一种新的光纤通信8B_10B编解码实现方法研究.pdf

第 10 卷 第 2 期 电路与系统学报 Vol.10 No.2 2005 年 4 月 JOURNAL OF CIRCUITS AND SYSTEMS April ， 2005 文章编号：1007-0249 (2005) 02-0030-05 * 一种新的光纤通信8B/10B 编解码实现方法研究 戴居丰， 贺传峰， 毛陆虹 （天津大学电子信息工程学院，天津 300072 ） 摘要：本文研究了 8B/10B 编码规则及其内在相关性，提出了一种查表和逻辑运算相结合的新的 8B/10B 编、解码 方法，具有运算量小、编解码同步好、速度快、可靠性高等优点。该方法通过硬件描述语言 Verilog HDL 实现编解码 算法的描述，并通过高性能的 FPGA 器件进行仿真和综合，实现了具体的硬件电路，并验证了设计方法的有效性和可 行性。采用该方法可实现不同速率的高速 8B/10B 编解码模块或芯片的设计。 关键词：8B/10B 码；编码；解码；光纤通信；集成电路 中图分类号：TN722.7 文献标识码：A 1 引言 世界范围内数据业务需求的不断增长，导致光纤通信的数据传输速率和容量不断提高。目前，甚 短距离传输系统(VSR) 、1000BASE-X 标推的千兆以太网以及 10GBASE-X 标推的万兆以太网成为世界 上光纤通信系统研究的焦点。为了增加信息传输的可靠性，以上系统都采用了一种传输带宽小、转换 密度高以及码字游程长度受限的 8B/10B 编码，它将原 8 位（一个字节）数据编码成为 10 位字符，增 加了数据中的高低电平变换（即“1”/ “0 ”变换），有利于实现转换前后的时钟同步，此外还能帮助 实现直流平衡，以使接收器的输入没有直流（DC ）漂移。由于采用了这种编码，链路可以是交流（AC ） 耦合的，这样就给任一端的设备厂商提供了更大的灵活性。而且这种编码有利于检测出传输过程中单 个和多个的比特误码，同时编码设计中的一些特殊码组还有助于比特流的码组定位和信息识别[1] 。 高速通信系统中信息处理都是通过大规模集成电路实现的，因此在集成电路设计过程中如何高速、 有效地实现 8B/10B 编解码，直接决定着通信系统数据传输速率的进一步提高。目前最常用的编码方 法是查表法，它用存储器存储所有可能出现的码组，再把输入码组作为存储地址，找出对应的编解码。 该方法简单直接，但是编解码电路工作速度受到存储器读取时间的限制，并且不可避免地增加芯片的 面积和功耗。另一种方法则是通过逻辑运算直接完成编解码功能，该方法的难点在于逻辑关系复杂， 同时由于延时、竞争和冒险的存在，使输出的数据抖动严重，限制了芯片的最高工作速度。本文在对 8B/10B 编解码的内在相关性进行研究的基础上，综合上述两种编码方法的优点，实现了一种新的 8B/10B 编解码方法。 表 1 3B/4B 编码表 2 8B/10B编解码方法研究 3B 码字（HGF ） 4B 码字（fghj ） 000 0100 or 1011 001 1001 8B/10B 编码在发送端将输入的 8B 码组按照编码规则 010 0101 映射成 10B 码组，再通过并串转换将并行的 10 位码组串 011 0011 or 1100 100 0010 or 1101 行输出，在接收端则进行