使用裸片上儀器的數字均衡器適配的制作方法

使用裸片上儀器的數字均衡器適配的制作方法
【專利摘要】本發明的各實施方式總體上涉及使用裸片上儀器的數字均衡器適配。具體地，提供了用于調節接收器增益的系統和方法。適配電路可操作用于：基于從接收器的輸出的水平掃描和豎直掃描生成的接收器的輸出的矩陣表征，標識接收器的輸出的眼圖開度。該適配電路還可操作用于確定是否需要改變眼圖開度的大小。當確定需要改變眼圖開度的大小時，該適配電路可操作用于生成數字信號以改變接收器的增益設置。當在接收器的輸出處的信號均衡不足時，增大接收器的AC增益。當在接收器的輸出處的信號過度均衡時，減小接收器的AC增益。
【專利說明】使用裸片上儀器的數字均衡器適配
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本專利文檔要求2013年3月14日提交的、美國臨時申請號61/782，855的利益和優先權，通過參考而將其全部公開內容在此并入。

【技術領域】
[0003]本公開涉及用于調節具有數字適配電路和裸片上儀器(ODI)的通信系統中的接收器增益的系統和方法。

【背景技術】
[0004]隨著數據速率在背板中的增大，所傳輸的信號會經歷衰減、反射和耦合。數據速率通常會快到使得傳輸的信號可能達到傳輸介質(例如，線纜)的帶寬極限，導致信道損耗、以及在該信號到達接收器時信號眼圖開度(eye opening)的下降。
[0005]接收器執行接收輸入信號以及“加強(boost up)”該信號(即，增大眼圖開度的大小)使得數據可得以恢復(例如，由讀出放大器或鎖存器執行)的雙重功能。接收器可以向輸入信號提供DC增益和AC增益兩者。增大DC增益可以將所有頻率分量加強至Nyquist頻率(即，數據速率的一半)，包括串音和噪聲在內。增大所接收輸入信號的AC增益會加強特定頻率分量，諸如數據速率的頻率，這可能已經在該信號于傳輸介質中傳輸時、歸因于信道損耗而衰減了。信道損耗越大，接收器不得不向輸入信號供應的AC增益就會越多，以便補償該損耗。如果接收器不能供應足夠的AC增益，輸入信號的眼圖開度大小對于準確恢復數據而言可能過小，這會導致較高的誤碼率(BER)。然而，如果AC增益水平過高，則輸入信號可能會過度均衡，這也可能導致較高的BER。由此，重要的是:找到并設置針對任何給定背板的正確AC增益和DC增益，以實現足夠低的BER。
[0006]用于查找針對收發器的適當AC增益和DC增益的模擬適配能力是公知的。然而，模擬適配電路可能容易受到工藝(process)變化和分量失配的影響，并且可能不容易遷移到新的工藝。另外，模擬適配開銷較大，需要較大的硅面積，并消耗大量的功率。


【發明內容】

[0007]鑒于上文，本公開涉及用于通信系統中數字適配塊(“數字塊”)的系統和方法。數字塊可以容易地遷移至任何工藝節點，并且較之于其模擬對等物、也可以消耗更少的功率并占據較少的裸片面積。此外，數字塊可以針對不同工藝縮放，并且不需要針對模擬部件進行優化。
[0008]根據本公開的實施方式，提供了一種適配電路，其可操作用于基于從接收器的輸出的水平掃描和豎直掃描生成的接收器的輸出的矩陣表征，標識接收器的輸出的眼圖開度。生成的矩陣表征的元素可具有存在眼圖開度的第一值，和不存在眼圖開度的第二值。該適配電路可以操作用于控制接收器的輸出的水平掃描和豎直掃描，以及查找接收器的輸出的包絡極限。該適配電路也可以操作用于確定是否需要改變眼圖開度的大小。當確定需要改變眼圖開度的大小時，適配電路可操作用于生成數字信號以改變接收器的增益設置。
[0009]根據本公開的附加實施方式，該適配電路進一步可操作用于計算標識的眼圖開度的豎直高度，以及將計算的豎直高度與預定義的豎直包絡或最優豎直眼圖開度進行比較。
[0010]根據本公開的附加實施方式，該適配電路進一步可操作于確定接收器的輸出是均衡不足還是過度均衡。當確定接收器的輸出均衡不足時，該適配電路可操作用于生成數字信號以增大接收器的AC增益，如果接收器的AC增益未處于最大設置的話。如果接收器的AC增益處于最大設置，該適配電路可操作用于生成數字信號以減小接收器的DC增益，以及將接收器的AC增益設置為實質上等于O。當確定接收器的輸出過度均衡時，該適配電路可操作用于生成數字信號以減小接收器的AC增益，如果接收器的AC增益未處于最小設置的話。如果接收器的AC增益處于最小設置，該適配電路可操作用于生成數字信號以增大接收器的DC增益，以及將接收器的AC增益設置為實質上等于O。還提供了對應于上述系統的方法。
[0011]根據本公開的附加實施方式，提供了一種通信系統，包括:接收器，具有至少一個放大器；和裸片上儀器(0DI)，配置用于對接收器的輸出進行采樣。該通信系統還包括第一數字適配單元，配置用于分析ODI的輸出，控制接收器的輸出的水平掃描和豎直掃描，這些掃描用于生成接收器的輸出的矩陣表征，以及生成數字信號的第一集合，用于調節接收器中至少一個放大器的增益設置。
[0012]根據本公開的附加實施方式，該通信系統進一步包括決策反饋均衡器(DFE)，配置用于放大接收器的輸出；以及耦合至DFE的輸出的時鐘數據恢復(CDR)單元，配置用于向ODI發送數據。該通信系統可以具有用于旁路(bypass) DFE的電路，使得該⑶R單元耦合至接收器的輸出。該通信系統還可以包括第二數字適配單元，配置用于生成數字信號的第二集合，用于調節DFE的增益設置。
