使用双极脉冲振幅调制的数据链路功率降低技术制造技术

处理器与片外DRAM之间的高速数据链路利用脉冲振幅调制(PAM)信令来增大SoC中对于给定带宽和资源预算的数据率。然而，处理器与DRAM之间的传输线接口中使用的端接电阻器在PAM信令期间消耗大量功率。通过在接地与端接电阻器之间增加偏置源，端接电阻器用作确定信令电平的参考的“本底电压”可以被抬升。抬升本底电压降低了跨端接电阻器的电压量并且相应地降低功耗。偏置源被调节到PAM信令的最大振幅的各种增量。PAM信令的最大振幅的一半的本底电压在接收机中产生最小功耗。附加地，数据反相预编码可以与本底电压调节串接以进一步使接口的功率节省最大化。

Data link power reduction using bipolar pulse amplitude modulation

The high speed data link between the processor and the DRAM chip uses pulse amplitude modulation (PAM) signaling to increase the data rate for a given bandwidth and resource budget in the SoC. However, the terminating resistors used in the transmission line interface between the processor and the DRAM consume a lot of power during the PAM signaling. By adding a bias source between the ground and the terminating resistor, the terminal voltage, which is used as a reference for determining the signaling level, can be raised. Lifting the background voltage reduces the voltage across the termination resistor and reduces power consumption accordingly. The bias source is regulated to various increments of the maximum amplitude of PAM signaling. Half of the maximum amplitude of the PAM signaling generates the minimum power consumption in the receiver. Additionally, the data inversion precoding can be concatenated with the background voltage regulation to further maximize the power savings of the interface.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景领域本公开的各方面一般涉及高速数据通信接口，尤其涉及脉冲振幅调制编码的数据通信链路。背景移动设备(诸如蜂窝电话)的制造商可以在一个或多个集成电路(IC)设备和/或一个或多个电路板中部署各种电子组件。这些电子组件可包括处理设备、存储设备、通信收发机、显示器驱动器以及类似组件。在一个示例中，可以在印刷电路板(PCB)上提供处理设备，并且该处理设备可以与在同一PCB上和/或在不同PCB上的一个或多个存储器通信。处理器可以使用支持数据和控制信号的单向和双向信道的高速通信链路与存储器设备通信。在多线接口中，与通信链路相关联的功耗相对于移动无线设备中可用的功率预算而言可能是很大的。在某种程度上，通信链路所消耗的功率可通过总线宽度、用于在传输线上传送数据的驱动器类型、传输线的几何形状和结构、编码格式、切换频率、逻辑状态(这可由编码方案的电压和电流电平来定义)等等中的一者或多者来确定。脉冲振幅调制(PAM)是线编码技术的一种特定实现。PAM信令可用在高速数据传输方案中以实现数据传递。PAM线编码将消息码元(数据码元)编码成具有与经编码数据码元相对应的振幅的脉冲。例如，每一数据码元可以被编码成具有唯一振幅的脉冲。数据码元在映射关系中可具有与脉冲振幅或传输码元一对一的对应关系。信道上的PAM信令涉及单个物理线上具有各种振幅的脉冲到接收机的传输。在PAM接收机中，端接电阻器可以耦合在传输线与接地(Gnd)之间以接收PAM信令。端接电阻器值一般被选择为匹配传输线的特征阻抗并且可以被实现为固定值电阻器。在一些实施例中，端接电阻器可以用有源器件(例如电阻器)来实现。由于PAM信令跨端接电阻器被应用，所以跨端接电阻器的电压电平被测量以确定特定PAM脉冲的振幅。引起跨端接电阻器的脉冲的正值和负值的PAM信令是线编码的又一方面并且可以被称为双极编码。PAM脉冲的振幅被用作查找表中的索引以对与传输码元相对应的数据码元进行解码。在PAM-4信令中，四个离散的脉冲振幅构成了经编码的传输码元。由于PAM-4信令被应用于接收机，因此在端接电阻器中丢失了大量的功率。当前，使用PAM-4的高速数据链路使用具有单向电流流动方案的固定电阻器端接方案。每一PAM-4脉冲在接收机中产生与跨端接电阻器的脉冲振幅成比例的电流量。概述以下给出对一个或多个实施例的简化概述以提供对此类实施例的基本理解。此概述不是所有构想到的实施例的详尽综览，并且既非旨在标识所有实施例的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有实施例的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个实施例的一些概念以作为稍后给出的更加具体的说明之序。根据一方面，提供了一种装置，该装置包括接收机，该接收机包括通过第一端接电阻器节点通信耦合至数据链路端并且通过第二端接电阻器节点通信耦合至偏置端的端接电阻器，该端接电阻器被配置成接收多电平信令并且根据收到多电平信令的振幅来生成对应的极化电压和电流。该接收机还包括偏置源，该偏置源通过第一偏置源节点通信耦合至偏置端并且通过第二偏置源节点通信耦合至接地并且被配置成在偏置端上选择性地生成偏置电压电平，该接收机还包括多电平解码器，该多电平解码器跨端接电阻器被通信耦合并且通信耦合至索引端口，该多电平解码器被配置成接收极化电压和电流并且根据多电平信令来确定一组复合索引条目之一。该装置还可包括查找表，该查找表通信耦合至索引端口并且包括数据码元阵列和对应索引，该查找表被配置成接收该组复合索引条目中的一者并且从数据码元阵列中检索与该组复合索引条目中的相应条目相对应的相关联的数据码元。在一些情形中，该查找表可以被简单组合性逻辑电路系统替换。根据另一方面，一种方法通过选择性地调节施加到端接电阻器的偏置电压电平来开始，该端接电阻器通信耦合至接收机的数据链路端以及通信耦合至偏置端。该方法通过经由数据链路端和经由偏置端接收跨端接电阻器的脉冲振幅调制信号来继续，并且根据脉冲振幅调制信号来测量跨端接电阻器的电压电平以及通过端接电阻器的电流。该方法通过聚集复合索引并且根据该复合索引选择性地访问查找表内消息码元阵列中的消息码元来继续，该复合索引包括测得电压电平和测得电流。该方法通过根据该复合索引访问从查找表检索消息码元来结束。又一方面是一种装置，该装置包括接收机，该接收机包括通过第一端接电阻器节点通信耦合至数据链路端并且通过第二端接电阻器节点通信耦合至偏置端的端接电阻器，该端接电阻器被配置成接收多电平信令并且生成对应的极化电压和电流。该接收机还包括偏置源，该偏置源通过第一偏置源节点通信耦合至偏置端并且通过第二偏置源节点通信耦合至接地，并且被配置成在偏置端上选择性生成偏置电压电平。附加地，该接收机包括多电平解码器，该多电平解码器跨端接电阻器被通信耦合并且被配置成根据跨端接电阻器的极化电压和电流来从一组复合索引条目中确定相应的条目。该多电平解码器包括电平解码器和电流传感器，其中每一者通过输入节点跨端接电阻器被通信耦合。电平解码器被配置成确定一组复合索引条目中相应条目的第一部分而电流传感器被配置成确定一组复合索引条目中相应条目的第二部分。该接收机还包括电平解码逻辑，该电平解码逻辑通信耦合至电平解码器和电流传感器，该电平解码逻辑根据对应索引来解码传输码元阵列，该电平解码逻辑被配置成接收来自一组复合索引条目的相应条目并且将该条目应用于索引以从传输码元阵列检索相关联的消息码元。该装置附加地包括通过指示端耦合至反相数据解码器的反相指示符节点、以及耦合至查找表和反相指示符节点的反相数据解码器并且被配置成将反相数据码元解码成数据码元。本公开的又一方面是一种系统，该系统包括发射机存储器和多电平编码器，该发射机存储器被配置成存储和检索与消息相对应的数据码元，该多电平编码器通信耦合至该发射机存储器并且被配置成将收到数据码元编码成多电平传输码元。该系统包括发射机和通信链路，该发射机通信耦合至该多电平编码器和数据链路端，并且被配置成根据多电平信令协议来传送经编码的多电平传输码元，该通信链路通过数据链路端通信耦合至该发射机并且被配置成传播多电平信令。该系统还包括接收机和接收机存储器，该接收机通过通信链路通信耦合至发射机并且被配置成根据多电平信令协议来接收多电平传输码元，该接收机存储器通信耦合至接收机并且被配置成存储与消息相对应的数据码元。为能达成前述及相关目的，这一个或多个实施例包括在下文中充分描述并在权利要求中特别指出的特征。以下说明和所附插图详细阐述了这一个或多个实施例的某些解说性方面。但是，这些方面仅仅是指示了可采用各个实施例的原理的各种方式中的若干种，并且所描述的实施例旨在涵盖所有此类方面及其等效方案。附图简要说明本专利技术的细节(就其结构和操作两者而言)可通过研究所附的附图来部分搜集，其中类似的附图标记指代类似的部分，并且其中：图1描绘了根据某些示例实施例的在SoC设备之间采用脉冲振幅调制数据链路的装置；图2解说了如可在一些示例实施例中使用的在SoC设备之间采用数据链路的装置的简化系统架构；图3是PAM信令系统内PAM-4接收机的框级示意图；图4解说了如在跨通信链路的通信中使用的多电平信令；图5是如可在某些示例性实施例中使用的包括PAM4抬升本底偏置的抬升本底系统的框级示意图；图6A是根据某些示例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：端接电阻器，所述端接电阻器被配置成接收多电平信令，并且根据收到多电平信令的振幅来生成对应的极化电压和电流；偏置源，所述偏置源通信耦合到所述端接电阻器并且被配置成在所述端接电阻器上选择性地生成偏置电压电平；以及多电平解码器，所述多电平解码器跨所述端接电阻器被通信耦合并且被配置成根据跨所述端接电阻器的极化电压和电流来从一组复合索引条目中确定相应条目，并且从数据码元阵列相应地检索相关联的数据码元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.10 US 14/328,5561.一种装置，包括：端接电阻器，所述端接电阻器被配置成接收多电平信令，并且根据收到多电平信令的振幅来生成对应的极化电压和电流；偏置源，所述偏置源通信耦合到所述端接电阻器并且被配置成在所述端接电阻器上选择性地生成偏置电压电平；以及多电平解码器，所述多电平解码器跨所述端接电阻器被通信耦合并且被配置成根据跨所述端接电阻器的极化电压和电流来从一组复合索引条目中确定相应条目，并且从数据码元阵列相应地检索相关联的数据码元。