TW200952402A - Methods and apparatus for adaptive link partner transmitter equalization - Google Patents

Description

200952402 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於等化技術及更具體言之，本發明係關於用 於等化一連結合作發射器之技術。 【先前技術】 百億位元乙太網路（10 GbE)是一組具有一額定資料速率 為10 Gbit/s之乙太網路標準。透過光纖、銅質電纜及雙絞 線的10 GbE是藉由IEEE 802.3標準指定。IEEE 802.3是一 界定實體層及用於有線乙太網路之資料連結層之媒體存取 控制（MAC)子層之標準之收集。例如，IEEE 802.3ap提供 一標準用於印刷電路板上的底板乙太網路，具有速率為1 至 10 Gbit/s。 IEEE 802.3ap標準界定實體媒體相關子層（PMD)控制功 能。PMD控制功能實施10GBASE-KR啟動協定，其提供一 機制，透過該機制本端接收器可調諧連結合作傳輸等化器 以使底板互連之性能最優化，且當訓練完成且其準備接收 資料時，通知連結合作者。此機制係透過固定長度之訓練 訊框的連續交換而實施。此等訓練訊框是由兩個實體層器 件用以交換用於組態該二個器件之適應性等化濾波器所必 需的控制及狀態資訊。訓練訊框包含一標頭、一係數更新 欄位、一狀態報告欄位及一 PN11訓練型樣欄位。 IEEE 802.3ap標準不界定由接收器使用之PN11訓練型樣 欄位。為了等化一底板，接收器設計者典型地在接收器與 發射器之間分配等化負擔。等化是基於一或多個預先界定 138569.doc 200952402 度 之準則加以估算。一般而言，發射器等化時間是受限制的 且等化空間是廣闊的。因此，習知的等化準則是次優的且 不適合用於IEEE 802.3ap應用。因此，有必要改良等化速 【發明内容】 -般而言’本發明提供用於適應性連結合作發射器等化 之方法及裝置。根據本發明之一態樣，一本端收發器藉由 以下調適-連結合作者之—或多個等化參數：經由該連结 合作者與該本端收發器之㈣—通道純—麟訊框，其 中該訓練訊框是由—預先界定之訓練型樣組成；調整該連 結=者之—或多個等化參數；及基於該預先界定之訓練 型樣是否*本端收發器適當地接收而決定該通道之等化是 否滿足一或多個預先界定之準則。 該預先界定之訓練準則可以是—虛擬隨機型樣諸如一 T型樣。決定通道之等化毅—或多個預先界定之準則 驟可藉由一虛擬隨機型樣檢查器執行，諸如一则檢 查器。 根據本發明之$ _ ^ 心樣，視㊉要改良通道之雜訊容限。 可藉由改變一或多個鎖存器之電壓臨限值 ^ ^°個等化參數而改良。例如，雜訊容限可基 立。 疋之訓練型樣是否由本端收發器適當接收而建 根據本發明^^ £ 限。通道之 忍樣，可視需要改良通道之顫動容 1動谷限可藉由改變一或多個鎖存器之時間偏 138569.doc 200952402 移同時改變-或多個等化參數而改良。例如，顫動容限可 基於預先界定之訓練型樣是否被本端收發器適當接收而建 立。 參考以下詳細描述及圖式可獲得本發明《更完整瞭解及 本發明之其他特徵及優點。 【實施方式】 本發明提供用於適應性連結合作發射器等化之方法及裝 置。根據下文進一步討論的本發明之一態樣，等化是藉由 當PMD連結層通信時觀察PNU檢查器（或另一虛擬隨機型 樣檢查器）之鎖定狀態執行。所接收之PNU訓練型樣（或另 一虛擬Ik機型樣）之精確性係用作通道是否被適當等化之 指不。以此方式，在訓練處理期間，使連結合作發射器 FIR係數得以調適。根據本發明之另一態樣一或多個決 策鎖存盗被放置在一或多個預先界定之目標雜訊容限及/ 或顫動容限位準内，而不是在一最優眼取樣位置以改良 雜訊及/或顫動容限。 圖1繪示根據IEEE 802.3ap標準之一示例性訓練訊框結構 100。如圖1顯示，示例性訓練訊框結構i 〇〇包含一四個八 位元組Λ框標記、一〗6八位元組（丨八位元組=8位元）係數 更新（例如’用於連結合作發射器之FIR係數設定之指 々） 16八位元組狀態報告及一 5 12八位元組PN11訓練型 樣。四個八位元組訊框標記使用一 32位元型樣（十六進位 FFFFOOOO)定出每一訊框的界限。