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目前FPGA高速应用越来越多,速率也越来越高,替换了很多早期FPGA+分离SERDES的方案,那么高速传输的关键技术有哪些呢?这里最重要的是TX端的预加重(Emphasis)和RX端的接收均衡(Equalization)。HSIO的性能和稳定性体现在传输的误码率(BER)上,预加重和均衡技术是HSIO设计中的关键。在xilinx平台RX均衡则包含了DFE和LPM两种模式,这两种模式保证传输的低误码率,本章节一起讨论。
图1.HSIO均衡模块
LPM (LowPower Mode ):
面向较低的功耗和通道插损,也称为低功耗自适应模式LPM;
图2. LPM模式
DFE(Decision feedback equalization):
通过修改自适应滤波器系数实现,对比线性均衡,能够提供较好的通道传输插损补偿;DFE是分离时间自适应高通滤波器。我们看到的DFE TAP是指自适应算法提供的系数。
图3.DFE模式
选择DFE 还是 LPM ?
LPM适合11.2G线速率以下、短距离应用,奈奎斯特频率的通道插损12db以下;
DFE应用在中长距离,奈奎斯特频率通道插损在8db以上。DFE可以在不放大噪声和串扰的前提下完成均衡。可以纠正因通道不连续引起的信号反射。当需要考虑串扰或信号反射因素时,DFE是最佳选择。
RX均衡解决了哪些问题?
一般来说,接收均衡解决了通道插损和通道信号不连续引起的信号质量变差的问题。
1. 通道插损:随着传输距离,传输频率的增加;插损越来越大。高频信号的衰减比低频信号更大。插损通常以频域来衡量。
图4.插损比较
2. ISI:简言之是符号间的干扰;接收的信号的失真,该失真是表现在单个信号的暂时分散和随后的重叠,直到接收器无法准确地区分状态之间改变。
图5.ISI影响信号传输示例
DFE的效果
图6.DFE改善信号传输