圍毆高速串行之均衡與編碼

 文 / 姜杰（微信公眾號：高速先生）

與并行信號相比，高速串行信號除了減少IO口數(shù)量，其優(yōu)勢還在于自同步方式，即信號發(fā)送的數(shù)據(jù)流同時包括了數(shù)據(jù)和時鐘信息，從而避免了速率提升帶來的時序問題。

高速串行的實現(xiàn)需要借助串行器、時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）、解串器以及均衡器等。這樣的設(shè)備與源同步接口不同，因為接收機設(shè)備包含時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）電路，可以從數(shù)據(jù)中直接提取時鐘信息，而不是依賴于單獨的時鐘。關(guān)于串行器、時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）、解串器的詳細(xì)介紹，請戳這里《高速串行簡史（四）：開掛的自同步方式就是掃地高僧，你怎么看？》

高速串行信號在傳輸過程中，無源通道對信號的衰減具有頻率相關(guān)性，信號的高頻分量損耗更多，因此為得到符合要求的信號，均衡技術(shù)被廣泛應(yīng)用。其基本原理就是構(gòu)造一個與傳輸通道頻響特性互補的濾波器，抵消通道的選擇性衰減，從而使整個系統(tǒng)的頻響特性更加平坦。按照均衡實現(xiàn)的位置可分為驅(qū)動端均衡和接收端均衡，其中，驅(qū)動端均衡最常見的方式就是預(yù)加重（pre-emphasis）和去加重（de-emphasis）。《DE-EMPHASIS學(xué)習(xí)筆記》

均衡按照實現(xiàn)的原理可分為線性均衡和非線性均衡，線性均衡又可進一步分為連續(xù)時間線性均衡（CTLE）和離散時間線性均衡（DLE），由于DLE一般使用有限沖激響應(yīng)濾波器（FIR）實現(xiàn)，只有前饋部分，故工程中也常被稱為FFE。《均衡的秘密之CTLE》、《均衡的秘密之FFE》

碼間干擾是高速串行信號質(zhì)量惡化的主要表現(xiàn)，除了通過加重均衡的方式減少碼間干擾，還需要選擇合適的碼型。不同的編碼方式適用于不同的信號協(xié)議，一個好的編碼方式，除了其本身的算法優(yōu)化，還要注重效率。其中，對于NRZ數(shù)據(jù)的編碼方式，常見的有8B/10B，64B/66B等。《高速信號編碼之8B/10B》、《高速信號編碼之64B/66B》

此外，在做高速串行信號仿真時，激勵端通常會使用PRBS（Pseudo-Random Binary Sequence），即偽隨機二進制序列，江湖人稱偽隨機碼。由于其碼流中的0和1“隨機”出現(xiàn)，與真實的數(shù)據(jù)傳輸情況非常接近，故經(jīng)常被用于測試高速串行通道的誤碼率的情況。《PRBS碼到底是啥玩意》