专利名称：占空比调制传输的制作方法
技术领域：
本发明涉及占空比调制(DCM)比特信令。
背景技术：
如图1所示，在公布为W0 2008/114205的欧洲专利申请07104483. 8中描述了占 空比调制比特信令方案，其通过引用合并于此。在给定比特周期(在图1的示例中3T)中， 存在一个短相位20和一个长相位30。在图1的示例中，长相位30的持续时间与短相位20 的持续时间之间的占空比为2 1。图2示出了应用上升沿调制的固定速率、固定比值的不同DCM传输的示例，使得每 个比特以负极性周期开始。比特流显式包含时钟。在该示例中，比特传输从具有负线极性 的静态备用状态开始，通过具有正线极性的中间唤醒周期，以准备传输。如上述专利申请所述，只要能够清楚区分高和低周期，可以自由选择占空比。对于 高传输速度，使比值选择倾向于 50/ 50，以便周期的短部分不比需要的短(假定，检测 可以非常容易地区分长度的差值)。同时，向其他界限‘ 0/ 100’推送占空比的选择， 以便容易区分比特周期内两个极性之间的持续时间的差值(假定信号和电路能够足够块 地切换，并不是限制因子)。这些方法之间的合理折衷是33/67%比值，该比值接近50/50%，但是比特周期内 两个信号极性之间的长度差值为因子2。对于高速率的所有介质而言这是适合的比值，但是 本发明人已经认识到，如果速率变得越来越低，会出现问题，这是由于需要在非常长的周期 上进行比较/积分。本发明人已经认识到，如果每个子周期的长度变长，则比特周期内极性的持续时 间之间的区分变得困难。特别地，如果意在使用在上述专利申请中描述的积分接收机，这是 成立的。积分接收机不需要分离的时钟信号，这使积分接收机的使用有利于许多应用。然而，在积分接收机内，如果积分周期变得非常长，则积分信号倾向于限幅，从而 丢失其比特值信息。能够通过采用适当积分电流来避免限幅。在上述专利申请中也已经描 述了这一点，以支持合理的大范围较高数据速率。但是本发明人已经认识到，如果上述同样 用于允许非常低的数据速率，则也会出现问题，这是由于会存在防止限幅和数据丢失所需 的非常多的子范围。对于同样在上述专利申请中提到的过采样接收机，限幅不是问题，但是那种类型 的接收机需要时钟信号的可用性和连续。此外，为了使其更高效，需要降低针对低数据速率 的采样时钟速率，这倾向于导致类似的子范围问题。本发明人已经认识到，使用该信令方案倾向于对实际数据速率施加下限。
发明内容
根据本发明，使占空比依赖于实际数据速率，使得简化了检测。本发明人已经认识到，实际上，由于只要占空比不接近0/100%，对于最大可达到速率之下的数据速率，无论如 何也不会存在短脉冲，因此对于较低速率，保持速率接近50/50%的理由不是严格的。根据本发明的许多占空比适应方法是可能的。通过最大绝对时间周期限制比特周期的短部分的持续时间是有利的，这是由于其 限制了针对低频所需的比较测量时间。一种特别引起关注的方法(S卩，本发明的特定有利的方面)是，使用固定时间长度 用于特定界限速率以下的数据速率的比特周期的短部分，而同时保持使用该界限数据速率 以上的周期的固定部分，这意味着缩放比例的持续时间(在图3a_c中示意性示出了这种实 现方式的示例)。这与较高速率的固定占空比和用于将数据速率降到界限速率以下的增加占空比 相对应。例如，如果固定持续时间需求与具有固定占空比的最低范围的短部分的需求相匹 配，则获得平滑交叉(如图4a示意性所示)。在实际系统中，由于反射，可能通过互连长度来确定最小可允许脉冲宽度。例如， 在针对M-PHY的MIPI联盟规范的情况下，预期最大互连长度在信号飞行时间为若干毫微秒 时超过1米。这确定了基本速率，该基本速率是特定系统下始终支持的速率。在M-PHY的 情况下，这意味着基本速率必须在20Mb/s之下。有吸引力的是，从系统时钟中产生跨越重 要频率范围(例如，19. 2-52MHZ)的DCM信号，从而有充分的理由允许任何范围内的比特速 率的宽跨越。例如，选择基本速率为6-18Mb/s，覆盖被4a除的所有这些参考时钟速率。备 选地，为了具有更大时间富裕，可选择3-9Mb/s，覆盖被6除的所有时钟速率。对于本申请，有吸引力的是，在选择的基本速率处定义交叉点包括和超过基本速 率的任何速率使用固定占空比DCM。对于基本范围以下的任何速率，采取对比特周期的短部 分的基本范围的约束，而长部分填满周期的其余部分。