Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik High Speed Digital Equalizer


von Lukas K. (carrotindustries)


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Hallo Zusammen,
Im Umfeld von schnellen Digitalsignalen (PCIe, DDR, SATA, Infiband etc.) 
liest man des öfteren was von Equalizern, um die Fehler des 
Übertragungsweges gerade zu biegen. Doch wie funktionieren diese? Werden 
da R/L/C-Glieder an die Eingänge geschaltet oder funktioniert das 
gänzlich anders?

Mfg Lukas

von MCUA (Gast)


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In erster Linie geht es dabei um Signal-Anhebung/Abschwächung bei 
Transmitter/Receiver, um die Dämpfung des Übertragungsweges zu 
kompensieren.

von Falk B. (falk)


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@  MCUA (Gast)

>In erster Linie geht es dabei um

frequnzabhängige

> Signal-Anhebung/Abschwächung bei

>Transmitter/Receiver, um die

ungleichmässige

> Dämpfung des Übertragungsweges zu kompensieren.

hochfrequenze Signale werden verstärkt, niederfrequente gedämpft, das 
Ganze angepasst auf den Frequenzgang des Übertragungskanals, ggf. sogar 
dynamisch.

such mal in google nach "pcie equalization"

MFG
Falk

von Lukas K. (carrotindustries)


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Das war mir alles mehr oder minder schon vorher klar ...
Doch WIE wird dies praktisch auf den Chips realisiert?

von MCUA (Gast)


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von Lukas K. (carrotindustries)


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Der Equalizer ist da auch immer nur ein Kasten...
Werden da R/L/Cs in den Signalweg geschaltet oder ist das ein wenig mehr 
dahinter?

von Karl H. (kbuchegg)


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Wenns ein digitaler ist, würde ich mal schätzen:

sauschnelle FFT
im Spektrum mit einem Filter behandeln
und Rücktransformation

von Falk B. (falk)


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@  Luk4s K. (Firma: carrotIndustries) (carrotindustries)

>Werden da R/L/Cs in den Signalweg geschaltet oder ist das ein wenig mehr
>dahinter?

Induktivitäten auf einem hochintegierten Digital-IC sind kaum machbar. 
Das muss man nachbilden. Eine Möglichkeit ist ein absichtliches 
Übersteuern von Flanken. Sprich, bei einem Pegelwechsel ist die 
Amplitude höher, sinkt dann nach einer Bitzeit auf den Normalpegel ab 
(Hochpassverhalten, Höhenanhebung). Das kann man leicht integieren. Ist 
aber nur eine einfache Beschreibung, die Realität ist etwas komplexer 
(und ich kenn sie auch nicht ;-)

MFG
Falk

von Falk B. (falk)


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@  Karl Heinz Buchegger (kbuchegg) (Moderator)

>sauschnelle FFT
>im Spektrum mit einem Filter behandeln
>und Rücktransformation

Nee, das ist es ganz sicher nicht, Das machen nur die Theoretiker im 
Elfenbeiturm so.  ;-)

von Lukas K. (carrotindustries)


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Karl Heinz Buchegger schrieb:
> sauschnelle FFT
> im Spektrum mit einem Filter behandeln
> und Rücktransformation

Wofür man die Daten erstmal Digital haben müsste? Da ist doch wohl kaum 
ein teurer Flash-ADC drinne, die Technik ist doch in praktisch jedem 
Fernseher/DVD-Player, jeder Festplatte uvm. Mit einem >1Gsps Flash-ADC 
würde der 22" Flachbildschirm sicherlich mehr als 150€ kosten...

von Karl H. (kbuchegg)


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Falk Brunner schrieb:
> @  Karl Heinz Buchegger (kbuchegg) (Moderator)
>
>>sauschnelle FFT
>>im Spektrum mit einem Filter behandeln
>>und Rücktransformation
>
> Nee, das ist es ganz sicher nicht, Das machen nur die Theoretiker im
> Elfenbeiturm so.  ;-)

Schade :-(

Hätte gut geklungen.

von Lukas K. (carrotindustries)


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Falk Brunner schrieb:
> Eine Möglichkeit ist ein absichtliches
> Übersteuern von Flanken.

