淺談高速信號(hào)的64B/66B編碼方式

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(gè)bit進(jìn)去，這樣的話最終效果能夠使長(zhǎng)0或者長(zhǎng)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(gè)bit中僅加入2個(gè)bit，能夠很好的解決長(zhǎng)0長(zhǎng)1的問題嗎？作用似乎只是杯水車薪，2個(gè)bit相對(duì)于64個(gè)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(shì)所在，其實(shí)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(gè)bit來實(shí)現(xiàn)8B/10B的作用顯然不太現(xiàn)實(shí)。其實(shí)上，這兩個(gè)bit只是起一個(gè)同步頭的作用，主要用于接收端的數(shù)據(jù)對(duì)齊和接收數(shù)據(jù)位流的同步。這兩個(gè)bit有“10”和“01”兩種同步表征方式，“01”表征后面的64個(gè)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(cuò)誤信息。數(shù)據(jù)bit用“D”表示，每個(gè)數(shù)據(jù)碼是8bit；控制bit用“Z”表示，每個(gè)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(gè)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(gè)傳輸?shù)睦尤缦拢?/p>

那按照上面說的，新加的2個(gè)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(xiàng)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(dòng)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(gè)目的而在傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)入信道傳輸之前，對(duì)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(xiàng)式，關(guān)于多項(xiàng)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(xiàng)式的角度說，其實(shí)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(xiàng)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：

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(duì)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(shì)。

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