注意，本发明已经解决的问题主要由比特周期的最短极性部分的长度引起，而不 是由长部分的长度引起。有利地，本发明的方面不需要用于积分接收机的较低频率的附加子范围。事实上， 本发明的方面倾向于暗示，积分接收机隐式地支持任何较低速率。尽管积分接收机能够对 比特周期的长部分进行限幅，但是该积分接收机仍能够区分出该长部分比固定短部分长， 并且因此确定正确的传输比特值。从而，通过本发明的方面防止了对比特速率和/或许多速率子范围的下限。在第一方面中，本发明提供了一种占空比调制比特信令方法，包括根据占空比来 发送比特；其中，占空比根据信令的传输速率而变化。比特周期可以包括短相位和长相位，并且长相位和短相位之间的占空比可以变 化，使得增加长相位的持续时间与短相位的持续时间之间的比值，以降低传输速率。根据传输速率的一个或多个范围，占空比可以根据信令的传输速率而变化。在至少一个较高传输速率范围中，占空比可以定义为固定比值，并且在至少一个 较低传输范围中，占空比可以由比特周期的短相位的固定长度定义。该方法还可以包括针对至少一个较低传输范围中的短相位的持续时间的下限。较高传输速率范围与较低传输速率范围的交叉可以位于使得相对于信号飞行时 间始终可在链路上操作的速率。
该方法还可以包括在任何比特的长部分期间通过固定线状态来暂停传输。该方法还可以包括在暂停期间选择通道(lane)状态。该方法还可以包括在‘1’比特的长部分期间通过固定线状态来暂停传输。该方法还可以包括在‘0’比特的长部分期间通过固定线状态来暂停传输。该方法还可以包括对于长暂停，确保在该暂停期间通道状态始终为‘0’。该方法还可以包括对于长暂停，确保在该暂停期间通道状态始终为‘1’。该方法还可以包括对于中间分组暂停，确保在该暂停期间通道状态始终为‘0’。该方法还可以包括对于中间分组暂停，确保在该暂停期间通道状态始终为‘1’。在另一方面中，本发明提供了一种适于执行任何以上方面的方法的电路。本发明的其他方面如下占空比适于传输速率的占空比调制比特信令方案。占空比适于传输速率的范围的占空比调制比特信令方案。针对较高频率固定占空比的占空比调制比特信令方案，而对于较低频率，将比特 周期的短部分的持续时间限制为最大。附加地，该方案还可以提供针对比特周期的短部分的长度的下限。在该方案中，两 个范围的交叉(即，持续时间限制与占空比限制匹配)位于能够相对于信号飞行时间始终 操作在链路上的速率处。一种在任何比特的长部分期间通过固定线状态来暂停传输的方法。用于暂停传输 的该方法可以提供在暂停期间选择通道状态的能力。
参照附图，现在通过示例描述本发明的实施例，在附图中图1是占空比调制二进制传输的示意图；图2示出了 DCM传输的示例；图3a_c示出了针对不同速度范围变化占空比的DCM信令的示例；图4a_b示出了当针对较高数据速率应用固定比值并针对较低数据速率应用固定 短脉冲时传输速率与比特周期的短部分的持续时间之间的关系；图5示出了解码接收机的实现方式的示例；图6示意性示出了图5中所涉及的信号；以及图7示出了接收机的另一示例。
具体实施例方式一种特别引起关注的方法(S卩，本发明的特定有利实施例)是，使用固定时间长度 用于特定界限速率以下的数据速率的比特周期的短部分，而同时保持使用该限制数据速率 以上的周期的固定部分，这意味着缩放比例的持续时间(在图3a_c中示意性示出了这种实 现方式的一个示例)。这与较高速率的固定占空比和用于将数据速率降到限制速率以下的增加占空比 相对应。例如，如果固定持续时间需求与具有固定占空比的最低范围的短部分的需求相匹 配，则获得平滑交叉(如图4a示意性所示)。
在实际系统中，由于反射，可能通过互连长度来确定最小可允许脉冲宽度。例如， 在针对M-PHY的情况下，预期最大互连长度在信号飞行时间为若干毫微秒时超过1米。这确 定了基本速率，该基本速率是指定系统状况下始终支持的速率。在M-PHY的情况下，这意味 着基本速率必须在20Mb/s之下。有吸引力的是，从系统时钟中产生跨越重要频率范围(例 如，19. 2-52MHZ)的DCM信号，从而有充分的理由允许基本速率的宽范围，例如，覆盖被3除 的所有这些参考时钟速率的6-18Mb/s，或者备选地，覆盖被6除的所有时钟速率的3-9Mb/