Du beschreibst Preemphasis auf der Senderseite. Die Equalizer schaffen 
es anscheinend aus einem fast geschlossenen Datenauge wieder ein weit 
geöffnetes zu zaubern. DSP-Magie mit FFT scheidet bei den Datenraten ja 
aus...

von Falk B. (falk)


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@  Luk4s K. (Firma: carrotIndustries) (carrotindustries)

>Du beschreibst Preemphasis auf der Senderseite. Die Equalizer schaffen
>es anscheinend aus einem fast geschlossenen Datenauge wieder ein weit
>geöffnetes zu zaubern.

Richtig.

> DSP-Magie mit FFT scheidet bei den Datenraten ja aus...

Es ist andere Magie.

http://www.pcisig.com/news_room/faqs/pcie3.0_faq/#EQ12

Man arbeitet dort wahrscheinlich mit FIR-artigen Strukturen im 
Empfänger und Sender. Nur dass die FlipFlops nicht klassisch mit einem 
Takt laufen, sondern mit um einigen Dutzend Picosekunden 
phasenverschobenen Takten des Sendesignals. Geht bei einigen Gbit/s auch 
gar nicht anders ;-). Über die Wichtung der Ausgänge kann man die 
Filtercharakteristik anpassen. Das alles geht nur vollintegriert. So 
ähnlich wie die DLLs/DCMs bei Xilinx FPGAs oder PLLs bei Altera oder der 
ultrahochauflösende Timer bei Piccolo von TI.

MFG
Falk

von Lukas K. (carrotindustries)


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Falk Brunner schrieb:
> Man arbeitet dort wahrscheinlich mit FIR-artigen Strukturen im
> Empfänger und Sender.
Danke, das klingt schonmal deutlich plausibler als R/C-Glieder in den 
Signalweg zu schalten.

von MCUA (Gast)


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Glaube nicht, dass bei diesen hohen Freq. irgentwas digital gemacht 
wird.
(der DSP bräuchte wohl einige THz)
Und um das Signal an FFs zu schicken, müsste es dafür ja schon sauber 
sein.

Für den Sender ist es rel einfach, der muss 'nur' bei bestimmten 
Bitmustern einen höheren Pegel senden.
Der Empfänger hat verschieden mögliche Eingangspegel (oder 
Verstärkungen, VGA), die auch Bitmuster-abhängig gesteuert werden.
Das Ganze wird bei der Trainingsphase noch optimiert.

Aber Details dazu werden die Hersteller, schätze ich, nicht rausgeben.
Allerdings, Wunder können die auch nicht vollbringen, denn wenn nichts 
mehr am Empf. ankommt, kann der beste Verstärker nichts brauchbares mehr 
rausfiltern.

von Falk B. (falk)


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@  MCUA (Gast)

>Glaube nicht, dass bei diesen hohen Freq. irgentwas digital gemacht
>wird.

Bei den Bitraten sind auch digitale Schaltungsteile quasi analog ;-)

>(der DSP bräuchte wohl einige THz)

Der Ansatz ist Käse. Das geht bestenfalls noch bei Video, und dort nur 
massiv parallel.

>Und um das Signal an FFs zu schicken, müsste es dafür ja schon sauber
>sein.

Das war nur eine stark vereinfache Beschreibung. Es könnten auch Sample- 
und Hold Stufen sein, ala Flash-ADC.

>Für den Sender ist es rel einfach, der muss 'nur' bei bestimmten
>Bitmustern einen höheren Pegel senden.

Jain. Auch das macht man bei 10Gbit/s++ nicht mal nebenbei.

>Allerdings, Wunder können die auch nicht vollbringen,

Es grenzt aber manchmal daran.

> denn wenn nichts
>mehr am Empf. ankommt, kann der beste Verstärker nichts brauchbares mehr
>rausfiltern.

Sag das mal den GPS-Empfängern, die teilweise UNTER der Rauschgrenze 
arbeiten!

MFG
Falk

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