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技術(shù)前沿 | 國際首個6G場景，這項技術(shù)你一定要知道！

發(fā)布于2024-07-19

新華社最新消息，我國率先搭建了國際首個通信與智能融合的6G外場試驗網(wǎng)，實現(xiàn)了6G主要場景下通信性能的全面提升。基于6G場景對時鐘信號的高要求，賽思設(shè)計了一種開環(huán)結(jié)構(gòu)的小數(shù)分頻鎖相環(huán)量化噪聲校準技術(shù)，并自研了高性能SOC時鐘芯片產(chǎn)品。

6G照進現(xiàn)實，對時鐘信號有更高要求

相較于5G，6G不僅能夠達到更高速率、更低時延、更廣的連接密度，還能實現(xiàn)通信與人工智能、智能感知的深度融合。這也意味著“快”只是6G通信技術(shù)中的一個基礎(chǔ)體現(xiàn)，協(xié)同感知的智能管理才是其顛覆性的創(chuàng)新點。

從5G到6G，通信基站從僅支持通信信號的發(fā)送和接受升級至同時支持通信和感知，這便要求應(yīng)用于通信系統(tǒng)的片上系統(tǒng)SOC擁有多種不同頻率、不同性能的時鐘信號，以支持復(fù)雜的信號處理、高速數(shù)據(jù)處理、高質(zhì)量通信和智能感知管理需求。同時，還需最大限度地降低時鐘抖動可能對誤碼率、通信鏈路的穩(wěn)定可靠性等產(chǎn)生的影響。

傳統(tǒng)的SOC模擬鎖相環(huán)面積大且僅有一路輸出信號，盡管數(shù)字型小數(shù)鎖相環(huán)可以克服面積、功耗等問題，但是時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器Time-to-Digital Converter（TDC）、分數(shù)分頻器量化噪聲、數(shù)字控制振蕩器Digital Controlled Oscillator（DCO）的相位噪聲之間的折中無法避免，且極大地影響著輸出的時鐘抖動。

因此如何在SOC上提供多個鎖相環(huán)時鐘信號，同時降低面積、功耗和時鐘抖動成業(yè)界關(guān)切的重點。基于此，賽思設(shè)計了一種開環(huán)結(jié)構(gòu)的小數(shù)分頻鎖相環(huán)量化噪聲校準技術(shù)，并研制了可應(yīng)用于6G通信技術(shù)的高性能SOC時鐘芯片。

一種開環(huán)結(jié)構(gòu)的小數(shù)分頻鎖相環(huán)量化噪聲校準技術(shù)

一種開環(huán)結(jié)構(gòu)的小數(shù)分頻鎖相環(huán)量化噪聲校準技術(shù)是為了滿足5G/6G高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，片上系統(tǒng)SOC對時鐘信號的高要求而設(shè)計的。

該設(shè)計的的四大亮點：

1、消除量化噪聲，降低時鐘抖動。在互補DTC校準技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了量化噪聲校準技術(shù)，消除量化噪聲，同時可以進一步提高FOD時鐘輸出的整體噪聲性能；

2、降低面積、功耗。本技術(shù)減少了DTC在數(shù)字控制字為0時候的補償電路，減少了DTC數(shù)量，進而降低功耗和面積；

3、避免了頻率雜散抽取、鎖相環(huán)濾波等校準技術(shù)帶來的電路復(fù)雜度；

4、全后臺校準，相對原來的前臺校準+后臺校準，提出的全后臺校準技術(shù)對工藝電壓溫度Process Voltage Temperature（PVT）變化不敏感。

技術(shù)詳解：

為了提升系統(tǒng)相位噪聲性能，在壓低帶外噪聲的情況下，本技術(shù)提出采用小帶寬的設(shè)計，壓縮帶內(nèi)噪聲對系統(tǒng)的貢獻，例如圖1中帶寬從w3-->w1。在振蕩器為主的帶外噪聲一定且比較高的情況下，為了提升相位噪聲性能，應(yīng)該在壓低帶內(nèi)噪聲的情況下，采用寬帶寬的設(shè)計，降低帶外噪聲對系統(tǒng)相位噪聲的貢獻，例如圖1中帶寬從w2-->w4。