基于频域处理的接收机及SerDes系统的制作方法

专利检索2025-02-17  21


本发明涉及高速有线通信领域领域,具体涉及一种基于频域处理的接收机及serdes系统。


背景技术:

1、目前,业界常用的通信方式包括有线通信和无线通信,因二者传播的物理介质的不同,使得二者在发射机与接收机的架构设计上存在显著差异。

2、串行器和解串器(serializer and deserializer, serdes)是常用的高速有线通信技术。serdes技术通常需要链路均衡,而去加重技术、预加重技术是常用于实现反馈判决均衡器(decision feedback equalizer, dfe)和前向反馈均衡器(feed forwardequalizer, ffe)的链路均衡方法。进一步地,加重技术可以分为:前向去加重、前向预加重、后向去加重、后向预加重,分别用于解决通信链路中的前向串扰、后向串扰问题。本发明关注于包含dfe的serdes系统。

3、serdes系统是典型的数模混合系统,其不传送时钟信号,在接收端集成了时钟数据恢复(clock and data recovery, cdr)电路,利用cdr电路从数据的边沿信息中抽取时钟,并找到最优的采样位置。serdes系统通过在数据线中内嵌时钟,减少所需的传输信道的同时,提升了信号的抗干扰能力,从而大大降低通信成本,并且通过加重或均衡技术可以进一步提升信号质量,以实现高速长距离传输,因此在计算机网络、通信系统、数据存储和图形显示等领域具有广泛的应用。

4、图1为传统serdes系统架构图,包括发射机与接收机。发射机利用串化器将并行数据转换成串行数据后,由驱动器驱动输出,数据链路将发射机输出的信号传输至接收机,接收机将接收的串行数据经模拟前端处理后,由解串器将其转换成并行数据输出。

5、图2为现有技术中的serdes系统接收机原理图。在接收机中,时钟数据恢复电路负责进行时钟恢复,模数转换器(analogy digital converter, adc)进行模数转换并基于cdr电路恢复的时钟和数据进行相位调整。adc采样后的信号经分块与重叠添加模块处理后,由前向反馈均衡器(feed forward equalizer, ffe)、浮动抽头前向均衡器(floatingtap feed forward equalizer, floating tap ffe)进行均衡,并用反馈判决均衡器(decision feedback equalizer, dfe)进一步提升信号质量以获得更好的性能,同时ffe和浮动抽头前向均衡器由第一更新模块更新均衡系数,dfe由第二更新模块更新均衡系数。

6、然而,随着传输信号的波特率越来越高,信道衰减增大,为了抑制信号的码间干扰,使用的ffe、浮动抽头前向均衡器和dfe所需要的抽头数越来越大,使得传输延迟和芯片的复杂度增加。同时,在进行时钟数据恢复时,通常为了提升cdr电路输入信号的质量,会在cdr电路前加一个抽头数较少的前向反馈均衡器,如图2所示的预处理均衡器及其对应的预处理更新模块,以及为便于预处理需增加的第二分块与重叠添加模块,由此增加了时钟恢复环路上的延迟及复杂度。随着系统波特率的增加及信道衰减的变大,系统对时钟抖动的容限变得越来越小,在提升信号质量基础上,对延迟的容忍要求也越来越小,在高波特率高衰减的场景下,目前的serdes架构如果要获得较好的性能,必须降低延迟和芯片复杂度/功耗。

7、综上所述,在高波特率高衰减的场景下,如何降低cdr环路的复杂度及时钟抖动的容限变差问题,以降低serdes系统的延迟和芯片复杂度/功耗,是该领域迫切需要解决的技术问题。


技术实现思路

1、为了缓解或部分缓解上述技术问题,本发明的解决方案如下所述:

2、一种基于频域处理的接收机,包括主路径和时钟数据恢复环路;

3、所述主路径,用于将进行模数转换后的接收机输入信号从时域变换到频域后进行频域滤波,并将频域滤波完成后的信号从频域变换为时域后,进行反馈均衡与判决处理;

4、所述时钟数据恢复环路,基于从频域变换为时域后的信号进行时钟和数据的恢复,所述主路径基于所述时钟数据恢复环路恢复的时钟信号和恢复的数据信号进行模数转换。

5、其中,所述主路径利用离散傅里叶变换将进行模数转换后的接收机输入信号从时域变换到频域;

6、所述主路径利用逆离散傅里叶变换将频域滤波完成后的信号从频域变换为时域。

7、进一步地,所述主路径利用分块模块将进行模数转换后的接收机输入信号分块后,进行离散傅里叶变换。

8、进一步地,所述主路径包括:

