專利名稱：輸入-輸出驅(qū)動器電路的串擾均衡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及電路，更具體地說涉及驅(qū)動器電路的串擾均衡(crosstalk equalization)。
背景技術(shù)：
傳輸線路之間的電容性和電感性耦合可能會導(dǎo)致在一個傳輸線路中傳播的電磁信號對在另一個傳輸線路中傳播的電磁信號產(chǎn)生不利影響。這經(jīng)常被稱為串擾。傳輸線路在計算機系統(tǒng)中非常常見，其中芯片(管芯)[chip(die)]可以通過傳輸線路與另一個芯片通信。例如，計算機系統(tǒng)的一部分示出在圖1中，其中CPU(中央處理單元)102通過前端總線106與芯片組104通信。芯片組104包括存儲控制器，以通過存儲總線110與存儲器通信，并具有用于通過圖形總線114與圖形處理器112通信的端口。芯片組104還包括橋接器，用于通過系統(tǒng)總線118與其他外設(shè)例如網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC)116通信。圖1中的各種總線可被看作為傳輸線路。
串擾問題示出在圖2中，其中表示邏輯“1”的脈沖由驅(qū)動器202發(fā)送到傳輸線路204上，而驅(qū)動器206通過不在傳輸線路208上傳輸信號來指示邏輯“0”。(為了簡單起見，對每條傳輸線路只示出了一個導(dǎo)體，但在實際中可能有一個或多個平面導(dǎo)體形成傳輸線路結(jié)構(gòu)的一部分。)所接收的脈沖示出在圖2中，其中脈沖210示出了傳輸線路204上的接收脈沖，脈沖212示出了傳輸線路208上的接收脈沖，并且其中的t1、t2和t3是具有如下意義的三個時刻脈沖210在t1處上升，t2是脈沖210的中點，而脈沖在t3處下降。脈沖212源自串擾，大約是脈沖210的導(dǎo)數(shù)。
如果脈沖210和212如圖2所示地對齊，并且在t2處進行采樣，則傳輸線路208上的接收脈沖212被正確地解釋為邏輯“0”。然而，可能存在定時抖動(timing jitter)，使得接收脈沖可能不在時間t2處被采樣，或者傳輸線路204和208之間可能存在電長度的不匹配，使得接收脈沖不像圖2所示的那樣對齊。結(jié)果，脈沖212可能會被采樣成使其被錯誤地解釋成邏輯“1”。
傳輸線路可能采用多種物理形式，例如帶線(stripline)或微帶(microstrip)。帶線可包括兩個平面導(dǎo)體之間的一條跡線(trace)，而微帶可包括鄰接于一個平面導(dǎo)體的跡線。與微帶相比，帶線的串擾問題可能會小一些。然而，帶線的成本比微帶要高。因此，在計算機系統(tǒng)中串擾是一個常見問題，尤其是當信令速率增長時。


圖1是計算機系統(tǒng)的高級示意圖。
圖2示出了傳輸線路中的串擾。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的串擾均衡的實施例。
圖4是微小間隔(fractionally-spaced)多電平驅(qū)動器的實施例。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例通過以數(shù)據(jù)相關(guān)(data dependent)的方式來均衡傳輸脈沖，從而減弱了串擾的影響。這一均衡涉及在一組傳輸線路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號和信號之間的映射?？梢远喾N方式來執(zhí)行這一映射，例如表查找或有限狀態(tài)機。
采用表查找過程的實施例示出在圖3中。需要在n個傳輸線路306上傳輸一組n個數(shù)據(jù)符號di，i＝1，2，...，n。將這組n個數(shù)據(jù)符號di，i＝1，2，...，n提供給表302作為地址。如果這些數(shù)據(jù)符號是比特(通常都是如此)，則地址空間是2n。對于每個地址，表302向n個驅(qū)動器304提供了n個字，一個字對應(yīng)于一個驅(qū)動器。這n個字不一定都彼此不同。提供給一個驅(qū)動器的字包括一組參數(shù)，該驅(qū)動器將該組參數(shù)映射到一個信號。在圖3中，這n個信號表示為xi，i＝1，2，...，n。n個接收器308中的每一個都基于它所連接到的傳輸線路上的接收信號進行判決，以提供對數(shù)據(jù)符號的估計。所估計的數(shù)據(jù)符號表示為d^i,i=1,2,...,n.]]>
