SerDes的片上抖动评估制造技术

一种提供片上抖动评估的说明性集成电路和方法。一个说明性集成电路实施例包括：具有定时恢复电路的数字接收器，定时恢复电路由先前采样时刻的估计的定时误差来确定相位偏移信号；以及捕获相位偏移信号的片上存储器，片上存储器被耦合到处理器，处理器从相位偏移信号中导出一个或多个抖动测量结果。为了初始校准，处理器可以将接收器配置成用于回送操作，并且此后，校准值可以实现对远程发射器时钟抖动的评估。

【技术实现步骤摘要】
SerDes的片上抖动评估
技术介绍
数字通信通过具有一个或多个指定通信信道(例如，载波波长或频带)的中间通信介质(例如，光纤电缆或绝缘铜线)在发送设备与接收设备之间发生。每一个发送设备通常以固定的码元速率传输码元，同时每一个接收设备检测可能损毁的码元序列并且试图重构所传输的数据。“码元”是持续达固定时间段的信道的状态或有效条件，该固定时间段被称为“码元区间”。码元可以是例如电压或电流电平、光学功率电平、相位值或者特定频率或波长。从一个信道状态到另一个信道状态的变化被称为码元转换。每一个码元可以表示(即，编码)数据的一个或多个二进制位。可替代地，数据可以由码元转换或由两个或更多个码元的序列来表示。最简单的数字通信链路每个码元只使用一个比特；二进制“0”由一个码元(例如，第一范围内的电压或电流信号)来表示，而二进制“1”由另一码元(例如，第二范围内的电压或电流信号)来表示。信道非理想性产生可以造成每个码元扰乱其邻近码元的分散，造成码元间干扰(ISI)。随着码元速率增大，ISI可能使得接收设备难以判定在每个间隔(尤其是在这种ISI与加性噪声组合时)发送哪些码元。公开的文献公开了许多均衡和解调技术，即使在存在ISI的情况下也能从变差的接收信号中恢复数字数据。这种技术的关键是确定正确的采样定时，因为采样定时直接影响离散样本的信噪比。在大多数情况下，使用用于检测和跟踪最佳采样定时的各种可用策略中的任何一种来从数据流本身恢复采样定时。这种定时恢复策略不仅必须处理信道分散和噪声，而且还必须处理发射器和接收器的时钟信号之间的差异。特别地，无论以误码率、眼大小或信噪比来衡量，定时抖动都能够不利地影响通信链路的可靠性。因此，定时抖动的测量可以用作链路可靠性的早期指示器，并且具体而言，可以指示给定发射器或接收器是否应当被重新校准或替换以确保继续的链路可靠性。
技术实现思路
因此，本文公开了提供片上抖动评估的说明性集成电路和方法。一个说明性集成电路实施例包括：具有定时恢复电路的数字接收器，定时恢复电路根据先前采样时刻的估计的定时误差来确定相位偏移信号；以及捕获相位偏移信号的片上存储器，片上存储器被耦合到处理器，处理器从相位偏移信号中导出一个或多个抖动测量结果。一个说明性方法实施例包括：(a)操作数字接收器以将通信信号转换成数字数据流，数字接收器包括定时恢复电路，定时恢复电路由先前采样时刻的估计的定时误差来确定相位偏移信号；(b)在片上存储器中捕获相位偏移信号；以及(c)使用耦合到片上存储器的处理器来从相位偏移信号中导出一个或多个抖动测量结果。前述实施例中的每一者可以单独地或组合地实现，并且可以以任何合适的组合利用以下特征中的任何一个或多个来实现：1.该一个或多个抖动测量结果包括以下中的至少一者：概率分布、均方值、均方根值以及频率变换。2.片上存储器在来自远程发射器的通信期间捕获相位偏移信号，使得测量结果表示链路抖动。3.如果该一个或多个抖动测量结果指示链路质量不足，则处理器报告误差状况。4.处理器周期性地向交换机管理结构报告链路质量。5.该集成电路包括：发送通信信号的本地发射器；以及回送(loopback)路径，回送路径可选择地将通信信号耦合到数字接收器，使得测量结果表示回送抖动。6.本地发射器和数字接收器可配置成使用共享的参考时钟并且可配置成使用分开的参考时钟。7.处理器将数字接收器抖动与链路抖动组合，以报告针对远程发射器的抖动。8.该集成电路被体现在网络电缆中。9.该集成电路被体现在网络交换机或路由器中。附图说明图1是示例性有源以太网电缆(AEC)的立体图。图2是说明性1：4分支AEC的立体图。图3是说明性AEC的功能框图。图4是说明性多通道数据恢复和重新调制(DRR)设备的框图。图5是说明性通信链路的架构图。图6是说明性本地发射器-接收器对的框图。图7是示出说明性时钟恢复环路的框图。图8是片上抖动评估的说明性方法的流程图。具体实施方式尽管在附图和以下描述中给出了特定实施例，但是请记住它们不限制本公开。相反，它们为普通技术人员提供用于辨别包含在所附权利要求书的范围内的替代形式、等效物和修改的基础。本文公开了用于评估定时抖动的电路和方法。这些电路和方法可与集成电路收发器一起嵌入到片上，从而不仅表征收发器的定时抖动，而且还表征本地接收器链接到的任何远程发射器的定时抖动。可将测得的抖动报告给例如交换机管理结构，交换机管理结构监测收发器的性能和通信链路的可靠性。并且或替代地可以将抖动测量结果与预定的性能阈值进行比较，并且如果确定抖动过大或以其他方式不符合要求，则可以断言警报信号或者可以发送警报消息以警告潜在的链路可靠性不足和/或由用户或技术人员发起纠正动作。作为一个具体示例，交换机端口在检测到所链接的发射器表现出过大的定时抖动时，可以使交换机控制器打开端口附近的警告灯并且向监测给定设施中的所有交换机的中央服务发送警报消息。作为另一个具体示例，有源网络电缆可具有连接器，该连接器在插入交换机端口中时对它们的嵌入式收发器和它们连接到的端口发射器执行定时抖动评估。可以将每个连接器上的状态LED点亮为绿色以指示未检测到故障(包括未检测到过大的定时抖动)。在另一方面，如果连接器检测到过大的定时抖动，则可将该连接器上的状态LED点亮为黄色以警告链路不可靠。作为对片上定时抖动评估的更详细讨论的序言，我们从物理实现开始以提供一些上下文。图1是说明性电缆的立体图，该电缆可用于在路由网络中的设备之间提供高带宽通信链路。路由网络可以是或者包括例如互联网、广域网、存储区域网络或局域网。所链接的设备可以是计算机、交换机、路由器等等。电缆包括经由电绳中的电导体106电连接的第一连接器100和第二连接器101。电导体106可以是以成对的形式(诸如，利用双轴导体)布置的电导线。双轴导体可以比作同轴导体，但其具有两个内导体而不是一个内导体。内导体可以用差分信号来驱动，并且它们共享的屏蔽件进行操作以减少与电缆中其他双轴导体的串扰。取决于性能标准，可以采用其他成对或单端的导体实现。根据以太网标准，每个导体对可提供对差分信号的单向传输。为了在甚至扩展的电缆长度上实现稳健的性能，每个连接器100、101可包括执行时钟和数据恢复(CDR)以及对数据流的重新调制的被供电的收发器，以下被称为数据恢复和重新调制(DRR)设备。DRR设备处理在每个方向上行进的数据流。值得注意的是，收发器不仅会在去往主机接口的入站数据流离开电缆时对这些入站数据流执行CDR和重新调制，而且会在来自主机接口的出站数据流进入电缆时对这些出站数据流进行CDR和重新调制。此处认识到，可预期出站数据流符合相关标准(例如，400Gbps的以太网标准)，并且可预期出站数据流基本上没有从它们在网络接口端口的插座引脚和电缆组件的连接器插头引脚的遍历中经历劣化。然而，由发射网络接口的电子制造商采用的调制质量和均衡策略一般是未知的，并且标准的最低要求可能不足以在延长的电缆长度上传输，特别是如果接收网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路，包括：/n数字接收器，具有定时恢复电路，所述定时恢复电路由先前采样时刻的估计的定时误差来确定相位偏移信号；以及/n片上存储器，所述片上存储器捕获所述相位偏移信号，所述片上存储器耦合到处理器，所述处理器从所述相位偏移信号中导出一个或多个抖动测量结果。/n

