基于吉比特收发器的时分复用通信系统设计

时间:2011-07-15来源:网络

不同版本Rocket I/O硬核的传输速率是不同的,具体数值如表2所示,毋庸置疑的是,随着制造工艺的发展,65 nm的Virtex5系列芯片中GTP和GTX组件具有目前业界最高的性能和最低的成本。

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该系统是在Virtex5LXT平台上进行设计的,最高速率可达3.75 Gb/s。吉比特收发器在该系统中的连接图如图2所示。

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在该系统中,吉比特收发器的时钟和数据信号走线全部采用包含源同步时钟的差分串行传输方式,时钟为125 MHz,采用LNDS电平,数据信号为2.5 Gb/s,采用CML电平,差分信号的走线严格按照阻抗匹配和信号完整性来设计。并且采用了8B/10B的编码方式,以实现位同步和帧同步,虽然线速率达到了2.5 Gb/s,实际上只有2 Gbit的带宽。
2.1 8B/10B编码
8B/10B编码机制是由IBM公司开发的,已经被广泛采用。它是lnfiniband,吉比特以太网,FibelChannel以及XAUI10 Gbit/s以太网接口采用的编码机制。原理上,它是一种数值查找机制,可将8位的字转化为10位符号。这些符号可以保证有足够的跳变用于时钟恢复。8B/10B编码具有良好的直流平衡特性,通过“运行不一致性”的方法来实现,即只使用有相同个数0和1的符号,但这会限制符号的数量。同时,8B/10B中的Comma字符(用于表示对齐序列的一个或两个符号)可辅助数据对齐。
8B/10B机制能带来字对齐、时钟修正机制、通道绑定机制和子通道生成等功能,其唯一的缺陷是开销。为了获得2.5Gbit的带宽,它需要3.125Gbit/s的线路速率。

3 时分复用
时分复用是把对信道的使用时间划分为多个时间帧,进一步把时间帧划分为n个时间隙(时间间隔),每一个时间隙分配给一个子信道,从而实现在一个信道上同时传输多路信号。时分复用循环使用时间帧,各路信号通过循环顺序插入时间帧中的时间隙进行传输。
时分复用主要应用在数字通信系统中,它通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲,可以同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号,有效地利用了带宽资源,提高了信道容量。
时分复用还可细分为同步时分复用和统计时分复用。
同步时分复用(Synchronization Time-Division Multiplexing,STDM)是指将一个帧的若干时隙,按顺序编号,标号相同的成为一个子信道,传递同一路话路信息,速率恒定。这种方法是按照信号的路数划分时间片,每一路信号具有相同大小的时间片,时间片轮流分配给每路信号,该路信号在时间片使用完毕以后要停止通信,并把物理信道让给下一路信号使用,当其他各路信号把分配到的时间片都使用完以后,该路信号再次取得时间片进行数据传输。同步时分复用的优点是控制简单,易于实现。缺点是如果某路信号没有足够多的数据,不能有效地使用它的时间片,则造成资源浪费;而有大量数据要发送的信道又由于没有足够多的时间片可利用,所以要拖很长一段的时间,降低了设备的利用效率。
统计时分复用(Stafistic Time-Division Multiplexing,STDM)也叫异步时分复用(Asynchronism Time-Division Multiplexing,ATDM),它指的是将用户的数据划分为一个个数据单元,不同用户的数据单元仍按照时分的方式来共享信道,但是不再使用物理特性来标识不同用户,而是使用数据单元中的若干比特,也就是使用逻辑的方式来标识用户。这种方法提高了设备利用率,但是技术复杂性也比较高,所以这种方法主要应用于高速远程通信过程中,例如,异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode,ATM)。
由于要传输的几路数据速率相差很大,有高速的视频数据,也有低速的RS422数据,今后还可能增加其他几路信号,因此,该系统采用了统计时分复用,动态地给每路信号分配信道,以提高信道的利用率,同时方便于增加复用信号的路数而不用手动更改分配给各路信号的时隙个数。但是由于增加了控制码元的一些比特开销,带宽的利用率降低了。

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关键词: 通信 系统 设计 复用 时分 比特 收发器 基于

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