通常，預(yù)加重或者去加重技術(shù)對于克服傳輸通道損耗、改善高速數(shù)字信號接收端信號質(zhì)量的作用，但是當信號速率進一步提高或者傳輸距離更長時，僅僅在發(fā)送端已不能充分補償傳輸通道帶來的損耗，這時就需要在接收端同時使用均衡技術(shù)來進一步改善信號質(zhì)量。
均衡技術(shù)在通信中有廣泛應(yīng)用，比如在無線通信中可以用于補償多徑效應(yīng)。
而對于高速數(shù)字信號來說，這是在數(shù)字信號的接收端進行的一種補償高頻損耗的技術(shù)。常見的信號均衡技術(shù)有3種：CTLE（continuous time linear equalization)，F(xiàn)FE（feed forward equalization）和DFE（decision feedback equalization）。
CTLE是在接收端提供一個高通濾波器，這個高通濾波器可以對信號里的主要高頻分量進行放大，這點和發(fā)送端的預(yù)加重技術(shù)帶來的效果是類似的。下圖是USB3.0總線在接收端使用的CTLE均衡器的頻響曲線的例子。
下圖反映出的是一個5Gbps的信號經(jīng)過35英寸的FR4板材傳輸后的眼圖，以及經(jīng)過CTLE均衡后對眼圖的改善。
FFE均衡的作用基本上類似于 FIR（有限脈沖響應(yīng)）濾波器，其方法是根據(jù)相鄰比特的電壓幅度的加權(quán)值來進行當前比特幅度的修正，每個相鄰比特的加權(quán)系數(shù)直接和通道的沖擊響應(yīng)有關(guān)。下面是一個三階FFE 的數(shù)學(xué)描述：
e(t) = c0r(t – (0TD)) + c1r(t – (1TD)) + c2r(t – (2TD))
其中：
• e(t) 是時間 t 時的電壓波形,是經(jīng)校正(或均衡)后的電壓波形。
• TD 是時間延遲(抽頭的時間延遲)。
• r(t-nTD) 是距離當前時間 n 個抽頭延遲之前波形，是未經(jīng)校正(或均衡)的波形。
• cn 是校正系數(shù)（抽頭系數(shù)），用于距離當前時間 n 個抽頭延遲之前波形，二者相乘，然后累加，最后得到校正(或均衡)后的電壓波形
在上面的三抽頭FFE例子中，F(xiàn)FE 對當前比特位置和其前面兩個比特位置的電壓進行加權(quán)校正，然后累加，獲得了波形中當前比特位置處的校正（或均衡）后的電壓電平。一旦當前比特位置處的電壓電平經(jīng)過校正，算法會進入下一個感興趣的比特位置并重復(fù)上述過程，這種情況將一直持續(xù)到整個波形都經(jīng)過校正。下圖反映出來的是FFE均衡對信號改善的影響。
CTLE和FFE都是線性均衡技術(shù)，而DFE則是非線性均衡技術(shù)。DFE技術(shù)是通過相鄰bit的判決電平對當前bit的判決閾值進行修正，設(shè)計合理的DFE可以有效補償ISI對信號造成的影響。為了便于討論，我們假設(shè)使用的 DFE 算法使用兩個抽頭系數(shù)。在查看 DFE 的數(shù)學(xué)模型之前，我們有必要先了解該算法的目的。通常，DFE計算出一個校正值，然后將其添加到邏輯判決閾值中（超過該閾值的電壓被視為邏輯高或邏輯1，低于該閾值的電壓被視為邏輯低或邏輯0）。因此，DFE 會改變當前比特的判決閾值（增大或降低） ，并根據(jù)這個新的均衡閾值電平對波形重新執(zhí)行邏輯判斷。 下面是兩抽頭 DFE 算法的數(shù)學(xué)模型：
V(k) = c1s(k – 1) + c2(k – 2)
其中：
• V(k) 是校正后的電壓閾值，用于判決比特位置K的邏輯狀態(tài)是1還是0。
• s(k-n) 是位于比特位置 k 之前 n 個比特處的邏輯值（邏輯狀態(tài)）。
• cn 是位于感興趣比特位置之前 n 個比特處的校正系數(shù)（抽頭系數(shù)）。
對于兩抽頭 DFE 來說，需要先確定當前比特位置之前的兩個比特的邏輯狀態(tài)值，隨后算法將用其比特邏輯值乘以相應(yīng)的抽頭系數(shù)，最后累加起來，得出當前比特的判決閾值偏移量，許多 DFE 算法將該偏移量直接應(yīng)用到閾值電壓上。DFE正確工作的前提是相鄰比特的電平判決是正確的，所以對于信號的信噪比有一定要求。
CTLE和FFE 的均衡器芯片(或算法)不像使用DFE的芯片(或算法)那樣復(fù)雜，比DFE芯片需要的門電路更少，因此在大多數(shù)情況下，設(shè)計人員都會優(yōu)先選擇CTLE或FFE的均衡方法。而在更復(fù)雜和高速的情況下，一般情況下是先用CTLE或FFE來把信號眼圖打開，然后再用DFE進一步優(yōu)化。
在非常高速和長距離的信號傳輸中，通常是把預(yù)加重和均衡技術(shù)結(jié)合使用。首先在發(fā)送端提升高頻分量，經(jīng)過通道的損耗到達接收端后，再通過均衡技術(shù)改善信號，從而實現(xiàn)長距離（>50cm）、高速（ >10Gbps）的信號傳輸。
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