正交差分向量信令的制作方法
【專利說明】
[00011 本申請是中國專利申請?zhí)枮镹o. 2011800302468的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明一般性地涉及通信，并具體涉及能夠傳遞信息的信號傳送。
【背景技術(shù)】
[0003] 在物理設(shè)備上的數(shù)字信息傳送已經(jīng)成為很多研究的主題，例如像在計算機(jī)芯片的 導(dǎo)線上，通過光纜、通過雙絞銅線、或通過例如像高清晰度多媒體接口（HDMI)的電纜以及其 他這種物理的、有形的和/或非瞬態(tài)的傳輸介質(zhì)。每條要傳送的信息可以與連續(xù)時間波形相 關(guān)，以使各條不同信息通過其對應(yīng)波形可相互區(qū)別。例如，在使用物理電壓在導(dǎo)線上傳送信 息的情況下，各條信息可以對應(yīng)于可能的比特值〇或1，并且，〇可以對應(yīng)于相對于固定基準(zhǔn) 電壓的電壓+V，而1則可以對應(yīng)于相對于相同的基準(zhǔn)電壓的電壓一 V。在使用更高的調(diào)制的 情況下，各條信息可以對應(yīng)于更多個比特的所有可能的組合，并且每個這樣的比特組可對 應(yīng)于波形的不同相位，或?qū)?yīng)于不同幅值，或?qū)?yīng)于不同的頻率。通過改變其一個或多個屬 性，可以將信息編碼到波形中。該波形可以轉(zhuǎn)換成物理的、有形的和/或非瞬態(tài)的由傳輸介 質(zhì)運送的實施體。相對于基線調(diào)制信號而變化波形的一個或多個屬性的過程在此稱為調(diào)制 過程。使用被調(diào)制信號來傳送信息的動作在此被稱為信令(signaling)。
[0004] 在導(dǎo)線上傳送信號更常使用的多個方法之一是單端信令方法。通過相對于基準(zhǔn)把 不同電壓電平（電壓模式)施加在導(dǎo)線上，或把不同強(qiáng)度的電流(電流模式)發(fā)送到導(dǎo)線中來 傳送信息。當(dāng)使用電壓時，一條導(dǎo)線運送代表該信號的不同電壓，而另一導(dǎo)線則連接到基準(zhǔn) 電壓，基準(zhǔn)電壓通常是地。當(dāng)使用電流時，電流的公共返回路徑通常是地。因此，在單端信令 方法中，每個信號源使用一條信號路徑連接到數(shù)據(jù)獲取接口。在數(shù)據(jù)獲取接口處，經(jīng)常直接 測量電壓或者通過將利用基準(zhǔn)負(fù)載連接終結(jié)導(dǎo)線來測量電壓。測量的結(jié)果與信號和常為采 集端的測量的結(jié)果與信號和常為采集點的"地線"或"接地"的基準(zhǔn)值之間的差成比例。該方 法基于信號源基準(zhǔn)和數(shù)據(jù)采集端點的基準(zhǔn)相同。然而，實際上它們對于實際原因的差異而 不同實際上它們由于各種物理原因不同。這在信號必須穿過較長距離(例如在雙絞銅線中） 時特別有問題，或在信號的頻率非常高時（例如在高吞吐量芯片上通信中）特別有問題。使 用地線作為基準(zhǔn)并且連接該地線到兩端點，這會驅(qū)動大量電流，也就是接地回路，當(dāng)使用單 端輸入時，其會導(dǎo)致發(fā)生重大錯誤。此外，不可能在導(dǎo)線的兩側(cè)總是具有公共的電氣基準(zhǔn)。 在光通信中這可能是實際情況。而且，單端輸入對于噪聲很敏感(即不需要的信號污染）。例 如，這些噪聲會由于電信號導(dǎo)線起到天線的作用而被添加，并且由此拾取環(huán)境電性活動。單 端信令方法不總是提供針對這些噪聲源的充分保護(hù)，尤其對于高速通信來說。
[0005] 為了解決這些問題，使用被稱為差分信令的不同形態(tài)的信令。在傳統(tǒng)的差分信令 中，使用在兩個分離導(dǎo)線上發(fā)送的兩個互補(bǔ)信號來傳送信息，例如，以在導(dǎo)線之間的電壓差 或?qū)Ь€中的電流強(qiáng)度和方向之間的電壓差的形式。輸出信號就是這兩個互補(bǔ)信號之間的 差。該技術(shù)可用于模擬信令，例如在一些音頻系統(tǒng)中，以及用于數(shù)字信令中。示例包括，但不 限于：諸如用于DVI和HDMI光纜中的RS-422，RS-485,雙絞線以太網(wǎng)，周邊組件接口（PCI) Express，通用串行總線(USB)，串行ΑΤΑ，最小化傳輸差分信號(TMDS)或者火線接口的標(biāo)準(zhǔn)。 雖然在差分輸入的兩條導(dǎo)線上發(fā)送互補(bǔ)信號在一些應(yīng)用中是有利的，但是這不是嚴(yán)格需要 的?？商娲?，有可能以第二和第一線之間的電壓差對于某一固定電壓V是+V或一 V的這種 形式，在第二條導(dǎo)線上發(fā)送信息。在獲取點，接收設(shè)備讀取兩個信號之間的差。由于接收器 忽略導(dǎo)線相對于地面的電壓，因此在發(fā)送器和接收器之間接地電勢的小變化不會影響接收 器檢測信號的能力。差分信令的主要優(yōu)勢是其對于"共模噪聲"的阻力。這是該噪聲以同樣 的方式影響系統(tǒng)中的兩條導(dǎo)線(例如，通過附近導(dǎo)線產(chǎn)生的干涉)的噪聲。另外，相比于單端 信令，接收器處的信號幅度通常更大，這能導(dǎo)致更好的噪聲性能。