[0013]根據本公開的附加實施方式，該通信系統還可以包括數模轉換器，配置用于基于數字信號的第一集合，生成偏置信號，用于設置接收器中至少一個放大器的增益設置。該接收器可以具有多個放大器。數模轉換器可以基于數字信號的第一集合，生成第一多個偏置信號，用于設置多個放大器的AC增益。數模轉換器也可以基于數字信號的第一集合，生成第二多個偏置信號，用于設置多個放大器的DC增益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]在結合附圖閱讀了下述具體描述后，本公開的其他特征、其本質及各種優勢將變得顯然，在附圖中，類似的附圖標記貫穿附圖指代類似部件，以及在附圖中:
[0015]圖1是根據示意性實施方式、具有可調節增益接收器的通信系統的框圖；
[0016]圖2是根據示意性實施方式、具有可調節增益接收器和可調節增益DFE的通信系統的框圖；
[0017]圖3是根據示意性實施方式、具有多級放大器作為接收器的通信系統的框圖；
[0018]圖4A示出了根據示意性實施方式、均衡不足的信號的眼圖；
[0019]圖4B示出了根據示意性實施方式、過度均衡的信號的眼圖；
[0020]圖4C示出了根據示意性實施方式、適當均衡的信號的眼圖；
[0021]圖5示出了根據示意性實施方式、用于調節接收器增益的過程的示意流程圖；
[0022]圖6示出了根據示意性實施方式、用于確定如何調節接收器的AC和/或DC增益的過程的示意流程圖。
[0023]圖7示出了根據示意性實施方式、用于查找眼圖包絡的過程的示意流程圖；
[0024]圖8示出了根據示意性實施方式、用于確定信號是均衡不足和/或過度均衡的過程的示意流程圖；以及
[0025]圖9示出了可以用于實現本公開某些實施方式的示意系統。

【具體實施方式】
[0026]為了提供本發明的整體理解，現在將描述某些示意實施方式。然而本領域技術人員將會理解，可以對此處描述的系統和方法進行調整和修改，因為其對于提出的本申請是適當的，并且此處描述的系統和方法可以在其他適當應用中采用，以及這種其他增加和修改將不會脫離本發明的范圍。
[0027]此處描述的附圖示出了示意性實施方式；然而，附圖可以不是必須地示出、以及可以不是意在示出包含在實施方式中硬件組件的準確布局。提供附圖僅是用于示出實施方式的高層原理布局。此處公開的實施方式可以利用根據本領域中已知原理的、任何適當數量的部件以及任何適當的部件布局來實現。
[0028]圖1示出了根據示意性實施方式的通信系統100的示意框圖，其具有可調節增益接收器102。接收器102接收并放大輸入信號。盡管在圖1中將接收器102示出為接收單個輸入信號，但是應該理解，該接收器102可以接收任何數量的輸入信號，諸如差分輸入信號。在某些實施方式中，接收器102可以具有多個放大器級，如下文針對圖3所討論的。接收器102每級的AC和DC增益可以利用從數模塊120接收的數字信號進行調節。
[0029]接收器102的輸出傳遞至決策反饋均衡器(DFE) 104，其過濾輸入信號并且提供附加增益。在某些實施方式中，DFE104可以是接收器102的部分。在某些實施方式中，DFE104可以僅具有無源部件。在某些實施方式中，DFE104可以具有有源部件。DFE104的輸出被傳遞至時鐘數據恢復(⑶R)塊106。在某些實施方式中，DFE104的附加增益可能不是必須的，以及開關(Switch)1S可以用于旁路DFE104，使得接收器102的輸出直接傳遞至時鐘數據恢復(CDR)塊106。
[0030]⑶R塊106恢復并采樣來自傳入數據流的時鐘。⑶R塊106可以包括讀出放大器、相位監測器、充電泵和電壓受控的振蕩器(VC0)。⑶R塊106的輸出被傳遞至裸片上儀器(ODI) 110，其可以使用來自⑶R塊106的數據來分析DFE104的輸出，或者如果旁路了DFE104，則分析接收器102的輸出。應當理解，在DFE104被旁路時，分析接收器102的輸出，以及當未旁路DFE104時，分析DFE104的輸出。應當理解，此處對于接收器(例如，接收器102)的輸出的分析的所有討論適用于DFE (例如DFE104)的輸出的分析。
[0031]0DI110可以通過生成接收器的輸出的矩陣表征、以及基于生成的矩陣表征測量接收器的輸出的眼圖開度，來分析接收器102的輸出。0DI110可以包括相位插補器112、采樣器114和誤碼校驗器116，所有這些可以用于生成接收器102的輸出的矩陣表征。相位插補器112可以掃視接收器102的輸出的相位，以執行接收器的輸出的水平掃描。相位躍變之間的時間可以由ODI計數器延遲控制位確定。水平相位躍變數據可以由采樣器114采樣，以及將其發送至誤碼校驗器116、以執行接收器的輸出的豎直掃描。在存在信號信息的情況下，誤碼校驗器116可以輸出第一符號(例如，邏輯‘O’)，用于接收器的輸出的眼圖開度中的采樣，以及可以在其他情況下輸出第二符號(例如，邏輯‘I’)。ODIllO生成的矩陣表征由此類似于接收器102的輸出的眼圖，其中，例如，O位于對應于眼圖開度的區域中，以及I位于其他區域中。矩陣的大小可以由誤碼校驗器116和相位插補器112的粒度確定。例如，如果相位插補器112掃視64個水平相位躍變，以及誤碼校驗器116是128位比較器，則將創建128 X 64矩陣。
