高速信号编码之64B/66B

shuszhao

上文说完了8B/10B之后，我们再来说说貌似更复杂的64B/66B编码。很多人可能在想，8B/10B编码主要作用的优化直流平衡，从8bit中插2个bit进去，这样的话最终效果能够使长0或者长1的位数不超过5位，达到很好的效果。那64B/66B编码方式呢？在从64个bit中仅加入2个bit，能够很好的解决长0长1的问题吗？作用似乎只是杯水车薪，2个bit相对于64个bit太少了。但是这种64B/66B的编码方式流行至今，肯定是有它自己的优势所在，其实它和8B/10B编码还是有原理上和算法上的区别的。

当然，如果仅靠这2个bit来实现8B/10B的作用显然不太现实。其实上，这两个bit只是起一个同步头的作用，主要用于接收端的数据对齐和接收数据位流的同步。这两个bit有“10”和“01”两种同步表征方式，“01”表征后面的64个bit都是数据bit，“10”表示后面的64bit是数据和控制信息的混合，其他的“00”或者“11”都表征为错误信息。数据bit用“D”表示，每个数据码是8bit；控制bit用“Z”表示，每个数据码是7bit。其中在“10”这种数据控制信息混合的情况下，后8个bit划分为表征类型域，其后的56bit才是真正的控制信息或数据控制两者的混合。另外“S”表示包开始传送，“T”表示包传送结束，值得注意的是“S”只能在第0和第4字节出现。“T”可以出现在任何的字节。结构图如下所示：

                               
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“S”字节

                               
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一个传输的例子如下：

                               
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那按照上面说的，新加的2个bit只是作为同步，那后面的数据可以如何优化呢？这里有一项区别于8B/10B编码的技术——扰码。


所谓扰码，就是一种将数据重新排列或者进行编码以使其最优化的方法。怎么才能最优化呢？就是使数据bit的“0”和“1”最大程度的达到随机分布，进一步减轻了抖动的码间串扰，提高了数据传输的可靠性。从本质上说，扰码就是为了达到这个目的而在传输数据进入信道传输之前，对其进行的比特层的随机化处理过程。它的方法就是使用上面prbs码型所说到的多项式，关于多项式的选择通常是基于扰码的特性，包括生成数据的随机度，以及打乱连0和连1的能力。从prbs多项式的角度说，其实就是重新生成伪随机码型的过程。


64B/66B的扰码使用的多项式是1+X39+X58。按照前期说的prbs生成器，得到该扰码器的框图如下所示：

                               
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就是前几期prbs说的第39和第58位的异或运算，然后通过移位寄存器输出的码型结果。当然，前面说了，64B/66B编码的这种扰码方式目标是使数据的“0”和“1”最大程度的随机分布，减小连续出现的情况，因此它可能并不能适用于所有的码型，不像8B/10B编码一样对所有的bit组合都有出色的表现，具体还要看接收器的能力。但是无可否认，它最大的好处是效率比较高，传输冗余的bit只有2位，不像8B/10B编码需要20%的开销。这方面在更高速的传输环境下更具有优

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