So在这种情况下，有吸引力的是，在该基本频率处定义交叉点包括和超过基本速率 的任何速率使用固定占空比DCM。对于基本范围以下的任何速率，采取对比特周期的短部分 的基本范围的约束，而长部分填满周期的其余部分。固定长度的短周期可以扩展至下至0Hz的任何数据速率，而没有任何子范围的问 题。在DCM信令中，这是由于比特内的极性长度的比值限制了信息，并且只要连续比特在相 同子范围内，它们可以具有不同的长度，从而无需偏压变化。本发明的方法还允许无需插入空闲模式的情况下‘暂停’DCM传输。在比特周期的 长部分期间，可以通过使通道状态保持任何时间量来实现该‘暂停’。这实际上允许停止通 道上和PHY内的活动。这实现了功率减小。根据在暂停时刻实际传输的哪个比特值，该扩 展状态可以在‘0’或‘1’通道状态期间发生。在特定系统中，出于DCM信令本身的其他原因，可能限制特定通道的持续时间。例 如，在MIPI M-PHY中，将两个通道状态之一的长持续时间解释为重置。当然，需要避免暂停 DCM传输偶尔被解释为重置事件。因此，如果‘1’状态用于重置，则最好仅在其长周期为‘0’ 的比特期间暂停DCM传输。或者相反，如果‘0’状态用于重置，则最好在其长周期为‘1’的 比特期间暂停DCM传输。由于针对M-PHY的长的长度界限，技术上，比重置限制的短的暂停 在技术上可能处于任何极性。使通信暂停较长时间段的需要主要存在于分组之间，而可能有理由在分组期间插 入小暂停(例如，如果该数据不是立即可用的)。这种组合是可能的。在分组内的任何比特 期间，短暂停能够是任何极性。通过对分组分隔符序列或其参数字段进行适当选择，能够确 保在与重置信令相反的通道状态上发生分组之间的暂停。附加地，如果需要，分组结束分隔 符序列能够用于确保始终在期望的通道状态中发生中间分组暂停。现在参照图1和5-7给出根据其可以实现本发明的实施例的占空比调制(DCM)比 特信令的其他细节。在wo 2008/114205中给出了其他背景信息，其通过引用合并于此。在 这些实施例中，除了占空比适于传输速率(如以下参照图3a_c和4a_b更详细描述的)以 外，实现方式描述如下并同样在W0 2008/114205中描述。一种简单并从而有吸引力的可能是，如图1所示，每个符号通信一个比特，其中， 每个时钟周期是‘较长_高-比_低’或‘较短_高-比_低’。例如，这能够利用3T符号 (即，具有任意长度T)来实现，其中，一个二进制值由符号A :HHL来表示，其他二进制值由 符合B:HLL来表示。在这种情况下，上升沿具有‘固定’位置，而对下降沿进行调制。在给 定的比特周期(图1示例中的3T)中，存在一个短相位20和一个长相位30。在图1的示例 中，长相位与短相位之间的占空比为2 1。备选地，符号分别为LLH和LHH，这意味着调制上升沿并‘固定’确定位置的下降
6沿。同样见所附编码滑动集合中的符号表格。自由选择系统的设计器，其中，符号代表哪个 二进制(‘0’或‘1’)。对于不同信号，必须将一条线定义为正(正向)另一条线定义为负 (反向)，原因在于由于不同信号的对称属性，其他‘高’和‘低’应当没有意义。除了不同互连，也可以在单端互连结构上使用该编码方案，例如，带状线或同轴电 缆。在这种情况下，上升沿调制和下降沿调制形式实际代表两种物理上不同的备选方案。此外，也可以在光学互连上应用编码，其中，通过光功率调制来实现‘高’和‘低’。 在多数情况下，光学互连利用单端光学信令。然而，还能够在不同光学信令的情况下应用该 编码技术。尽管3T周期用于理解本构思是有用的，但3T周期不正确地建议了与固定速率时 钟的非常紧密的关系，而这并不是必需的。对于二进制数据传输，唯一的条件在于，对于每 个符号(例如，时钟周期)，高相位明显长于低相位，或采用相反方式。每个符号内的高与低子相位的持续时间的比较提供通信比特值。因此，代替 3373-662/3%调制，只要调制深度在接收机侧是可区分的，可以使用任何其他调制深度。事实上，只要接收机能够适当处理较短脉冲，较深调制更容易恢复数据。由于通信数据值基于高/低时间间隔比值，而不是信号振幅值或绝对持续时间， 本发明的编码方案提供伪异步操作。因此，只要对占空比进行适当调制，每个符号(并且从 而每个时钟周期)可以具有不同的持续时间。图5示出了用于使用下降沿调制的这种编码的解码接收机的实现方式的示例。为 了驱动开关、双稳态触发器以及比较器，缓冲输入信号。缓冲后的输入信号也能够用作时钟 信号。输入极性确定对积分电容器进行充电还是放电。