高性能SERDES及其在CPRI接口的應用分析

圖6 TLK3132內部鎖相環(huán)環(huán)路帶寬

2.5PRBS測試
TLK3132支持PRBS碼的產生和驗證，便于系統(tǒng)定位鏈路故障，提高設備的可維護性。TLK3132內部有兩套PRBS測試方法，一個在SERDES Core內部（通過寄存器0x9011/0x9012配置），該測試一般是只針對生產測試，且控制性能受限，在電路設計中一般不用該功能；另一個是SERDES Core外面（圖1所示），支持 PRBS測試多項式是，可以通過寄存器配置（0x10）或外部引腳PRBSEN邏輯控制打開或關閉。此外，PRBS驗證時可通過GPO[1:0]管腳監(jiān)控PRBS測試誤碼情況，也可訪問寄存器0x1D讀取誤碼數(shù)（當讀取該寄存器后，將從新開始誤碼計數(shù)）。

2.6MDIO接口和寄存器訪問
TLK3132內部寄存器訪問通過MDIO管理接口實現(xiàn)（遵循IEEE 802.3 Clause 22規(guī)格），包括管理數(shù)據(jù)時鐘（MDC）和管理數(shù)據(jù)輸入輸出（MDIO）。由于Clause 22直接尋址寄存器空間限制，TLK3132增加了一些擴展寄存器，故支持兩種尋址方式：

直接尋址：主要包括與物理層相關的鏈路配置，地址空間分布在0x00~0x1F，PA[0]的高低電平?jīng)Q定對TLK3132的CH0通道或CH1通道進行操作；
間接尋址：TLK3132的一些擴展功能訪問，如內部時鐘配置、I/O性能配置等。地址空間分布在0x9000~0x9900，不同通道的功能有獨立的寄存器進行配置。通過間接地址訪問寄存器，需要先把寄存器地址寫到0x1E地址，然后把相應的控制字寫到0x1F地址或從0x1F地址讀取相應的寄存器值。
3TLK3132在CPRI接口的應用
為了處理射頻模塊拉遠技術中基帶單元和射頻單元的光纖鏈接，國際上成立兩個標準化組織：一個是CPRI （Common Public Radio Interface），在2003年由華為、愛立信、NEC、西門子和北電發(fā)起成立的組織，致力于基帶、射頻接口的標準化；另一個是OBSAI (Open Base Station Architecture Initiative)，由諾基亞、LG電子、三星電子等成立的聯(lián)盟。二者都定義了使基帶和射頻分離的標準化接口，也就是將宏基站分為基帶單元BBU和遠端射頻單元RRU兩部分，BBU和RRU之間傳送I/Q數(shù)據(jù)和控制管理數(shù)據(jù)，其信號格式就是CPRI或者OBSAI所定義的標準接口。本文以CPRI接口為例，詳解TLK3132在射頻模塊拉遠技術中的應用。

3.1CPRI接口
CPRI接口在傳輸用戶界面定義了物理層layer1和數(shù)據(jù)鏈路層layer2兩層協(xié)議。在物理層中，將上層接入點的數(shù)據(jù)進行串并/并串轉換，以及物理層的編解碼（CPRI接口推薦采用8B/10B，遵循IEEE 802.3 2005 Clause36建議）；在數(shù)據(jù)鏈路層，對上層接入點的I/Q數(shù)據(jù)、物理層協(xié)議數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡協(xié)議數(shù)據(jù)（包括以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、高層數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)）和廠家自定義的控制信息等進行相應的處理。

目前CPRI有三種建議的鏈路速率，分別是614.4Mbps、1228.8Mbps、2457.6Mbp。在發(fā)送側，把I/Q數(shù)據(jù)、控制協(xié)議信息、同步信息等復用為CPRI幀結構信息，經(jīng)過物理層的8B/10B編碼后，通過光纖長距離傳播（幾公里到幾十公里）；在接收側，CPRI幀信號經(jīng)過串并轉換后經(jīng)過8B/10解碼成相應的I/Q數(shù)據(jù)和控制協(xié)議信息，交由上層數(shù)據(jù)鏈路處理。

CPRI幀分成基本幀單元和超幀單元。基本幀單元的幀頻是3.84MHz，包括16個字（表示為W=0…15，其中W0為控制字，后15個字為I/Q數(shù)據(jù)），根據(jù)不同的鏈路速率，字的長度分別為8bits、16bits（如圖7所示）、32bits。超幀單元是由256個基本幀單元組成，其中，第1個基本幀單元里的控制字寫入K28.5標志作為超幀的同步控制信息，其余的255個基本幀單元里的控制字包含控制和管理字（CM）、廠商自定義控制字等，并預留一些控制字。

圖7 線速率1228.8Mbps的CPRI基本幀結構

在高速數(shù)據(jù)鏈路通信中，抖動指標是非常關鍵的，CPRI接口相應推薦了高速串行信號的眼圖和抖動規(guī)格。在SERDES發(fā)送側，CPRI要求的眼圖模板如圖8所示。

圖8 CPRI接口發(fā)送輸出眼圖模板（E.x.LV）