专利名称：输入-输出驱动器电路的串扰均衡的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及电路，更具体地说涉及驱动器电路的串扰均衡(crosstalk equalization)。
背景技术：
传输线路之间的电容性和电感性耦合可能会导致在一个传输线路中传播的电磁信号对在另一个传输线路中传播的电磁信号产生不利影响。这经常被称为串扰。传输线路在计算机系统中非常常见，其中芯片(管芯)[chip(die)]可以通过传输线路与另一个芯片通信。例如，计算机系统的一部分示出在图1中，其中CPU(中央处理单元)102通过前端总线106与芯片组104通信。芯片组104包括存储控制器，以通过存储总线110与存储器通信，并具有用于通过图形总线114与图形处理器112通信的端口。芯片组104还包括桥接器，用于通过系统总线118与其他外设例如网络接口控制器(NIC)116通信。图1中的各种总线可被看作为传输线路。
串扰问题示出在图2中，其中表示逻辑“1”的脉冲由驱动器202发送到传输线路204上，而驱动器206通过不在传输线路208上传输信号来指示逻辑“0”。(为了简单起见，对每条传输线路只示出了一个导体，但在实际中可能有一个或多个平面导体形成传输线路结构的一部分。)所接收的脉冲示出在图2中，其中脉冲210示出了传输线路204上的接收脉冲，脉冲212示出了传输线路208上的接收脉冲，并且其中的t1、t2和t3是具有如下意义的三个时刻脉冲210在t1处上升，t2是脉冲210的中点，而脉冲在t3处下降。脉冲212源自串扰，大约是脉冲210的导数。
如果脉冲210和212如图2所示地对齐，并且在t2处进行采样，则传输线路208上的接收脉冲212被正确地解释为逻辑“0”。然而，可能存在定时抖动(timing jitter)，使得接收脉冲可能不在时间t2处被采样，或者传输线路204和208之间可能存在电长度的不匹配，使得接收脉冲不像图2所示的那样对齐。结果，脉冲212可能会被采样成使其被错误地解释成逻辑“1”。
传输线路可能采用多种物理形式，例如带线(stripline)或微带(microstrip)。带线可包括两个平面导体之间的一条迹线(trace)，而微带可包括邻接于一个平面导体的迹线。与微带相比，带线的串扰问题可能会小一些。然而，带线的成本比微带要高。因此，在计算机系统中串扰是一个常见问题，尤其是当信令速率增长时。
图1是计算机系统的高级示意图。
图2示出了传输线路中的串扰。
图3是根据本发明实施例的串扰均衡的实施例。
图4是微小间隔(fractionally-spaced)多电平驱动器的实施例。
具体实施例方式
本发明的实施例通过以数据相关(data dependent)的方式来均衡传输脉冲，从而减弱了串扰的影响。这一均衡涉及在一组传输线路上传输的数据符号和信号之间的映射。可以多种方式来执行这一映射，例如表查找或有限状态机。
采用表查找过程的实施例示出在图3中。需要在n个传输线路306上传输一组n个数据符号di，i＝1，2，...，n。将这组n个数据符号di，i＝1，2，...，n提供给表302作为地址。如果这些数据符号是比特(通常都是如此)，则地址空间是2n。对于每个地址，表302向n个驱动器304提供了n个字，一个字对应于一个驱动器。这n个字不一定都彼此不同。提供给一个驱动器的字包括一组参数，该驱动器将该组参数映射到一个信号。在图3中，这n个信号表示为xi，i＝1，2，...，n。n个接收器308中的每一个都基于它所连接到的传输线路上的接收信号进行判决，以提供对数据符号的估计。所估计的数据符号表示为d^i,i=1,2,...,n.]]>
表302和驱动器的结合可被看作为一组数据符号di，i＝1，2，...，n到一组传输信号的映射。选择这一映射，使得在理想的无噪声情况下，接收器对所有的i都提供正确的估计d^i=di.]]>考虑到传输线路之间的任何电容性和电感性耦合，这一映射依赖于传输线路的传输特性，且还依赖于所选择的接收器308的类型。
为了提供选择映射的示例，首先引入一些记号。假设已将接收器设计成使得将具有傅立叶变换Di(f)的接收信号被解码成估计d^i=di.]]>例如，Di(f)可能对于逻辑“1”具有高斯形曲线，而对于逻辑“0”是零，而接收器可以是积分接收器，使得如果积分输出的幅度大于某个阈值则声明逻辑“1”，反之声明逻辑“0”。为了下面的叙述方便，令D(f)表示具有分量[D(f)]i＝Di(f)，i＝1，...，n的n维列向量。
令l(i)表示第i条传输线路。当驱动器在传输线路l(i)上传输信号时，将该信号的傅立叶变换表示为Xi(f)，i＝1，2，...，n，而当接收器在传输线路l(i)上接收信号时将该信号的傅立叶变换表示为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维列向量，并令Y(f)表示具有分量[Y(f)]i＝Yi(f)，i＝1，...，n的n维列向量。
