高速信號編碼之64B/66B

上文說完了8B/10B之后,我們再來說說貌似更復(fù)雜的64B/66B編碼。很多人可能在想,8B/10B編碼主要作用的優(yōu)化直流平衡,從8bit中插2個bit進(jìn)去,這樣的話最終效果能夠使長0或者長1的位數(shù)不超過5位,達(dá)到很好的效果。那64B/66B編碼方式呢?在從64個bit中僅加入2個bit,能夠很好的解決長0長1的問題嗎?作用似乎只是杯水車薪,2個bit相對于64個bit太少了。但是這種64B/66B的編碼方式流行至今,肯定是有它自己的優(yōu)勢所在,其實它和8B/10B編碼還是有原理上和算法上的區(qū)別的。

當(dāng)然,如果僅靠這2個bit來實現(xiàn)8B/10B的作用顯然不太現(xiàn)實。其實上,這兩個bit只是起一個同步頭的作用,主要用于接收端的數(shù)據(jù)對齊和接收數(shù)據(jù)位流的同步。這兩個bit有“10”和“01”兩種同步表征方式,“01”表征后面的64個bit都是數(shù)據(jù)bit,“10”表示后面的64bit是數(shù)據(jù)和控制信息的混合,其他的“00”或者“11”都表征為錯誤信息。數(shù)據(jù)bit用“D”表示,每個數(shù)據(jù)碼是8bit;控制bit用“Z”表示,每個數(shù)據(jù)碼是7bit。其中在“10”這種數(shù)據(jù)控制信息混合的情況下,后8個bit劃分為表征類型域,其后的56bit才是真正的控制信息或數(shù)據(jù)控制兩者的混合。另外“S”表示包開始傳送,“T”表示包傳送結(jié)束,值得注意的是“S”只能在第0和第4字節(jié)出現(xiàn)?!癟”可以出現(xiàn)在任何的字節(jié)。結(jié)構(gòu)圖如下所示:

“S”字節(jié)

一個傳輸?shù)睦尤缦拢?/p>

那按照上面說的,新加的2個bit只是作為同步,那后面的數(shù)據(jù)可以如何優(yōu)化呢?這里有一項區(qū)別于8B/10B編碼的技術(shù)——擾碼。

所謂擾碼,就是一種將數(shù)據(jù)重新排列或者進(jìn)行編碼以使其最優(yōu)化的方法。怎么才能最優(yōu)化呢?就是使數(shù)據(jù)bit的“0”和“1”最大程度的達(dá)到隨機(jī)分布,進(jìn)一步減輕了抖動的碼間串?dāng)_,提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。從本質(zhì)上說,擾碼就是為了達(dá)到這個目的而在傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)入信道傳輸之前,對其進(jìn)行的比特層的隨機(jī)化處理過程。它的方法就是使用上面prbs碼型所說到的多項式,關(guān)于多項式的選擇通常是基于擾碼的特性,包括生成數(shù)據(jù)的隨機(jī)度,以及打亂連0和連1的能力。從prbs多項式的角度說,其實就是重新生成偽隨機(jī)碼型的過程。64B/66B的擾碼使用的多項式是1+X39+X58。按照前期說的prbs生成器,得到該擾碼器的框圖如下所示:

就是前幾期prbs說的第39和第58位的異或運(yùn)算,然后通過移位寄存器輸出的碼型結(jié)果。當(dāng)然,前面說了,64B/66B編碼的這種擾碼方式目標(biāo)是使數(shù)據(jù)的“0”和“1”最大程度的隨機(jī)分布,減小連續(xù)出現(xiàn)的情況,因此它可能并不能適用于所有的碼型,不像8B/10B編碼一樣對所有的bit組合都有出色的表現(xiàn),具體還要看接收器的能力。但是無可否認(rèn),它最大的好處是效率比較高,傳輸冗余的bit只有2位,不像8B/10B編碼需要20%的開銷。這方面在更高速的傳輸環(huán)境下更具有優(yōu)勢。

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