如果利用相同的电流对电容器进行 充电或放电，符号结束时的电压的极性提供已经接收到哪个比特的信息。在符号结束时， 通过放大器_比较器和双稳态触发器将电容器电压与参考电压进行比较，放大器_比较器 和双稳态触发器一同表示时钟控制的比较器函数，即，采样和比较函数。在该比较和判定 之后，将电容器值重置为参考电压，在这种情况下，参考点压在符号时间内保持不变。同时 在等效的第二电容器上对下个符号进行‘积分’，在先前符号期间已经重置该第二电容器。 2_除法器(转换双稳态触发器)提供控制信号以切换在积分和重置状态之间交替的两个积 分电容器。该交替体系结构确保定时变得不太严格。图6示意性示出了在图5中涉及的信号。备选地，图7示出了接收机的另一示例。在该示例中，使用自激振荡器和定时器/ 计数器对高和低相位的长度进行比较。能够通过保持振荡器的相态来增强时间分辨率。事 实上，这是时间至数字转换器，该转换器将高和低子相位周期转换成数字值。在每个符号结 束时，通过比较子相位的数字表示来确定哪个子相位持续更长。时间至数字转换器的任何可能实现方式能够用于这种类型的接收机体系结构。这 还包括完全延迟线基本解决方案，该解决方案确定哪个触发沿在相反的触发沿出现之前还 通过延迟线出现纹波(上升沿还是下降沿)。现在参照图3a_c和4a_b描述占空比适于传输速率的实施例的其他细节。图3a_c以组合方式示出了不同传输速率的不同占空比。比特周期包括短相位20 和长相位30。占空比是，长相位30的持续时间与短相位20的持续时间之间的比值。具体 地，图3a示出了当传输速率处于基本速率时的占空比，图3b示出了当传输速率高于基本速
7率时的占空比，以及图3c示出了当传输速率低于基本速率时的占空比。在图3a和3b中， 即，当传输速率处于基本速率和高于比特率时，占空比是时钟比特率的固定部分。在图3a 和3b中，比特为3T长，并且比特周期的短部分为T，比特周期的长部分为2T( S卩，在图3a和 3b中，短相位是固定部分，即整个比特周期的1/3，或备选地，由长周期的长度的1/2来表 示)。然而，在图3c中，S卩，当传输速率低于比特率时，按照短相位的固定长度(T)定义占空 比，其中现在比特长于3T。因此，在该实施例中，对于处于基本速率并高于基本速率的传输 速率而言，实现了固定部分占空比，而对于低于基本速率的传输速率而言，实现了固定长度 的短相位(“固定脉冲”)。图4a_b是示意性示出固定长度对固定部分的图。在图4a_b中，以下参考数字表 示以下信息参考数字2-从固定比值至固定脉冲的过渡范围固定脉冲不应当违反最小占空 比，但是相对于固定比值能够违反最大占空比。参考数字4-基本范围(以及较高范围)相对于瞬时比特周期的时间冗余。参考数字6-可选较高速度范围。参考数字8-降低绝对定时冗余，以增加比特率。参考数字10-能够用于“固定脉冲”较低比特率的较大冗余。如下，图4a示意性示出了如何获得平滑交叉。DCM信令可以是固定比值(S卩，固定部分)或固定脉冲(即，固定长度)，其中，对于 固定比值，设置周期的占空比，而对于固定脉冲，给出比特周期的最短部分的绝对长度。固 定比值最适合于中间至高传输速率，以免短脉冲变得太短以致于无法识别它们。这限制了 信号的频谱的较高次谐波，并且，相比于与高比特率和较高占空比相关联的非常短的脉冲， 需要较少互连带宽。同时，占空比不应当变得接近50/50，以便使得传输的比特值可区分。由于短脉冲长度不严格，固定脉冲最适合于较低传输速率，而如果比特周期的短 和长部分没有变得非常长，则固定脉冲容易接收。如果应用积分解调器，只要能够精确测量 短脉冲，对长相位的积分的限幅是可接受的。在传输速率的中间范围中的某处，这两种DCM传输信令格式从一种格式变化至另 一种格式。针对上述的优选实施例在于，确保对于所有信令速率完成固定比值范围(包括 固定脉冲部分)的最小占空比(例如，40/60)。固定脉冲部分违反固定比值范围的最大占 空比(例如，25/75)。因此，针对固定脉冲范围的最小脉冲长度匹配与针对具有固定比值信令的最低传 输速率的最大占空比(例如，25% )相对应的脉冲。类似地，针对固定脉冲范围的最大脉冲长度应当匹配与针对具有固定比值信号通 信的最低传输速率的最小占空比(例如，40%)相对应的脉冲。因此，附加地，本实施例增加了固定脉冲范围的最大脉冲长度。为了实现针对所有 范围的最小占空比，针对接近于固定比值信令的最多传输速率的速率的最大脉冲长度是， 针对固定比值范围的上限的外推。最大短脉冲长度必须在针对交叉点之下的速率的绝对最 大时间之下，在这种情况下，外推部分到达绝对最大值。在图4b中示出了另一种可能。使过渡范围成为基本范围的一部分，使得对于基本 速率以下的所有速率，仅短部分的绝对持续时间是重要的。