【技术特征摘要】
20200205 US 16/782,9261.一种集成电路，包括：
数字接收器，具有定时恢复电路，所述定时恢复电路由先前采样时刻的估计的定时误差来确定相位偏移信号；以及
片上存储器，所述片上存储器捕获所述相位偏移信号，所述片上存储器耦合到处理器，所述处理器从所述相位偏移信号中导出一个或多个抖动测量结果。


2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述一个或多个抖动测量结果包括以下中的至少一者：概率分布、均方值、均方根值以及频率变换。


3.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述片上存储器在来自远程发射器的通信期间捕获所述相位偏移信号，其中所述一个或多个抖动测量结果表示链路抖动，并且其中如果所述一个或多个抖动测量结果指示链路质量不足，则所述处理器报告误差状况。


4.如权利要求3所述的集成电路，其特征在于，所述处理器周期性地向交换机管理结构报告链路质量。


5.如权利要求1所述的集成电路，进一步包括：
发送通信信号的本地发射器；以及
可选择地将所述通信信号耦合到所述数字接收器的回送路径，
其中在所述回送路径将所述数字通信信号耦合到所述数字接收器期间捕获所述相位偏移信号，以获得表示回送抖动的一个或多个抖动测量结果。


6.如权利要求5所述的集成电路，其特征在于，所述本地发射器和所述数字接收器可配置成使用共享的参考时钟并且可配置成使用分开的参考时钟。


7.如权利要求6所述的集成电路，其特征在于，所述处理器确定在共享的参考时钟情况下的回送抖动以及在分开的参考时钟情况下的回送抖动。


8.如权利要求6所述的集成电路，其特征在于，所述处理器将所述回送抖动与链路抖动组合，以报告针对远程发射器的抖动。


9.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路被体现在网络电缆中。


10.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述集成电路被体现在网络交换机或路由器中。


11.一种片上抖动评估方法，包括：
操作数字接收器以将通信信号转换成数字数据流，所述数字接收器包括定时恢复电路，所述定时恢复电路由先前采样时刻的估计的定时误差来确定相位偏移信号；
在片上存储器中捕获所述相位偏移信号；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俊清，钱浩立，
申请(专利权)人：默升科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY