[實用新型]一種動態雙閾值的BMC解碼裝置

有效

• 申請號: 201721217070.8
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN207302043U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 王軍寧;林建輝
• 申請（專利權）人: 英特格靈芯片（天津）有限公司
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42;H03M5/12
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本實用新型屬于通訊解碼裝置領域，涉及一種動態雙閾值的BMC解碼裝置。

背景技術

隨著電子技術的發展，通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)提供電能的應用已經上升到了與數據傳輸同等重要的地位，其接口的供電能力也從1.0版本的5V@500mA提升到了2.0版本的5V@1.5A，可滿足許多電子產品的供電需求。最新發布的USB PD(Power Delivery)功率傳輸協議，是基于USB 3.1版本，即USB type-C端口提出的功率傳輸新概念，將USB接口的供電能力提升到了一個新的高度。得益于Type-C接口的大功率特性，USB PD可實現提供高達100W的電能，可為筆記本電腦、大屏幕監視器、平板電視機等更大的用電設備提供電能。

在USB Type-C接口中，USB PD通信使用一條CC(CC1或CC2線)通道，由USB PD供電規范定義。它采用半雙工通信機制，使用雙相標記編碼(Bi-phase Mark Coding，BMC)傳輸經過4B/5B編碼的二進制數據。此方法已經作為標準發布，簡單靈活，可簡化接收器的設計，目前正逐步得到了廣泛的應用。

圖1是BMC的編碼定義和一段接收端恢復出的BMC波形示例。在BMC編碼中，Bit-1定義為在每個UI(Unit Interval)的起始，有一次電平切換，且在每個UI的中間位置，有第二次電平切換，高電平和低電平寬度形成50％的占空比。Bit-0定義為僅在每個UI起始，有一次電平切換；

雙相標記編碼(Bi-phase Mark Coding,BMC)可被認為是一種曼徹斯特(Manchester)編碼。曼徹斯特編碼是將時鐘和數據包含在數據流中，在傳輸代碼信息的同時，也將時鐘同步信號一起傳輸到對方，每位編碼中至少有一次跳變，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。接收方利用包含有同步信號的特殊編碼從信號自身提取同步信息來鎖定自己的時鐘脈沖頻率，達到同步目的。但每一個碼元被調制成兩個電平，所以數據傳輸速率只有調制速率的1/2。

在實際應用中由于傳輸介質良莠不齊，信道長短不一，BMC波形往往受外界干擾嚴重，且接收電路可能存在較大的直流偏置及碼間干擾等問題，這些會對接收到的BMC波形占空比造成較大影響，引起波形的失真嚴重。在這里主要歸納為以下幾個因素：

1、接收電路從模擬量到數字量轉換時存在較大本地直流偏置。BMC編碼本身不存在直流分量，但接收電路存在的直流偏置若疊加到產生的BMC數字波形上，可能這些直流偏置往往比前端接收電路的噪聲還要大，一方面使得信噪比變差，另一方面使得接收到的BMC信號轉換成數字量后波形的占空比失真嚴重。

2、電平轉換速率不一致，即信號從低電平到高電平切換，與從高電平到低電平切換的速率不一致或不相匹配，這也會間接導致BMC波形占空比失真。現代運算放大器有某些方式的推挽式輸出級，許多是不對稱的，并且某一方向的轉換速率比其他方向有更大的傾向；

3、接收時鐘抖動，信道加性噪聲，碼間干擾等非理想因素也會造成BMC波形占空比失真。

在本實施例中，當接收電路在模擬量到數字量轉換時，電平轉換速率不一致且模擬電平比較器存在較大的正向直流偏差，導致了接收并轉換后的BMC數字波形嚴重畸變，如圖1所示波形明顯存在兩個問題：

1、Bit-1的占空比畸變明顯，A部分寬度明顯小于B；

2、Bit-1的低電平段B和隨后Bit-0的高電平段C寬度接近。

在諸多工程實踐中，為了解決信道噪聲或干擾問題，通常采用FIR濾波器進行有用信號外的無用信號過濾，這些方法大多預先定義一個固定閾值，根據輸入的某一特征分布與正常占空比情況下的偏差是否超過閾值來判定接收信息。在固定閾值算法中，閾值是預先設定的常數，一旦算法開始執行就不再改變。這種方法的主要問題在于，接收信號及噪聲的大小都是未知的，如果消息包較長且波形出現了嚴重占空比失真，或受噪聲干擾嚴重，則解碼的錯誤率將大大增加，不能很好的適應動態變化的接收環境。

另外一種是采用單閾值的動態算法，判定閾值是根據正常歷史寬度動態調整的，這種辦法解決了固定閾值不能適應動態變化接收環境的問題。但若BMC波形存在占空比失真，其高電平段的寬度與低電平段的寬度往往會存在較大差異，若將這些數據都作為正常的歷史有效值參與到單閾值的動態調整中，則會導致閾值出現較大幅度波動或劇烈振蕩，在這種情況下算法反而會惡化判決系統。