在以上特定实施例中，占空比适于根据传输速率离散变化的范围传输速率。然而， 也不需要是这样，在其他实施例中，占空比适于在不考虑传输速率的范围的情况下的传输 速率。例如，针对短周期的固定长度可以用于所有传输速率。例如，另一种可能在于，占空 比可以根据传输速率连续变化。在以上特定实施例中，应用了不同形式的DCM信令。然而，也不需要是这样。在其 他实施例中，采用应用该信令构思的其他方式。例如，一种可能是采用单端信令。
权利要求
一种占空比调制比特信令方法，包括根据占空比发送比特；其中，占空比依赖于信令的传输速率而变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，比特周期包括短相位和长相位，长相位和短相 位之间的占空比是变化的，使得增加长相位的持续时间与短相位的持续时间之间的比值， 以降低传输速率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据传输速率的一个或多个范围，占空比依 赖于信令的传输速率而变化。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在至少一个较高传输速率范围中，将占空比定义 为固定比值，并且在至少一个较低传输范围中，通过比特周期的短相位的固定长度定义占空比。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括在至少一个较低传输范围中，针对短相位的持 续时间的下限。
6.根据权利要求4或5的所述的方法，其中，较高传输速率范围与较低传输速率范围的 交叉位于使得相对于信号飞行时间始终在链路上可操作的速率处。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括在任何比特的长部分期间通过 固定线状态来暂停传输。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括在暂停期间选择通道状态。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括在‘1’比特的长部分期间，通过 固定线状态来暂停传输。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括在‘0’比特的长部分期间，通 过固定线状态来暂停传输。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，还包括对于长暂停，确保在该暂停期 间通道状态始终为‘0’。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，还包括对于长暂停，确保在该暂停期 间通道状态始终为‘1’。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括对于中间分组暂停，确保在该 暂停期间通道状态始终为‘0’。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括对于中间分组暂停，确保在该 暂停期间通道状态始终为‘1’。
15.一种使用执行权利要求1至14中任一项所述的方法的电路。
全文摘要
一种占空比调制比特信令方法和电路，包括根据占空比发送比特；其中，占空比根据信令的传输速率而变化。比特周期包括长相位和短相位，其间的占空比变化，使得增加长相位的持续时间与短相位的持续时间之间的比值，以降低传输速率。根据传输速率的一个或多个范围，占空比根据信令的传输速率而变化。在较高传输速率范围中，将占空比定义为固定比值，并且在较低传输范围中，通过比特周期的短相位的固定长度定义占空比。
文档编号H04L25/49GK101855878SQ200880115581
公开日2010年10月6日 申请日期2008年11月12日 优先权日2007年11月13日
发明者赫里特·威廉·登贝斯特 申请人:Nxp股份有限公司