 신호(DFEOUT)와 제(N-2) 문턱 전압(VTH(N-2))의 대소에 따라 THCP(N-2)=1 또는 THCP(N-2)=0을 출력하고, 제(N-1) 데이터 레벨 비교기(2320-(N-1))는 신호(DFEOUT)와 제(N-1) 문턱 전압(VTH(N-1))의 대소에 따라 THCP(N-1)=1 또는 THCP(N-1)=0을 출력한다.
제1 데이터 레벨 비교기(1310-1) 내지 제(N-1) 데이터 레벨 비교기(1310-(N-1))가 각각 출력하는 신호(THCP1) 내지 신호(THCP(N-1))로부터 신호(DFEOUT)에 포함된 데이터의 레벨을 판정할 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터 레벨 비교기(1310-1) 내지 제(N-1) 데이터 레벨 비교기(1310-(N-1))가 출력하는 신호(THCP1) 내지 신호(THCP(N-1))가 각각 "1"이면, 수신된 신호에 포함된 데이터의 레벨을 제N 데이터 레벨(DLN)로 판정하며, 제1 문턱 전압 비교기(112-1) 내지 제(N-1) 문턱 전압 비교기(112-(N-1))가 출력하는 신호(THCP1) 내지 신호(THCP(N-1))가 각각 "0"이면, 수신된 신호에 포함된 데이터의 레벨을 제1 데이터 레벨(DL1)로 판정한다.
데이터 레벨을 정확하게 판정하려면, 문턱 전압을 적절히 선택하는 것이 중요하다. 본 발명에 따르면, 샘플러(1300)의 문턱 전압은 제어부(1400)에 의해 제어된다.
구체적으로는, 샘플러(1300)의 초기 문턱 전압은 트레이닝 모드를 수행하면서 결정된다.
도 12b에 도시된 바와 같이. 트레이닝 모드에서 제어부(1400)에 의해 결정된 샘플러(1300)의 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))은 트레이닝 모드가 종료되고 실제 데이터를 수신하기 시작했을 때 사용되는 문턱 전압이다. 샘플러(1300)의 초기 문턱 전압은 제어부(1400)에 의해 갱신될 수 있으며, 제어부(1400)가 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))을 결정하는 방법은 후술한다.
제어부(1400)는 입력된 신호(DFEOUT)의 등화 정도에 따라 CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인 및 저주파 증폭 게인을 조절하는 고주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_ACCTRL) 및 저주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_DCCTRL)를 생성한다.
또한, 제어부(1400)는 입력된 신호(DFEOUT)의 등화 정도에 따라 DFE(1200)의 탭 계수를 조절하는 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성한다.
또한, 제어부(1400)는 입력된 신호(DFEOUT)의 등화 정도에 따라 샘플러(1300)의 샘플링 파라미터를 제어하는 문턱 전압 제어 신호(VTHCTRL)를 생성한다.
또한, 제어부(1400)는 비교기(1410a, 1410b)의 출력 신호(CMP1OUT, CMP2OUT)에 따라 갱신된 데이터 레벨 상한 및 하한(UDLVNH, UDLVNL)을 각각 생성한다.
이하에서는, 도 9를 참조하여, 제어부(1400)에 대해 상세히 설명한다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 제어부(1400)를 상세히 도시한 블록도이다.
도 9a를 참조하면, 제어부(1400)는 비교기(1410a), 비교기(1410b), 비교기(1410c) 및 제어 신호 생성부(1420)를 포함한다.
비교기(1410a)는 신호(DFEOUT)의 레벨과 상술한 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 비교하여 그 대소를 표시하는 신호(CMP1OUT)를 출력한다. 구체적으로는, 신호(DFEOUT)의 레벨이 데이터 레벨 상한(DLVNH)보다 크면 CMP1OUT=1을 출력하고, 신호(DFEOUT)의 레벨이 데이터 레벨 상한(DLVNH)보다 작으면 CMP1OUT=0을 출력한다. 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)에 대해서는 후술한다.
비교기(1410b)는 신호(DFEOUT)의 레벨과 상술한 데이터 레벨 하한(DLVNL)을 비교하여 그 대소를 표시하는 신호(CMP2OUT)를 출력한다. 구체적으로는, 신호(DFEOUT)의 레벨이 데이터 레벨 하한(DLVNL)보다 크면 CMP2OUT=1을 출력하고, 신호(DFEOUT)의 레벨이 데이터 레벨 하한(DLVNL)보다 작으면 경우 CMP2OUT=0을 출력한다. 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)에 대해서는 후술한다.
비교기(1410c)는 신호(DFEOUT)의 레벨과 문턱 전압(
Figure 112022014942165-pat00003
)을 비교하여 그 대소를 표시하는 신호(CMP3OUT)를 출력한다. 비교기(1410c)는 수신된 트레이닝 데이터 패턴에 포함된 데이터가 데이터 "00…00" 및 데이터 "11…11" 중 어느 것인지 판정한다. 구체적으로는, 신호(DFEOUT)의 레벨이 문턱 전압(
Figure 112022014942165-pat00004
)보다 크면 CMP3OUT=1을 출력하고, 신호(DFEOUT)의 레벨이 문턱 전압(
Figure 112022014942165-pat00005
)보다 작으면 경우 CMP3OUT=0을 출력한다. 즉, 신호(DFEOUT)의 레벨이 문턱 전압(
Figure 112022014942165-pat00006
)보다 크면 제어 신호 생성부(1420)는 수신한 신호에 포함된 데이터를 데이터 "11…11"로 판정하고, 신호(DFEOUT)의 레벨이 문턱 전압(
Figure 112022014942165-pat00007
)보다 작으면 제어 신호 생성부(1420)는 수신한 신호에 포함된 데이터를 데이터 "00…00"로 판정한다.
제어 신호 생성부(1420)는 입력된 신호(CMP1OUT), 신호(CMP2OUT), 신호(CMP3OUT)에 따라 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH), 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL), 고주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_ACCTRL) 및 저주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_DCCTRL), 탭 계수 제어 신호(TCCTRL) 및 문턱 전압 제어 신호(VTHCTRL)를 생성한다.
구체적으로는, CMP1OUT=1, 즉 DFEOUT>DLVNH이면, 제어 신호 생성부(1420)는 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 소정의 값만큼 증가시켜 얻어진 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 출력하고, CMP1OUT=0, 즉 DFEOUT<DLVNH이면, 제어 신호 생성부(1420)는 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 소정의 값만큼 감소시켜 얻어진 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 출력한다.
또한, 제어 신호 생성부(1420)는 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)으로부터 아래의 수학식 2에 따라, 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)을 생성한다.
Figure 112022014942165-pat00008
수학식 2는 상술한 수학식 1과 실질적으로 동일한 식으로, 데이터 레벨 상한과 데이터 레벨 하한의 차이는 ΔDLVN으로 일정하게 유지되므로, 데이터 레벨 상한이 갱신되면, 데이터 레벨 하한도 수학식 2에 따라 갱신된다.
갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH) 및 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)이 생성되면, 제어 신호 생성부(1420)는, 도 9b에 도시된 바와 같이, 신호(DFEOUT)의 레벨과 갱신된 데이터 레벨 상한 및 하한(UDLVNH,UDLVNL)의 대소를 각각 표시하는 신호(CMP1OUT, CMP2OUT)의 값에 따라 각종 제어 신호를 생성한다.
구체적으로는, CMP1OUT=1, 즉 DFEOUT>UDLVNH이면, 제어 신호 생성부(1420)는 CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인을 감소시키는 고주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_ACCTRL)를 출력하고, CMP1OUT=0, 즉 DFEOUT<UDLVNH이면, 제어 신호 생성부(1420)는 CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인을 증가시키는 고주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_ACCTRL)를 출력한다. CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인은 제어 신호 생성부(1420)가 출력하는 고주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_ACCTRL)에 따라 증감된다.
또한, CMP2OUT=1, 즉 DFEOUT>UDLVNL이면, 제어 신호 생성부(1420)는 CTLE(1100)의 저주파 증폭 게인을 감소시키는 저주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_DCCTRL)를 출력하고, CMP2OUT=0, 즉 DFEOUT<UDLVNL이면, 제어 신호 생성부(1420)는 CTLE(1100)의 저주파 증폭 게인을 증가시키는 저주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_DCCTRL)를 출력한다. CTLE(1100)의 저주파 증폭 게인은 제어 신호 생성부(1420)가 출력하는 저주파 증폭 게인 제어 신호(EQ_DCCTRL)에 따라 증감된다.
또한, 제어 신호 생성부(1420)는 샘플러(1300)의 문턱 전압을 제어하는 제어 신호(VTHCTRL)를 생성한다.
구체적으로는, 제어 신호 생성부(1420)는 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)으로부터 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 계산한다. 여기서, "초기 데이터 레벨"은 수신한 PAM-N 신호에 포함된 도 10에 도시된 데이터 레벨의 초기값이라 할 수 있다. 예를 들어, 데이터 "111…111"을 수신하고 샘플러(1300)를 통해 그 값을 "111…111"로 판정한다. 수신한 데이터 "111…111"의 데이터 레벨은 제N 데이터 레벨(DLN)인데, 이 제N 데이터 레벨(DLN)은 전송 선로의 특성, ISI 등으로 인하여 디지털 값이 아닌 아날로그 값이므로, PAM-N 수신기를 어떻게 튜닝하는 지에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 정확한 데이터 값을 판정하기 위해서는 문턱 전압을 적절히 설정해야 하는데, 이 문턱 전압은 전송 선로의 특성, ISI 등이 반영된 실제 수신한 신호의 데이터 레벨에 기초하여 설정하는 것이 가장 바람직하다. 그런데 트레이닝 모드가 종료된 후 실제 데이터를 수신할 때 문턱 전압(초기 문턱 전압)이 필요하므로 이 초기 문턱 전압을 계산하기 위해 초기 데이터 레벨이 필요하다.