據稱此型樣提供一訓練 訊框之開始之獨特指示。用於係數更新及狀態報告（256位 138569.doc 200952402 元）之下兩個欄位係使用差分曼徹斯特（Manchester)編碼 (DME)傳輸，如下文結合圖2進一步討論。最後，5 12八位 元組PN11訓練型樣被傳輸。 在啟動協定期間，經常需要10GBASE-KR器件來傳輸及 接收訓練訊框100。重複地傳輸（或接收）訓練訊框直至二個 器件皆對用以組態其等適應性等化濾波器所需要的控制資 訊達成協定。每一訊框包含43 84位元的資料。此等位元係 典型地以10 G之速度傳輸（每單位時間1個位元）。 圖2是根據IEEE 802.3ap標準之交握操作之一 PMD連結 區塊200之方塊圖。如圖2顯示，PMD連結區塊200包含一 本端收發器210及一連結合作收發器250。本端收發器210 及連結合作收發器250是藉由一底板連接且經由一背部通 道相互通信。如圖2顯示，一連結合作通信通道220包含用 於收發器210之本端發射器之係數更新指令及用於收發器 2 1 0之接收器（有時本文稱為本端接收器）的連結合作收發器 250之發射器（有時本文稱為LP發射器）之狀態報告。另 外，一本端PMD控制通道230包含用於收發器250之發射器 (有時本文稱為LP發射器）之係數更新指令及用於收發器 250之接收器（有時本文稱為LP接收器）的收發器210之發射 器之狀態報告。 在圖2之配置中，收發器210之接收器使用一PMD控制功 能訓練連結合作收發器25 0之發射器。IEEE 802.3ap規範界 定一 PMD控制功能以發送指令以更新連結合作收發器250 之發射器及界定一狀態功能以瞭解連結合作收發器250之 138569.doc 200952402 發射器之狀態情形。 圖3是根據IEEE 8〇2.3aP標準描述一係數更新處理3〇〇之 不例性實施之流程圖。一般而言，在係數更新處理期 間，本端接收器通知連結合作發射器更新其FIR係數。在 步驟310期間，本端接收器決定用於連結合作發射器之係 數更新。然後，在步驟320期間，本端接收器編碼本端發 射器之PMD控制攔位中的係數更新。然後，在步驟33〇期 間，本端發射器將編碼之係數控制欄位傳輸至連結合作接 收器。最後，在步驟340期間，連結合作接收器提取係數 攔位且將其傳送至連結合作發射器。 在步驟350期間，執行一測試以決定訓練是否完成。如 果步驟350中決定該訓練沒有完成，則程式控制返回至步 驟310且以上文描述之方式繼續。然而，如果在步驟35〇期 間決定訓練完成，則程式控制終止。 圖4是描述根據IEEE 802.3ap標準之一狀態更新處理4〇〇 之不例性實施之流程圖。一般而言，狀態更新處理4〇〇包 含連結合作發射器將其FIR係數更新處理之狀態通知本端 接收器。如圖4顯示，在狀態更新處理4〇〇期間，連結合作 發射器在步驟410期間等待來自本端接收器之用於係數更 新之心令。此後，在步驟420期間，連結合作發射器藉由 編碼其在PMD狀態攔位中的狀態回應於接收之指令。最 後，在步驟43 0期間，連結合作發射器將編碼之狀態傳輸 至本端接收器。 如先前指示，接收之PN11訓練型樣之精確性指示通道是 138569.doc 200952402 否被適當等化。如此後討論，發射器及接收器執行收發器 系統之共同調適。在一實施中，根據IEEE 802.3ap標準， 共同等化調適處理是由一係數預先設定或一係數初始化處 理，接著一係數調適處理組成。一般而言，在一係數預先 設定階段中，發射器FIR係數僅被預先設定成主要選擇。 在一係數初始化處理中，發射器FIR係數被設定成由 802.3ap標準指定之預先設定值。 在步驟440期間執行一測試以決定訓練是否完成。如果 參 在步驟440中決定訓練未完成，則程式控制返回至步驟410 且以上文描述之方式繼續。然而，如果步驟440期間決定 訓練是完成的，則程式控制終止。 圖5是根據IEEE 802.3ap標準之本端PMD發射器中一示 例性PMD訓練訊框產生器510之方塊圖。如圖5顯示，PMD 訓練訊框產生器5 10包含一訊框標頭暫存器530、一連結合 作TX係數更新暫存器540、一本端TX狀態暫存器550及一 g PN11產生器5 60。