١. غوص عميق في معادل التغذية الراجعة للقرار (DFE)

١. في الاتصالات الرقمية عالية السرعة—حيث تصل معدلات نقل البيانات إلى ٢٥ جيجابت في الثانية، و٥٠ جيجابت في الثانية وما بعدها—تتعرض سلامة الإشارة المرسلة باستمرار للتحدي من قِبل القناة الفيزيائية (مسارات اللوحات الإلكترونية PCB، والكابلات النحاسية). ويظهر هذا التحدي أساسًا على شكل ٢. التداخل بين الرموز (ISI).

٢. يحدث التداخل بين الرموز (ISI) عندما “تنسكب” الطاقة المنبعثة من رمز بيانات حالي وتتداخل مع أخذ عينات الرموز اللاحقة. وهذه الظاهرة، التي تُضعف ٣. مخطط العين ٤. عن طريق إغلاق كلٍّ من ارتفاعه وعرضه، هي السبب الرئيسي لارتفاع ٢٣. تؤدي نسبة الانقراض المنخفضة إلى زيادة احتمال سوء تفسير البت، ما يؤدي إلى ارتفاع معدل خطأ البت (BER). وتساعد نسبة الانقراض الكافية في ضمان انتقال خالٍ من الأخطاء عبر المسافات الطويلة أو الروابط عالية السرعة..

٥. بينما ١١. معادل الوقت المستمر الخطي (CTLE) ٦. فعّال للغاية في تعويض التوهين الذي يعتمد على التردد (خسارة القناة)، فإنه قد يؤدي إلى تضخيم الضوضاء. ولتحقيق الأداء الأمثل وإزالة التداخل المتبقي ذي الذيل الطويل بين الرموز، يتطلب الأمر حلاً أكثر تطورًا،, ٧. غير خطي ٨. وهو: ٩. معادل التغذية الراجعة القرارية (DFE).

١٠. ⭐ ما هو معادل التغذية الراجعة القرارية (DFE)؟

A ٩. معادل التغذية الراجعة القرارية (DFE) ١١. تقنية رقمية أو هجينة لمعادلة الإشارات تُستخدم في الروابط التسلسلية عالية السرعة ومُرسِلات/مستقبلات الألياف البصرية لإزالة ١٢. التداخل بين الرموز التالي للرمز (Post-cursor ISI).

١٣. وعلى عكس المعادلات الخطية مثل CTLE، التي تعمل في المجال التناظري،, ١٤. يعمل DFE بعد أن تُقطَّع الإشارة إلى رموز رقمية, ١٥. مستخدمًا قرارات الرموز السابقة لإلغاء التشويه الناتج عن تداخل البتات السابقة مع البتات اللاحقة.

١٦. وأصبح DFE كتلةً بالغة الأهمية في مستقبلات SerDes الحديثة و ٣٦. الوحدات البصرية ١٧. (بما في ذلك SFP+، وSFP28، وQSFP28، والمُرسِلات/المستقبلات بسرعات ١٠٠ جيجابت/٢٠٠ جيجابت/٤٠٠ جيجابت في الثانية).

١٨. ⭐ لماذا نحتاج إلى DFE — فهم التداخل بين الرموز التالي للرمز (Post-Cursor ISI)

١٩. ▷ ما هو التداخل بين الرموز (ISI)؟

٢٠. التداخل بين الرموز ٢١. يحدث عندما تتسبب ضيق نطاق التردّد للقناة، أو الانعكاسات، أو التشتت في انسكاب ذيل موجة بتٍّ واحدٍ إلى فترة البت التالي.

٢٢. ▷ التداخل بين الرموز التالي للرمز (Post-Cursor ISI) (المشكلة الأساسية التي يحلها DFE)

٢٣. التداخل بين الرموز التالي للرمز هو التشويه الناتج عن ٢٤. تداخل البتات السابقة مع البت الحالي ٢٥. عند نقطة أخذ العينات في المستقبل.

