(57)【要約】【課題】種々のデータ発生装置でプリエンファシスされた信号を生成できるようにする。【解決手段】デジタル・データ・パターン波形を表すデジタル・データを含む入力ファイルを受けて、Ｆｓ／Ｆｄのレートでアップ・サンプルする。アップ・サンプルされたデジタル・データを用いてステップ応答を生成する。生成したステップ応答を微分し、プリエンファシス・フィルタの係数を生成する。これら係数をデジタル・データ・パターン波形入力信号と畳み込み積分し、プリエンファシスされたデジタル・データ・パターン波形ファイルを生成する。【選択図】図８
2008271552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが選択したデータ・レートＦｄで定まるビット期間を有するデータ・パターン波形を表す入力ファイルからデジタル・データを受けるステップと、
Ｆｓをユーザが選択した上記デジタル・データのサンプリング周波数とし、Ｆｄをユーザが選択した上記デジタル・データのデータ・レートとし、Ｆｓ／Ｆｄのレートで上記デジタル・データをアップ・サンプリングするステップと、
アップ・サンプリングされた上記デジタル・データからステップ応答を生成するステップと、
上記ステップ応答を微分してプリエンファシス・フィルタ係数を生成するステップと、
上記プリエンファシス・フィルタ係数と上記入力ファイルの上記デジタル・データを畳み込み積分し、プリエンファシスを有するデータ・パターン波形ファイルを生成するステップと
を具えるデジタル・プリエンファシス波形データ生成方法。
【請求項２】
上記ステップ応答を生成するステップが、
Ａを上記データ・パターン波形のビット期間に対する割合とし、時間長ｔ＝Ａ＊（１／Ｆｄ）を有する指数関数的減衰信号Ｘのデータ配列を生成して正規化するステップと、
αをユーザが選択したプリエンファシス・レベルとし、Ｘ１＝Ｘ＊αの式を用いて、正規化した上記指数関数的減衰信号Ｘから第１波形Ｘ１のデータ配列を生成するステップと、
Ｘ３＝１＋Ｘ＊（α−１）の式を用いて、正規化した上記指数関数的減衰信号Ｘから第２波形Ｘ３のデータ配列を生成するステップと、
上記波形Ｘ１のデータ配列を反転するステップと、
時間長ｔ１＝（１−Ａ）＊（１／Ｆｄ）を有する上記第１波形Ｘ１のデータ配列の最後の要素を用いて第３波形Ｘ２のデータ配列を生成するステップと、
上記波形データ配列Ｘ１、Ｘ２及びＸ３を連結し、上記ステップ応答を生成するステップと
を更に具える請求項１記載のデジタル・プリエンファシス波形データ生成方法。
【請求項３】
ユーザが選択したデータ・レートＦｄで定まるビット期間を有するデータ・パターン波形を表す入力ファイルからデジタル・データを受ける手段と、
Ｆｓをユーザが選択した上記デジタル・データのサンプリング周波数とし、Ｆｄをユーザが選択した上記デジタル・データのデータ・レートとし、Ｆｓ／Ｆｄのレートで上記デジタル・データをアップ・サンプリングする手段と、
アップ・サンプリングされた上記デジタル・データからステップ応答を生成する手段と、
上記ステップ応答を微分してプリエンファシス・フィルタ係数を生成する手段と、
上記プリエンファシス・フィルタ係数と上記入力ファイルの上記デジタル・データを畳み込み積分し、プリエンファシスを有するデータ・パターン波形ファイルを生成する手段と
を具えるデジタル・プリエンファシス波形データ生成装置。
【請求項４】
Ａを上記データ・パターン波形のビット期間に対する割合とし、時間長ｔ＝Ａ＊（１／Ｆｄ）を有する指数関数的減衰信号Ｘのデータ配列を生成して正規化する手段と、
αをユーザが選択したプリエンファシス・レベルとし、Ｘ１＝Ｘ＊αの式を用いて、正規化した上記指数関数的減衰信号Ｘから第１波形Ｘ１のデータ配列を生成する手段と、
Ｘ３＝１＋Ｘ＊（α−１）の式を用いて、正規化した上記指数関数的減衰信号Ｘから第２波形Ｘ３のデータ配列を生成する手段と、
上記波形Ｘ１のデータ配列を反転する手段と、
時間長ｔ１＝（１−Ａ）＊（１／Ｆｄ）を有する上記第１波形Ｘ１のデータ配列の最後の要素を用いて第３波形Ｘ２のデータ配列を生成する手段と、
上記波形データ配列Ｘ１、Ｘ２及びＸ３を連結し、上記ステップ応答を生成する手段と