[0006] 在很多實際方案中，通過一次發(fā)送多于一比特的信息來進(jìn)行通信。例如，在32比特 總線系統(tǒng)中，二進(jìn)制信息的32比特可以同時發(fā)送。在這種情況下，并行使用多個單端或差分 信令路徑，每比特用一條路徑。傳統(tǒng)差分信令的劣勢在于這些實際方案需要大量的導(dǎo)線:對 于每一比特具有兩條相關(guān)的導(dǎo)線。比特的數(shù)量和用于傳送這些比特的導(dǎo)線數(shù)量之間的比率 在此被稱為系統(tǒng)的引線效率。對于單端信令，該數(shù)字是1.0(或100% )，而對于差分信令，該 數(shù)字為〇.5(或50%)。在很多通信方案中，這使得使用差分信令令人較不滿意。為了克服該 問題，在一些情況中，信號被串行化并且僅在一對或幾對差分信號路徑上傳送該串行化的 數(shù)據(jù)。但是，該方法的缺點是需要在較高頻段進(jìn)行傳送以保證預(yù)定吞吐量。但是，在較高頻 段的傳送需要更多的能量，以實現(xiàn)較高頻段操作及對抗與該操作相關(guān)的噪聲。
[0007] 需要一種信令方法，至少對于各種噪聲模式，保持差分信號的恢復(fù)力，并具有能夠 接近單端信令的引線效率。本發(fā)明的實施例能單個和共同解決這些及其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 數(shù)據(jù)使用至少部分基于非簡單正交或單式矩陣的變換，通過數(shù)據(jù)總線傳送，而對 一種或多種類型的信號噪聲具有恢復(fù)力，而不需要在傳送端及獲取端具有共同的基準(zhǔn)，/或 引線效率大于50%，并且能接近單端信令的引線效率。這樣的變換可在硬件中以有效的方 式實現(xiàn)?；旌献儞Q器能將這樣的變換用于要傳送的選擇的信號子集，這能夠適用于不同信 號組大小及/或傳送環(huán)境特性，包括給定傳送環(huán)境的噪聲以及物理空間需求。
[0009] 提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
來以簡單的形式對下面在具體實施例中進(jìn)一步描述的概念進(jìn)行 介紹。
【發(fā)明內(nèi)容】
不是想標(biāo)識所要求主題的關(guān)鍵特征或重要特征，也不是用于幫助確定所要 求的主題范圍?；趯唧w實施例及所包含附圖的綜述，本發(fā)明的其他目標(biāo)和/或益處對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯然的。
【附圖說明】
[0010] 參考附圖描述根據(jù)本本公開的各種實施例，其中：
[0011]圖1示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的通信示例的方面；
[0012] 圖2示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的變換器示例的方面；
[0013] 圖3示意圖描述了用于單端信令的組件示例的方面；
[0014] 圖4示意圖描述了用于傳統(tǒng)差分信令的組件示例的方面；
[0015] 圖5示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的通信總線示例的方面；
[0016] 圖6示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的變換器示例的方面；
[0017] 圖7示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的反變換器示例的方面；
[0018] 圖8示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的解碼器示例的方面；
[0019]圖9表示根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的大小為12的Hadamard矩陣；
[0020] 圖10示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的編碼器和/或解碼器電路示例的 方面；
[0021] 圖11a示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的另一編碼器和/或解碼器的方 面；
[0022] 圖lib示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的再另一編碼器和/或解碼器電 路示例的方面；
[0023] 圖11c示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的推送器示例的方面；
[0024] 圖lid示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的特殊減法器示例的方面；
[0025] 圖lie示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的再一編碼器和/或解碼器示例 的方面；
[0026] 圖Ilf示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的再一編碼器和/或解碼器示例 的方面；
