技術前沿 | 國際S個6G場景，這項技術你一定要知道！

新華社最新消息，我國S先搭建了國際S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，賽思設計了一種開環(huán)結構的小數(shù)分頻鎖相環(huán)量化噪聲校準技術，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通信技術中的一個基礎體現(xiàn)，協(xié)同感知的智能管理才是其創(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)界關切的重點。基于此，賽思設計了一種開環(huán)結構的小數(shù)分頻鎖相環(huán)量化噪聲校準技術，并研制了可應用于6G通信技術的高性能SOC時鐘芯片。

一種開環(huán)結構的小數(shù)分頻鎖相環(huán)量化噪聲校準技術

一種開環(huán)結構的小數(shù)分頻鎖相環(huán)量化噪聲校準技術是為了滿足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計的。

該設計的的四大亮點：

1、消除量化噪聲，降低時鐘抖動。在互補DTC校準技術的基礎上，提出了量化噪聲校準技術，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)濾波等校準技術帶來的電路復雜度；

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對工藝電壓溫度Process Voltage Temperature（PVT）變化不敏感。

技術詳解：

為了提升系統(tǒng)相位噪聲性能，在壓低帶外噪聲的情況下，本技術提出采用小帶寬的設計，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，應該在壓低帶內(nèi)噪聲的情況下，采用寬帶寬的設計，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。

在閉環(huán)量化噪聲抵消的分數(shù)型數(shù)字鎖相環(huán)中，通過將TDC的輸出e[k]與DSM的輸出u[k]進行相關處理產(chǎn)生比例因子，然后u[k]與比例因子相乘后的結果反饋并且與TDC輸出做差產(chǎn)生新的e[k]，這樣消除量化噪聲，從而可以提高帶內(nèi)噪聲性能，進而采用大帶寬設計，得到優(yōu)異的系統(tǒng)噪聲性能。

本技術通過將Bang-Bang Phase Detector（BBPD）的輸出e[k]與DSM的輸出eq[k]進行相關處理產(chǎn)生比例因子，然后eq[k]與比例因子相乘后的結果反饋并且與BBPD輸出做差產(chǎn)生新的e[k]。

賽思作為為5G通信提供時頻同步解決方案的國家專精特新“小巨人”企業(yè)，也是國內(nèi)三大移動通信運營商中國移動、中國電信、中國聯(lián)通5G同步網(wǎng)設備的核心供應商，基于5G規(guī)模商業(yè)化及6G預研實踐需要，研制了高性能SOC時鐘芯片。

賽思高性能SOC時鐘芯片是基于自研的全數(shù)字鎖相環(huán) ADPLL 技術，攻克了時間頻率處理功能微型化、時鐘抖動抑制、高精度時間誤差檢測等重難點問題，突破了全數(shù)字鎖相環(huán)、時間誤差檢測、時鐘同步算法、高頻時鐘分頻和驅(qū)動等關鍵技術瓶頸，將整個時鐘同步板卡的性能集成于一身，最終以SOC芯片的形態(tài)運用于時鐘授時、時頻傳輸鏈路和用時設備中，芯片體積較傳統(tǒng)時鐘時間同步處理模塊減小90%。

同時產(chǎn)品具備時鐘輸出抖動優(yōu)于200飛秒的輸出特性（國際競品250飛秒），并于2023年當選央視專精特新·制造強國「年度絕活」案例，目前已在5G/6G移動通信、軌道交通、金融證券等有高精度時頻同步需求的場景得到廣泛應用。

步履不停，進步不止。作為時頻領域的B桿，未來，賽思將繼續(xù)在時頻細分領域攻堅克難，用技術創(chuàng)新升級讓時頻技術始終走在前沿，不斷夯實自身科技硬實力，助力我國6G愿景實現(xiàn)。