を更に具える請求項３記載のデジタル・プリエンファシス波形データ生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速シリアル・データ技術に関し、特に高速データ転送技術のための波形生成に関する。
【０００２】
システム性能をより高め、より高速なクロック・スピードで動作させたいというニーズがあり、設計者にとっての大きな課題となっている。高性能のシステムや製品を実現するには、１つのキャビネット内でのバックプレーン接続や複数キャビネット間のケーブル接続などのような長距離伝送配線における広帯域デ―タ転送が必要とされる。転送速度と伝送線の配線長の増加は、信号線（チャンネル）における種々の影響（effects）を更に増加させることとなる。
【０００３】
信号転送中に生じるこれら影響は、ローパス・フィルターと似たものであり、高周波数信号の利得を減少させる。こうした作用の背景にある理由としては、誘電損失や表皮効果が考えられるが、不完全な終端が原因のクロストークやスタブ（stub：配線分岐部分）反射も問題を起こす。
【０００４】
更に誘電損失や表皮効果は、シンボル間干渉（符号間干渉：Inter-Symbol-Interference：ISI）を起こすことがある。これは、信号の減衰によってシンボル時間内に信号が最大強度に届かず、隣のシンボルに広がってしまうためである。
【０００５】
シンボル間干渉の影響はパターンに依存し、パターン依存ジッタ（Pattern Dependent Jitter：ＰＤＪ）又はデータ依存ジッタ（Data Dependent Jitter：ＤＤＪ）として知られる。もしデータ列において、例えば”００００００”のように同じレベルが続くと、信号のエネルギーがピークに達するまでの時間を確保できるので、データは正しく転送される。しかし、例えば”１０１０１０１”のように遷移密度が高い信号では、シンボル時間内に信号が最大強度に達せず広がってしまう。ＰＤＪは、アイ・ダイアグラムの乱れ、信号のなまり及び時間変位を生じさせる。
【０００６】
チャネル分散によって更に面倒なことが生じる。この場合、媒体における損失は、伝送線に沿って進む際に信号の異なる周波数で異なる遅延が生じる。これは、信号振幅を更に減少させ、時間的に前のビットからの残留エラーが加わり、シンボル間干渉の増加につながる。図１、図２、図３及び図４は、歪みの影響を示している。図１は、送信機におけるシリアルＡＴＡ信号を示し、図２は送信機におけるシリアルＡＴＡ信号の対応するアイ・ダイアグラムを示す。図３は、送信機でプリエンファシスを用いない場合の受信機におけるシリアルＡＴＡ信号を示し、図４は送信機でプリエンファシスを用いない場合の受信機におけるシリアルＡＴＡ信号の対応するアイ・ダイアグラムを示す。
【０００７】
こうした信号の歪を克服するのに有効な解決方法が、波形にプリエンファシス（プリエンファシス）をかけることである。プリエンファシスは、能動回路を用いて信号の高周波成分を増幅することによって、高周波成分を持ち上げるものである。その逆にデエンファシス（De-emphasis）は、受動回路を用いて低周波成分にフィルタをかけることによって、低周波成分を低下させるものである。信号のプリエンファシスやデエンファシスは、シンボル間干渉を補償する。図５は、プリエンファシスした信号を供給するために用いられている方法の一例を示す。米国テクロトニクス社によって製造販売されているＤＴＧ５０００シリーズのようなデータ・ジェネレータ（データ発生装置）３０３は、信号波形３０７及び反転信号波形３０９を供給する。信号波形３０７及び反転信号波形３０９は、パワー・コンバイナ（Power Combiner）３０５に供給される。パワー・コンバイナ３０５は、反転信号波形３０９を遅延し、信号波形３０７を遅延反転信号波形と合成し、プリエンファシスされた信号を被測定デバイス（ＤＵＴ）３１１に供給する。
【０００８】
図６は、パワー・コンバイナ３０５の動作の機能ブロック図である。信号波形３０７は分けられて、加算ノード３１５と、Ｚ−１で示す箱の形で示した反転回路３１７とに印加される。反転回路３１７の出力は、遅延回路３１９に印加される。遅延回路３１９には、プログラマブル振幅制御機能があり、反転波形信号３０９の増幅係数を定める。遅延反転波形信号は、加算ノード３１５に印加され、ここで波形信号３０７と合成されて、プリエンファシスされた信号を供給する。