즉, 제어 신호 생성부(1420)는 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 계산하고, 이로부터 초기 문턱 전압을 계산한다.
보다 구체적으로는, 제어 신호 생성부(1420)는 아래의 수학식 3과 같이 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)과 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 평균값으로부터 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 계산한다.
Figure 112022014942165-pat00009
그 다음에는, 제어 신호 생성부(1420)는 아래의 수학식 4와 같이 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 (N-1)개의 등간격으로 분할하여 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제(N-1) 초기 데이터 레벨(IDL(N-1))을 계산한다.
Figure 112022014942165-pat00010
그 다음에는, 제어 신호 생성부(1420)는 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)로부터 샘플러(1300)의 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))을 계산한다.
구체적으로는, 제어 신호 생성부(1420)는 아래의 수학식 5와 같이 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))을 계산한다.
Figure 112022014942165-pat00011
여기서, j는 1≤j≤(N-1)를 만족하는 자연수이다.
계산된 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))은 제어 신호(VTHCTRL)로 샘플러(1300)에 전송된다.
제어부(1400)의 비교기(1410a), 비교기(1410b) 및 비교기(1410c)는 도 8에 도시된 샘플러(1300) 내에 구현되거나 샘플러(1300)에 포함된 비교기를 이용하여 구현될 수도 있다. 즉, 제어부(1400)의 비교기(1410a), 비교기(1410b) 및 비교기(1410c)는 필요에 따라 PAM-N 수신기에 포함된 비교기를 이용하여 구현되거나, 별도로 구비될 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 등화기 시스템 트레이닝 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 따른 등화기 시스템의 트레이닝에 이용되는 트레이닝 데이터 패턴을 예시한 파형도이다.
본 발명에 따른 등화기 시스템은 트레이닝 모드를 통해 전송 선로의 특성, ISI 등을 반영하여 튜닝 및 최적화되고, 실제 데이터를 수신할 때는 최적화된 상태에서 사용된다.
트레이닝 모드에서, 본 발명에 따른 등화기 시스템은 송신기(미도시)가 송신한 도 13에 도시된 트레이닝 데이터 패턴을 수신하고, 수신된 트레이닝 데이터 패턴의 특성에 따라 튜닝 및 최적화된다.
도 13a를 참조하면, 트레이닝 데이터 패턴은 제1 트레이닝 패턴과 제2 트레이닝 패턴으로 구성된다.
제1 트레이닝 패턴은 순차적으로 배열된 제1 데이터 "00…00", 데이터 "11…11" 및 제2 데이터 "00…00"을 포함한다. 또한, 제1 트레이닝 패턴은 제1 데이터 "00…00" 이전에 하나 이상의 데이터 "00…00"을 더 포함할 수 있으며, 제2 데이터 "00…00" 이후에 하나 이상의 데이터 "00…00"을 더 포함할 수 있다. 즉, 제1 트레이닝 패턴은 데이터 "11…11" 전후에 각각 하나 이상의 데이터 "00…00"을 포함할 수 있다.
제2 트레이닝 패턴은 제1 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "00…00" 다음에 연속되는 제1 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"을 포함한다(K는 2 이상의 자연수).
여기서, 데이터 "11…11"은 PAM-N 신호에서는 십진수 (N-1)을 의미한다. 즉, 데이터 "11…11"은 PAM-N 신호로 송신할 수 있는 데이터의 최대값(예를 들면, PAM-4 신호에서는 "11")이다. 또한, 데이터 "00…00"은 PAM-N 신호에서는 십진수 0을 의미한다. 즉, 데이터 "00…00"은 PAM-N 신호로 송신할 수 있는 데이터의 최소값(예를 들면, PAM-4 신호에서는 "00")이다.
도 13b는 도 13a에 도시된 트레이닝 데이터 패턴의 일례이다.
구체적으로는, 도 13b에 도시된 제1 트레이닝 패턴은 순차적으로 배열된 3개의 제1 데이터 "00…00", 데이터 "11…11" 및 3개의 제2 데이터 "00…00"을 포함한다. 즉, 도 13b에 도시된 제1 트레이닝 패턴은 데이터 "11…11" 전후에 각각 3개의 데이터 "00…00"을 포함한다.
도 13b에 도시된 제2 트레이닝 패턴은 제1 트레이닝 패턴의 세 번째 제2 데이터 "00…00" 다음에 연속되는 제1 데이터 "11…11" 내지 제5 데이터 "11…11"을 포함한다. 즉, 도 13b에 도시된 제2 트레이닝 패턴은 도 13a에 도시된 트레이닝 데이터 패턴에서 K=5인 경우이다.