٢٦. وهذا التشويه:

• ٢٧. يقلّص ارتفاع مخطط العين

• ٢٨. يحوّل عتبات اتخاذ القرار

• ٢٩. يزيد من معدل خطأ البت (BER)

• ٣٠. لا يمكن تصحيحه بالكامل بواسطة معادلات تناظرية مثل CTLE

٣١. ▷ لماذا تحتاج الروابط عالية السرعة إلى DFE

٣٢. مع ازدياد معدلات البيانات لتصل إلى ٢٥ جيجابت، و٥٠ جيجابت،, ٢٤. ١٠٠ جيجابت/ثانية باستخدام PAM4 ١. وما بعدها، تجعل قيود زمن الانتظار وعرض النطاق الترددي للقناة تشويش ما بعد الذيل أكثر شدةً بكثير.

٢. يُعَدّ مرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE) أكثر التقنيات فعاليةً لإلغاء هذا النوع المحدد من التشويه لأن:

• ٢. إنها ٣. غير خطي, ٤. على عكس ٧. CTLE ٢.‏ أو ١٤.‏ FFE

• ٥. وهو يتكيف استنادًا إلى القرارات الفعلية

• ٦. ولا يضخّم الضوضاء أو الاهتزاز الترددي العالي

٧. وهذا يجعل مرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE) ضروريًّا لا غنى عنه في مستقبلات وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية عالية السرعة الحديثة.

٨. ▷ مرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE) في وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية عالية السرعة

٩. وحدات إرسال واستقبال ضوئية مثل ٦١. SFP+, ٤١. SFP28, ٦. QSFP+, ٤٤. QSFP28, ١٩. QSFP56, ٢٩.‏ ، و ١٠. وحدات ١٠٠ جيجابت/ثانية باستخدام تقنية PAM4 ١١. تدمج مرشحات التغذية الراجعة الرقمية (DFE) في سلسلة الاستقبال الخاصة بمعالج الإشارات الرقمية (DSP) أو وحدة الإرسال والاستقبال المتسلسلة (SerDes) لضمان التشغيل الخالي من الأخطاء تحت تأثير تشتت الألياف، وخسارة اللوحات الإلكترونية (PCB)، والانعكاسات الناتجة عن الموصلات.

١٢. يساعد مرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE) في استعادة اتساع «عين» الإشارة بعد التحويل من الإشارة الضوئية إلى الإشارة الكهربائية، ويؤدي دورًا محوريًّا في الوفاء بمواصفات IEEE 802.3 الكهربائية.

١٣. ⭐ مقارنة بين معالج التكافؤ الخطي المُعدّل (CTLE) ومرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE) — أدوار تكميلية في التكافؤ

١٤. لماذا لا يكفي معالج التكافؤ الخطي المُعدّل (CTLE) وحده؟

٢٤. معادل خطي زمني مستمر (CTLE):

• ١٥. يصلح ١٦. فقدان التردد المعتمد على التردد

• ١٧. ويعزّز المكونات ذات الترددات العالية

• ١٨. ويعمل في الجزء التناظري الأمامي من الدائرة

١٩. لكن معالج التكافؤ الخطي المُعدّل (CTLE) لا يمكنه إلغاء التشويش غير الخطي الناتج عن التداخل بين الرموز (ISI).

٢٠. لماذا يكمّل مرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE) معالج التكافؤ الخطي المُعدّل (CTLE) بشكل مثالي؟

٢١. مرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE):

• ٢٢. يزيل التشويش الناتج عن التداخل بين الرموز بعد الذيل (post-cursor ISI)

• ٢٣. ويعمل بعد عملية التحويل الرقمي

• ٢٤. ولا يعزّز الضوضاء

٣.‏ وهذا يجعل ٢٥. معالج التكافؤ الخطي المُعدّل (CTLE) + مرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE) ٢٦. أكثر نظام تكافؤ هجين مستخدم على نطاق واسع في أنظمة ١٨. SerDes ١٧. و ٣٦. الوحدات البصرية.

