10Gbps网络背板设计关键

文章摘要：图6：（a） - 均衡结构整合Tx+Rx，以实现DFE；（b） – 均衡接头范围覆对讯息信道的单位元响应。任何均衡架构的主要挑战之一，就是设定接头加权或均衡系数。在真实的讯息通到讯息信道变化的标准背板环境中，没有一组简单的系数设定能适用于所有讯息信道的工作。透过使用自适应技术，我们可以同时为每一种均衡系数确定最佳方案。两种基本的自适应方法分别是‘设定并忘掉’，以及‘连续’。在‘设定并忘掉’方法中，自适应回路会在通电时执行，以建立均衡系数的设定，在自适应回路关断后，链路会以固定系数执行。在‘连续’方法中，系数会在实时数据传输时连续地进行调整。温度与湿度变化是背板设计中必须进行连续自适应调整的最常

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图6：（a） - 均衡结构整合Tx+Rx，以实现DFE；（b） – 均衡接头范围覆对讯息信道的单位元响应。

任何均衡架构的主要挑战之一，就是设定接头加权或均衡系数。在真实的讯息通到讯息信道变化的标准背板环境中，没有一组简单的系数设定能适用于所有讯息信道的工作。

透过使用自适应技术，我们可以同时为每一种均衡系数确定最佳方案。两种基本的自适应方法分别是‘设定并忘掉’，以及‘连续’。在‘设定并忘掉’方法中，自适应回路会在通电时执行，以建立均衡系数的设定，在自适应回路关断后，链路会以固定系数执行。

在‘连续’方法中，系数会在实时数据传输时连续地进行调整。温度与湿度变化是背板设计中必须进行连续自适应调整的最常见效应。它们会依序改变讯息信道传输函数。为了调和连续的自适应方法，工程师必须更关注均衡设计，以保证均衡系数的实时变化不会在count rollover期间产生输出故障。

最先进的背板技术在一个区域与功率效应方式中展现了实现自适应均衡的能力。Rambus公司的Raser X 10Gbps核心利用了内含‘强制归零（zero-forcing）’方法的连续自适应技术。Raser X核心同时提供了‘设定并忘掉’与‘连续’的自适应方法，两种方法均可由设计人员完全控制。另外，这种自适应方法的比率是可调整的，而且在系统的讯息信道特性变中，它能被调整为任何我们所预期的比率。

多准位信号

当在背板上执行更快速的频率时，一种处理损耗增加的方法是简单地使用电压来增加数据速率（即多准位信号），而非以时间的方法。在传统的二进制信号中，在每一个符号时间内仅能传送或接收单一位。但采用像脉冲振幅调变（PAM）这类的多准位信号方法，则能在每一段符号时间内传送多个位，如此一来，符号在较低的奈奎斯特频率上执行时，也能达到相同的数据速率。一种被称为4-PAM的技术即是采用了4个级来对每个符号的2个位进行编码，如图7所示。

图7：发出两个位信号的两种方法；（a） – 实时二进制信号发送；
（b） – 以电压和多准位信号方法发送信号（4-PAM），XY刻度均是相同的。

任何在2-PAM与4-PAM奈奎斯特基础频率中的损耗差异大于10dB的系统，都有可能得益于4-PAM信号。由相关视图第一阶段的简单分析中，我们可以清楚地看出这一点。图8显示了两个范例背板的传输函数，以及它们在6.4Gbps速率时的2-PAM及4-PAM视图。

图8：针对两个不同背板讯息信道的2-PAM vs. 4-PAM比较。

不过，有趣的是，两个讯息信道来自于同一个背板，并具有相同的走线长度与总过孔长度。唯一的不同之处在于它们的背板信号层，因此，贯穿过孔（through-via）与残段过孔（stub-via）的比例也不相同。

在顶端（蓝色S21）部份，在1.6GHz的4-PAM奈奎斯特频率与3.2GHz的2-PAM奈奎斯特频率间的传输函数并不会陡峭。在这个例子中，2-PAM的视图拥有较高的电压边差。

在底部（红色S21）部份，讯息信道的特性会在1.6GHz与3.2GHz奈奎斯特频率的传输函数上展现出大约30dB的差异，同时，正如预料，4-PAM视图在这个例子中也展现了优良的电压边差。就实体角度来看，由于这两个讯通讯几乎一模一样，但在电气特性上却有极大差异，因此我们对于‘究竟2-PAM或4-PAM哪一个更好？’这个问题无法获得确切的答案。目前我们所获得的结论是，应该依据每个通道的特性来做正确选择。因此，关键是工程师们必须针对最坏的情况进行仔细地分析，这一点与他们在部署灵活的均衡解决方案时一样重要。

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