도 13b에 도시된 트레이닝 데이터 패턴은 데이터 "11…11" 전후에 각각 3개의 데이터 "00…00"을 포함하는데, 이것은 실제 데이터를 수신할 때 발생할 수 있는 dispersion 현상에 대비하기 위한 것이다. 구체적으로는, 신호가 케이블을 통과하는데 걸리는 시간은 주파수에 따라 달라지는데, 일반적으로 여러 주파수 성분을 포함하는 신호가 케이블을 통과하면, 그 신호는 시간상으로 볼 때 넓게 퍼지고, 그 신호에 포함된 이웃하는 데이터의 값은 감쇄된다. 이를 dispersion 현상이라 한다. 등화기 시스템은 이런 감쇄를 극복하고 데이터를 등화하여야 한다. 따라서, 도 13b에 도시된 트레이닝 데이터 패턴과 같이, 데이터 "11…11" 전후에 각각 3개의 데이터 "00…00"을 배치하여 dispersion 현상을 의도적으로 크게 발생시킨 후, 수신기의 등화기 시스템을 트레이닝하면, 실제 데이터를 수신할 때 발생할 수 있는 dispersion 현상에 대비할 수 있다.
또한, 도 13b에 도시된 트레이닝 데이터 패턴에서는 "11…11"의 개수가 6개, "00…00"의 개수가 6개로 동일하다. 이것은 DC 밸런스(balance)를 유지하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명에 따른 트레이닝 방법에 사용되는 트레이닝 데이터 패턴은 도 13b에 도시된 파형에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 트레이닝 패턴은 데이터 "11…11" 전후에 각각 2개의 데이터 "00…00" 또는 4개 이상의 "00…00"을 포함할 수 있으며, 제2 트레이닝 패턴은 2개 이상의 데이터 "11…11"를 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 14 내지 도 19를 참조하여 도 13의 트레이닝 데이터 패턴을 이용하여 본 발명에 따른 등화기 시스템을 트레이닝하는 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 14는 본 발명에 따른 등화기 시스템 트레이닝 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 등화기 시스템은 송신기(미도시)가 송신한 도 13a에 도시된 제1 트레이닝 패턴 및 제2 트레이닝 패턴을 포함하는 트레이닝 데이터 패턴을 수신한다(S100).
다음에는, 본 발명에 따른 등화기 시스템은 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 데이터 레벨 상한(DLVNH)의 대소에 따라 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 증감하여 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)과 상기 수학식 2에 따라 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)을 생성한다(S200).
송신기가 송신한 데이터 "11…11"을 수신 및 등화하여 얻어진 출력 신호(DFEOUT)는 디지털 신호가 아닌 송신한 데이터 "11…11"의 데이터 레벨과 근접한 데이터 레벨을 가지는 아날로그 신호이다. 즉, 데이터 "11…11"을 송신하면, 수신기에서 수신된(또는 등화된) 데이터의 레벨은 전송 선로의 특성, 수신기 자체의 특성 등으로 인하여 송신된 데이터 "11…11"의 레벨을 중심으로 일정 범위 내에 속하는 아날로그 값을 가진다.
구체적으로는, 도 13a에 도시된 제1 트레이닝 패턴은 데이터 "00…00"과 데이터 "11…11"을 포함한다. 도 9a에 도시된 비교기(1410c)는 출력 신호(DFEOUT)와 문턱 전압(
Figure 112022014942165-pat00012
)을 비교하는데, 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"이 수신되면, 비교기(1410c)는 CMP3OUT=1을 출력한다. CMP3OUT=1이 출력될 때의 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨은 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 출력 신호이다. 따라서, S200 단계에서는, CMP3OUT=1이 출력될 때의 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 비교하여 그 대소를 판정한다.
이하에서는, 도 15a 내지 도 15c를 참조하여, S200 단계에 대해 상세히 설명한다.
도 15a는 S200 단계를 상세히 도시한 흐름도이며, 도 15b 및 도 15c는 각각 DFEOUT>DLVNH 및 DFEOUT<DLVNH인 경우를 예시한 파형도이다.
도 15a를 참조하면, 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 데이터 레벨 상한(DLVNH)보다 크면(CMP1OUT=1), 도 9a의 제어 신호 생성부(1420)는 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 증가시켜 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 생성한다(S210).
예를 들어, 도 15b에 도시된 바와 같이 DFEOUT>DLVNH이면(DFEOUT은 실선, 송신된 데이터는 일점쇄선으로 표시) 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 소정의 값만큼 증가시켜 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 생성한다(즉, UDLVNH>DLVNH).
제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 데이터 레벨 상한(DLVNH)보다 작으면(CMP1OUT=0), 도 9a의 제어 신호 생성부(1420)는 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 감소시켜 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 생성한다(S220).
예를 들어, 도 15c에 도시된 바와 같이 DFEOUT<DLVNH이면(DFEOUT은 실선, 송신된 데이터는 일점쇄선으로 표시), 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 소정의 값만큼 감소시켜 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 생성한다(즉, UDLVNH<DLVNH).