٢٧. ⭐ المزايا والقيود المرتبطة بمرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE)

٢٨. ● المزايا

• ٢٩. فعّال للغاية في إلغاء التشويش الناتج عن التداخل بين الرموز بعد الذيل (post-cursor ISI)

• ٣٠. لا يضخّم الضوضاء الحرارية أو ضوضاء القناة

• ٣١. قابل للتكيف ومتين أمام التغيرات في خصائص القناة

• ٣٢. يحسّن معدل الخطأ الثنائي (BER) بشكل كبير في الروابط متعددة الجيجابت

٣٣. ● القيود

• ٣٤. لا يمكنه تصحيح ٣٥. التشويش الناتج عن التداخل بين الرموز قبل الذيل (pre-cursor ISI) ٣٦. (ويتطلب ذلك استخدام مرشح التغذية الأمامية (FFE) أو تعزيز الإشارة عند الإرسال)

• ٣٧. وتزيد الحلقة الراجعة من التعقيد واستهلاك الطاقة

• ٣٨. ويتطلب قرارات دقيقة ومستقرة (فإن انتشار الخطأ يشكّل خطرًا)

• ٣٩. وتصبح عملية التنفيذ أكثر تعقيدًا عند معدلات إشارة PAM4

٤٠. ⭐ حالات الاستخدام العملية لمرشح التغذية الراجعة الرقمي (DFE) في الصناعة

حلول الشبكات الصناعية

• ٤١. روابط اللوحات الخلفية (SerDes بسرعات ٢٥ جيجابت/ثانية، ٥٦ جيجابت/ثانية، ١١٢ جيجابت/ثانية)

• ٤٢. الإيثرنت عالي السرعة (٢٥ جيجابت/ثانية BASE-KR، ١٠٠ جيجابت/ثانية BASE-KR4)

• ٤٣. واجهة الاتصال الخارجي السريع PCIe الإصدارات ٤ و٥ و٦

• ٤٤. وحدات معالجة الإشارات الرقمية (DSP) في الوحدات الضوئية (من ١٠ جيجابت/ثانية إلى ٤٠٠ جيجابت/ثانية)

• ٤٥. دوائر استعادة الساعة والبيانات (CDR) / وحدات إعادة التوقيت (Retimer ICs)

• ٤٦. المنافذ عالية الكثافة في أجهزة التبديل والموجّهات

٤٧. لماذا يهم هذا الأمر في ٤٣. الوحدات الضوئية

١. تساعد تقنية DFE في تلبية متطلبات سلامة الإشارة ونسبة الخطأ في البت (BER) الصارمة عبر ظروف القناة المتنوعة — مثل أطوال الألياف، والاختلافات في الموصلات، وهندسة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) — ما يجعلها ضرورية في منصات الاتصالات الضوئية بسرعات ١٠٠ جيجابت/ثانية و٢٠٠ جيجابت/ثانية و٤٠٠ جيجابت/ثانية.

٢. ⭐ ملخّص

A ٩. معادل التغذية الراجعة القرارية (DFE) ٣. هي تقنية رقمية حرجة للتساوي تُستخدم في أنظمة الاتصالات عالية السرعة لإزالة التشويش الناتج عن الرموز التالية (Post-cursor ISI) — وهو عامل رئيسي يساهم في تشويش الإشارة عند معدلات نقل البيانات المتعددة الجيجابت.

٤. وباستخدام قرارات الرموز السابقة لإلغاء التداخل ديناميكيًّا، تحسّن تقنية DFE بشكل كبير فتحة العين وأداء نسبة الخطأ في البت (BER)، خاصةً عند دمجها مع ٧. CTLE ٥. أو تقنية FFE من جانب المرسل (Tx-side FFE).

٦. وفي وحدات الاتصالات الضوئية الحديثة ومستقبلات SerDes،, ٧. تقوم تقنية CTLE بمعالجة الخسائر التناظرية الخطية, ٧. بينما ٨. بينما تقوم تقنية DFE بتصحيح التشويش الرقمي غير الخطي الناتج عن التداخل بين الرموز (ISI), ٩. ، مشكِّلةً بذلك بنية التساوي الهجين القياسية في القطاع.