Un DSP PAM-4 de 100 Gb/s en 28 nm CMOS para receptor Serdes
Autores: Li, Weijie; Liu, Min; Zheng, Xuqiang; Xiao, Guangxing; Yuan, Guojun; Hao, Qinfen; Jin, Zhi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un DSP PAM-4 de 100 Gb/s en 28 nm CMOS para receptor Serdes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Procesamiento de señales digitales
PAM4
Receptores SerDes
Ecualización adaptativa
Recuperación de datos de reloj
Mínimo cuadrado medio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 50
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un procesador de señal digital (DSP) dedicado para receptores SerDes de modulación de amplitud de pulso de cuatro pulsos (PAM4). Está destinado a implementar la recuperación de datos y la ecualización adaptativa bajo una velocidad ultra alta y una gran atenuación del canal con un área pequeña y una alta eficiencia energética. El DSP consta de una recuperación de datos de reloj (CDR), un ecualizador hacia adelante de 16 taps (FFE), un ecualizador de retroalimentación de decisión de 1 tap (DFE) y un motor de adaptación automática. Se utiliza un algoritmo adaptativo de mínimos cuadrados (LMS) para hacer que el sistema sea más inteligente en el cálculo de los coeficientes de tap del FFE y DFE. Para abordar la limitación de tiempo asociada con el DFE digital tradicional que no puede manejar grandes cantidades de datos en paralelo a alta velocidad, se emplean técnicas especulativas y una unidad de multiplexor (MUX) personalizada de 4 a 1 para eliminar el tiempo de suma y reducir el tiempo de selección, respectivamente. Se utiliza un modulador sigma-delta de primer orden para reemplazar el promedio móvil tradicional para calcular voltajes promedio, lo que podría ahorrar notablemente los recursos de hardware y el consumo de energía. Además, se analiza la influencia de la resolución de cuantización de la entrada en la capacidad de ecualización. Implementado en un CMOS de 28 nm, el DSP podría compensar hasta 33 dB de pérdida a 100 Gb/s con un consumo de energía de 7.22 pJ/bit.
Descripción
Este documento presenta un procesador de señal digital (DSP) dedicado para receptores SerDes de modulación de amplitud de pulso de cuatro pulsos (PAM4). Está destinado a implementar la recuperación de datos y la ecualización adaptativa bajo una velocidad ultra alta y una gran atenuación del canal con un área pequeña y una alta eficiencia energética. El DSP consta de una recuperación de datos de reloj (CDR), un ecualizador hacia adelante de 16 taps (FFE), un ecualizador de retroalimentación de decisión de 1 tap (DFE) y un motor de adaptación automática. Se utiliza un algoritmo adaptativo de mínimos cuadrados (LMS) para hacer que el sistema sea más inteligente en el cálculo de los coeficientes de tap del FFE y DFE. Para abordar la limitación de tiempo asociada con el DFE digital tradicional que no puede manejar grandes cantidades de datos en paralelo a alta velocidad, se emplean técnicas especulativas y una unidad de multiplexor (MUX) personalizada de 4 a 1 para eliminar el tiempo de suma y reducir el tiempo de selección, respectivamente. Se utiliza un modulador sigma-delta de primer orden para reemplazar el promedio móvil tradicional para calcular voltajes promedio, lo que podría ahorrar notablemente los recursos de hardware y el consumo de energía. Además, se analiza la influencia de la resolución de cuantización de la entrada en la capacidad de ecualización. Implementado en un CMOS de 28 nm, el DSP podría compensar hasta 33 dB de pérdida a 100 Gb/s con un consumo de energía de 7.22 pJ/bit.