元件530、540、550、5 60共同地提供圖1 之訓練訊框10 0之需要組件。訓練訊框組件被提供至一訊 框組譯器570，其形成訊框100用於傳輸至LP PMD接收器 • 520。請注意PMD訓練訊框產生器510是本端PMD產生器之 部分。 圖6是用於本端PMD接收器之一示例性PMD訓練訊框提 取器620之方塊圖，該本端PMD接收器併入本發明之特 徵。如圖6顯示，PMD訓練訊框提取器620自一時脈及資料 恢復系統610中接收恢復之訊號。示例性PMD訓練訊框提 138569.doc 200952402 取器620包含一 η位元至m位元產生器630，諸如一 4位元至8 八位元組產生器、一封包訊框器640、一 PN11檢查器650、 一係數/狀態提取器660、一本端TX係數更新暫存器670及 一連結合作TX狀態暫存器680。 可例如使用2007年12月31日申請之題為「用於偵測及解 碼適應性等化訓練訊框之方法及裝置」的美國專利申請案 第11/967,463號中描述之技術具體化封包訊框器64〇，該案 以引用的方式併入本文中。根據本發明，除了藉由ieee 802.3ap標準指定之功能外，PN11檢查器65〇估算接收之 PN11訓練型樣之精確性以決定通道是否被適當等化。在等 化係數適應性處理期間，PN11檢查器650基於下文結合圖7 討論之鎖存器之決策決定接收之PN11型樣是否被適當接收 (通過/失敗）。係數/狀態提取器66〇自接收之訊框中提取等 化係數及LP狀態，其等以一已知方式被分別儲存在本端 TX係數更新暫存器670及一連結合作τχ狀態暫存器68〇 中〇 如上文指示，本發明之另一態樣將一或多個決策鎖存器 放置在一或多個預先界定之目標雜訊容限及/或顫動容限 位準’而不是在最優眼取樣位置，以改良雜訊及/或顫動 容限。圖7繪示相對於一資料眼71〇之雜訊容限及顫動容 限。以此方式’接收器可界定目標顫動及雜訊容限。如圖 7顯示，一雜訊容限鎖存器76〇係基於一雜訊容限目標78〇 以-特定電壓位準放置在一目標振幅容限位準上，兑實質 上與資料取樣時脈對準。此外，-決策鎖存器75〇亦以_ 138569.doc •10· 200952402 已知方式與資料取樣時脈對準。此外，目標顫動容限鎖存 器770在一特定時基下放置在遠離決策鎖存器750的一時間 偏移處。時間偏移是基於顫動容限目標790。請注意可採 用三個不同的鎖存器750、760、770，如圖7顯示，或可藉 由隨時間改變鎖存器臨限值及/或時間偏移而採用時間/電 壓多工技術以減少需要的鎖存器數量。 如下文結合圖7進一步討論，為了測量雜訊容限之達 成，在傳輸FIR係數調整時將雜訊容限鎖存器760之輸出應 用於PN11檢查器650。對於每一傳輸FIR係數設定，PN11 檢查器650決定該PN11型樣是否被適當接收（指示充足等 化）。最初，PN11檢查器650之輸出將失敗直至達成期望的 雜訊容限，宣佈達到期望之傳輸調適位準。 以一類似方式，在傳輸FIR係數調整時將顫動容限鎖存 器770之輸出應用於PN11檢查器650。對於每一傳輸FIR係 數設定，PN11檢查器650決定PN11型樣是否被適當接收 g (指示充足等化）。 圖7亦繪示當根據本發明執行等化調適時，接收器中資 料眼之改良。如圖7顯示，一第一曲線720指示用於非等化 發射器設定之初始眼，一第二曲線730對應於達成期望雜 訊容限780之傳輸FIR設定，及一第三曲線740對應於同時 達成雜訊容限780及顫動容限790之傳輸FIR設定。請注意 曲線730可能對應於顫動容限且曲線740可能對應於雜訊容 限。 圖8是併入本發明之特徵之示例性TX等化調適處理800 138569.doc -11 - 200952402 之流程圖。示例性TX等化調適處理800是藉由例如本端收 發器之微處理器實施以調適連結合作者之等化係數。如圖 8顯示，在步驟810期間，本端ΤΧ等化調適處理800最初將 決策鎖存器750之電壓臨限值設定為零或一預先界定之電 壓或時基。此後，在步驟820期間，調適LP FIR係數直至 本端PN11檢查器650基於決策鎖存器750之一輸出而通過。 一旦步驟820通過，則TX等化調適處理800繼續進行以改 良雜訊及時序容限。 在步驟830期間，本端TX等化調適處理800分別基於期 望的雜訊容限目標780及顫動容限目標790而設定雜訊容限 鎖存器760之電壓臨限值及顫動容限鎖存器770之時序偏 移。