[0032]0DI110生成的矩陣表征可以由數字適配塊118進行分析，以確定位于接收器102的輸出處的眼圖開度是否適用于準確的數據恢復。在某些實施方式中，數字適配塊118可以基于生成的矩陣表征、例如通過計算在相同欄中具有邏輯O的連續行的數量來計算豎直眼圖開度。數字適配塊118可以基于生成的矩陣表征確定輸出是均衡不足、過度均衡，還是適當均衡。均衡不足、過度均衡，或適當均衡的信號的示意眼圖將針對圖4A至圖4C進一步討論。
[0033]如果數字適配塊118確定接收器102的輸出未適當均衡(例如，均衡不足或過度均衡)，則數字適配塊118生成數字信號、以改變接收器102的一個或多個增益設置。在某些實施方式中，數字信號可以是比特串(string)。生成的數字信號被傳遞至數模塊120，其可以基于數字信號生成改變接收器102中一個或多個增益設置的一個或多個偏置信號。數模塊120生成的偏置信號可以改變接收器102的AC增益或DC增益，或二者。用于確定應當如何改變接收器的AC和/或DC增益的示意過程進一步針對圖6進行討論。增益的改變將改變接收器102的輸出的(和如果DFE104未被旁路的話，DFE104的輸出的)眼圖開度。
[0034]數字適配塊118可以選擇針對接收器的輸出的最佳采樣點，以及可以控制0DI110執行的水平掃描和豎直掃描，以生成接收器的輸出的另一矩陣表征。作為迭代過程(例如，針對圖6討論的過程)的一部分，可以改變接收器102的增益設置，生成并分析接收器的輸出的對應矩陣表征，直到接收器102的輸出的眼圖開度適于準確的數據恢復為止。
[0035]在某些實施方式中，DFE104的增益可以調節。圖2示出了根據示意實施方式、具有可調節增益接收器202和可調節增益DFE206的通信系統200的示意框圖。圖2的接收器202，開關210，時鐘數據恢復(⑶R)塊208，裸片上儀器(ODI) 212，數字適配塊214和數模塊220分別與圖1的接收器102，開關108，⑶R塊106，ODI110，數字適配塊118和數模塊120類似。應當理解，此處使用的術語“類似”意思是在形式和功能上是類似的。在某些實施方式中，通信系統100和/或200的至少某些元素(例如，數字適配塊118和214，ODI110和212)可以實現在集成電路(IC)或可編程邏輯器件(PLD)的電路上。
[0036]在某些實施方式中(例如，如果不需要DFE206提供的增益的話)，DFE206可以由開關210旁路，使得接收器202的輸出直接傳遞到⑶R塊208。在某些實施方式中，DFE206的增益可以由數字適配塊(未示出)控制，該數字適配塊與數字適配塊214類似但不相同，以及可以包括與數模塊220類似的數模塊。在某些實施方式中，數字適配電路可以構建在DFE206 中。
[0037]控制DFE206增益的數字適配電路可以分析來自0DI212的數據(諸如DFE206的輸出的矩陣表征)，以確定DFE206的輸出處的眼圖開度是否適于準確數據恢復。DFE206的輸出的矩陣表征的生成、內容和分析可以與接收器102的輸出的矩陣表征的那些(如之前針對圖1討論的)類似。基于DFE的輸出的矩陣表征的分析，控制DFE206的增益的數字適配電路可以生成一個或多個數字信號，以使用例如與針對圖6討論的過程類似的過程、改變DFE206的AC增益、DC增益或二者。這種數字適配電路可以執行與針對圖1討論的過程類似的迭代過程，直到DFE206的輸出的眼圖開度適于準確數據恢復。
[0038]通信系統200包括復用器216和復用器218，其中的每一個都允許在手動設置的情況下、旁路數字適配塊214。復用器216允許在來自數字適配塊214的輸出與手動設置之間進行選擇，以作為去往0DI212的輸入。使用復用器216選擇手動設置允許系統200的用戶手動地控制0DI212執行的水平掃描和豎直掃描及其他功能。復用器218允許從來自數字適配塊214的輸出與手動設置之間進行選擇，以作為針對數模塊220的輸入。使用復用器218選擇手動設置將允許系統200的用戶手動地設置接收器202的AC增益和DC增益。在DFE206的增益受控于單獨的數字適配塊的實施方式中，復用器(未示出)可以放置在數字適配塊和DFE206之間，以允許在手動設置的情況下、旁路數字適配塊。
[0039]系統200的用戶可以通過設置旁路配置位來在數字適配塊和手動設置之間進行選擇。在某些實施方式中，手動設置可以從作為系統200 —部分的存儲器(未示出)進行讀取。在某些實施方式中，系統200可以從用戶或者經由I/O電路(例如，圖9的I/O電路950)從系統200外部的電路接收手動設置。
[0040]在某些實施方式中，圖2的接收器202或圖1的接收器102可以具有帶有可調節增益的不止一個放大器。圖3示出了根據示意性實施方式、具有作為接收器的多級放大器的通信系統300的示意框圖。在某些實施方式中，通信系統300可以作為圖1的通信系統100的一部分實現，其中圖3的數模塊322和數字適配塊324分別與圖1的數模塊120和數字適配塊118類似，以及圖3中用虛線框標記的“接收器330”(此處稱為“接收器330”)是圖1中接收器102的更詳細示意。在某些實施方式中，通信系統300可以實現為圖2的通信系統200的一部分，其中圖3的數模塊322和數字適配塊324分別與圖2的數模塊220和數字適配塊214類似，以及圖3的接收器330是圖2的接收器202的更詳細示意。