假设传输线路的输入-输出关系是线性且时不变的，从而可将它精确地建模为Y(f)＝H(f)X(f)，其中H(f)是满秩n×n矩阵。然后，通过将数据符号组di，i＝1，2，...，n映射到具有由X(f)＝H(f)-1D(f)给出的傅立叶变换向量X(f)的n维传输信号列向量，所述映射给出了适当的数据相关的均衡，使得接收器获得所传输的数据符号的正确估计。
无论传输线路组是否具有线性时不变的传递函数矩阵H(f)，都可以通过分析或测量来获得从数据符号到传输信号的映射。上述模型只是用来示出用于提供所述映射的一种方法。如果传递函数矩阵H(f)是精确的模型，则可以通过进行传输冲激(impulse)并测量接收信号频谱的实验来获得它。例如，当在传输线路l(j)上传输冲激时，传递函数矩阵的分量[H(f)]i，j是传输线路l(i)的冲激响应的傅立叶变换。因此，当在传输线路l(i)上传输冲激时，应用到传输线路的每一个接收端的频谱分析器提供了H(f)的第j列。
实际中，可能的传输信号的空间是有限的，因此即使传输线路组具有线性时不变的传递函数矩阵H(f)，实际也只合成了对H(f)-1D(f)的近似。可以通过具有多个电压电平的(时域中的)微小间隔驱动器来实现这一合成。图4中给出了这样的微小间隔多电平驱动器的一个实施例。
图4的驱动器包括多个差分pMOSFET对，其中从表302所提供的字中导出栅极电压，以确定由驱动器传输的特定信号。在图4中，栅极电压由bi(j)及其复共轭bi(j)表示，其中索引i表示差分对，而索引j是时间索引。例如，包括pMOSFET 402A和402B的差分对分别具有栅极电压b1(j)及其复共轭b1(j)。在图4的实施例中，存在m个差分对，每个差分对i具有提供偏置电流Ii的电流源。例如，包括pMOSFET 402A和402B的差分对具有提供偏置电流I1的电流源404。
不损失一般性地，可将电流源选择成使得Ii＜Ii+1。负载406A和406B表示由于传输线路而产生的负载。即，节点408A和408B连接到传输线路以用于差分信令的情形。如果采用了单端信令，则只有一个节点(例如节点408B)连接到传输线路。索引j的范围确定了特定信号在它的周期上表现出的离散值的数量，并且可被看作为周期中的微小时间段的数量。例如，如果j从1取值到k，则节点408B处(以及如果采用了差分信令则还在节点408A处)提供的信号在其周期上具有k个离散值。令T表示传输信号的周期，那么，对于微小时间段[(j-1)(T/k)，j(T/k)](其中1≤j≤k)，如果采用了差分信令，则栅极电压是bi(j)，i＝1，...，m以及bi(j)，i＝1，...，m。对于图4的实施例，表302提供的字的维度是mk。图4的驱动器所合成的可能的信号的空间由偏置电流、差分对数量、微小时间间隔数量的选择以及栅极电压的具体选择所确定。可选择这些参数来逼近所期望的传输信号，例如具有傅立叶变换H(f)-1D(f)的传输信号。
可对所公开的实施例做出各种改变而不会偏离本发明所要求保护的范围。例如，对于一些实施例，可以采用有限状态机而不是查找表来提供向驱动器提供的字。
权利要求
1.一种装置，用来传输数据符号组d(i)，其中i＝1，...，n，该装置包括传输线路组l(i)，其中i＝1，...，n，并且对于i＝1，...，n，传输线路l(i)传播信号x(i)；接收器组r(i)，其中i＝1，...，n，并且对于每个i＝1，...，n，接收器r(i)连接到传输线路l(i)，以接收信号x(i)；驱动器组t(i)，其中i＝1，...，n，并且对于每个i＝1，...，n，驱动器t(i)连接到传输线路l(i)，以发送信号x(i)；以及映射器，对于i＝1，...，n，将所述数据符号组d(i)映射到信号x(i)，其中，对于每个i＝1，...，n，x(i)是d(i)和至少一个d(j)的函数，其中j≠i。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述映射器包括一张表，其中该表存储由所述数据符号组编址的字，并且对于每个i＝1，...，n，响应于存储在该表中的一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述映射器包括有限状态机，其中该有限状态机响应于所述数据符号组，向所述驱动器组提供字，其中对于每个i＝1，...，n，响应于一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述传输线路组具有如下特性，即对于一个i，传输线路l(i)具有与另一个传输线路l(j)的电容性耦合，其中j≠i。
5.如权利要求1所述的装置，其中，对于每个i＝1，...，n，接收器r(i)在独立于x(j)的情况下基于信号x(i)来提供d(i)的估计，其中j≠i。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述映射器包括一张表，其中该表存储由所述数据符号组编址的字，并且对于每个i＝1，...，n，响应于存储在该表中的一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