【０００９】
【非特許文献１】荒井信隆、里見尚志、田中顕裕著  「ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ入門講座」電波新聞社  ２００７年４月  ｐ．１１４−１１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上述のやり方では、パワー・コンバイナ３０５と、信号発生器からの２つの信号出力３０７及び３０９が必要となる。これでは設定が複雑となり、結果として所望のプリエンファシス信号を完成させるのに多くの時間が必要となる。上述のやり方では、ケーブル接続や外部のパワー・コンバイナ３０５が原因で反射やインピーダンス不整合による望ましくない歪がプリエンファシス信号出力に発生することがある。更に、データ・ジェネレータ３０３及びパワー・コンバイナ３０５による方法では、信号波形出力する前に校正が必要となる。また、ケーブルとパワー・コンバイナが追加となるため、このやり方ではトータル・コストも増加する。
【００１１】
こうしたことから、ユーザが定義したプリエンファシスされた任意波形を生成し、上述のデータ・ジェネレータでも容易に実現できる信号生成装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、プリエンファシスを有するユーザ定義データ・パターン波形ファイルを生成する方法及び装置である。プリエンファシスを有するユーザ定義したデータ・パターン波形ファイルを生成する方法には、ユーザが選択したデータ・レートＦｄで定まるビット期間（Bit Duration）を有するデータ・パターン波形を表す入力ファイルからデジタル・データを受けるステップがある。続くステップでは、このデジタル・データをＦｓ／Ｆｄのレートでアップ・サンプルする。ここでＦｓは、ユーザが選択したデジタル・データのサンプリング周波数である。この方法は、更に、アップ・サンプルされたデジタル・データからステップ応答を生成するステップと、このステップ応答を微分してプリエンファシス・フィルタの係数を生成するステップと、プリエンファシス・フィルタの係数と入力ファイルのデジタル・データを畳み込み積分（convolve）して、プリエンファシスを有するデータ・パターン波形ファイルを生成するステップとを有する。加えて、生成されたプリエンファシスされたデータ・パターン波形に対応するアナログのプリエンファシスされた波形信号を生成するステップを設けても良い。
【００１３】
ステップ応答を生成するステップには、時間長ｔ＝Ａ＊（１／Ｆｄ）を有する指数関数的減衰信号Ｘのデータ配列を生成し、正規化する最初のステップがある。ここでＡは、データ・パターン波形のビット期間に対する割合（fraction）である。第１波形Ｘ１のデータ配列が、正規化した指数関数的減衰信号のデータ配列から、Ｘ１＝Ｘ＊αの式を用いて生成される。ここでαは、ユーザが選択したプリエンファシス・レベルである。続いて、得られた波形Ｘ１のデータ配列は、反転される。第２波形Ｘ３のデータ配列が、正規化した指数関数的減衰信号のデータ配列から、Ｘ３＝１＋Ｘ＊（α−１）の式を用いて生成される。第３波形Ｘ２のデータ配列が、時間長ｔ１＝（１−Ａ）＊（１／Ｆｄ）を有する波形データ配列Ｘ１の最後の要素を用いて生成される。得られた複数の波形データ配列Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は連結され、ステップ応答を形成する。データ・パターン波形のビット期間に対する割合（fraction）Ａは、０＜Ａ＜１の範囲から選択しても良い。
【００１４】