[0041]圖3的接收器330包括第一放大器302，第二放大器304，和第三放大器306，每個具有可調節的AC和DC增益控制。在某些實施方式中，第二放大器304和第三放大器306可以由閉合開關308旁路。第一放大器302的AC增益水平可以由AC增益控制310設置，以及第一放大器302的DC增益水平可以由DC增益控制312進行設置。第二放大器304的AC增益水平可以由AC增益控制314設置，以及第二放大器304的DC增益水平可以由DC增益控制316設置。第三放大器306的AC增益水平可以由AC增益控制318設置，以及第三放大器306的DC增益水平可以由DC增益控制320來設置。AC增益控制310、314和318以及DC增益控制312、316和320可以從數模塊322接收偏置信號，其繼而可以從數字適配塊324接收用于增益調節的數字信號。
[0042]在某些實施方式中，用于增益調節的數字信號可以采用比特串的形式。在某些實施方式中，數字適配塊324的輸出可以是6位串，其允許64個增益躍變。每個躍變可以對應于例如接收器整體增益中的15mV改變，其可由放大器302、304和306之一實現。在某些實施方式中，增益增量可以分散在放大器302、304和306中，使得第一放大器302的增益大于或等于第二放大器304的增益，以及第二放大器304的增益大于或等于第三放大器306的增益。AC和DC增益在放大器302、304和306間增大的順序可以使用增益配置位確定。
[0043]可以基于接收器的輸出的眼圖開度(如眼圖中呈現的)的大小來設置接收器的AC和DC增益水平，諸如圖1的接收器102，圖2的接收器202或圖3的接收器330。接收器的輸出的眼圖可以隨著AC和DC增益的改變而改變。理想情況下，眼圖具有在水平和豎直方向都比較寬的眼圖開度，以及在信號包絡中不存在過沖(overshoot)和下沖(undershoot)。對信號進行采樣的理想位置位于眼圖開度的中心(在水平和豎直方向上都是)。
[0044]圖4A至圖4C示出了接收器的輸出處的信號眼圖。在圖4A至圖4C中，豎直軸測量信號的幅度(例如，以電壓或功率為單位)，以及水平軸測量經過的時間。
[0045]圖4A示出了根據示意性實施方式、均衡不足的信號的示意眼圖400。在均衡不足信號的眼圖中(諸如眼圖400)，在信號包絡內不存在可辨別的眼圖開度。缺乏眼圖開度或眼圖開度非常小指示信號波形的嚴重失真，這可能由符號間干擾和信道噪聲所引起。
[0046]圖4B示出了根據示意性實施方式、過度均衡的信號的示意眼圖430。過度均衡信號的眼圖(諸如，眼圖430)由信號包絡的過沖或下沖表征。在眼圖430中，信號包絡可以視作兩個平行的水平線。信號的局部最小值和局部最大值分別明顯地低于或超過包絡。過沖和下沖可能由信號路徑中的中斷引起。
[0047]圖4C示出了根據示意性實施方式、適當均衡的信號的示意眼圖460。在眼圖460中，眼圖開度在水平和豎直方向上都是寬的，并且在信號包絡中不存在明顯的過沖或下沖。與眼圖460類似的眼圖指示數據可以由接收器準確恢復。
[0048]為了獲得與眼圖460類似的眼圖，接收器的AC和DC增益必須適當設置。圖5至圖6示出了用于調節接收器的增益的示意性過程。盡管此處針對圖5至圖6的討論涉及分析接收器的輸出以及調節接收器的增益設置，但是應當理解，圖5至圖6的過程也可以適用于分析DFE的輸出以及調節DFE的增益設置。
[0049]圖5示出了根據示意性實施方式、用于調節接收器的增益的示意過程500。過程500的元素可以由集成電路器件的電路執行，如下文針對圖9所討論的。過程500開始于502處，以及在504處，接收器的輸出的矩陣表征可以基于接收器的輸出的水平和豎直掃描生成。矩陣表征可以由ODI (諸如0DI110)生成，如上文針對圖1討論的。
[0050]在506，可以基于504處生成的矩陣表征、標識接收器的輸出的眼圖開度。如上文針對圖1所討論的，眼圖開度可以標識為由ODI生成的矩陣表征中為O的簇(cluster)。已標識眼圖開度的豎直高度可以基于生成的矩陣表征進行計算。
[0051]在508，可以確定在506處標識的眼圖開度的大小是否需要改變。用于做出這種決策的過程進一步針對圖6討論。通常，眼圖開度的大小可能需要改變，如果接收器的輸出處的信號均衡不足(如上文圖4A中所示)或過度均衡(如上文圖4B中所示)的話。眼圖開度的大小可能不需要改變，如果接收器的輸出處的信號適當均衡的話(如上文圖4C中所示)。進一步針對圖8討論用于確定信號是均衡不足還是過度均衡的過程。
[0052]如果在508處確定需要改變眼圖開度，則過程500前進到510。在510處，可以生成數字信號以改變接收器的增益設置。通常，如果接收器的輸出處的信號均衡不足，則接收器的AC增益應當增大，或者如果AC增益已經處于最大水平，則DC增益應當減小，以及AC增益設置為等于其最小水平(例如，實質上(substantially)SO)以進行再次掃描。如果接收器的輸出處的信號過度均衡，則接收器的AC增益應當減小，或者如果AC增益已經位于最小水平，則DC增益應當增大，以及AC增益設置為等于其最小水平(例如，實質上為0)以進行再次掃描。
