优化数字传输的一些均衡技术

DFE
DFE
DFE均衡器中包括了延时 电路、乘法器和加法器， 和FFE均衡器有些相似。 不过DFE的反馈回的信号 是二进制信号，而FFE反 馈的是模拟信号。
那这种对发送的波形进行移位的加加减减，对 接收端眼图真的会有改善吗？我们还是以仿真 来说明下吧，仿真的速率为25Gbps，其中传 输通道损耗如下：
FFE
的确，使用加加减减之后奇怪波形作为发送端时，接收端眼图可以张开，反而采用 原来正儿八经的波形发送，眼图却是闭合。 我们来看看接收端的波形，看看两者差异在哪？
原来，在发送端进行FFE均衡后，其实也相 当于一个低通滤波器的效果，事先就把发送 信号的低频部分衰减，这样的话在接收端高 频和低频幅度的差异就变小了，因此有效的 解决了ISI的问题，就能得到张开的眼图。 FFE的均衡器的响应很像一个高通滤波器。
CTLE(continue time linear equalizer)
百度文库CTLE, FFE, DFE
2017.12
优化信号的发送和接收技术
CTLE（continuous time linear equalization)，FFE （feed forward equalization）和DFE（decision feedback equalization）
FFE：用于发送端。 CTLE和DFE用于接收端。
FFE
原来眼图闭合的原因和上期的CTLE文章类似，都是由于在长0或长1之后的变化位无法跨过本身的电平门限，也就是说在低频 数据之后的高频变换数据由于衰减比较多，因此幅度无法从低频的高电压位拉到相反的正确电平范围内，因此导致“1”不 到“1”，“0”不到“0”的情况，眼图自然就闭合了。 为什么文章开头说FFE和CTLE有更大的相似之处？在哪呢？我们把数据波形通过傅里叶变换转到频域上看，大家就知道了。 FFE均衡与否发送端数据和接收端数据的频域幅度分布如下：
FFE
FFE（Feed Forward Equalization前向反馈均衡） FFE的位置在发送端，它是利用波形本身来校正接收到的信号，而不是用波形的阈值 (判决逻辑1或0 )进行校正。均衡器FFE的作用基本上类似于 FIR（有限脉冲响应）滤 波器，它在校正当前比特电压时，使用的是前一个比特和当前比特的电压电平，加上 校正因子(抽头系数)，来校正当前比特的电压电平。一句话，就是当使用FFE时，是对 实际采集到的波形执行均衡算法。
另外，上篇文章眼图之所以能张开，是因为我们人为的把低频的衰减变大了，这样的 话，连续0或连续1的幅度就没那么高，这样转向的时候单独1或0的这一位数据就能拉 得更上一点。加入CTLE均衡就是这个效果，在上文的接收端频率响应中，虽然加入 CTLE后整体的损耗都变差了，但是把低频分量衰减更多。这样的话高频和低频损耗的 差距却明显变小了，这样面对这种码间干扰时就很有帮助。当然缓解这种码间干扰还 有其他一些方法，这里就先继续卖关子了，看在以后的文章中有机会再介绍下哈。
CTLE是什么？上篇文章也提到了，直白的翻译为连续时间线性均衡。它是在接收端芯片上的一种技术。之前也提到
了，CTLE的作用可以在传输损耗较大的链路，有效的改善接收端眼图的性能。
那我们来看看CTLE对于通道的作用吧。
当PCIE3.0的传输通道达到如下损耗时，接收端眼图已经全部闭合。
CTLE
这时我们再去关注RX端的频率响应，加入CTLE前后的RX端损耗对比如下：
CTLE
为什么损耗全频段都变差的情况下，居然能够使眼图张开呢，隐藏着什么秘密？？？ 基于上文那个张开和闭合的眼图，我们来对比下它们接收端的波形：
可以看到，眼图之所以闭合， 主要是由于在蓝色圈圈处的 地方出了问题，通过观察， 我们发现了最容易出问题的 地方就是在低频信号向高频 信号电平转换的地方，即连 续的0或1之后转换成单独的 1或0 的地方。 通过该通道的损耗情况能够发现，由于连续 0或连续1对应的频率是比较低的，因此对应 的幅度衰减也比较小，单独的1或0 的转换 则代表高频的情况，幅度衰减则比较大，因 此连续0或连续1在经历高幅度后突然要转换 成相反电平的高频数据，这个高频数据幅度 衰减很大，就会跟不上节奏，不能拉回到一 个属于它电平的正确位置。
CTLE
我们对这种码型带来的恶劣影响的情况称为ISI，码间干扰，这是又一种重要影响信号 质量的因素，不同于阻抗不匹配，反射或者串扰这些影响，即使把传输线优化得很好， 阻抗反射串扰这些都考虑得很完善，但是只要通道的衰减达到一定的幅度，都有可能 出现码间干扰。 下面给出另外一个更极端的例子：
CTLE均衡是利用其高通滤波 的频响特性，补偿传输通道的 低通效应，减小高低频的频响 差异，拓宽电路的带宽，从而 使得信号的上升沿和下降沿都 得以缩短，以得到更大的电压 裕量和时间裕量，眼图也就张 开了。至于均衡带来的幅度损 耗可以通过放大来进行补偿。 就是用牺牲幅度来弥补上升时 间变缓。
想不到有均衡之后的接收端损耗曲线竟 然全频段都在无CTLE均衡的下面，说明 均衡后的损耗总体都比无均衡的要差。 由于通道的频率响应是越高频损耗越大， 因此之前介绍的无论是CTLE和FFE都是通 过把低频幅度进行衰减，以达到在接收 端时高低频的幅度差异变小，这样才能 有效改善ISI带来的影响，把眼图张开。