プリエンファシスを有するユーザ定義のデータ・パターン波形ファイルを生成する装置は、シンセサイザー（Synthesizer：生成手段）を有し、これはユーザが選択したデータ・レートＦｄで定まるビット期間（Bit Duration）を有するデータ・パターン波形を表す入力ファイルからデジタル・データを受ける手段を有する。このデジタル・データは、アップ・サンプリング手段により、Ｆｓ／Ｆｄのレートでアップ・サンプルされる。ここでＦｓは、ユーザが選択したデジタル・データのサンプリング周波数である。このシンセサイザーは、更に、アップ・サンプルされたデジタル・データからステップ応答を生成する手段と、このステップ応答を微分してプリエンファシス・フィルタの係数を生成する手段と、プリエンファシス・フィルタの係数と入力ファイルのデジタル・データを畳み込み積分（convolve）して、プリエンファシスを有するデータ・パターン波形ファイルを生成する手段とを有する。加えて、データ・パターン波形ファイル生成装置は、生成されたプリエンファシスされたデータ・パターン波形に対応するアナログのプリエンファシスされた波形信号を生成する手段を有しても良い。
【００１５】
シンセサイザーは、時間長ｔ＝Ａ＊（１／Ｆｄ）を有する指数関数的減衰信号Ｘのデータ配列を生成し、正規化する手段を更に有しても良い。ここでＡは、データ・パターン波形のビット期間に対する割合（fraction）である。シンセサイザーは、第１波形Ｘ１のデータ配列及び第２波形Ｘ３のデータ配列を、第１波形Ｘ１のデータ配列についてはＸ１＝Ｘ＊αの式を用いて、第２波形Ｘ３のデータ配列についてはＸ３＝１＋Ｘ＊（α−１）の式を用いて、正規化した指数関数的減衰信号のデータ配列から生成する手段を有する。ここでαは、ユーザが選択したプリエンファシス・レベルである。続いて、得られた波形Ｘ１のデータ配列は、反転される。第２波形Ｘ３のデータ配列が、正規化した指数関数的減衰信号のデータ配列から、Ｘ３＝１＋Ｘ＊（α−１）の式を用いて生成される。第３波形Ｘ２のデータ配列が、時間長ｔ１＝（１−Ａ）＊（１／Ｆｄ）を有する波形データ配列Ｘ１の最後の要素を用いて生成される。第１波形Ｘ１のデータ配列を反転する手段が、時間長ｔ１＝（１−Ａ）＊（１／Ｆｄ）を有する第１波形データ配列Ｘ１の最後の要素を用いて第３波形データ配列Ｘ２を生成する手段とともに設けられる。複数の波形データ配列Ｘ１、Ｘ２及びＸ３を連結する手段は、ステップ応答を形成する。データ・パターン波形のビット期間に対する割合（fraction）Ａは、０＜Ａ＜１の範囲から選択しても良い。
【００１６】
本発明の目的、効果及び新規な点は、以下の詳細な説明を特許請求の範囲及び図面と合わせて読むことによって明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施形態に言及し、実施形態の例を図面に記載する。これら図面は説明上記載したもので、本発明を限定するものではない。本発明は、おおよそこれら実施形態に沿って記述されるが、本発明の本質はこれら実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
本願に示す実施形態では、プリエンファシス信号を生成する装置及び方法を提供する。これら実施形態は、信号中の歪を低減する。更に、これら実施形態では、要求に応じてプリエンファシス信号を作り変えることができる。加えて、これら実施形態は、種々の波形発生装置（ジェネレータ：Generator）で容易に実現可能である。これら実施形態には、パソコンで実現可能なものも含まれている。
【００１９】
本願で記載される実施形態は、理解を高めるために具体的な細かい点まで記載している。しかし、開示された発明は、こうした具体的な細かい点まで用いなくとも、当業者であれば実施できるであろう。本発明は、複数のタイプの波形発生装置において実現できる。本発明は、ソフトウェア・コードとして実現することも意図している。ブロック図に示す構成及び装置は、実施形態の例を描いたもので、本発明を曖昧にならないようにしようとするものである。また、種々の要素間の接続は、必ずしも直接とは限らず、要素内部又は要素間のデータ転送は、エンコード、再フォーマット（re-formatting）又は改変（modifications）によるものにできる。
【００２０】