[0053]在某些實施方式中，AC增益可以設置為等于其最大水平(而不是其最小水平)以在DC增益增大或減小之后進行再次掃描。是從最小向最大掃描AC增益、還是從最大向最小掃描AC增益，可取決于AC掃描控制位的值。AC掃描控制位可以從用于實現過程500的本地電路接收，或者經由I/O電路從外部電路或用戶接收。
[0054]在于510處生成改變增益設置的數字信號之后，過程500可以循環回508。在某些實施方式中，在每次改變了 AC增益之后，可以允許在再次于508處分析眼圖開度的大小之前、逝去由一個或多個增益計數器延遲控制位設置的時段。
[0055]如果在508處確定在506處標識的眼圖開度的大小不需要改變，則過程500在512處結束。確定了不需要改變眼圖開度的大小可指示在接收器的輸出處的信號進行了適當均衡，并且數據可以使用接收器的當前增益設置、進行準確恢復。
[0056]圖6示出了根據示意性實施方式、用于確定如何調節接收器的AC和/或DC增益的示意過程600。過程600包括用于標識接收器的輸出處的眼圖開度的元素，以及用于確定是否需要改變眼圖開度的大小以便準確恢復數據的元素。如果在過程600期間、確定眼圖開度的大小需要改變，則生成數字信號以調節接收器的AC和/或DC增益。
[0057]過程600可以由通信系統(諸如通信系統100或通信系統200)執行,該通信系統包括接收器、CDR塊、ODI和數字適配塊。在某些實施方式中，過程600可以針對接收的輸入信號執行一次。在某些實施方式中，過程600可以連續執行，只要接收到輸入信號即可。通信系統的用戶可以通過設置適配配置位來在一次性適配和連續適配之間進行選擇。如果選擇了一次性適配，則可以在過程600的結論處、將數字適配塊置于備用(standby)模式，直到接收到重置信號。在某些實施方式中，數字適配塊可以通過設置適配重啟位而進行重置。
[0058]過程600的元素可以由集成電路器件的電路執行，如針對圖9在下文所討論的。過程600開始于602，以及在604處，將CDR塊的lock_to_reference (鎖定至參考)位設置為第一值(例如，I)，使得接收器的輸出的眼圖的包絡極限可得以確定。當lock_to_reference位設置為例如I時，CDR塊可以鎖定至參考頻率，并且可以忽略所接收數據中的相位信息。在606，查找接收器的輸出的包絡極限。可以使用與過程700(將參考圖7在下文進行討論)類似的過程查找包絡極限。
[0059]眼圖開度的包絡極限描繪了不帶有衰減的眼圖開度的最大大小。由于高(例如，AC)頻較之于低(例如，DC)頻會經歷更多的信道損耗，可以基于什么類型的部件位于執行過程600的系統中的DFE中、來在604和606處設置AC和DC增益水平。在某些實施方式中，過程600可以由具有DFE (具有全無源部件)的通信系統執行。為了降低這種實施方式中的峰值，在元素604和606執行時，接收器的DC增益可以設置為最大水平以及AC增益設置為最小水平。對于過程600由具有DFE (具有有源部件)的通信系統執行的實施方式中，DC增益可以在元素604和606執行時、設置為最小水平，因為有源部件可以關閉。
[0060]在于606處找到包絡極限之后，過程600前進到608，在該處可以將⑶R塊的lock_to_reference位設置為第二值(例如，O)。當lock_to_reference位設置為例如O時，Q)R塊可以處理接收的信號(包括其相位信息)。ODI和數字適配塊繼而可以標識并分析包絡極限內的眼圖開度。
[0061]應當理解，⑶R針對其忽略所接收信號的lock_to_reference位的值可以取決于用戶實現。例如，在某些實施方式中，⑶R塊可以當lock_to_reference位設置為第二值(例如，O)時忽略所接收的信號，以及當lock_to_reference位設置為第一值(例如，1)時處理所接收的信號。
[0062]在610，可以標識接收器的輸出的眼圖開度。眼圖開度例如可以基于接收器的輸出的已生成矩陣表征來標識，如上文針對圖1討論的。具體地，眼圖開度可以表征為由ODI生成的矩陣表征中第一符號(例如，O)的簇。已標識眼圖開度的豎直高度可以基于已生成的矩陣表征來計算。
[0063]在612，可以確定在610處標識的眼圖開度的大小是否需要改變。在某些實施方式中，已標識眼圖開度的豎直高度可以與預定義的豎直包絡進行比較，其中，如果其豎直高度明顯過沖或下沖預定義豎直包絡不止某個預先確定的閾值，則可能需要改變已標識眼圖開度的大小。
[0064]在某些實施方式中，眼圖開度的豎直高度可以與最優豎直眼圖開度進行比較，該最優豎直眼圖開度由矩陣表征(基于ODI的誤碼校驗器的輸出生成)向其收斂的值確定。在這種實施方式中，已標識眼圖開度的大小可能需要改變，如果其豎直高度與最優豎直眼圖開度相差不止某個預先確定的閾值的話。通過設置配置位，用戶可以在與預定義的豎直包絡的比較和與最優豎直眼圖開度的比較之間進行選擇。在某些實施方式中，針對適配收斂計數過濾器的控制位可以用于設置在確定眼圖開度的豎直高度與預先確定的或最優的眼圖開度的豎直高度匹配之前、數字適配塊需要等待多長時間。控制位可以從用于實現過程600的本地電路接收，或者經由I/O電路從外部電路或用戶接收。