表302和驅(qū)動器的結(jié)合可被看作為一組數(shù)據(jù)符號di，i＝1，2，...，n到一組傳輸信號的映射。選擇這一映射，使得在理想的無噪聲情況下，接收器對所有的i都提供正確的估計d^i=di.]]>考慮到傳輸線路之間的任何電容性和電感性耦合，這一映射依賴于傳輸線路的傳輸特性，且還依賴于所選擇的接收器308的類型。
為了提供選擇映射的示例，首先引入一些記號。假設(shè)已將接收器設(shè)計成使得將具有傅立葉變換Di(f)的接收信號被解碼成估計d^i=di.]]>例如，Di(f)可能對于邏輯“1”具有高斯形曲線，而對于邏輯“0”是零，而接收器可以是積分接收器，使得如果積分輸出的幅度大于某個閾值則聲明邏輯“1”，反之聲明邏輯“0”。為了下面的敘述方便，令D(f)表示具有分量[D(f)]i＝Di(f)，i＝1，...，n的n維列向量。
令l(i)表示第i條傳輸線路。當驅(qū)動器在傳輸線路l(i)上傳輸信號時，將該信號的傅立葉變換表示為Xi(f)，i＝1，2，...，n，而當接收器在傳輸線路l(i)上接收信號時將該信號的傅立葉變換表示為Yi(f)，i＝1，2，...，n。令X(f)表示具有分量[X(f)]i＝Xi(f)，i＝1，...，n的n維列向量，并令Y(f)表示具有分量[Y(f)]i＝Y(jié)i(f)，i＝1，...，n的n維列向量。
假設(shè)傳輸線路的輸入-輸出關(guān)系是線性且時不變的，從而可將它精確地建模為Y(f)＝H(f)X(f)，其中H(f)是滿秩n×n矩陣。然后，通過將數(shù)據(jù)符號組di，i＝1，2，...，n映射到具有由X(f)＝H(f)-1D(f)給出的傅立葉變換向量X(f)的n維傳輸信號列向量，所述映射給出了適當?shù)臄?shù)據(jù)相關(guān)的均衡，使得接收器獲得所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號的正確估計。
無論傳輸線路組是否具有線性時不變的傳遞函數(shù)矩陣H(f)，都可以通過分析或測量來獲得從數(shù)據(jù)符號到傳輸信號的映射。上述模型只是用來示出用于提供所述映射的一種方法。如果傳遞函數(shù)矩陣H(f)是精確的模型，則可以通過進行傳輸沖激(impulse)并測量接收信號頻譜的實驗來獲得它。例如，當在傳輸線路l(j)上傳輸沖激時，傳遞函數(shù)矩陣的分量[H(f)]i，j是傳輸線路l(i)的沖激響應(yīng)的傅立葉變換。因此，當在傳輸線路l(i)上傳輸沖激時，應(yīng)用到傳輸線路的每一個接收端的頻譜分析器提供了H(f)的第j列。
實際中，可能的傳輸信號的空間是有限的，因此即使傳輸線路組具有線性時不變的傳遞函數(shù)矩陣H(f)，實際也只合成了對H(f)-1D(f)的近似。可以通過具有多個電壓電平的(時域中的)微小間隔驅(qū)動器來實現(xiàn)這一合成。圖4中給出了這樣的微小間隔多電平驅(qū)動器的一個實施例。
圖4的驅(qū)動器包括多個差分pMOSFET對，其中從表302所提供的字中導(dǎo)出柵極電壓，以確定由驅(qū)動器傳輸?shù)奶囟ㄐ盘?。在圖4中，柵極電壓由bi(j)及其復(fù)共軛bi(j)表示，其中索引i表示差分對，而索引j是時間索引。例如，包括pMOSFET 402A和402B的差分對分別具有柵極電壓b1(j)及其復(fù)共軛b1(j)。在圖4的實施例中，存在m個差分對，每個差分對i具有提供偏置電流Ii的電流源。例如，包括pMOSFET 402A和402B的差分對具有提供偏置電流I1的電流源404。
不損失一般性地，可將電流源選擇成使得Ii＜Ii+1。負載406A和406B表示由于傳輸線路而產(chǎn)生的負載。即，節(jié)點408A和408B連接到傳輸線路以用于差分信令的情形。如果采用了單端信令，則只有一個節(jié)點(例如節(jié)點408B)連接到傳輸線路。索引j的范圍確定了特定信號在它的周期上表現(xiàn)出的離散值的數(shù)量，并且可被看作為周期中的微小時間段的數(shù)量。例如，如果j從1取值到k，則節(jié)點408B處(以及如果采用了差分信令則還在節(jié)點408A處)提供的信號在其周期上具有k個離散值。令T表示傳輸信號的周期，那么，對于微小時間段[(j-1)(T/k)，j(T/k)](其中1≤j≤k)，如果采用了差分信令，則柵極電壓是bi(j)，i＝1，...，m以及bi(j)，i＝1，...，m。對于圖4的實施例，表302提供的字的維度是mk。圖4的驅(qū)動器所合成的可能的信號的空間由偏置電流、差分對數(shù)量、微小時間間隔數(shù)量的選擇以及柵極電壓的具體選擇所確定?？蛇x擇這些參數(shù)來逼近所期望的傳輸信號，例如具有傅立葉變換H(f)-1D(f)的傳輸信號。