明細書中、「１つの実施形態」として言及するものは、その実施形態と関連して記載される特定の特徴、構造、特色又は機能が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれる。「１つの実施形態」との表現は、明細書中にいろいろなカ所に現れるが、必ずしも同じ実施形態に言及しているものではない。
【００２１】
図７は、本発明の１つの実施形態による波形発生装置４００全体の機能ブロック図である。米国テクロトニクス社によって製造販売されているＡＷＧ７００シリーズ任意波形発生装置のような波形発生装置４００は、波形発生装置４００中にアルゴリズムの形で蓄積されている生成（Synthesizing）モジュール４０２を有する。波形発生装置４００は、一般にデジタル・データ・パターンを定義する予め蓄積された入力ファイルの形でデジタル・データを受ける。
【００２２】
生成モジュール４０２は生成信号を供給し、生成信号は＊.ｗｆｍ（テクトロニクス（登録商標）ＡＷＧ波形データ・ポイント・ファイル）のようなファイル・フォーマットに変換される。デジタル波形データ・ファイル（．ｗｆｍ）は、波形発生装置４００内に蓄積され、物理的な（Physical）波形発生モジュール４０４に供給される。波形発生モジュール４０４は、デジタル波形データを受けて、入力ファイルのデジタル・データ・パターンに対応するアナログ信号出力を生成する。
【００２３】
図８は、波形生成方法を示し、本発明の実施形態によるプリエンファシスされた波形の生成にも用いることができる。この波形生成方法では、デジタル・データ入力ファイルと、ユーザ定義サンプリング周波数（Ｆｓ）、データ・レート（Ｆｄ）及びプリエンファシス・レベルを入力とする。
【００２４】
この方法には複数のステップがあり、ステップ５０１では、入力ファイルからデジタル・データを読み込む。入力ファイルは、プリエンファシスされることが必要なデジタル・データ・パターン波形を表すデジタル・データを含む。入力ファイルからのこのデジタル・データは、ステップ５０３に示すように、サンプリング周波数（Ｆｓ）とデータ・レート（Ｆｄ）の比率に等しいＦｓ／Ｆｄのレートでアップ・サンプルされる。アップ・サンプルされた入力ファイルからのデジタル・データは、ステップ５０５に示すように、ステップ応答生成用の入力データとして使用される。
【００２５】
ステップ応答生成のステップ５０５には、ステップ５０５ａに示すように、指数関数的減衰信号Ｘの時間長（Time Duration）ｔ＝２／３＊（１／データ・レート）つまりビット期間の２／３の長さのデータ配列を生成し、この減衰信号Ｘのデータ配列を正規化するステップが含まれる。指数関数的減衰信号Ｘの値の計算には、Ｍａｔｌａｂ（商標）の関数ｃｈｉ２ｐｄｆ（Ｘ，Ｖ）が用いられる。２つの波形Ｘ１及びＸ３のデータ配列がステップ５０５ｂで生成される。このとき、波形Ｘ１のデータ配列は、Ｘ１＝Ｘ＊αの式に従って生成されるもので、Ｘは指数関数的減衰信号Ｘのデータ配列であり、αはプリエンファシス・レベル又はｄＢで表される値である。波形Ｘ３のデータ配列は、Ｘ３＝１＋Ｘ＊（α−１）の式に従って生成されるもので、Ｘは指数関数的減衰信号Ｘのデータ配列であり、αはプリエンファシス・レベル又はｄＢで表される値である。ステップ５０５ｃでは、Ｘ１＝Ｘ１（１）−Ｘ１の式を用いて、波形Ｘ１データ配列を反転又は上下をひっくり返す。ここで、Ｘ１（１）は、波形Ｘ１データ配列の第１要素である。
【００２６】
ステップ５０５ｄで示すように、波形Ｘ１データ配列の最後の要素を期間ｔ＝１／３＊（１／データ・レート）、つまり、ビット期間の１／３の長さについて繰り返して、波形Ｘ２データ配列を生成する。ステップ応答は、ステップ５０５ｅに示すように、波形データ配列Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を連結することで生成される。
【００２７】
ステップ５０７に示すように、ステップ応答が微分されてプリエンファシス・フィルタの係数を生成する。これら係数は、コンパイル中に入力ファイルのデジタル・データと畳み込み積分される。ステップ５０９に示すように、プリエンファシスを有するコンパイルされた入力ファイルのデジタル・データは、データ・パターン波形ファイル（.ｗｆｍ）として蓄積される。
【００２８】