다음에는, 수학식 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)으로부터 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)을 생성한다(S230).
S200 단계를 수행함에 의해 제1 트레이닝 패턴에 의한 데이터 레벨 상한(DLVNH) 및 데이터 레벨 하한(DLVNL)에 대한 갱신이 완료된다.
다시 도 14를 참조하면, 제1 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "00…00"에서 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11"로 천이할 때 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)의 대소에 따라 선형 등화기의 고주파 증폭 게인을 증감시킨다(S300).
도 9a에 도시된 비교기(1410c)는 출력 신호(DFEOUT)와 문턱 전압(
Figure 112022014942165-pat00013
)을 비교하는데, 제1 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "00…00"에서 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11"로 천이할 때 비교기(1410c)의 출력은 CMP3OUT=0에서 CMP3OUT=1로 변동한다. S300 단계에서는, CMP3OUT=0에서 CMP3OUT=1로 변동할 때 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 비교하여 그 대소를 판정한다.
이하에서는, 도 16a 내지 도 16c를 참조하여, S300 단계에 대해 상세히 설명한다.
도 16a는 S300 단계를 상세히 도시한 흐름도이며, 도 16b 및 도 16c는 각각 DFEOUT>UDLVNH 및 DFEOUT<UDLVNH인 경우를 예시한 파형도이다.
도 16a를 참조하면, 제1 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "00…00"에서 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11"로 천이했을 때 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 S200 단계에서 생성된 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)보다 크면(CMP1OUT=1), 도 9a의 제어 신호 생성부(1420)는 고주파 증폭 게인을 감소시킨다(S310).
예를 들어, 도 16b에 도시된 바와 같이 DFEOUT>UDLVNH이면(DFEOUT은 실선, 송신된 데이터는 일점쇄선으로 표시), 출력 신호(DFEOUT)의 고주파 성분이 과다하게 증폭된다는 것을 의미하므로 CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인을 감소시켜야 한다. 따라서, 제어부(1400)는 CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인을 감소시키는 신호(EQ_ACCTRL)를 출력하고, 이를 수신한 CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인이 감소된다.
제1 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "00…00"에서 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11"로 천이했을 때 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 S200 단계에서 생성된 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)보다 작으면(CMP1OUT=0), 도 9a의 제어 신호 생성부(1420)는 고주파 증폭 게인을 증가시킨다(S320).
예를 들어, 도 16c에 도시된 바와 같이 DFEOUT<UDLVNH이면(DFEOUT은 실선, 송신된 데이터는 일점쇄선으로 표시), 출력 신호(DFEOUT)의 고주파 성분이 충분히 증폭되지 않는다는 것을 의미하므로 CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인을 증가시켜야 한다. 따라서, 제어부(1400)는 CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인을 증가시키는 신호(EQ_ACCTRL)를 출력하고, 이를 수신한 CTLE(1100)의 고주파 증폭 게인이 증가된다.
다시 도 14를 참조하면, 제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 선형 등화기의 저주파 증폭 게인을 증감시킨다(S400).
이하에서는, 도 17a 내지 도 17c를 참조하여, S400 단계에 대해 상세히 설명한다.
도 17a는 S400 단계를 상세히 도시한 흐름도이며, 도 17b 및 도 17c는 각각 DFEOUT>UDLVNL 및 DFEOUT<UDLVNL인 경우를 예시한 파형도이다.
도 17a를 참조하면, 제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 크면(CMP2OUT=1), 도 9a의 제어 신호 생성부(1420)는 저주파 증폭 게인을 감소시킨다(S410).
예를 들어, 도 17b에 도시된 바와 같이 DFEOUT>DLVNL이면(DFEOUT은 실선, 송신된 데이터는 일점쇄선으로 표시), 출력 신호(DFEOUT)의 저주파 성분이 과다하게 증폭된다는 것을 의미하므로 CTLE(1100)의 저주파 증폭 게인을 감소시켜야 한다. 따라서, 제어부(1400)는 CTLE(1100)의 저주파 증폭 게인을 감소시키는 신호(EQ_DCCTRL)를 출력하고, 이를 수신한 CTLE(1100)의 저주파 증폭 게인이 감소된다.
제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 작으면(CMP2OUT=0), 도 9a의 제어 신호 생성부(1420)는 저주파 증폭 게인을 증가시킨다(S420).
예를 들어, 도 17c에 도시된 바와 같이 DFEOUT<DLVNL이면(DFEOUT은 실선, 송신된 데이터는 일점쇄선으로 표시), 출력 신호(DFEOUT)의 저주파 성분이 충분히 증폭되지 않는다는 것을 의미하므로 CTLE(1100)의 저주파 증폭 게인을 증가시켜야 한다. 따라서, 제어부(1400)는 CTLE(1100)의 저주파 증폭 게인을 증가시키는 신호(EQ_DCCTRL)를 출력하고, 이를 수신한 CTLE(1100)의 저주파 증폭 게인이 증가된다.
