均衡技术简介

在设计的比较好的信道时，其损耗和频率的关系相对比较线性。信道对不同频率成分的衰减量是不一致的，传输链路整体上呈低通特性，所以高频信号和低频信号之间存在衰减差（均衡技术就是为了减小这种衰减差），而实际信号的频率会比较丰富。这会导致信号有比较严重的码间干扰，因此需要在接收端RX，采用不同的均衡手段，来降低信道的低通频率特性的影响，但为应对更大的信道衰减，在更高的数据率下，也需要在发送端集成均衡方案。

FFE（Feed-Forward Equalization）

前馈均衡（Feed-Forward Equalization，FFE）利用的是数字信号处理中最常见的有限长度冲激响应FIR（Finite Impulse Response）滤波器来提高高频信号的比重

TX端将离散的01逻辑信号变为连续的电信号从芯片输出，TX的冲击响应（时域下是冲击响应，频域下就是传递函数，注意信号是不具备冲激响应这个概念的，只有系统有）可以看作是一个零阶保持器，这样就实现了离散信号到连续信号的转换，输出了脉冲信号

冲激信号、门信号、方波、矩形波的傅里叶变换总结 - 知乎 (zhihu.com)

三抽头 FIR 滤波器（均衡器）

要了解FFE的工作原理，就需要先了解FIR滤波器；FIR 滤波器是数字滤波器的一种，使用加权递推平均滤波法，是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权；通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低。

缺点：对于纯滞后时间常数较小、采样周期较长、变化缓慢的信号；不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差。

如下为IEEE 802.3 120D中定义的3-tap（抽头）均衡器结构，该均衡器有三个输入，分别为当前发送比特、前一比特及后一比特，这三比特信号按照一定权重相加后作为输出。表示为：

Vout(n)=C−1Vin(n−1)+C0Vin(n)+C+1Vin(n+1)

其中，下一比特、当前比特及前一比特的权重系数 C-1、C0、C+1分别称为 FIR 方程的 Pre-cursor、Cusor 及 Post-cursor 系数。Pre-cursor 又称 Pre-shoot 系数，Post-cursor 又称去加重系数。收发端在均衡过程中调整这三个系数的值，来获得最佳传输性能。Pre-cursor、Cusor 及 Post-cursor 系数满足如下规则：

∣C−1∣+∣C0∣+∣C+1∣=1,  C−1≤0,  C0>0,  C+1≤0

通常，三个参数只需指定 Pre-cursor 及 Post-cursor ，Cursor 可以根据上式计算得出，这3个tap分别用于补偿前拖尾，主峰和后拖尾，tap越多对波形的控制越精确，所以有的时候Post-cursor 里面会有多个tap

采用如上三抽头均衡器对发送信号进行均衡前后效果图如下图

采用以上三抽头 FIR 均衡器时，对于某比特信号而言，其前后两比特有 4 种不同的组合形式（0X0，0X1，1X0，1X1），这也意味着该比特输出电平有 4 种可能：Normal，De-emphasis， Pre-shoot 及 Boost

e.g.如上图为PCIE在AC耦合后的差分信号，当前bit为 1 ，电压为1（P-N=1）如果bit为0的话电压就是-1，C+1=-0.2，C0=0.7，C-1=-0.1,

Vout(n)=C−1Vin(n−1)+C0Vin(n)+C+1Vin(n+1)

011：输出电压为 -1*C+1+1*C0+1*C-1=0.8，对应图中 Va，称为 Normal 电平 。

111：输出电压为 1*C+1+1*C0+1*C-1=0.4，对应图中 Vb，称为 De-emphasized 电平 。

110：输出电压为 1*C+1+1*C0-1*C-1=0.6，对应图中 Vc，称为 Pre-shoot 电平 。

010：输出电压为 -1*C+1+1*C0-1*C-1=1.0，对应图中 Vd，称为 Maximum-height 电平 。

一点猜测：是不是从这里就可以看出为什么三个系数绝对值和为1，要不然就会在010的时候出现超压的情况了

 根据以上四种电平，可计算出去加重、Pre-shoot及 Boost 幅度，用dB表示为：

De−emphasis=20log10Vb/Va

Preshoot=20log10Vc/Vb

Boost=20log10Vd/Vb

当然，通过设置 C₊₁、C_-1 为 0 可以关闭 De-emphasis 和 Pre-shoot ：若不考虑前一比特的影响，则设置 C₊₁为 0，则关闭了去加重；若不考虑后一比特的影响，则设置 C_-1为 0，关闭 Pre-shoot。

为什么是20log： dB， dBm （注意电信号部分） (360doc.com)

传输链路系统的冲击响应使得输出信号应上升沿变缓，下降沿有拖尾，产生码间干扰，C0 C1 C2（也有叫C-1、C0、C+1）分别对冲击前冲击后和主峰进行补偿，这3个系数加起来是1

FFE的预加重，去加重等均衡参数的设置就是通过设置不同的 Per-Cursor、Main-Cursor、Post-Cursor实现的

CTLE（Continuous Time Linear Equalizer）

DFE

bit6的幅度因为码间干扰没有达到预期，识别到10100序列后，知道第6bit会出现拖尾严重的可能，对其进行波形重构提高电压，强行拉高到1 

泰克示波器模拟均衡效果