指数関数的減衰信号Ｘのデータ配列の生成に用いる時間長の２／３という割合の値は、単に例に過ぎず、他の時間長の割合の値を用いても良い。例えば、もしＸの時間長が１／４＊（１／データ・レート）ならば、波形Ｘ１及びＸ３のデータ配列の時間長はビット期間の１／４の時間長となる。よって、波形Ｘ２のデータ配列の時間長は、１−１／４＝３／４、つまり、ビット期間の０．７５倍となる。
【００２９】
蓄積されたデジタルのプリエンファシスされた波形データは、波形発生モジュール４０４に供給される。波形発生モジュール４０４は、このデジタル・プリエンファシス波形データを対応するプリエンファシスされたアナログ信号出力に変換する。
【００３０】
ここに示した本発明の実施形態では、プリエンファシスされた信号を生成でき、これはケーブル損失及びチャネル分散の影響を補償する。図９は、送信側におけるシリアルＡＴＡ信号であって、本願に示した本発明の実施形態によって与えたプリエンファシスの効果を示す。ここでは、チャネルにおける高周波数の損失を補償するように遷移のエッジが持ち上げられている。図１０は、送信側における対応するアイ・ダイアグラムを示す。受信機におけるプリエンファシスされたシリアルＡＴＡ信号が図１１に示され、受信されたプリエンファシス信号の対応するアイ・ダイアグラムが図１２に示されている。図１２のアイ・ダイアグラムが明確に示すように、送信機においてシリアルＡＴＡ信号にプリエンファシスを加えることによって、出力信号中のシンボル間干渉及びチャネル分散の影響を最小限にする。
【００３１】
以上、本発明について明確に理解できるよう詳細に記述してきた。しかし、これらは開示したそのままの通りに本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】送信機におけるプリエンファシスのない信号を示す図である。
【図２】送信機におけるプリエンファシスのない信号に対応するアイ・ダイアグラムである。
【図３】受信機におけるプリエンファシスのない信号を示す図である。
【図４】受信機におけるプリエンファシスのない信号に対応するアイ・ダイアグラムである。
【図５】波形信号にプリエンファシスをかけるための設定の従来例を示す図である。
【図６】従来例の波形信号にプリエンファシスをかけるための設定におけるパワー・コンバイナの機能ブロック図である。
【図７】プリエンファシスされた信号を供給するための本発明の実施形態による波形発生装置を示す図である。
【図８】本発明の実施形態によるプリエンファシスされた信号を生成する方法を示す図である。
【図９】本発明の実施形態によってプリエンファシスを行った場合の送信機での波形信号を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態によってプリエンファシスを行った場合の送信機での波形信号のアイ・ダイアグラムを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態によってプリエンファシスを行った場合の受信機での波形信号を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態によってプリエンファシスを行った場合の受信機での波形信号のアイ・ダイアグラムを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
４００  波形発生装置
４０２  生成モジュール
４０４  波形発生モジュール
【図１】
2008271552.tif 000003
【図２】
2008271552.tif 000004
【図３】
2008271552.tif 000005
【図４】
2008271552.tif 000006
【図５】
2008271552.tif 000007
【図６】
2008271552.tif 000008
【図７】
2008271552.tif 000009
【図８】
2008271552.tif 000010
【図９】
2008271552.tif 000011
【図１０】
2008271552.tif 000012
【図１１】
2008271552.tif 000013
【図１２】
2008271552.tif 000014