다시 도 14를 참조하면, 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11" 중 선택된 하나 이상의 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 판정 궤환 등화기의 탭 계수를 증감시킨다(S500).
이하에서는, 도 18a 내지 도 18e를 참조하여, S500 단계에 대해 상세히 설명한다.
도 18a는 S500 단계를 상세히 도시한 흐름도이며, 도 18b 내지 도 18e는 각각 다양한 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)을 비교적으로 예시한 파형도이다.
설명의 편의를 위하여, 도 18b 내지 도 18e에 도시된 바와 같이, S500 단계의 선택된 하나 이상의 데이터 "11…11"은 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11" 중 연속되는 2개의 데이터 "11…11"(이하, 제L 데이터 "11…11" 및 제M 데이터 "11…11"이라 함)이라 가정한다(단, L 및 M은 각각 1≤L≤K 및 1≤M≤K를 만족하는 임의의 자연수이며, L≠M임).
또한, 제L 데이터 "11…11" 이전에 데이터 "00…00" 및 데이터 "11…11"이 수신(또는 송신)된다고 가정한다. 그러나, 하나 이상의 데이터 "11…11"은 2개의 데이터 "11…11"에 국한되는 것이 아니며, 1개 또는 3개 이상의 데이터 "11…11"도 가능하다. 또한, 하나 이상의 데이터 "11…11" 이전에 반드시 데이터 "00…00" 및 데이터 "11…11"이 수신(또는 송신)될 필요는 없다.
또한, 이하의 설명에서는 2-탭 판정 궤환 등화기의 탭 계수를 제어하는 방법에 대해 설명하지만, 2-탭 판정 궤환 등화기에 국한되지 않고, 본 발명은 1-탭 또는 3-탭 이상의 판정 궤환 등화기에도 적용이 가능하다.
도 18a를 참조하면, 제L 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 2-탭 판정 궤환 등화기의 계수(C1) 및 계수(C2)를 각각 증감시킨다(S510).
또한, 제M 데이터 "11…11"에 대응하는 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 2-탭 판정 궤환 등화기의 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)를 각각 증감시킨다(S520).
구체적으로는, 도 18b를 참조하면, 제L 데이터 "11…11"에 대응하는 신호(DFEOUT)의 레벨은 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 작다. 그런데, 제L 데이터 "11…11" 한 클럭 이전의 데이터는 "11…11"이므로, 탭 계수(C1)가 너무 커서 포스트 커서가 과다하게 제거된 것으로 볼 수 있다. 또한, 제L 데이터 "11…11" 두 클럭 이전의 데이터는 "00…00"이므로, 탭 계수(C2)에 의해 과소하게 보상된 것으로 볼 수 있다. 즉, 탭 계수(C2)가 너무 작아서 보상되는 양이 너무 적은 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제어 신호 생성부(1420)는 탭 계수(C1)는 감소시키고(이하, "C1DN"이라 함) 탭 계수(C2)는 증가시키는(이하, "C2UP"이라 함) 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성하여 DFE(1300)에 송신한다.
제M 데이터 "11…11"에 대응하는 신호(DFEOUT)의 레벨은 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 작다. 그런데, 제M 데이터 "11…11" 한 클럭 이전의 데이터 및 두 클럭 이전의 데이터는 모두 "11…11"이므로 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)가 너무 커서 포스트 커서가 과다하게 제거된 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제어 신호 생성부(1420)는 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)를 감소시키는("C1DN", "C2DN") 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성하여 DFE(1300)에 송신한다.
도 18c를 참조하면, 제L 데이터 "11…11"에 대응하는 신호(DFEOUT)의 레벨은 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 작다. 그런데, 제L 데이터 "11…11" 한 클럭 이전의 데이터는 "11…11"이므로, 탭 계수(C1)가 너무 커서 포스트 커서가 과다하게 제거된 것으로 볼 수 있다. 또한, 제L 데이터 "11…11" 두 클럭 이전의 데이터는 "00…00"이므로, 탭 계수(C2)에 의해 과소하게 보상된 것으로 볼 수 있다. 즉, 탭 계수(C2)가 너무 작아서 보상되는 양이 너무 적은 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제어 신호 생성부(1420)는 탭 계수(C1)는 감소시키고 탭 계수(C2)는 증가시키는("C1DN", "C2UP") 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성하여 DFE(1300)에 송신한다.
제M 데이터 "11…11"에 대응하는 신호(DFEOUT)의 레벨은 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 크다. 그런데, 제M 데이터 "11…11" 한 클럭 이전의 데이터 및 두 클럭 이전의 데이터는 모두 "11…11"이므로 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)가 너무 작아서 과소하게 보상된 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제어 신호 생성부(1420)는 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)를 증가시키는("C1UP", "C2UP") 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성하여 DFE(1300)에 송신한다.