[0065]如果在612處確定在610處標識的眼圖開度的大小不需要改變，則過程600結束于632。確定不需要改變眼圖開度的大小可指示在接收器的輸出處的信號進行了適當均衡，以及數據可以使用接收器的當前增益設置進行準確恢復。確定需要改變眼圖開度的大小可指示接收器的輸出處的信號或者是均衡不足或者是過度均衡。進一步針對圖8來討論用于確定信號是均衡不足還是過度均衡的過程。
[0066]如果在612處確定眼圖開度的大小需要改變，則過程600前進到614。在614，可以確定接收器的輸出是否是均衡不足。如果是，則過程600前進到624，在該處可以確定接收器的AC增益是否處于最大設置。如果在624確定接收器的AC增益未處于最大設置，則過程600前進到626，在該處可以生成數字信號以增大接收器的AC增益。增大接收器的AC增益可以具有增大眼圖開度大小的效果。用于增大AC增益的數字信號可以例如由數字適配塊118或數字適配塊214生成。在626處生成的數字信號可以由數模塊(諸如數模塊120或數模塊220)使用，以生成增大接收器AC增益的偏置信號。過程600繼而前進至610。
[0067]如果在624確定接收器的AC增益處于最大設置，則過程600前進至628。在628處，可以確定接收器的DC增益是否處于最小設置。如果是，可能不能進一步改善接收器的眼圖開度，即使該眼圖開度不適于準確數據恢復，以及過程600循環回604以重新開始。如果在628處確定接收器的DC增益未處于最小設置，則過程600前進到630。
[0068]在630，可以生成數字信號以減小接收器的DC增益，以及將接收器的AC增益設置為實質上等于O。減小接收器的DC增益可允許較大范圍的AC增益。在630處生成的數字信號可以例如由數字適配塊118或數字適配塊214生成。數字信號可以由數模塊(諸如，數模塊120或數模塊220)使用，以生成減小接收器的DC增益并設置AC增益實質上等于O的偏置信號。過程600繼而可以循環回610。
[0069]如果在614處確定接收器的輸出并未均衡不足，則接收器的輸出是過度均衡的(即，由于在612處確定需要改變眼圖開度的大小，輸出可能不是適當均衡的，以及如果未適當均衡的輸出不是均衡不足的，則其可能是過度均衡的)，并且過程600前進至616。
[0070]在616處，確定接收器的AC增益是否位于最小設置。如果否，則過程600前進至620，在該處可以生成數字信號以減小接收器的AC增益。數字信號可以例如由數字適配塊118或數字適配塊214生成。在620處生成的數字信號可以由數模塊(諸如數模塊120或數模塊220)使用，以生成減小接收器AC增益的偏置信號。過程600繼而可以循環回610。
[0071]如果在616處確定接收器的AC增益位于最小設置，則過程600前進至618。在618處，確定接收器的DC增益是否處于最大設置。如果是，則不可能再進一步改進過度均衡的信號，以及過程600在632處結束。如果在618處確定接收器的DC增益未處于最大設置，則過程600前進至622。
[0072]在622處，可以生成數字信號以增大接收器的DC增益以及將接收器的AC增益設置為實質上等于O。數字信號例如可以由數字適配塊118或數字適配塊214生成。在622處生成的數字信號可以由數模塊(諸如，數模塊120或數模塊220)使用，以生成增大接收器的DC增益并將AC增益設置為實質上等于O的偏置信號。過程600繼而可以循環回610。
[0073]在某些實施方式中，用于查找眼圖包絡的過程可以在每次調節DC增益時執行。在這種實施方式中，過程600可以在元素622或630執行之后、循環回606而不是610。通過設置控制位，用戶可以選擇是在每次調節DC增益時查找包絡,還是僅在lock_to_reference位設置為特定值(例如，I)之后查找包絡。
[0074]圖7示出了根據示意性實施方式、用于查找眼圖包絡的示意過程700。在過程700期間，電壓標記VMfp和VMfn分別開始于最大電壓軌和最小電壓軌，并且彼此靠近，直到水平相位掃描的結果指示1_和VMfn分別標記包絡的最大電壓和最小電壓。過程700的元素可以由集成電路器件的電路執行，如下文針對圖9所討論的。
[0075]過程700可以開始于702，以及在704處，Vrefp標記可以設置為最大電壓軌的水平，Vhigho在706處，Vrefn標記可以設置為最小電壓軌的水平，Vl0wo在708，接收器的輸出的水平相位可被掃描。水平相位可以由例如0DI110或0DI212進行掃描，并且由數字適配塊118或數字適配塊214進行控制。
[0076]在710，可以基于708的掃描、確定是否已經找到符號的組合(例如，邏輯I和O)。710的確定可以通過校驗其輸入是來自708處掃描的數據的誤碼校驗器(例如，比較器)的輸出來實施。在某些實施方式中，710的確定可以基于邏輯I和O的數量是否超過預先確定的閾值。如果在710處確定未找到符號的組合(例如，邏輯I和0)，則過程700可以前進至712，在該處可以減小VMfp標記，以及可以增大VMfn標記。缺乏符號的組合(例如，邏輯I和O)可指示未找到包絡極限，所以VMfp和Vrefn標記可以更貼近。過程700繼而可以循環回 708。
[0077]如果在710處確定已找到符號的組合(例如，邏輯I和0)，則已經找到包絡極限，以及過程700可以前進到714。在714處，可以將ν.1()ρε，ρ標記設置為等于乂_標記。在716處，νεηνε1_，η標記可以設置為等于VMfn標記。過程700繼而可以在718處結束。