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述端接电阻器被配置成接收对应于所述收到多电平信令的多个电压电平，并且根据所述多电平信令和所述偏置电压电平的组合来生成对应的极化电压和电流。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多电平解码器包括：电平解码器，所述电平解码器跨所述端接电阻器被通信耦合并且被配置成确定所述一组复合索引条目中的相应条目的第一部分；电流传感器，所述电流传感器跨所述端接电阻器被通信耦合并且被配置成确定所述一组复合索引条目中的相应条目的第二部分；以及查找表，所述查找表通信耦合到所述电平解码器和所述电流传感器，所述查找表包括所述数据码元阵列和对应索引，所述查找表被配置成接收来自所述一组复合索引条目的相应条目，并且将该条目应用于所述索引以从所述数据码元阵列检索相关联的数据码元。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述索引被配置成将所述一组复合索引条目中的一个条目的第一部分和第二部分与来自所述数据码元阵列的相关联的数据码元唯一地相关联。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电平解码器被配置成确定在接收到所述多电平信令期间跨所述端接电阻器的电压幅度，并且其中每一电压幅度确定所述一组复合索引条目中的相应条目的第一部分。6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电流传感器被配置成通过测量在接收到所述多电平信令期间跨所述端接电阻器的电压极性来确定流过所述端接电阻器的电流方向。7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，进一步包括接收机存储器，所述接收机存储器通信耦合至所述查找表并且被配置成存储对应于所述多电平信令的数据码元。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，根据最大振幅信令电平的约33％的偏置电压电平从所述数据码元阵列检索数据码元中利用的功率量比用偏置电压电平0V从所述数据码元阵列检索其他数据码元中利用的功率量低约57％。9.一种方法，包括：将预定偏置电压电平应用于通信耦合至接收机的数据链路端的端接电阻器；根据跨所述数据链路端的电压电平接收脉冲振幅调制信号；根据所述接收，测量跨所述端接电阻器的电压电平以及通过所述端接电阻器的电流振幅；根据所述测量，聚集包括跨所述端接电阻器的测得电压电平以及通过所述端接电阻器的测得电流振幅的复合索引；根据所述复合索引选择性地访问多电平解码器内的消息码元阵列中的消息码元；以及根据所述访问从所述多电平解码器检索所述消息码元。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：将所述测得电压电平映射到多电平信令振幅；将通过所述端接电阻器的测得电流振幅映射到电流方向指示符；聚集所述复合索引进一步包括所述多电平信令振幅为所述复合索引的第一部分而所述测得电流方向指示符为所述复合索引的第二部分；以及将检索到的消息码元传送到接收机存储器。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：根据所述多电平信令振幅，所述脉冲振幅调制信号包括电压电平范围，以及所述调节包括在所述脉冲振幅调制信号的电压电平的范围中在最大振幅信令电平的约三分之一与一半之间选择性地调节所述偏置电压电平的幅度。12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述消息码元是反相数据码元，所述方法进一步包括：检测与所述反相数据码元相关联的反相指示，所述反相指示进一步与所述反相数据码元内的位的分区相关联；根据所述反相指示，将所述反相数据码元内的位的分区选择性地反相以产生数据码元；以及将所述数据码元传送到接收机存储器。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述反相指示用信号表明所述反相数据码元的最高有效分区根据编码过程被有条件地反相。14.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述反相指示用信号表明所述反相数据码元中的分区内的位根据编码过程被反相；以及所述分区在所述编码过程内被指定。15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述反相指示是位于与数据指派部分分开的位位置处的所述反相数据码元内的二进制位。16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述数据码元包括脉冲振幅调制信号。17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述消息码元是反相数据码元，所述方法进一步包括：检测与所述反相数据码元相关联的反相指示；将所述反相指示解码成分区选择符和反相指派符；根据所述分区选择符来确定所选分区，其中当所述分区选择符被断言时奇分区被选择，否则偶分区被确定为被选择；根据所述反相指派符将所选分区内的位选择性地反相，其中当所述反相指派符被断言时所选分区内的位被反相，否者所选分区内的位被维持；以及将所述数据码元传送到接收机存储器。18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述解码包括将所述反相指示解码成经排序的二进制位对，所述二进制位对包括对应于所述分区选择符的第一位和对应于所述反相指派符的...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·J·米什拉，T·M·霍利斯，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US