도 18d를 참조하면, 제L 데이터 "11…11"에 대응하는 신호(DFEOUT)의 레벨은 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 크다. 그런데, 제L 데이터 "11…11" 한 클럭 이전의 데이터는 "11…11"이므로, 탭 계수(C1)가 너무 작아서 포스트 커서가 과소하게 제거된 것으로 볼 수 있다. 또한, 제L 데이터 "11…11" 두 클럭 이전의 데이터는 "00…00"이므로, 탭 계수(C2)에 의해 과다하게 보상된 것으로 볼 수 있다. 즉, 탭 계수(C2)가 너무 커서 보상되는 양이 너무 많은 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제어 신호 생성부(1420)는 탭 계수(C1)는 증가시키고 탭 계수(C2)는 감소시키는("C1UP", "C2DN") 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성하여 DFE(1300)에 송신한다.
제M 데이터 "11…11"에 대응하는 신호(DFEOUT)의 레벨은 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 작다. 그런데, 제M 데이터 "11…11" 한 클럭 이전의 데이터 및 두 클럭 이전의 데이터는 모두 "11…11"이므로 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)가 너무 커서 과다하게 포스트 커서가 제거된 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제어 신호 생성부(1420)는 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)를 감소시키는("C1DN", "C2DN") 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성하여 DFE(1300)에 송신한다.
도 18e를 참조하면, 제L 데이터 "11…11"에 대응하는 신호(DFEOUT)의 레벨은 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 크다. 그런데, 제L 데이터 "11…11" 한 클럭 이전의 데이터는 "11…11"이므로, 탭 계수(C1)가 너무 작아서 포스트 커서가 과소하게 제거된 것으로 볼 수 있다. 또한, 제L 데이터 "11…11" 두 클럭 이전의 데이터는 "00…00"이므로, 탭 계수(C2)에 의해 과다하게 보상된 것으로 볼 수 있다. 즉, 탭 계수(C2)가 너무 커서 보상되는 양이 너무 많은 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제어 신호 생성부(1420)는 탭 계수(C1)는 증가시키고 탭 계수(C2)는 감소시키는("C1UP", "C2DN") 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성하여 DFE(1300)에 송신한다.
제M 데이터 "11…11"에 대응하는 신호(DFEOUT)의 레벨은 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 크다. 그런데, 제M 데이터 "11…11" 한 클럭 이전의 데이터 및 두 클럭 이전의 데이터는 모두 "11…11"이므로 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)가 너무 작아서 과소하게 보상된 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제어 신호 생성부(1420)는 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)를 증가시키는("C1UP", "C2UP") 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성하여 DFE(1300)에 송신한다.
상술한 도 18b 내지 도 18e의 내용을 정리하면 아래의 표 1과 같다.
도면 대소 C1 증감 C2 증감
도 18b DFEOUT < DLVNL(제L 데이터) C1DN C2UP
DFEOUT < DLVNL(제M 데이터) C1DN C2DN
도 18c DFEOUT < DLVNL(제L 데이터) C1DN C2UP
DFEOUT > DLVNL(제M 데이터) C1UP C2UP
도 18d DFEOUT > DLVNL(제L 데이터) C1UP C2DN
DFEOUT < DLVNL(제M 데이터) C1DN C2DN
도 18e DFEOUT > DLVNL(제L 데이터) C1UP C2DN
DFEOUT > DLVNL(제M 데이터) C1UP C2UP
제어 신호 생성부(1420)는 표 1에 도시된 바와 같이, 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)를 각각 증감하는 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)를 생성하여 DFE(1300)에 전송한다.
여기서, 탭 계수(C1) 및 탭 계수(C2)의 증감은 제L 데이터로만 이용하여 수행될 수도 있으며, 제L 데이터 및 제M 데이터 양자를 이용하여 수행하는 것도 가능하다.
예를 들어, 도 18b에 도시된 파형의 경우, 제어 신호 생성부(1420)는 C1DN 및 C2UP을 포함하는 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)로 DFE(1300)의 탭 계수를 조절할 수 있다. 또한, 도 18b에 도시된 파형의 경우, C2UP을 C2DN은 서로 상쇄되고, C1DN은 2회 발생하므로, 제어 신호 생성부(1420)는 C1DN을 포함하는 탭 계수 제어 신호(TCCTRL)로 DFE(1300)의 탭 계수(C1)만 조절할 수 있다.
다시 도 14를 참조하면, 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)으로부터 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 계산한다(S600).
이하에서는 도 19를 참조하여 S600 단계에 대해 상세히 설명한다.
도 19는 S600 단계를 상세히 도시한 흐름도이다.
도 19를 참조하면, 제어 신호 생성부(1420)는 상술한 수학식 3과 같이 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)과 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 평균값으로부터 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 계산한다(S610).
그 다음에는, 제어 신호 생성부(1420)는 상술한 수학식 4와 같이 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 (N-1)개의 등간격으로 분할하여 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제(N-1) 초기 데이터 레벨(IDL(N-1))을 계산한다(S620).