[0078]在過程700或類似過程用于查找接收器的輸出的眼圖包絡之后，則可以標識并分析眼圖開度。需要如何改變眼圖開度的大小可以取決于接收器的輸出處的信號是均衡不足還是過度均衡。
[0079]圖8示出了根據示意性實施方式、用于確定信號是均衡不足和/或過度均衡的示意過程800。過程800可以在針對圖6在上文討論的614的確定期間使用。過程800的元素可以由集成電路器件的電路實施，如下文針對圖9所討論的。
[0080]過程800開始于802，以及在804處，Vrefp標記可以設置為等于Venvel()pe，p標記。在806，V_標記可以設置為等于Venvel()pe，n標記。在808，接收器的輸出的水平相位可被掃描。水平相位可以由例如0DI110或0DI212掃描，并且由數字適配塊118或數字適配塊214控制。
[0081]在810，可以確定808的掃描的誤碼是否等于第一值(例如，I)。810的確定可以通過校驗其輸入是來自808處的掃描的誤碼校驗器(例如，比較器)的輸出而實施。如果在810處確定誤碼等于第一值(例如，I )，則過程800在812處得到結論，其中在該處確定信號是均衡不足的，以及過程800在816處結束。信號是均衡不足的這一結論可以導致增大接收器的AC增益，以便增大眼圖開度的豎直高度。在過程800在過程600的元素614的確定期間使用的實施方式中，信號均衡不足的結論可能引起過程600從614前進至624。
[0082]如果在810處確定誤碼不等于第一值(例如，不等于1)，過程800在814處得到結論，在該處，確定該信號是均衡不足的，以及過程800在816處結束。信號均衡不足的結論可能導致減小接收器的AC增益，以便減小包絡的過沖和下沖。在過程800在過程600的元素614的確定期間使用的實施方式中，信號過度均衡的結論可能引起過程600從614前進至 616。
[0083]在某些實施方式中，可以確定過程800的808的掃描的誤碼等于第二值(例如，O)而不是第一值(例如，I)。在這種實施方式中，過程800的元素804可以替換為將V,efp標記設置在高于標記以上的電壓處，以及元素806可以替換為將Vrefn標記設置在低于Venvel_，n標記以下的電壓處。如果誤碼等于第二值(例如，0)，則過程800可以在814處得出結論，即，該信號是過度均衡的。如果誤碼未等于第二值(例如，不等于0)，過程800可以在812處得到結論，即該信號是均衡不足的。
[0084]應當理解，過程500、600、700或800中示出的一個或多個元素可以與其他元素組合，以任何適當順序執行，并行執行(例如，同時或實質上同時)，或者被移除。例如，過程700的元素704和706可以同時執行，或者以不同于圖7所示的順序執行。過程500、600、700和800可以使用以任何適當形式的軟件和/或硬件的任何適當組合來實現。
[0085]圖9示出了可以用于實現本公開某些實施方式的示意系統900。例如，系統900可以用于實現上文針對圖5至圖8討論的過程500、600、700或800。系統900可以是或者可以包括電路或其他器件(例如，處理塊、集成電路、專用標準產品(ASSP )、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、全定制芯片、專用芯片)。系統900可以包括下述部件的一個或多個:處理器970、存儲器980、I/O電路950、電路960和外圍設備940。系統900的部件通過系統總線或其他互聯930連接在一起，并且布置在包含于最終用戶系統910中的電路板920上。
[0086]電路960可以是集成電路、ASSP、ASIC、PLD或任何其他適當電路。電路960可以包含處理電路(諸如，PLD的核心電路)的一個或多個塊。在某些實施方式中，電路960可以用于實現通信系統100和/或200的一個或多個元素。在某些實施方式中，電路960可以包括執行過程500、600、700和/或800的電路(諸如，處理電路或核心電路)。
[0087]系統900可以在各種應用中使用，諸如計算機聯網、數據聯網、儀器、視頻處理、數字信號處理，或在該處期望得到使用可編程或重新可編程邏輯的優勢的任何其他應用。電路960可以用于執行各種不同邏輯功能和/或計算各種不同數學功能。例如，電路960可以配置為與處理器970合作工作的處理塊的群組或控制器。電路960也可以用于執行信號處理。在另一示例中，電路960可以配置作為處理器970和系統900中其他部件之一之間的接口。應當注意，系統900僅是示意性的，并且實施方式的真實范圍和精神應當由所附權利要求指示。
[0088]前文僅是實施方式原理的示意，并且本領域技術人員在不脫離此處公開實施方式的范圍和精神的前提下、可以做出各種修改。本公開的上述實施方式是出于示意而非限制的目的給出的，以及本發明僅受隨后權利要求的限制。
【權利要求】
1.一種用于調節具有輸出的接收器的增益的方法，所述方法包括: 基于所述接收器的輸出的水平掃描和豎直掃描，生成所述接收器的輸出的矩陣表征； 基于所述生成的矩陣表征，標識所述接收器的輸出的眼圖開度； 使用裸片上儀器(ODI)電路，確定是否需要改變所述眼圖開度的大小；以及 當確定需要改變所述眼圖開度的所述大小時，使用耦合至所述ODI電路的適配電路，生成數字信號以改變所述接收器的增益設置。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:計算所述標識的眼圖開度的豎直高度。