[0027] 圖12a示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的另一變換器示例的方面；
[0028] 圖12b示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的另一反變換器示例的方面；
[0029] 圖13示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的均衡器示例的方面；
[0030]圖14a示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的混合變換器示例的方面；
[0031] 圖14b示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的混合反變換器示例的方面；
[0032] 圖15a示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的另一混合變換器示例的方面；
[0033] 圖15b示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的混合反變換器示例的方面； [0034]圖16示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的傳統(tǒng)DSL配置示例的方面；
[0035]圖17示意圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的增強(qiáng)DSL配置示例的方面；
[0036] 圖18流程圖描述了根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的正交差分向量信令步驟的示例；
[0037] 貫穿本說明書和附圖，使用相同的數(shù)字來指代相似的組件和特征。 具體實施例
[0038] 系統(tǒng)設(shè)置
[0039]圖1描述了一種示范性通信環(huán)境100,該通信環(huán)境100包括能夠通過物理通信總線 120進(jìn)行通信的兩個設(shè)備102和104。在總線120上進(jìn)行兩個設(shè)備102,104之間的通信?？偩€ 120是介質(zhì)的一種例子，其上發(fā)生信號傳輸。要傳送的信息可存儲在信息存儲介質(zhì)101中，或 者基本在傳送的同時可獲取。在至少一個實施例中，信息可以表示為比特序列，但是每個實 施例不限于此。在至少一個實施例中，用信號表示比特。在數(shù)字電子學(xué)中，非歸零(NRZ)信號 是表示信息的常用信號。比特編碼到方波的振幅中，例如振幅V表示邏輯0以及振幅0表示邏 輯1。還可能用更加復(fù)雜的信號表示信息。例如由數(shù)字用戶線(DSL)調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生的正交 頻分調(diào)制(0FDM)波形。這些信號經(jīng)常對應(yīng)于物理量，例如電路中的電壓電平或電流。但是這 不是必需的。例如，信號可以由電子組件的存儲介質(zhì)(例如存儲器)的內(nèi)容來定義。在比特以 非物理形式表示的應(yīng)用中，圖1在單元101和110之間增加一轉(zhuǎn)換器，其任務(wù)是將比特轉(zhuǎn)換成 物理形式。如那些本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，在信息的原子部分不是比特，而屬于較大的字母 表，其中每個字母表元素對應(yīng)于信號的一個或多個特性時，在此申請中所公開的方法也可 用。
[0040]比特形式的信息或表示信息的信號可被輸入到變換器110。變換器110的任務(wù)是變 換信息，以使其能夠通過信號總線120被傳送。例如，變換器110能產(chǎn)生波形序列，該波形序 列對應(yīng)于信息存儲介質(zhì)101中各個信息比特。這種波形的一個例子是非歸零(NRZ)信令，其 中邏輯0和邏輯1由在T秒的周期或者時間間隔上為a或一 a的信號電平來表示，在本發(fā)明的 一些實施例中，該信號電平可以是與給定基準(zhǔn)的電壓差。另一示例是光學(xué)調(diào)制器，其能根據(jù) 信息將〇或1變換為波長為&和心的光，或者調(diào)制所產(chǎn)生的光束強(qiáng)度。其他類型的調(diào)制也可以 用到本說明書中，例如頻率調(diào)制，或者信號相位調(diào)制。變換器110可以包括信號放大、信號過 濾和/或其他適當(dāng)?shù)男盘柼幚砉δ?，設(shè)計用于為總線120的運輸介質(zhì)準(zhǔn)備信號。另外，變換器 的任務(wù)可包括生成不同信號組，原始信號可從其恢復(fù)，并且能抵抗總線120上各種類型的噪 聲。根據(jù)本發(fā)明至少一個實施例的變換器110的操作示例將在下文中更詳細(xì)地描述。
[0041 ] 一旦輸入到變換器110的信號被變換，其就可以被傳送到總線120上。總線120可包 括一或多個具有一或多個物理介質(zhì)的信號路徑，能夠?qū)⒃撟儞Q后的信號組從總線120的一 端運輸?shù)娇偩€120的另一端。在本發(fā)明的至少一