本發(fā)明涉及一種利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_的方法。

背景技術(shù)：

隨著集成電路以及印刷電路板(PCB，printed circuit board)密度和速度的提高，互連線引起的串?dāng)_問題越來越突出，長期以來嚴(yán)重制約了高速電路的發(fā)展。串?dāng)_是四類信號(hào)完整性問題之一，高速互連中，它嚴(yán)重影響信號(hào)在多信道中的傳輸性能。串?dāng)_產(chǎn)生的物理原因是攻擊線和受害線之間的互容和互感。當(dāng)傳輸線工作在較高頻率下(即信號(hào)速率很高時(shí))，信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間較小，由此引發(fā)的瞬時(shí)電壓轉(zhuǎn)換會(huì)引起嚴(yán)重的串?dāng)_，而且當(dāng)兩條傳輸線在布線空間上越接近，互感與互容就越大，這樣在兩條傳輸線間就會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的串?dāng)_。特別是在總線電路模型中，當(dāng)多條攻擊線同時(shí)攻擊一條受害線時(shí)，受害線上的串?dāng)_就更大，為了減小受害線上的串?dāng)_可以采用的措施有很多。比如通過減小傳輸線間的電磁耦合來抑制串?dāng)_，或者從傳輸線上信號(hào)傳輸角度來考慮減小串?dāng)_。這些方法的共同目的都是減小串?dāng)_對整個(gè)互連系統(tǒng)的影響，即排除串?dāng)_對有用信號(hào)的干擾。以上這些方法都是在2PAM信號(hào)的前提下提出的。

傳輸線間信號(hào)耦合所形成的串?dāng)_模型如圖1所示，把噪聲源所在的傳輸線稱為攻擊線，把有噪聲產(chǎn)生的傳輸線稱為受害線。圖1中，當(dāng)b點(diǎn)無激勵(lì)時(shí)，a點(diǎn)輸入信號(hào)v_a(t)在d點(diǎn)的耦合輸出v_d(t)就是攻擊線對受害線的串?dāng)_。

根據(jù)文獻(xiàn)，圖1中兩條平行傳輸線，在忽略二次串?dāng)_后，干擾線上a點(diǎn)到受害線上遠(yuǎn)端d點(diǎn)的傳輸特性即遠(yuǎn)端串?dāng)_可以建模為

式中：Z₀為傳輸線的特性阻抗；C_m為傳輸線間的單位長度耦合電容；L_m為傳輸線間的單位長度耦合電感；l為傳輸線的耦合長度。

由式(1)可以看出，串?dāng)_的大小與傳輸線的耦合長度，特性阻抗，傳輸線間的單位長度耦合電容、耦合電感及激勵(lì)信號(hào)的微分有關(guān)。一般情況下，傳輸線的耦合長度，特性阻抗都是確定的，因此，串?dāng)_的大小只與傳輸線間的單位長度耦合電容、耦合電感及激勵(lì)信號(hào)的微分有關(guān)。而傳輸線間的單位長度耦合電容、耦合電感在介質(zhì)板厚度，介電常數(shù)及線寬確定下只與線間距有關(guān)，激勵(lì)信號(hào)的微分在信號(hào)電平一定的情況下則只與信號(hào)的上升時(shí)間(下降時(shí)間)有關(guān)。因此在特定的系統(tǒng)中，串?dāng)_只與激勵(lì)信號(hào)的上升時(shí)間(下降時(shí)間)和線間距有關(guān)。

已有的研究表明，增大傳輸線間距可以減小串?dāng)_。在保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力、帶寬和系統(tǒng)所占用PCB板面積不變的前提下，可以通過信號(hào)轉(zhuǎn)換進(jìn)行多電平傳輸來增加線間距。利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_是通過減小傳輸線的數(shù)量來增大傳輸線間間距的，即把原來需要多路2電平傳輸?shù)南到y(tǒng)變換為1路多電平傳輸，節(jié)省傳輸線的數(shù)量進(jìn)而增大傳輸線間距。本發(fā)明方法就是基于以上理論，在不改變系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力和帶寬的前提下，進(jìn)行多電平信號(hào)傳輸，即把原來需要多路2電平傳輸系統(tǒng)變換為1路多電平傳輸，進(jìn)而抑制串?dāng)_。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_的方法。該方法應(yīng)用于n條耦合傳輸線中。為了方便，以下以n＝4為例說明本發(fā)明方法。

如圖2(a)所示為4條耦合傳輸線組成的高速互連系統(tǒng)，該組4條耦合傳輸線的線間距為s，傳輸線的寬度為w。系統(tǒng)中4條耦合傳輸線傳輸4路數(shù)字信號(hào)，每路信號(hào)均為2PAM信號(hào)。為了增加線間距，實(shí)現(xiàn)串?dāng)_抑制，需要把圖2(a)中的系統(tǒng)變?yōu)閳D2(b)中的系統(tǒng)，即將原來的每2路數(shù)據(jù)傳輸變換為1路數(shù)據(jù)傳輸，每路攜帶原來2路數(shù)據(jù)信息，原來的2PAM信號(hào)v_a(t)和v_b(t)通過轉(zhuǎn)換變?yōu)?路4PAM信號(hào)v_ab(t)；原來的2PAM信號(hào)v_c(t)和v_d(t)通過轉(zhuǎn)換變?yōu)?路4PAM信號(hào)v_cd(t)，在這個(gè)轉(zhuǎn)換過程中，碼元的寬度不變即系統(tǒng)所占用的帶寬不變，轉(zhuǎn)換原理如圖3所示。

對比圖2(a)的系統(tǒng)和圖2(b)中的系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，4電平信號(hào)傳輸后，電路板上減少了2條傳輸線，線間距由w變?yōu)閟+2w，如圖4所示，由于線間距的增大，所以此時(shí)串?dāng)_得以抑制。在保持電路板面積不變的前提下，也可以繼續(xù)增加線間距，即線間距變?yōu)?s+2w。也就是說將4條耦合傳輸線變?yōu)?條耦合傳輸線，改變后的耦合傳輸線的線間距可以介于最小間距值(含)與最大間距值(含)之間，這里的最小間距值為s+2w，最大間距值為3s+2w(s為改變前傳輸線的線間距，w為傳輸線的寬度)。

在保證電平轉(zhuǎn)換前后信號(hào)上升時(shí)間不變的情況下，串?dāng)_只與線間距有關(guān)，因此利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_就可以通過把多路二電平傳輸變?yōu)?路多電平傳輸來實(shí)現(xiàn)。從圖2中可以看出，采用多電平信號(hào)傳輸能節(jié)省大量的傳輸線，增加傳輸線間間距，從而抑制串?dāng)_。

為了解決PCB上多條耦合傳輸線間的串?dāng)_問題，本發(fā)明提供一種針對n(n≥2，n為偶數(shù))條耦合傳輸線利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_的方法，其特征在于，抑制串?dāng)_方法包括以下步驟：

a)在n條耦合傳輸線的輸入端對n路輸入信號(hào)進(jìn)行第一次信號(hào)處理。

b)將n條耦合傳輸線刪減后變?yōu)閚/2條耦合傳輸線。

c)第一次信號(hào)處理后的n/2路信號(hào)在n/2條耦合傳輸線上傳輸。

d)在n/2條耦合傳輸線的輸出端對待輸出的n/2路信號(hào)進(jìn)行第二次信號(hào)處理。

其中，所述抑制抵消方法應(yīng)用于一組耦合傳輸線或者多條耦合傳輸線中的一部分傳輸線中。

其中，所述抑制抵消方法在n條耦合傳輸線的輸入端對n路輸入信號(hào)進(jìn)行第一次信號(hào)處理，該信號(hào)處理方法為按順序?qū)⒚肯噜?路2電平信號(hào)變換為1路4電平信號(hào)，且變換前后碼元寬度不變，信息量不變。所述抑制抵消方法在n/2條耦合傳輸線的輸出端對待輸出的n/2路信號(hào)進(jìn)行第二次信號(hào)處理，該信號(hào)處理方法為將待輸出的每1路4電平信號(hào)變換為2路2電平信號(hào)，且變換前后碼元寬度不變，信息量不變。所述抑制抵消方法將n條耦合傳輸線刪減后變?yōu)閚/2條耦合傳輸線，這n/2條耦合傳輸線的線間距(n＝2時(shí)除外)介于最小間距值(含)與最大間距值(含)之間，這里的最小間距值為s+2w，最大間距值為3s+2w(s為改變前傳輸線的線間距，w為傳輸線的寬度)。

需要說明的是，當(dāng)n＝2時(shí)，此時(shí)為本方法的一個(gè)特例，即2路2電平信號(hào)變?yōu)?路4電平信號(hào)，因此不存在線間距這一概念，但不影響本方法的使用。

更一般情況下，本發(fā)明提供了一種針對n條耦合傳輸線利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_的方法，應(yīng)用于n(n≥3，n為j的倍數(shù)，j為大于2的自然數(shù))條耦合傳輸線中，其特征在于，抑制串?dāng)_方法包括以下步驟：

a)在n條耦合傳輸線的輸入端對n路輸入信號(hào)進(jìn)行第一次信號(hào)處理。

b)將n條耦合傳輸線刪減后變?yōu)閚/j條耦合傳輸線。

c)第一次信號(hào)處理后的n/j路信號(hào)在n/j條耦合傳輸線上傳輸。

d)在n/j條耦合傳輸線的輸出端對待輸出的n/j路信號(hào)進(jìn)行第二次信號(hào)處理。其中，所述抑制抵消方法應(yīng)用于一組耦合傳輸線或者多條耦合傳輸線中的一部分傳輸線中。