7.如权利要求5所述的装置，其中所述映射器包括有限状态机，其中该有限状态机响应于所述数据符号组，向所述驱动器组提供字，其中对于每个i＝1，...，n，响应于一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
8.如权利要求5所述的装置，其中所述传输线路组具有如下特性，即对于一个i，传输线路l(i)具有与另一个传输线路l(j)的电容性耦合，其中j≠i。
9.一种计算机系统，包括传输线路组l(i)，其中i＝1，...，n，并且对于i＝1，...，n，传输线路l(i)传播信号x(i)；第一管芯，包括驱动器组t(i)，其中i＝1，...，n，并且对于每个i＝1，...，n，驱动器t(i)连接到传输线路l(i)，以发送信号x(i)；映射器，对于i＝1，...，n，将数据符号组d(i)映射到信号x(i)，其中，对于每个i＝1，...，n，x(i)是d(i)和至少一个d(j)的函数，其中j≠i；以及第二管芯，所述第一管芯通过所述传输线路组连接到所述第二管芯，所述第一管芯向所述第二管芯传送所述数据符号组d(i)，其中i＝1，...，n，所述第二管芯包括接收器组r(i)，其中i＝1，...，n，并且对于每个i＝1，...，n，接收器r(i)连接到传输线路l(i)，以接收信号x(i)。
10.如权利要求9所述的计算机系统，其中所述映射器包括一张表，其中该表存储由所述数据符号组编址的字，并且对于每个i＝1，...，n，响应于存储在该表中的一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
11.如权利要求9所述的计算机系统，其中所述映射器包括有限状态机，其中该有限状态机响应于所述数据符号组，向所述驱动器组提供字，其中对于每个i＝1，...，n，响应于一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
12.如权利要求9所述的计算机系统，所述传输线路组具有如下特性，即对于一个i，传输线路l(i)具有与另一个传输线路l(j)的电容性耦合，其中j≠i。
13.如权利要求9所述的计算机系统，其中对于每个i＝1，...，n，接收器r(i)在独立于x(j)的情况下基于信号x(i)来提供d(i)的估计，其中j≠i。
14.如权利要求13所述的计算机系统，其中所述映射器包括一张表，其中该表存储由所述数据符号组编址的字，并且对于每个i＝1，...，n，响应于存储在该表中的一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
15.如权利要求13所述的计算机系统，其中所述映射器包括有限状态机，其中该有限状态机响应于所述数据符号组，向所述驱动器组提供字，其中对于每个i＝1，...，n，响应于一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
16.如权利要求13所述的计算机系统，其中所述传输线路组具有如下特性，即对于一个i，传输线路l(i)具有与另一个传输线路l(j)的电容性耦合，其中j≠i。
17.一种提供串扰均衡的方法，该方法包括将数据符号组d(i)，i＝1，...，n映射到信号组x(i)，i＝1，...，n，其中，对于每个i＝1，...，n，x(i)是d(i)和至少一个d(j)的函数，其中j≠i；以及在传输线路组l(i)，i＝1，...，n上发送所述信号组，其中对于每个i＝1，...，n，在传输线路l(i)上发送x(i)。
18.如权利要求17所述的方法，还包括由接收器组r(i)接收所述信号组，其中i＝1，...，n，并且对于每个i＝1，...，n，接收器r(i)在独立于信号x(j)的情况下，基于信号x(i)来估计数据符号d(i)，其中j≠i。
19.一种驱动器组t(i)，其中i＝1，...，n，用于传送数据符号组d(i)，其中i＝1，...，n，并且，对于每个i＝1，...，n，驱动器t(i)发送信号x(i)，所述驱动器组包括映射器，对于i＝1，...，n，将所述数据符号组d(i)映射到所述信号x(i)，其中，对于每个i＝1，...，n，x(i)是d(i)和至少一个d(j)的函数，其中j≠i。
20.如权利要求19所述的驱动器组，其中所述映射器包括一张表，其中该表存储由所述数据符号组编址的字，并且对于每个i＝1，...，n，响应于存储在该表中的一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
21.如权利要求19所述的驱动器组，其中所述映射器包括有限状态机，其中该有限状态机响应于所述数据符号组，向所述驱动器组提供字，其中对于每个i＝1，...，n，响应于一个字，驱动器t(i)发送所述信号x(i)。
全文摘要
本发明的实施例通过以数据相关的方式来均衡传输信号，从而减弱了串扰。
文档编号H04B3/32GK1559128SQ02818842
公开日2004年12月29日 申请日期2002年9月4日 优先权日2001年9月26日
发明者布赖恩·卡斯珀, 布赖恩 卡斯珀 申请人:英特尔公司