在步驟840期間，調適LP FIR係數。在步驟850期間執 行一測試以決定本端PN11檢查器是否基於容限鎖存器760 及/或770之輸出而通過。如果在步驟850期間決定本端 PN11檢查器基於容限鎖存器760、770之輸出而通過，則在 步驟890期間記錄通過的LP FIR係數及容限設定。此等LP FIR係數及容限設定以滿足容限目標780、790的最可能之 容限提供充足等化。 然而，如果在步驟850期間決定本端PN11檢查器未能基 於容限鎖存器760、770之輸出而通過，則在步驟860中執 行另一測試以決定是否存在額外可能之LP FIR設定以估算 當前容限設定。如果在步驟860期間決定存在額外可能之 LP FIR設定以估算當前容限設定，則程式控制返回至步驟 840以進一步調適用於當前容限設定的LP FIR設定。 138569.doc -12- 200952402 然而’如果在步驟860期間決定不存在額外可能的a FIR设定以估算當前容限設定，則在步驟87〇期間執行另— 測試以決定是否存在額外容限設定以估算。如果在步驟 870期間決定存在額外可能的容限設定以估算，則在步驟 880期間’將鎖存器760之臨限值及鎖存器77〇之時間偏移 、調整至下—位準。程式控制返回至步驟840以進一步調適 用於經調整之容限設定的LP FIR設定。 ° ❹ 然=，如果在步驟870期間決定不存在額外的容限設定 以估算，則在步驟875期間本端丁又等化調適處理8〇〇失敗 而沒有識別可接受之LP FIR係數及容限設定。 雖然圖3、4及8顯示一示例性順序之步驟，其亦是本發-明之可改變順彳的一實施你J。演#法之各種改變被看作是 本發明之替代實施例。此外，雖然本發明之示例性實施例 已相對於一軟體程式中之處理步驟而描述，但如對熟悉此 項技術者顯而易見的，各種功能可作為數位邏輯區塊實施 ❹ 於數位域，藉由電路元件或狀態機實施於硬體中，或實施 於軟體及硬體之組合中。此軟體可用於例如數位訊號處理 盜、微控制器或通用電腦。此硬體及軟體可具體化於在— • 積體電路内實施的電路中。 .因此，本發明之功能可以方法及用於實踐此等方法之裝 置之形式具體化。本發明之一或多個態樣可以程式碼之形 、、體化例如，不命儲存在一儲存媒體、載入及/或藉 由一機器執行或透過某一傳輸媒體傳輸的程式碼，其中， 田程式碼被載入或藉由一機器諸如一電腦執行時，機器變 138569.doc -13- 200952402 t 發明之—裝置。當在—通用處理器上實施時，程 式碼區段與處理器組合以提供_器件，其操作類似於特定 邏輯電路。本發明亦可實施在_或多個積體電路、 訊號處理器、一微處理器及一微控制器中。 數位 系統及產品細節 ❹ 如此技術中已知’本文討論之方法及裝置可作為_產。 分佈，該產品自身包含一其上實施有電腦可讀碼構件之： :可讀媒體。電腦可讀程式碼構件是可結合一電腦系統摔 作以進打所有或-些步驟以執行本文討論之該等方法或建 立該等裝置。電腦可讀媒體可以是一可記錄媒體（例如， 軟碟、硬碟機、光碟、記憶卡、半導體器件、晶片、專用 積體電路（ASIC))或可以是—傳輸媒體（例如，一包含光纖 之網路、全球資訊網、電縵、或一使用分時多重存取、分 碼多重存取之無線通道或其他射頻通道）。可使用可 適合用於-電腦系統之資訊的任—已知或已開發之媒體。 電腦可讀碼構件是任—機制用於允許―電腦讀取指令及資 料，諸如一磁性媒體中的磁性變化或一光碟之表面上的高 度變化。 本文描述之電腦系統及伺服器每一者包含一記憶體，其 將、’且相關處理器以實施本文揭示之方法、步驟及功能。 己隐體可以&分佈#或本端的且處自器可卩{分佈的或單 的。圮憶體可實施為一電、磁或光學記憶體，或此等之 任一組合或其他類型的儲存器件。而且，應將術語「記憶 體」足夠廣泛地解釋為包含可讀取自或寫入一藉由相關處 138569.doc •14- 200952402 理器存取之可定址空間中的一位址之任何資訊。在此界定 下，因為相關處理器可自網路擷取資訊，一網路中的資訊 係仍在一記憶體内。 應瞭解本文顯示及描述之實施例及變體僅是本發明之原 理之說明且在不脫離本發明之範圍及精神下，熟悉此項技 術者可實施各種修改。 