可對所公開的實施例做出各種改變而不會偏離本發(fā)明所要求保護的范圍。例如，對于一些實施例，可以采用有限狀態(tài)機而不是查找表來提供向驅(qū)動器提供的字。
權(quán)利要求
1.一種裝置，用來傳輸數(shù)據(jù)符號組d(i)，其中i＝1，...，n，該裝置包括傳輸線路組l(i)，其中i＝1，...，n，并且對于i＝1，...，n，傳輸線路l(i)傳播信號x(i)；接收器組r(i)，其中i＝1，...，n，并且對于每個i＝1，...，n，接收器r(i)連接到傳輸線路l(i)，以接收信號x(i)；驅(qū)動器組t(i)，其中i＝1，...，n，并且對于每個i＝1，...，n，驅(qū)動器t(i)連接到傳輸線路l(i)，以發(fā)送信號x(i)；以及映射器，對于i＝1，...，n，將所述數(shù)據(jù)符號組d(i)映射到信號x(i)，其中，對于每個i＝1，...，n，x(i)是d(i)和至少一個d(j)的函數(shù)，其中j≠i。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述映射器包括一張表，其中該表存儲由所述數(shù)據(jù)符號組編址的字，并且對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于存儲在該表中的一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述映射器包括有限狀態(tài)機，其中該有限狀態(tài)機響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)符號組，向所述驅(qū)動器組提供字，其中對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述傳輸線路組具有如下特性，即對于一個i，傳輸線路l(i)具有與另一個傳輸線路l(j)的電容性耦合，其中j≠i。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，對于每個i＝1，...，n，接收器r(i)在獨立于x(j)的情況下基于信號x(i)來提供d(i)的估計，其中j≠i。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述映射器包括一張表，其中該表存儲由所述數(shù)據(jù)符號組編址的字，并且對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于存儲在該表中的一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述映射器包括有限狀態(tài)機，其中該有限狀態(tài)機響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)符號組，向所述驅(qū)動器組提供字，其中對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述傳輸線路組具有如下特性，即對于一個i，傳輸線路l(i)具有與另一個傳輸線路l(j)的電容性耦合，其中j≠i。
9.一種計算機系統(tǒng)，包括傳輸線路組l(i)，其中i＝1，...，n，并且對于i＝1，...，n，傳輸線路l(i)傳播信號x(i)；第一管芯，包括驅(qū)動器組t(i)，其中i＝1，...，n，并且對于每個i＝1，...，n，驅(qū)動器t(i)連接到傳輸線路l(i)，以發(fā)送信號x(i)；映射器，對于i＝1，...，n，將數(shù)據(jù)符號組d(i)映射到信號x(i)，其中，對于每個i＝1，...，n，x(i)是d(i)和至少一個d(j)的函數(shù)，其中j≠i；以及第二管芯，所述第一管芯通過所述傳輸線路組連接到所述第二管芯，所述第一管芯向所述第二管芯傳送所述數(shù)據(jù)符號組d(i)，其中i＝1，...，n，所述第二管芯包括接收器組r(i)，其中i＝1，...，n，并且對于每個i＝1，...，n，接收器r(i)連接到傳輸線路l(i)，以接收信號x(i)。
10.如權(quán)利要求9所述的計算機系統(tǒng)，其中所述映射器包括一張表，其中該表存儲由所述數(shù)據(jù)符號組編址的字，并且對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于存儲在該表中的一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