其中，所述抑制抵消方法在n條耦合傳輸線的輸入端對n路輸入信號(hào)進(jìn)行第一次信號(hào)處理，該信號(hào)處理方法為按順序?qū)⒚肯噜廽路2電平信號(hào)變換為1路電平信號(hào)，且變換前后碼元寬度不變，信息量不變。所述抑制抵消方法在n/j條耦合傳輸線的輸出端對待輸出的n/j路信號(hào)進(jìn)行第二次信號(hào)處理，該信號(hào)處理方法為將待輸出的每1路電平信號(hào)變換為j路2電平信號(hào)，且變換前后碼元寬度不變，信息量不變。所述抑制抵消方法將n條耦合傳輸線刪減后變?yōu)閚/j條耦合傳輸線，這n/j條耦合傳輸線的線間距(n＝3時(shí)除外)介于最小間距值(含)與最大間距值(含)之間，這里的最小間距值為js+(j-1)w(j為奇數(shù))或者(j-1)s+jw(j為偶數(shù))，最大間距值為(2j-1)s+(2j-2)w(s為改變前傳輸線的線間距，w為傳輸線的寬度)。

需要說明的是，當(dāng)n＝3時(shí)，此時(shí)為本方法的一個(gè)特例，即3路2電平信號(hào)變?yōu)?路8電平信號(hào)，因此不存在線間距這一概念，但不影響本方法的使用。

實(shí)施本發(fā)明所公開的利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_的方法，能夠抑制高速總線系統(tǒng)中的串?dāng)_。

附圖說明：

圖1是耦合傳輸線間的串?dāng)_模型；

圖2是利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_模型；

圖3是2電平到4電平傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換圖；

圖4是2～4電平傳輸轉(zhuǎn)換前后的PCB板側(cè)視圖；

圖5是本發(fā)明所提供的具體實(shí)施方式圖；

具體實(shí)施方式

為解決背景技術(shù)中提到的串?dāng)_問題，本實(shí)施例公開了一種應(yīng)用于4條耦合傳輸線上的利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_的方法。本方法是在4條耦合傳輸線上的輸入端和輸出端進(jìn)行兩次信號(hào)處理，且刪減了部分耦合傳輸線，從而增大傳輸線的線間距來抑制串?dāng)_。

本實(shí)施例的主要實(shí)施步驟如附圖5所示，包括：

a)在4條耦合傳輸線的輸入端對4路輸入信號(hào)進(jìn)行第一次信號(hào)處理。

b)將4條耦合傳輸線刪減后變?yōu)?條耦合傳輸線。

c)第一次信號(hào)處理后的2路信號(hào)在2條耦合傳輸線上傳輸。

d)在2條耦合傳輸線的輸出端對待輸出的2路信號(hào)進(jìn)行第二次信號(hào)處理。

本實(shí)施例公開的抑制方法可以應(yīng)用于一組耦合傳輸線或者多條耦合傳輸線中的一部分傳輸線中。

本實(shí)施例公開的抑制方法在4條耦合傳輸線的輸入端對4路輸入信號(hào)進(jìn)行第一次信號(hào)處理，該信號(hào)處理方法為按順序?qū)⒚肯噜?路2電平信號(hào)變換為1路4電平信號(hào)，且變換前后碼元寬度不變；在2條耦合傳輸線的輸出端對待輸出的2路信號(hào)進(jìn)行第二次信號(hào)處理，該信號(hào)處理方法為將待輸出的每1路4電平信號(hào)變換為2路2電平信號(hào)，且變換前后碼元寬度不變，信息量不變；將4條耦合傳輸線刪減后變?yōu)?條耦合傳輸線，這2條耦合傳輸線的線間距介于最小間距值(含)與最大間距值(含)之間，這里的最小間距值為s+2w，最大間距值為3s+2w(s為改變前傳輸線的線間距，w為傳輸線的寬度)。

本實(shí)施例中提供了一種應(yīng)用于4條耦合傳輸線的利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_的方法，當(dāng)本發(fā)明方法應(yīng)用于n(n≥4，n為偶數(shù))條耦合傳輸線時(shí)，是對本發(fā)明方法應(yīng)用于一組4條耦合傳輸線時(shí)的重復(fù)使用。

以上對本發(fā)明所提供的一種利用多電平信號(hào)傳輸抑制串?dāng)_方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。