다시 도 14를 참조하면, 상술한 수학식 5와 같이, 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)로부터 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))을 계산한다(S700).

Claims (10)

  1. 수신된 신호를 등화하는 선형 등화기, 상기 선형 등화기의 출력 신호를 등화하는 판정 궤환 등화기를 포함하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법에 있어서,
    (a) 순차적으로 배열된 제1 데이터 "00…00", 데이터 "11…11" 및 제2 데이터 "00…00"을 포함하는 제1 트레이닝 패턴; 및 상기 제2 데이터 "00…00" 다음에 연속되는 제1 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"를 포함하는 제2 트레이닝 패턴을 수신 및 등화하는 단계;
    (b) 상기 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 데이터 레벨 상한(DLVNH)의 대소에 따라 데이터 레벨 상한 및 하한(DLVNH, DLVNL)을 증감하여 갱신된 데이터 레벨 상한 및 하한(UDLVNH, UDLVNL)을 각각 생성하는 단계;
    (c) 상기 제2 데이터 "00…00"에서 상기 제1 데이터 "11…11"로 천이할 때 상기 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)의 대소에 따라 상기 선형 등화기의 고주파 증폭 게인을 증감하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 상기 선형 등화기의 저주파 증폭 게인을 증감하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법(단, K는 2 이상의 자연수).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    (b-1) 상기 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 데이터 레벨 상한(DLVNH)보다 크면, 상기 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 증가시켜 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 생성하는 단계;
    (b-2) 상기 제1 트레이닝 패턴의 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 데이터 레벨 상한(DLVNH)보다 작으면, 상기 데이터 레벨 상한(DLVNH)을 감소시켜 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)을 생성하는 단계; 및
    (b-3) 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)으로부터 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    (c-1) 상기 제1 트레이닝 패턴의 상기 제2 데이터 "00…00"에서 상기 제2 트레이닝 패턴의 상기 제1 데이터 "11…11"로 천이했을 때 상기 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)보다 크면 상기 고주파 증폭 게인을 감소시키는 단계; 및
    (c-2) 상기 제1 트레이닝 패턴의 상기 제2 데이터 "00…00"에서 상기 제2 트레이닝 패턴의 상기 제1 데이터 "11…11"로 천이했을 때 상기 제1 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)보다 작으면 상기 고주파 증폭 게인을 증가시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는
    (d-1) 상기 제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 크면 상기 저주파 증폭 게인을 감소시키는 단계; 및
    (d-2) 상기 제2 트레이닝 패턴의 제2 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨이 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)보다 작으면 상기 저주파 증폭 게인을 증가시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    (e) 상기 제2 트레이닝 패턴의 제1 데이터 "11…11" 내지 제K 데이터 "11…11" 중 선택된 하나 이상의 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 상기 판정 궤환 등화기의 탭 계수를 증감하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 판정 궤환 등화기는 2-탭 판정 궤환 등화기를 포함하며,
    상기 하나 이상의 데이터 "11…11"은 제L 데이터 "11…11"을 포함하며,
    상기 (e) 단계는
    (e-1) 제L 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 상기 2-탭 판정 궤환 등화기의 탭 계수 C1 및 탭 계수 C2를 각각 증감하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법(단, L은 1≤L≤K를 만족하는 임의의 자연수).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 데이터 "11…11"은 제M 데이터 "11…11"을 더 포함하며,
    상기 (e) 단계는
    (e-2) 상기 제M 데이터 "11…11"에 대응하는 상기 판정 궤환 등화기의 출력 신호(DFEOUT)의 레벨과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 대소에 따라 상기 2-탭 판정 궤환 등화기의 상기 탭 계수 C1 및 탭 계수 C2를 각각 증감하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법(단, M은 1≤M≤K를 만족하는 임의의 자연수이며, L≠M).
  8. 제1항에 있어서,
    (f) 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH) 및 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)으로부터 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 계산하는 단계; 및
    (g) 상기 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)로부터 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))을 계산하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (f) 단계는
    (f-1) 상기 갱신된 데이터 레벨 상한(UDLVNH)과 상기 갱신된 데이터 레벨 하한(UDLVNL)의 평균값으로부터 상기 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)을 계산하는 단계; 및
    (f-2) 상기 제N 초기 데이터 레벨(DLN)을 (N-1)개의 등간격으로 분할하여 상기 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제(N-1) 초기 데이터 레벨(IDL(N-1))을 계산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (g) 단계는 상기 제1 초기 데이터 레벨(IDL1) 내지 제N 초기 데이터 레벨(IDLN)로부터 식
    Figure 112022014942165-pat00014
    에 따라 상기 제1 초기 문턱 전압(IVTH1) 내지 상기 제(N-1) 초기 문턱 전압(IVTH(N-1))을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PAM-N 수신기의 등화기 시스템 트레이닝 방법(단, j는 1≤j≤(N-1)를 만족하는 자연수).
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