【圖式簡單說明】 圖1根據IEEE 802.3ap標準繪示一示例性訓練訊框結構； 圖2是根據IEEE 802_3ap標準之交握操作之一 PMD連結 區塊之方塊圖； 圖3是根據IEEE 802.3ap標準描述一係數更新處理之示例 性實施之流程圖； 圖4是根據IEEE 802.3ap標準描述一狀態更新處理之示例 性實施之流程圖； 圖5是根據IEEE 802.3ap標準之本端PMD發射器中一示 _ 例性PMD訓練訊框產生器之方塊圖； 圖6是本端PMD接收器中一示例性PMD訓練訊框提取器 之方塊圖，該本端PMD接收器併入本發明之特徵； •圖7繪示相對於一資料眼之雜訊容限及顫動容限；及 .圖8是併入本發明之特徵之示例性本端發射器等化調適 處理之流程圖。 【主要元件符號說明】 100 訓練訊框結構 200 PMD連結區塊 138569.doc -15- 200952402 210 本端收發器 220 連結合作通信通道 250 連結合作收發器 510 PMD訓練訊框產生器 520 LP PMD接收器 530 訊框標頭 540 連結合作TX係數更新暫存器 550 本端TX狀態暫存器 570 訊框組譯裔 560 PN11產生器 610 時脈及資料恢復系統 620 PMD訓練訊框提取器 630 η位元至m位元產生器 640 封包訊框器 660 係數/狀態提取器 650 PN11檢查器 670 本端TX係數更新暫存器 680 連結合作TX狀態暫存器 710 資料眼 720 第一曲線 730 第二曲線 740 第三曲線 750 決策鎖存器 760 雜訊容限鎖存器 138569.doc -16- 200952402 770 顫動容限鎖存器 780 雜訊容限目標 790 顫動容限目標

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Claims (1)

1. 200952402 七、申請專利範圍： i.-種藉由-本端收發器執行之心鋼適—連結合作者之 一或多個等化參數之方法，其包含： 在該連結合作者與該本端收發器之間的一通道上接收 -訓練訊框，其中該訓練訊框是由—預先界定之訓練型 樣組成； 的一或多個；及 調整該連結合作者之該等等化參數 ❹ 基於該預先界定之訓練型樣是否由該本端收發器適當 接收，*決定該通道之料化是否滿足—或多個預先界 定之準則。 2. 如請求们之方法，纟中該預先界定之訓練型樣是一虛 擬隨機型樣。 3. 如請求項2之方法，其中該決定步驟是藉由—虛擬隨機 型樣檢查器執行。 4. 如請求項1之方法，直進一步句合 ，、退 乂已3改良用於該通道之— 雜訊容限及一顫動容限中之一或多個之步驟。 5. —種本端收發器，其包含： 一記憶體；及 其係操作以藉 或多個等化參 至少一處理器，其係耦接至該記憶體， 由執行以下步驟而調適一連結合作者之一 數： 在該連結合作者與該本端收發器之間的一通道上接 收—訓練訊框，其中該訓練訊框是由一預先界定之勹 練型樣組成； = 138569.doc 200952402 調整該連結合作者之該等等化參數的一或多個；及 基於該預先界定之訓練型樣是否由該本端收發器適 當接收，而決定該通道之該等化是否滿足一或多個預 先界定之準則。 6·如請求項5之本端收發器，其中該預先界定之訓練型樣 是一虛擬隨機型樣。 7·如請求項6之本端收發器，其中決定該通道之該等化是 否滿足一或多個預先界定之準則之該步驟是藉由一虛擬 隨機型樣檢查器執行。 8. 如請求項5之本端收發器，其中該處理器經進一步組態 以改良用於該通道之一雜訊容限及一顫動容限中之—戋 多個。 9. 一種用於一接收器之訓練訊框提取器，其包含： 一記憶體；及 至少一處理器，其係耦接至該記憶體，其係操作以藉 由執行以下步驟而調適一連結合作者之一或多個等化來 數： 在該連結合作者與該本端收發器之間的一通道上接 收一訓練訊框，其中該訓練訊框是由一預先界定之訓練 型樣組成； 調整該連結合作者之該等等化參數之一或多個；及 基於該預先界定之訓練型樣是否由該本端收發器適 當接收，而決定該通道之該等化是否滿足一或多個預先 界定之準則。 138569.doc •2· f 200952402 其中該預先界定之訓練 10 ·如請求項9之訓練訊框提取器， 型樣是一虛擬隨機型樣。

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