11.如權(quán)利要求9所述的計算機系統(tǒng)，其中所述映射器包括有限狀態(tài)機，其中該有限狀態(tài)機響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)符號組，向所述驅(qū)動器組提供字，其中對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
12.如權(quán)利要求9所述的計算機系統(tǒng)，所述傳輸線路組具有如下特性，即對于一個i，傳輸線路l(i)具有與另一個傳輸線路l(j)的電容性耦合，其中j≠i。
13.如權(quán)利要求9所述的計算機系統(tǒng)，其中對于每個i＝1，...，n，接收器r(i)在獨立于x(j)的情況下基于信號x(i)來提供d(i)的估計，其中j≠i。
14.如權(quán)利要求13所述的計算機系統(tǒng)，其中所述映射器包括一張表，其中該表存儲由所述數(shù)據(jù)符號組編址的字，并且對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于存儲在該表中的一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
15.如權(quán)利要求13所述的計算機系統(tǒng)，其中所述映射器包括有限狀態(tài)機，其中該有限狀態(tài)機響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)符號組，向所述驅(qū)動器組提供字，其中對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
16.如權(quán)利要求13所述的計算機系統(tǒng)，其中所述傳輸線路組具有如下特性，即對于一個i，傳輸線路l(i)具有與另一個傳輸線路l(j)的電容性耦合，其中j≠i。
17.一種提供串擾均衡的方法，該方法包括將數(shù)據(jù)符號組d(i)，i＝1，...，n映射到信號組x(i)，i＝1，...，n，其中，對于每個i＝1，...，n，x(i)是d(i)和至少一個d(j)的函數(shù)，其中j≠i；以及在傳輸線路組l(i)，i＝1，...，n上發(fā)送所述信號組，其中對于每個i＝1，...，n，在傳輸線路l(i)上發(fā)送x(i)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括由接收器組r(i)接收所述信號組，其中i＝1，...，n，并且對于每個i＝1，...，n，接收器r(i)在獨立于信號x(j)的情況下，基于信號x(i)來估計數(shù)據(jù)符號d(i)，其中j≠i。
19.一種驅(qū)動器組t(i)，其中i＝1，...，n，用于傳送數(shù)據(jù)符號組d(i)，其中i＝1，...，n，并且，對于每個i＝1，...，n，驅(qū)動器t(i)發(fā)送信號x(i)，所述驅(qū)動器組包括映射器，對于i＝1，...，n，將所述數(shù)據(jù)符號組d(i)映射到所述信號x(i)，其中，對于每個i＝1，...，n，x(i)是d(i)和至少一個d(j)的函數(shù)，其中j≠i。
20.如權(quán)利要求19所述的驅(qū)動器組，其中所述映射器包括一張表，其中該表存儲由所述數(shù)據(jù)符號組編址的字，并且對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于存儲在該表中的一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
21.如權(quán)利要求19所述的驅(qū)動器組，其中所述映射器包括有限狀態(tài)機，其中該有限狀態(tài)機響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)符號組，向所述驅(qū)動器組提供字，其中對于每個i＝1，...，n，響應(yīng)于一個字，驅(qū)動器t(i)發(fā)送所述信號x(i)。
全文摘要
本發(fā)明的實施例通過以數(shù)據(jù)相關(guān)的方式來均衡傳輸信號，從而減弱了串擾。
文檔編號H04B3/32GK1559128SQ02818842
公開日2004年12月29日 申請日期2002年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者布賴恩·卡斯珀, 布賴恩 卡斯珀 申請人:英特爾公司