3.根據權利要求2所述的方法，其中確定是否需要改變所述眼圖開度的所述大小包括:將所述計算的豎直高度與預定義的豎直包絡進行比較。
4.根據權利要求2所述的方法，其中確定是否需要改變所述眼圖開度的所述大小包括:將所述計算的豎直高度與最優豎直眼圖開度進行比較。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述生成的矩陣表征的元素具有存在眼圖開度的第一值，以及不存在眼圖開度的第二值。
6.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:在標識所述接收器的輸出的眼圖開度之前，查找所述接收器的輸出的包絡極限。
7.根據權利要求1 所述的方法，進一步包括:確定所述接收器的輸出是均衡不足還是過度均衡，以及其中生成所述數字信號以改變所述接收器的所述增益設置包括: 當確定所述接收器的輸出均衡不足時，如果所述接收器的所述AC增益未處于最大設置，則生成數字信號以增大所述接收器的AC增益；以及 當確定所述接收器的輸出過度均衡時，如果所述接收器的所述AC增益未處于最小設置，則生成數字信號以減小所述接收器的所述AC增益。
8.根據權利要求7所述的方法，其中生成所述數字信號以改變所述接收器的所述增益設置包括: 當確定所述接收器的輸出均衡不足以及所述接收器的所述AC增益處于所述最大設置時，生成數字信號以減小所述接收器的DC增益，以及將所述接收器的所述AC增益設置為實質上等于O ;以及 當確定所述接收器的輸出過度均衡以及所述接收器的所述AC增益處于所述最小設置時，生成數字信號以增大所述接收器的所述DC增益，以及將所述接收器的AC增益設置為實質上等于O。
9.一種集成電路中的適配電路，可操作用于: 基于從接收器的輸出的水平掃描和豎直掃描生成的所述接收器的輸出的矩陣表征，標識所述接收器的輸出的眼圖開度； 確定是否需要改變所述眼圖開度的大小；以及 當確定需要改變所述眼圖開度的大小時，生成數字信號以改變所述接收器的增益設置。
10.根據權利要求9所述的適配電路，進一步可操作用于: 計算所述標識的眼圖開度的豎直高度；以及 將所述計算的豎直高度與預定義的豎直包絡進行比較。
11.根據權利要求9所述的適配電路，進一步可操作用于:計算所述標識的眼圖開度的豎直高度；以及 將所述計算的豎直高度與最優豎直眼圖開度進行比較。
12.根據權利要求9所述的適配電路，進一步可操作用于控制所述接收器的輸出的所述水平掃描和所述豎直掃描。
13.根據權利要求9所述的適配電路，進一步可操作用于查找所述接收器的輸出的包絡極限。
14.根據權利要求9所述的適配電路，進一步可操作用于: 確定所述接收器的輸出是均衡不足還是過度均衡； 當確定所述接收器的輸出均衡不足時: 如果所述接收器的所述AC增益未處于最大設置，則生成數字信號以增大所述接收器的AC增益；以及 如果所述接收器的所述AC增益處于所述最大設置，則生成數字信號以減小所述接收器的DC增益，以及將所述接收器的所述AC增益設置為實質上等于O ;以及當確定所述接收器的輸出過度均衡時: 如果所述接收器的所述AC增益未處于最小設置，則生成數字信號以減小所述接收器的所述AC增益，以及 如果所述接收器的所述AC增益處于所述最小設置，則生成數字信號以增大所述接收器的所述DC增益，以及將所述接收器的所述AC增益設置為實質上等于O。
15.一種通信系統，包括: 接收器，具有至少一個放大器； 裸片上儀器(ODI)，配置用于對所述接收器的輸出進行采樣；以及 第一數字適配單元，配置用于: 分析所述ODI的輸出； 控制所述接收器的輸出的水平掃描和豎直掃描，所述掃描被用于生成所述接收器的輸出的矩陣表征；以及 生成數字信號的第一集合，用于調節所述接收器中至少一個放大器的增益設置。
16.根據權利要求15所述的系統，進一步包括: 決策反饋均衡器(DFE)，配置用于放大所述接收器的所述輸出；以及 時鐘數據恢復(⑶R)單元，耦合至所述DFE的輸出并且配置用于向所述ODI發送數據。
17.根據權利要求16所述的系統，進一步包括第二數字適配單元，配置用于生成數字信號的第二集合，用于調節所述DFE的增益設置。
18.根據權利要求16所述的系統，進一步包括用于旁路所述DFE的電路，使得所述CDR單元耦合至所述接收器的所述輸出。
19.根據權利要求15所述的系統，進一步包括數模轉換器，配置用于:基于所述數字信號的第一集合，生成偏置信號，所述偏置信號用于設置所述接收器中至少一個放大器的所述增益設置。
20.根據權利要求19所述的系統，其中: 所述接收器具有多個放大器； 所述數模轉換器基于所述數字信號的第一集合，生成第一多個偏置信號，用于設置所述多個放大器的AC增益；以及 所述數模轉換器基于所述數字信號的第一集合，生成第二多個偏置信號，用于設置所述多個放大器的 DC增益。
【文檔編號】H04L25/03GK104052694SQ201410093081
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2013年3月14日
【發明者】T·T·黃, N·V·阮 申請人:阿爾特拉公司