9、模数转换器,用于对接收机输入信号进行模数转换;

10、分块模块,所述分块模块的输入端与所述模数转换器的输出端耦接,用于对模数转换后的数字信号进行分块;

11、离散傅里叶变换模块,所述离散傅里叶变换模块的输入端与所述分块模块的输出端耦接,以将分块后的信号从时域变换到频域;

12、频域滤波模块,所述频域滤波模块的输入端与所述傅里叶变换模块的输出端耦接,以进行频域滤波;

13、逆离散傅里叶变换模块,所述逆离散傅里叶变换模块的输入端与所述频域滤波模块的输出端耦接,用于将频域滤波后的信号变换回时域;

14、反馈判决均衡器,所述反馈判决均衡器的输入端与所述逆离散傅里叶变换模块的输出端耦接,进行反馈均衡及判决处理。

15、进一步地,所述主路径还包括频域滤波更新模块,所述频域滤波更新模块用于对频域滤波模块进行频域系数更新或/和频域误差更新。

16、进一步地,所述主路径还包括:

17、反馈判决均衡更新模块,用于对反馈判决均衡器进行均衡系数更新或/和均衡误差更新。

18、进一步地,所述时钟数据恢复环路包括时钟数据恢复模块,所述时钟数据恢复模块的输入端与所述逆离散傅里叶变换模块的输出端耦接,所述时钟数据恢复模块恢复的时钟信号和恢复的数据信号反馈给所述模数转换器。

19、进一步地,所述离散傅里叶变换后信号的带宽小于等于,且中心频率满足下面关系:

20、,

21、其中,m=0,1,2,…,(m-1),m为离散傅里叶变换后的点数,为采样频率,为中心频率。

22、本发明还涉及一种基于频域处理的serdes系统,所述serdes系统包括发射机,以及如前所述的接收机;所述接收机接收发射机输出的信号。

23、进一步地,所述发射机包括:

24、数据产生器,用于产生数字信号;

25、映射器,所述映射器的输入端与所述数据产生器的输出端耦接,用于对所述数字信号进行映射;

26、发射机前向反馈均衡器,所述发射机前向反馈均衡器的输入端与所述映射器的输出端耦接,用于进行时域滤波;

27、数模转换器,所述数模转换器的输入端与所述发射机前向反馈均衡器的输出端耦接,用于进行数模转换。

28、本发明技术方案,具有如下有益的技术效果之一或多个:

29、(1)本发明使用一个频域滤波模块代替了时域均衡时多个模块(如现有技术接收机中的cdr环路中的预处理均衡器、前向反馈均衡器和浮动抽头前向均衡器),极大降低了系统的复杂度。

30、(2)cdr环路复用主路径上频域滤波后变换回时域的结果,基于频域滤波完成后的信号进行时钟和数据的恢复,由此省略了cdr环路上的预处理均衡器及其系数更新模块,在提高cdr环路输入信号质量的同时,有效的控制了环路的延迟和抖动容限。

31、此外,本发明还具有的其它有益效果将在具体实施例中提及。


技术特征:

1.一种基于频域处理的接收机,应用于高速有线通信领域,其特征在于:

2.根据权利要求1所述的基于频域处理的接收机,其特征在于:

3.根据权利要求2所述的基于频域处理的接收机,其特征在于,所述主路径包括:

4.根据权利要求3所述的基于频域处理的接收机,其特征在于:

5.根据权利要求4所述的基于频域处理的接收机,其特征在于,所述主路径还包括:

6.根据权利要求3至5任一项所述的基于频域处理的接收机,其特征在于:

7.根据权利要求6所述的基于频域处理的接收机,其特征在于:

8.一种基于频域处理的serdes系统,其特征在于:

9.根据权利要求8所述的基于频域处理的serdes系统,其特征在于,所述发射机包括:


技术总结
本发明公开了一种基于频域处理的接收机及SerDes系统。为解决CDR环路的复杂度及时钟抖动容限变差的问题,本发明基于频域处理的接收机包括主路径和时钟数据恢复环路;所述主路径,基于离散傅里叶变换进行频域滤波;所述时钟数据恢复环路,基于频域滤波完成后的信号进行时钟和数据的恢复,所述主路径基于所述时钟数据恢复环路恢复的时钟信号和恢复的数据信号进行模数转换。本发明可降低系统的复杂度,有效的控制CDR环路的延迟和抖动容限。本发明适用于高速有线通信领域。

技术研发人员:请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者:成都电科星拓科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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